考虑到目前常规钢制的超前支架顶梁与粗糙围岩接触时的接地比压高、集中应力大,对超前支架整机支护效率和掘进效率有较大影响,研究一种气囊式超前支架顶梁机构。采用气囊方式实现超前支架变刚度支护功能,使用分布式的变刚度气囊单元组成超前支架顶梁支撑机构。采用ABAQUS通用有限元软件针对文中提出的气囊式超前支架顶梁支撑机构的支撑特性进行仿真分析:钢制顶梁与粗糙不平整的围岩接触时,钢制顶梁与围岩接触面积较小,会产生较大的应力集中,而气囊式顶梁支撑机构在接触到粗糙度不平整的围岩时产生形变,从而增大接触面积,避免产生应力集中。研究的气囊式超前支架顶梁支撑机构,能够提高超前支架顶梁与围岩接触率40%以上,降低接触载荷60%以上,从而使超前支架顶梁接地比压控制在合理范围内,改善超前支架顶梁支撑机构的可靠性。研究结果可用于后续对于气囊式超前支架顶梁支撑机构的优化设计中。