掘进工作面顶板冒落一直是煤矿安全生产的重大问题之一。造成这一现象的原因多种多样,最根本的还是在于目前煤矿掘进工作面临时支护方式难以适应煤矿安全高效掘进需要。在此背景下,众多临时支护设备、方案被提出并在掘进工作面得到运用。然而,目前国内对巷道临时支架的研究主要侧重于支架结构性能,产品设计偏重于经验设计,没有对支护设备与顶板的耦合力学问题进行系统研究,这就使设备从设计阶段就具有盲目性,设计出的产品是否满足顶板的支护需求要在现场应用一段时间后才能明确。针对这个问题,本文依托国家自然科学基金项目“迈步式超前支护装备与掘进迎头顶板动力耦合机理研究(编号：51304107)”,对超前支护装备-顶板耦合系统力学问题进行研究。依据超前支护装备设备参数,建立超前支护装备-顶板体系力学分析模型。利用理论力学、材料力学相关理论对超前支护装备进行静力学建模,利用有限差分理论对顶板(这里假设顶板为薄板)进行静力学建模。基于变形协调原理求解出超前支护装备及顶板在顶板受均布载荷、边界条件为“三边固支,一边简支”情况下的变形量；基于有限元理论,将超前支护装备立柱视作杆单元,横纵梁视作梁单元,横纵梁接触处、横梁与立柱接触处及纵梁与顶板接触处视作弹簧阻尼单元,将顶板(薄板)离散成有限个板元。根据能量理论,对超前支护装备-顶板体系进行基于能量理论的动力学建模,得到超前支护装备-顶板体系振动控制方程；利用凝聚技术缩减有限元动力模型的自由度数,利用Wilson-β法对动力响应进行数值求解;基于ANSYS有限元分析软件建立超前支护装备-顶板体系仿真模型,模拟“三边固支,一边简支”顶板受均布载荷时,顶板及超前支护装备应力状态、变形状态。研究顶板-超前支护装备多点分布接触及全接触态单组支撑静力学响应；基于ANSYS软件动力学有限元分析模块建立超前支护装备-顶板体系动力学仿真模型,模拟超前支护装备底座受矿震荷载时超前支护装备-顶板体系动态响应。对超前支护装备、顶板分别进行模态分析,找出固有频率及振型,为超前支护装备防共振设计提供依据。