煤矿底板突水是制约煤炭安全开采的主要因素之一。底板含水层注浆治理可以有效封堵含水层中的导水通道,加厚隔水层,彻底解决底板水对工作面的威胁。以前对底板注浆已有大量研究,但主要集中在垂直钻孔注浆研究,对顺层水平孔注浆研究相对较少。岩溶、裂隙介质是重要的蓄水和导水通道,同时也是浆液直接充填的对象。研究浆液在不同岩溶和裂隙介质类型中的扩散规律对于底板注浆改造和堵水具有重要意义。本文以桃园煤矿底板含水层顺层水平钻孔注浆治理工程为背景,采用室内模型试验、微观测试及理论分析等方法,揭示浆液在岩溶、裂隙、断层等不同介质类型中的扩散机理、扩散模式和压力响应特点,分析浆液的扩散特征及注浆效果。主要工作和获得认识如下:（1）建立了底板含水层顺层水平钻孔注浆水文地质工程地质模型。通过分析矿井地质和水文地质条件,认为断裂是影响矿区的主要构造因素,“太灰水”、顶底板砂岩裂隙水和老空水是10煤工作面的直接充水因素,“奥灰水”和新生界松散层孔隙水是间接充水因素;分析了底板太原组上段石灰岩岩溶发育特点及富水性规律,L₁^L₄石灰岩富水性为中等^强富水,岩溶形态以溶蚀裂隙和孔洞为主;分析了桃园煤矿底板含水层注浆治理工程及效果,概化了区域水文地质和工程地质条件,建立了顺层水平钻孔底板注浆水文地质工程地质模型。明确了导水介质为溶蚀孔洞、裂隙和断层。（2）设计并开展了底板含水层顺层水平孔注浆模型试验。以太原组上段石灰岩为地质原型,依据相似理论,利用砂、水泥和石膏组成的相似材料,设计了高压底板含水层注浆模型试验。开展了孔洞介质注浆模型、孔洞-裂隙介质注浆模型和孔洞-裂隙-断层介质注浆模型3种导水介质模型试验。注浆结束后,逐层剥离模型地层并观察浆液扩散形态和扩散距离等,取样测试注浆结石体物理性质并进行微观分析,评价注浆效果。（3）根据试验和测试结果分析了3种注浆模型压力变化及浆液扩散特征。受注浆压力的影响,浆液在孔洞介质注浆模型中以渗透扩散为主,在孔洞-裂隙介质注浆模型中以裂隙充填、渗透和劈裂扩散为主,在孔洞-裂隙-断层介质注浆模型中以裂隙充填为主。注浆过程中,注浆模型内压力变化同注浆压力呈现协同变化趋势;在密闭模型内注浆引起的水压力增量会使模型应力发生变化。（4）评价了距离注浆孔和浆脉扩散不同位置处的注浆效果。采用测试干密度、孔隙度和压汞试验等测试方法,定性评价了浆液含量与位置的关系,即:浆脉位置>裂隙位置>渗透位置>未注浆位置。分析了浆液充填的孔隙类型。通过压汞试验和SEM观测得出浆液主要充填在大孔孔隙内,其次为超大孔孔隙。（5）提出了4种浆液扩散模式:裂隙充填扩散模式、裂隙充填-渗透扩散模式、劈裂扩散模式及裂隙充填-渗透-劈裂扩散模式。将裂隙介质的可注性划分为可注、部分可注和不可注3种类型,并分析总结了可注性与浆液扩散模式的关系。（6）分析了在单裂隙和岩溶含水层中顺层水平钻孔注浆浆液扩散半径及距离。以密闭条件下注入浆液引起的水压力增量和水头高度增量分析为基础,得出了在密闭承压含水层中水平钻孔注浆浆液的扩散距离计算公式。本论文有图62幅,表25个,参考文献130篇。