(1)煤层自燃的监测
煤层自燃是由于自燃物质在一定条件下发生物理化学变化，聚积热量而导致燃烧的。一般煤层发生自燃的基本条件为:①具有低温氧化特性(即自燃倾向性)的煤呈碎裂状态存在;②通风供氧使煤的氧化过程不断发展;③在煤的氧化过程中生成的热大量聚积，难以及时疏散。
影响煤自燃倾向性的因素主要为其变质程度、水分、硫分、煤岩成分及粒度。一般情况下，低变质、少水分、丝煤和镜煤多、含硫量大而粒度小的煤，自燃倾向就高。煤的自燃实际上是煤自身氧化加速的过程，其氧化速度快到使产生的热量来不及向外扩散的程度时，就会形成自燃。
一般原煤具有较高电导率，而自燃区上覆岩层长期受煤层自燃烘烤，含水量小，电导率低，巨大的电性差异可以区分出原煤层与围岩;煤层经过自燃成为部分氧化煤或完全氧化煤，其成分发生巨变，从而引起电性的明显改变。因此，也容易区分完全燃烧煤、部分氧化煤及原煤，从而圈定火区范围。目前，可用于煤田火区探测的地球物理方法有:探地雷达、自然电场法、重力法、磁法及氡气测量。
以宁夏某矿区为例，目的煤层厚约28m，其中含10m夹矸，煤质为致密无烟煤;其上覆盖30～35m厚的致密砂泥岩，不含水;其下为12m厚的泥岩、砂质泥岩。采用瑞典RAMAC雷达系统10MHz低频天线，天线间距为8m，时窗为2476.31ns。图11.5和图11.6是该矿区煤层自燃区的探地雷达探测图像，图中A区为原煤区，B区为部分氧化煤，C区为完全氧化煤。在图中可直观清晰地看到煤层和自燃区的分布情况。由于煤层自燃，上覆砂岩逐次塌落，在地面上形成许多垂直裂缝，造成剖面反射波相位的不连续。原煤层一般表现为反射波相位连续，煤层未受影响。局部有裂缝引起煤层断开;而部分氧化煤(残留煤)表现为串珠状，煤层变薄;完全氧化煤则经过较充分的自燃，剖面上显示仅剩很薄或不清晰的煤层层位。图中原煤层分层特征明显，而完全氧化煤无明显反射界面，残留煤则介于二者之间。
图11.5煤层走向方向自燃区雷达探测图像及解释
图11.6煤层倾向方向自燃区雷达探测图像及解释
(2)陷落柱的探测
当煤系地层的底板为灰岩而且岩溶发育时，溶洞上方的煤系地层常常坍塌，形成煤层中的陷落洞，这些陷落洞随后又可能被其上方崩落的致密岩石充填，形成陷落柱。其规模有大有小，小者直径仅数米，大者可超过百米。陷落洞及随之形成的陷落柱常常是地下水的通道，有可能在采煤过程中导致突水，淹没矿井，造成巨大损失。陷落柱又是目前综合机械化采煤作业的主要障碍之一，往往导致综采作业的中断和采煤机械的损坏。目前尚缺乏探测陷落柱的有效手段，不同单位利用不同的地球物理方法进行试验，都取得一定效果。可以利用的地球物理方法有地震勘探、高密度电法和高精度磁测等。在实际应用中应采用综合地球物理方法进行探测。
目前已开展过三维地震探测陷落柱的可行性研究。结果表明，只要矿区具备地震勘探的施工条件，煤系地层能够产生足够强的反射波，就可以应用三维地震方法探明陷落柱的位置和形状。在陷落柱存在的地方，煤系地层同相轴发生明显变化，阻抗界面的凹陷导致同相轴的下凹，反射波的振幅也变低，振幅极小值与陷落柱中心相对应。为了提高探测的分辨率。北京西山矿务局科研所等单位还进行了利用地震层析成像探测陷落柱的物理模拟试验。试验结果表明，现有地震层析成像技术可以准确确定煤层中陷落柱的有无及其分布范围。
煤炭科学研究院西安分院曾利用槽波透射法探测陷落柱的位置。槽波是在煤层中激发，通过同一煤层传播、衰减或反射，并在同一煤层中被接收的地震波。由于煤的密度和波速基本上等于围岩的一半，因而在煤层内激发的弹性波大都集中在煤层内传播。槽波可以用来探测煤层的不连续性。槽波地震法根据其震源和接收点的相对位置不同而分为透射法和反射法。当震源和接收点位于工作面同一侧进行探测时为反射法，当震源和接收点位于不同侧，接收透射波时为透射法。例如在某煤矿的巷道－钻孔、巷道－巷道、钻孔－钻孔之间进行了槽波透射探测，发现了两块低速异常D和E，速度值仅1472m/s。其中D异常与工作面揭露的8号陷落柱位置对应。E异常为球形，也解释为陷落柱，并已用其他方法证实。由于水的波速是1400m/s，而陷落柱的波速是1472m/s，故推断陷落柱内的充填物胶结性不好，松散，富含水。将该资料提供给煤矿，避免了灾害的发生。
