黄河流域中上游煤炭资源的大规模开发已造成生态环境的持续恶化，掌握煤炭开采对地下水系统的影响规律有助于实现煤炭资源开发与生态环境保护的协调发展。以陕北柠条塔煤矿南翼为研究区，通过地质与地电条件的分析，建立了地电模型；基于时域电磁场理论，模拟分析了正常（不含水）和异常（局部含水）地电模型条件下瞬变电磁场的扩散过程和发射回线中心点电压曲线的衰减特征，结果反映10ms范围内含水异常体的瞬变电磁场响应明显，且不同层位含水体的响应时间和幅值有较大差异，从理论上表明了利用瞬变电磁法探测研究区地下水的可行性。针对研究区测试条件，结合数值模拟和现场试验结果，确定选择25Hz的发射频率有利于瞬变电磁场衰减早、中期数据的获取。通过对研究区地层的瞬变电磁场动态监测，对比分析了2-2煤层开采前后地层在纵横向上的电性变化特征，表明煤层开采总体上降低了直罗组（J2z）和延安组（J2y5）岩层的富水性，且相对富水区位置从采前的中至北部变化为采后稳定期的东北部，指出富水性的变化与地层结构的改变、上覆土层隔水性能的变化以及地下水补给等密切相关，进一步反映了煤炭开采对地下水系统具有显著影响。