1、煤炭是我國能源結(jié)構(gòu)構(gòu)成基礎，如何有效封堵瓦斯氣體是我國煤礦安全生產(chǎn)工作的重中之重。采用瓦斯封堵材料進行煤礦井下壁面封堵可以有效防止瓦斯氣體逸出，改善煤礦安全生產(chǎn)條件。然而，現(xiàn)行主流瓦斯封堵產(chǎn)品難以滿足煤礦井下復雜的應用環(huán)境要求，仍需要進一步開發(fā)出更為經(jīng)濟、安全和有效的瓦斯封堵材料。此外，由于煤壁的強疏水性和材料粉料分散穩(wěn)定性較差，會影響瓦斯封堵材料的實際應用效果。
　　本文首先利用超細粉煤灰(UFA)的性能優(yōu)勢，與有機苯丙乳液相耦

2、合，開發(fā)出了新型的瓦斯封堵材料，探究了UFA對材料綜合瓦斯封堵性能的影響，并通過功能助劑的引入，深入分析了消泡劑和分散劑對綜合瓦斯封堵性能的優(yōu)化機理。此外，根據(jù)現(xiàn)有封堵材料氣密性檢測方法的不足，本文還提出了一種適用于瓦斯封堵材料氣密性的檢測方法。主要研究內(nèi)容為:
　　(1)通過探究了UFA添加量對涂層綜合性能的影響，確定出UFA最佳添加量為60％。在該添加量下，測得涂層7d吸水率僅為5.0％，無處理抗拉強度為3.09MPa、斷裂伸

3、長率為80％、粘結(jié)強度為0.72MPa，符合GB/T23445-2009《聚合物水泥防水涂料》中規(guī)定的Ⅱ級標準要求;阻燃性能和抗靜電性能符合煤炭行業(yè)MT113-1995規(guī)定的煤礦井下瓦斯密封材料的安全標準要求。通過掃描電鏡、空氣密封性能的測定，進一步綜合考察了該材料的瓦斯封堵性能。該材料力學性能較優(yōu)，孔隙結(jié)構(gòu)致密，具有良好的空氣密封性能，應用于煤礦井下將確保瓦斯封堵長期有效。UFA的加入，不僅使煤礦井下壁面瓦斯封堵材料的性能得以提升，同

4、時大幅降低了原料成本，為粉煤灰的綜合利用提供一條全新途徑。
　　(2)通過Zeta電位測定、粒徑分析、紅外光譜和SEM-EDS聯(lián)用的表征手段，研究了分散劑六偏磷酸鈉（SHMP）對各粉料分散行為的影響;并利用DLVO理論通過顆粒間相互作用能的計算，探究了SHMP對體系中典型粉料如UFA、炭黑、石墨的作用機理。石墨與炭黑表面的疏水化作用是其發(fā)生團聚的主要因素，分散劑SHM的加入可以增大顆粒間的靜電斥力和空間位阻，防止涂料粉料顆粒間的相

5、互團聚，確保粉料長時間內(nèi)穩(wěn)定分散，為封堵材料實際應用過程中綜合瓦斯封堵性能的提升提供了理論參考。
　　(3)通過測定不同消泡劑對瓦斯封堵材料與煤壁接觸角的影響，得出磷酸三丁酯(TBP)對接觸角的降低效果基本不受材料乳液濃度的影響，降低幅度可達30％～40％，有效改善了材料在煤壁表面的潤濕性。以TBP作為首選消泡劑，進一步探究了其對材料微觀結(jié)構(gòu)、粘結(jié)強度、氣密性和材料與煤樣微觀結(jié)合情況的影響。結(jié)果表明TBP的加入可以優(yōu)化材料表面微觀

6、形貌、內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)，提升材料的氣體密封性能;同時TBP也可以使材料與煤壁在接觸界面處粘結(jié)更為緊密，并在煤樣內(nèi)部達到有效滲透，從而切實提升材料在實際應用過程中的綜合瓦斯封堵效果。
　　(4)通過自主設計的瓦斯封堵材料氣密性檢測裝置，實現(xiàn)了模擬煤礦井下壁面瓦斯涌出環(huán)境進行材料氣密性的檢測。該測試裝置體積小、設備投入低、操作簡單，所測數(shù)據(jù)可靠，與市面上薄膜、片層材料氣密性的測試費相比，檢測成本很低，比較適合煤壁涂料的實驗室測試研究。