我国大部分矿区煤层存在“三高三低”的特征，随着煤炭开采深度的不断增加，煤层瓦斯压力越来越大，瓦斯含量越来越高且涌出量越来越大，开采难度日益严峻。根据多年瓦斯治理经验，保护层开采技术被公认为煤层群开采时治理瓦斯最有效的方法之一。目前对于上保护层开采卸压效应及瓦斯抽采技术已开展了大量的研究，主要集中于理论分析、数值模拟、现场工业性试验等方面，并在一定程度上形成了较为完善的理论及技术体系。但对于保护层开采下伏煤岩体变形及瓦斯渗流耦合机理的研究仍需进一步探索。针对这一问题，本论文通过理论分析、岩石力学特性及渗流测试、物理相似模拟和数值模拟，研究上保护层开采时下伏煤岩体应力场-应变场-瓦斯场等多场耦合时空演化规律，并建立上保护层开采下伏煤岩体变形与卸压瓦斯渗流耦合数学模型，揭示了上保护层开采卸压瓦斯渗流规律，为上保护层开采卸压瓦斯治理技术及煤与瓦斯安全共采理论与技术体系的完善提供了一定的理论基础，对实现煤炭精准开采理论体系具有重要的价值。本论文主要完成了如下工作：　　（1）得到含瓦斯煤体固定差应力加卸载条件下渗透率与有效应力之间的关系。运用理论分析得到上保护层开采下伏煤岩体膨胀变形力学特征，利用 CRIMS-DDL600电子万能试验机，对典型矿区含瓦斯煤样三轴固定差应力加卸载过程应力应变及渗透性之间变化规律开展实验研究，获得含瓦斯煤体有效引力与渗透率之间的变化关系，为进一步研究上保护层开采下伏煤岩体应力应变与瓦斯渗流耦合规律奠定基础。　　（2）掌握上保护层开采下伏煤岩体应力应变及渗透率变化规律。运用自主研发的上保护层开采固气耦合相似模拟实验系统及FLAC3D数值模拟软件，对上保护层不同采高及不同层间距条件下开采下伏煤岩体应力-应变及渗透性变化规律开展物理相似模拟实验研究。研究表明，被保护层应力变化随保护层开采呈现波浪状变化趋势，渗透速率增量变化规律呈现马鞍状，同时发现，当保护层与被保护层间距逐渐变小及采高逐渐增大时，被保护层的渗透率和卸压范围不断增大。　　（3）建立上保护层开采下伏煤岩体变形与瓦斯渗流耦合模型。基于理论分析、含瓦斯煤体三轴加载渗透性变化、物理相似模拟实验及数值模拟实验结果，运用采动岩体力学、流体力学、渗流力学等理论，建立出上保护层开采下伏煤岩体变形与瓦斯渗流耦合数学模型，对上保护层开采过程中，卸压范围及最大卸压点进行了定量化描述，为进一步掌握下伏煤岩体应力场-应变场-渗流场耦合机理提供了理论基础。　　（4）揭示了上保护层下伏煤岩体变形与瓦斯渗流耦合机理。通过对上保护层开采不同回采阶段采场底板应力变化规律、破坏深度及采场底板走向断面破坏形态开展理论分析，掌握上保护层开采下伏煤岩体破坏规律及应力分布规律，获得采场围岩破坏区域及瓦斯渗透时效性特征，揭示了上保护层开采下伏煤岩体变形与瓦斯渗流耦合机理。　　本研究采用理论分析、物理相似模拟实验、数值模拟实验等手段，获得上保护层开采下伏煤岩体中多场耦合时空演化规律，并建立了下伏煤岩体变形与瓦斯渗流耦合模型，揭示下伏煤岩体变形与瓦斯渗流之间的耦合作用机理，为进一步开展煤层群开采瓦斯抽采技术体系的研究提供了理论基础，对完善煤与瓦斯安全共采及煤炭精准开采理论与技术体系具有十分重要的价值。