采空区重大瓦斯事故时有发生,对井下作业人员的生命安全存在巨大的威胁。采空区空间结构十分复杂,在矿压作用下“自燃带”内冒落的岩块与煤矸石,孔隙尺度较小;“散热带”内的冒落岩块自由堆积,孔隙较大,呈缝洞组合的特征。采空区是岩块间缝隙、浮煤碎块间的缝隙、大空洞和遗煤体孔隙交叠嵌套分布的多尺度复杂介质,不符合多孔介质的特征。采空区内瓦斯爆炸火焰和冲击波的传播十分复杂,本文针对采空区的空间结构特点,基于OpenFOAM开源CFD源代码,提出采空区空间特征的模型,建立了0.5m×0.5m×30m方管物理模型,模拟研究了同径岩块、岩块直径渐变式变化的同位排列和错位排列的模型内瓦斯爆炸火焰和冲击波传播特性。研究结果表明:在采空区空间特征的模型内,火焰的传播速度比光滑密闭空管内的传播速度快。同径模型内火焰的传播速度、冲击波强度和压力上升速率都随实空比K值的变化发生相应的变化。同径模型内岩块的同位排列和错位排列的瓦斯爆炸火焰在同一位置处的传播速度相差不足百米每秒;同一浓度时岩块同位排列的模型内升温速率更大,而岩块错位排列的模型内压力上升速率比同位排列方式的压力上升速率大,错位排列的压力上升速率约为同位排列时压力上升速率的2倍。在岩块直径渐变的模型中,同位排列方式与错位排列方式的火焰传播速度均为先增大后减小的变化,但同位排列的模型内火焰传播速度、冲击波强度以及压力上升速率都高于错位排列方式。研究结果对采空区内瓦斯爆炸的防治、减少瓦斯爆炸灾害的损失以及对瓦斯爆炸事故调査分析都具有十分重要的指导意义。本论文共有图47幅,表10个,参考文献60篇。