充填法控制采空区顶板的覆岩变形破坏规律不同于垮落法,掌握该特征将对矿井水防治、瓦斯运移规律、保护层开采、瓦斯抽采,以及地表移动变形控制等具有重要的指导意义。以往对覆岩变形破坏规律的研究主要集中在垮落法开采,采厚多大于1.0 m。因此,针对充填开采过程中等效采高小于等于1.0 m时的覆岩变形破坏特征进行深入研究。应用板壳理论建立了充填开采覆岩变形破坏分析方法—“shell-crack覆岩变形破坏分析方法”。并在该分析方法的基础之上开发了《充填开采覆岩变形破坏分析系统》软件。Shell-crack分析方法揭示了充填开采时覆岩断裂带和垮落带的形成条件,并用该方法可以分析断裂带和垮落带消失的条件,以及不同等效采高时“两带”的发育高度。应用传递岩梁假说,分析了坚硬岩层断裂前和断裂后的超前支撑压力分布规律,得出影响超前支撑压力的主要因素为等效采高、悬跨距和覆岩破坏高度。以1327工作面的地质采矿条件为研究背景,应用shell-crack分析方法和数值模拟方法,对不同等效采高时工作面的覆岩变形破坏特征进行了分析。两种方法分析结果都显示,覆岩的断裂带和垮落带发育随充满率变化存在着“临界效应”。综合理论分析和数值模拟得出1327工作面的覆岩破坏范围极限是12.80 m,初次来压步距范围为19.2 m～20.2m,周期来压步距为16.5 m。设计并实施了 1327充填工作面开采过程中的顶底板移近量、工作面应力、巷道超前支撑压力和覆岩破坏高度监测方案。采用相应的数学方法对监测的结果进行了统计分析,并与理论计算和数值模拟的结果进行了对比分析。结果表明吻合度较高,验证了理论分析和数值模拟所得出的覆岩变形破坏规律。同时也证明,建立的分析方法精度较高,满足实际应用的要求。