攀枝花煤业集团有限责任公司大宝顶煤矿 四川省攀枝花市 617000
摘要：同时被向、背斜轴穿过的采煤工作面开切眼在空间上呈波浪形，综采设备在向、背斜轴附近呈现截然不同的姿态特征。本文介绍了针对上述工作面地质构造特点的开采工艺。通过优化采煤机切割轨迹，做好设备在向、背斜轴部及中间区域的姿态管理，抓住采煤机切割轨迹和液压支架工作阻力两个核心工艺要素，确保安全高效回采。
关键词：综采；向背斜；非线性；开采工艺
1 工程背景
川煤（集团）攀煤公司大宝顶煤矿2121-33工作面具有非常独特的地质构造特征，18向斜轴沿北东-南西方向自开切眼起贯穿整个工作面，18背斜轴沿北东-南西方向穿过工作面开切眼、运输巷，该工作面开切眼在空间上呈波浪形，同时回风巷和运输巷在高程上的相对位置也发生了反转，开切眼呈现明显的非线性特征。工作面开切眼剖面图如下：
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图1 工作面开切眼剖面图
2 非线性工作面差异化割煤工艺
我们知道，采煤机在销轨上行走，实际运行轨迹为数条折线段组成的近似弧线。若采煤机滚筒位置不变，采煤机通过后前后滚筒切割出来的痕迹就是一条与销轨组成的折线平行的轨迹。
2.1 采煤机过背斜轴上凸段割煤规律
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图2 采煤机前滚筒进入上凸段工作面工况示意图
当采煤机由平整底板进入上凸段工作面时的工况如图2。在工作面上凸区域，刮板输送机面部呈一定夹角分开。虚线表示假设工作面煤层未发生变化顶底板及设备状况，实线表示工作面煤层变化后顶底板及设备状况。
此时工作面顶底板下降，若采煤机滚筒不调整仍保持原有高度，那么前（上）滚筒会先接触顶板，出现割顶现象；此时必须降低前滚筒割煤高度。随着采煤机继续前进，当采煤机前行走轮到达刮板运输机变坡点时，采煤机前端下沉，因采煤机机身为刚性整体，后端就会上升，若后（下）滚筒保持原有高度，后滚筒破底量就会减小，造成卧底量不足的情况。由此可见，当采煤机在上凸段工作面回采时，若不采用有针对性的割煤工艺，就会造成割顶留底的现象。其规律为：当采煤机前滚筒进入变坡点以后逐渐开始割顶，当前行走轮通过变坡点后，机身下倾，后滚筒开始留底煤；采煤机持续割顶留底，直到前滚筒离开弧形顶板，进入平整顶板，割顶量才开始减小，只有当采煤机后行走轮离开弧形底板进入平整底板时，前滚筒才会停止割顶煤。而后滚筒留底量在前行走轮进入平整底板时开始减小，直到后滚筒离开弧形底板进入平整底板时留底量恢复正常。
2.2 采煤机过向斜轴下凹段割煤规律
如图3所示，当采煤机由平整底板进入下凹段工作面时，刮板输送机底部呈一定夹角分开。工作面顶底板抬升，若采煤机滚筒保持原有高度，那么前（上）滚筒会脱离顶板，出现留顶现象；此时必须抬高前滚筒割煤高度。
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图3 采煤机前滚筒进入下凹段工作面工况示意图
随着采煤机继续前进，当采煤机前行走轮到达刮板运输机变坡点时，采煤机前端抬升，后端就会下降，若后（下）滚筒保持原有高度，后滚筒破底量就会增大，造成割底量增加的情况。由此可见，当采煤机在下凹段工作面回采时，自然就会产生割底留顶的现象。
割底留顶规律为：当采煤机前滚筒进入变坡点以后逐渐开始留顶，当前行走轮通过变坡点后，机身前部抬高，后滚筒割底煤量增大；采煤机持续留顶割底，直到前滚筒离开弧形顶板，进入平整顶板，留顶量才开始减小，只有当采煤机后行走轮离开弧形底板进入平整底板时，前滚筒才会停止留顶煤。而后滚筒留底量在前行走轮进入平整底板时开始增大，直到后滚筒离开弧形底板进入平整底板时留底量恢复正常。
2.3 非线性凹凸段工作面割煤工艺
我们理解了采煤机发生上下起伏的规律以后，就必须根据煤层顶底板起伏及采煤机在向、背斜轴凹凸段的具体位置对采煤机滚筒割煤高度及卧底量进行适时的调整。根据采煤机上抬或下沉的情况随时观察滚筒距离顶板的高度、割底煤的厚度等位置参数，对滚筒进行调整以适应采高变化，并保证一定的底板弧度以达到充分割煤同时保证作业空间的目的。但是在同时过向、背斜轴的工作面实际生产中，顶底板在推进方向上的变化是不规律的，向、背斜轴部在工作面的位置也随开采不断变化，尤其是在向斜轴部，受挤压应力影响，断层等构造发育，顶底板变化规律很难预判，造成非线性割煤的尺度难以进行定量分析。因而在每一刀煤结束过后都必须对煤帮情况进行再分析，而采煤机在通过向、背斜轴部的割煤工艺正好相反，所以必须提前安排好需要割顶留底或割底留顶的节点，并严格执行非线性割煤工艺。避免因非线性割煤工艺执行混乱造成采高、顶底板曲率等剧烈变化，造成支架“失稳”、刮板输送机“搭桥”等严重后果。
3 结语
同时过向斜、背斜非线性综采工作面差异化开采工艺针对开切眼凹凸段反转和两顺槽高程反转的极特殊情况，针对工作面不同构造区域和具体条件，抓住了采煤机切割轨迹和液压支架接顶接底这两个核心工艺要素；采取差异化的割煤工艺和移架工艺，确保了采煤机顺利切割，刮板运输机稳定，同时保证了液压支架姿态稳定接顶有力，达到工作面安全高效回采的目的。