浅埋煤层开采常采用长壁式综采,全部垮落法管理顶板,这使得岩层移动剧烈,地表沉陷量较大。本文采用理论模型分析、地表沉陷观测及数值模拟的研究方法,对浅埋煤层开采后的岩层移动及地表沉陷进行了深入研究。浅埋煤层开采后岩层移动无弯曲下沉带,上覆岩土层呈“三带”(冒落带、裂隙带和松散层)分布。冒落带紧邻采空区,随着煤层开采后立即垮落,且破断块度较小。裂隙带位于冒落带上侧,岩层破断块度较大,且在破断后能保持层状分布。地表松散层颗粒介质较分散,移动具有随机介质移动的特点,并在地表形成沉陷盆地。在冒落带垮落前,将采空区简化为椭圆形洞室,分析得到冒落带岩层应力;随着煤层的开采,未垮落的冒落带岩层简化为悬臂梁,计算得到冒落带岩层应力,结合岩层破断条件得到冒落带岩层的破断机理。总结破碎岩石的碎胀系数,得到了岩层的沉陷经验值。岩层移动中关键层起着重要作用,通过简化建立了关键层弹性地基梁模型,并求解得到了关键层的弯矩、剪力、挠度和转角的解析解。结合岩梁破断条件,得到关键层初次破断距和周期破断距。将模型应用到实际工程中,结果表明关键层弹性地基量模型可较好估算关键层的破断距。应用随机介质理论得到了单元开采的地表沉陷曲线,并积分得到半无限开采地表沉陷预测公式。将有限开采视为两个无限开采之和的1/2,得到了有限开采的地表沉陷预测公式。对沉陷参数进行回归分析,得到岩性与沉陷参数的关系。对地表沉陷进行实际观测,获得了地表沉陷实测值。对比理论预测与观测结果,两者吻合程度较高,理论模型可较好应用在浅埋煤层地表沉陷预测中。建立了浅埋煤层开采UDEC模型,模拟分步开采过程,得到岩层移动动态规律。对比数值模拟和观测成果,两者的相对误差较小。这说明数值模拟可较好应用在浅埋煤层地表沉陷预测中。