90%以上煤矿火灾事故主要是由于煤自燃引起的,造成了巨大的人员伤亡和经济损失,严重限制了煤炭生产工作的开展。为了解决煤自燃所带来的火灾事故问题,各种矿井火灾防治技术如注浆、注惰性气体、注凝胶、注凝胶泡沫、阻化剂等虽然取得了一些成果,但是仍有不足,需要进一步研究探索。本文针对煤自燃的特点,分析了当前防灭火技术的不足,为改进防灭火材料中聚合物凝胶的特性,对影响聚合物凝胶的防灭火性能进行了比较,提出高价态交联金属离子对于凝胶防灭火性能的影响,并进行了凝胶阻化性能的实验研究,对防灭火材料的改进方向提供实验依据。（1）通过对各种高价态金属离子进行对比,最终选择具有更好防灭火效果的的Al3+交联体系和Zr4+交联体系进行实验。金属离子影响着凝胶的内部结构,进而影响凝胶的固水能力。聚合物凝胶在环境温度较低时能够固定水分,防止水分蒸发流失。在温度升高后,随着温度的不断升高凝胶结构破坏,释放内部的水分,水分吸热蒸发,能够带走大量热量,具有良好的防灭火性能。实验结果也表明两种高价态金属离子都能很好的形成交联体系,并且通过加入金属螯合物和促凝剂,能够更好的控制凝胶的成胶时间。（2）通过交联剂各组分的不同配比实验,确定了适合实验的两种高价态交联金属离子和金属螯合物的最优配比,基于此种配比对增稠剂和促凝剂进行交联实验,实验采用正交实验法分别对两种金属离子交联体系进行研究分析,比较各成分对于凝胶性能的影响。实验结果表明,增稠剂羧甲基纤维素钠的浓度对于两种交联金属离子最终的凝胶成品性能影响最大,其次是高价态交联金属离子,对凝胶性能影响较小的是增稠剂,两种交联金属离子由于价态的不同,在优化配比实验中,配比有所不同,在成胶时间10min左右时,比较三价态金属离子Al3+交联剂浓度与四价态金属离子Zr4+交联剂浓度。粘度计在转速为6r/min下,粘度与凝胶成胶时间成相关性,成胶时间较短的交联体系粘度较大。在热稳定性实验中两种凝胶均表现出了较好的热稳定性实验,比较Al凝胶与Zr凝胶质量损失率。通过以上实验最终确定两种金属离子交联体系成胶时间在10min左右的配比作为实验对象。（3）通过煤氧复合升温氧化实验对比研究两种凝胶对煤自燃指标性气体、交叉点温度和活化能的影响,得出Zr凝胶混合煤样与Al凝胶混合煤样的交叉点温度,生成CO气体量,反应的活化能。在灭火实验中验证Al凝胶和Zr凝胶的灭火效果。对比高价态交联体系中Zr4+交联体系与Al3+交联体系对于煤自燃的抑制效果。（4）通过TG和DSC研究了两种凝胶对煤自燃过程质量及热量的影响。两种凝胶对于煤自燃的抑制主要是在水分蒸发及脱附阶段,在提高特征温度点和降低热量的释放方面对比Al3+交联体系与Zr4+交联体系。（5）通过红外光谱实验对煤中官能团的分布及随升温的变化规律进行分析,比较离子交联体系对于脂肪族C-H官能团随温度的降低速率及羰基类官能团增加速率的减缓程度,观察煤样中甲基和亚甲基更少的变化规律,并对比含氧主要官能团的变化,从而得出两种离子交联体系对于官能团的抑制作用。