隨著工作面的不斷推進(jìn)，頂板懸露面積愈來(lái)愈大。為了保證工作面的安全及回采工作的順利進(jìn)行，對(duì)回采工作面所需的空間（包括采煤機(jī)運(yùn)行，運(yùn)煤、運(yùn)料、行人及通風(fēng)）必須加以支護(hù)，其不需要的那部分采空區(qū)，亦必須加以處理。因此，支護(hù)采場(chǎng)工作空間和處理采空區(qū)，是回采工作面頂板管理的主要內(nèi)容。

    1．煤層頂板的分類

    采空區(qū)處理方法的選擇與煤層頂板巖石的性質(zhì)有直接關(guān)系。根據(jù)頂板巖石的垮落性及其與煤層的相對(duì)位置，可將煤層頂板分為以下幾種：

    (1)偽頂。直接位于煤層之上，隨落煤同時(shí)冒落的薄層巖石。其厚度在0.3~0.5m之間，一般是碳質(zhì)頁(yè)巖。

    (2)直接頂。直接位于煤層（或偽頂）之上，能隨回柱放頂而垮落的一組巖層，多為砂頁(yè)巖、頁(yè)巖。

    (3)老頂。位于直接頂或直接位于煤層之上，不能隨回柱放頂垮落，而要懸露很大面積才垮落的堅(jiān)硬巖層，多為砂巖、石灰?guī)r或礫巖。

    從上述可知，對(duì)某一煤層來(lái)說(shuō)，3種性質(zhì)的頂板不一定都有。例如，有的煤層頂板只有老頂而無(wú)直接頂和偽頂。

    2．采空區(qū)處理方法

    根據(jù)頂板巖石性質(zhì)不同，采空區(qū)處理方法有全部垮落法、煤柱支撐法和填充法等。這幾種方法的共同特點(diǎn)是：采取不同措施以減少頂板的懸露面積，從而減少頂板對(duì)回采工作面支架的壓力。

    (1)全部垮落法。用全部垮落法處理采空區(qū)的實(shí)質(zhì)，是有步驟地使采空區(qū)的直接頂人為地冒落下來(lái)，從而減輕直接頂對(duì)回采工作面的壓力，并利用垮落的巖石支撐上部未垮落的巖體。

    在進(jìn)行放頂時(shí)，一次放頂距離稱放頂步距，放頂步距加上回采工作空間的寬度，稱作工作面最大控頂距，放頂以后工作空間的寬度，叫做最小控頂距。

    放頂步距通常是工作面一次進(jìn)度的1~2倍。最小控頂距愈小愈好，但必須有足夠的空間安設(shè)采煤機(jī)、輸送機(jī)及行人等，此外，還要滿足通風(fēng)方面的要求作面的控頂距和放頂步距。

    我國(guó)現(xiàn)場(chǎng)常以支架的排數(shù)表示工作面的控頂距和放頂步距。

    全部垮落法處理采空區(qū)的主要優(yōu)點(diǎn)是：經(jīng)濟(jì)、方便，煤炭損失少。因此，應(yīng)盡可能地采用。

    用全部垮落法處理采空區(qū)，當(dāng)直接頂?shù)暮穸认喈?dāng)于煤層厚度或采高的3～5倍以上時(shí)，垮落下來(lái)的巖石由于破碎膨脹能把采空區(qū)填滿而將老頂支撐住。如果直接頂厚度較小，垮落后不能填滿采空區(qū)支撐住老頂時(shí)，隨著工作面推進(jìn)，老頂懸露面積將不斷擴(kuò)大，當(dāng)巖層穩(wěn)定性不足以維持懸露面積上老頂?shù)闹亓繒r(shí)，即發(fā)生大面積的垮落。從開(kāi)切眼開(kāi)始，老頂?shù)谝淮慰迓浞Q作老頂?shù)某醮慰迓洹＠享數(shù)某醮慰迓溥^(guò)程，給工作面造成壓力增大現(xiàn)象，常稱為老頂?shù)某醮蝸?lái)壓。在老頂初次垮落以后，回采工作面的壓力顯著減輕。然而隨著工作面的繼續(xù)推進(jìn)，老頂?shù)膽衣睹娣e又逐漸擴(kuò)大，當(dāng)其懸露垮度達(dá)到一定長(zhǎng)度時(shí)，又將發(fā)生折斷和垮落。因此，隨著工作面推進(jìn)，老頂將周而復(fù)始出現(xiàn)垮落現(xiàn)象，叫做老頂?shù)闹芷谛钥迓洌诨夭晒ぷ髅鎰t表現(xiàn)為周期來(lái)壓。

    掌握了老頂初次垮落和周期性垮落的規(guī)律，就能采取相應(yīng)的措施來(lái)減輕其破壞作用，確保回采工作面的安全生產(chǎn)。

    老頂初次垮落的距離和巖石性質(zhì)有關(guān)，一般在回采工作面推進(jìn)20~30m時(shí)發(fā)生，少數(shù)可達(dá)到50~70m。老頂周期性垮落的步距，對(duì)于礦井的同一煤層，通常是比較固定的。我國(guó)多數(shù)煤層老頂?shù)闹芷诳迓洳骄喑槠涑醮慰迓渚嚯x的1/3或1/4。

    當(dāng)頂板巖層的韌性比較大，易彎曲而不易破碎，而且煤層又比較薄時(shí)(0.7~1.0m之間)，頂板可在下沉未發(fā)生垮落之前即已和底板接觸，具有這種特點(diǎn)的采空區(qū)處理方法，叫做緩慢下沉法。它是全部垮落法的一種特例。為適應(yīng)這類頂板的特點(diǎn)，常采用可縮性較大的木垛作為專門支架，如圖8-7所示。

    (2)煤柱支撐法。煤柱支撐法又稱刀柱法，適用于極堅(jiān)硬頂板。這種頂板往往懸露數(shù)千平方米而不垮落，一旦大面積垮落，將導(dǎo)致嚴(yán)重后果。煤柱支撐法的具體作法是：每當(dāng)工作面推進(jìn)一定距離后，留下適當(dāng)寬度的煤柱（刀柱）支撐頂板。然后在煤柱另一側(cè)重開(kāi)切眼進(jìn)行回采工作，如圖8-8所示。

    圖8-7    緩慢下沉法

    圖8-8    煤柱支撐法

    煤柱支撐法雖然簡(jiǎn)化了處理采空區(qū)的工作，但煤炭損失大，工作面搬家次數(shù)多，巷道掘進(jìn)量大。當(dāng)開(kāi)采近距離煤層時(shí)，上部煤層留下的煤柱將給下部煤層的工作面開(kāi)采造成一定困難。因此這種方法現(xiàn)在很少采用。

    (3)全部充填法。全部充填法的實(shí)質(zhì)是從回采工作面外部運(yùn)來(lái)大量的砂石，把采空區(qū)填滿，利用充填物支撐頂板。這種方法一般適用于開(kāi)采特厚煤層。在建筑物，鐵路，水體下進(jìn)行采煤時(shí)，也常采用全部充填法。