我国煤矿瓦斯灾害频发,瓦斯治理形势严峻。瓦斯抽采和多数瓦斯治理措施均需通过实施钻孔来实现,钻孔封孔质量直接影响钻孔能效的发挥。目前,我国煤矿常用的封孔材料常常不能满足实际封孔要求,直接影响钻孔瓦斯抽采效率和瓦斯治理措施的有效实施,威肋煤矿安全生产。水泥基封孔材料是目前我国煤矿用量最大,应用最为广泛的封孔材料之一。针对水泥基封孔材料存在：井下高湿环境下凝固时间长、早期强度低,易收缩产生裂隙和抗冲击性能差的问题,对其进行改性处理,将在很大程度上改善我国煤矿钻孔封孔质量的形势,具有十分重要的现实意义。本文主要进行了以下实验研究：针对水泥基封孔材料在煤矿高湿环境条件下凝固时间长,早期强度低的问题,对一种新型硫酸锂复合早强剂进行研究。借助SEM、DTA等测试手段,利用正交实验研究了高相对湿度情况下,不同组成和配比下硫酸锂复合早强剂对封孔水泥早期强度的影响。当复配早强剂的组成为硫酸锂1.0%,聚羧酸0.3%,三乙醇胺0.03%,掺量为胶体总质量的1.3%时,测试结果表明,1d抗压强度为空白组的556%。硫酸锂早强剂并不改变水化产物种类,能促进水泥水化膜的破裂,加速水泥诱导期的结束,提高封孔水泥早期强度。针对水泥基封孔材料易收缩变形,产生裂隙的问题,对一种常用的水泥膨胀剂进行改性研究。基于微胶囊包裹技术和水泥“强度-膨胀协调发展”理念,对该种膨胀剂进行微胶囊包裹,以乙基纤维素为囊壁材料,控制芯/壁质量比为5:1,水浴温度75℃,利用油相分离法制得微胶囊膨胀剂。实验组较基准组膨胀率终值提高25.58‰。借助SEM、XRD等测试手段,对微胶囊及改性水泥的微观形态和水化产物进行分析,得出乙基纤维素膜层缓控释放膨胀剂参与水化反应,改性水泥中钙矾石结构密实,膨胀能得到合理利用。为提高深孔预裂爆破水泥基封孔材料抗冲击性能,采用水性环氧树脂改性封孔水泥。采用SEM等测试手段,通过试验得出水性环氧树脂E-51的合适掺量为10%,实验组抗冲击性能为基准组的2.25倍。环氧树脂在水泥环境中形成网状固化物,提高了水泥各部分之间的联结能力以及界面间的凝聚力,提高抗冲击性能。将早强、微膨胀和抗冲击改性组分复配处理,得到矿用新型多能效水泥基封孔材料。该封孔材料配方为：水泥100%+水60%+硫酸锂1%+聚羧酸0.3%+三乙醇胺0.03%+膨胀型微胶囊15%+水性环氧树脂10%+固化剂5%。其1d抗压强度是基准组的260%；膨胀率终值为3.8‰,较基准组提高25.3‰；抗冲击性能为基准组的200%。