地下煤炭采出前，原岩应力状态下的煤岩体处于原始稳定的三向受载状态，工作面的开挖使煤岩体的受力状态发生改变，顶板浅部承载能力较低的直接顶岩层在短时间内发生挠曲、破断和垮落等塑性破坏，冒落岩体堆积于采空区，在上层岩层未发生下沉直至触研前处于不受载状态，其应力状态为零，采场顶板承载区上移至深部高强度岩层。

    随着工作面的推进，处于悬顶状态的基本顶或上覆高强度岩层悬露长度及所承受载荷增加，当超过其自身承载能力后将在较长一段时间内发生逐层离层并断裂，断裂后层状岩块在采空区研石的支撑及自身咬合铰接作用下形成具有承载能力的层状砌体结构。

    岩层经历了下沉断裂失稳至咬合铰接再稳定的动态变化过程，在此过程中岩体发生塑性变形并产生能量耗散，其应力状态也发生不同程度的降低，工作面推进度继续增加，覆岩的失稳再稳定过程持续发生，顶板承载区逐层上移，在此过程中由于岩石的碎胀性及铰接结构的支撑作用使得层间存在定的滞留空隙，岩层的可移动空间减小，仅仅发生弯曲下沉并伴随着局部微裂隙产生，承载岩层的整体完整性较好，应力值相对较高。

    根据上述分析，对于充填开采工作面而言，采用充填材料充填采空区能够缩减上覆岩层的移动范围，减弱开采扰动对覆岩的完整性影响，有效控制工作面开采造成的地表沉陷，因此在覆岩中某区域必然存在呈拱状分布的承载体，该承载体能够有效承载其上部直至地表的岩土体载荷，对其下开采空间的稳定起到至关重要的控制作用。

    在对采场应力分布的研究中，多采用垂直应力作为覆岩应力分布规律分析的参量，但垂直应力仅仅为岩体应力的分量，在进行采动应力场分布的分析时往往会出现较大误差。

    典型的采场应力理论认为，受垂直应力最大值作用区岩体对采场覆岩起到承载控制作用，并将其视为岩体的弹塑性分界线，分界线上部岩体处于弹性状态，下部岩体处于塑性状态，但根据岩石的全应力应变曲线可知，岩石在达到强度峰值点之前的部分应变已经为塑性状态下的变形。

    因此，承受垂直应力极值区域岩体上部必然存在部分处于塑性状态的岩体，与以垂直应力作为应力参量所得到的分析结果不相符。

    然而，球应力作为岩体工维应力状态的一部分，能够表征岩体的弹性变形程度，与垂直应力相比，球应力能够更为真实准确地反映采场应力分布规律。

    参考文献：《充填开采采场球应力壳分布及演化规律研究》