本申请公开了尤其涉及一种厚矿层分层充填开采试验装置以及试验方法；属于土木工程试验设备技术领域；其技术要点：包括若干个变刚度模拟装置以及试验模型箱，所述试验模型箱用于放置上覆模型，所述试验模型箱的下部通过所述若干个变刚度模拟装置支撑；变刚度模拟装置支撑，包括：套管组件、多个弹簧端部调节组件；其中，多个弹簧端部调节组件沿着外壳套管的竖向方向设置；其中，每个弹簧端部调节组件均包括：刚度调节组件、弹簧紧固组件。本申请旨在提供一种一种厚矿层分层充填开采试验装置以及试验方法；其能够模拟施工开挖产生的刚度变化。