针对常规防治煤自燃的无机凝胶易粉化开裂、堵漏性能差的缺点,以钠基膨润土为基料,研制了一种具有双网络结构的防治煤炭自燃的膨润土改性凝胶,并对其胶凝特性、成胶机理、阻化性能和现场应用效果进行了分析,主要研究工作和结论如下:根据钠基膨润土晶体结构的特殊性,开展了对钠基膨润土胶凝改性的研究,确定了以Al（OH）3、聚丙烯酸高分子聚合物、黄原胶以及木质纤维素为钠基膨润土胶凝改性的材料,通过正交实验以成胶时间为指标优选出最佳材料配比:钠基膨润土80%,聚丙烯酸有机高分子4.0%,Al（OH）3 5.0%,黄原胶1.0%,木质纤维素10%。采用电子天平、旋转流变仪、同步热分析仪等,考察了膨润土改性凝胶的基本性能。结果表明,该膨润土改性凝胶热稳定性强,具有优良的吸水性、保水性及吸水再生性,且不干裂粉化;同时,具有剪切稀化以及良好的滞留特性,成胶时间可调、无毒无害,能够满足煤自燃防治需求。采用扫描电子显微镜、能量色散X射线光谱、X射线衍射仪、比表面积及孔径分析仪,测试了钠基膨润土和膨润土改性凝胶的形貌、层间距、比表面积及孔径分布,分析了膨润土改性凝胶的成胶机理,并通过电子万能试验机测试了膨润土改性凝胶的抗压强度随固水比及固化时间的变化规律进行验证。结果表明,钠基膨润土晶层经Al3+中和电荷,削弱层间作用力,扩大层间距后,层间的Al3+与聚丙烯酸配位交联,在膨润土层间形成层间聚合物;同时,木质纤维素和黄原胶分子链上的羟基与聚丙烯酸通过氢键形成物理交联,在膨润土层间构建了双网络结构,网络结构中孔的数目增加,孔结构增多,增强了Si—O—Al键的稳定性,提高了屈服强度与抗压能力,改变了膨润土不易胶化固结的特性。采用煤自燃程序升温实验装置,以SSP煤、XT煤和HRXH煤为研究对象,测试了原煤及经膨润土改性凝胶处理煤样氧化过程中CO、交叉点温度变化规律,分析了膨润土改性凝胶对不同煤样的阻化效果,并与水玻璃凝胶及常规有机凝胶进行了对比分析。结果表明,膨润土改性凝胶对不同煤样均表现出较好的阻化效果,与水玻璃凝胶和常规有机凝胶相比,相同温度下CO释放量最少,交叉点温度明显滞后,对煤的阻化效果最佳。最后,在千秋煤矿+320 m水平新大巷东段顶板裂隙煤自燃火区开展了现场应用试验,注胶治理后火区的CO浓度由治理前的999 ppm快速降低到报警值以下,并且最终维持在0 ppm,治理效果明显;表明研发的膨润土改性凝胶对煤自燃火灾具有很好的防治作用。