(3)突水的预测
突水又称灾害性涌水。当矿山巷道在施工过程中，穿过充水溶洞发育的地段、厚的含水砂砾石层、与地表水连通的较大断裂破碎带、积水老硐等时，会发生大量涌水的突发事件，使矿山被淹没。因此，为了预防突水，就需要事先查明含水地质体的位置。有时，矿山已经发生突水，需要查明突水位置，以便采取堵漏措施。
原郑州地质学校曾经利用天然电场选频法成功地发现了煤矿的充水坑道。天然电场选频法是音频大地电磁法的一种，它以天然大地电磁场作为工作场源，测量天然大地电磁场的几个不同频率在地面产生的电分量异常，来研究地下地电断面的电性变化。选频的目的在于:①提高抗干扰能力，压制工业电的干扰;②不同频率获得的异常曲线可以互相对比，增加资料解释的可靠程度;③不同频率的电磁波勘探深度不同，可以利用不同频率获得的异常曲线粗略估算异常激励体的埋深。
中国矿业大学对利用以巷道高密度电法为主的综合地球物理方法预测突水的理论和工作方法进行了系统研究。
(4)瓦斯突出的预测
煤矿瓦斯突出迄今仍然是威胁煤矿安全生产的主要灾害之一。通过地质勘探阶段的钻孔，可以了解煤层瓦斯的赋存状况，但由于钻孔孔距过大，一般为500～1000m，对指导煤矿日常安全生产缺乏实用意义。因此，近年来开始研究煤矿瓦斯富集带预测技术，就是在煤炭开采之前，在地面开展高密度、高精度的地球物理和地球化学探测，预测出瓦斯富集带。该项技术包括高分辨率地震、频谱激发极化、电导率成像和气体地球化学测量。
地震探测采用高密度高分辨率多道地震采集、高精度和高分辨率处理以及人机联作进行岩性剖面解释。利用地震纵波、横波和转换波取得有关煤层、煤层构造、煤层顶底板岩性、裂隙、孔隙度、瓦斯聚集带的一系列信息。这套地震探测系统不仅研究包括落差仅几米的断层在内的构造，更重要的是研究岩性、孔隙度变化和裂隙发育带等导致瓦斯富集的条件。
瓦斯垂直向上运移使上覆岩层的物理、化学性质发生变化，在近地表处形成次生的硫化矿物晕，因此可以采用谱激发极化方法预测瓦斯富集带。
电导率成像技术通过连续电导率剖面测量探测煤层顶底板岩性、裂隙发育程度，进而预测瓦斯富集带，瓦斯富集带在电性上表现为高阻。
瓦斯及存在于其中的其他气体(如汞)上移到近地表，或被土壤吸收，或逸散出地表，形成气晕异常。因此采用气体地球化学测量，在地面探测由地下逸出的微量烃类气体和汞蒸气等，可以预测煤矿的瓦斯富集带。
上述几项探测技术，形成煤矿瓦斯富集带预测的技术系列，在实际预测中可因地制宜选用两种或两种以上方法的组合，以减少多解性，提高预测的可靠程度。
(5)井喷的预防
地下流体压力超过静水压力20%或更高就属于过压，过压会导致井喷。对付过压可采用高密度泥浆或下套管。在未知地区，为了防止井喷，事先就可以采用高密度泥浆，但如果地下流体压力正常，这会导致泥浆大量渗入高渗透性层位，那里的油气就被挡在离钻孔一定的距离上，使试油的结果被歪曲。因此，预测过压带既有利于采取措施防止井喷，又有助于选用最佳工艺，避免重泥浆对正常压力和低压层位的不利影响。
根据测井结果，过压带的孔隙度高、密度降低，弹性波速尤其低。因此，可以采用共深度点法的地震反射测量来圈定过压带。工作中先通过统计处理求出正常压力地区波速与深度的关系曲线，然后将待研究区与正常压力区的波速－深度曲线加以对比，波速比正常值低可能是过压的反映。
(6)岩爆的预测
岩爆是一种极为常见的矿山地质灾害。深部岩体在高围压作用下变形所积聚的大量弹性能，在人工开挖巷道时，会急速释放出来，造成岩石突然爆裂和坍塌。
近年来为了进行岩爆预测，已做过大量研究，例如美国矿山局曾利用三维地震层析成像方法来了解矿山的异常应力状况，圈出应力集中区和应力释放区。
为了预报岩爆发生的位置和时间，苏联、美国和波兰等国还相继研制出试验性的声辐射监测系统，利用岩石破坏过程中产生的天然声辐射进行预测，以声脉冲能量的突然增大和脉冲时间间隔突然减小作为岩爆发生的前兆。
德国的鲁尔大学等单位还研究了利用重力法预测煤矿岩爆的可能性，因为岩体扩容作用的发展会引起随时间变化的异常重力场，不同时间测得的重力异常的差异及其随时间变化的趋势，可以作为岩石稳定性变化的前兆。根据异常差值的奇异点位置则可确定岩石密度变化带的中心。