随着煤炭的工业需求加大,矿井开采深度逐渐增加,煤与瓦斯突出矿井增多,保护层开采是在开采煤层群时一项重要而常用的区域性防突措施。针对煤层群开采中上保护层开采保护范围划定存在的问题,以三汇一矿上保护层开采为研究背景,通过理论分析、现场测试、实验研究和数值模拟相结合的方法,研究了上保护层开采保护范围的划定。研究得出了三轴压力下的瓦斯渗流规律。在恒定围压和瓦斯压力的情况下,软分层煤样的瓦斯渗流速度和渗透系数均随着有效轴向压力的增大而呈“Z”形变化;在恒定轴向压力和瓦斯压力下,煤层瓦斯渗流速度和渗透系数均随着有效围压的增大呈负指数显著减小;在恒定轴向压力和围压下,煤层瓦斯渗流速度随瓦斯压力的增大呈幂指数增大,煤瓦斯渗透系数随瓦斯压力的增大呈负幂指数减小。三汇一矿试验工作面现场瓦斯压力及钻孔瓦斯流量的测定表明,保护层开采后煤层瓦斯压力呈“四带”分布,钻孔瓦斯流量呈“M”型变化;研究认为上保护层开采后倾向下卸压保护角为74.5°,走向卸压保护角范围为52.2°~63.7°。运用ABAQUS数值模拟软件模拟了上保护层开采后被保护层的应力场和形变场的动态变化,确定了在工作面推进中,垂直于层面的应力分布规律,根据煤层卸压准则和变形准则划定了上保护层开采的保护范围,走向卸压角为51.3°～62.5°,倾向上卸压保护角为74.1°,下卸压保护角为72.1°。数值模拟和现场对比研究表明,两种方法所得上保护层开采后被保护层卸压角接近,且模拟结果跟趋向于安全。