随着人们对矿产资源的需求越来越大,采空区规模及开采深度也不断加大,由此引起的上覆岩体及地表变形问题也越来越严重,由此严重影响着人们的生产生活,并带来巨大的经济损失,采空区充填开采为“三下”煤炭的合理开采创造了条件。相似材料模拟实验是一种以相似理论为基础,通过用一定的相似材料构造物理参数,并建立与实际开采条件相似的模型来研究一些实际工程问题。论文针对充填开采地表沉陷研究的实际,基于相似材料模拟实验理论,在分析总结已有研究成果的基础上,采用相似材料模拟实验,建立了三种相似材料充填开采的实验模型,在模拟工作面三种材料充填的充填开采推进过程中,采用光学透镜法对地表及覆岩移动进行了详细的观测,对观测的数据进行处理和分析,将理论分析及相似材料模拟实验与工程实例相结合,通过计算和分析获得了充填开采条件下地表及覆岩的移动规律,充填材料的强度与下沉系数的关系以及采空区充填的时空关系,研究结果可为采空区充填开采的有效实施提供参考。