随着金属矿山地下开采的规模越来越大,开采深度越来越深,上部岩体的变形破坏机制也变得更加复杂,由此引起矿区地表移动和塌陷,对矿山生产和生活造成了一定的危害,而目前对金属矿床的地表变形塌陷研究较少,故研究金属矿山地下开采引起的地表变形塌陷规律非常迫切,且具有重要的理论和工程意义。本文以大红山铁矿为依托,采用监测数据分析、理论分析和数值模拟相结合的方法对地表变形塌陷问题进行了专题研究。通过对现场监测资料的分析,阐述了地裂缝发展过程及规律特征。同时结合数值模拟结果分析了采矿进度与地表变形的影响规律,研究了大红山铁矿地表变形塌陷机理,并探讨了上部岩体变形塌陷的七个阶段。主要研究成果如下:1、分析了目前地表的开裂范围:基本上达到了地下各崩落法开采采空区的上方,地表塌陷区裂缝范围在东北及东部方向上变化较小,其主要向西南方向发展。目前主要对地表开裂下沉造成影响的采区是主采区、南翼采区、中Ⅰ采区、中Ⅱ采区,Ⅲ、Ⅳ号矿体和头部采区对地表塌陷的影响较小。2、阐述了井下采空区上部岩体的冒落规律:主要经历了逐步开裂后的冒落并逐步向上发展,表现到地表为首先出现裂隙而后出现小范围塌陷,再逐步向以空区为中心的外围发展,即首先在地表形成一个经历过小沉降、开裂、下沉过程的塌陷区,该地表塌陷区域与井下空区总体上先形成一个倒漏斗型塌陷,再逐步扩张形成正漏斗型的塌陷区,并逐步以地表裂缝为先导而扩大成区域性的塌陷区。3、探讨了大红山铁矿地下开采形成采空区后逐步发展到地表的时间:从采空区形成到发展至地表大约需要4年左右;而从地表开始塌陷的倒漏斗到裂缝扩张至地表的角度76o大约经历了4年时间。即从开始进行地下回采到地表裂缝扩张至地表76°大约经历了近8年时间。4、提出了大红山铁矿上部岩体从采空区形成到顶板围岩冒落再到到地表出现塌陷并逐步向外扩展可分为以下七个阶段:(1)顶板围岩相对稳定阶段;(2)上部岩体间断崩落阶段;(3)上部岩体连续崩落阶段;(4)地表塌陷阶段;(5)地表塌陷快速向四周扩展阶段;(6)地表敞开式发展阶段;(7)向矿体赋存方向发展阶段。5、通过数值模拟对未来地表的塌陷趋势进行了预测:目前矿山已开采至400分段,随着下部矿体赋存情况向西南和西北方向移动,采空区的逐渐增大会造成地表变形区也将向西南和西北方向移动,尤其320分段以下,地表向西北和西南方向塌陷扩展速度变快;东北部处于形成正漏斗并缓慢发展阶段,所以东北侧的塌陷变形边界变化不大,现有塌陷区域内沉降量值的增大将是东北侧的变形发展趋势。6、根据矿区地表的发展趋势,提出了相应的对策:建议矿山建立完善的地表及台阶位移监测系统,包括目前塌陷坑至露天台阶区域、未来二期开展方向(西南部)及露天上部台阶处,以便及时发现并预测地表裂缝扩展,采取有效安全控制措施,以确保回采工作的顺利进行。