西部矿区井筒建设普遍采用全深冻结法施工,由于缓凝水泥浆置换高度受限,冻结管与冻结孔孔壁之间易形成环形导水通道,从而沟通不同层段的含水层,使之产生水力联系,对矿井的安全生产构成一定影响,需要采用注浆方法对环形通道进行封堵。本文依托营盘壕煤矿,采用理论分析、数值模拟、室内试验及现场应用相结合的研究手段,开展环形通道内速凝类浆液驱替扩散封堵机理及高压注浆作用下围岩非线性变形过程研究,为注浆工程关键参数的选取提供依据。对典型速凝类浆液(水泥-水玻璃浆液)的理化性质进行测试,基于其流变性质推导建立了环形通道内黏度时变性浆液扩散控制方程。利用COMSOL多物理场数值模拟软件,研究了环形通道注浆过程中浆液黏度、扩散距离及浆液扩散驱动压力时空分布特征。利用ABAQUS数值模拟软件,采用正交试验方法分析了围岩力学性质、井壁力学性质、孔口管长度、注浆压力、注浆方式等5个因素影响下围岩受力及变形规律,确定注浆过程中围岩安全的主控因素;利用该软件开展了三维数值模拟试验,研究了高压注浆作用下井壁及围岩受力变形特征。深入分析我国西部多个矿区的冻结法施工井筒涌水案例,按照致灾原因划分了冻结孔水害类型。综合所得理论分析与数值分析成果,确定了井筒冻结孔环形通道注浆封堵的关键注浆指标,包括注浆材料、注浆压力、注浆速率以及浆液扩散距离。在以上研究成果指导下,依托营盘壕煤矿开展了井筒冻结孔环形通道注浆治理工程,取得了良好的注浆效果,研究成果对我国西部矿区类似工程具有一定的参考价值。