综合机械化放顶煤开采技术已经成为我国开采厚及特厚煤层的主要采煤方法之一，而顶煤回收率偏低是困扰综放开采的一个核心问题，努力提高综放工作面顶煤回收率对我国放顶煤开采实现高产高效有着重大的意义。本文结合乌海公乌素煤矿1604综放工作面的实际情况，对顶煤破碎机理和冒放性进行了研究。在分析前人研究成果的基础上，运用岩石力学实验、理论分析、数值模拟以及现场应用等多种研究方法，提出了提高顶煤回收率的技术措施。首先，通过对1604综放工作面地质资料的收集以及煤岩取样进行实验室实验，得出了煤岩力学参数。其次，理论分析了顶煤破碎机理、顶煤冒放性、影响顶煤回收率的因素。在分析了影响顶煤破碎效果的因素有开采深度、煤层强度、支架阻力、煤层厚度、结构面的基础上，提出了顶煤破碎机理；结合力学实验结果，在考虑了煤层强度、开采深度、煤层厚度、裂隙影响、夹矸影响和顶板岩性等6个因素对顶煤冒放性的影响上，采用模糊数学方法对各因素的隶属度进行计算，得到了16#煤层顶煤冒放性综合隶属度值为0.36，顶煤冒放性好，适宜采用放顶煤开采技术的结果；在分析了影响顶煤回收率的因素有工作面初末采及端头不放煤、工作面设计尺寸不当及设备配套不合理、生产管理松懈、工艺参数不当的基础上，有针对性的提出具体措施。再次，根据放顶煤基础理论对工艺参数（采高、放煤高度、采放比、放煤步距、放煤方式）进行研究，结合数值模拟实验，得出了顶煤回收率最好的工艺参数是采放比为1：2.54，放煤步距为0.6m，放煤方式为多轮顺序放煤的结论。最后，针对公乌素煤矿1604综放工作面，提出了提高顶煤回收率的具体技术措施。将这些技术措施应用现场生产实践之后，对连续5个月的产量及顶煤回收率进行统计分析，结果显示月产原煤量最高达136283t，日产原煤量最高达5678.5t，工作面顶煤回收率最高达86.7%。顶煤回收率的提高使得企业生产成本大大降低，提高了员工待遇及生活水平，对当地经济的高速发展起到了促进作用。在开采过程中所积累的宝贵经验也进一步促进了我国综放技术的发展。