本文针对矿井开采中“三下”压煤问题，结合翟镇煤矿持续开展井下矸石充填开采的基础上，将理论分析和数值模拟相结合，较为系统的研究了采空区矸石充填覆岩运动及地表变形规律，优化了矸石充填工艺，进而最大限度地回收建筑物下煤炭资源、减少地表下沉，有效处理废弃矸石，提高矿井的经济效益，对翟镇煤矿的可持续发展具有重要的现实意义。
　　利用已掌握的岩体力学、弹性力学及矿山压力相关理论，研究了垮落法开采与矸石充填法开采覆岩运移规律的区别，并在前人研究的基础上，对矸石充填法中影响覆岩运动的因素进行了理论分析，为优化矸石充填采煤工艺及系统提供理论依据。
　　结合7203E工作面岩性特点，利用FLAC3D数值模拟软件，建立了矸石充填开采模型，分别研究了充填率、充填步距及充填强度对覆岩运动特征及工作面应力分布规律的影响，从而确定合理的充填率、充填步距和充填强度，运用所得结果指导现场实践。
　　运用理论分析及数值模拟的研究成果，结合机械化配套装备研制现状，对7203E工作面现有的充填设备及方式方法进行优化，在保证地表减沉降处于合理范围的同时，提高了煤炭开采的劳动生产效率。
　　以翟镇煤矿7203E充填工作面及七采区的作为监测对象，通过概率分析法预计了该工作面及七采区矸石充填开采后的地表变形，并通过设立观测站的方法进行了现场实测。预计及实测表明，村庄建筑物破坏等级大部分都控制在Ⅰ级以内，村庄影响轻微，房屋维修补偿即可，验证了理论分析及数值模拟结果的合理性。