粉煤灰是我国最大的单一工业固体废弃物之一。近些年,粉煤灰广泛应用于矿井地下工程中,如采空区填充、离层注浆、废弃巷(硐)封堵等。粉煤灰材料进入地下岩层后,其本身性质会受矿井水的影响,同时也会影响地下水水质。本文以大南湖一矿端头填充工程为工程背景,采用理论分析和实验室测试方法,研究了泡沫粉煤灰的水理特性及其对矿井水质的影响,主要研究成果如下:(1)分析了泡沫粉煤灰的水理特性。经实验测定,泡沫粉煤灰的干表观密度为298.54kg/m~3、孔隙率为80.7%、饱和吸水率为45.1%、单轴抗压强度等级为C0.3。单轴压缩试验发现,含水率>0.3时,泡沫粉煤灰的应力-应变曲线没有明显弹性阶段、屈服阶段,试件表现出较强的延展性,这主要是因为裂隙水的存在,延缓了微裂纹的贯通时间,从而在宏观上延缓了材料的破坏速度;同时发现,随着含水率的增加,泡沫粉煤灰的弹性模量逐渐减小,因粘聚力和孔隙水承载力的存在,高含水率试件的弹性模量会维持在一个较小值,不再继续下降。(2)分析了泡沫粉煤灰端头填充体受淋滤情况。在分析1305工作面地质构造、水文特征基础上,从工作面预测涌水量及填充体上方岩层导水裂隙发育特征出发,分析填充体受淋滤情况,得出了泡沫粉煤灰受淋滤明显的结论。从统计学角度出发,定性定量分析了矿井水中主要重金属元素的潜在毒性特性、含量特征,并通过SPSS软件验证了矿井水p H与Cu、Zn元素含量存在着强负相关。(3)揭示了淋溶作用下泡沫粉煤灰中重金属元素的析出规律。动态淋滤、静态浸溶试验发现,Cu、Zn元素被包裹在泡沫粉煤灰基料中并发生了化学结合,只有在强酸性环境下,当其富集的空间遭到破坏,才被大量浸出;Pb、Cu、Zn三种重金属元素的影响因素有相同的主次顺序:粒径>p H>液固比。实验证实,泡沫粉煤灰淋溶液中Pb、Cu、Zn均未超标,说明泡沫粉煤灰作为端头填充材料不会对矿井地下水环境造成污染。该论文有图31幅,表26个,参考文献69篇。