随着煤田开发的程度逐渐增加,现阶段煤田地震勘探目标已经由浅部向深部转移,随着下组煤的开采,受灰岩的威胁越来越大,而地震勘探技术已成为获取煤田灰岩含水层的构造及流体识别的主要手段之一,基于地震岩石物理正演模拟煤田灰岩孔隙度、含水饱和度的地震响应成为煤田地震勘探的研究热点。本文从碳酸盐岩的建模理论出发对煤田灰岩岩石物理性质进行研究,综合考虑煤田灰岩的孔隙结构特征,将煤田灰岩孔隙划分为不连通孔隙和粒间连通孔隙,分别利用不同的岩石物理模型分步进行模拟,构建了煤田灰岩岩石物理模型。然而,考虑到地球物理测量数据的不确定性及地震岩石物理正演模型与地震反演之间存在的尺度差异,将导致储层预测和流体识别结果也是不确定的。本文又利用随机变量的概率分布函数代替定值作为岩石物理模型的输入,使得岩石物理模型具备不确定性信息,并基于推导出的预测变量概率分布的解析表达式,构建了煤田灰岩岩石物理概率模型。根据淮北测井数据,通过结合煤田灰岩岩石物理概率模型与灰岩岩样测试分析结果对纵、横波速度进行预测,纵波实际测井曲线证明,预测纵波速度满足实际生产精度,同时表明了预测横波的准确性。最后利用岩石物理边界理论得到了不确定性条件下地震尺度范围的合成地震记录。