针对特厚煤层,采用综放开采技术是实现安全高效开采的主要方法之一。顶煤在到达放煤口时及时垮落和充分破碎是采用综采放顶煤开采的基本前提和重要保证。针对急倾斜特厚煤层,由于顶煤硬度大,工作面短,顶煤受到的夹制作用大,自然破碎效果差。采用水平分段法超前工作面爆破弱化顶煤,再进行综采放顶煤开采回收顶煤,是解决急倾斜特厚煤层顶煤难以垮落的有效方法。本文针对青海江仓一号20#急倾斜特厚煤层,运用理论分析、数值计算和实验室试验等方法,研究了煤体爆破作用机理、爆破参数对顶煤弱化效果的影响以及爆破弱化对顶煤开采及回收率的影响等,具体从以下几方面开展了工作:（1）通过现场资料分析,确定了采用水平分段放顶煤开采方法及开采设计方案。在总结前人研究成果的基础上,确定了采用爆破弱化顶煤的方法。首先在工作面内开设工艺巷,超前工作面布设爆破孔对顶煤进行爆破弱化,再进行综放开采,并针对这一过程进行研究。（2）炸药在介质中爆炸时,表现为爆炸应力波和爆生气体对介质的破坏作用。且随着距离爆炸中心距离的增加,破坏作用逐渐减弱。根据对不同距离处介质破坏效果的不同,可对介质爆破破碎进行分区。论文以岩石爆破破碎机理为基础,分析了爆炸应力波在岩石中的传播规律以及爆炸应力波和爆生气体对岩石的破坏作用。在总结岩石爆破损伤模型的基础上,对岩石爆破破碎分区理论计算公式进行了分析。针对煤体动态本构模型,研究了煤体在动载荷作用下的弹性阶段、应变硬化阶段和损伤软化阶段的力学响应过程,并对比分析了煤岩体爆破机理的相同点和不同点。以岩石爆破理论为基础,对煤体中爆炸应力波的传播规律及爆破破碎分区进行了理论分析,推导出煤体在爆炸作用下的破碎分区计算公式及一次最大起爆药量,避免了由于爆破振动对围岩及工作面产生的破坏。（3）煤体爆破破碎区的分布范围主要是由煤体自身材料参数及爆炸应力波在煤体中的传播所决定。通过在应变砖表面粘贴应变片,再将其按设计方案浇筑在煤体内不同位置处,然后对煤体进行爆破试验。采用超动态应变测试技术,对煤体内不同测点处爆炸产生的压电信号转化为应变波信号。并对不同测点处爆炸应变波的传播规律及爆炸裂纹的扩展规律进行了研究,结果表明:1)煤体爆破破碎主要是由于爆炸应力波和爆生气体的共同作用决定,径向爆炸应力波的衰减作用较切向更明显;爆生气体的准静态膨胀作用对裂缝产生反射拉伸破坏,进一步加剧煤体的破碎效果。2)现场测试结果表明,随着距装药中心距离的增加,试验测得爆炸应力波峰值与公式计算结果相比,衰减较为缓慢。这主要是由于计算公式削弱了爆生气体的准静态膨胀作用,应在实际爆破时予以考虑。3)随着距装药中心距离的增加,在径向上,爆炸应力波对煤体的加卸载破坏先减小后增加,而反射拉伸波对煤体的加载作用逐渐增加,对煤体的卸载作用先增加后减小。在切向一定范围内应力波和反射拉伸波均表现为对煤体远区的加载作用大于近区,而卸载作用小于近区。4)对爆破破碎分区进行划分,所得粉碎区半径与公式计算结果基本一致。（4）合理的爆破参数设计对提高顶煤爆破弱化效果、提高炸药能量利用率具有重要影响。由于现场爆破的复杂性和高成本性,大量的进行爆破参数设计现场试验不太现实。