片帮、冒顶事故一直是煤矿灾害防治的重点。随着科学技术的发展,在开采厚煤层时,大采高采煤工艺被广泛采用。采高增大会增加片帮、冒顶的风险,工作面前方可能存在断层、陷落柱、褶皱等不良地质体,在采动应力作用下不良地质体中的裂隙会再次发育,且增生新裂隙,增加片帮、冒顶发生概率。目前,不良地质体治理主要采用被动的应急处理,即在工作面推进至不良地质体影响区域,发生片帮、冒顶时采用化学材料注浆加固。这种治理方法不仅成本高、存在安全隐患,而且会大大影响工作面的回采速度,严重降低大采高工作面安全高效开采优势。工作面预注浆可以有效地解决上述问题,但采用预注浆时存在诸多问题,首先是不良地质体位置无法准确定位,注浆存在盲目性;其次是不良地质体中的裂隙被填充和挤压,可注性差,注浆量少,无法满足注浆加固要求;最后是针对不良地质体注浆加固的注浆材料和相应的注浆加固技术还不够成熟。基于此,本文在总结不良地质体危害、探测技术、治理技术的基础上,采用数值模拟、理论分析、现场实测的方法探究煤层开采过程中超前支承压力区应力分布规律及其作用下煤体裂隙发育规律,为后续时效性注浆加固提供依据。同时根据时效性注浆加固对材料的需求,研发了时效性单液高强和双液速凝注浆材料。同时阐述时效性注浆加固理念并构建时效性注浆加固技术。利用槽波探测技术得到不良地质体位置、形态和规模,制定对应的注浆加固方案。在典型矿井赵庄矿1307工作面开展工业试验,并在工程施工后,采用多种评价方法对注浆效果进行检验。通过研究得到的主要成果如下:（1）大采高工作面不良地质体主要为断层、陷落柱、褶皱,不良地质体自身存在裂隙,且会改变煤体的连续性和应力状态,采动应力作用会使原裂隙再次发育和产生新裂隙,降低煤体承载能力,易发生片帮、冒顶等灾害。为了探究工作面前方超前支承压力区应力分布规律,本文采用理论分析、数值模拟和现场实测的方法研究了典型矿区赵庄矿1307大采高工作面超前支承压力分布规律。结果表明:超前支承压力峰值位置位于工作面前方8.3～13.2m处,峰值应力为40MPa左右,超前支承压力影响范围为工作面前方40～50m位置。（2）根据大采高工作面超前支承压力区应力分布规律,通过数值模拟、现场实测和室内试验的方法研究了采动应力作用下煤体裂隙发育规律。结果表明:在采动应力作用下,在距离工作面25～35m处,煤体开始出现大量裂隙,且越靠近工作面,煤体裂隙发育程度越高。根据注水试验结果,将超前支承压力区分为剧烈增长区、缓慢增长区、原岩稳定区,其范围分别为5～15m、15～33m、33～42m。室内试验结果表明:煤样在达到单轴压缩应力峰值强度的80%左右时,声速骤降,声发射事件剧烈增加。加轴压卸围压试验结果表明,在轴向压力达到20～25MPa时裂隙开始发育。（3）根据时效性注浆加固对注浆材料的需求,研发了时效性单液高强和双液速凝注浆材料,单液材料具有高强、高渗特性,24h强度可达20MPa以上,7d强度可达45MPa。双液材料包括两种组分,单液浆6h内不凝固,双液混合后,1～5min失流,5～10min硬化。2h强度可达10～15MPa,最终强度为23MPa。浆液在0.8～2:1水灰比下结石率可达100%,在0℃条件下能够正常凝固,在水温为20℃,养护温度为0℃时强度最高。（4）采用室内试验研究了煤样在不同加载路径下的变形破坏特征。结果表明:标准圆柱煤样单轴加载时,煤样呈现剪切破坏,峰值强度为24MPa～28MPa。150mm立方体试样循环加载时应力-应变曲线出现典型的“锯齿”状,峰值强度为16MPa～37MPa,侧向与纵向出现不协调变形,侧向应变和纵向应变比值较大,达到峰值时快速破坏。三轴试验结果表明,随着围压的增大,煤样峰值强度不断增加,当围压升至20MPa后,峰值应力增加趋势变缓,且煤样由剪切破坏向张拉破坏过渡。加轴压卸围压试验结果表明,加载第一阶段,应力-应变曲线呈现凹型;第二阶段,应力与应变大致呈线性关系;第三阶段随着围压的不断减少,轴压不断的增加,煤样持续变形后发生破坏。（5）煤样及其加载后注浆加固体加载试验结果表明,煤样在加载后波速降低,注浆加固后,波速可达到甚至超过原煤样波速,注浆效果较好。加载后煤样注浆加固后,整体承载能力大大提高,能够恢复至加载前煤样强度的68%～85%。加载时呈现张拉破坏,注浆后塑性大大提高,侧向应变和纵向应变的比值降低,二者协同变形,提高了整体稳定性。煤样及其加固体时效性加载试验结果表明,轴向载荷和围压对煤样轴向变形影响较大,时间效应增加了煤样及其加固体的轴向位移和侧向位移,使试样更易破坏。煤样经过12d的加载轴向位移为1.68mm,加固体直接加载时轴向位移较大,为2.44mm,养护7d加载时轴向位移为2.28mm。二者仅有少许差别,表明研发的时效性注浆材料降低了直接加载对加固体的稳定性的影响。（6）分别从注浆材料、注浆时机和注浆工艺阐明了时效性注浆理念,也即不良地质体构造裂隙在充填和挤压作用下可注性差,采动应力引起原裂隙再次发育和增生新裂隙,提高了可注性。超前支承压力区随工作面回采不断移动,因而在该区域注浆必须考虑时间效应。同时所采用的注浆材料和注浆工艺均要满足时效性要求。在此基础上建立了较完善的大采高工作面时效注浆技术体系。注浆原则为“立帮为主,兼顾顶板”,注浆区段为工作面前方0～30m;注浆设备采用双液注浆泵和自主研发的定容水箱、高速制浆机;浅孔采用双液速凝注浆材料,水灰比为0.6～2:1,注浆压力为3～5MPa,用低压、慢注的方法封堵表面裂隙,同时解决注浆过程中漏浆问题;深孔注浆采用单液高强注浆材料,水灰比为0.5～0.8:1,注浆压力为15～20MPa,用高压快注的方式,提高浆液扩散半径。（7）在赵庄矿1307大采高工作面开展工业试验,共布置钻孔136个,使用注浆材料805.12t,单孔平均注浆量为5.92t,最大单孔注浆量11.3t,注浆压力在15MPa左右。注浆后工作面片帮、冒顶率降低了86%,较好的改善了工作面煤壁状况。化学浆液使用量减少了69.3%。工作面推进速度提高了73%,钻孔窥视发现,注浆后,煤体裂隙中充满浆液,注浆效果较好。表明本文提出的大采高工作面时效注浆加固技术具有先进性和实用性。