坚硬岩层一般具有厚度大、难破断的特点,随工作面的推进,坚硬岩层在不采取措施的情况下难以垮落,造成大面积悬顶。当推进距离达到坚硬岩层垮落步距后,坚硬岩层突然断裂垮落,导致工作面出现片帮、冒顶、压架等强矿压特征。因此,针对厚煤层开采坚硬顶板破断失稳造成采煤工作面矿压显现强烈,难以有效控制的问题,结合淮南矿区潘二矿3煤大采高综采和神东矿区保德矿8煤综放开采工作面地质与工程条件,综合运用理论计算、岩石力学试验、物理相似模拟试验、数值模拟试验、现场试验等相结合的研究手段,对坚硬岩层破断演化特征、煤岩组合体动静载力学特性及能量演化、坚硬顶板煤层开采应力演化特征、坚硬岩层破断失稳诱发强矿压特征以及坚硬顶板煤层强矿压防治技术进行了系统研究。（1）建立了坚硬岩层厚板模型,获得了工作面初次来压时弹性应力分布的解析解,获得了坚硬顶板初次来压时的破裂演化过程和破断形态特征;讨论了岩层厚度、抗压强度对坚硬岩层弹性能积聚释放特征的影响。为分析坚硬岩层工作面的煤岩灾变机制和控制机理方面提供理论依据。（2）获得了煤岩组合体在动静载作用下的力学特性,分析了煤岩组合体静载下破坏过程中的能量演化特征及声发射特征;研究了不同强度煤岩组合体在不同动载强度作用下的力学特征和能量耗散规律,揭示了煤岩组合体变形破坏能量转化机制。为研究坚硬顶板在动静载作用下破断特征及致灾机理提供基础数据。（3）构建了单层坚硬岩层及双层坚硬岩层相似模拟试验模型和数值试验模型,分析了坚硬顶板煤层开采过程中煤层及坚硬岩层应力演化规律,获得了坚硬岩层破断失稳特征、覆岩运移特征,揭示了采动应力作用下坚硬顶板破断失稳诱发强矿压机制。（4）针对淮南矿业集团潘二矿3煤和神东公司保德矿8煤赋存及开采特点,提出了坚硬顶板厚煤层开采强矿压防治技术方案,分别采用深孔预裂爆破和定向钻孔水压致裂的技术对坚硬岩层进行弱化。现场监测数据表明,工作面来压步距减小来压强度降低,坚硬岩层强矿压问题得到了有效控制。图[79]表[12]参[154]