??? 實踐證明，對于一般巖層覆蓋的采場，老頂總厚度大約為采高的4-6倍，老頂所包含的“傳遞巖梁”數目，一般不超過3個。組成老頂各“傳遞巖梁”的巖梁厚度為同時運動巖層的厚度之和。上下兩巖層同時運動的條件可由下式表示:
??? 在生產現場，可以根據實測所得采場支架阻抗力或頂板下沉量隨工作面推進距離關系曲線直接推斷老頂巖梁數目及運動步距值。
??? 老頂來壓時，直接頂和下位巖梁斷裂，破壞線深入煤壁前方，上覆巖層作用在煤(或巖)層上的“支承壓力”(或相對應的支承反力)明顯的分為兩個部分，是該采場條件下結構模型的重要特征.其中，處于“內應力場”(圖3中S1部分)中的煤體已經破壞，其承受的壓力大小由直接頂和老頂運動的作用力決定。顯然，當老頂來壓完成進入穩定狀態后，該部分煤體的支承反力只要平衡直接頂的作用力即可。分布于“外應力場”(圖3中S2部分)煤體上的支承壓力由上覆巖層的總體作用力所決定，其大小分布范圍受直接頂和老頂的影響較小。
??? 當開采深度較小，或者煤層強度較高，支承壓力不足以超前破壞煤壁的情況下，采場的結構模型如圖4所示，即直接頂及老頂的斷裂破壞將在煤壁處發生，“內應力場”的范圍(S1)將趨于零。
??? 目前，作為實用礦山壓力理論的核心—礦山壓力分布、礦山壓力顯現與上覆巖層(直接頂及老頂)運動間關系的理論研究已經取得重要成果，通過礦山壓力顯現推斷上覆巖層運動和支承壓力分布，實現對頂板活動和礦山壓力分布預測預報的“井下巖層動態觀測研究方法”，已有了廣泛的實踐基礎。在生產現場針對具體煤層和開采條件建立采場結構模型的工作已經進入到實用階段.
??? 采場結構模型的類型和相應的結構參數確定之后，開采方法的選擇、開采參數確定等設計決策，也就有了科學的基礎。例如:知道直接頂的厚度m2及老頂下位巖梁的厚度mE1和來壓步距CE1就能夠按下列要求選擇綜采支架，排除推垮工作面和壓死支架等重大事故:
支架的允許縮量:εr>ΔhA
式中:Sr—支架支護面積=支架寬度 (B)×控頂距(Lk),m2;
??? ΔhA—下位巖梁裂斷來壓觸矸時的最大采場頂板下沉量，m;
??? Δhrmin—上位巖梁裂斷前計算或實測到的最小采場頂板下沉量;
??? ?x—懸頂系數
??? 同樣，知道了采場結構力學模型，為相鄰工作面準備的回采巷道位置、開采或準備的時間以及正確的維護方法，也不難確定。其中，屬于有內應力場的結構模型(如圖3所示)，如果不出現底鼓等情況，則正確的設計決策分別為:
??? 沿空留巷(圖3中1的位置):此時支架阻抗力最小需平衡直接頂的作用力，支架的可縮量應適應下位巖梁觸研并壓實的沉縮全過程。其最小值△hmin可由下式近似推出:
式中:S1—內應力場范圍，m;
???? B—巷道寬度，m;
???? d—老頂下位巖板側向裂斷寬度，一般接近推進方向來壓步距(C1)
??? 煤柱護巷(即圖3中4的位置):此時巷道應在接近原始應力區的部位開掘，支護方式和支護阻力應按相應區域的巷道壓力設計。
??? 在內應力場(即圖3中2的位置)掘巷:此條件下掘巷的時間必須在老頂運動基本穩定之后，支護方式應考慮內應力場煤體已經破壞的現實，支護阻抗力應不低于平衡直接頂作用力的要求，可縮量應能適應工作面推進至老頂來壓時的內應力場可能出現的最大巷道頂板下沉量。
??? 顯然出現內應力場結構的條件下，要絕對避免在高應力區(即圖3中3的位置)開掘和維護回采巷道。在該處布置巷道，圍巖將承受超過原始應力(rH)的幾倍，不僅巷道維護困難，而且經常在掘進時引發沖擊地壓和瓦斯煤層突出等重大事故。
??? 對于圖4所示不出現內應力場結構類型的采場，回采工作面控制設計以防止老頂動壓沖擊為前題，無需考慮煤壁片塌和直接頂破碎等事故。滿足此要求的支護阻抗能力，應保證在直接頂和下位巖梁來壓時完全平衡其作用力，即不出現安全閥開啟、頂板沉降的情況。在該條件下考慮巷道礦壓控制設計決策的基本原則是沿空送道或把巷道布置在支承壓力分布區域(一般不超過8－10m)之外的任何位置。掘進時間不受巖層運動限制。如果采用沿空留巷方案，則支護阻抗力應平衡垮落直接頂的作用力，壓縮量則必須適應老頂穩定過程中的全部巷道沉降量。
??? 放頂煤綜采條件下的采場結構模型如圖5所示，與同一煤層分層開采條件下的結構模型相比有以下特點:
