对于具有煤与瓦斯突出的矿井而言，保护层开采是最为有效消突的措施之一，煤层群保护层开采研究的关键在于保护范围的划定，物理相似模拟是保护层开采研究中的一种重要方法。物理相似模拟中模型变形的测量技术直接影响着研究结果的可靠性。数字散斑相关方法作为一种新型现代光学测量方式，具有全场性、非接触优势，因此引入数字散斑技术进行保护层开采的物理相似模拟具有一定的研究意义。本文对数字散斑相关方法进行了理论分析并改进了插值算法以提高精度，通过对试件实验室测试验证了该方法的可靠性。结合东林煤矿倾斜下保护层开采的工程背景，采用数字散斑技术进行保护层开采覆岩变形和保护范围的划定研究。　　本研究主要内容包括：①通过相似材料试件单轴压缩变形试验，采用数字散斑技术的方法对其位移等变形破坏特性进行研究，从定性和定量两个方面验证了数字散斑相关方法运用在保护层物理相似模拟实验中的可行性。②在下保护层开采物理相似模拟实验中引入数字散斑技术，通过将上覆岩层位移等值线云图、平面总应变等值线云图分别与上覆岩层变形破坏实物图相叠加得到了顶板位移综合分析图和平面总应变综合分析图；在传统物理相似模型表面变形测量的基础上，提出了一种分析上覆岩层的变形和破坏规律新方法，提高了测量精度，完善了顶板岩层移动规律的研究手段。③确定了顶板位移云图和平面总应变云图呈现的“环形核”等值线分布特征，以位移“环形核心”及应变“环形核心”作为“三带”的分界点，确定煤层开采垮落带高度、裂隙带高度和偏心程度等特征参数；分析得出工作面上方132.5mm以内是裂隙带及垮落带范围，96.5mm以内为垮落带范围，偏心度为0.117。④利用数值散斑相关方法从下保护层开采物理相似模型表面计算得到保护范围的上、下边界膨胀变形角分别为88°、68°；利用模型内部煤层应力测定方式获得的保护范围上、下边界卸压角分别为91°、67.4°；两种方法所得结果相近，说明在保护层开采物理相似模拟中用数字散斑相关方法划定的保护范围是可靠的。