本文以分析火灾燃烧特性与火灾时期风流紊乱的原因为基础,并通过建立矿井典型场景火灾燃烧数学及物理模型,利用数值模拟技术得出了矿井典型场景的火灾烟气蔓延规律,同时结合矿井火灾网络模拟技术,进一步定性和定量研究了矿井外因火灾定位技术和避灾路线选择技术,并针对湘潭谭家山立胜煤矿火灾事故,利用自行开发的可视化软件确定了火源位置,输出了火灾烟气蔓延过程和人员最佳避灾路线。在矿井多元拓扑数据基础上,构建了煤矿典型灾害场景模型,提出了矿井巷道系统的快速建模方法；最后,综合数值模拟结果和煤矿场景模型,详细的研究了物理场作用下火灾及烟气仿真技术,实现了CFD模拟与虚拟现实软件耦合的关键技术,构建了矿井火灾虚拟现实软件,并进行了实例化应用。论文研究成果为矿井火灾防治、事故应急救灾、事故调查、矿井人员安全教育及培训等提供一种新的技术手段。