在煤矿瓦斯灾害机理尚未完全揭示背景下，对危险源的不知情和应急处置不当与应急工程缺失或无效，是事故的共性原因，布置井下避险设施是解决这一问题的有效途径，有效性是其生命力所在。尚无系统的布置设计理论和验证方法，缺乏经历灾害的成功布置案例，已成为煤矿井下逃生与应急救援研究的难点。针对避险设施布置设计有效性问题，基于目标驱动和数据驱动的决策思想，采取理论研究、实验研究、因子分析、回归分析、数值计算与SPSS21及Matlab实现等手段，开展相关研究。　　(1)理论分析与数据方法研究，设计灾害应急系统结构框图，灾害体伤害管控、避险设施布置结构与避险行为构成系统有效运行基石，布置设计应遵循性能化设计的三角形规则。目标驱动与数据驱动的决策方法，数学分析、因子分析、SPSS21与MATLAB是风险预测与数据拟合的有效手段。　　(2)因子分析瓦斯灾害发生特征，得到事故位置定位与伤害程度预测方法。较大及以上瓦斯事故应成为重点防护对象，井下救援基础薄弱;突出矿井掘进面、高瓦斯井在采煤面及瓦斯井在巷道、采煤面发生事故概率较高;可近似计算爆炸冲击波火焰传播时间距离、速度时间、传播距离时间关系参数。　　(3)建立瓦斯灾害下人员生存状况综合快速评估及实现方法。对国内外人体生存各指标数据标准化，主成分分析（因子分析）瓦斯事故人体生存各项阈值，得到了人体生存状况快速评估的一般综合评估标准与关键指标;由单一变量可辅助预测事故人员生存阈值，不同事故类型人员生存阈值变量具有不同权重，co、ch4、冲击波构成人员伤亡前3位因素。依据冲击波、热辐射伤害半径及一氧化碳、高温的极限耐受时间测算模型，可快速评估瓦斯爆炸环境下人员生存状况。　　(4)发现井下人员避险行为特征，获取避险行为能力基础参数。因子分析近三年较大瓦斯事故样本，危险信息获取有限与应急处置不当是样本主要倾向特征，与事故发生呈二次方程关系。避险行为动作具有选择倾向，步速取值水平巷道1.50～1.65m/s、倾斜0.35～0.55m/s，遇险人员步速与人员密度呈指数关系，设定了取值系数。避险撤离/应急救援采用等效路径计算，必须满足可用安全撤离时间(ASET)＞必需安全撤离时间(RSET)，ASET由预警时间、感知准备时间、撤离避险行动时间、出入口滞留时间构成，RSET是人体所耐受的冲击波、毒气、高温及自救器防护时间的最短值。　　(5)建立了避难硐室布置设计分析数学模型。“灾害体伤害场-撤离程序-人行为”三角形法则是布置设计的思路，找到了避难硐室布置参数定位的技术性依据。瓦斯爆炸伤害效应伤害半径是布置距离参数的首要依据，人体耐受高温、有毒有害气体时间及最大步行距离是布置距离参数的次要依据，安全撤离时间对避险设施布置设计具有验证与反馈作用。以焦家寨煤矿瓦斯爆炸为例，实证分析了避难硐室布置模型及有效性验证方法的可行性与有效性。