我国煤炭资源丰富,但是煤炭开采造成的环境问题和生态问题越来越突出,基于日渐突出的问题,绿色开采是我国煤炭可持续发展的的必经之路。本文从充分回收煤炭资源、减少环境污染和生态破坏的角度出发,提出了矿用充填材料用于井下充填的课题,并进行详细研究。矿用充填材料是由粉煤灰、石膏、石灰、水泥、添加剂等材料混合而成,浆体浓度为40%~48%。该材料具有固水性能较大、流动性能良好、早期强度较高、膨胀性能适度、长期的稳定性等特点,是煤矿充填开采的关键技术。通过对原材料物理化学性能进行测试分析,确定了粉煤灰、水泥、石灰等原材料用于矿山充填的可行性。本文通过试验研究,探讨了影响矿用充填材料性能的工艺参数。充分分析矿用充填材料的水化机理以及原材料的必要性,在“粉煤灰-石灰-水”体系下进行了原材料不同添加量试验,确定了矿用充填材料的石膏、石灰、水泥等主要原料的最佳配合比例,使矿用充填材料的抗压强度等指标达到最佳效果,实现低成本、高效益的充填技术。其次,对矿用充填材料强度机理进行探讨,并通过X射线衍射分析、扫描电镜分析和差热分析方法确定了矿用充填材料强度产生的原因:水化产物钙矾石、硅酸钙凝胶、铝酸钙凝胶、C-A-S-H凝胶共同作用的结果。在矿用充填材料配方优化的前提下,为了探讨其用于井下充填的可行性,对矿用充填材料试件的性能:抗热、抗冻、膨胀以及抗水渗透等进行研究,试验结果表明矿用充填材料抗热抗冻和抗水渗透性能良好,符合井下充填要求;具有适度的膨胀性,能够起到了主动支撑采场顶板的作用。以粉煤灰为基料的矿用充填材料可用于井下充填,但对于粉煤灰获取难度较大的矿山如金属矿山是否可行,并且能够利用金属矿山的废料优势,最后试验进行了风积沙、尾砂、赤泥效果应用,试验表明将风积沙、尾砂、赤泥等材料部分或全部替代粉煤灰,试件龄期28d时,强度分别达到3.03MPa、2.4MPa、1.35MPa,满足矿山充填需要,扩大了矿用充填材料的应用范围。