自然平衡拱

岩石因有結晶結構和節理而不很堅固，因此在其本身的重力作用下能夠自然崩落。根據強度的不同，岩石的自然崩落有一定的極限角度。小於這個角度時自然崩落便停止，所崩落的岩層保持着平衡狀態。採掘空間上方岩層破壞後形成的相對穩定的拱形結構叫自然平衡拱。當煤巖體出現一個空間後，頂板失去支撐，如不加以支護就會下沉，產生裂縫變形，隨之裂縫不斷擴大，頂板煤巖呈塊狀鬆動而垮落下來。如果空間不再擴大頂板不再冒落時，形成相對穩定的拱形狀態，如圖《自然平衡拱結構》所示。 ^[2] 

自然平衡拱的形成是因為煤岩層都有一定的自撐力（強度），冒落後保持一小段懸伸於空間，並能託上面的煤岩層，再向空間多伸出一段。這樣越往上懸伸部分也越長，最後從空間兩側突出的懸衝部分幾乎連接，將最上部的岩層全部托住，達到平衡狀態。自然平衡拱只能在短時間內保持平衡，當時間長久或受到其他礦山壓力的影響時，平衡遭到破壞；平衡拱的跨度與高度就會不斷的擴大，形成新的自然平衡拱 ^[2]  。

在剛剛掘完的巷道中，新的支柱通常經過短時間即被壓壞。而後來重新架設的支護將維持很長時間。這是因為：初期掘進巷道的結果，上部岩石的平衡遭到破壞，因而岩石移動，引起很大的作用於支柱上的壓力。巷道上面形成拱形後，上部岩石達到平衡，新的支柱只承受拱形輪廓內的岩石重量，也就是説壓力巳固定並停止在正常狀態。

為了保護支柱和減小初期壓力，可設置可縮性的支柱（撥尖端的立柱）。當初期壓力作用於支柱時，立柱的尖端即折壞，巷道的斷面稍為減小，但支柱則保存下來並能使用較長時間 ^[3]  。