本文以分析突水蔓延非恒定流规律为基础，将突水点的非恒定流过程分段简化为恒定流，建立突水蔓延模型，利用数值模拟技术解算突水蔓延过程；利用参数化建模技术进行巷道建模，提出高效的步行漫游方案；综合数值模拟结果和矿井场景模型，详细研究了基于物理的突水水体仿真技术，提出了一种综合的水体动态模拟方法，并基于GPU体积密度场的划分和计算方法，改进了MC（MarchingCubes）和光滑粒子流体动力学SPH（Smoothed Particle Hydrodynamics）算法；同时基于表面纹理和基于粒子系统完成了突水的真实感表达。综合应用改进的A*算法和基于导航网格的算法，输出了突水蔓延过程矿井人员最佳避灾路线，基于导航网格和Multi-agent构建了应急疏散系统。本文首次将OSG（OpenScene Graph）技术应用到了矿井突水研究中，建立了突水应急仿真软件系统，并在平朔公司井工三矿上成功的进行了实例化应用。研究成果为矿井水灾防治、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。