水泥基材料作为煤矿堵漏风喷涂材料,其最大的缺点就是在材料制备过程以及使用期间,由于荷载和外界因素的作用,容易产生微裂缝,.这些微裂缝若不及时修复,就会形成漏风通道,进而引发矿井火灾。因此,如果能实现水泥基材料裂隙的自我修复,对于预防煤自燃火灾具有重要意义。本文围绕利用微生物的矿化能力封堵煤矿堵漏风喷涂材料裂缝这一中心问题,筛选了一种碳酸盐矿化菌,并研究了不同外界环境对该细菌生长和酶活性的影响,优化了细菌生长条件。在此基础上,为避免水泥基材料中高碱、高钙环境对细菌活性的负面影响,筛选应用并制备了一种无机胶凝材料作为细菌的包覆材料,并使用该胶凝材料制备了一种生物胶囊,进而研究了该生物胶囊对水泥基材料性能的影响以及裂缝愈合效果。为提高煤矿堵漏风喷涂材料的应用效果奠定了基础。在碳酸盐矿化菌的筛选和培育方面,选择在高碱、高钙的电石渣中分离细菌,经检测,该细菌为蜡状芽孢杆菌。试验结果表明,蜡状芽孢杆菌具有良好的耐碱性,在pH为10的环境中生长良好,并且酶活性较高;该菌对尿素和钙离子也有一定的耐受性,既不影响细菌生长又能保持一定酶活性的尿素和钙离子浓度分别是0.9 mol/L和0.75 mol/L;在低温(10℃)时可以抑制细菌生长,在高温(40℃)时可以促进细菌生长,为了弥补细菌在低温时生长和酶活性较低可以加入过量的营养物质酵母提取物。在生物胶囊制备工艺与性能方面,选取蜡状芽孢杆菌原生环境电石渣为壁材原料,并用其激发粉煤灰、高炉水渣的活性制备成有一定强度的胶凝材料,在壁材配比方面进行了正交试验,并采用极差分析和方差分析确定了原料最佳配比;采取压饼、挤条、制丸和成型四步制备生物胶囊,进而对生物胶囊的性能进行了研究。试验结果显示,当生物胶囊壁材原料中电石渣、粉煤灰、高炉水渣和脱硫石膏掺量分别为12.18%、62.82%、16.03%和8.97%时,壁材的力学性能最好;生物胶囊具有良好的防水性、储存稳定性以及矿化活性,且包封后的细菌孢子存活率高达80.61%。在煤矿堵漏风自修复喷涂材料堵漏效果方面,首先利用生物胶囊和水泥砂浆制备了自修复喷涂材料,研究了不同生物胶囊掺量对水泥基材料砂浆凝结时间、稠度、力学性能以及毛细吸水率的影响,确定了生物胶囊最佳掺量,并以水泥基材料裂缝愈合面积和透水率为指标研究了堵漏风自修复喷涂材料的堵漏风效果。试验结果表明,生物胶囊的最佳掺量为5%,此时生物胶囊对水泥砂浆的凝结时间、稠度影响较小,同时还能提高水泥基材料的力学性能。在生物胶囊掺量为5%时,将试件置于含矿化底物的溶液中养护21 d,可以实现裂缝完全愈合,且进行干湿循环养护效果最佳。透水率试验结果表明制备的煤矿堵漏风自修复材料具有良好的堵漏风效果。