煤炭地下开采是在复杂的地质空间中进行的工程活动,采场的围岩结构,尤其是顶板结构,因沉积环境及其后的地质演化而千差万别。神东矿区赋存状况为:煤层埋藏浅、基岩薄、松散覆盖层厚,是典型的薄基岩、厚积砂松散覆盖层条件下的浅埋煤层。长壁开采是我国和欧洲产煤国的主要开采方法。随着神东煤田的不断开发,浅埋煤层长壁开采的矿压问题日益突出。有人说:“19世纪是桥的世纪,20世纪是高层建筑的世纪,21世纪则是人类开发利用地下空间的世纪”。那么,21世纪的矿山压力研究与实践将拥有更广阔的舞台,为造福人类发挥更重要的作用。薄基岩浅埋煤层特殊的地层条件下,造成了采场工作面剧烈的矿压显现;基岩老顶关键层的赋存状况及载荷层厚度的变化,将对工作面顶板结构的稳定性有着重要的影响。传统的建立在材料力学“固支梁”和Winkler“弹性地基半无限长梁”上的采场顶板初次来压和周期来压理论,对基岩老顶破断机理的研究不涉及基岩老顶的断裂下沉过程,难以判断顶板破断后及其平衡状态的稳定性,工作面实测数据与理论计算结果往往不符。本文根据浅埋煤层顶板岩层的赋存特征,在总结、分析前人研究的基础上,结合物理相似模拟实验研究,应用初始后屈曲理论,分析了顶板关键层初次及周期破断的失稳机理和破断规律;探讨了顶板初次及周期性破断后的平衡路径及其稳定性,从而得到计算初次及周期来压时顶板关键层结构破断步距和极限下沉量的一种有效方法。这种方法得到的理论计算结果与现场实测数据比较接近,对进一步研究浅埋煤层采场顶板结构动态及矿压理论具有一定意义。