随着开采技术条件的发展,矿山的产量不断创造新的记录,但这也造成了地表浅部资源储量急剧的下降,许多矿山已由浅部开采逐渐转入到深部开采。与此同时,伴随着矿体赋存条件变复杂、地压急剧增大、软弱岩层增多、固体废料堆积等问题的出现,导致矿体回采难度不断增加,并伴随着一系列的安全生产隐患,因此胶结充填采矿法以其较高的安全性在大量矿山推广开来。与其他非胶结充填材料相比,胶结充填材料具有强度较高,对矿房支撑效果好的优势。利用矿山的尾砂、废石等固体废料作为胶结充填的骨料是矿山的首选,但实际上不同矿山的尾砂物理性质有所不同,导致胶结充填体力学响应也有所区别,因此根据矿山骨料(尾砂、废石)性质,研究影响充填体强度的影响因素、充填体力学参数和充填体本构关系就显得尤其重要,同时也是充填力学研究的核心课题。本文选用玉溪矿业大红山铜矿分级尾砂材料,设计了分级尾砂和分级废-尾5:5两个类别的不同的配比的强度实验,分别测试分级尾砂和加入废石破碎集料后两种条件下胶结充填体的强度、应力-应变、弹性模量、泊松比,分析加入废石破碎集料后对分级尾砂胶结充填体各项力学性质的影响;结合损伤力学的相关理论,建立了分级尾砂和加入废石破碎集料后的胶结充填体的本构方程;并对充填体弹模进行回归分析,确定了弹模影响因素及预测方程;结合实验所测数据,利用RFPA2D进行建模,研究分级尾砂胶结体在单轴压缩载荷作用下的细观损伤发展过程。研究结果表明:(1)分级尾砂胶结充填体的强度与水泥添加量、料浆浓度、养护时间呈正相关。分级尾砂胶结充填体强度早期强度较低,7天强度仅为60天强度的20%~30%;当废石替代50%分级尾砂后,胶结充填体的单轴抗压强度的提升较为明显,其最大抗压强摩从原来的7Mpa提高至1 0MPa。(2)分级尾砂胶结充填体的弹性模量值较低,最高值不到1GPa,远远低于岩石和混凝土的弹性模量,弹模与水泥添加量、料浆浓度、养护时间均呈正相关,加入废石后,弹性模量值随之增大,从原来的0.9GPa增大至1.3GPa,提升效果显著,显示添加粗骨料对高胶结体刚度意义重大。(3)在对分级尾砂胶结充填力学实验结果的分析后,提出分级尾砂胶结充填体的本构方程,该方程能够较好地反映分级尾砂胶结充填体的应力-应变规律。本文研究成果对充填法强度确定及采场回采安全性研究有重要意义。