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泥质软岩普遍存在于矿山、水利、隧道、地铁等岩土工程中,具有遇水易膨胀、泥化、崩解等特点,严重威胁工程的安全稳定性。针对泥质软岩巷道的掘进与支护难题,本文从淮北矿区涡北矿81煤底板泥岩矿组成分、细微观形态、孔隙结构、纳米型浆材硅溶胶的注浆特性等基础参数测试出发,分析了泥质软岩软化及困难防渗加固原因,对比了纳米型浆液硅溶胶与水泥基材料的可注性差异。通过高分辨三维X射线显微成像系统扫描了泥岩样品,重构得出了泥岩的真实三维孔裂隙结构,并进行了数字岩心物理实验。将泥岩的真实三维孔裂隙结构导入了COMSOL Multiphysics有限元仿真软件,模拟分析了硅溶胶注浆浆液扩散规律并通过人造岩心注浆实验进行了验证。提出了泥质软岩巷道分区多粒度注浆防渗加固方法,并针对具体泥岩巷道,进行了防渗加固与注浆效果监测方案的设计,得出的主要结论如下:（1）淮北81煤底板泥岩主要矿物为石英和粘土矿物高岭石、伊利石,泥岩样品孔隙度为2.2%,表面微裂隙发育,微纳米级孔裂隙的存在是泥质软岩巷道难以防渗加固的症结之一。硅溶胶在泥岩中理论最小可注宽度为188.01 nm,其理论上可注入47.68%的泥岩孔裂隙中,可注性能远高于水泥基材料。（2）使用矩量保持法确定了泥岩CT图像的阈值并对样品进行了分割,提取出了孔裂隙。泥岩样品中多为长条片状的裂隙和零星分布的小孔裂隙,具有明显非均质性和空间异质性,局部孔隙连通性和渗透率相差较大。（3）浆液流动首先选择孔隙半径大、距离出口较短的途径。不同注浆速度下,浆液的流动半径基本相同,均在截面缩小的似圆管状的两裂隙处停止流动,但随着注浆速度的提高,入口处浆液压力不断提高,当注浆速度高于0.05 mm/s,浆液压力成直线上升,会给工程现场注浆设备带来严重负担。人造岩心的注浆扩散过程表明,注入端会存在滤饼效应,注入过程存在浆液滞留效应,由于滤饼的存在,硅溶胶被堵塞在注入端,且注浆压力越大越易形成滤饼,低压慢渗注入低渗透岩石中具备一定可行性。根据上述研究成果,提出了一种泥质软岩巷道注浆防渗加固方法,该方法的核心是巷道开挖后表面及时喷射混凝土,复喷硅溶胶,浅孔注水泥浆,深孔低压注硅溶胶。从而在巷道表面、巷道围岩深部形成两层防渗层及浅部水泥浆加固层,理论上可在一定程度上解决泥质软岩巷道软化流变大变形支护难题。该论文有图55幅,表6个,参考文献97篇。