钻孔密封是瓦斯抽采的关键技术环节,其密封质量直接影响了瓦斯抽采的浓度。封孔材料作为钻孔密封的主体,其性能对于实现高质量封孔至关重要。本文以瓦斯抽采封孔为背景并针对目前封孔材料存在的不足,拟开发一种富水型二次膨胀（RWDE）材料。通过实验室实验、理论分析、数值计算和工程试验探究了RWDE材料的性能并明晰了其瓦斯抽采钻孔的密封特性,本文的主要工作及结论包括:（1）在前期实验的基础上,以硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、生石灰、生石膏为主料,辅以悬浮剂、发泡剂、增强剂,制备了一种兼具优良膨胀性和较大造浆量的RWDE材料;采用单因素法测试了材料的参数,并结合扫描电镜（SEM）图像数字化处理、压汞孔隙测试（MIP）和孔隙体积分形分析,研究了各组分对材料宏观性能及微观结构的基本影响规律、初步获取了各组分的合理添加范围。通过L4（16）正交试验优选了RWDE材料的配比,确定最优配比为A2B2C2D4;测试了优选配比材料的膨胀特性,研究表明RWDE材料的膨胀经历了两个连续的阶段,其对外显现的膨胀力和膨胀势能主要形成于阶段II（后期膨胀阶段）;借助SEM、X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）等技术鉴别了水化产物并明晰了水化进程,进而阐释了RWDE材料的水化、强度演化机制和膨胀作用机理。（2）自主研制了瓦斯抽采封孔试验装置,并制备了模拟硬/软煤层的相似材料,进而实现模型加载、钻进、封孔及抽采等物理试验过程。进行了RWDE材料封孔特性的物理模拟试验,研究发现:钻孔围岩在钻进和成孔后均产生了裂隙,围岩的损伤先集中于孔壁而后不断加深和扩展;相比于发泡水泥基（FP）材料,RWDE材料封孔后显著改善了围岩的整体性,采用低场核磁共振（LF-NMR）方法对围岩的孔裂隙进行表征,结果表明了RWDE材料可以抑制围岩中大孔和裂隙的发育,改善了封孔段围岩的致密性。封孔漏气试验结果表明,相较于FP材料而言,RWDE材料具有更好的漏气防治效果;此外,通过计算裂隙流中颗粒的运移过程,明晰了裂隙颗粒的移动、聚集、堵塞过程,基于此阐明了RWDE材料封孔的漏气演化微观机制。（3）构建了煤岩连续损伤变形-瓦斯/空气运移全耦合数学模型,采用Comsol和Matlab软件进行模型的求解、验证,并基于此对RWDE材料作用下围岩应力、孔隙率、渗透率、漏气-瓦斯流场的变化特征进一步分析。研究表明,RWDE材料的膨胀作用可改善钻孔稳定性、降低封孔段围岩渗透性;巷道-钻孔之间存在“三角形”漏气裂隙区域,在三维模型中得到的漏气流场形似“漏斗”并逐渐向钻孔深部蔓延;相比于FP材料,RWDE材料封孔段围岩稳定性提高、渗透率和孔隙率显著低于其他区域,这在一定程度上隔断了钻孔的漏气通道、显著抑制了钻孔漏气。（4）针对RWDE材料进行了瓦斯抽采封孔工程试验,试验结果表明:预抽期内,使用FP材料进行密封的钻孔平均浓度为10.11%;而同时期内RWDE材料密封的钻孔平均浓度可达20.08%,并且低瓦斯浓度钻孔的占比显著降低。该论文有图148幅,表25个,参考文献270篇。