本发明涉及一种复杂地质条件下煤层探测及采空区处理综合方法，基于已有的地质探测资料确定采空区的大致长度方向，然后大致沿着倾向布置两条补充探测线以确定采空区和残留煤柱的倾向范围、垮落带范围，并创造性的给出了两种确定方法；在确定的残留煤柱上施工第二补充探测钻孔，以得出下位煤矿层的补充探测数据，解决了补充探测钻孔穿采空区的难题；基于补充探测结果确定下位煤矿层开采后的垮落带范围并判断其与上位垮落带是否导通，并根据判断结果给出了上位采空区和下位采空区灾害治理的注浆钻孔布置方案，采用粉煤灰和将煤矸石粉碎成的煤矸石粉作为注浆材料，既实现了煤矿井采空区灾害治理，又消耗了这两种固体废弃物，一举两得。