采动岩体裂隙演化规律的定量描述是岩石力学的重要课题之一。通过模拟支承压力对硬煤、软煤和中硬煤300mm×300mm×300mm大煤样的动态连续压裂过程，运用分形几何理论，研究了顶煤在支承压力峰值前后作用下裂隙的演化规律：硬煤的裂隙演化一般经历两次加密、两次扩展，否则垮落块度大，顶煤放出率低，相应的弱化处理技术是完成这种演化过程的必要措施。中硬煤的裂隙演化一般经历两次加密、一次扩展，是以加密为主的演化规律；而软煤裂隙则是一次扩展、一次加密，以扩展为主的演化规律。研究表明，裂隙分维和支承压力具有良好的多项式定量关系；同时，通过顶煤压裂试验得出了基于损伤力学的顶煤压裂本构方程，损伤变量的变化验证了裂隙演化规律的正确性。根据现场实测和300mm×300mm×300mm大煤样的压裂实验，得出了顶煤块度的分布特征，为块体顶煤的相似模拟放煤试验设计奠定了基础。 通过块体顶煤的相似模拟放煤试验得出了顶煤块径大小、分布层位对顶煤回收率的影响规律，并得出了放煤工艺对顶煤分布特征的适应性规律。研究表明，顶煤块体大小是影响顶煤回收效果的主要因素，在顶煤块径一定的条件下，块体层位分布不同是造成顶煤回收率差异的主要原因，研究表明各级块度均匀混合时顶煤回收效果最好，块度从下向上增大分布次之，大块为中位顶煤时回收效果最差；各种放煤方式的适应性不同，各级块度均匀混合的顶煤适合用间隔放煤；块度从下向上增大适合用顺序放煤；大块在顶煤中位分布时，中硬煤以下适合用间隔放煤，硬煤应采用顺序放煤方式。对于中硬以上煤层，采取适当的顶煤弱化措施是大幅度提高顶煤回收率的前提。 在块体顶煤放煤相似模拟试验基础上，通过理论分析，研究了顶煤放出过程中的成拱机理，揭示了顶煤块径、支架掩护梁角度、摩擦系数及架后煤矸堆积角等因素对成拱参数的影响规律，得出支架掩护梁的临界角度为40°，架后岩堆的临界堆积角为45°～50°，低于临界角度，则顶煤成拱部位高，甚至演化为支架上的稳定半拱，影响顶煤放出、甚至丢煤；通过推导放煤成拱的极限跨距，证明块度越大，拱高跨比越大，成拱部位越高，破拱难度越大，顶煤损失越多。因此，对中硬以上顶煤，必须采取弱化措施，对坚硬顶板，必须采取采前预处理弱化措施，以增大支架后岩堆坡面的角度和高度，从而避免放煤成拱，影响放煤效率和顶煤回收率。综放面顶煤压裂规律及成拱机理研究 针对“两硬”综放工作面顶板来压强烈，存在冲击危害，而顶煤压裂效果差，回收率低的现象，在顶煤压裂规律研究的基础上，展开“两硬”综放面顶煤压裂控制的研究。通过对岩层移动的现场观测，建立了“两硬”条件综放采场台阶悬臂一悬臂梁.组合的煤岩组合结构力学模型，并以此煤岩结构为基础，建立“两硬”条件综放采场顶煤压裂的有限元数值模型，分析了坚硬顶板不同来压步距对坚硬顶煤的压裂效应，并确定了合理的支架阻力，从而对坚硬顶板进行有效的控制，消除坚硬顶板对采场的冲击隐患，同时保证采场矿压对坚硬顶煤的有效压裂，达到提高顶煤回收率之目的，由此形成了坚硬顶煤、坚硬顶板条件下综放采场围岩控制的基本理论和方法。 在有效控制坚硬顶板的基础上，利用数值模拟正交试验法，研究了采高、采放比、支架阻力、放煤步距等工艺参数对顶煤压裂效果的影响规律，从而对工作面工艺参数进行优化;并根据实验所得放煤方式对块体顶煤的适应性规律，选择“两硬”综放面的放煤工艺，从而形成了系统、完善的“两硬”条件综放工艺。以上顶煤控制压裂及放煤理论在“两硬”综放采场的应用，提高顶煤回收率的效果明显。