目前对于全岩巷道的掘进尤其面对坚硬煤岩时,依靠现在的设备及破碎方法显得截割能力以及破碎效率不能完全应对,为解决上述问题,对一种碟盘刀具在不同工况下进行破碎煤岩载荷特性的分析,分别从理论建模、数值模拟以及切削试验进行研究。根据碟盘刀具的结构特点,将刀具分为碟盘刀刃和楔面两部分,利用积分和等效集中力原理分别给出了刀具在不同运动状态下刀刃和楔面破碎煤岩的的作用力模型,并根据最小能量原则给出了刀具楔面破碎煤岩时的破坏准则,最后根据矢量叠加原理给出碟盘刀具在径向单作用和轴向振动与径向切削复合作用下破碎煤岩的径向和轴载荷的理论计算模型。利用ABAQUS有限元以D-P为煤岩本构模型,进行了碟盘刀具边缘刀齿和边缘光滑以及有轴向振动和无轴向振动的数值模拟,分别得出在不同切削厚度及楔面角度下的载荷谱,利用小波能量熵和分形比例系数分别对得出的载荷谱进行计算对比分析;为探究运动参数对刀具破碎煤岩的影响,采用单因素控制变量法分别研究了振动幅值、振动频率及径向速度与碟盘刀具载荷变化规律的关系。将数值模拟载荷值与理论计算值进行对比分析,两者变化规律具有一致性。利用碟盘刀具的单刀齿进行切削煤岩试验,对试验载荷谱进行统计可知试验与数值模拟、理论计算具有相同的变化规律,并且根据不同位置刀齿切削煤岩的试验数据推算出整个碟盘刀具的试验载荷,与理论计算相比具有较好的吻合度,由激振箱截割系统所得径向载荷与理论模型相比也具有较好的吻合度。对于坚硬煤岩的采掘,本文通过理论、数值模拟和试验进行了碟盘刀具破碎煤岩的研究,研究结果为后续工作机构的设计以及工程实际的应用奠定了基础。