煤矿综放开采条件下坚硬顶板时常诱发强矿压显现。其主要治理方法有爆破放顶、注水软化和井下压裂。该三种方法均在工作面的强矿压显现治理中发挥了重要作用。但爆破放顶存在诱发瓦斯爆炸和煤与瓦斯突出的危险;注水软化范围和效果有限,不能大面积降低矿压;井下压裂无法应用大型设备,且和爆破放顶与注水软化一样,钻孔长度短,只能控制近场的顶板,不能触及远场高位顶板,致使强矿压显现仍时有发生。因此,课题组提出了地面水力压裂控制强矿压显现的方法,可压裂煤层至地表的任一岩层。然而,此时压裂目标层的判定是一个关键问题,且地面水力压裂控制强矿压显现的机理尚不清楚。因此,研究煤矿坚硬顶板地面水力压裂的目标层判定和控制强矿压显现机理具有重要意义。论文在国家自然科学基金面上项目“坚硬顶板压裂与采动裂隙耦合演化规律及矿压控制机理（No.51974042）”的资助下,通过对采场覆岩压力计算模型的理论研究,提出地面水力压裂的目标层判定方法;从地面水力压裂控制强矿压显现的模型实验、数值模拟和理论解析,揭示地面水力压裂控制强矿压显现的机理。取得主要成果如下:（1）建立了十二参数采场覆岩压力计算模型。建立了包含岩层物理力学参数和采场覆岩结构参数共十二参数的采场覆岩压力计算模型,并开发了其计算机解算程序,分析了各影响因素对采场覆岩压力的影响规律,岩层层位是最主要的影响因素。岩层层位越低、容重和厚度越大对工作面的压力则越大。并发现采场覆岩结构对工作面支承压力影响显著,尤其临近工作面的顶板与坚硬顶板,在采场覆岩结构中起着显著致压作用,甚至远超其自重对工作面的压力作用。（2）提出了地面水力压裂的目标层判定方法。提出了基于采场覆岩压力分析的地面水力压裂目标层判定方法,以赋存坚硬顶板的塔山煤矿的8101工作面为例,判定了该工作面地面水力压裂的目标层:当只压裂一层顶板时应优先压裂该工作面1#坚硬顶板;当压裂两层顶板时应压裂该工作面1#和2#坚硬顶板。并从长壁开采过程中能量释放和支承应力的分析对判定结果进行了验证。（3）得到了地面水力压裂后顶板破断特征和支承压力响应特征。模型实验和数值模拟表明,水力压裂顶板后水平水压裂缝比垂向水压裂缝更易受到损伤;受水平裂缝影响顶板平均周期垮落步距缩短了23.08%,受垂向裂缝影响缩短了19.23%;坚硬顶板均提前破断,平均破断步距提前了10.23%;覆岩呈“CA\B”型规律垮落。水压裂缝切断了原始应力的连续性和使水压裂缝附近岩体应力得到一定释放。工作面进入水压裂缝影响区后工作面支承压力降低,尤其含水压裂缝的坚硬顶板破断后。理论解析亦证明了地面水力压裂对工作面支承压力的削弱。（4）揭示了地面水力压裂控制强矿压显现的机理。其核心是:无论何种产状的水压裂缝均削弱了坚硬顶板的完整性,使之抗压、抗拉、抗剪、抗弯强度降低,从而使坚硬顶板的变形增大并提前达到强度极限而提前破断。当其提前破断后使开采扰动区内煤层承受的荷载集度降低,并消除了原本悬露在采空区上方的坚硬顶板因弯曲变形而向工作面施加的压力,从而降低工作面的矿压显现。（5）验证了地面水力压裂控制强矿压显现的有效性。以典型的赋存坚硬顶板的塔山煤矿的8101工作面为例,开展了地面水力压裂控制强矿压显现的现场试验。地面水力压裂判定的目标层后,工作面超前支护段变形减小,支架压力降低,煤壁完整,矿压显现减弱,取得了控制工作面强矿压显现的技术效果,表明了提出的地面水力压裂目标层判定方法与地面水力压裂控制强矿压显现的有效性。