矿井突水是仅次于煤与瓦斯突出的煤矿第二大灾害事故,诱发矿井突水的主要水源有含(导)水陷落柱、老空水和含(导)水断层等。因此,查明这些煤矿隐蔽致灾水源的发育位置及范围,是避免突水事故发生的关键。目前,探查煤矿灾害水源的矿井地球物理方法主要有矿井直流电阻率法和矿井瞬变电磁法,其中矿井瞬变电磁法以其施工便捷、工作效率高和对低阻体反映灵敏等特点被广泛应用于煤矿灾害水源的探查,但仅限于测量发射线圈法向二次磁场分量,由于缺少水平分量的测量数据信息,不能很好确定灾害水源的分布范围和产状。因此,研究测量发射线圈二次磁场水平分量,开展二次磁场三分量响应特征的研究,不仅具有理论意义,而且对于实际探测资料的处理和解释具有重大的指导作用。本文基于矿井瞬变电磁法基本理论,依据物理模拟相似性准则,采用物理模拟方法,对诱发煤矿突水的典型隐蔽致灾水源:含(导)水陷落柱、老空水和含(导)水断层三种低阻体的瞬变电磁三分量响应进行了物理模拟,并针对老空水的响应特征依据时域有限差分方法进行了数值模拟,选择典型矿井进行试验,经过对数据进行分析和解释,得出如下结论:(1)当含(导)水陷落柱、老空水以及含(导)水断层三种低阻体关于探测测线(即X轴)对称的情况下,测得的Z分量的瞬变电磁信号感应信号最强,X分量感应信号较弱,比Z分量小一个数量级,但能通过X分量信号强度确定含水异常体边界,Y分量由于低阻体关于接收线圈对称,测得感应信号相互抵消,因此接收到的均为空气中干扰信号。(2)当含(导)水陷落柱、老空水以及含(导)水断层三种低阻体关于探测测线(即X轴)不对称的情况下,测得的Z分量的瞬变电磁信号感应强度最强,X、Y分量感应信号较弱,比Z分量小一个数量级,综合多个方向探测分析X、Y分量信号感应信号强度,可以划定低阻体边界范围。(3)老空水三分量响应数值模拟的实验结果与物理模拟实验结果一致。探测线圈临近老空水时,Z分量有较为明显的增大,能大致确定老空水的边界范围;在老空水边界时X分量感应信号达到最大,到达老空水中间位置时,X分量变为最小;Y分量因老空水关于接收线圈对称,感应比较弱。(4)在某矿探测老空水试验结果与物理数值模拟实验结果基本一致,进一步说明三个方向分量的综合反演解释能更好的反映煤矿典型致灾水源的发育范围,通过三分量的信息解释,可以极大提高矿井瞬变电磁法的解释精度。