为实现突出煤层的安全开采,我国煤与瓦斯突出矿井大都采用岩石巷道和穿层钻孔的方法进行瓦斯预抽,但该方法存在巷道工程量大、成本高、钻孔利用率低等缺陷。以孔代巷技术正是针对低渗突出煤层进行瓦斯区域治理时提出的新技术,分段压裂技术作为以孔代巷技术的关键卸压增透措施之一,能有效地改造储层、提高储层渗透率。但由于我国在煤层气分段压裂方面尚未开展系统深入的研究,导致该技术的发展相对滞后、存在问题较多,在一定程度上制约了该技术在突出煤层中的推广应用。本文针对焦作中马村矿39061工作面亟需消突这一工程背景,通过对比突出煤层压裂、突出煤层顶板压裂的优缺点,最后选择在突出煤层顶板砂岩中压裂,采用实验室测试、室内模拟试验、数值模拟、理论分析、现场工程案例分析等方法,对突出煤层顶板分段压裂增透机理及效果进行了研究,取得以下主要结论:（1）从煤层及其顶底板采集煤岩样后,测试了煤层气含量、煤体中矿物组分、顶底板岩样物性参数等,分析了煤体结构特征、煤体及顶底板裂隙发育特征等。（2）运用大尺寸真三轴水力压裂试验系统,开展了煤岩真三轴水力压裂模拟试验,分析了应力、压裂液排量、压裂次数、天然裂缝对形成裂缝网络结构的影响,研究了裂缝宽度在非均质试件与均质试件中的差别;开展了突出煤层顶板压裂钻孔层位模拟试验,分析了不同钻孔压裂层位作用下压裂裂缝的扩展路径及形态特征的差异,对比得出了题设条件下的理想钻孔压裂层位,气压传感器采集到的水压变化规律能够得出裂缝扩展路径。综合上述试验结果,探讨了煤储层裂缝网络结构形成机制。（3）采用RFPA^2D-Flow数值模拟软件,分析了最小水平主应力、应力比、压裂岩层、岩层间弹性模量对压裂裂缝扩展的影响。数值模拟结果表明:水平主应力差为定值时,起裂压力、起裂时间随最小水平主应力的增大而增大,说明压裂裂缝从低应力地层进入高应力地层后,需要更高的缝内净压力以维持压裂裂缝的进一步扩展延伸;如果分段压裂过程产生的诱导应力造成最大应力方向发生改变,则压裂裂缝的扩展路径会因此发生转向,有利于产生裂缝网络结构;当压裂裂缝由低弹性模量岩层扩展至高弹性模量岩层,需要较高的施工压力,压裂裂缝才有可能进入高弹性模量岩层;当压裂裂缝同时扩展至邻近岩层时,裂缝更倾向于在高脆性指数的岩层中扩展延伸。（4）明确了突出煤层顶板分段压裂产生的诱导应力差大于原水平主应力差时有利于形成裂缝网络结构,优化了突出煤层顶板分段压裂采用顺序压裂、交替压裂模式的段间距,分析了天然裂缝、煤岩物性参数对突出煤层顶板分段压裂形成裂缝网络结构的影响特征,对比了突出煤层顶板中压裂裂缝穿过煤岩交界面沟通煤层的力学条件,揭示了突出煤层顶板分段压裂增透机理。（5）基于现场地应力特征、顶底板岩性特征、突出煤层围岩缝网改造技术,利用水力喷射分段压裂技术对突出煤层顶板进行了压裂改造。现场工程案例结果表明:水力喷射分段压裂技术在突出煤层瓦斯治理领域是有效的,最大日产气量达2275 m³,截至10月份总产气量近23.5万m³。由于煤层及其顶板天然裂隙发育优势方向与最大水平主应力方向一致,压裂主裂缝指向3904工作面并与之沟通,导致39042回风巷瓦斯抽采量增加。