??? ①由于采出煤層的厚度(采高hd加放出頂煤厚度hr)增加，冒落巖層總厚度即直接頂厚度(m2)將比分層開采大的多，具體值仍可按頂分層開采條件下的頂分層冒高即式(3)－(8)的推斷方法確定。
??? ②頂煤的實際回收情況對采場結構組成狀態及相關參數的影響很大。有關結構運動對采場礦壓顯現的影響要比分層開采復雜得多。因此，采場礦壓顯現的規律性是頂煤回收率是否均衡可靠的一個重要標志。在放頂煤開采條件下，垮落的直接頂厚度(m2)與采空區殘留的浮煤高度(hf)間的關系可用式(13)表出:
??? ③由于一次采出煤層厚度增加，出現內應力場的可能性及應力場所伸展的范圍都比分層開采條件下大得多。研究證明，內應力場范圍與一次采出的煤層厚度(hr+ hd)近似成正比。
??? 針對放頂煤開采的采場結構模型特點，其開采設計決策應考慮下述原則:
??? a支架阻抗力的下限應能按平衡頂煤和直接頂同時運動的作用力;上限不超過對老頂下位巖梁(mE1)采取限定變形工作方案設計，即:
??? 合力作用點距煤壁的距離，m
??? 對于放頂煤支架，合理的工作狀態應保證合力作用點處于控頂區的中央，即Li =0. 5Lk。
??? b鑒于內應力場范圍的擴大，更有條件考慮在內應力場中掘進布置回采巷道，以解決采場巷道礦壓控制方案問題.
3提高放頂煤綜采回收率及實現條件
??? 鑒于能保證均勻分層開采的煤層條件并不多，加之分層開采巷道煤柱損失不可避免，因此簡單的得出繚放采區回收率將低于分層綜采的結論是不正確的。相反，對于厚度有變化，特別是構造復雜的厚煤層，只要頂煤放出條件具備，開采設計決策正確，爭取綜放回收率高于分層開采是完全可能的。
??? 在綜放實現安全開采的前提下，保證采場較高回收率的條件是:
??? ①頂煤能破碎到由放煤口自由放出的程度，即煤層可放性好。
??? ②直接頂板(特別是下位巖層)能隨頂煤的放出而及時冒落，并及時充填已放出的頂煤空間，即直接頂各巖層冒落性好，垮落步距小。
③采場支架選型及工況合理。
??? ④放頂煤工藝正確，頂煤放出率高。
??? 前兩條是前提和基礎，后兩條是實施的關鍵。
3.1頂煤破碎過程及實現的條件
??? 具備可放性條件的煤層，頂煤的破壞一般將經歷在煤壁前方受支承壓力作用超前破壞，進入支架上方后，在頂板壓力作用下擠壓破壞和在移架過程中反復支撐破壞等三個發展過程。
??? 煤壁前方出現壓力顯現隨老頂來壓而明顯變化的內應力場，是頂煤已超前破壞的標志.如果忽略煤層各分層間以及煤層與頂板間粘結力，不考慮頂煤(hr)和底煤(hd)邊界條件的差別，則可以用下式近似表達放頂煤開采條件下內應力場范圍和存在條件，即:
式中:H—開采煤層深度;
??? Kmax－最大應力集中系數，懸露巖層的范圍愈大，該值愈高。根據目前研究結果，Kmax在一般煤層和開采技術條件下.Kmax變化于1.8-2.6之間;
??? σc—煤層最弱分層的單向抗壓強度;
??? hr—可放出的頂煤厚度;
??? ε—考慮煤層結構影響的系數
在生產現場，可采用“動態法”在超前巷道中觀測老頂來壓前后支承壓力的顯現，判定內應力場的存在和范圍的大小。
??? 對于不具備頂煤超前破壞的采場，有人建議采用預注水軟化煤層，超前爆破等措施，人為制造內應力場的辦法，以實現放頂煤開采。該建議由于工藝復雜，當前尚未見到實踐的實例。作者認為，在含高瓦斯煤層.需要沿頂板開掘專門巷道抽排瓦斯的條件下，綜合考慮上述措施是可行的。
??? 頂板壓力對頂煤的擠壓破碎作用，只有在頂板運動(來壓)，而且支架處于阻抗(限定變形)的工作狀態條件下才能發生。顯然.當頂板比較堅硬的條件下.在頂板處于相對穩定狀態的日常期間依靠頂板壓力破壞頂煤是不可靠的。因此不難得出，靠頂板壓力實現破煤的條件為:
??? ①頂板(包括直接頂和老頂)強度較低，來壓步距很小的采場;
??? ②已開采頂分層(頂板已經歷過一次破壞運動)的采場;
??? ③支架的阻抗能力(包括初撐力及工作阻力)高，在日常和頂板來壓期間都能保持在“限定變形”狀態下(承載)工作。
??? 在生產現場，放頂煤支架前后柱始終處于高承載狀態，由活柱縮量或支架阻力等壓力顯現表達的顯現規律沒有明顯周期性等是頂板擠壓破壞頂煤作用實現的標志。