随着我国煤矿生产规模的不断扩大,矿井通风系统的安全性问题将变得更为严重。目前,矿井通风系统中存在的问题增加了矿井安全高效开采的难度,要在我国煤矿生产规模继续扩大、矿井通风系统存在问题更为严峻的条件下,实现矿区的稳产高产,就必须解决矿井通风系统安全性、均衡性等关键性技术难题。本文针对曹庄煤矿中央边界式通风系统的特点,从安全可靠的、整体的、经济的、系统优化的观点出发,结合曹庄煤矿采掘生产接续计划的实际情况,建立了矿井通风系统优化方案的评判指标,建立评判指标相对重要性序列矩阵,进而确定矿井通风系统方案评判指标的权值。从对矿井通风系统可靠性理论分析和对矿井通风系统优化为目标出发,研究了矿井通风网络的三大基本定律以及不同风路结构中的风流特点,给出了矿井风流的状态方程,并研究了两种矿井通风网络分配算法的数学模型—Barczyk法与Cross法,并基于Cross迭代法对矿井通风网络进行了模拟解算。根据矿井通风系统优化的原则,确定曹庄煤矿的通风系统改造分为三个阶段进行,并对每一阶段又提出了不同的实施方案,并分别进行网络解算。对矿井多区域通风系统改造方案进行了系统分析,并采用多级模糊综合评判法来对矿井通风系统方案进行优化调节,并按最大隶属度原则确定矿井通风系统的最优方案,并保证了风网中各分支的安全性和可靠性,以实现矿井通风系统的经济性、系统性、科学性、规范性和整体性,从而提高矿井通风系统的抗灾能力,实现煤矿的安全、高效运转。本文的研究成果实现了理论分析与现场实践的结合,为矿井通风系统的改造优化提供了科学的依据。同时,可为相关矿井提供有效的通风系统改造方法,从而能有效地保障矿井的安全生产。对全国其他类似煤矿也将具有较大的指导和借鉴意义,对国家煤矿安全生产具有重要的理论与现实意义。