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本论文以榆阳地区普遍存在的3#浅埋坚硬特厚煤层综放开采顶煤冒放难问题为研究背景,开展深孔爆破弱化坚硬顶煤的损伤机理、爆破参数优选及弱化效果预评价技术研究。运用理论分析方法研究了多炮孔作用下坚硬顶煤的损伤弱化过程,及合理表述煤体在爆炸载荷下损伤动态力学本构;运用数值模拟方法研究了单孔布置、双孔布置及三花孔布置形式下顶煤的弱化效果;利用实验室实验手段研究了不同损伤状态下煤样试件的CT值、波速与损伤度的关系;基于实验室试验,在井下利用地震CT检测技术,沿着工作面推进方向测试贯穿顶煤弱化区域的纵波波速变化特征,定量地对深孔爆破弱化效果进行预评价。论文主要取得了如下成果:（1）分析得到影响顶煤爆破弱化效果的关键物理量及各物理量之间的无量纲关系,基于断裂能尺度效应及爆破块度概率分布的爆破破坏体积估算方法,提出了定量化评价爆破效果的4个指标,即煤层完全破裂体积（Vt）、煤层等效破裂体积（Ve）、煤层强损伤体积(VDs)及煤层弱损伤体积(VDw)。提出了考虑应变率效应及应变软化效应的煤体损伤破裂动态力学本构,并通过不同应变率下的拉伸及压缩数值实验对其进行了验证。（2）单孔爆破情况下,考虑应变率效应比不考虑应变率效应的终态破坏半径、终态系统破裂度要小;随着径向不耦合系数的增加,粉碎区半径及裂隙区半径均呈现出指数衰减型的减小趋势,当径向不耦合系数大于3后,各统计指标的变化规律并不明显。双孔爆破情况下,随着炮孔间距的增加,破坏区域逐渐由类圆形演化为椭圆形、哑铃形,到最后形成两个独立的圆形,系统破裂度呈现先增大后减小的趋势。（3）不同布孔方式及不同爆破参数下顶煤的弱损伤区体积>等效破裂体积>强损伤区体积>完全破裂体积。相同布孔方案下,药卷直径与炮孔堵塞长度相比,对损伤破裂体积的影响更大一些;随着炮孔间距的增大,煤体的损伤破裂体积逐渐增大,但增大趋势逐渐变缓,当炮孔间距达到一定程度时,相邻炮孔的完全损伤区无法贯通,被若干弱损伤或未损伤的条带分割,顶煤体中产生夹制现象,引起坚硬顶煤弱化不完全。三花孔和单孔布置形式下爆破引起的单位炮孔损伤破裂体积基本一致,且均高于双孔布设时的单位炮孔损伤破裂体积;相较于单孔布置,三花孔引起的损伤场更为均匀,密集破碎带中夹杂的弱损伤区块较少。分析得到低弹模、高泊松比、低强度且高侧壁摩擦系数的堵塞体,能够起到较好的堵塞效果。（4）单轴载荷作用下,纵波波速与横波波速的变化规律近乎一致,在压密和线弹性阶段,波速随应力应变的增加而增加;在塑性变形阶段,波速随应力应变的增加发生了减小;从拟合曲线看出纵横波波速随应变变化呈“S”型特征变化;纵波波速始终大于横波波速,但是纵横波速比的变化规律不明显,实验初始阶段纵横波速比处于高值,随着载荷的继续增加,比值的变化发生波动,总体呈减小趋势。三轴载荷作用下,在围压小于等于10MPa的情况下,纵横波波速随着偏应力的增加呈现出先增加后减小再增加的变化规律;当围压大于等于13MPa时,纵横波波速随着偏应力的增加呈现出先增加后减小的变化规律。（5）煤样试件破坏前后,在轴向方向上,CT值、方差随着初始损伤程度的不同呈现锯齿状,CT值基本上是呈正态分布。煤样试件损伤程度较高时,以CT值计算得到的损伤度与以纵横波波速计算得到的损伤度比较接近,而且都比较大;当局部破坏程度较大,尚存有平行于轴向的完整块体时,由CT数换算得到的损伤度与以纵横波波速换算得到的损伤度差别较大。基于CT数计算的损伤值更为精确,但是各个试件之间差别较小,基于波速计算的损伤值区分度较高,在多个试件测量的基础上能够弥补其因精度粗糙产生的误差。（6）现场应用知,利用地震CT层析成像技术预先评价深孔爆破弱化效果可行性较高,可靠性较强。