煤炭是中国主要能源，在未来较长时期内在能源结构中仍将居主体地位。我国煤矿95%以上属于井工开采煤矿，且多数为有瓦斯涌出矿井，随着煤炭需求量的激增，煤矿生产规模加大，产能和开采深度增加，使煤矿瓦斯涌出量大幅增高，煤矿重特大瓦斯事故的频繁发生，严重威胁着煤矿安全生产和工人的生命安全。目前控制或减弱瓦斯爆炸破坏的传统矿用阻隔爆设施尚不能达到有效抑爆的效果，因此，开展新型瓦斯爆炸阻隔爆材料及装置的研究迫在眉睫。近年来，多孔材料因其多孔、轻质、高比强度、减振、阻尼、吸音、隔音、散热、吸收冲击能等多种物理性能而受到关注，已在民用工程防护和军事领域得到了广泛的应用，国内外学者对其性能进行了广泛研究，并取得了大量的研究成果。本论文以煤矿为背景，通过理论分析、模拟管道实验、数学建模、设计及预测等方法，对多孔材料抑制瓦斯爆炸作用及应用技术进行研究，具体来讲，本文在以下几个方面进行了探索和研究：自行设计制作了断面为30cm×30cm方形实验管道，为目前国内所见报道进行管道内瓦斯爆炸研究断面较大的方形管道装置，采用火焰温度传感器对管道内爆炸火焰进行研究，拓宽了对管道内爆炸火焰的研究思路，实现了计算机同步采集各测点的火焰温度和压力数据，从而能够研究火焰温度与压力传播发展的过程。对管道内定量瓦斯气体爆炸传播进行了实验研究，获得了压力、火焰温度的传播规律。对泡沫陶瓷（5cm厚度以上）和金属丝网（30目和40目）抑制管道内瓦斯爆炸进行了实验研究，实验现象表明，泡沫陶瓷和金属丝网材料都具有一定的阻火能力，泡沫陶瓷具有优异的消声性能。泡沫陶瓷抗烧结性能良好，抗爆炸冲击波损毁性能较差。金属丝网抗烧结性能较差，抗爆炸冲击波损毁性能良好。对管道火焰温度的研究表明，泡沫陶瓷和金属丝网都对火焰温度有一定的衰减效果，降低了与相同无障碍物条件下的火焰温度，通过火焰温度数据的对比，金属丝网对火焰温度的衰减效果优于泡沫陶瓷。对管道爆炸超压的研究表明，泡沫陶瓷和金属丝网都对爆炸超压具有一定的衰减效果，降低了与相同条件下无障碍物的爆炸强度，通过衰减超压数据对比，泡沫陶瓷材料对爆炸超压的衰减效果优于金属丝网材料。从实验结果来看，金属丝网的层数与目数参数对抑爆效果影响较大。泡沫陶瓷的厚度参数对抑爆效果影响较大，泡沫陶瓷材质对抑爆效果影响较小。通过实验结果和机理分析了材料自身参数对抑爆效果的影响，总结了泡沫陶瓷与金属丝网阻隔管道内瓦斯爆炸的优、缺点。对多孔泡沫铁镍金属抑制管道内瓦斯爆炸进行了实验研究，实验现象表明，多孔泡沫铁镍金属具有优异的消声性能和阻火能力，还具有良好的抗冲击波损毁性能和抗烧结性能。对管道火焰温度和爆炸超压的研究表明，多孔泡沫铁镍金属能够抑制爆炸波能量的传播，对火焰温度和爆炸超压具有一定的衰减效果，降低了与相同无障碍物条件下的火焰温度和爆炸强度。通过火焰温度和超压衰减数据对比，多孔泡沫铁镍金属对火焰温度、爆炸超压衰减效果优于泡沫陶瓷和金属丝网。测点四，多孔泡沫铁镍金属相比40目40层金属丝网对最大火焰温度的衰减率提高了38.8%，相比Al2O37cm大孔泡沫陶瓷提高了29.5%。测点七，多孔泡沫铁镍金属相比40目40层金属丝网体对爆炸超压的衰减率提高了29.9%，相比SIC5cm大孔泡沫陶瓷提高了22.4%。从实验结果来看：多孔泡沫铁镍金属的孔径、厚度及相对体积密度对抑爆效果影响较大，多孔泡沫铁镍金属的基体材料组分对抑爆效果影响较小。研究了多孔泡沫铁镍金属衰减瓦斯爆炸压力和火焰波的机理，通过实验结果和机理分析了多孔泡沫铁镍金属自身参数对抑爆效果的影响，采用多孔材料抑爆时，应考虑材料在管道中阻塞比，合理配置参数，才能达到减少材料损毁程度，加强抑爆效果的目的。研究了多孔材料衰减爆炸超压和阻隔火焰的机理，结合实验结果对比分析了金属丝网、泡沫陶瓷、多孔泡沫铁镍金属抑制瓦斯爆炸的机理及作为抑爆材料的优劣势。将衰减爆炸超压和衰减火焰温度评估方法相结合，提出了一种抑爆效果综合定量评估算法，并建立了基于爆炸超压、火焰温度和熄爆参数法的多孔材料阻隔爆效果评估数学模型，用以进行抑爆效果评估，为多孔材料在实验和工程应用过程中的性能评定提供科学依据。设计了基于多孔材料的煤矿采掘工作面阻隔爆装置与瓦斯抽放管道阻隔爆装置，有望解决现有被动和自动阻隔爆技术的局限性，从而抑制二次爆炸和多次爆炸。通过ABAQUS有限元软件对阻隔爆装置在井下瓦斯爆炸过程中的受力情况进行了分析，模拟瓦斯爆炸破坏力对多孔材料的受力响应，结果显示，多孔材料作为抑爆材料可承受瓦斯爆炸冲击力作用。对多孔材料阻隔爆装置动作时间控制问题进行了探讨，提出预测控制理念，建立了基于马尔科夫链和灰色动态理论的煤矿瓦斯涌出量预测模型。实例分析表明：马尔科夫链和灰色动态预测法预测精度较高，具备应用可行性。最后构建了煤矿瓦斯涌出量的预测控制体系。