瓦斯压力异常是造成煤与瓦斯突出的重要因素之一,掌握采掘过程中煤层内部瓦斯压力变化规律对预防瓦斯动力灾害具有重要意义。目前,煤层内部瓦斯压力主要通过钻孔获得,难以得到整个工作面的瓦斯压力分布。地震勘探作为非接触式探测手段,能够在不破坏地层的前提下对地层内部异常区域进行探测。油气勘探领域已经利用时移地震勘探技术实现了储层流体变化的监测,但是国内外利用该技术对煤层内部瓦斯进行监测的研究较少,原因之一是油气储层中的孔隙流体主要以游离态存在,而煤层中的瓦斯主要以吸附态存在,游离态和吸附态瓦斯共同影响下的地震参数变化规律不明确。为此,本文开展了三轴应力加载下含瓦斯煤的超声波测试,研究了瓦斯对煤超声纵波速度的影响机制,主要取得以下成果:（1）搭建了含瓦斯煤超声波实验系统。基于煤岩应力-渗流-温度多过程耦合试验原理,设计了超声波实验系统,主要包括:压力控制系统中的流量控制模块和恒压吸附模块,能够分别实现径向恒定位移控制和瓦斯恒压吸附;岩芯夹持系统中的轴向应变测量模块,能够测量煤样的整体轴向应变;超声测试系统中的承压探头模块,能够在围压和瓦斯压力共同作用下完成超声波测试。（2）揭示了游离态气体对煤纵波速度的影响规律。以非吸附性的氦气作为游离态瓦斯的替代气,测量了在不同氦气压力下煤的体积模量以及在恒定位移和恒定围压边界条件下煤的纵波速度。结果表明:游离态气体的体积模量及其对煤基质的压缩基本不会影响煤纵波速度;煤纵波速度随气体压力升高而减小。游离态气体通过改变煤有效应力影响煤孔隙度,最终影响煤纵波速度。（3）阐明了吸附态气体对煤纵波速度的影响规律。以甲烷作为实验气体,并使用氦气矫正游离态甲烷的影响,测量了煤吸附甲烷前后的体积模量以及煤在恒定位移和恒定围压边界条件下吸附甲烷后的纵波速度,得到了只受吸附效应影响的煤纵波速度。结果表明:甲烷对煤基质力学性能的弱化基本不会影响煤纵波速度;吸附效应对煤纵波速度有两种相反的影响方式:（1）通过内向吸附膨胀降低煤孔隙度,提高纵波速度;（2）通过外向吸附膨胀增加煤孔隙度,降低纵波速度。然而,内向吸附膨胀效应强于外向吸附膨胀,煤纵波速度在二者的综合作用下仍呈上升趋势。（4）获得了不同外界约束下游离态和吸附态瓦斯共同作用对煤纵波速度的影响规律。在低围压条件下,煤纵波速度随甲烷压力增加单调下降;当围压较高时,煤纵波速度出现先上升再下降的变化趋势;游离气体压力和吸附膨胀对煤纵波速度的影响与围压大小有关:围压升高,游离气体压力的影响减小。单轴应变边界条件下的纵波速度也出现先上升再下降趋势,但是上升趋势更加明显。游离气体压力和吸附膨胀对煤纵波速度的影响与约束类型有关。（5）建立了含瓦斯煤纵波速度模型。考虑气体压力与煤基质吸附膨胀对煤孔隙度的不同影响方式,得到了含瓦斯煤纵波速度计算模型,较好地模拟了纵波速度随瓦斯压力出现的“先上升后下降”现象,整体上能够准确地刻画瓦斯压力和围压变化对煤纵波速度的影响规律。（6）基于煤层气地震勘探数据,验证了含瓦斯煤纵波速度模型。首先,利用三维地震勘探数据反演了煤层纵波速度;然后,通过含瓦斯煤纵波速度模型建立了煤纵波速度与瓦斯含量的定量关系,反演得到了勘探区域煤层瓦斯含量分布。对比预测结果与煤层气井实测数据,二者变化趋势基本一致。本论文有图70幅,表21个,参考文献109篇。