众所周知,煤矿环境是人、环境和机器等因素互相交错的复杂的时变环境,而且各种信息表现出异构、非结构化和多源等特点,再则,井下的环境是半封闭式的,所以许多传统技术都不能应用。但虚拟现实(VR)技术可以不需要到达真实场景,只需模拟出与真实场景相类似的虚拟场景,然后对虚拟的环境进行研究,所以随着VR的出现,为煤矿安全生产提供了一种新的方法,随着软硬件的不断发展,VR技术也在飞速发展,它给我们提供了有利的方法来研究矿井环境。目前,虽然VR技术发展很快,但真正应用在煤矿安全领域的还不多,随着它的功能进一步强大,人们开始将它运用于煤矿领域,现在的主攻方向是对矿井下的自然环境的建模,还有如何对井下环境进行描述。本文根据煤矿中生产安全的实际需要,借助VR技术来建模煤矿环境,还系统地研究了煤矿虚拟环境和虚拟人的建模方法,在建模的虚拟环境中加入了智能技术,用以研究智能虚拟矿工的环境需求,探索有效保障煤矿安全生产的新途径。本文主要内容和创新点如下：首先,基于传统VR系统的不足,我们研究了具有智能性的虚拟矿工模型,它的智能性体现在拥有感知、行为、运动、内部属性、认知等多种能力,拥有了智能性后,虚拟矿工的行为就具有一定的智能性。我们还对虚拟人的路径规划、视觉感知、井下自主漫游等方面进行了研究,从而增强了煤矿虚拟环境的智能性,增加了环境与虚拟人的交互性和友好性。其次,建立了煤矿井下合成自然环境的方法,并建立了概念模型,还建立了井下环境数据库。最后,对煤矿井下瓦斯爆炸事故进行了虚拟现实模拟并研究了粒子仿真技术,这些技术能有效地表现煤矿井下合成自然环境,并能根据所建模型进一步研究如何有效防治煤矿井下灾害。