甲烷作为煤炭开采过程中的副产品,泄露到空气中易形成爆炸性混合气体。甲烷爆炸作为煤矿井下最危险的事故之一,一旦发生,会造成大量人员伤亡及巨额财产损失。而井下巷道发生甲烷爆炸受各种障碍物（不同的通风设备、不同面积的巷道截面、堆积物）的作用,会对爆炸危害产生不同程度的影响。因此深入研究障碍物对甲烷爆炸特性的影响具有重大意义,为井下减小甲烷爆炸风险提供科学技术理论支撑。该研究通过自主设计并搭建了小尺寸实验平台,分别研究了管道内单边、对称障碍物的不同排列方式下甲烷/空气的爆炸特性,以及障碍物阻塞率梯度对甲烷爆炸特性的影响。在开展不同障碍物排列方式下甲烷爆炸特性实验时,共设置三组排列方式,分别为沿火焰传播方向,障碍物阻塞率依次增大、保持一致、依次减小。在进行阻塞率梯度的研究时,沿火焰传播方向的障碍物阻塞率设置为等差递增且递增值分别为0、0.05、0.1、0.15。通过实验发现:障碍物排列方式对火焰传播过程中火焰结构演变有影响。当管内障碍物阻塞率沿火焰传播方向减小或保持一致时,对称障碍物的工况会形成明显的“郁金香火焰”,随着甲烷体积分数远离化学计量体积分数,“郁金香火焰”逐渐消失;单边障碍物的工况火焰会出现凹陷但并不会形成“郁金香火焰”,随着体积分数远离化学计量体积分数,凹陷程度变小;当管内障碍物阻塞率沿火焰传播方向增大,对称障碍物和单边障碍物工况火焰在管内迅速燃烧,随后在整个管道内爆燃。障碍物阻塞率梯度影响火焰传播过程的火焰结构。阻塞率梯度为0和0.05的工况,在火焰通过障碍物未抵达管道末端时,火焰前锋会逐渐凝实,随后变为凹陷状,但并未形成郁金香火焰;而阻塞率梯度为0.1和0.15的工况在火焰通过障碍物后,火焰湍流燃烧剧烈,迅速在整个管道中爆燃。该现象随甲烷体积分数越接近化学计量体积分数而越明显。障碍物排列方式和阻塞率梯度对火焰传播过程的最大火焰速度和峰值超压有影响。当障碍物沿火焰传播方向的阻塞率依次减小、保持一致、依次增大时,最大火焰速度和峰值超压依次增大,随着阻塞率梯度的增大,其差异变得更明显。