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协同综采因其采空区局部充填特征，其覆岩移动必然表现出其特有的规律。本节基于传统垮落法和常规充填综采覆岩特征，总结协同开采覆岩移动影响因素。
国内外学者针对传统垮落法综采 [133-138] 和固体充填采煤岩层 [95，100，139] 控制理论方面做了大量研究。在传统垮落法综采中，随着工作面推进，覆岩直接顶垮落，基本顶发生周期性破断，导致工作面周期来压现象，在垂直方向上覆岩层自下而上可分为垮落带、裂隙带和弯曲下沉带“三带”结构 [140] ；而在固体充填采煤中，充填体作为采场主要承载体承担了大部分覆岩载荷，改变了采场支护体系和采场应力状态，限制了覆岩的下沉和破断。当充实率较低时，表现出与垮落法开采类似的矿压显现及覆岩移动特征，覆岩结构同样呈现出“三带”结构，但垮落带岩石破碎块度较大，垮落带发育高度较低；当充实率较高时，覆岩直接顶在达到断裂极限跨距之前已经受到充填体的支撑约束，直接顶仅发生局部断裂，基本顶及以上岩层仅发生弯曲变形，覆岩结构仅表现出“两带”发育特征。传统垮落法综采与固体密实充填采煤覆岩移动破坏特征对比如图2.9所示。
由图2.9（a）、（b）分析可知，固体充填采场覆岩移动特征与传统综采相比差异显著，协同综采面采空区特有的部分充填、部分垮落顶板管理方法，采场覆岩结构必然不同于传统垮落法综采面和常规充填工作面。协同综采面覆岩移动特征不是充填段与垮落段覆岩移动结果的简单叠加，充填段与垮落段相互影响，初步分析认为充填段与常规充填覆岩结构类似，垮落段与传统垮落法相似，而充填段与垮落段之间存在一个相互影响的过渡区域，协同综采覆岩移动如图2.9（c）所示。
无论是垮落开采还是充填开采，采场覆岩都不可避免地发生变形或破坏。协同综采因其特有的采空区充填部分垮落顶板管理方式，其覆岩移动特征与单一垮落法或常规充填法开采相比，其采场支护体系更加复杂，影响因素更多，覆岩移动必然表现出特有的规律。覆岩移动受多因素耦合作用，分析认为协同综采覆岩移动主要受以下四类因素控制。
开采深度直接决定了原岩应力水平，且随着煤层埋深的增加，水平应力与垂直应力比对采场应力分布影响显著 [141] ；覆岩岩性决定了顶板的坚硬程度，具体硬-硬、软-硬、硬-软及软-软等覆岩组合结构同样对覆岩运移特征影响显著 [100] ；在既定地质条件及充填材料以及充实率条件下，煤层越厚，采高或“等价采高”越大，覆岩破坏高度越大；反之越小 [142-143] 。除了上述煤层埋深、厚度、覆岩岩性与结构因素外，煤层倾角、断层、水文等特殊地质因素同样会影响采场覆岩移动 [144-146] 。
随着工作面长度增加，覆岩运移规律将发生改变，采场矿压显现工作面长度效应显著 [147-148] 。推进长度和工作面长度共同决定了采场采空区尺寸，采空区尺寸越大，覆岩移动和地表沉陷越剧烈 [149] 。相对于协同综采面而言，除了常规的工作面长度和推进距离外，协同综采面所特有的充填段和垮落段各自的长度及其比例（充垮比）对于协同综采面覆岩移动及采矿矿压显现影响显著。从理论上讲，在协同综采面总长度一定的条件下，充填段长度越长，覆岩结构越稳定，矿压显现程度越缓和。但随着充填长度的增加，协同综采面经济成本增加，工作面开采效率降低。如何合理设计工作面总长及其充垮比是协同综采设计的关键。
图2.9 不同开采方法覆岩移动破坏特征对比
不同充填物料力学性能差异显著。充填物料充填入充填段采空区后，与支架、煤体协调控制覆岩移动变形，固体充填采煤覆岩移动控制示意如图2.10所示。采空区松散充填体在覆岩作用下逐渐被压实，致使充填体致密度提高，抗压性能逐渐升高，从而可以有效抑制上覆岩层移动，控制采场矿压显现。充填体对覆岩控制效果可以通过充实率直观体现，充实率计算公式如下：
