针对多层钒矿体重叠分布、相邻矿层开采重复扰动、围岩应力分布复杂等问题，采用理论分析和数值模拟方法，建立单层矿体矩形采空区围岩应力分布平面模型，并结合数值模拟结果，拟合单层矿单采场采空区围岩垂直应力峰值变化率与其跨度关系式，分析单层矿多采场围岩应力叠加特征；在此基础上，定义了双层矿体开采时采空区相对位置关系类型，研究双层矿采空区不同跨距和垂距对其围岩应力分布特征的影响规律。研究表明：钒矿体采空区围岩存在典型的应力释放、应力跌落、应力增高和原始应力等4区分布特征，采空区跨度越大，其应力峰值越高，且应力增高区以深围岩内的应力变化率随着与应力峰值点的距离增大按照幂函数关系减小，应力跌落区内的应力变化率随着与应力峰值点的距离增大而增大；相邻采空区的应力增高区会在两者间的矿柱内叠加，矿柱内某点的应力变化率为两侧采空区分别在该点引起的应力变化率之和；当下层采空区应力释放区与上层采空区应力增高区重叠时均导致围岩内拉应力增高，当上层采空区的应力释放区与下层采空区任一区域重叠时均导致压应力降低；上下采空区重叠与非重叠区域的交汇处应力变化显著；根据多层矿体开采应力迁移规律，提出采空区强、弱扰动距，划分强扰动区、弱扰动区和无扰动区，为多层矿体规划合理回采参数与回采顺序提供参考。