煤矿开采过程中,瓦斯爆炸不仅会造成巷道内工作人员的伤亡事故,而且还会破坏矿井设施,通风系统中断,进而引起顶板冒落、煤尘爆炸、矿井火灾、巷道坍塌等二次事故,造成巨大的财产损失和不良的社会影响。因此研究瓦斯爆炸对地下巷道毁坏的机理和防护措施很有必要。本文基于瓦斯爆炸的传播规律及其冲击波破坏特性,分析了巷道内瓦斯爆炸流场演化特点,分析了爆炸超压、爆炸温度场、爆炸速度场、爆炸应力等变化规律。并借助数值模拟、理论分析,研究瓦斯爆炸的冲击波幅值、反射波、应力波、持续时间对巷道建筑物的影响规律。针对瓦斯爆炸条件下的损伤破坏方式,采用ANSYS/LSDYNA软件研究不同巷道内瓦斯爆炸冲击波超压的反射、叠加效应、衰减变化规律及巷道壁面结构的冲击作用规律,以及瓦斯爆炸与巷道壁面的相互作用,分析巷道壁面尺寸、不同爆炸能量等对巷道壁面爆炸冲击作用的影响。研究成果能够对地下巷道的设计提供一定的理论指导和减小瓦斯爆炸的损失具有重要的现实意义。以及对瓦斯爆炸事故调查,防护和损伤评估提供理论参考。基于以上研究内容,主要结论如下:首先,模拟了瓦斯爆炸冲击波流场演化规律,发现:a.爆炸冲击波在传播过程中不断发生变化,由最初的球状波传播,之后冲击波面积逐渐增大,在遇到壁面结构后,沿壁面轴向向前延伸。b.在瓦斯爆炸温度场中会出现不规则的分布,爆炸流场阵面温度在初始状态时达到最大,随着反应的进行会呈现出阶梯式温度梯度。c.在压力场中,由于爆炸气体在巷道空间的反射和叠加,导致了爆炸冲击波超压持续增加,直至瓦斯爆炸能量消耗完,说明在巷道空间内发生瓦斯爆炸造成的破坏更加严重。d.在爆炸速度场中气体流动会沿壁面加速流动,在开口端气体流速最大,呈现柱状分布。冲击波沿壁面传递以一定的加速度加速释放,气体流速会出出现波动,由于气体温度和压力处于不稳定的状态下,因此在开口端和封闭端会表现出明显区别。其次,模拟了爆炸应力对壁面结构破坏效应分析,爆炸冲击波从起爆开始经历了从空气中传播和在巷道壁面结构的应力传递,壁面结构仍在内部应力波持续作用下遭受损伤,造成巷道壁面结构整体失稳破坏。其中在整体的应力载荷变化多次出现峰值,呈现上下振荡起伏的现象。在后期应力载荷对结构的影响很大,呈现出连续的递进破坏过程。最后,对巷道内爆炸超压冲击模型进行了分析,利用该模型研究了在不同条件下对爆炸超压变化的影响。结果表明,在不同爆炸能量下爆炸超压曲边变化趋势有所区别,会产生两个超压峰值,且第一次到达超压速率大于第二次超压峰值速率。另外也分析了在不同厚度壁面条件下对超压的影响,壁面厚度越薄,越容易遭受破坏,其中在壁面厚度越小,壁面结构受到的超压峰值越大,在爆炸强度一定的条件下,爆炸能量会持续降低,会随着厚度的增大而变大。在不同位置的爆炸冲击波超压变化整体趋势相差不大,但是在爆源附近超压值变化较大,在离爆源位置较远时,爆炸冲击波在达到超压峰值会较慢,最后随着爆炸能量的减少与损耗,各测点均趋近于定值。最后拟合得出爆炸冲击波超压与距离成非线性关系。