为得到整体性好、抗压强度高的胶结充填体，对级配矸石散体材料进行注浆扩散研究。基于幂律流体流变方程和渗流运动方程建立了柱形扩散理论公式，并应用COMSOL Multiphysics模拟软件对浆液扩散进行了数值模拟，得到浆液扩散半径与材料孔隙率、水灰比和注浆压力成正相关。通过设计正交试验对级配矸石散体材料进行注浆扩散试验研究。试验结果表明，当压实力为0.8 MPa，矸石粒径级配方案为A1，水灰比为0.5：1时，胶结体3 d强度能达到3.23 MPa，21 d能达到6.28 MPa，21 d胶结体平均弹性模量为19 425.4 MPa，胶结体抗压强度在养护前期增长明显，充填体整体性和力学性能得到很大改善。通过数值模拟及注浆扩散试验验证了注浆扩散规律，研究结果可为优化矸石散体材料注浆参数设计提供参考。