煤层采空区输气管道的变形与损伤评估主要依赖现场监测与定期开挖，成本较高且难以实现对变形演化规律的精准预测，无法满足管道长期安全管理需求。采用数值模拟或实验方法深入分析地层运动及管道力学响应，并制定针对性防护措施，对于保障管道结构安全具有重要工程意义。因此，构建了一种基于相似材料实验的煤层采空区管道变形研究方法。为提高实验的可靠性，选取典型地质工况，构建二维相似模型，采用“移架 + 放顶”工艺模拟煤层开采过程，并利用多源监测手段采集管道的应力与变形数据。结合实验结果，分析管道与地表的非协调变形规律，并探讨损伤累积机理。结果表明，管道的垂向变形与地表沉降基本协调，但水平变形滞后显著，导致局部应力集中和损伤累积，这成为管道失效的主要诱因。基于此，提出开挖释放应力、抬管操作及断管改线等防控策略，可为煤层采空区输气管道的安全管理提供理论支持和工程指导。