近年来,随着我国经济的发展和对资源的巨大需求,矿井开采强度不断增加,开采过程中的灾害事故时有发生,井下突涌水是矿山工程的主要地质灾害之一,突涌水灾害一方面严重危害人民生命财产安全,另一方面对工程自身结构安全和矿区周边环境带来不利影响,水害防控理论与技术研究极为迫切。目前,构筑阻水帷幕是矿区水害防治的有效方法之一,尤其适用于金属矿山中地下水与矿床相耦合状态下的水害防治。由于地质条件复杂性及帷幕构筑技术水平的制约,帷幕构筑及运营过程中极易形成薄弱带,薄弱带的存在可导入幕外地下水,对矿区安全开采造成了严重威胁,因此帷幕薄弱带确定方法与治理技术研究具有重要的意义。本文以张马屯铁矿阻水帷幕为工程背景,应用地质分析、多水平放水试验和地球物理探测等方法,分析了大帷幕条件下地下水循环系统演化规律,研究了帷幕薄弱带发育模式、主控因素、突涌水发生机制等关键问题,得到的主要结论如下：(1)揭示了天然、人工开采及大帷幕条件下地下水循环系统排泄补给方式的变化规律,给出了帷幕建设期、竣工初期和运营期的地下水循环系统特征,得到了地下水循环系统的变化规律,并运用COMSOL软件对多种条件下的地下水流场进行了数值模拟研究。(2)从地质角度分析了帷幕薄弱带的发育模式和主控因素,提出了帷幕薄弱带的两种主要发育模式；综合运用多水平放水试验和地球物理探测方法,进行了帷幕薄弱带发育情况和分布规律的系统研究。(3)研究了帷幕薄弱带突涌水发生条件及影响因素,揭示了突涌水源动力特征和能量积蓄机理,研究了地质缺陷型和非地质缺陷型突涌水围岩失稳机制,并从风险评价角度对帷幕薄弱带进行了突涌水可能性分析。(4)建立了集地质分析、放水试验研究、地球物理方法于一体的帷幕薄弱带综合分析及确定方法体系,基于综合分析方法确定了帷幕薄弱带信息,对张马屯铁矿大帷幕薄弱带进行了注浆治理方法研究,研究成果对类似工程具有一定的参考价值。