随着地下采矿深度增加,矿井水文地质条件越来越复杂,矿井突水问题日益严重,矿井的防治水形势和应急管理难度逐步升级。矿井突水的应急管理问题是迫切需要解决的问题,也是国内外专家学者研究的热点和难点。矿井突发水灾事件前兆不充分,具有复杂性特性和次生衍生损害,其破坏性较大,借助传统管理方法难以有效应对,有必要研究有效的矿井水灾应急管理理论和方法,为矿井突发水灾事件应急响应提供强有力管控工具和智力支持。本文在前人重要研究成果的基础上,提出采用复杂巨系统研究的人工社会-计算实验-平行执行,即ACP方法,解决矿井突水应急管理问题,试图给出一种针对矿井突发水灾事件的应急管理理论和方法,达到有效协同和集成化管控,具体包括以下几个方面内容:(1)矿井突水平行应急管理框架模型。提出利用人工系统方法对现场实际情景进行建模,应急实验对应急处置策略进行仿真分析评估,平行执行实施应急方案并同步于人工系统的理论和方法,给出了基于时间轴模型的4D时空管理方法,为现场状态的时空管理提供可行途径。平行应急管理系统是一种动态演化系统,通过对人工系统进行计算模拟、涌现观察,实现对应急控制策略的零风险和低成本的快速实验,可为现场状态的管理和控制寻求较优方案,通过平行执行,人工系统可以直接影响或改变实际系统的运行方向,达到认识自然、理解自然、利用自然和改造自然的目的。(2)人工矿井突水系统研究。通过研究“实例型”和“非实例型”的人工系统分类方法以及多代理系统建模等理论,在定义矿井突水系统边界及内涵基础上,进行角色建模和代理映射,并提出基于代理的海量数据集成技术实现代理数据集成,代理订阅模型(APSM)完成代理之间的协调和联动,从而构建基于多代理的人工矿井突水系统模型。(3)矿井突水计算实验研究。由于突水试验代价巨大,无法进行突水及应急响应实验,因此,如何实现突水应急管理领域中的实验问题,是促进该领域发展的最关键问题之一。论文提出使用图探测法进行排水管网智能计算,利用三角剖分、块段分割和八分圆椭球搜索技术进行突水水流蔓延计算,借助A*算法初始化人员的最优逃生路线。试图从“简单一致”观点出发,以矿井突水人工系统为载体,以APSM为协调方法,从各简单代理行为的局部交叉到整体涌现,实现矿井突水情景的时空演化计算。(4)平行应急管理系统研究。从常态下的突水感知和非常态下的计算实验式自动化预案两个方面,研究探讨了矿井突水平行应急管理系统及其集成技术。在常态下借助物联网技术,通过多物理场网络化分布式监测,依托信息融合理论和方法,结合人工纠正方式同步人工系统,并提供数据采集、分析利用、预警预测、应急策略评估和应急培训支持,在非常态下使用计算实验式自动化预案方法实现应急预案制定和响应,基于数字化广播技术实现应急策略响应和执行。矿井突水平行应急管理方法在神华神东锦界煤矿进行了初步应用尝试,取得了较好的效果,具有较大的推广价值。