1 绪论 1
1.1 矿井水害类型及其勘探方法 1
1.2 矿井瞬变电磁法勘探 2
1.2.1 国内外研究概况 2
1.2.2 矿井瞬变电磁法及其特点 6
1.3 今后的研究方向 9
2 全空间电磁场的基本理论 10
2.1 电磁场的基本方程 10
2.1.1 电磁场的基本方程 10
2.1.2 格林（Green）函数和局域分布源的电磁场 15
2.1.3 场等效原理和互易定理 21
2.2 均匀导电极化全空间内磁偶极子形成的频率域电磁场 23
2.3 均匀导电全空间磁偶极子形成的瞬变场 33
2.4 矿井瞬变电磁法勘探的理论基础 40
2.4.1 两个导电半空间分界面上垂直磁偶极子源形成的电磁场 40
2.4.2 巷道顶板—磁偶极子源产生的电磁场 47
2.4.3 水平层状介质矢势Az表达式的推导 59
2.4.4 两层介质巷道底板的电磁场特征 61
3 煤矿突水构造全空间瞬变电磁响应特征三维正演模拟 69
3.1 有限元方法的基本原理 69
3.1.1 泛函与变分的基本概念 69
3.1.2 里兹方法 70
3.1.3 伽辽金法 71
3.1.4 有限元方法的基本步骤 72
3.2 地质—地球物理模型的建立 72
3.2.1 煤系地层的电性特征 72
3.2.2 煤系地层的地质条件 76
3.2.3 地质—地球物理模型的建立 79
3.3 数学模型的建立 80
3.3.1 网格划分 80
3.3.2 线性插值分析 83
3.3.3 矿井瞬变电磁场数学模型的建立 86
3.4 有限元法三维正演模拟技术及程序设计 95
3.4.1 三维正演计算步骤和程序设计 95
3.4.2 有限元系数矩阵的等带宽存储 96
3.4.3 有限元线性方程组解法 97
3.5 煤矿突水构造全空间瞬变电磁响应特征三维正演模拟 99
4 矿井瞬变电磁法井下工作方法与技术 103
4.1 井下常用瞬变电磁仪器介绍 103
4.1.1 Terra TEM瞬变电磁仪 103
4.1.2 TEM47HP瞬变电磁仪 113
4.2 矿井瞬变电磁法工作装置及探查技术 115
4.2.1 矿井瞬变电磁法工作装置 115
4.2.2 矿井瞬变电磁法探查技术 116
5 井下瞬变电磁噪声物理模拟及实验 121
5.1 井下瞬变电磁噪声分析 121
5.2 井下瞬变电磁噪声物理模拟 122
5.2.1 物理模拟相似性准则 122
5.2.2 井下瞬变电磁噪声重叠回线组合物理模拟 125
5.2.3 井下瞬变电磁噪声双回线组合物理模拟 126
5.3 井下瞬变电磁噪声试验 127
5.3.1 巷道侧帮瞬变电磁噪声重叠回线瞬变电磁响应特征 127
5.3.2 巷道底板瞬变电磁噪声重叠回线瞬变电磁响应特征 128
5.3.3 巷道底板瞬变电磁噪声双回线瞬变电磁响应特征 129
5.3.4 相同环境重叠回线和双回线组合瞬变电磁噪声响应比较 129
5.3.5 井下电磁噪声数据处理技术 130
5.4 矿井瞬变电磁法选择测量参数关断时间分析 131
5.4.1 观测参数选择 131
5.4.2 关断时间分析 131
6 矿井瞬变电磁法数据处理与解释 133
6.1 矿井瞬变电磁法时深换算基本理论 133
6.1.1 时深换算数学模型的建立 133
6.1.2 矿井瞬变电磁法时深换算数学模型 137
6.2 瞬变电磁法时深换算技术 137
6.2.1 水平层状介质理论模型时深换算技术 137
6.2.2 具有倾斜界面层状介质理论模型时深转换 143
6.3 矿井瞬变电磁法数据处理与解释系统 147
7 矿井瞬变电磁法勘探在煤矿突水构造探查中的应用 161
7.1 矿井瞬变电磁法的特点 161
7.2 矿井瞬变电磁法勘探在探查煤矿突水构造中的应用 162
7.2.1 矿井瞬变电磁法探查含（导）水陷落柱及注浆效果检测应用实例 162
7.2.2 矿井瞬变电磁法探查非含（导）水陷落柱应用实例 163
7.2.3 矿井瞬变电磁法探查煤层底板含水构造应用实例 165
7.2.4 综放工作面顶板赋水性矿井瞬变电磁法探查实例 165
7.2.5 采掘工作面煤层顶板赋水矿井瞬变电磁法探查实例 169
7.2.6 掘进巷道迎头赋水性矿井瞬变电磁法超前探查实例 170
7.2.7 不良钻孔赋水性矿井瞬变电磁法超前探查实例 172
参考文献 176