La disminución de las reservas de carbón superficial requiere un cambio de la minería a cielo abierto a la minería subterránea, aumentando la necesidad de sistemas de relleno seguros y eficientes. Sin embargo, los materiales de relleno tradicionales, especialmente el cemento, son costosos y tienen un impacto ambiental significativo. Para abordar esto, nuestro estudio explora una alternativa sostenible utilizando residuos industriales, contribuyendo a los principios de una economía circular. Esta investigación presenta una nueva formulación de relleno que logra una sustitución total del cemento mediante el uso de cenizas volantes, complementadas con sílice nanocristalina y fibra de vidrio para mejorar la resistencia y la dinámica de fraguado. Se prepararon dieciocho conjuntos de muestras para cada composición, utilizando protocolos consistentes de mezcla, curado y pruebas. La resistencia mecánica se evaluó en múltiples intervalos de curado junto con la caracterización microestructural utilizando SEM y XRD. Los resultados muestran que las mezclas que contienen sílice nanomodificada y fibra exhiben una resistencia a la compresión, al corte y a la fisuración significativamente mejorada, hasta un 40% más alta que las composiciones que solo contienen cenizas volantes. El análisis microestructural reveló un desarrollo acelerado del gel C-S-H, una porosidad reducida y estructuras de poro más uniformes con el tiempo. Estos hallazgos confirman la viabilidad mecánica y el potencial económico de los sistemas de relleno basados en residuos. La formulación propuesta permite operaciones subterráneas más seguras, una mayor eficiencia en la extracción y un menor impacto ambiental, ofreciendo una solución escalable para la minería moderna del carbón.