地下采空区的充填接顶是充填工艺的重要组成工序，其效果将直接影响到采场的稳定与安全。然而，由于充填料浆泌水及固结沉缩，常常导致采场充填大范围不接顶现象的产生，给矿山正常生产及采场稳定带来安全隐患，充填接顶效果差也是越来越多矿山所正在面临的共同问题。

      本文针对罗河铁矿充填接顶效果差、接顶率低的问题，在采用提高充填料浆浓度、高位放料接顶、多点下料等传统常用接顶方法的基础上，向最后一次充填接顶的料浆中引入塑性膨胀剂，利用塑性膨胀剂的膨胀特性，以实现充填料浆的主动接顶。将充填体强度和料浆流动性作为控制目标，采用全面法试验，并运用模糊综合评价法优选出最适宜的充填配比方案。在此基础上，再采用RSM-BBD试验方法，研究了膨胀充填体强度及其膨胀率的影响因素，并采用MATLAB非线性规划，优选出最佳的塑性膨胀剂掺量，并对试样采用MIP测试、XRD及热重分析、SEM电镜扫描的技术方法，以探究其膨胀过程中反应机理，并通过现场工业试验，对其井下充填料浆的实际膨胀效果进行了检测，主要结论如下：

      （1）将28d单轴抗压强度和塌落度作为评价指标，运用模糊综合评价法优选出了罗河铁矿全尾砂胶结充填的最优配比方案为：充填料浆浓度68%，一步骤灰砂比1:10，二步骤灰砂比1:16。

      （2）基于最优充填配比方案，进行了塑性膨胀剂掺量的单因素试验，结果表明掺量越大，充填料浆的膨胀效果越明显，且塑性膨胀剂的膨胀效果主要集中在24h前，且充填料浆膨胀率随时间的变化满足Logistic函数关系。

      （3）设计了三因素三水平的响应面（RSM-BBD）试验，并将28d单轴抗压强度和对应的膨胀率作为响应值，得到影响28d抗压强度因素大小为：砂灰比＞塑性膨胀剂掺量＞充填料浆浓度，影响28d膨胀率的因素大小为：塑性膨胀剂掺量＞充填料浆浓度＞砂灰比，并建立了抗压强度及膨胀率RSM回归模型。

      （4）MIP测试结果表明，充填体内部孔隙以毛细孔（＜1000nm）为主，孔隙率与养护呈负相关，与塑性膨胀剂掺量呈正相关，且塑性膨胀剂有利于充填体内部孔隙结构的发育。

      （5）对塑性膨胀剂的膨胀反应机理进行了研究，得出该膨胀剂是以偶氮二甲酰（C2H4N4O2）作为发气组分在胶固粉水化产物Ca（OH）2的作用下逐步释放N2、CO2等气体，从而使充填料浆在塑性阶段产生膨胀效果，且塑性膨胀剂中的原有的CaO等组分导致AFt的量增加，过量的AFt体积膨胀，导致膨胀充填体内部结构产生损伤裂缝，造成添加塑性膨胀剂后充填体强度降低的现象产生。

      （6）进行了推荐的最优充填配比方案的自流坡度及塑性膨胀剂充填接顶现场工业试验，结果表明该配比下的充填料浆流动性好，井下采场的自流坡度约为1°，塑性膨胀剂能够保证充填料浆在井下不沉缩的基础上膨胀 0.63%，且采场充填接顶率由原来的30%提高到90%以上。