薄煤层赋存条件特殊,其具有煤层厚度较薄且煤质硬度大的特点。由于薄煤层工作面空间有限,因此现有开采设备普遍装机功率较小,不能满足薄煤层的安全高效生产。针对上述薄煤层的开采问题,本文从薄煤层卸荷的角度出发,提出了一种薄煤层开底槽卸荷方法,设计了一种带有螺旋钻头的开底槽截割滚筒,并对其截割载荷、截割部动力学问题以及装煤效果进行了分析。本文主要工作内容如下:(1)分析了薄煤层的赋存特点以及薄煤层开底槽卸荷机理。提出了一种薄煤层开底槽截割滚筒结构方案,并对其参数进行了设计。(2)分析了镐型截齿的破煤机理,运用密实核学说建立了截齿的平均载荷模型。依据前苏联学者的实验研究,建立了截齿载荷的随机模型。依据截齿的载荷,利用合成原理分别建立了采煤机在直线截割以及斜切进刀时的滚筒截割载荷。(3)对开底槽截割部进行合理的简化,建立截割部在竖直方向和侧向的动力学模型。运用Matlab/Simulink软件对不同参数下的动力学模型进行仿真分析,得到了截割部系统在不同参数下的振动特性。(4)基于散体力学理论对开底槽截割滚筒的装煤机理进行了分析,得到了滚筒的理论装煤率计算公式及滚筒参数对装煤率的影响。利用离散元仿真软件EDEM建立了开底槽截割滚筒的装煤过程仿真模型,分析了螺旋滚筒螺旋升角、转速以及牵引速度对装煤性能的影响,并得出滚筒参数的最优方案。该论文有图49幅,表9个,参考文献79篇。