张马屯铁矿是全国著名的大水矿山,也是国内最早实施帷幕注浆堵水工程的矿山之一。注浆帷幕体的堵水、截水功能对减少矿山生产排水量、保护矿区周围地下水环境、提高矿山经济效益等起到了重要的作用。近年来,随着开采深度的增加,帷幕内外产生了较大的水力压差,加上长年采掘活动的扰动,注浆帷幕体的稳定性受到一定程度的影响,给矿山地下生产活动带了巨大的安全隐患。为此,本文在对注浆帷幕区域水文地质条件、岩石力学参数、渗透特性、声发射活动规律等研究的基础上,构建了矿山三维地质和力学模型,并对帷幕体区域的应力分布和稳定性进行了数值分析；通过建立矿山微震监测分析系统,实现了矿山微震监测信息与三维岩石破裂过程分析系统之间的信息交换,进一步揭示了背景应力场演化与微震活动性的关系,对堵水帷幕突水孕育过程中的微震活动时空演化规律进行了深入探讨,形成了堵水帷幕突水预警预报系统。本文的研究内容主要有以下几个方面：(1)系统调查了张马屯铁矿注浆堵水帷幕所处区域水文地质、堵水帷幕的施工工艺及目前的堵水效果,对注浆堵水帷幕区域的主要岩石、矿石进行了取样和试验,获得了岩体力学性质参数；(2)利用MTS系统对注浆堵水帷幕体试样进行高压渗流试验,探寻帷幕体的渗流—应力—声发射特性的耦合关系,对水力梯度对帷幕透水性的影响和帷幕体岩石破裂透水的机理进行了研究,揭示了岩石的宏观破裂是发生突水事故的直接原因,为采用微震监测技术实现对突水灾害的预报提供了理论基础；(3)进行岩石破坏声发射实验研究,对岩石破坏的前兆信息(AE率,AE能量,b值)进行了系统分析；(4)建立堵水帷幕区域的三维地质和力学模型,运用大规模计算技术对堵水帷幕内矿体的应力分布进行了数值模拟计算,分析采场扰动对注浆堵水帷幕的影响范围和影响程度,为进行岩石破裂失稳研究和建立监测系统提供基础性数据；(5)建立了张马屯铁矿注浆帷幕稳定性监测和分析系统,实现了对注浆帷幕体及附近围岩的实时、连续监测和分析掌握注浆堵水帷幕体的微震活动规律,提高了矿山对突水等动力灾害的预测预报能力；(6)对微震监测事件的空间分布和三维数值模拟的应力场分布进行对比分析,表明三维岩石破裂过程分析与微震监测技术相结合的监测分析系统可以较为准确地分析帷幕体及附近区域岩体的稳定性,对于矿山动力灾害的预测预报具有重要的意义。