针对松软、低渗煤层开发煤层气单井产量低的问题,以往直井压裂支撑剂嵌入严重、多分支水平井井眼稳定性差,常规增产改造技术效果比较有限,而在煤层岩性稳定的虚拟产层(即顶板或底板)中实施水平井分段压裂技术,依靠裂缝穿层延伸沟通煤层来高效开采煤层气的技术构思已在国内外业界中开始了应用。本文以沁水盆地南部区块高阶煤为研究对象,采用理论研究、室内实验和数值模拟的方法对顶板压裂下的裂缝延伸规律和产能影响因素进行了系统的分析。首先通过实验分析了研究区煤岩及其顶底板岩石力学性质,在真三轴水力压裂物模实验和调研基础上分析了穿层裂缝的形态成因,建立了裂缝穿层延伸的判断准则,证明了研究区顶板压裂的可行性;然后通过顶板压裂水平井的渗流特征和渗流力学理论建立了理想条件下的产能预测模型;最后通过CMG数值模拟软件分别对水平段长度、裂缝半长、裂缝导流能力等参数进行了优化,以及对比分析了顶板中距离煤层界面不同位置处3种压裂水平井的产能,揭示了压裂层位对单井产能的影响关系。