井地(坑道)直流电法指的是利用现有的钻孔或坑道供电,在地面或井中(坑道)接收电场的一类方法,目前广泛应用于油气藏边界圈定、油气藏注水监测、金属矿产勘探、水文地质勘查及坑道超前探测等方面,相对传统的地面电法而言,其对钻井(坑道)底部或外围进行进一步的勘查很有优势,更适用于深部找矿。几十年来,直流电法在矿产勘查领域中发挥了重要的作用,其具有原理简单、成本低廉、操作简便的特点。在当前“深部找矿”的大背景下,向深部“第二空间”进军发展物探技术成为当前的热点问题。然而,目前对井下(坑道)坑道直流电法探测的系统研究和规律总结还不足,解释水平也相对落后,直接影响应用效果。有鉴于此,本文综合应用数值模拟和物理模型实验的手段开展了井地充电法、坑道直流电法超前探测方面的研究工作。　　 本文首先从点电源满足的微分方程和边界条件出发给出了有限元异常电位法的变分问题；其次建立井地、坑道全空间的物理模型并采用有限个六面体小单元对研究区域进行剖分；然后根据泛函求极值的条件,得到各点函数值满足的线性方程组,最后通过对线性方程组的求解得到各节点的函数值。　　 本文第二部分讨论和分析了井地充电法的异常特征。首先介绍了井地充电法工作方法,为了验证计算程序的有效性和可靠性,采用球体解析解对计算结果进行了对比验证。其次对不同观测参数和不同测网布设方式进行了讨论。最后,以理想良导板状矿体为主要研究对象,采用有限单元法对井-地充电法进行了数值模拟,通过对水平、倾斜等不同形态矿体在不同地电条件下井-地充电法异常的计算和讨论,研究了矿体的空间分布与电位梯度分布之间规律。计算结果表明:电位梯度峰值位置和矿体边界位置有一定的对应关系,利用电位梯度等值线形态及其峰值位置可有效获得矿体走向、倾向和边界等信息。这对于利用充电法资料研究被探测目标体在地面的投影边界有一定参考意义。　　 第三部分对坑道直流电阻率法超前探测进行了研究。首先介绍了三极法和聚焦电流法超前探测原理和工作方式,并采用三维有限单元法就全空间点源场和聚焦场(含坑道空腔)的电位分布进行了计算分析。其次通过数值模拟对三极法超前探测进行了模拟,分析了三极法超前探测曲线异常特征,并指出该方法的不足,在此基础上,分析和讨论了不同地电条件下聚焦超前探测的异常特征。最后,采用物理模型试验对计算程序的有效性和正确性进行了验证并就三极法和聚焦法坑道超前探测进行了物理实验模拟,得到了三极法和聚焦法坑道超前探测数据采集方式下几种简单地电模型的响应特征。通过以上综合模拟实验表明,聚焦电流法应用于坑道超前探测是可行、有效的。