我国西部矿区普遍赋存有倾角介于35°～55°之间的大倾角煤层。与近水平或缓斜煤层不同,大倾角工作面老顶岩层沿走向和倾向都能形成铰接结构。顶板的倾向结构和走向结构对支架载荷都有显著影响,属于空间结构问题。关于大倾角工作面支架载荷确定的研究,普遍接受的观点是支架除承担顶煤和直接顶载荷外,还要承担老顶的部分载荷,但老顶载荷如何准确计算是一个难题。实践表明,大倾角煤层直接顶垮落后,沿工作面滚落,不均匀的充填下部顶板,造成大倾角工作面顶板结构与支架载荷具有分区特征。而针对大倾角煤层群综放开采顶板结构与支架载荷的研究较少。本文以王家山煤矿工程地质和开采技术条件为背景,利用现场实测、物理模拟、数值模拟和理论分析等多种手段,研究了大倾角煤层群综放采场顶板结构与支架载荷关系。在物理模拟的基础上,建立了沿倾向和走向的顶板结构力学模型,3DUC数值模拟印证了物理模拟的结论。通过理论分析得到了大倾角煤层群综放采场中,上煤层及下煤层工作面支架载荷的计算公式。给出了兼顾支架防滑与抗中区顶压的额定工作阻力判据,通过开采实践验证了结论的可靠性。研究表明:大倾角煤层群上煤层开采后,关键层岩块沿倾向形成铰接结构,受顶板铰接结构和煤层倾角影响,顶板垮落高度减小,工作面支架的最大载荷为中区顶压。下煤层开采后,间隔层整体发生挠曲下沉,但关键层结构依然稳定。支架工作阻力在满足防止支架侧滑的前提下,主要承担顶煤、间隔层与上煤层垮落顶板的载荷。定义垂直于支架顶梁的载荷为“顶压”,支架间沿倾向传递的载荷为“侧压”,工作面支架顶压和侧压存在分区特征。上区支架顶压不大,支架易发生失稳:中区支架承受的顶压最大,额定工作阻力需要大于顶压,同时满足初撑力自稳条件:下区充填程度最好,顶板结构稳定,支架载荷不大,因此下煤层工作支架工作阻力以平衡中区顶压的条件来确定。通过实例验证,表明研究结果可靠,可为大倾角煤层综放开采顶板控制提供理论依据。