在巷道掘进和煤炭开采的过程中,经常会遇到断层等地质异常体,这些地质异常体是诱发煤与瓦斯突出、矿井突水等事故发生的地质因素,不仅影响了巷道的掘进进度,严重时还会造成人员伤亡等事故,所以开展地震勘探探明掌子面前方断层的赋存状态的研究是十分必要的。本文通过对地震波超前勘探理论的详细研究,以弹性理论的三个基本方程推出了各向同性介质的波动方程。并以此进一步推导出了一阶速度-应力波动方程。依据交错网格有限差分原理,推导出了一阶速度-应力方程的交错网格有限差分的形式,并给出了初始条件、稳定性条件和震源函数的具体形式。通量校正传输与提高差分精度结合起来能消除数值频散,得到比较清晰的波场快照。使用完全匹配层对边界进行处理,很好的吸收了边界反射。以弹性波理论为基础,利用交错网格有限差分弹性波场数值模拟技术,对掌子面前方含有不同倾角的断层做了正演模拟研究。得到了弹性波在不同倾角断层下的波场特征和传播的规律,并结合地震记录得到了断层面上弹性波的能量的分配规律。三层介质的地震正演模拟,得到不同厚度断层的不同波场响应特征,随着地质界面与接收排列的距离增大,反射S波能量衰减明显,反射P波同相轴十分清晰,能量较强。本文利用矿井勘探仪对某矿3煤1302工作面的地质状况做了实地勘探,得出了断层与检波点的距离。矿井勘探仪实测得到的地震记录与本文对断层倾角60度做的正演模拟的地震记录对比,可以判断出1302工作面前方断层倾角为60度,所以矿井巷道地震波超前勘探的正演模拟研究对煤矿开采具有一定的指导意义。通过对掌子面前方含有不同倾角的断层进行弹性波场传播特性的正演模拟研究,能查清掌子面前方断层的赋存状况,结合矿井掘进方向,制定合理的掘进方案,降低断层对巷道掘进的影响,实现煤矿安全高效生产具有重要意义。