随着煤炭资源的大量开采，煤层采空区不断增多、增大，导致大量的地表塌陷和沉降。煤矿采空区不仅危及到地表建（构）筑物及公共设施的安全，甚至还有可能诱发地质灾害。在煤炭开采区内，采空塌陷问题常有发生，规模有大有小，为了减少因采空区塌陷引发的灾害，应运而生的各种处治技术得到了不断更新、发展。根据采空区的赋存形态制定对应的处治措施。本文在前人大量研究成果的基础上，通过探查采空区分布范围及空间展布形态及采空区失稳因素的分析，对采空区的失稳机理进行研究。对不同埋深、不同赋存形式采空区的治理方法进行分析研究，总结了现有煤层采空区的治理手段，并提出了改进与优化的工艺。本论文的主要研究成果包括：（1）以榆神高速公路路基下伏采空区为研究对象，在分析其采矿及地质背景的基础上，选择地球物理勘探和钻探方法相结合的勘察方法，掌握该路段下伏采空区的分布及空间形态，为煤矿采空区稳定性分析和评价提供了依据。（2）掌握了采空区围岩移动形式和失稳的影响因素，对榆神高速公路路基下伏采空区进行了稳定性验算，包括开采煤层的采厚比、顶底板安全、煤柱强度以及临界开挖深度等，确定了榆神高速公路线路内存在安全隐患的采空区范围。（3）根据榆神高速公路路基载荷特点，制定了合理、经济的路基下伏采空区处治方案，保证路基下伏采空区的稳定，达到高速公路安全运营的目的。（4）根据路基与桥基的不同受力形式，确定路基与桥基下伏采空区的治理范围，提出了计算桥基下伏采空区治理范围的计算公式，缩小了治理范围，提高了经济效益。工后通过对榆神高速公路路基的变形监测及沉降观测，结合路基和桥基允许变形范围，证明榆神高速公路路基下伏采空区处治技术合理、经济，达到了高速公路安全运行的要求。