图2.10 充填采煤覆岩移动控制示意
式中 η——充实率，%；
M——采高，m；
ε——压实率，%；
h w ——直接顶提前下沉量，m；
h t ——充填未接顶量，m；
h c ——充填体压实后最终高度，m。
对于协同综采而言，当采高确定后，充填体充实率主要由直接顶提前下沉量h w 、充填未接顶量h t 以及充填体压实率ε控制。通过优化充填采煤液压支架及提供足够支架初撑力，可以有效控制减少直接顶提前下沉量；优化设计支架后部夯实机构的伸长长度范围及夯实角度，可以保证充填物料接顶，即充填未接顶量为0；常用的矸石、粉煤灰、风积沙、黄土及露天矿渣等充填物料抗压性能差异显著，选择合理的充填物料及其配比，通过夯实机构对充填物料施加一定强度的压力进行预夯实，可以有效减少物料的最终压缩量，提高充填体压实率，从而控制覆岩变形。
除上述因素外，井下劳动组织管理水平、充填技术人员操作规范性等因素同样对覆岩移动产生重要影响。例如，移架不及时造成顶板提前下沉；夯实机构伸长长度操作不到位或角度调节不合理造成充填未接顶量偏大；井下液压泵站压力偏小或夯实材料或次数欠缺，导致充填体初始密实度低，最终压缩量过大，上述充填水平不足均可能导致顶板下沉量变大，覆岩控制效果不理想。
协同综采覆岩移动是基于具体工程背景且多因素综合作用的结果。在上述影响因素中，实际工程地质条件、充填技术及装备等客观条件相对稳定。一旦具体到相应矿井设计时基本为给定条件。协同综采设计时主要针对协同综采面各段参数及充填体充实率进行设计，研究不同充实率条件以及不同充填段长度和垮落段长度条件下采场覆岩移动和矿压显现规律，为协同综采采场和巷道支护提供理论依据。
协同综采有着其特定的工程应用背景，根据矿井不同充填目标，协同综采面充填段充填方案分为密实充填和自然卸料充填两种，两种充填方案区别在于充填液压支架后部是否安设夯实机构对充填体充实率进行控制，分析认为两种充填方案对应着“高充实率”“中等充实率”和“低充实率”3种充填状态。
第一种状态：高充实率状态。充填段实施密实充填，该种状态下夯实机构能使散体充填物料接顶，同时通过夯实机构对散体充填物料反复多次循环夯实，充填量大，充填体充实率极高，能够对覆岩移动起到有效的控制作用。但这种充填工艺复杂，充填工序耗时，导致工作面产量和效率相对偏低。
第二种状态：中等充实率状态。该种状态不过分追求充实率，通过夯实机构使散体充填物料接顶即可，充实率较第一种状态低，但夯时时间短，充填体能够充满整个采空区，在保证充填量的同时简化了充填工艺，充填与采煤效率协调关系好。
第三种状态：低充实率状态。充填段实施自然落料充填方案，充填液压支架后部不设夯实机构，落料高度只能自然堆积到充填液压支架后部底卸式输送机下部，充填物料无法接顶。该种状态充填能力相对较低，但其工艺简单，充填工序几乎不影响采煤。两种充填方案对应3种充实率状态示意如图2.11所示。
图2.11 协同综采充实率状态分类
以平顶山十二矿为例，根据充填经验和矸石压实特性，分析并估算上述3种充填状态协同综采面充填和采煤作业时间（假设充填段 120m、垮落段 100m），结果如图 2.12所示。
图2.12 采煤与充填作业时间
由图2.12分析可知，不同充填状态下工作面采煤时间相同，均约50min，而充填时间分别为240min、180min、100min，充填段充实率大致为85%、70%和55%。分析可知，充实率越高，充填时间越长，工作面采煤与充填效率越低，协同综采工程应根据工程实际需要合理设计工作面充填方案。