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西部地区拥有储量最大的浅埋煤田，煤层顶板主要特点是基岩薄，地表为厚砂土层。浅埋煤层采动后，上覆岩层垮落运动将直接波及地表厚砂土层，引起采场强烈来压及地表塌陷等灾害。通过物理模拟试验，揭示了厚砂土层贯通地表裂缝的形成和发展规律，发现地表厚砂土层初次垮落的“拱梁”和周期垮落的“弧形岩柱”结构。通过建立厚砂土层“拱梁”结构数学模型，得出了“拱梁”内的应力分量，并给出了厚砂土层破裂的判据和出现拉裂缝的位置，为确定周期性“弧形岩柱”的有关参数提供了依据，为工作面项板压力控制和地表塌陷的分析提供了基础。