为了探索煤层顶板中水平井向目标层穿层压裂的裂缝扩展规律，以华北石炭–二叠系煤田为例，基于断裂力学、损伤力学以及流体力学等经典理论并结合现场实测资料，开展了压裂缝延伸距离与压裂时间时空演化规律的建模与验证。首先，基于原生裂缝特性、渗透特性以及压裂射孔段附加应力等因素，提出了顶板水平井垂向造缝的起裂压力计算公式；其次，在考虑裂缝性煤岩体损伤效应的基础上，引入Dougill损伤因子，将该计算模型拓展为延伸压力计算模型；最后，基于改进的经典PKN裂缝模型和压裂液滤失理论，建立了连续穿层工况下压裂缝延伸距离与压裂施工时间的函数关系。实践验证表明，根据理论模型合理调配时间参数，可以控制穿层裂缝的延伸距离。