本论文研究目的是将留巷墙体代替30m宽的保护煤柱,从而建设采空区地下水库。在回采结束后将采空区垮落空间作为储水空间,从而分析建设采空区地下水库的可行性,发展采空区地下水库的建设理论和技术体系。通过对采空区地下水库的概念、分类方法以及特征的总结,建立以沿空留巷采空区地下水库为基础的建设工艺、运行系统,从而确定采空区地下水库是保护煤矿地下水资源的有效方法。通过留巷墙体对采空区的有效隔离,形成密闭空间,在工作面回采时,产生的矿井水,可以储存在采空区地下水库内,从而达到保水采煤的效果。在沿空留巷技术思想上,对留巷墙体进行二次开发,增加留巷墙体的作用,对比将煤柱作为煤矿采空区地下水库坝体,此方法提高了煤炭回采率,具有一定的生态效益和经济效益。在下水平回采时,通过对上水平采空区地下水库间合理调水,形成水库间的调水系统,此调水系统防止了裂隙贯通上水平老采空区积水,同时防止了顶板突水事故。采空区空间上存在“空-实-空”的结构,通过对流经采空区地下水库的矿井水进行净化,形成煤矿采空区地下水库的矿井水净化原理。采用UDEC和FLAC 3D对上覆岩层下沉运动状态进行数值模拟,通过对数值模拟结果的分析,得出煤矿采空区地下水库储水空间的分布规律是:垮落带内储水空间呈中间压实,四周O型圈外围呈松散分布状态,裂隙带内储水空间分布在离层空隙中以及竖向岩体裂隙中,垮落带内储水空间分布垮落岩体空隙中,垮落带和裂隙带岩体空隙共同作为煤矿采空区地下水库储水空间。通过建立煤矿采空区地下水库数学模型,对沿空留巷墙体围堵的采空区进行库容计算,实现对采空区地下水库库容计算方法的总结。基于多因素耦合,建立了沿空留巷煤矿采空区地下水库模型,设定沿空留巷留巷墙体力学参数。以上研究内容为煤矿采空区地下水库的建设提供一套系统的理论,尤其针对西部干旱、半干旱地区水资源的保护具有重要意义。