复合顶板巷道在煤矿中分布广泛,各岩层之间黏结力较弱甚至无黏结力,复合岩层易离层、下沉甚至破坏,导致由下至上的分层冒落,复合顶板的支护是国内外巷道支护的难题之一。复合顶板层理面是岩体中的薄弱部分,是影响岩体稳定的重要因素之一。层理面抗剪强度参数的确定是复合顶板、岩质边坡稳定等问题分析关键问题。因此,研究复合顶板层间剪切特性及考虑层间剪切特性的复合顶板控制有重要意义。论文综合利用实验室实验、理论分析、数值计算等相结合的研究方法,考虑层间剪切特性对复合顶板稳定性及其控制机理进行研究。首先,对节理面的粗糙度JRC进行了测定,并将节理面轮廓导入PFC,在不同法向正应力作用下进行剪切实验,利用最小二乘法线性回归求出节理面的内摩擦角。对复合顶板的稳定性进行了力学分析,根据组合梁分析得出通过增加层间剪切强度,可提高复合顶板的抗变形及破坏能力,在层状复合顶板中引入了复合顶板关键层进行力学分析,并在考虑层间剪应力的基础上对推导出复合顶板关键层破断距,提出复合顶板柔性控制层的概念并对其判定及对顶板控制的作用进行了分析,最后利用C#语言在Visual Studio 2005平台进行了复合顶板柔性控制层判别软件实现。利用UDEC数值计算软件,对复合顶板中层理面参数(内摩擦角、内聚力、抗拉强度等)对复合顶板的稳定性影响进行了研究:随层理面内摩擦角和内聚力的增大,巷道变形、裂隙发育、破坏范围逐渐变小;随内摩擦角和内聚力的增大,巷道变形对两参数敏感性降低,改变顶板层理面抗拉强度对帮部和底板破坏范围影响不明显;巷道顶板围岩的破坏形式主要以剪切破坏和拉破坏为主,且两种破坏多同时出现,巷道帮部的破坏形式仍主要为剪切破坏和拉破坏,帮部围岩的破坏形态呈现倒三角形分布,底板破坏以拉破坏为主。顶板裂隙的发育总体规律为:顶板裂隙发育可分为快速增长阶段和平稳阶段,煤壁裂隙的生成过程中,存在明显的裂隙产生-裂隙闭合-裂隙持续增长的三个阶段。以老石旦煤矿为背景,对复合顶板支护机理和支护对策进行了研究分析。利用UDEC数值计算软件研究了锚杆的抗剪切作用效果,锚杆的整体作用效果和锚索加强支护效果。将围岩破坏演化规律总结为四个阶段,第一阶段为起始阶段,第二阶段破坏往顶板深部发育,第三阶段帮部在顶板挤压作用下发生大量剪切和拉伸破坏,最后一阶段顶底板破坏发育进入稳定阶段。通过统计不同形式破坏的接触长度(contact length)和总接触长度的比值比较巷道围岩不同区域的破坏形式。提出针对不同区域顶板的破坏形式不同,应进行不同区域分区支护的策略。