特厚煤层存在夹矸层是较为普遍的现象,国内矿区特厚煤层综放开采普遍存在多层夹矸,强度较大的夹矸层不仅破碎效果差、大块多,也容易造成其周围顶煤破碎块度大,放出困难,容易堵塞放煤口。因此,研究含夹矸复杂结构特厚煤层顶煤块裂破坏机理,分析特厚煤层复合顶煤破坏的影响因素,对提高特厚煤层综放工作面产量和采出率都有重要意义。为了掌握特厚煤层综放开采煤矸互层复合顶煤体冒落特征,保证放煤工艺合理性和顶煤高回收率,本文以20m特厚煤层复合顶煤体综放开采为现场实际条件,以顶煤体块裂冒放机制为主要研究内容,采用实验室试验、数值模拟、现场观测等方法,揭示了顶板组合结构体全周期运动加载与顶煤体承载机制,获得了煤矸互层复合顶煤体力学特性,确定了复合顶煤体结构失稳判据,得出了顶板变载条件下复合顶煤体块裂冒放机制,为特厚煤层煤矸互层复合顶煤体顶煤回收率的提高提供理论依据。论文主要研究成果如下:（1）基于“组合短悬臂梁-铰接岩梁”结构理论研究了顶板组合结构体弯曲-破断-回转-支撑-反转-稳定全周期运动与顶煤体应力变化规律对应关系,根据不同顶煤受力状态将顶板结构分为三种形式:“组合短悬臂梁”+“铰接岩梁”混合承载结构,“组合短悬臂梁”单独承载结构,“铰接岩梁”单独承载结构,确定了三种结构的无变形压力岩层层位,顶煤变形量“组合短悬臂梁”单独承载结构＞“组合短悬臂梁”+“铰接岩梁”混合承载结构＞“铰接岩梁”承载结构。（2）建立了不同位态顶板组合结构体与顶煤体相互作用的力学模型,对特厚顶煤体受力情况进行了分析,得出煤壁前方的水平应力、支架上方靠近采空区侧水平应力分布特征:沿工作面推进方向水平应力呈现由小增大,顶煤体中水平应力由下而上呈先减小后增大趋势;支架上方靠近采空区侧的水平应力由下而上逐步增大,顶煤体中垂直应力差别较小。（3）煤矸互层顶煤力学特性差异较大,煤矸互层试件残余强度较大,体应变比纯煤试件大,纯煤试件呈现出脆性特性比煤矸互层试件明显。夹矸比例对煤矸互层结构强度的影响显著,随夹矸比例的提高,体积应变在降低,破坏前所需的变形量减少,煤矸互层结构的破坏临界体积应力下降,煤矸互层结构的稳定性上升,破坏时所需的单位破坏能上升。在综放开采过程中,顶煤体中含矸比例越高,整体强度增幅越大,越不易破碎,从而影响顶煤冒放性。（4）煤矸互层复合顶煤体的夹矸占比与体积模量负相关,存在多项式对应关系;卸载过程中煤岩互层顶煤体会发生不同程度、不同步的损伤和破坏,块裂尺度集中在12-15cm,占比60%以上,在竖直方向上将根据水平应力梯度的变化呈现多种形式的破坏特征;加卸荷条件下煤岩互层的渐进破坏过程均可以划分为3个阶段:弹性阶段I、裂纹稳定扩展阶段II和裂纹非稳定扩展阶段III;随着夹矸比例的升高,复合顶煤体整体破坏程度降低,裂纹非稳定扩展应力逐渐升高,非完全的X型共轭剪切破坏特征愈加明显;随着加载轴压的增大,裂隙分布范围和密度均增大,岩石层位呈现拉伸劈裂破坏,煤层呈现密集裂隙的剪切破坏。（5）随着含矸比例的增加,顶煤成拱几率增加,平衡拱尺度增大,20m复合顶煤体冒落放出的上部顶煤块体与夹矸受挤压作用极易在放煤空间形成球面拱。根据球面拱的拱脚位置,可以将球面拱分为三类:Ⅰ类拱,拱脚位于采空区和尾梁;Ⅱ类拱,拱脚位于采空区和掩护梁;Ⅲ类拱,拱脚位于采空区和顶梁。（6）复合煤岩体放出块度体积与重量符合正态分布,煤矸块体长度小于40cm的占比为66%,但其重量占比小于15%,煤矸块体重量主要集中在长度40～100cm范围,特厚煤层含矸顶煤体提高顶煤回收率的主要方向为提高长度为40～100cm块体放出效率。（7）通过实测分析顶煤顶板弱化效果,压裂影响区内,非来压期间,循环末阻力下降25.4%,来压期间循环阻力下降15.3%,微震事件频次明显降低,微震活动密集区范围减小,压裂扩展范围达280m以上,高度小于30m,覆盖顶煤,地面压裂后覆岩分层破坏程度较高,坚硬厚层岩层薄层化,顶煤回收率得到了提高,比未经地面压裂弱化顶煤时顶煤的回收率增加了6.1%。