论文采用非线性有限元软件ANSYS/LS-DYNA对不同爆破参数下爆炸应力波的传播及爆炸裂纹的扩展规律进行了研究,结果表明:1)采用三角形布孔装药时,煤体的破碎效果与孔距和排距比有关。随着孔距和排距比的增加,煤体内爆破裂纹数呈现先增加后减小的趋势,且煤体的破碎程度随孔间和排间延迟时间改变而改变。2)爆炸应力波在煤岩分界面处传播时,会产生反射及折射现象。炮孔与分界面的夹角对应力波的传播具有一定影响。随着炮孔与分界面夹角的增加,煤岩体整体破碎程度逐渐减小,且炮孔与煤岩分界面距离的增加,也会减弱煤岩体的整体破碎程度。3)相同质量炸药在同一炮孔中分成不同段数装药时,对近区煤体的破碎效果不同。随装药分散度的增加,煤体破碎程度呈现先增加后减小的趋势。4)当双炮孔间煤体在含节理面爆破时,爆炸应力波在节理面处产生反射、透射和折射现象。节理面与双炮孔连线所成的角度不同,对煤体的破碎效果具有一定影响。随着节理面与炮孔连线夹角的增加,爆炸应力波的传递系数及煤体的破碎程度均逐渐增加。炮孔间延期时间的不同,对煤体的破碎效果也具有一定影响,且随着延期时间的增加,后起爆炮孔附近处煤体受到的二次破碎效果更明显。5)对前文研究的各影响因素进行综合分析,采取各自的优点进行整体模型计算,结果表明,采用微差爆破从煤体内部向边角处顺序起爆,形成了较好的爆破弱化区。根据模拟计算,单个炮孔形成的爆破裂隙区直径在实际工程中约为120cm,为公式计算及相似模拟提供了验证及指导。（5）以江仓一号20#急倾斜特厚煤层所处地质条件为基础,建立相似模拟试验。利用公式计算,对顶煤爆破破碎分区采用相似比例方法,通过预埋套管来模拟煤体爆破破碎区。采用上下水平分段法,并利用GIPS位移追踪系统对放煤过程中顶煤及顶板的位移变化进行了追踪。采用简易液压千斤顶来模拟放煤过程中的液压支架,并在支架顶端布置应力传感器,得出了放煤过程中液压支架顶端应力变化规律。并对比分析了有无爆破裂隙区时顶煤及顶板的放出规律。结果表明:1)煤体在垮落过程中形成悬臂梁结构。当煤体中存在预裂爆破时,煤体破碎较充分,垮落效果较好。顶煤在采放过程中残留少量边角煤,整体放煤形态呈现漏斗状。顶煤位移在竖向主要表现为逐渐阶梯状向下移动,在水平方向表现为向放煤口移动。2)顶板在放煤过程中出现翻转折断现象,最终形成两条竖向裂隙间包含多条横向裂隙,构成一条贯穿工作面至顶部的裂隙柱状破坏。顶板在放煤过程中水平位移主要表现为向左移动而竖直位移向下移动,部分测点位移异常主要是由于顶板在断裂时发生翻转现象。3)当煤体中不含预裂爆破时,在顶煤放出过程中观察到大片顶煤垮落现象。且顶煤上部出现分离现象,形成悬顶梁结构,直接顶出现部分离层现象。顶煤水平位移向右移动而竖直位移向下移动,且表现为整体性趋势。4)顶板在放煤过程中出现较大断裂,形成延伸至老顶的柱状断裂带。断裂带中间煤体向下破断,形成“V”状断裂。顶板水平位移主要向左移动,而竖向位移由于破断翻转而出现部分上升趋势。5)由于爆破裂隙的存在,在相同时刻上水平分段顶煤在放煤过程中位移较大,而下水平分段顶煤位移较小;支架顶部压力载荷曲线显示,上水平分段开采放煤时支架顶部压力小于下水平分段放煤时。这说明爆破裂隙的存在,减小了顶煤的完整性和整体强度,增加了顶煤在放煤过程中的可放性,对放顶煤开采顶煤回收率的提高具有重要作用。