煤炭在国家能源结构中占主体地位。频发的煤层自燃火灾严重地威胁着矿井工人的生命财产安全,同时也制约着煤炭行业的可持续发展,因而,预防煤层自燃势在必行,治理煤层火灾迫在眉睫。虽然有许多现代科技已经应用到煤层火灾的治理中,但从治理中出现的各种新问题以及治理的效果看,为了可有效地治理煤层火灾、防灭煤层自燃,仍急切地需要开发矿井防灭火新型材料,为煤层火灾的治理提供新方法和新途径。当前用于煤矿火灾治理的材料有胶体材料、泡沫材料和发泡材料等,不同材料性质的差异,仅靠一种材料来防灭煤层火灾,其效果不理想。为此,本文依据基料、激发剂、膨胀剂、稳泡剂四种材料的理论,提出了合理配置四种材料,研发出了矿井防灭火膨胀充填材料。通过实验测试的研究方法,对所开发的材料,保持其中三种组份添加量不变而仅改变另一种组份添加量,分别对由膨胀剂与稳泡剂、水、激发剂以及基料的添加量不同所构成的材料,从材料的流动度、膨胀时间、膨胀倍数、温度升高量和抗压强度等因素进行了测量分析,由所获得的大量数据,给出了这四种材料的合理配置比、生产工艺及使用方法。本文所研发出的膨胀充填材料在其膨胀过程是以浆液注入火区,注入后会停留在特定位置,即使处于静止状态,然后体积向四周裂隙膨胀。这种膨胀作用可以促使材料向位置较高的空隙膨胀,并在漏风区域形成较好的隔离带,从而隔绝或减少氧气向高温区的扩散,增强了防治煤层火灾的作用效果。对某矿四区段采空区自然发火情况,使用该材料进行灭火处理,经检测和数据分析表明,乙烯浓度在第51天处很低,至第64天变为0;而CO浓度在10天内降为0,其后测试值大多数为0,因此,本文所研发出的矿井防灭火膨胀充填材料具有良好的防治煤层自燃火灾的效果,可用于高区域、大范围、远距离矿井火灾治理及特殊区域火灾治理。