煤矿开采形成的采空区，非法开采、私人的乱采乱挖以及许多企业的违法越界开采形成的许多不明空区，未知空区等给矿区安全生产和人民生命财产的安全造成了重大的隐患。所以能够在工程建设中准确查明采空区的地理信息，以便对矿区生产的安全和人民财产的提供有力保证已经成为一个重要的课题。利用天然源面波信息的勘查方法对观测环境不产生破坏，并且没有严格的观测环境要求，具有简便、快捷、低成本的特点。在人们的生产生活中，面波探测和大地电磁、雷达CT照射等探测手段相结合来进行地下勘探，已经显现出很大的优势，尤其是在解决煤炭采空区的构造问题等方面。本文首先讨论了天然源面波勘探的原理及特点，提出了目前比较前沿的空间自相关法观测法和频率-波数法，并将两种方法进行了比对。讨论了天然源面波采集信号的预处理方法，采集数据的数字滤波及平滑处理。研究了将面波信号从高频信号中提取出的方法，结合不同的地层模型讨论分析了对频散曲线产生的影响因素有哪些。分析了天然源面波探测技术应用到煤炭采空区勘探时的优缺点及其可行性。