矿井瓦斯是威胁煤矿安全生产的主要因素之一，瓦斯事故造成的人员与经济损失最为严重，瓦斯灾害防治一直是煤矿安全工作的重点。为防治瓦斯事故的发生，探究采空区内瓦斯浓度分布情况和运移规律是十分必要的。本文以物理相似模拟实验理论和方法为基础，在原有的三维气体运移实验台骨架上，根据采空区垮落特征搭建了以实验台箱体为主体框架，包括蠕动泵可控流量通风系统、瓦斯气体注入系统、温度控制系统及气体浓度测试系统等在内的采空区瓦斯运移实验台。通过对某煤矿采空区进行相似模拟实验，得到了变化通风量以及高温和封闭情况等不同实验条件下采空区内瓦斯浓度分布情况，并对其进行了详细分析，从而得到了采空区瓦斯运移规律。采用FLUENT模拟软件以采空区瓦斯运移规律实验台为原型进行数值模拟，模拟结果得到的采空区瓦斯运移规律与实验结果有着相同的趋势。通过相似实验和数值模拟可知，当采空区通风量一定时，沿走向上随着采空区的深入瓦斯浓度不断增大，沿倾向上从进风侧到回风侧瓦斯浓度逐渐增大，在高度上受瓦斯升浮作用采空区上部瓦斯浓度高于采空区底部瓦斯浓度。改变通风量会影响采空区内瓦斯浓度分布，适当的增大通风量可有效降低浅部采空区的瓦斯浓度，且将漏风流向采空区深部延伸，使高浓度瓦斯整体向采空区深部推移，并且增大通风量会增大进回风两侧的浓度差，也使采空区上部的瓦斯浓度分布受到影响。当采空区出现高温源后，由于温度升高，采空区底部瓦斯受热加剧升浮作用，使得瓦斯向采空区上部积聚，采空区内瓦斯浓度分布更加不均匀。当对采空区进行封闭措施后，浅部采空区瓦斯浓度上升较快，在各个方向上的浓度梯度逐渐消失，整个采空区瓦斯浓度不断上升并最终趋于平衡。