煤层顶板岩层水平井分段压裂技术是碎软低渗煤层发育区开发煤层气的一种新方法。为探究水平井空间位置对压裂裂缝扩展的影响规律,采用弹性力学和断裂力学理论建立考虑地层倾角、井眼轨迹的裂缝扩展应力分析模型,理论分析裂缝扩展过程和影响因素,推导裂缝起裂、转向和穿层扩展的临界水压,采用扩展有限元方法,揭示水平井井眼空间位置对压裂裂缝扩展的影响规律。结果表明:(1)水平井筒和煤层空间相对位置影响着压裂裂缝的起裂、扩展和形态,主要影响因素包括:垂直应力、顶板岩层水平应力、煤层水平应力、射孔角度、射孔深度、地层倾角、井筒距煤距离、煤岩界面性质、煤和顶板岩石力学性质等因素。(2)射孔孔眼与地层夹角越小,压裂裂缝转向角和转向距离就越大,压裂起裂压力就越高,裂缝高度不易控制,裂缝向顶板上部延伸长度大;井筒距离煤层越近越有利于裂缝穿层扩展,裂缝起裂压力就越低,距离越远裂缝延伸压力越大;射孔孔眼长度越大,裂缝起裂压力越低;煤层倾角增大至45°时,裂缝主要在煤层顶板内扩展,裂缝延伸压力高、波动大。(3)研究结果对一口水平井的射孔位置进行了优化,现场应用效果表明水平井眼空间位置对压裂裂缝扩展影响的分析有助于煤层顶板岩层水平井分段压裂煤层气抽采模式的推广和应用。