煤炭是目前国内平时生活劳动的主要能量来源,同时也是重轻工业生产和发展的重要材料。国内煤炭资源的发掘水平随着技术和时间的发展越来越高。越来越多的煤矿面对着较大的采掘压力,威胁着煤矿采掘和开发的安全。煤和岩体的性质和结构是煤和岩体破坏的主要原因。在采矿过程中,随着采矿过程的进行,煤和岩体的应力状态不断变化。故而,为了研究开采深部资源的可行性,测试煤岩体的强度特性对尽可能地预防和治理煤矿灾害至关重要。伴随着煤矿开采的不断进行中,煤和岩体周围的环境情况越来越复杂。煤岩体的动力失稳是矿山岩土力学中一个非常重要的课题,它作为一个非线性动力过程是非常复杂的。煤岩不仅受外界正应力和剪应力的影响,而且煤岩的内部力学性质在其内部性质的微观层面上起着关键作用。因此,需要进行拉伸强度模拟、单轴抗压强度模拟和三轴抗压强度模拟来揭示其微观力学结构性能。煤岩体是即软且脆的,现在国内的研究阶段,对煤岩体的模拟分析相对较少。煤岩体稳定性的计算在煤矿开采中有着关键地位。煤岩体动态失稳分析为采煤过程中的安全方面提供了指导方向。抗拉强度模拟、单轴抗压强度模拟和三轴抗压强度模拟可以为其提供理论和实验依据,有助于观察煤岩体的微观结构,了解其强度和变形机理。在此基础上,探究了采用刀形截齿切削煤样的模拟仿真方法。通过模拟和分析了不同线性切削速度、安装角度和切削深度下刀具的切削性能和承载特点。研究出该截齿在此过程中所承担的切削阻力的平均值和标准偏差,选出最优解。通过在相同条件下刀具在不同切削深度下截获的煤壁颗粒体积,计算切削比能耗随切削深度的变化趋势。研究表明,随着切削深度的逐渐增加,切削比能耗也会不断的增加。在此基础上,通过分析得到盘形滚刀破碎岩石的一整个模拟过程,合理优化简化了滚刀滚动岩石的过程。考虑到滚刀的摩擦力,采用粒子形离散单元法建立了滚切岩体模型,结果能得出滚动力、侧向力和法向力的曲线图。分析了盘形滚刀的破岩特征,讨论了盘形滚刀在不同贯入度和不同切削速度下的破岩特征。分析了滚动切削模拟过程中的变化规律,该规律通过计算盘形滚刀在不同贯入度和不同切削速度下的比能耗获得,通过分析比较,得到了盘形滚刀破碎岩石的最佳贯入度和切削速度。引入三种神经网络(BP、ELM、RBF)构建模型,选取适当的函数训练模拟,截取颗粒流仿真得到的部分数据,对盘形滚刀的法向力进行预测,并且随机选取几组节点,比较误差优劣。根据对预测结果的研究发现,ELM极端学习机具有较高的模型预测精度。它可以为测试或仿真模型提供预测分析,验证其正确性,具有一定的指导意义。