煤矿瓦斯爆炸一旦发生,会在瞬间产生大量的高温火焰、有毒气体和巨大的冲击波超压,并迅速在受限空间内传播,破坏周围设施,造成大量人员伤亡和财产损失,造成极其恶劣的社会影响。因此,探索新型的抑爆材料、抑爆装置和阻火材料,避免爆炸发生或尽可能减小爆炸强度,对煤矿瓦斯爆炸以及地下管廊气体爆炸事故防治具有十分重要的科学意义和应用价值。本文采用理论分析、实验研究、数值模拟研究等方法,对空腔抑制瓦斯爆炸传播规律及机理、空腔和细水雾协同抑爆规律及性能进行了系统深入的研究,取得的主要研究成果如下:（1）运用质量守恒、动量守恒、能量守恒定律,建立了冲击波阵面基本方程,推导了冲击波阵面参数计算式,得出了冲击波在传播过程中相互碰撞、追赶以及遇刚性壁面发生反射时的波阵面方程式;推导了爆炸冲击波在截面突变情况下的波阵面参数计算式,得出冲击波由小面积截面巷道进入大面积截面巷道时,冲击波压力会发生衰减,且当巷道截面积变化程度较大时,会加速冲击波的衰减进程;分析了反射波对燃烧波传播的影响,得出当反射波与燃烧火焰相遇时,会明显抑制火焰传播,甚至造成火焰熄灭,影响程度与反射波强度、燃烧波传播速度及管道结构有关。（2）对体积分别为 0.03m3（长宽比 5/3、3/5）、0.05m3（长宽比 5/2、1、4/25）、0.08m3（长宽比8/5、5/8、1/10）的8种不同尺寸空腔开展了抑制瓦斯爆炸传播实验研究,发现长宽比4/25（体积0.05m3）、5/8（体积0.08m3）、1/10（体积0.08m3）的空腔具有抑爆功能,其中,长宽比1/10空腔的抑爆性能最好。通过对实验数据分析,发现空腔体积和长宽比对其抑爆性能的影响规律:当空腔体积较大,长宽比较小时,抑爆性能较好;当空腔体积较小,长宽比较大时,抑爆性能较差。建立了超压衰减系数、火焰大小衰减系数、火焰速度衰减系数与空腔体积和长宽比的耦合关系式。（3）建立了与实验研究相同条件的数值模型,对体积分别为0.03m3（长宽比5/3、3/5、4/15）、0.05m3（长宽比5/2、1、4/25）、0.08m3（长宽比5/2、8/5、1、5/8、2/5、1/10）的12种不同尺寸空腔开展了抑制瓦斯爆炸传播数值模拟研究,数值模拟结果和实验研究结果的符合程度较高,说明数值模型、数值方法和网格划分是合理的,数值模拟结果也验证了超压衰减系数、火焰速度衰减系数计算公式的正确性。通过模拟爆炸火焰和冲击波在空腔内的传播过程,揭示了空腔抑制瓦斯爆炸传播作用机理。（4）分别选用长宽高为 200×1250×200、200×2000×200 和 500×800×200 的 3种具有抑爆性能的空腔,开展不同空腔和细水雾协同抑爆实验,发现空腔和细水雾协同具有更好的抑爆性能,且对火焰的衰减作用优于对冲击波超压的衰减作用,空腔出口处冲击波超压、火焰大小和火焰速度衰减幅度最大,空腔入口衰减幅度次之,破膜前测点略有衰减。研究发现500×800×200空腔和细水雾的协同抑爆性能最好,当喷雾45s时,空腔出口处冲击波超压、火焰大小和火焰速度衰减率分别为46.7%、98.7%、56.6%（相比无细水雾实验）,火焰几乎消失。（5）对空腔和细水雾协同抑爆实验数据进行分析,发现空腔长度和细水雾喷雾时长对协同抑爆性能的影响规律:增加空腔长度,能加大细水雾雾区长度,从而延长细水雾与爆炸冲击波和燃烧波的作用时间,增强抑爆效果;延长喷雾时间可以提高空腔内细水雾浓度,从而提高抑爆性能,但随着细水雾的飘落和由于细水雾浓度增加而产生的凝并,使得细水雾达到一定浓度后将不会继续提高,实验中,达到该浓度的最佳喷雾时长为45s。以上研究成果对煤矿井下巷道或地下管廊可燃气体爆炸隔爆抑爆提供了一种新的技术途径。图[94]表[51]参数[98]