本发明提供一种煤层顶板加固结构和煤层顶板的加固方法，该煤层顶板加固结构包括：第一加固件，包括第一连接件和多个第一锚索；各第一锚索依次并排设置，用于穿设在煤层顶板中，各第一锚索的第二端均通过第一连接件连接，形成第一承载结构；第二加固件，包括第二连接件和多个第二锚索；各第二锚索依次并排设置，用于穿设在煤层顶板中，各第二锚索的第二端均通过第二连接件连接，形成第二承载结构。本发明提供的煤层顶板加固结构，将第一承载结构和第二承载结构结合起来，形成中深部双层预应力的承载结构，同承担厚顶煤重量和抵御深部围岩挤压作用，共同实现托厚煤层顶板稳定，解决特厚软弱煤层厚顶煤巷道稳定的问题，突破现有锚杆支护的局限性。