截止到1996年，中国三下压煤量高达137.9亿吨，随着村镇规模的扩大和新矿井的建设，目前压煤量远高于这一数字。在中国紧张的能源局势下，解放三下压煤迫在眉睫。充填开采是解放三下压煤并使煤炭行业步入绿色发展轨道的重要途径。20世纪80年代研制成功的高水膨胀材料以其早强快硬、初凝时间可调并具有一定膨胀性等特点，在充填开采领域吸引了越来越多的目光。为了探索充填开采覆岩和地表的变化特征，文章通过数值模拟、理论模拟和数值分析等方法进行了一定的研究，主要过程和结论如下：（1）该文以彩屯煤矿工业广场保护煤柱高水膨胀材料充填开采为背景，通过数值模拟对充填开采进行了一定的研究。结果表明充填开采降低了采动对采场应力应变的影响，随着充填体强度的提高，岩层和地表移动变形不断减小，但充填体的应力有所增加。运用控制变量法研究并建立了充填体压缩率与采场应力变异系数以及等效采厚比与地表下沉系数的函数表达式，并给出了相关参数的参考值。进而，根据相关指标建立了最佳充填强度的判断准则。（2）该文通过开采沉陷预计、绘图系统2.0版，得到了彩屯矿充填开采地表移动变形的极值和等值线。根据相关规范，地表移动变形远小于建筑物Ⅰ级损害标准的临界值。（3）该文以概率积分法为理论基础，开发了用于绘制采区主断面上地表移动变形曲线的Matlab程序。该程序具有面向对象的人机交互式界面，操作简单。同时程序语言通俗易懂，便于进一步的开发和完善。运用该程序绘制了本次充填开采的相关曲线，证明了该程序的实用性。（4）最后，从能量的角度，根据空隙量守恒定律阐述了充填开采时覆岩和地表移动变形的产生过程。