随着煤炭资源长期、大规模的开采,在带来巨大经济效益和社会效益的同时,过度开采也使许多地区形成了大量的采空区,造成大面积地表沉陷,地面建筑物、交通设施、生活基础设施、土地等遭受到严重破坏,给矿区人民生活和生产带来极大的威胁,对我国经济建设和社会稳定造成严重的影响和危害。因此,开展煤层采空区地球物理综合探测方法的研究意义重大。在系统收集、整理多年来国内外煤层采空区探测技术相关文献的基础上,本论文首先总结了煤层采空区的概念、分类、地质特征和地球物理特征;然后以内蒙古LZC地区为例,使用可控源音频大地电磁法、瞬变电磁法和三维地震法开展了煤层采空区的综合地球物理探测,分别圈定了采空区或其影响区的位置和范围;最后结合钻井、地球物理测井和地面调查资料,确定了采空区的准确分布特征,为该区地面和房屋建筑裂缝成因分析、国土利用规划调整、社会矛盾调解等提供了有力的依据。本论文研究认为,内蒙古LZC地区采空区的电阻率和波阻抗与围岩之间存在较为明显的差异,采空区在电磁法探测剖面上表现为高视电阻率异常,在反射地震剖面上表现为弱或杂乱反射特征,这种明显的差异和特征为电磁法和三维地震法探测采空区提供了地球物理基础。可控源音频大地电磁法和瞬变电磁法等电磁探测方法采集速度快、经济性好、适应性强,能圈定出具有高电阻率异常特征的采空区或其影响区,但由于采空区异常与其影响区异常之间的区别不大,无法对采空区范围与其影响区范围进行进一步的甄别,从而无法准确确定其到底是采空区还是采空影响区,而三维地震探测方法能区分采空区与其影响区,能准确探测出采空区的位置,具有较高的精度,但其成本较高、施工周期较长。实际工作中应进行两种方法的综合,先利用电磁法圈定采空区或其影响区的大致分布范围,再利用三维地震法来精确测量采空区的分布范围和埋深,以提高勘探成果的准确性。本论文的研究结果表明,内蒙古LZC地区的采空区位置和范围与矿方提供的资料基本一致,采空区全部分布在勘探区东部安全煤柱以东,在安全煤柱以西居民区地下未发现采空区。该论文有图72幅,表9个,参考文献78篇。