煤炭自燃是威胁煤矿安全生产的重大灾害,严重地威胁着煤矿职工的生命财产安全,阻碍了煤炭工业的可持续发展,影响社会稳定。连续供氧是煤层自燃的必要条件,堵漏风断绝浮煤氧气供给可有效地防治煤层内因火灾。本文针对煤层火灾的特点及发火条件,开展了高水封堵防灭火材料及其应用研究。首先,开展了高水封堵防灭火材料主要组分及配方的研究。选取高吸水树脂作为材料的主要组分,根据自由基聚合反应机理,通过大量实验,采用AA-CA二聚体,引发剂及交联剂,通过交联和聚合反应制备封堵剂的核心组分,通过正交实验,研究了矿用高水封堵材料的合成方法及工艺技术,选择出吸水倍率高且受盐的影响小,工艺简单的最佳配方。实验结果表明,优化的合成条件为:AA-CA二聚体中和度为80%、引发剂用量为0.025%、AA-CA二聚体、HEMA摩尔比AA-CA:HEMA=95:5,交联剂用量为0.04%,在此条件下合成得到的高水封堵材料的最大吸水倍率可达786g/g。其次,通过添加粉状惰性分散剂HV对封堵材料的热稳定性、吸潮性等进行改善的实验,确定分散剂与有机组分的最佳比例为2:1;通过封堵材料用量与性能关系的实验,得出封堵剂与水按2%的比例混合,可以得到具有良好性能的封堵材料。大量实验研究表明,高水封堵材料具有良好的吸水性、胶凝性、阻化性、封堵性等防灭火特性。最后,将高水封堵材料应用于矿井煤自燃的防治,成功防治了平安煤矿、黄陵一号煤矿等煤层自燃。现场应用表明,高水封堵材料添加量少、耐火性好、工艺简单,较好地解决了煤层漏风堵漏和煤层火区降温问题,是良好的封堵防灭火材料,具有极大的推广应用价值。