由上述测试可知，自然状态下洗选矸石的含水量为2.28%。

　　1.2粉煤灰的物理化学特性

　　1.2.1化学成分测试

　　同样采用D/Max-3B型X射线衍射仪作为测试仪器，对粉煤灰试样进行定量分析。

　　1.2.2化学成分测试

　　洗选矸石与粉煤灰的矿物组成直接影响充填材料的工程性质。粉煤灰化学成分与化学元素分别见表1-6、表1-7。

　　由表1-6、表1-7知，粉煤灰试样的物质组成中，SiO2的含量较高，是煤矸石充填开采时骨架的主要成分，使充填后的煤矸石强度较高。

　　1.2.3致密度电镜扫描分析

　　通过电镜扫描SEM（ScanningElectronMicroscope）对粉煤灰的致密度进行了分析，得到不同分辨率条件下粉煤灰的SEM图片，如图1-6所示。图示细观结构描述见表1-8。

　　选取与测试洗选矸石含水量的相同仪器，对六组粉煤灰试样的含水量进行测试，其试验结果见表1-9。

　　由上述测试可知，自然状态下粉煤灰的含水量为21.17%。

　　1.3充填材料性能分析

　　分析充填材料的化学成分发现，洗选矸石和粉煤灰均以二氧化硅和氧化铝为主要成分，可以作为充填开采骨料的主要成分，但是粉煤灰的氧化钙含量相对降低，活性较差，可以相应增加洗选矸石的量来提高整体骨料中氧化钙的含量，提高骨料的活性性能。通过致密度电镜扫描分析发现，洗选矸石的结构较致密，粗大孔洞及裂隙基本未见；粉煤灰以多孔玻璃体为主，孔洞连通情况较好，中量碎屑颗粒，可以看出粉煤灰的压实变形量将会较大，碎屑颗粒会对充填产生一定的影响。在自然状态下，粉煤灰的含水量较大，这对于充填开采将会产生不利影响，在实际的操作中，可以根据粉煤灰这一物理特性，控制充填膏体制备中水的加入量，改善充填体的性能。

　　2矸石与粉煤灰的力学特性试验

　　2.1试验目的及试验内容

　　通过对洗选矸石与粉煤灰不同配比条件下压实特性的测试，分析各种配比条件下各组试样的压实力与变形量的关系，并得出最有利于现场充填的配比条件。

　　2.2试验设备及试验条件

　　本试验采用美国MTS公司的MTS815.02电液伺服岩石力学试验系统进行测试，如图2-1所示。充填矸石与粉煤灰的盛样装置为自行设计的压缩钢筒，该装置的内径128mm，钢筒深度180mm，压缩活塞高度为110mm，试验中试样高度为120mm。

　　2.3压实试验方案设计射线

　　在试验前将取洗选矸石和粉煤灰作为测试样品，按照二者不同的配比比例，将试样共同分为12组，其中1∶0和0∶1分别代表纯矸石和纯粉煤灰，压实试验配比方案见表2-1。

　　在矸石与粉煤灰直接充填综采项目现场工业性试验中，充填材料中的矸石直接来自洗选矸石仓，而实验室试验矸石样品来自于选煤厂排放于矸石山的矸石；充填材料中的粉煤灰直接来自电厂的粉煤灰，而实验室试验粉煤灰样品来自于电厂堆积于地面喷水后（喷水为了防止扬尘）的粉煤灰。因此，实际充填时料的含水量与试验的含水量是不同的，在实际配比时将会结合换算关系，进行配比换算。

　　矸石粉煤灰配比混合充填材料设计试验的压应力范围为0～30MPa，加载速率为0.1MPa·s-1。每组测试的时间为300s，数据每1.0s采集一次。每组不同配比的试验做三次，以防止试验过程中出现无效数据等情况，确保试验数据的真实有效性。

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