随着东部矿区煤炭资源的枯竭,中部资源与环境约束的矛盾加剧,我国煤炭资源开发重心已快速转移到西部生态环境脆弱的干旱半干旱地区。我国西北地区煤炭资源储量丰富,但埋藏浅、厚度大,煤炭大规模开发对地表生态环境影响更为敏感和剧烈,极易造成含水层破坏、浅表层水流失、地表植被死亡等一系列生态环境问题,引发工程地质环境的恶化。因此,保水采煤环境工程地质模式及其区划的研究,对西部生态脆弱区水资源保护和煤炭绿色发展具有重要的理论和现实意义。本文以陕北榆神矿区为例,收集并整理研究区生产资料、勘探资料、现场资料和野外观测数据、气象水文等资料,在此基础上进行理论分析,系统分析了矿区的地质、水文地质条件。为获取采动后隔水粘土层渗透系数,进行了渗透性原位试验;根据煤层开采对地下潜水以及生态环境的影响程度,将保水采煤环境工程地质模式分为了4种类型:环境灾变型、环境渐变恶化型、环境渐变恢复型和环境友好型,并提出了初步的理论确定阈值的方法;通过研究区528个钻孔数据的收集和统计,利用GIS软件,绘制了保水采煤环境工程地质主要影响因素相关图件,分析了煤层开采对水资源影响因子与工程地质环境的关系,确定了8个工程地质环境主要影响因素及其量化指标:水位埋深、砂层厚度、黄土厚度、红土厚度、基岩厚度、煤层厚度、水体与煤层的间距和降雨量。采用BP人工神经网络方法,建立环境工程地质模式多元信息综合评判模型,对研究区进行了环境工程地质模式的分区预测,并利用建模样本检验了该评判模型的建模的正确性,通过验证样本验证了模型应用的准确性。结果表明:研究区环境灾变型面积约为1132.37 km~2,占研究区面积的20.68%;环境渐变恶化型面积约为879.94 km~2,占研究区面积的16.07%;环境渐变恢复型面积约为2063.24 km~2,占研究区面积的37.68%;环境友好型面积约为1400.14 km~2,占研究区面积的25.57%。最后,提出了未来区内不同环境工程地质模式下煤炭开采的建议。研究成果为解决区域煤层开采对浅表层水资源破坏产生的环境工程地质问题提供科学的依据,对实现陕北生态脆弱区大型煤炭基地成功开发和绿色发展目标具有普遍指导意义。