三维地震勘探方法在煤田地质勘探中扮演着重要的角色,主要应用于煤矿开采中地质构造的探测,特别是对陷落柱、断层等的反应相比于其他地球物理探测手段更为敏感,但由于受到非技术和技术因素的影响,造成解释成果的准确率有所下降。随着信息技术和多道地震仪器的飞速发展,提出了增加空间采样密度来增加对于波场信息的采集,从而提高后期的解译精度,在这种背景的驱动下高密度三维地震勘探技术应运而生。本文通过对现有的公开文献资料进行整理,总结高密度三维地震勘探的基本原理、高密度三维地震勘探的观测系统和技术特征。然后针对研究区开展采集参数论证工作,设计出符合采集参数论证结果的观测系统,对比不同观测系统在面元均匀性和经济性方面差异,选择经济合理的观测系统。鉴于陷落柱在本次研究区中发育较多,依据研究区的地质背景建立三维陷落柱地震地质模型,进行三维地震数值模拟,设计不同的观测系统类型,从不同测线方向、不同解释方法对比其解释的精度,通过对比其解释的结果得出如下结论:（1）保持炮点距、炮排距、接收点距、方位角、最大炮检距等参数基本不变的前提下,通过减小接收线距的方式来改变覆盖次数。通过对比模拟结果,覆盖次数的高低在时间剖面上解释的陷落柱结果差异性很小,而在属性解释切片上高覆盖次数的优于低覆盖次数。（2）保持炮点距、炮排距、接收点距三个参数不变的前提下,通过减小接收线距的方式来改变观测系统的方位角。通过对比模拟结果,宽方位角的观测系统对于陷落柱的解释在时间剖面和属性切片上均优于窄方位角。（3）在保持覆盖次数相同,方位角相差不大的前提下,通过改变炮点距、接收点距的方式,改变面元尺寸的大小。对比不同面元尺寸的观测系统,小面元的观测系统在剖面上解释的结果优于大面元,小面元在属性切片上对于陷落柱的边界反应更为清晰圆滑。