大同矿区赋存有侏罗系和石炭系双系煤层。石炭系主采的3-5号煤层属于特厚煤层,由于开采煤层厚度大、采动影响范围广,其采场采动产生的裂隙可能与上覆侏罗系采空区连通,产生上覆侏罗系采空区有害气体向石炭系采场下泄的安全隐患,进而造成石炭系工作面有害气体超限,这种致灾现象在大同矿区具有双系煤层开采特征的石炭系工作面多次发生。因此本文对特厚煤层开采上覆采空区有害气体下泄机理进行深入研究。基于关键层理论和材料力学相关理论,对覆岩破坏发育过程及发育高度进行理论分析,结合FLAC3D数值模拟手段,确定8207工作面在开采过程中的双系采空区连通特征。基于有害气体下泄条件分析,建立了不同类型连通通道致灾特征的定量化判别标准。选取了四个等效参数作为控制因素,构建了侏罗系采空区有害气体下泄多参量控制方程,并结合现场实测分析验证了控制方程的合理性。采用COMSOL多场耦合模拟软件对双系采空区致灾机理进行分析,借助矿井瓦斯监测系统监测数据验证高抽巷有害气体截留系统对防治下泄有害气体的有效性。研究结果表明:8207工作面覆岩破坏高度170.9m,属于第Ⅲ类连通特征:双系采空区间流场可连通且可致灾;计算得8207工作面覆岩主关键层破断2h内,约9403-10112m~3的有害气体从侏罗系采空区下泄到8207工作面及其采空区,引起采场中有害气体体积2h内增加30-33%。初步确定双系采空区流场间气压差大于200Pa且双系间导气裂缝通道大于0.14m时,可发生下泄;双系采空区流场间气压差大于400Pa且双系间导气裂缝通道大于0.4m时,可能致灾。验证了高抽巷截留系统能有效性的将上覆采空区下泄有害气体截留排出。通过研究8207工作面与上覆采空区的连通特征,建立有害气体下泄的定量化关系式,揭示了上覆采空区有害气体下泄条件及致灾规律。研究成果的应用与推广,可为类似的多煤层开采工作面有害气体防治技术的发展提供支持。该论文有图40幅,表10个,参考文献62篇。