实验室的学术研究立足于矿山物理信息产生、捕获、处理与应用的物理学机理与技术相关问题。研究方向涉及物理学、采矿、安全、力学、地质学、电子科学与技术等学科，具体包括四个研究方向：
1. 矿山动力灾害信息监测（刘晓斐、刘海顺等）
2. 矿山电磁信息捕获与应用（胡国忠、范孟豹、孙彦景、杨玉婷、沈晓鹏等）
3. 矿山光学信息监测（程延海、夏往所、张洋、陈令修、石礼伟等）
4. 矿山流体监测与灾变预测（杨圣奇、郝大鹏、寻之朋等）
1. 矿山动力灾害信息监测
以矿山动力灾害信息监测为基础，研究矿山压力与煤岩动力的监测、矿震致灾机理与矿震灾害防控、远程监测预警与相关技术装备等，包括矿山地震动力灾害基础理论研究和矿山防震减灾工程技术开发、应用和培训，利用物理监测手段实现矿震、冲击地压等煤岩动力灾害的远程诊断、防控和再现模拟等技术成果的转化与应用。
2. 矿山电磁信息捕获与应用
研究新型人工电磁材料（电磁超材料）的理论，研制精确全波电磁仿真软件，设计系列高性能超材料吸波体及新型天线；
围绕电磁声探测与成像技术探测电场、磁场和声场耦合问题，研究电磁声信号的检测和处理、设计理论模型和全波仿真，优化电磁声成像的方案与技术；
构建矿山无线通信与网络基础理论体系，围绕公共安全、矿山领域的智能安全生产中的工业无线通信与网络共性科学问题和关键技术开展创新性研究；
聚焦低渗煤层增透难题，研究微波破煤增透理论与技术体系；
结合矿山实际，探索电磁信息在矿山领域的应用，进一步发展和完善深部保护层开采与电磁监测理论与技术。
研究金属介质结构的光场调控、开发光电器件、激光技术等；研究目标光场工作频率、相位、极化等要素的高效精准调控，设计太赫兹及红外波段多功能、高集成的光电器件往复式非对称电磁传动装置；
研究探索基于光纤布拉格光栅（FBG）的智能感知技术，研究应变场对FBG反射波长的光谱分布规律及传感响应特征，实现多特征量动态应变函数光纤光栅目标光谱重构、建立光纤光栅-基体应变感知传递理论及感知模型、构建工作面开采环境智能感知系统。
积极探索激光熔覆技术表面改性技术，改善矿山设备的表面耐磨、耐腐蚀、耐热、抗氧化等特性。
4. 矿山流体监测与灾变预测
主要围绕非平衡统计和凝聚态物理的有关课题，涉及复杂多体系统的动力学规律、半导体物性调控和新型功能材料设计，在不可压缩活性流体的普适性理论、裂隙岩体剪切-非线性渗流耦合作用机理、突水及二维多铁材料设计等方面开展理论与计算研究。