论文提出利用化学膨胀剂代替炸药等高风险手段对悬顶进行膨胀致裂,并对此进行膨胀剂力学性能测试、膨胀致裂数值模拟、试件的膨胀致裂实验研究、工作面顶板膨胀致裂数值模拟等多种方法,开展综采工作面坚硬顶板膨胀致裂的研究,并取得如下成果:从化学反应的角度分析得出膨胀力产生的力学来源,并建立力学模型揭示了化学膨胀剂的致裂机理;设计了膨胀力性能测试装备,并通过多次测试得到最佳水灰比为0.33及膨胀力与孔径的特征曲线;利用正交方案设计了 12组不同孔径、孔距、孔深的FLAC3D模型,通过数值模拟方法初步确定了膨胀致裂最佳钻孔参数,得出孔径为60mm孔距为40cm时的致裂效果最佳,并建立RFPA模型对该参数进行验证;设计了化学膨胀致裂的声热-微震实验,对混凝土试件膨胀致裂过程进行微震、声发射及温度监测并分析得出致裂过程分为初始阶段、平稳阶段、骤然膨胀阶段及残余反应阶段等4个阶段,掌握了致裂过程的能量事件规律;利用3DEC对工作面切顶进行数值模拟得出钻孔深度为6m,倾角为10°时切顶效果最佳;最终将以上研究所得参数结合现场实际进行工程实践应用,并取得预期效果,成功利用化学膨胀剂对综采工作面端头悬顶进行膨胀致裂切顶,并对施工设备进行改进使之在工程应用中更方便且成本更低。论文研究成果丰富了矿井顶板致裂手段,对矿井提出的“安全、高产、高效、可持续生产”具有十分重要的研究意义,并对类似工程条件下工作面悬顶致裂具有一定借鉴参考价值。