粗骨料膏体充填因"绿色采矿、无废开采、一废治两害"等特性备受国内外矿山青睐。在粗骨料膏体中加入聚丙烯纤维不仅能增加整体的抗压强度，而且能显著的增加整体的强度韧性。但聚丙烯纤维粗骨料膏体流变学特征与材料特性之间的关系以及在不同纤维掺量及长度下的流变特征变化规律仍不清晰。因此，聚丙烯纤维粗骨料膏体流变特性需有待于研究。本文从膏体材料的基本物理及化学特性出发，开展了流变参数影响因素试验与机理研究，探明了聚丙烯纤维掺量及长度与膏体流变特性之间关系，建立了关于聚丙烯纤维体积率与长径比的膏体流变参数预测模型，为聚丙烯纤维粗骨料膏体管道输送阻力计算提供理论基础。主要研究工作如以下几点：
（1）分析了充填材料（全尾砂、棒磨砂、聚丙烯纤维）的物理与化学性质;确定了水泥耗量、质量浓度、尾骨比的具体用量。得出全尾砂比重为 2.79，主要化学成分为 SiO2、MgO、Fe2O3;棒磨砂比重为 2.79，主要化学成分为 SiO2、Al2O3、CaO。选择水泥耗量290kg/m3、质量浓度78%和尾骨比4：6作为研究聚丙烯纤维粗骨料膏体流变特性的具体用量。
（2）探明了聚丙烯纤维掺量和长度与塌落度及扩张度之间的影响规律，并构建了关于聚丙烯纤维掺量和长度的塌落度及扩张度回归模型。得出加入聚丙烯纤维会造成塌落度及扩展度降低，主要因为分散在膏体中的纤维互相搭建成网状结构，阻碍了膏体中棒磨砂和尾砂颗粒的离析及沉降。
（3）研究了聚丙烯纤维掺量及长度对流变参数影响，提出了聚丙烯纤维对膏体剪切应力的影响规律。通过测试不同聚丙烯纤维掺量及长度下膏体的剪切应力值，发现添加聚丙烯纤维会弱化膏体的剪切稀化和剪切增稠现象，且随着聚丙烯纤维掺量的不断增加，聚丙烯纤维粗骨料膏体越来越接近宾汉体。选用 H-B 流变模型对聚丙烯纤维粗骨料膏体进行流变拟合，得到了聚丙烯纤维的加入能增大膏体的屈服应力，降低膏体H-B黏度、缩减对宾汉体的偏离程度。
（4）表征了聚丙烯纤维对膏体流变机制作用机理。得出聚丙烯纤维能影响膏体的流变参数，主要因为聚丙烯纤维类似"钢筋"存在于骨架结构、絮团和絮网结构之间，再加上自身化学性质比较稳定，当桨式转子转动时，由于聚丙烯纤维有一定长度，对纤维首端的剪切力有阻碍作用，对纤维尾端的剪切力有牵拉作用。
（5）建立了关于聚丙烯纤维体积率与长径比的膏体流变参数预测模型。得出聚丙烯纤维粗骨料膏体的屈服应力计算模型，H-B 黏度计算模型以及流动指数计算模型。计算了掺入聚丙烯纤维的经济成本及社会效益，结果表明相对于未掺纤维粗骨料膏体，聚丙烯纤维粗骨料膏体(纤维掺量 0.5~2.5 kg/m3)成本增加 2.95~15.61%。