我国煤层受多期构造史的影响,煤层内的断层、陷落柱、应力集中区和瓦斯等隐蔽致灾因素严重地影响了煤矿的安全高效开采,为了减少煤炭开采过程中灾害事故的发生,探明煤层的应力状态及瓦斯赋存情况则显得尤为重要。超声波探测技术具有方向性好、传播距离长、穿透性强和不易衰减的特征,十分适合用于煤层物探领域。为了得到清晰的煤层超声波物探反演规律,本文在超声波动学、岩石力学和渗流力学的相关理论基础上,从实验室分析、机理研究和现场测试验证三个方面对煤体在加载及瓦斯吸附条件下的超声响应特征规律展开研究。论文的主要研究内容如下:（1）利用NM-4B非金属超声检测分析仪、低频岩石物理测量装置等仪器分别开展了常温常压、应力加载和瓦斯吸附条件下的煤体超声波实验,获得了在考虑煤体各向异性基础上的超声波运动学特征（纵横波速度）与煤体类型、应力加载状态、吸附解吸状态的对应关系,以及动力学特征（品质因子）与煤体结构类型、应力应变之间的对应关系。（2）结合典型煤体在单轴加载下的应力应变曲线,对不同压力条件下的煤体超声波速度、品质因子变化机理进行了研究;同时在只考虑超声波散射衰减的前提下,进一步利用断裂力学理论对煤体在受载条件下的裂隙发展规律进行分析,推导得到了单轴作用下煤体品质因子的理论计算模型,将实验得到的品质因子之比与理论得到的品质因子之比进行对比分析,两者变化趋势具有良好的一致性。（3）通过分析煤体在吸附解吸实验条件下的超声波速度变化情况,得到纵横波速度的变化是由瓦斯吸附膨胀的正效应与瓦斯压力压缩的负效应综合作用,1.5MPa为煤体超声波波速变化的临界瓦斯压力,当瓦斯压力小于1.5MPa时,瓦斯吸附膨胀的正效应占优,表现为纵横波速度增加,当瓦斯压力大于1.5MPa时,瓦斯压力压缩的负效应占优,表现为纵横波速度减少。从煤体孔隙率占比角度出发,推导得到了不同瓦斯压力条件下的含瓦斯煤体的超声波速度表达式。（4）利用改进的超声波探测装置在新元煤炭有限公司310205工作面开展了超声波试验,得到煤体纵波波速与工作面前方的支承压力之间具有良好的对应关系;声波纵波波速与区域瓦斯含量具有较好的正相关性,为采用超声波探测技术来判断煤层瓦斯富集程度提供了一种新的方法。