矿井粉尘作为煤炭生产加工过程中的必然产物,是导致矿井生产灾害的主要原因之一,它也是危害员工职业健康的重要因素。在井下采掘工作面生产过程中,采煤机截割产尘是井下第一大尘源,占到工作面总尘量的50%以上。为此,本文从源头出发,通过分析截割过程中的煤体受力破坏变化及粉尘浓度和粒度变化,从而为粉尘防治提供理论依据。首先通过查阅文献资料,得到采煤机截割过程中的煤体变形破坏机理及产尘机理;其次,基于自主研发的煤岩体截割破坏及产尘仿真模拟实验平台,采用不同参数的截齿对单一煤种的煤体进行截割;利用力学监测系统监测截齿三向力变化,确定截齿截割过程中煤体受力破坏规律;利用粉尘浓度传感器和马尔文激光粒度仪监测粉尘浓度和粒径变化,得到不同参数下不同煤种的截割产尘规律;基于煤种之间结构的差异,通过测定不同煤种自身硬度参数,采用不同的煤种进行截割实验,得到不同变质程度下的煤种截割过程中的粉尘粒度分布规律,利用红外光谱仪和核磁共振实验对不同煤种的煤体内含碳官能团分布特征进行分析,进而探究不同煤种的微观化学结构与截割产尘的关系;基于不同煤种官能团等微观化学结构与产尘的联系,揭示截割过程中产尘与煤体受力破坏之间的关系。实验结果表明:随着煤种变质程度的升高,锥角越大,粉尘浓度越大,粉尘粒径分布区间越大,微小粒径粉尘比例越小,破碎程度更好;滚筒转速越大,粉尘浓度越高,而产生的粉尘小颗粒粒径所占比例越大;牵引速度越大,粉尘浓度越小,且产生的粉尘粒径分布区间越大,微小粒径颗粒所占比例减小;从微观化学结构来看,随着煤种变质程度的升高,煤中的-OH的绝对含量不断减少,芳碳所占比重不断增加,脂碳不断减少,芳香度增加,因此在截割不同变质煤种过程中,同一类型的截齿,煤种变质程度越高,粉尘浓度越大,小粒径粉尘所占比例越大,这是由于芳香度的不断增加,芳化程度越高,煤的变质程度越高,截割过程产生的小粒径粉尘所占比例越大。