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注浆材料的力学性能是决定注浆工程成败的关键因素，水泥类材料抗压强度高、耐久性好，但柔韧性差，多用于巷帮加固，对于顶板离层、破碎加固效果不理想；有机高分子材料粘结力强，柔性性好，但安全性差，2020年3月国家煤矿安监局组织起草了《煤矿井下反应型高分子材料安全管理办法》，限制和规范高分子材料的使用。因此开发无机-有机复合材料，通过聚合物乳液或胶粉改善水泥类注浆材料力学性能对加固破碎岩体，提升顶板抗剪能力和拓展水泥基注浆材料的应用范围有着重要意义。
本文研究了超细矿物粉末和聚氨酯对硫铝酸盐水泥（SAC）材料力学性能的影响，并从凝结时间、粘度、可注性、力学性能和膨胀性方面综合分析了复合材料性能；通过XRD、SEM/EDS、接触角测试方法，研究了复合材料水化产物、微观形貌和润湿性；结合分子动力学模拟技术，从分子力学角度研究了硫铝酸盐水泥典型矿物的力学性能；在长平矿进行了现场试验，验证材料的工程适用性，依据现场情况优化材料外加剂配比。主要得出如下结论：
（1）超细矿物粉末的掺入能够提高材料18.7%的抗压强度；不同种类的水性聚氨酯对硫铝酸盐水泥力学性能影响差异巨大，阳离子聚氨酯能够显著提高材料抗拉强度且对抗压强度无不良影响，阴离子和非离子聚氨酯对SAC力学性能有不利影响。
（2）复合外加剂的加入使得材料初凝时间在5～60min可调，终凝时间在40～200min可调；在泵送期内浆液粘度低，扩散性能良好；聚氨酯的加入浆液粘度降低，可注性提高；聚氨酯的加入能够提高材料抗折强度，在早期尤为显著，1天，3天，7天分别提高了29.4%，50.7%，33.9%；膨润土和铝粉的加入使材料具有微膨胀特性。
（3）XRD物相分析可知聚氨酯的加入提高了反应体系温度，水化速率加快，但水化产物无明显影响；微观形貌观察可知加入超细粉末提升了水泥石密实程度，聚氨酯形成的塑料网状结构镶嵌在水泥石内，抑制微裂纹的发展，提高了材料韧性；润湿性研究表明，接触角增大，材料由亲水性变为疏水性。
（4）分子动力学模拟得出，聚氨酯与SAC有着良好的相容性；聚氨酯提升了复合材料弹性模量、体积模量；复合材料的力学性能优于单组分材料；现场试验表明，该材料能够有效加固巷帮和顶板，巷道变形量和速率下降到安全范围。
本文研究了超细矿物粉末和聚氨酯对硫铝酸盐水泥（SAC）材料力学性能的影响，并从凝结时间、粘度、可注性、力学性能和膨胀性方面综合分析了复合材料性能；通过XRD、SEM/EDS、接触角测试方法，研究了复合材料水化产物、微观形貌和润湿性；结合分子动力学模拟技术，从分子力学角度研究了硫铝酸盐水泥典型矿物的力学性能；在长平矿进行了现场试验，验证材料的工程适用性，依据现场情况优化材料外加剂配比。主要得出如下结论：
（1）超细矿物粉末的掺入能够提高材料18.7%的抗压强度；不同种类的水性聚氨酯对硫铝酸盐水泥力学性能影响差异巨大，阳离子聚氨酯能够显著提高材料抗拉强度且对抗压强度无不良影响，阴离子和非离子聚氨酯对SAC力学性能有不利影响。
（2）复合外加剂的加入使得材料初凝时间在5～60min可调，终凝时间在40～200min可调；在泵送期内浆液粘度低，扩散性能良好；聚氨酯的加入浆液粘度降低，可注性提高；聚氨酯的加入能够提高材料抗折强度，在早期尤为显著，1天，3天，7天分别提高了29.4%，50.7%，33.9%；膨润土和铝粉的加入使材料具有微膨胀特性。
（3）XRD物相分析可知聚氨酯的加入提高了反应体系温度，水化速率加快，但水化产物无明显影响；微观形貌观察可知加入超细粉末提升了水泥石密实程度，聚氨酯形成的塑料网状结构镶嵌在水泥石内，抑制微裂纹的发展，提高了材料韧性；润湿性研究表明，接触角增大，材料由亲水性变为疏水性。
（4）分子动力学模拟得出，聚氨酯与SAC有着良好的相容性；聚氨酯提升了复合材料弹性模量、体积模量；复合材料的力学性能优于单组分材料；现场试验表明，该材料能够有效加固巷帮和顶板，巷道变形量和速率下降到安全范围。