煤矿瓦斯爆炸事故多发,严重威胁人员的生命安全。在井下因安全生产的需要,巷道中存在有很多风帘、风障等可破坏的柔性物体,此类设施的阻挡力较小,但可阻挡空气流体,使其形成密闭空间,障碍物的阻塞率达到了100%。当井下发生瓦斯爆炸事故时,遇到此类柔性障碍物发生的激励效应与矿车、风机等刚性障碍物产生的激励效应机理有所不同。因此,能正确认识受限空间内可破坏柔性障碍物对甲烷气体爆炸产生的激励作用及其形成机理,探究柔性障碍物与浓度梯度耦合作用下甲烷爆炸事故的灾变范围,有助于抢险救灾方案的制定与实施,更科学准确确定应急救援范围、锁定搜救重点区域;也有利于事故调查的开展,分析事故发生过程,为防治类似事故提供工程指导与借鉴。本文在理论分析的基础上,建立机理分析模型,将存在柔性障碍物条件下的甲烷爆炸传播过程分为三个阶段,阐述了柔性障碍物产生激励效应的物理机制。结合实验研究通过专业气体爆炸模拟软件FLACS,对甲烷浓度梯度条件下加入柔性障碍物的甲烷爆炸过程及其灾变范围特征进行数值模拟计算,并依据已有的事故调查报告,对一起瓦斯爆炸事故建立相应物理模型进行具体计算实例剖析。主要研究结论为:(1)若管道中存在柔性可破坏障碍物,会使甲烷爆炸过程出现强烈的激励效应现象,该现象可分为管道点火及传播过程,破膜过程,带压燃烧三个阶段。同等条件下,与没有设置隔膜相比,在管道出口处爆炸压力和火焰速度增加近6倍。在一定的条件下,柔性障碍物的存在可导致发生爆燃转爆轰现象。(2)破膜时管道内外形成的巨大压差会使薄膜端面产生拉伸,薄膜受到垂直弧面向里的压力,弧面中心M点处受到各方向的合压力最大,呈圆形并向四周逐渐减弱。当达到薄膜最大承受极限时,便从中心发生破膜现象。(3)浓度梯度情况下柔性障碍物的激励效应发生机理相对于矿车、支架等刚性障碍物不同,柔性障碍物形成的激波振荡,进一步加快气体燃烧速度,由于压力和燃烧速度的正相关关系,致使火焰传播速度和冲击波压力峰值同步升高,衰变长度延长,导致灾变范围扩大。(4)本文研究结果有助于解释由于浓度梯度和柔性障碍物存在导致的煤矿瓦斯爆炸事故现场特殊现象的物理机制,明确事故发生规律和原因,提高事故调查效率。同时有利于科学准确确定应急救援范围、锁定搜救重点区域,确定事故预防和应急措施,为防治类似事故提供借鉴。该论文有图50幅,表13个,参考文献96篇。