针对进入深部开采冲击矿压日趋严重的现实,对获得深部煤岩体的应力信息,实现冲击矿压的预测预报显得更加迫切。论文围绕实验室研究得到的震动波波速与应力间的试验关系模型,利用矿震信号建立了矿震震动波速层析成像模型,在分析该模型各影响因素的基础上,采用理论分析、现场实验、数值模拟和数值仿真计算等方法对台网优化布设、提高输入数据精度进行了研究,进而揭示了冲击矿压与震动波波速的耦合规律,提出了预测预报冲击危险的三个指标值和防治对策,并在现场进行了工程实践应用。实验室研究了不同加卸载方式下应力与波速的耦合关系,建立了两者之间的试验关系模型,并对模型参数进行了分析。研究表明:三轴和单轴条件下,煤岩试样在弹性阶段纵波波速变化梯度大,塑性阶段波速变化趋于平缓,应力与纵波波速间具有幂函数关系,与实测值的相关系数计算说明模型相对理论公式具有更高的拟合度。基于矿震震动波速层析成像理论,建立了阻尼最小二乘求解模型,提出采用SIRT算法和多种射线追踪方法求解震动波波速。为评价反演结果稳定性,创建了基于统计学方法的波速偏离期望值评价模型。研究表明,模型虽求解速度慢,但能够稳定收敛,评价模型与射线覆盖密度存在很好对应关系。应用D值优化理论研究了影响矿震定位精度的主要因素,提出采用综合指数法确定危险区域和矿震发生概率的方法,通过理论分析震中和震源标准差反映台网定位能力的不足,建立了震中与震源误差期望值模型,最终形成台网布置优化及评价系统。实验和现场应用结果表明,该系统能够快速确定台网最优布置方案,准确评价台网定位能力。为提高矿震震动波速层析成像输入数据精度,确定利用纵波到时定位,并采用小波进行滤波提高到时标记精度,以此,创建GE-POWELL算法,确定求解的最优通道个数和初始纵波波速,建立反演计算中的两种震源求解模型。现场实验结果表明以上方法可有效提高震源的定位精度。基于强度、能量理论及动载荷关系式,论文创建了波速异常、波速梯度变化VG值和由试验关系模型确定的应力集中系数三个指标预测预报冲击危险,提出了防治措施,并在济宁三号井163下02C孤岛工作面进行了CT实验与数值模拟的冲击危险对比分析。对比结果表明:震动波速与数值模拟存在不同点和相同点,并比数值模拟的适用性更强。基于SOS监测系统,利用忻州窑煤矿8929工作面和鲍店煤矿103上02工作面回采产生的矿震信号进行冲击危险预测预报和防治实践,并采用三个冲击危险指标预测预报了下一个时段的冲击危险区域及危险级别,未来监测结果显示冲击矿压或强矿震大部分都发生在预测的危险区域内,并且很好的对应了煤柱应力集中区等位置,表明矿震震动波速层析成像用于冲击危险预测预报是可行且准确的,并为现场冲击矿压防治指明方向。