为解决灵新煤矿因煤炭开采产生的水资源浪费问题,减少矿井水资源的流失,实现保水采煤,利用煤矿地下水库技术,在矿井采空区进行储水,使用人工挡水坝体与保护煤柱连接,形成封闭储水空间,而矿区渗流场的变化以及坝体稳定对地下水库的安全起到至关重要的作用。本文以灵新煤矿为工程背景,基于矿区地质调查报告和现场实际情况,详细地对矿区从矿井开发、采区分布、矿井地质构造、含水层和隔水层分布、矿井充水条件等基本情况进行调研,该矿区地质条件符合煤矿地下水库的建设要求。为确定矿区地下渗流场随不同工况的进行而产生的变化,建立沿4号勘探线的二维渗流模型。该模型涵盖了第四系覆盖层、1-17#各煤层、煤层间各隔水层、下部岩体以及即将采掘的6盘区等共20个不同渗透系数的岩层分区。通过模拟5种工况,确定灵新煤矿一采区北翼采空区形成地下水库后渗透性较小,密闭性完好,不会对周边岩层和采区造成影响。设置防水坝体,将一采区北翼采空区完全封闭,从而达到封闭储水目的。依据《煤炭矿井防治水设计规范》等规范确定坝体安全煤柱高度,根据顶板导水裂隙带高度及安全保护层厚度计算得出地表水与井下水库可能存在水力联系,坝体的设计承受水压为1.4～2.7MPa,以直墙形挡水坝体为例对坝体抗滑性能进行分析说明。考虑坝体主要荷载为自重、静水压力、摩擦力,得到三种不同煤层厚度情况下的抗滑稳定安全系数与水头之间关系,建立挡水坝体与煤柱为主体的计算模型,设置覆岩与水力条件作为计算荷载,研究作用下的受力特征,为挡水坝体的设计提供参考。为提高围岩强度及密闭性,需要对围岩进行注浆,注浆长度以不少于防水煤柱宽度为宜,注浆材料选用水泥与水玻璃混合浆液,泥浆液与水玻璃体积比为1:0.5,水灰比为0.75:1,为提高注浆的防渗性及防腐性,需要在浆液中掺入一定量的超细矿渣、防腐剂及缓凝剂。