榆神府矿区是我国重要的煤炭基地，主要采用大采高综合机械化方式开采近浅埋煤层，工作面支架的支撑能力已经达到10000-17000kN/架，支护成本巨大，大采高工作面顶板来压机理、顶板结构的稳定性与支架载荷确定，尚需系统研究。论文以国家自然科学基金资助项目“浅埋煤层大采高顶板结构及其稳定性研究”为依托，在大采高工作面矿压特征实测分析和顶板结构物理相似模拟基础上，采用数值模拟揭示直接顶破断机理以及稳定性，确定支架载荷的计算方法。通过近浅埋大采高矿压实测分析与物理模拟发现：近浅埋大采高工作面直接顶变厚，覆岩结构铰接点上移。基于大采高工作面覆岩结构特性，给出了“等效直接顶”的定义：铰接基本顶至煤层间不能形成结构的冒落带岩层，起直接顶作用的全部岩层称为等效直接顶。近浅埋煤层大采高主要表现为双关键层结构，下位关键层架后切落形成的结构符合“台阶岩梁”或“悬臂梁”结构模型，上位关键层形成的结构符合“砌体梁”结构。下位关键层的破断步距较小，上位关键层的破断步距较大，形成大小周期来压现象。根据物理模拟现象建立等效直接顶破断演化数值模型，分析等效直接顶破断特征。数值分析揭示了等效直接顶的破断为上部拉破断下部剪破断。正常回采期间等效直接顶参与承载，来压时等效直接顶破断，合理的初撑力可保持等效直接顶良好完整性、减缓其破断，保证等效直接顶较好的承载能力。理论分析表明：等效直接顶碎胀系数越大，关键块回转角越小，来压步距较小时，下位关键层有可能不能形成铰接结构，而形成“悬臂梁”结构。等效直接顶刚度随其厚度增大而降低，综合讨论顶底板刚度、液压水溶液体积模量、立柱缸体的级数及内径等参数对支架载荷的影响，确定了支护阻力计算公式。