薄煤层采煤机滚筒作为机械化薄煤层工作面开采设备的主要工作部件，其性能好坏直接影响采煤机的开采效率。随着薄煤层采煤机双电机并联技术的不断成熟，薄煤层采煤机滚筒的截割性能已基本满足开采要求，而滚筒装煤性能已成为阻碍薄煤层开采效率提高和薄煤层滚筒采煤机推广使用的关键问题。因此，开展薄煤层滚筒采煤机的装煤性能研究对煤矿薄煤层机械化开采技术的发展具有重要意义。本文采用理论分析、模化试验研究和离散元软件仿真的方法，对影响滚筒装煤性能主要结构参数、工作参数、煤层工作面角度、滚筒位置参数和摇臂厚度等因素进行了深入研究。本论文基于散体力学理论和单体力学理论，对抛射装煤机理和推挤装煤机理进行了分析，得到了不同结构参数下煤体轴向速度和切向速度的计算公式；结合薄煤层采煤机滚筒的结构特点和工作特点，分析了滚筒结构参数和工作参数对滚筒装煤性能的影响规律，并给出了滚筒最小和最大理论转速、最大理论截深以及循环煤系数的计算公式，为滚筒的结构设计和工作参数选择提供了依据。以煤岩截割试验台为基础，利用研制的模化滚筒对影响滚筒装煤性能的主要结构参数和工作参数进行单因素模化试验研究和三因素正交模化试验研究。单因素试验研究得到了筒毂直径、叶片螺旋升角、滚筒截深、滚筒转速和牵引速度以及破碎煤体粒度分布对滚筒推挤装煤率和抛射装煤率的影响规律。三因素正交试验研究分别得到了筒毂直径、叶片螺旋升角、滚筒截深与滚筒转速、牵引速度匹配下，各结构参数与滚筒工作参数对滚筒装煤率影响的显著性。模化试验研究结果为薄煤层采煤机滚筒的结构设计和参数选择提供了依据，为后续的仿真试验研究提供了试验验证。基于离散元基本理论，利用PFC3D模拟软件建立了滚筒装煤过程的仿真模型，得到了颗粒参数和墙体参数对滚筒装煤性能的影响规律。以模化试验条件为基础，建立了滚筒离散元仿真准确性的验证模型，并利用该模型进行了多组仿真试验，仿真试验结果与模化试验结果的对比表明在合适的颗粒粒径和颗粒刚度下，滚筒装煤的三维离散元仿真结果与模化试验结果较为相近，证明了三维离散元法用于模拟滚筒装煤过程的可行性和准确性。利用三维离散元软件PFC3D对不同工作面角度下滚筒的装煤过程进行了仿真研究，得到了工作面走向倾角和工作倾角对滚筒抛射装煤率和推挤装煤率的影响规律。仿真结果表明：滚筒抛射装煤率和推挤装煤率在负走向倾角下极低，薄煤层机械化开采工艺设计时应尽量避免负走向倾角的出现；滚筒推挤装煤率随工作倾角的增加呈线性减小趋势，抛射装煤率随工作倾角的增加呈先显著下降后缓慢下降的趋势且滚筒在负工作倾角下的抛射装煤率较水平倾角下的抛射装煤率只有微弱减小。仿真中还对负走向倾角下滚筒抛射装煤的改进措施进行了分析和仿真验证，指出了通过提高颗粒轴向速度和降低颗粒出口位置高度的方法能够在一定程度上增加滚筒抛射装煤率。根据薄煤层采煤机的滚筒结构特点和工作环境，建立了薄煤层采煤机截割部工作过程的仿真模型，得到了滚筒底部距刮板输送机中部槽高度、煤壁与刮板输送机中部槽距离和摇臂壳体厚度对滚筒装煤性能的影响规律，为薄煤层采煤机摇臂、滚筒以及配套设备的设计和工作参数的选择提供了依据和参考。