陕北侏罗纪厚硬煤层综采开采中,普遍存在截割功耗高,截齿磨损严重,块煤率低等问题。通过对厚硬煤层进行软化改造,从而形成压裂煤层。本文以压裂改造硬厚煤层工程为背景,以压裂煤层为研究对象,采用理论分析、数值模拟以及现场试验的方法,对压裂煤层截割能耗及截割阻力等性能进行了研究,主要研究结果如下:(1)通过试验研究不同压裂程度煤层的物理性质及机械性质,确定不同压裂程度煤层的普氏系数与煤体截割阻抗、载荷波动性之间的关系并给出拟合关系式。研究了采煤机滚筒单个截齿的运动规律及运行轨迹,分析采煤机截割提高切削面积的方法。(2)对镐型截齿截割煤壁过程进行受力分析,建立截齿截割力学模型。分析截齿破煤过程中截齿面对煤体施加载荷的过程,确定截齿破煤时煤体发生断裂破坏的条件。研究表明:当截齿表面拉应力、剪应力的大小超过煤体自身的强度时,煤体发生破裂产生微裂隙,微裂隙在拉剪复合作用下发生扩展,产生拉剪复合裂纹。(3)基于最小应变能密度理论,研究截割裂隙扩展的条件。通过ABAQUS数值模拟分析未压裂煤层与压裂煤层截割裂隙的扩展临界压力,研究表明:压裂煤层受截齿截割作用时影响范围大,裂隙扩展压力小且截割裂隙扩展距离长,有利于块煤的产出。通过建立截齿截割力与压裂裂隙相互作用模型,明确截齿截割力可以促进压裂裂隙扩展,其中压裂裂隙倾角为45°时扩展压力最小。(4)基于I.EVANS张应力理论计算压裂煤层最佳截齿间距,得出双齿截割间距在0.34m时,割落煤体体积最大,且采用棋盘式截割相比顺序式截割塑性区范围大,即割落煤体块度高。通过研究截割阻力波动曲线发现,顺序式截割阻力普遍大于棋盘式截割阻力,棋盘式截割效率高。采用ANSYS-LS/DYNA计算得出:采煤机截割该压裂煤层的最佳牵引速度为0.111m/s,滚筒转速为0.45r/s,此时采煤机的截割性能最佳且块煤率显著提高。