地下开采造成的顶板破坏和地表沉陷一直以来都是矿山工作面临的难题之一。国内外有许多金属矿山地下开采造成顶板失稳、地表塌陷等问题,因此对矿山这一方面的研究十分必要。研究掌握地下采矿活动对岩层、地表的影响规律,对矿山工作有一定指导意义。本文以某铁矿无底柱分段崩落法实际地下开采情况为工程背景。通过运用SURPAC、FLAC^3D分别进行数值模型建立和数值模拟,分析不同开采深度的顶板岩层和地表变形规律。以及采用顶板冒落、围岩应力位移和地表变形多种监测手段,联合起来监测顶板围岩和地表的稳定性。本文主要研究内容及结论如下:(1)通过收集矿山资料以及进行岩石力学试验等方法,为后续研究做好矿岩物理力学参数的准备。(2)通过开采沉陷学和地下开采的相关理论,结合矿山实际开采背景分析地下开采引起岩层移动和地表变形的基本规律,初步掌握该铁矿顶板岩层移动形式主要为冒落,地表移动变化与矿体埋深、空区大小、开采深度等因素有关。借助冒落模型,进一步分析出冒落属于“绕流”模式。通过计算得到采空区顶板岩层发生破坏冒落的临界跨度约为140m,顶板岩层安全厚度随开采跨度的变化曲线为H=0.467L+5.21。运用关键块体和赤平投影理论,计算关键块体的特征参数,得出岩体存在滑动的可能性。(3)通过运用SURPAC建立矿体和地表模型,FLAC^3D数值模拟不同开采深度以及充填前后顶板和地表应力、位移的变化。从模拟结果可知开采深度与采空区大小成正比,顶板岩层和地表受影响程度也与其成正比关系,开采后上盘受影响比下盘更加明显;充填现有空区后,应力和位移得到了一定程度上的控制;矿体全回采后,地表主要表现为沉降位移。(4)通过现场多种监测手段的结合,监测得到顶板冒落数据、围岩应力和位移数据。根据顶板冒落和在线监测结果分别可知主要冒落区域在1线、4线、0线,变化范围在0.02m-0.37m;应力位移变化区域主要在4线、0线、6线,变化范围分别为0.1MPa-1MPa、0.2mm-13mm;与数值模拟结果大体一致。(5)通过地表监测结果表明:GPS高程监测的沉降变化量在11mm之内,地表监测点位移变化结果基本在10mm以内;东部空区上方对照的地表监测点X和Y方向位移变化量平均在5.5mm和3.6mm,地表整体没有出现异常变形。