注浆加固堵漏已成为煤矿建设工程中封堵地下水和软岩治理的关键施工技术。但随着煤矿开采深度的不断增加,深部岩层注浆需同时应对高地压、高水压、微裂隙连通性差、孔隙结构复杂等特征,现有的注浆理论、工艺和材料均难以适应,严重威胁深部资源的安全开采。为此,本文采用注浆材料物理性能试验、理论分析、模型实验、数值模拟和现场实践相结合的方法,围绕煤矿深部岩层劈裂注浆扩散机理问题,系统开展深部岩层起裂-扩展机制、深部岩层劈裂注浆扩展规律等研究,对解决现有注浆理论与技术无法满足深部岩层注浆难题,具有重要的理论意义和应用价值。论文完成的主要研究工作如下:（1）开展了水泥浆液、水泥-水玻璃浆液、水玻璃-聚氨酯注浆材料的流变性、固结体力学特性和微观特征的实验研究。分析发现,水玻璃-聚氨酯注浆材料的速凝性、早强性及微观结构稳定性均优于其余两种注浆材料,分别获得了其黏度流变方程,为后续劈裂扩散理论分析提供试验依据。（2）建立了煤矿深部岩层劈裂注浆起裂模型,获得了不同应力状态下裸孔段的起裂压力及起裂方向;分别构建了考虑裂缝几何形态及浆液的黏度时变特性的纵向和横向劈裂扩展数学模型;以裂隙尖端处应力强度因子KI等于断裂韧性KIC作为劈裂判别条件,提出了考虑浆液黏度流变性的深部岩层劈裂扩散方程。研究发现,被注岩体弹性模量、埋深和侧压力系数越大,劈裂注浆所遇到阻力越高,裂缝越难以扩展;注浆初期,浆液塑性黏度较低,注浆压力及注浆速率是浆液劈裂扩散范围的主控因素,当浆液黏度达到一定值后,黏度成为浆液扩散范围的主控因素。（3）研发了耐高压三维模拟试验平台,通过最大轴压8 MPa、最大围压5 MPa注浆试验研究,阐明了煤矿深部岩层在不同应力环境下起裂、扩散机制。试验表明,起裂压力与岩石强度、围压均呈正相关,且对围压的敏感程度远高于轴压;通过试验与理论对比分析,获得了封闭裸孔段内浆压致裂抗拉强度与试样单轴抗拉强度比值（2.5～3.0）,据此修正了裸孔段起裂压力的理论值。（4）基于ABAQUS/Standard模块,采用Fortran语言编写内嵌子程序,定义浆液的黏度时变性,通过预制Cohesive单元模拟裂缝扩张,构建了黏度时变性浆液单裂隙劈裂扩散数值计算模型;并基于Monte-Carlo模拟法,通过嵌入MATLAB随机裂隙生成代码生成随机裂隙网络,实现了对裂隙发育岩层的模拟;通过POLARIS＿Insert Coh Elem插件进行Cohesive粘结单元的全局嵌入,实现了对软弱岩层的模拟。最终形成了流变性浆液裂隙发育和软弱2种不同岩层随机裂隙劈裂扩散数值分析方法,并得到起裂-扩展理论解析解验证。（5）揭示了煤矿深部岩层不同地应力、岩性、注浆材料、注浆参数等因素对注浆压裂与扩散的影响机理。综合分析表明:被注岩层起劈压力与浆液黏度、注浆速率、岩层渗透率等因素无关,主要受地层深度（应力状态）与岩石抗拉强度影响,注浆速率、岩层渗透率与浆液扩散半径成正比,浆液黏度对浆液扩散有抑制作用;500 m以深被注岩层渗透率和抗拉强度对注浆压力的影响逐渐减小,地应力则成为导致注浆压力升高的主因。（6）以顾桥矿东区-1000 m车场巷道软岩底鼓注浆治理为工程背景,选用水玻璃/聚氨酯化学浆液,应用取得研究成果确定注浆参数,提出注浆初期高压、大流量（30 L/min）,以启裂、扩展注浆通道,其后减少流量（15 L/min）的注浆方法。其后,采用瞬变电磁法及震电磁三场法注浆效果检验表明,其注浆扩散半径、岩层的密实度均达到设计要求,巷道底鼓得到有效抑制,达到了预期治理效果,从而验证了研究成果的正确性。