本发明公开了一种沿空留巷厚硬顶板分段定向水力压裂方法，包括设计压裂钻孔参数、施工压裂钻孔和导向孔、高压射流切割径向弱面、高压射流切割轴向弱面、实施顶板径向水力压裂、实施顶板轴向水力压裂以及判断压裂效果与补充施工这些步骤，本发明将沿空留巷顶板的压裂钻孔分为径向压裂段和轴向压裂段，分段定向压裂来形成近水平和近垂直水力裂缝面，提高顶板垮落效果、减小厚硬顶板悬顶长度、降低巷道围岩承载；分段定向水力压裂较传统的聚能爆破和常规水力压裂技术，可以更好的切顶卸压、保护巷道。