煤矿开采是我国国民经济发展中必不可少的一项工作,但在煤炭促进经济发展和人民生活改善的同时,也带来了一系列严重的负面影响,其中在老采空区地表工程建设时,需要对地表的稳定性进行分析和判断,这就涉及山区老采空区残余变形问题。本文在对研究矿区的地质采矿条件分析基础上,基于大量观测站实测资料的整理与分析,进行了山区老采空区地表残余变形规律与预测模型的研究,通过相似材料模拟实验和老采空区覆岩破裂过程,分析了残余变形规律和残余变形的形成机理,并利用西曲矿残余下沉数据和相似材料模拟实验数据验证了残余下沉预测模型的适用性,主要工作及结论如下:(1)对研究矿区地表移动观测站资料进行详细处理和分析,对不同矿区、不同方向观测线,基于下沉和水平移动形变值分析,得到山区老采空区地表残余变形的规律。(2)以某矿地表移动观测站为模型,进行相似材料模拟实验,得到残余变形规律,结论如下:最大下沉值点位置与工作面顶板断裂有关;最大下沉值点偏向开切眼处;在工作面停采后,风化层趋于稳定,残余变形量很小且很缓慢;残余变形不会对风化层的下沉曲线的形状产生大的变化。(3)通过对老采空区覆岩破裂过程的分析,得出山区老采空区残余变形的机理;通过对山区老采空区地表残余沉降预测模型的研究,分析得出:对数曲线模型、幂曲线模型和改良双曲线模型比较适宜山区老采空区地表残余下沉预测,改良双曲线模型的地表残余下沉预测值略小于对数曲线模型和幂曲线模型。(4)依据参数变化的模型曲线和模型参数变化范围的规律,对模型参数的物理意义做相关性分析,分析得出对数曲线模型更适合山区老采空区地表残余下沉预测,且对数曲线模型的参数物理意义相关性明确简单;利用西曲矿残余下沉数据和相似材料模拟观测数据验证了对数曲线模型的适用性。