瓦斯抽采能够有效降低煤炭开采过程中发生的瓦斯灾害,瓦斯能否高效抽采关键取决于封孔技术的好坏,因而研制一种性能优良的封孔材料来保障瓦斯抽采钻孔长时间高效率的工作就显得非常重要。在分析总结现有研究成果的基础上,本文提出了采用液体材料进行封孔的思想,通过材料选择和性能测试、实验室装置设计和材料扩散性能的测试、离散元数值计算和现场应用,对新型无机缓凝封孔材料注浆性能和渗流机理及其应用等进行了研究。本文首先对新型无机缓凝封孔材料进行了简单介绍并对其各种性能进行了测试。通过对新型无机缓凝封孔材料包含的基本成分和各种成分所起的作用进行分析,设计了各项试验。测试了不同水灰比条件下新型无机缓凝封孔浆液的流动度、析水率和渗透性能,得到了新型无机缓凝封孔材料的水灰比使用范围为8:1、9:1和10:1;测试了上述3种水灰比浆液的注浆时间,分别是12.5min、23.2min和35.9min;然后研究了此材料的稳定性和热稳定性,表明本材料具有很好的稳定性和热稳定性;最后定量分析了硅酸盐水泥、粉煤灰和三聚磷酸钠对新型无机缓凝封孔材料性能的影响。其次考察了新型无机缓凝封孔材料浆液在不同条件下的扩散过程和压力分布情况。通过设计裂隙注浆试验系统,测试了在不同条件下浆液扩散过程中不同点位的压力,得到了浆液在这些情况下扩散过程中的压力分布情况。通过设计浆液平面扩散试验系统,测试了同一水灰比不同裂隙开度条件下的浆液扩散和注浆压力变化以及同一裂隙开度不同水灰比条件下浆液的扩散和注浆压力变化,得到了浆液在这些条件下的浆液扩散规律和注浆压力变化规律。之后进一步研究了浆液在瓦斯抽采钻孔封孔段周边煤岩体中渗透效果。采用FLUENT软件构建钻孔注浆数值计算模型,模拟了不同注浆参数下的新型无机缓凝封孔浆液扩散规律和压力变化情况。通过分析不同注浆参数下的浆液扩散情况,发现在注浆压力较小时,浆液向下方扩散的范围明显大于上方,随着注浆压力的不断增大,浆液的重力对浆液流动的影响逐渐减小。在注浆初期,新型无机缓凝封孔浆液的扩散半径随着注浆压力的增大而迅速增大,随着注浆压力的持续增大,在注浆后期注浆压力对浆液扩散半径的影响显著变小。通过分析不同注浆参数下的浆液扩散过程中的压力变化,得出当注浆压力较小时,三种水灰比浆液在钻孔周围煤岩体中的压力分布曲线差异很大,随着注浆压力增大,三种水灰比浆液在煤岩体中的压力分布曲线的差异减小,并分析了不同注浆时刻各种注浆压力条件下钻孔周边煤岩体内浆液压力的分布情况。最后本文提出的新型无机缓凝封孔材料在河南能源城郊煤矿21109工作面进行了现场封孔实验。结果表明:依据本文研究结论所进行的现场试验设计,在为期两个月瓦斯抽采的观测期内,使用新型无机缓凝封孔材料进行封孔作业的抽采钻孔瓦斯浓度始终大于30%,瓦斯抽采纯量始终维持在0.12m~3/min之上,与使用聚氨酯封孔和膨胀水泥封孔的瓦斯抽采钻孔相比,抽采效果良好。本论文有图53幅,表9个,参考文献88篇。