煤矿井下漏风是引起矿井煤自燃的主要原因之一,煤自燃事故不仅造成严重的经济损失和人员伤亡,还可能会引发瓦斯爆炸等事故,实现漏风通道的有效封堵则是防治煤自燃的关键。现有的无机堵漏充填材料主要为水泥基浆体、水玻璃凝胶等,在煤自燃防治过程中发挥了重要作用,但应用时易出现脆性破坏形成新漏风通道,且存在固废利用率低、水泥用量大及成本高等问题。因此,研发绿色环保、安全高效的堵漏充填材料是防灭火技术发展的趋势。基于此,本文以推广绿色胶凝材料、助力实现“双碳”目标为理念,提出了以工业固体废弃物作为基材的复合浆泡材料及堵漏充填技术,并取得如下研究成果:研究了工业固废基复合浆泡材料的形成过程及凝结固化机理,发明了以固体废弃物、水泥与水基泡沫为主要原料的复合浆泡材料。高稳定的水基泡沫是形成复合浆泡材料的基础,本文基于表面活性剂与有机聚合物分子之间的协同增效作用,研发得到适用于工业固废与水泥等胶凝浆液的起泡剂,增强了浆液中气泡液膜的强度和粘弹性,减缓了泡沫的排液速率;水基泡沫与含固体废弃物和水泥的复合浆体混合时,气泡与胶凝颗粒充分混合产生无规则的碰撞与吸附,聚合物分子中-COO-、-OH等亲水性基团与碱性盐离子发生络合反应,并与水分子产生溶剂化作用,从而使得胶凝颗粒吸附在气泡液膜上,形成由稳定泡孔结构组成的复合泡沫浆体;随着时间的推移,泡沫浆体中的C4A3S—-C2S—-CS—H2-Ca CO3-H2O多元胶凝组分发生水化反应,在泡孔表面生成高硫型钙矾石、铝胶、水化硅酸钙凝胶及氢氧化钙等产物,逐渐凝结固化填充泡孔骨架结构,最终制备得到工业固废基复合浆泡材料。研究了成分配比对工业固废基复合浆泡材料主要参数的影响,确定了工业固废基复合浆泡材料的合理配比区间。结果表明,当阴离子型表面活性剂和两性离子型表面活性剂以6:4的质量比进行复配、添加4‰的高分子聚合物材料时,能够制得高稳定的水基泡沫。分别研究了粉煤灰、硅灰和矿渣等三种固废对复合浆泡材料流动度、膨胀倍率、抗压强度及微观结构的影响,优选了矿渣作为复合浆泡材料的胶凝原料。采用物理球磨和化学激发相结合的方法提高了矿渣的火山灰活性,探究了矿渣细度和掺量、激发剂掺量对复合浆泡材料强度等参数的影响,确定了复合浆泡材料的合理配比区间:矿渣掺量为胶凝材料的55%～65%、硫铝酸水泥为45%～35%、泡沫掺量为复合浆体的2倍、水胶比为0.45～0.5、激发剂掺量为2%～4%,此时制备得到的复合浆泡材料综合性能最佳,固化后干密度为410kg/m~3～450kg/m~3,抗压强度为0.45MPa～0.55MPa,固体废弃物的掺量最高可达65%,实现了工业固废的高效利用。研究了工业固废基复合浆泡材料的流动扩散与黏结加固特性,构建了复合浆泡材料的流变模型,阐明了复合浆泡材料与煤体接触界面的黏结作用机理。探究了不同水胶比、泡沫掺量条件下复合浆泡材料的稳态流变规律,结果表明复合浆泡材料表现出明显的剪切变稀行为;通过拟合复合浆泡材料的剪切应力-剪切速率曲线,发现Herschel-Bulkely方程能够较好地描述浆泡流体的流变学行为（拟合系数＞0.99）,由此表明复合浆泡材料属于具有屈服应力的假塑性流体;基于复合浆泡材料的流变本构模型,理论推导了浆泡材料在裂隙通道中的扩散方程,得到材料流变指数、黏度及裂隙宽度是影响其扩散性能的关键因素。研究了复合浆泡材料-煤体接触界面的表面形貌、官能团及微观组分特征,发现浆泡材料与煤分子上的活性基团在界面之间产生化学结合与物理包覆作用,建立了以弱效应层、富集层、接触层以及刻蚀渗透层组成的复合浆泡材料-煤体界面黏结模型,为复合浆泡材料在井下漏风区域的现场应用提供理论指导。研究了复合浆泡材料的封堵漏风效果及灭火降温等防灭火特性,现场试验验证了复合浆泡堵漏充填技术的有效性。研究得到,复合浆泡材料的凝结成型时间15～30min可控调节,满足井下不同漏风区域的堵漏施工需求;当复合浆泡材料封堵厚度超过60mm时,展示出优异的耐热稳定与堵漏隔氧效果。通过测试复合浆泡材料在堆积煤块中的渗流过程,发现其能快速扩散向上堆积,冷却熄灭模型中的高温煤体,30min内煤温由290℃下降至39.5℃,放置3天后包裹煤块并黏结形成一个整体,展示出复合浆泡材料优异的灭火降温与黏结加固效果。另外,设计了复合浆泡充填堵漏漏风区域的现场施工工艺,以封堵冒落区顶板裂隙漏风为例,利用复合浆泡有效封堵漏风通道,防止风流在高冒区停留,同时黏结加固松散煤体,以期实现对高冒区煤自燃隐患的治理。该论文有图135幅,表54个,参考文献205篇。