煤矿开采中瓦斯抽采、煤与瓦斯突出及突水危险性预测等众多工程问题都与煤岩体渗透性密切相关。为了研究保护层开采条件下受采动影响煤岩体渗透率的演化规律,论文研发了一套大型真三轴三维气固耦合相似模拟测试系统;且为实验系统创新性地设计了“点”式加载、“万向”传载的应力加载与传载方式。应用该系统模拟保护层开采时被保护层气固耦合采动应力场时空特征、渗透率演化规律,构建多场耦合采动煤岩体渗透性演化数学模型,为煤矿开采过程中煤与瓦斯突出灾害防治、低透高瓦斯煤层抽采方案制定、煤层突水预测等提供理论基础。论文首次研制了大型真三轴三维气固耦合相似模拟测试系统,并科学地设计了 7个子系统的技术参数。该系统包含模拟框架及箱体子系统、密封子系统、应力加载子及控制子系统、恒压气体加载及控制子系统、应力与应变监测子系统、气体流量监测子系统和模拟开采子系统等7个子系统。基于长平煤矿下保护层开采工程背景,结合三维气固耦合相似材料模拟实验特征,建立了考虑采动影响下瓦斯解吸-扩散-渗流的气固耦合相似模拟数学模型,确定了气固耦合模拟相似准则、相似准数及相似比尺;进行了长平煤矿3#煤层、8#煤层煤岩物理力学参数测试。在此基础上,进行了 3#煤层类煤相似材料配比实验研究,确定了 3#煤层类煤相似材料硅胶、砂子、水泥、石膏各成份配比为25:40:8:27。利用自主研发的测试系统,进行了长平矿下保护层开采被保护层的渗透性演化规律实验研究,据3#煤层渗透性演化特征对采动煤岩体进行了渗透性“三区”划分,划分为高渗透区、过渡区、低渗透区;长平矿下保护层开采条件下3#煤层被保护层渗透性“三区”的空间特征为:相对于8#煤层工作面而言,高渗透区在工作面后方9.0～80.0m的范围,过渡区范围为工作面前方5.0m至工作面后方9.0m范围,低渗透区在工作面前方5.0～20.0m的范围。针对下保护层开采特征,提出了下保护层开采采动煤岩体气固耦合建模的基本假设,阐明了卸压煤岩体基质部分瓦斯运移特征为解吸-扩散,符合菲克定律;卸压煤岩体裂隙中瓦斯运移特征为渗流,符合线性达西定律,建立了下保护开采卸压煤岩体瓦斯解吸-扩散-渗流运移连续性方程。首次提出了相对层间距增渗效应系数概念,并给出了下保护层开采条件下相对层间距增渗效应系数的物理意义及其数学表达式。基于下保护层开采过程中被保护层的渗透率呈“三区”动态演化的特征,应用渗流力学、损伤力学等理论,引入相对层间距增渗效应系数,建立了下保护层开采过程中被保护层渗透率演化分区数学模型。应用建立的下保护层开采采动煤岩体渗透率分区数学模型进行数值模拟研究。数值模拟表明,8#煤层保护层工作面推进过程中,3#被保护层采动应力、渗透率随之动态演化,在8#煤层保护层工作面推进至80.0m时,卸压区应力降低率趋于稳定,应力降低区应力约为原岩应力的50%;工作面推进至80.0m处,3#煤层被保护层渗透率急剧增加,渗透率增大倍数为873倍;随着8#煤层工作面的继续推进,3#煤层渗透率增幅趋于稳定,渗透率增大约1100～1200倍。数值模拟进一步表明,建立的下保护层开采被保护层渗透率演化模型基本合理,计算得到的渗透率分区特征、增大倍数数量级与实验研究一致。该论文有图88幅,表24个,参考文献200篇。