Геологическая среда является открытой системой, на которую действуют внешние и внутренние факторы. Они могут приводить ее к неустойчивому состоянию, которое, как правило, проявляется локально в виде зон, называемых динамически активными элементами, по которым можно идентифицировать потенциальные катастрофические источники. Эти объекты отличаются от вмещающей геологической среды своими структурными формами, которые часто являются формами иерархического типа. Процесс их нелинейной активизации может наблюдаться с помощью скважинного мониторинга акустических полей, для математического обеспечения которого разработаны новые алгоритмы моделирования с использованием метода интегральных и интегро-дифференциальных уравнений с включением нелинейных членов в зависимость волнового параметра от частоты. При интерпретации результатов акустического мониторинга необходимо использовать данные таких систем наблюдения, которые настроены на исследование иерархической структуры среды. Разработан новый алгоритм обработки сейсмологической информации детального шахтного каталога с учетом кинематических и динамических характеристик деформационных волн, распространяющихся с разными скоростями в массиве горных пород, находящегося под интенсивным внешним воздействием в виде массовых или технологических взрывов. Установлено, что волны, распространяющиеся со скоростями от 1 до 10 м/час, являются преимущественным переносчиком энергии в массиве и способствуют ее выделению. Отклики массива с энергией меньше, чем 104 джоуля способствуют криповой перестройке массива, а с энергией выделения больше, чем 105 джоуля, могут быть рассмотрены как предвестники разрушительных динамических явлений.