采动条件下煤层底板复合岩层微观缝隙结构影响着下伏高水压含水层地下水的导升和渗流，其复杂程度对于煤层底板水害预测预警具有重要意义。以平顶山煤田东部3个相邻矿井提取的57组岩样为对象，基于SEM图像采集和N2吸附试验的综合信息，选取岩层面积缝隙率、等效缝隙直径、缝隙面积分维值、比表面积、缝隙体积及其分维值为主控因子，利用熵权-TOPSIS数学模型定量评价了己16-17煤层至寒武灰岩顶界面之间复合岩层微观缝隙结构的复杂程度。结果表明：己16~17煤层底板复合岩层微观缝隙结构极简单、简单、中等、复杂、极复杂等级占比分别为25.00%、21.43%、39.29%、7.14%、7.14%，研究地段复合岩层的微观缝隙结构相对不复杂；4个岩段相比，岩层微观缝隙结构复杂程度量化均值排序为L1~L2灰岩段>L5~L7灰岩段>砂岩段>铝土质泥岩段，岩层微观缝隙结构复杂程度较好地反映了岩层缝隙发育程度。研究考虑了多因素对复合岩层的耦合影响，实现了复合岩层垂直段微观缝隙结构的定量分级分区判别，对精准刻画煤层底板复合岩层的含隔水层性能和科学指导煤层底板水害防治具有重要的意义。