（一）采空空间上方岩层的分带

用全部垮落法处理采空区后，采空区上方的 顶板岩石必然会垮落、堆积、碎胀、充填采空区， 对上方岩层起到一定的支撑作用。由于充填的饱满、 密实程度与原有煤层相比有很大差异和不足，所以 采空空间上方的岩层一般都将发生移动，自下而上形成垮落带、裂隙带和弯曲下沉带，如图 3-5 所示。

（二）上覆岩层在工作面推进方向的发展规律

1.直接顶初次垮落

长壁采煤工作面从切眼开始采煤后，直接顶的悬露跨度不断增加，在自重 作用下的弯曲下沉也不断增大。一般在直接顶跨距达 6～20m 后，直接顶开始垮 落。当直接顶的垮落厚度达到采高的 1.5～2 倍（达不到时可采用人工强制放顶 的措施）、垮落长度达到采煤工作面长度一半以上时，称为直接顶初次垮落。 直接顶初次垮落时的跨距称为初次垮落步距如图 3-6 所示。

直接顶本身的岩层强度有大有小，直接顶内还可能存在各种裂隙，所以初 次垮落步距的大小相差比较大。

2.基本顶初次来压

直接顶初次垮落后，采煤工作面继续向前推进，随着每次回柱放顶，采空 区上方的直接顶也就随着垮落下来。顶 板垮落破碎后体积要增大，破碎后的体 积与原体积的比值称为岩石的碎胀系 数。岩石刚破碎时的碎胀系数一般为 1.25～1.5。如果直接顶厚度等于或大 于采高的 2～4 倍，直接顶垮落后就能 把采空区填满，如图 3-7 所示。随着垮 落的直接顶被压实，基本顶岩层会下沉、弯曲、断裂，但这些活动对工作面影响很小，即基本顶来压的显现在工作面不明显。

如果直接顶垮落后填不满采空区，开始时基本顶在采空区上方呈双固定支 点梁状态，基本顶岩梁把自身及其上覆岩层的质量都压到工作面周围的煤柱上， 这时工作面还不会受到基本顶压力的影响。

随着工作面的继续推进，基本顶岩梁的跨度越来越大，基本顶就会逐渐弯 曲下沉，当双固定支点梁达到极限跨距时会断裂下沉，如图 3-8a 所示。 这时工作面顶板下沉加快，煤壁片帮严重， 支柱受力增大，当采煤工作面过基本顶断 裂线时，甚至会发生顶板出现台阶下沉的 现象，如图 3-8b 所示。这是工作面自开始 采煤以来基本顶的第一次来压，称为基本 顶初次来压。切眼到基本顶初次来压时工 作面推进的距离称为基本顶初次来压步 距，一般为 20～35m。此后，工作面进入正 常采煤时期。

3.基本顶周期来压

基本顶初次来压后，随着工作面的继续 推进，基本顶岩梁会发生周期性的断裂下沉， 工作面内也周期性出现顶板下沉加快、煤壁 片帮严重、支柱受力增大，甚至顶板出现台 阶下沉等现象，称为基本顶周期来压（图 3-9）。基本顶岩梁周期性断裂的距离称为老 顶周期来压步距，一般为基本顶初次来压步距的 1／2～1／4。