随着矿山开采面积和深度的增加,由矿体采空造成的地面沉降对矿区的生产和生活安全造成很大影响,同时也给矿区的生态环境和可持续发展带来不利影响。马鞍山市某铁矿区自2017年出现地面沉降以来,地面沉降范围不断扩大,即使在采取井下充填-150m空区的工程治理措施后,矿区的最大累计沉降量和沉降速度仍在不断加快,威胁到矿区的安全生产及周边的公墓及充填站等。然而,该矿地面沉降的形成原因及其机制尚未得到阐明,无法为后续开展地面沉降的防治工程提供科学依据。为此,本文以该矿区地面沉降为研究对象,在充分收集和整理研究区已有地质、水文地质报告及图件等资料的基础上,对研究区91期沉降监测数据进行统计分析,采用概率积分法和灰色模型对矿区地面沉降进行预测,并分析地面沉降的时空演化特征,最终阐明地面沉降机制,取得了以下主要研究成果:（1）在只考虑-150m空区矿体完全采空塌陷条件下,基于概率积分法对-150m空区造成的地面沉降进行预测,得到地面变形的预测值。以及剖面Ⅲ-Ⅲ′上监测点的预测值,通过与实际监测值进行对比,得出-150m空区对研究区地面沉降的影响程度有限,还存在其他因素促进研究区地面沉降的发展。（2）利用研究区地面沉降监测数据,采用非等间隔序列的灰色模型对Ⅲ-Ⅲ′剖面未达到概率积分法预测值的监测点和沉降速率最大监测点4-2的沉降速率进行建模。预测结果表明,随时间推移,-150m空区对Ⅲ-Ⅲ′剖面的影响程度越来越小。并且沉降速率最大监测点4-2于2021年2月4日首先进入沉降活跃期。（3）通过对研究区地面沉降的监测数据进行数理统计,并分析其时空演化特征,结果表明研究区累计沉降量和沉降速率随累计天数的增加逐渐增大,且研究区内地面沉降的发展趋势为向东北方向扩展、南北方向同时延伸。（4）通过对研究区地面沉降的时空演化特征和地面沉降预测结果以及当前铁矿开采情况、研究区微动物探解译结果等的综合分析,认为-150m空区的坍塌、正在进行的铁矿开采活动以及目前采用的充填工艺是导致研究区发生地面沉降的主要因素。（5）根据地面沉降的机制研究,提出新的地面沉降监测方案和防治措施。拟在-150m空区东北部布设A、B、C、D、E五条监测线、20个监测点,对研究区的地面沉降进行监测。利用地面钻孔对-150m空区及其上覆松散区进行注浆充填;同时改进矿区对于空区的充填工艺,提高充填体强度,以遏制地面沉降继续发展。