基于流变本构方程和突出现象，提出了煤与瓦斯突出的流变—突变机理。该机理说明，突出现象的本质是含瓦斯煤体在应力、瓦斯、煤层物理力学性质和时间四大要素作用下的流变—突变破坏过程。含瓦斯煤体流变破坏速度和能量分布是否异常，是突出能否发生的关键。煤与瓦斯突出灾害在时间上，具有突出的孕育准备、发动、发展和结束四个阶段。

　　突出的流变—突变机理告诉我们，煤与瓦斯突出是含瓦斯煤岩体流变破坏动态演化后发生突变的结果，这是有效预测和防治突出的最根本基础。要准确预测突出，给出早期预警，必须找到监测流变破坏过程的工具。“卸应力、抽瓦斯、控流变、防突变”是流变—突变理论昭示的防治突出灾害的基本原则，已被突出矿井防突工程普遍采用，效果显著，并被《煤矿防治煤与瓦斯突出规定》采纳。例如，沈煤集团红菱矿12号煤层突出严重，按照卸应力、抽瓦斯、控流变、防突变的原则，开采与之相距16米、厚度仅40厘米的11号煤层，同时采一米厚岩石，采后消除了12号煤层的突出危险，确保了安全高效开采。

　　该理论的重要理论意义在于，它解释了以前无法解释的延期突出、硬煤突出、突出过程瓦斯喷出量远大于抛出煤瓦斯含量等突出现象。延期突出是含瓦斯煤流变发展到突变的结果;只要条件具备，硬煤也会发生突出;突出过程中，整个流变区域瓦斯是喷出瓦斯的重要补给源。这对于准确评价煤层突出危险性、准确预测突出危险区域具有重要意义。大量现场实际突出现象验证了流变—突变机理。如寺河矿2008年“5·20”突出事故等，验证了硬煤突出的结论;应用该理论查明了大平矿“10·20”特大瓦斯事故原因是延期突出。

　　电磁辐射监测预警技术装备与方法

　　煤岩动力灾害的本质是煤岩体经过流变破裂演化过程而发生的瞬间突变行为。实现含瓦斯煤岩流变破坏过程及状态的实时监测，及时掌握采掘空间含瓦斯煤岩体发生动力灾害的危险，是突出灾害预防工程、技术及研究人员的梦想，但一直没有得到很好的解决。

　　笔者在含瓦斯煤岩流变突变破坏实验过程中发现，流变破坏过程伴随产生电磁辐射现象，并从1992年起开始专注于这一方向的研究。通过大量的实验室实验和煤矿井下工程实测，发现电磁辐射是煤岩流变—突变破坏过程中的一种能量辐射形式，它与应力、瓦斯压力密切相关。应力和瓦斯压力越高，煤岩体变形破裂越强烈，电磁辐射越强。因此，可以用电磁辐射监测煤岩体流变—突变形成灾害的过程，实现动力灾害的早期预警。

　　研究结果表明，煤岩电磁辐射信号是频谱范围宽、强度弱的脉冲信号。如何在煤矿井下实测到这些非常微弱的信号，面临着很多难题。一是缺乏专用的工程监测仪表;二是地面的监测仪表无法直接下井，需要解决仪器防水、防尘和防爆的问题;三是煤矿井下采掘空间也有很多机电设备，其工作时产生的电磁干扰信号很强。通过多年的努力，笔者与科研团队成功发明了具有完全知识产权的、主要由高灵敏度宽频带定向接收天线和智能监测主机组成的系列化煤岩流变破坏电磁辐射监测装备，为煤岩流变破坏过程监测和煤岩动力灾害监测预警提供了基础工具和应用装备。该装备成功解决了抗干扰、防爆、防尘、防水等难题，与软件配套解决了复杂信号滤波、多源信息自动处理、生产工艺干扰信号和有效信号等自动监测辨识问题。该装备通过了国家相关机构的检测检验和认证。

　　在进行电磁辐射监测预警煤岩动力灾害工程验证及工业性试验的过程中发现，同传统钻孔检测技术一样，存在着预警临界值难以确定和临界值法预警准确率低等问题。通过与钻孔指标、动力显现和实际发生的动力现象进行对比和统计确定预警临界值是非常困难的，而且周期很长。因此，需要从理论上解决监测预警的指标、方法和临界值确定等问题。

　　我们基于电磁辐射实验规律和损伤力学理论，建立了煤岩流变破坏力—电耦合理论模型。它建立起电磁辐射与应力、破裂间的理论对应关系;基于煤岩动力灾害流变—突变规律和煤岩力—电耦合模型建立了煤岩动力灾害电磁辐射监测预警准则，确定了临界值与动态趋势相结合的预警方法，并得出煤岩动力灾害危险临界条件的无量纲值域，实现了对煤岩动力灾害无危险、危险和强危险的三级预警，解决了预警临界值难以确定的问题，改变了过去只依靠临界值法预警而准确率低的历史，显著提高了预警准确率。

　　电磁辐射监测装备实现了非接触式、定向、实时监测与预警，实现了煤岩动力灾害全过程及全空间的实时监测，监测信息量和准确率显著提高，操作非常简便。该项技术成果被列入《国家科技成果重点推广计划》和国家《安全生产重点推广技术目录》，在全国近百家矿山获得应用，在全国7所高校用于煤岩电磁辐射实验及应用研究。已经在50%以上的国有重点突出煤矿区进行了应用，在我国90%以上有冲击矿压危险煤矿进行了工程应用，成为冲击矿压的主要监测预警手段，有效预防了煤矿冲击矿压伤亡事故。如在徐州三河尖煤矿，近60%可采煤层区域受冲击矿压威胁，有些采区因为冲击矿压灾害严重，又没有可靠的检测预警手段，矿工不敢下井而被迫停止开采。电磁辐射预警技术应用到该矿，实现了可靠预警，对有冲击矿压危险区域采用卸压措施，消除了冲击矿压危险，保证了安全回采。在该矿冲击矿压灾害最严重的7204工作面回采过程中，电磁辐射监测预警系统成功预警到了38次冲击矿压危险并被验证。

　　此外，该技术装备还被用于隧道稳定性评估。重庆朝天门隧道顶部建有两座36层大楼，1999年发现隧道有渗水、开裂等不稳定性征兆，采用电磁辐射等技术实测评估围岩确实在发生动态破坏，并确定了危险位置，后期实施了加固工程。电磁辐射监测预警系统在冲击矿压比较严重的波兰ZOFIOWKA煤矿进行了成功的应用。在岩爆严重的加拿大IAMGOLD金矿也进行了成功的应用。

　　电磁辐射监测预警技术及装备，为研究煤岩破坏规律提供了一种新的有效监测和辨识方法，实现了对煤岩流变破坏过程的非接触连续监测，对实现煤矿煤岩动力灾害监测预警信息化、智能化，提高预警的可靠性具有重要促进作用。在矿山和地下工程方面也有广阔的应用前景。

　　煤岩动力灾害非常复杂，随着采深加大、地质环境和采矿活动的变化，其监测预警难度更大。笔者只是在这一领域做了一些初步的开创性工作，煤岩动力灾害的准确监测预警和有效防治任重道远，还需要更艰苦的研究探索。