本研究采用实验与解析相结合的方法，定量研究多相高应力煤层岩体及非平衡态地质材料的非线性地质力学和物理化学过程及其相互作用机制.研究涵盖以下方面，即：1)库兹巴斯煤田中，挥发物产率、地质年代、距岩浆矿床距离之间的关系；2)物理化学性质突变对煤层瓦斯突出的影响；3)煤层瓦斯含量随埋深的变化规律；4)瓦斯含量的弛豫能；5)煤的比表面积；6)不同阶次的库兹巴斯煤样在单轴压缩条件下的放热量与变形波之间的关系；7)库兹巴斯不同矿井瓦斯突出案例对比分析；8)矿井地震能量与瓦斯突出浓度的关系；9)活塞效应的动态影响(活塞机构的影响);10)Langmuir方程与Oparin方程的耦合机制；11)结构介质运动方程构建.本研究成果为建立岩体非线性地质力学与物理化学过程相互作用的统一理论创造了前提条件，这对地下资源的安全开发和利用具有重要意义.