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在煤矿开采过程中,为提高煤炭资源的回收率,当矿区地表层存在较发达的公路系统时,工作面将不可避免的布置在高速公路下侧。为保证煤炭的安全高效生产以及高速公路的正常运行,对高速公路保护煤柱合理尺寸的研究至关重要。煤炭在回采过程中,由于采空区的影响,引起顶板的垮落和上覆岩层的移动,并最终波及到地表,表土层的下沉引起建筑物的破坏。通常情况下,合理的留设保护煤柱尺寸可有效降低地表的下沉量,而地表的下沉影响范围又与岩层移动角有关。本文在重点研究岩层移动角对上覆岩层移动影响的基础上,对三元煤业1312工作面合理保护煤柱留设进行了研究,研究结论主要如下：(1)在分析矿区井田地质的基础上,结合关键层理论和薄板理论得出上覆岩层的理论下沉模型为椭圆形盆地,岩层中的关键层对上覆岩层的移动起主要控制作用。上覆岩层通过在关键层中形成应力平衡拱结构,将上部荷载转移到两侧煤柱,来实现对岩层移动的控制。(2)通过分析得出岩层移动角的大小决定了上覆岩层移动范围和下沉程度,其中岩层移动角的主要影响因素有：围岩性质,煤层埋深,回采厚度,煤层倾角,采空区处理方法,覆岩断层。本文主要通过现场观测和数据分析得出岩层移动角的大小。(3)通过对相邻三元煤业1310工作面地表观测数据的分析得出了该矿区煤层大体变形规律：煤层沿倾向的最大下沉值为3696mm,倾斜值为34.4mm/m,曲率值为0.4～-0.9×10-3/m,水平移动值为1087mm,水平变形值为10.4-29.5mm/m。煤层沿走向方向的最大下沉值为4298mm,倾斜值为29.6mm/m,曲率值为0.3～-0.4×10-3/m,水平移动值为956mm,水平变形值为5.7～-8.2mm/m。从中可以得出该工作面的采动条件为非充分采动,走向方向下沉量较大,最大下沉点为采空区中央位置,下沉拐点在偏向采空区的边界上方,下沉盆地边缘为应力拉伸区,中部为压缩区。通过对观测数据的反向计算得出表土移动角φ=55°,走移向动角δ=55°,下山移动角β=65°,上山移动角γ=66°(4)根据高速公路的保护等级为Ⅰ级,确定围护带宽度应为20m,在确定上覆岩层移动角参数的基础上,采用改进垂线法计算出1312工作面保护煤柱两侧宽度至少为246.5m。通过结合三元煤业1312工作面实际地质情况,采用FLAC3D数值模拟,得出不同松散层厚度和不同工作面宽度条件下上覆岩层的移动变形规律。随着散采比和工作面宽度的增加,地表最大下沉值,下沉系数,地表影响范围都呈增大趋势。并得出当表土层厚度为180m,工作面宽度为200m条件下,地表影响范围达到245m,保护煤柱应布置在地表影响范围之外。最后通过理论计算和数值模拟得出的保护煤柱尺寸对比,在保证高速公路安全的条件下,最终取两种方法得到的最大值作为高速公路的保护煤柱尺寸,即保护煤柱宽度为246.5m。本文的研究成果可为具有类似工程地质情况的矿区提供一定的参考价值。