榆神府矿区主要开采浅埋近距离煤层群,目前已进入煤层群下部煤层开采阶段。生产实践表明,近距离采空区下开采,矿压规律与顶部煤层开采具有显著区别,采场支架选型和顶板控制缺乏科学依据。研究浅埋近距离煤层采空区下开采的工作面顶板结构,揭示工作面来压机理,确定合理的支护阻力,具有重要的理论与现实意义。基于哈拉沟和柠条塔煤矿采空区下工作面矿压实测,结合类似条件下14个工作面的矿压特征得出,近距离煤层采空区下开采与顶部单一煤层开采相比,来压强度和动载系数增大,周期来压步距则减小;下煤层采高与间隔岩层厚度是影响下煤层工作面矿压显现的主要因素。物理模拟实验得出间隔岩层关键层破断特征:哈拉沟煤矿1-2煤工作面初次来压步距28m,周期来压步距9m,间隔岩层关键层周期性破断呈“砌体梁”结构;柠条塔煤矿2-2煤工作面初次来压步距59m,平均周期来压步距14m,间隔岩层关键层周期性破断呈“台阶岩梁”结构。数值计算得出,间隔岩层关键层的初次和周期破断步距、关键块的台阶下沉量与下煤层采高成正相关。基于矿压实测,通过物理模拟和数值计算,研究了下煤层工作面采高为1.75m和5m、上下煤层间距为11m和33m时工作面的顶板结构特征。实验得出,间隔岩层关键层与上煤层垮落顶板关键层可形成“砌体-砌体”和“台阶-砌体”2种组合结构形态。通过建立顶板结构力学模型,揭示了上下关键层的同步与非同步破断导致工作面产生大小周期来压的机理。分析表明,间隔岩层关键层的结构失稳运动对支架受力产生主要影响,上煤层已扰动关键层产生相对次要影响。基于“砌体-砌体”和“台阶-砌体”力学模型,结合已扰动顶板关键层“载荷传递”分析,给出不同顶板结构的支架工作阻力的计算公式,并通过开采实例进行了验证,为工作面合理的支护阻力确定提供理论依据。