采空区煤自燃给煤矿安全开采造成巨大经济损失和人员伤亡。目前采用的注浆防灭火技术存在固液易分离、失水严重、覆盖堆积性不佳等问题,对采空区煤自燃治理效果有限,稠化胶体技术可以解决上述问题,并对煤自燃防治具有良好效果。固相颗粒在稠化胶体中稳定悬浮是保证其防灭火效果的关键,不仅可以避免管路运输过程中的沉降,同时能够增强防灭火材料的覆盖降温效果。结合现场实际和材料环保等情况,本文提出了能够稳定悬浮粉煤灰、保湿性良好、易于制备运输的粉煤灰稠化胶体技术,研究成果如下:研究了稠化胶体材料的物化参数,确定了稠化剂的配比,并对悬浮稳定性的影响因素进行了研究,阐明了粉煤灰稠化胶体的悬浮机理。配比实验表明稠化剂中聚合物X和H的最佳配比为2:3,最佳使用浓度为3‰;研究了粉煤灰量、PH值和温度对稠化胶体悬浮稳定性的影响,发现粉煤灰稠化胶体在PH值为5⁹时可以稳定悬浮质量分数小于100%的粉煤灰颗粒,同时具有良好的耐热性。粉煤灰颗粒的稳定悬浮不仅受聚合物协同作用形成的空间网络结构的支撑,同时受范德华引力、双电层斥力及空间斥力的共同作用,让稠化胶体表现出优异的稳定悬浮效果。研究了粉煤灰稠化胶体的流变特性,建立了稠化胶体的流变本构方程,分析了温度对稠化胶体粘度的影响,得到了稠化胶体长距离管路运输中的流速分布、压降等参数。稳态流变实验表明,加入不同量粉煤灰的稠化胶体表观粘度随剪切速率的增大而减小,剪切应力随剪切速率的增大而增大,表现出明显的剪切稀化特性;通过实验和拟合发现粉煤灰稠化胶体属于屈服假塑性流体,得到粉煤灰的稠化胶体流变本构方程。研究了温度对粉煤灰稠化胶体流变特性的影响,发现稠化胶体表观粘度随实验温度的增加先增大又减小,最后又增大;稠化胶体在管道中的流动状态为层流流动,得到了稠化胶体在DN100的管道中以速度20m³/h流动时的速度分布方程,流速分布均匀,其在管道中的压降1.87×10⁵Pa。研究了粉煤灰稠化胶体的防灭火特性。静置实验发现复配胶体浓度大于3‰的粉煤灰稠化胶体放置15d后表面依然保持湿润,具有良好的保水润湿性。利用粉煤灰稠化胶体覆盖煤块以后,测得堵漏测试装置真空腔负压为-15.4Pa,堵漏风效果明显。通过阻化实验发现,利用粉煤灰稠化胶体处理李家塔矿311工作面煤样后,其氧化过程中的CO和C₂H₄生成量减小,C₂H₄的初始出现温度相对于原煤出现延迟,交叉点温度提升了14℃,稠化胶体表现出良好的阻化特性。灭火实验表明粉煤灰稠化胶体对隐蔽火源的降温效果十分明显,利用稠化胶体覆盖高温点后,火源温度在1400s时下降到50℃以下,2100s时下降到25℃以下。针对李家塔煤矿采空区浮煤具有煤自燃倾向性的特点,将311采煤工作面作为研究对象,在采面建立了束管监测系统,对采空区氧气浓度随工作面推进距离的变化情况进行采样分析,并划分了311工作面采空区煤自燃“三带”范围,结合煤矿现有的防治措施,提出了利用粉煤灰稠化胶体进行包裹破碎煤体和堵漏风的防治煤自燃应用预案。本论文有图75幅,表7个,参考文献99篇。