煤矿膏体充填开采是一种有效的解决煤矿开采对水资源、土地资源、建筑物等造成破坏的开采方法,相对于其它垮落法开采、条带开采、离层区注浆、水砂充填等开采技术而言,具有安全性高、采出率高、环境友好等优点,膏体充填采矿技术的应用,是煤炭工业贯彻落实科学发展观、实现绿色采矿的重要举措,是煤炭开采技术的革新,也是21世纪采矿技术的重要发展方向之一,必将促进我国煤矿安全、高效、可持续地发展。本论文从理论和实践上,着重研究了膏体充填开采岩层移动变形与地表沉陷控制的相关问题膏体充填开采岩层控制理论是充填体参与作用条件下的,顶板岩层和地表变形破坏与充填开采活动之间的关系规律,区别于垮落法开采的岩层控制问题。与其它充填开采比较,膏体充填开采的最大优点在于顶板垮落前已经进行采空区充填,顶板下沉只发生在工作面前方和控顶区,采空区顶板下沉则因充填体的支撑作用得到控制。因此,充填开采岩层控制的关键是控制直接顶及下位老顶的变形破坏。采用物理模拟和数值计算相结合的方法,分析了充填开采时顶板岩层的移动变形过程及支承压力分布特征,并对充填开采覆岩变形破坏进行了分类,明确了充填开采岩层控制的关键是控制直接顶及下位老顶的移动变形。通过理论计算和现场实测,对充填开采顶板岩层变形破坏范围进行了研究,结果表明,充填开采顶板裂隙破坏范围可按传统计算法进行预测研究。探讨了充填开采充填体的支护作用机理。根据膏体充填开采工作面煤体、支架、充填体组成的支撑体系耦合作用特点,建立了考虑充填体作用过程的组合顶板岩梁力学模型及其微分方程,推导出了充填体、支架和煤体三区耦合作用顶板关键岩层的挠曲方程。利用顶板关键岩层的挠曲方程,给出了充填开采工作面支承压力的计算方法,系统分析了关键岩层移动与充填程度、充填体力学性能之间的关系规律,分析了充填开采对充填体早期强度和控顶区支架支护强度的要求,并给出了计算式。研究了充填工作面顶板关键岩层移动影响因素的主次关系和可能达到的控制程度,明确了下位顶板岩层移动影响因素的主次关系依次为充填欠接顶量、充填前顶板移近量、充填体压缩率。探究了充填开采顶板岩层稳定性判据,阐明了充填开采控制地表沉陷的机理。通过数值模拟计算,分析了不同条件下充填工作面支承压力的分布特点,研究了充填率对小屯矿地表变形及支承压力的影响,明确了小屯矿膏体充填开采对充填率的要求,并阐述了提高充填率的措施。探讨了充填开采的地表沉陷预测模型,预测小屯矿充填开采时地表下沉系数可控制在0.16以内,能够保证南旺村建筑物安全。介绍了小屯矿膏体充填的背景、充填系统组成、充填工艺流程、充填开采进展情况。结合小屯矿充填工作面具体情况,提出了充填材料的性能要求,对小屯矿充填工作面的矿压显现、充填质量、顶板管理质量及充填开采后地表沉陷规律进行了观测和分析,介绍了小屯矿充填开采取得的成果和存在的问题,并提出了改进措施。