煤矿充填开采技术受充填成本过高和采煤充填效率较低的影响,其发展受到了严重的制约,而近年来大量的煤矸石废弃物的堆积,已造成严重的环境污染问题,同时使得煤矸石处理成本费用不断增加,促使有关煤矸石的相关研究进一步增多,由于泡沫混凝土有密度小质量轻成本低等优点,因此研制充填用煤矸石泡沫混凝土对矿井充填生产具有重要的经济价值,同时有效减少矿区煤矸石对环境的污染,满足国家关于煤矿绿色开采的要求。目前有关煤矸石泡沫混凝土的研究主要以研究掺加物对其力学特性、吸水率、导热导电等相关性能的影响为主,而有关煤矸石的颗粒粒径及级配对泡沫混凝土性能影响的研究还没有,由于骨料级配对混凝土的性能影响显而易见,所以有必要对煤矸石的粒径及级配进行基础研究,对于试配充填用煤矸石泡沫混凝土具有重要的参考价值,有利于煤矸石泡沫混凝土在矿井的充填应用和发展。本论文的研究内容主要分三阶段完成,初始阶段主要研究分析实验材料煤矸石、发泡剂十二烷基硫酸钠以及稳泡剂改性硅树脂聚醚乳液;中期阶段主要进行煤矸石颗粒的筛选分级以及粒径级配理论研究并进行级配分级计算;后期进行煤矸石泡沫混凝土的试配以及性能研究和成本优势分析。实验研究发现发泡剂K-12溶液的浓度在0.46%时起泡效果最好,采用电动搅拌器的发泡方式可以使发泡倍数达到29倍,加入的稳泡剂改性硅树脂聚醚微乳液浓度为0.067%制成的泡沫沉降距最小,且对泡沫的泌水量基本无影响;试验发现试配的煤矸石泡沫混凝土压缩特性曲线塑性区偏长,在达到屈服强度后,煤矸石泡沫混凝土对载荷有明显的阻滞效果,与泡沫混凝土的内部多孔结构有关,当泡沫掺量为二分之一水泥质量时,煤矸石最佳掺量为60%,最佳水灰比为0.2,最佳级配为n=0.3,此时试配的煤矸石泡沫混凝土的密度为1.44g/cm3,坍落度为10.6cm,弹性模量为530MPa,抗压强度达到最大,其抗压强度为6Mpa,此时的煤矸石颗粒级配效果最好,与普通混凝土相比用煤矸石置换沙子配置泡沫混凝土每方能够节省成本约为47.3元,能够有效节约充填成本,间接提高工作效率,为矿井充填开采带来经济效益,改善矿区环境。