煤炭资源开采同沉陷损害的矛盾由来已久,特别是厚煤层开采对地表及建(构)筑物损害影响巨大。尽管充填开采是置换“三下”压煤的有效途径,但由于充填开采同垮落法开采在覆岩及地表沉陷控制机理、回采工艺及设备方面有较大的差异,村庄下厚煤层(>4m)充填开采在覆岩、地表沉陷控制机理及采充工艺配套技术方面仍有待深入研究。本文以山西霍尔辛赫煤业村庄下厚煤层下向分层长壁膏体充填开采为工程背景,通过相似模拟、理论分析、数值模拟及基于等价采高的概率积分法地表沉陷预计等综合研究手段,分析了村庄下厚煤层下向分层长壁膏体充填开采覆岩及地表移动变形规律,主要成果如下:(1)开展了 80%、90%两种充填率条件下厚煤层下向分层长壁膏体充填开采覆岩位移场、裂隙场及应力场演化规律研究,结果表明充填率≥80%时顶板未产生断裂及明显的贯穿裂隙,基本顶以上岩层下沉量同直接顶相比明显减少,受下分层重复采动影响,原已稳定的上分层岩层在下方留有新的未充填空间后,顶板继续下沉,采动裂隙继续发育,离层二次压实;充填率达到90%后覆岩整体仅发生弯曲变形,基本顶大结构保持相对完整,形成的连续曲形梁有效地控制了覆岩沉降变形。(2)基于相似模拟试验结果,建立了厚煤层下向分层长壁膏体充填开采连续曲形基本顶弹性地基梁力学模型,研究了不同因素对充填采场支承压力及基本顶挠曲变形的影响,通过正交试验确定了多因素耦合作用下影响基本顶下沉程度的各因素主次关系:充填率>充填体弹性模量>煤层埋深>基本顶厚度>基本顶弹性模量>煤体弹性模量。(3)通过FLAC3D数值模拟软件对不同充填率、不同充填体弹性模量(强度)条件下厚煤层下向分层长壁膏体充填开采过程中充填采场围岩应力演化规律及覆岩、地表移动变形特征进行了研究,两种因素数值模拟结果表明其采场矿压显现规律趋势相近:上分层开采充填率、充填体弹性模量增加时,充填体应力值缓慢增加,对顶板下沉起到了控制作用,下分层充填开采期间,受重复采动影响上分层充填体压实程度减弱,其支承压力减小且不均匀分布程度增大,工作面煤壁前方应力增高区面积减小,采场上方应力降低区面积增加;下向分层长壁膏体充填开采期间地表下沉值及倾斜变形值伴随充填率、充填体弹性模量的增大而减小,当充填体弹性模量为0.5GPa、充填率≥85%或充填率为90%、充填体弹性模量≥0.3GPa时,地表建筑物处于Ⅰ级损坏等级内。(4)基于等价采高模型的下向分层长壁膏体充填开采概率积分法地表移动变形预计理论,反推得知在充分采动情况下设计区域下向分层长壁膏体充填开采期间倾斜变形对地表建筑物损坏影响程度大于水平变形与曲率变形,并求得地表建筑物损坏等级控制在Ⅰ级范围内时分层最小充实率为86%,此时设计区域上、下分层充填开采后地表下沉系数分别为0.092、0.101,很好的控制了地表下沉,为霍尔辛赫煤业厚煤层下向分层长壁膏体充填开采充填率及合理充填成本控制提供了依据。