构造煤结构及物性特征明显区别于原生煤,其存在对煤矿安全生产和煤层气资源开发影响明显。为了有效利用地震勘探方法预测构造煤,本次以AVO(Amplitude Variation with Offset)和AVAz(Amplitude Variation with Azimuth)探测理论为基础,依据煤体结构特征及等效介质理论,构建多种煤体结构模型并正演煤层反射波AVO、AVAz响应特征,从而确立煤体结构与AVO、AVAz响应特征之间的相关关系。通过将所建立的相关关系应用到实际采区中,实例预测采区构造煤和煤层裂隙发育及分布规律,研究成果对于煤矿安全生产和煤层气资源开发具有重要的指导意义。对于构造煤AVO响应正演模拟研究来说,本文基于实测煤岩弹性参数建立多种煤体模型,利用Zoeppritz方程计算其AVO响应。通过拟合振幅随入射角变化关系式,得到不同模型AVO响应的P、G属性,再利用交会分析,获得P-G交会图分布特征与煤岩性质之间的关系。交会分析结果显示:随着构造煤变形程度的增大,P、G值近似线性增加,P、G交会散点呈现线性变化趋势。另一方面,由于煤层裂隙密度与构造煤变形程度正相关,与围压负相关,是评价构造煤变形程度的量化指标。为此,本文根据不同围压条件下煤岩弹性参数实测参数建立煤体模型,研究煤岩裂隙密度变化对煤层AVO响应的影响。结果显示:随裂隙密度增大,P、G值近似线性增加,P、G交会散点呈现出线性变化趋势。最后,为了进一步探究孔隙度和孔隙流体对煤层AVO响应的影响,基于Gassmann流体替换方程建立煤体模型,分析P、G属性变化规律。研究发现,随孔隙度增大,P、G值近似线性增加,P、G交会散点呈现出线性变化趋势。对于煤层方位各向异性正演模拟研究来说,本文基于Hudson等效介质理论建立HTI型裂隙煤模型,通过求解Christoffel方程得到地震波传播相速度,利用交会分析手段,得到VVAz(Velocity Variation with Aazimuth)随裂隙参数变化关系;通过Schoenberg和Protazio提出的平面波各向异性介质P波反射系数方程求解得到GVAz(Gradient Variation with Azimuth)曲线,通过交会分析得到GVAz随裂隙参数变化关系。结果表明,方位各向异性大小和裂隙密度正相关、和裂隙纵横比成负相关。为了验证上述正演模拟结论有正确性和有效性,以新景矿佛洼区3煤层为研究目标,预测构造煤和煤层裂隙发育。对于构造煤AVO预测来说,首先,依据构造煤测井响应识别方法,对研究区11口钻井进行煤体结构划分。其次,对研究区叠前三维地震资料进行AVO处理,生成高品质AVO道集;最后,基于Aki-Richards二项式反演AVO的P、G属性,并依据AVO正演模拟结论,预测研究区构造煤发育及分布。对于煤层裂隙AVAz预测来说,首先对叠前方位道集进行处理,生成高品质方位AVO道集;其次,确定煤层顶板AVAz曲线裂隙方位解释方法和裂隙参数反演算法;最后,反演得到研究区裂隙参数平面图。通过将预测裂隙走向与区域、矿井实测水平主应力方向对比,发现在约3.0km~2的采区中,由于断层等构造对地应力场的影响,导致裂隙走向发生明显偏转、裂隙密度明显变化。总之,本次论文通过对煤层AVO和AVAz特征的正演模拟和实例预测,提出了一种切实可行的构造煤和煤层裂隙预测方法,取得了很好的研究成果。