本文运用煤炭科学研究总院研制的锚杆支护模型试验台,采用实验室试验与相似模拟试验相结合的方法,开展了顶板模型与模拟锚杆支护材料物理力学性能实验,并系统介绍了试验监测系统,最后对两架不同类型顶板模型进行了相似模拟试验,取得以下研究成果：(1)试验台能够对尺寸2600mm×2000mm×1000mm的顶板模型进行几何相似比为1：2的相似试验,试验台液压加载系统能实现真三轴加载,垂直向最大加载能力为15000kN；(2)开发出一套适合大比例巷道锚杆支护模型试验台相似实验用的模拟锚杆支护材料。(3)开发出一套大比例巷道相似模拟试验的监测系统,包括锚杆受力、钢带受力、顶板下沉与离层、模型内部应变变化、模型内部裂隙变化动态监测、模型底部裂缝变化等。(4)由两架不同类型顶板模型相似模拟试验,得出结论如下：①顶板内部发育有大量微小节理裂缝与层理面时,顶板最终抵抗变形破坏能力大大降低,顶板纵向裂缝扩展受顶板大范围离层、原生裂缝张开与延伸多因素协同作用影响,向顶部延伸距离大大减小；②模型二呈现多种形式、大范围、整体破坏,模型破坏在预留裂缝及层理面基础上逐步扩展延伸,采用支护手段控制原生裂隙扩展与层理面张开,是此类顶板支护成败的关键。模型一呈现单一形式、小范围、局部区域破坏,控制顶板理论弱面的产生、扩展及延伸,是此类顶板支护成败的关键；③声发射准确监测到底部初始裂缝产生的位置、扩展路径及向顶部延伸高度,并能够及时、客观的反映模型内部破坏产生的时机以及破坏的严重程度；④对于完整性好的顶板,锚杆只对破坏区域局部顶板围岩起作用,锚杆支护的作用主要是控制理论弱面的产生及扩展延伸；对于完整性较差的顶板,顶板在原生裂隙与层理面的基础上逐步破坏,锚杆支护的作用是将顶板加固呈一个整体进行承载,控制顶板的进一步变形破坏,锚杆个体与整体支护作用得到充分发挥。⑤钢带对整体逐步变形的顶板作用不明显,对下沉变化极不均匀的顶板,钢带随顶板整体变形,能够迅速增大支护阻力,抑制顶板进一步变形破坏⑥锚杆、钢带在顶板不协调变形破坏作用下随顶板整体变形,能够及时的增大支护阻力,抑制顶板不协调变形破坏的进一步扩展。