针对超大采高厚硬顶板综采工作面面临的超大开采空间、强矿压显现及超高煤壁稳定性控制等难题，以世界首个10m超大采高综采工作面-曹家滩煤矿122104工作面为研究背景，系统开展了厚硬顶板压裂卸压机制、真三轴水力压裂裂缝重构实验、三维裂缝扩展流固耦合数值模拟、大流量复合压裂技术与工艺、水力压裂效果监测与评价等方面的研究。研究结果表明：厚硬顶板水力压裂卸压作用机制主要体现在结构调控、应力转移、能量释放、强度劣化等方面；延安组相较于直罗组脆性矿物含量更高，易形成复杂裂缝网络；排量由1m3/min增至5m3/min，裂缝平均半径由21.9m增加至32.5m，增幅约为48.40%，排量越大水力裂缝尺度越大。研发了井下厚硬顶板水力压裂卸压技术及大流量压裂装备，开发了磨料射流预切缝与5m3/min大流量复合压裂技术工艺，提出了一种井下长水平钻孔定向水力压裂“一场一策”分区设计理念，形成了一种动态更新压裂层位和压裂方案的井下长水平钻孔定向水力压裂方法，并在曹家滩煤矿开展了工程应用试验，实现了10m超大采高工作面矿压显现的科学有效防控。通过地面微震实时监测技术实时捕捉缝网扩展轨迹，有效指导了水力压裂方案的优化，并获得了顶板水力裂缝空间展布特征。开展了水力压裂实施效果的多因素综合评价，对液压支架工作阻力、工作面周期来压步距和持续距离、来压动载系数、微震事件及能量等进行综合分析，综合评价了水力压裂效果。井下试验结果表明：曹家滩煤矿井下水力裂缝以水平裂缝为主，沿钻孔两侧扩展平均距离约为80m，有效弱化了工作面范围内上覆厚硬、完整顶板，实现了区域顶板结构有效调控；通过区域压裂技术将厚硬岩层组提前预裂，减小了来压步距和动载系数，保障了10m超大采高工作面安全高效生产。

1厚硬顶板水力压裂卸压机制
1.1超大采高工作面概况
1.2厚硬顶板水力压裂卸压机制综述
2基于X射线衍射矿物组分分析
3超大采高工作面顶板试样真三轴水力压裂实验
3.1真三轴水力压裂实验系统
3.2水力裂缝的三维重构
3.3水力裂缝重构结果
4超大采高工作面顶板压裂三维数值模拟研究
5 大流量复合压裂技术与工艺
5.1基于地质力学综合测试的压裂层位确定方法
5.2磨料射流预切缝技术工艺
5.2.1磨料射流预切缝技术原理与工艺
5.2.2磨料射流预切缝井下试验研究
5.2.3磨料射流切缝有效性验证
5.2.4磨料射流水力压裂卸压效果验证
5.3 大流量远程集控压裂泵组研发
5.4 复合压裂技术工艺
5.4.1井下长水平孔定向钻探工艺流程
5.4.2井下长水平孔定向水力压裂工艺
5.5 “一场一策”分区设计水力压裂方案
5.6 区域压裂结果分析
6 区域压裂缝网监测及效果评价
6.1微震实时监测水力裂缝扩展技术研究
6.1.1地面实时微震监测布置方案
6.1.2微震实时监测技术
6.1.3微震实时监测结果
6.2水力压裂卸压效果的多因素综合评价
6.2.1水力压裂后整体来压特征
6.2.2大周期来压特征
6.2.3水力压裂后顶板强度和完整性
6.2.4水力压裂后支架工作阻力分析
6.2.5水力压裂后覆岩运动能量演化规律
7 结 论