充填开采是用充填材料对工作面后方的采空区进行充填的采矿方法,能够有效的控制地表下沉,提高煤炭采出率。本着节能高效的发展思路,采用掺入煤矸石和粉煤灰制备充填材料不仅能够节省充填成本,还能达到废弃物再利用的目的。由于采空区上覆岩层的力学平衡被打破,岩层在应力的作用下产生裂隙,导致地下水流入,所以采空区往往不同程度的含有地下水,充填材料由于长时间充水处于饱和状态,其力学性能和耐久性与正常状态下相比已有了很大的变化。并且在煤矿开采过程中,由于地下水与煤层岩层的接触、人类活动和地层岩性等多种因素影响,矿井水中含有的成分也有很大的变化,水中含有较多的SO42-、HCO3-、Cl-、Na+和Mg2+等离子,长时间处于矿井水中的充填体在这些离子的侵蚀下会发生结构分解,导致充填材料失稳或破坏。本文首先对影响煤矸石粉煤灰充填材料强度的因素进行分析,确定配比方案制作试块并测试试块干燥状态下28d的强度;然后将相同配比的试块进行浸泡,测量不同影响因素下试块的吸水性能及饱水后强度变化;最后通过对粉煤灰的激发改善充填材料的性能。通过试验研究发现:(1)料浆浓度对充填体的坍落度和28d的强度影响较大,灰料比对充填体的坍落度和强度也有较大影响,较大粒径的骨料会一定程度的增加浆体的坍落度,而大量小粒径骨料会增加耗水量,会使其坍落度有所减小。(2)试块在浸泡1d时吸水量最大,到14d基本达到保和状态;吸水量随料浆浓度的增加而降低,随灰料比和矸粉比的减小而增大,大粒径的煤矸石为骨料的试块吸水速度明显高于其他组。(3)试块吸水后的强度变化随料浆浓度的增加而减小,随着灰料比的增加而增加,矸粉比越大,试块吸水后强度变化越小,吸水量最大的两组大粒径骨料做成的试块其吸水后强度变化并不是最大的,吸水量较小的两组小粒径骨料做成的试块与其吸水情况差不多的组相比,其强度变化有所增加;与刚饱和时的强度相比试块在浸泡30d时的强度基本没发生变化,试块在浸泡60d后的强度与刚饱和时的试块强度相比略微减小,但是降低程度不明显,试块在浸泡120d后的强度减小程度比60d的有所增大,而且大灰料比的一组变化更明显。(4)Na2SO4掺加量分别为0.5%和1%对试块的吸水能力和强度改善最好。