我国煤矿托顶煤巷道冲击地压频发，且冲击动载下顶板灾害尤为严重。为探究托顶煤巷道顶板锚固结构类型和冲击失稳机制，以陕西某矿301工作面回风顺槽大面积冲击冒顶为工程背景，运用相似实验、理论分析及数据统计等方法，分析了托顶煤巷道围岩应力、位移和巷表加速度的动载响应特征，研究了顶煤厚度与支护构件影响下顶板锚固结构的分类特征，探究了弹性波下托顶煤巷道的应力响应机制，提出顶板锚固“梁-拱”结构的冲击失稳机制，评估了301工作面回风顺槽的抗冲能力，并提出了相应的抗冲支护优化方案。结果表明：（1）冲击动载下托顶煤围岩应力和位移等监测数据验证了顶板存在内、外层的梁或拱形锚固结构，因顶煤厚度增加，顶板内层锚固结构存在由“梁”向“拱”的转换；（2）基于顶煤厚度与支护构件相对关系，将顶板锚固结构划分为薄顶煤的“叠加梁-拱”、厚顶煤的“组合梁-拱”和特厚顶煤的“组合拱”，建立了厚煤梁由“梁”向“拱”转化的临界厚度指标；（3）顶板锚固梁结构和锚固拱结构的冲击失稳机制为动静载荷下分别达到其拉伸、剪切强度极限后破坏，锚固“梁-拱”结构对冲击载荷的放大效应受其尺寸影响明显；（4）特厚顶煤的“组合拱”结构中内层拱承载强度较低，可增加锚杆长度提升内层拱厚，对应的“组合拱”结构的承载能力上升明显，与抗冲能力评估结果相符。

1 托顶煤巷道锚固“梁-拱”结构冲击地压破坏特征
1.1 工程概况
1.2 托顶煤巷道物理相似模型及方案
1.3 实验结果分析
1.3.1 托顶煤巷道冲击破坏特征
1.3.2 托顶煤巷道围岩应力和加速度冲击响应特征
1.3.3 托顶煤巷道顶板位移变形特征
2 托顶煤巷道顶板锚固“梁-拱”结构
2.1 薄顶煤巷道“叠加梁-拱”结构
2.2 厚顶煤巷道“组合梁-拱”结构
2.3 特厚顶煤巷道“组合拱”结构
2.4 顶煤厚度对托顶煤巷道承载能力影响规律
3 托顶煤巷道锚固“梁-拱”结构顶板冲击失稳机制
3.1 弹性波下托顶煤巷道动载应力响应特征
3.2 托顶煤巷道“梁”型锚固结构冲击失稳机制
3.3 托顶煤巷道“拱”型锚固结构冲击失稳机制
4 托顶煤巷道锚固“梁-拱”结构抗冲支护优化
4.1 锚固“梁-拱”结构抗冲支护优化
4.2 锚固“梁-拱”结构抗冲能力评估
5 结论