煤炭作为我国国民经济发展的主要能源支柱之一，在国内一次能源消费和生产中，煤炭大约占了四分之三，然而随着煤炭资源的大规模的开采，造成了大量的采空区，也就造成了许多次生灾害，所以探测煤田开采后的采空区显得至关重要。瞬变电磁法在近年来发展快速，随着仪器制造业和电子产业的飞速发展，瞬变电磁法的探测设备的测量精度得到大大的提高，瞬变电磁法探测技术也是目前煤矿采空区探测的首选方法之一。瞬变电磁拟地震处理解释研究日渐成为电磁勘探领域的热点并且取得了突破性进展，所以我们可以把瞬变电磁拟地震处理解释运用到煤矿采空区的探测中来提高勘探精度。本文介绍了瞬变电磁三维成像技术，以瞬变电磁场与波场的数学变换关系为基础，给出了经波场变换得到的虚拟波场的克希霍夫向下延拓方法，并基于等效导电平面原理进行三维连续虚拟速度分析，给出了瞬变电磁三维成像技术的基本原理和实现过程。此外论文引用了回线源激发瞬变电磁场三维时域有限差分在三维两层采空区复杂模型正演的数据，运用瞬变电磁三维成像技术进行处理解释。首先通过传统的解释方法，给出了中心测线和旁侧测线的视电阻率等值线图，以及三维视电阻率图；然后通过波场变换原理把正演瞬变电磁响应转化为瞬变电磁虚拟波场，给出了三维波场效果图和三维波场切片图；最后利用虚拟波场值，通过克希霍夫积分方程向下偏移成像，给出了三维偏移成像效果图和三维偏移成像各个方向的切片图。通过视电阻率等值线图和三维视电阻率图可以看到两层低阻异常，三维波场效果图能清楚的显示出其对应的电性分界面，与初始设计模型对应层位吻合，三维偏移成像效果图对采空区的空间位置显示清楚，通过切片图更能准确的确定采空区的具体位置。瞬变电磁三维成像技术通过在理论模型的解释处理得到了很好的效果，然后运用此技术来探测陕北某矿区的采空区的分布。截取整个测区的一部分数据进行处理解释，最后结果证明，达到了很好的效果，能有效圈定出煤矿采空区。