矿井瞬变电磁超前探的理论研究、井下方法技术以及资料的处理和解释大多沿袭地面瞬变电磁法，还不完善，在实际应用中的效果和精度还不能令人满意。为求精细探测，就需要进行系统深入地研究。论文中首先，从全空间电磁场基本理论入手，对全空间二次场感应电动势解析式进行推导，讨论了影响电磁波探测深度的因素。其次，对磁偶极子加载阶跃电流函数，通过拉普拉斯变换将求解频率域问题转换为求解时间域问题；对均匀导电全空间磁偶极子形成的瞬变场进行研究探讨；对全空间瞬变电磁法晚期场表达式进行推导，给出了多匝重叠小回线装置的矿井瞬变电磁法晚期场视电阻率计算公式。然后，采用有限元方法结合Comsol Multiphysics数值模拟软件对矿井瞬变电磁场进行三维时域正演模拟，对全空间条件下考虑巷道影响的不同介质在超前探中的瞬变电磁响应规律进行数值模拟研究。　　研究结果表明：均匀条件下瞬变电磁场衰减曲线较为圆滑，呈指数规律衰减；巷道空间破坏了全空间的连续性，使电磁场传播规律发生改变，二次场强度远低于均匀全空间条件下的二次场强度，在早期磁场强度衰减更快；巷道造成的干扰主要体现在早期场且不明显，对低阻响应基本无影响；矿井瞬变电磁法能有效的穿透高阻屏蔽，但对高阻体的分辨率不高。　　接下来，对矿井瞬变电磁超前探的井下工作方法技术进行规范化整理；归纳了矿井瞬变电磁超前探数据处理和解释方法流程，总结出矿井瞬变电磁超前探中异常区划分的方法和依据。最后，将矿井瞬变电磁超前探技术应用于卯底煤矿、三聚盛煤矿和南阳坡煤矿井下，进行掘进迎头前方富水区超前地质预报，并在南阳坡煤矿中，结合直流电法超前探对实测结果进行验证和对比。应用结果表明：矿井瞬变电磁超前探技术能有效预报掘进迎头前方富水、导水构造，对低阻异常体反应灵敏，但探测出的低阻异常区大于实际异常范围；能有效的穿过高阻层，但对高阻分辨率不高，也验证了数值模拟研究得出的结论。