目前,日益增加的煤炭资源需求量,使得煤炭资源的开发与利用效率和人民生命财产安全的重要话题变成了煤矿生产安全,这引起了越来越多的关注。在我国,由于煤矿私挖乱采的现象非常严重,大部分大型煤矿采区中慢慢形成了位置不确定的充填着有害气体或水体的采空区,使得采空区变成了一种威胁大型煤矿生产安全的不良地质隐患。因此急切地需要利用物探方法对采空区进行有效而经济地勘探并作出评价,进而提出合理的防治措施,这对国家有着良好的经济效益和社会效益。近年来就采空区问题,不少物探工作人员和研究人员采用了许多不同的地球物理勘探方法展开了调查和研究,其中,浅层地震勘探方法是一种经常采用的地球物理方法之一。　　本文首先简单地阐述了地震波的基本原理,对采空区形成的过程和原因、采空区的地质特征及地球物理特征进行了分析,收集相关数据资料并建立采空区速度模型。在采空区存在的情况下,通过地震波射线追踪方法利用MATLAB程序设计对模型产生的直达波场、折射波及其传播遇到采空区的速度突变点时产生的折射绕射波、反射波及其传播遇到采空区的速度突变点时产生的反射绕射波分别进行模拟,对折射波和反射波的传播分别进行单独考虑,分析了折射绕射波和反射绕射波单独对折射波波场和反射波波场的影响,由于绕射波的存在,使得折射波波场和反射波波都变得非常复杂;同时在单独考虑多阶模态瑞利面波的情况下,应用凡友华的快速标量传递算法利用MATLAB程序设计对在采空区存在的情况下产生的多阶模态瑞利面波及其传播遇到采空区旁侧的波阻抗界面时反射回来的反射波进行模拟,分析了该反射波对多阶模态瑞利面波波场的影响,在地震波时域波形图上,可以看到在采空区所在位置两侧的面波存在明显的镜像,而且采空区左侧的面波能量要强一些;然后又设计了六个理论地质模型,其中包括三个采空区模型、一个垂直断层模型、两个直立界面模型,并根据前面的原理和地震波合成理论对这些理论模型进行地震波场模拟,分析了各种不同的地质模型条件下产生的绕射波分别对地震波场的影响;最后结合石山岭隧道的几个工程实例,对实际采空区的一部分地震资料进行分析和研究,分析得到测区内相应勘探路线上的采空区模型,并将实际采空区的实测地震记录与分析得到对应的采空区理论模拟进行模拟计算得到的地震波场多波模拟记录进行对比分析,进一步验证了利用结合地震波射线追踪方法和快速标量传递算法对地震波场进行多波模拟的结果来解释和分析实测采空区地震资料的可行性与有效性。