顶板事故发生起数和死亡人数长期以来在我国煤矿各类事故中占有很大比例，特别是覆岩存在多层坚硬岩层时，其覆岩结构具有系统性、复杂性，易造成强烈的矿山压力显现，甚至诱发矿井动力灾害。因此，亟需提出适用于复杂坚硬岩层条件下矿压分级预测方法，为坚硬岩层控制提供理论支撑。基于复杂坚硬岩层条件下特厚煤层综放开采矿压显现特征，确定了不同空间位置坚硬岩层具有不同的矿压控制作用，即低位坚硬岩层控制小周期来压、中位坚硬岩层控制大周期来压、高位坚硬岩层控制强矿压显现;基于板壳力学、塑性力学理论，结合不同空间位置坚硬岩层的控制作用，建立了坚硬岩层“多层位板式结构”系统模型，根据结构形式将坚硬岩层划分为近场悬臂结构和远场砌体结构，揭示了复杂坚硬岩层破断运动过程具有渐进、复合等特征;建立了一套坚硬岩层破断尺度判据，形成了复杂坚硬岩层条件下的矿压分级预测方法。以大同矿区石炭系特厚煤层综放开采矿井为工程背景开展了矿压分级理论预测，通过分析现场矿压监测、微震监测数据，证实了复杂坚硬岩层条件下的矿压分级预测方法的适用性。研究成果一定程度上实现了复杂坚硬岩层的可知、可控，但不同坚硬岩层控制的结构破断时能量是如何传递至采场范围并引起动力显现的机理尚未完全阐明，该问题的研究可为坚硬岩层的精准控制提供理论支撑。