掌握采空区下伏卸压煤层渗透性及地层破裂压力特征,是实现采空区下伏煤层气资源安全高效开发的基础和前提。以山西寺河矿东五盘区为例,结合开采地质条件,采用数值方法分析3号煤层采空区下伏地层应力、垂直与水平渗透率变化规律以及底板破坏特征;基于Griffith能量理论,构建地层破裂压力计算模型,并对采空区下伏地层最大破裂压力进行预测。结果表明:随着3号煤开采,底板破坏深度约为20 m,底板采动裂隙以顺层裂隙为主;采空区下伏地层表现出明显的卸压增透特征,不考虑采空区重新压实作用,其下方50 m处的9号煤层垂向卸压系数最高可达40%,9号煤层水平与垂直方向渗透率变化幅度具有显著差异,水平渗透率增加约170倍,垂直渗透率增加约3.4倍;采空区下伏岩层水平渗透率最高增幅达260倍,垂直渗透率最高增加15倍;由于采动影响,3号煤层下伏地层应力机制转变为逆断层应力机制;9号煤层水力压裂的破裂压力为18 MPa,水力裂缝沟通采空区的地层破裂压力为36 MPa,压裂最大施工压力应控制在36 MPa以下,以防止水力裂缝沟通采空区,导致煤层气从9号煤层上溢至3号煤采空区,造成气井失效;研究认识可为采空区煤层气安全高效开发提供借鉴。