王行庄煤矿近距离保护层开采防突效果考察.pdf

第 4 2卷 第 9期 2 0 1 6年 9月 工矿 自 动化 I ndu s t r y a nd M i n e Aut o ma t i o n Vo 1 ． 4 2 No ． 9 S e p ． 2 01 6 文章 编 号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 0 1 6 0 9 0 0 3 3 0 5 DOI 1 0 ． 1 3 2 7 2 ／ j ． i s s n ． 1 6 7 1 2 5 1 x ． 2 0 1 6 ． 0 9 ． 0 0 8 田坤云 ， 孙光中． 王行庄煤矿近距离保护层开采防突效果考察口] ． 工矿 自动化 ， 2 0 1 6 ， 4 2 9 3 3 3 7 ． 王行庄煤矿近距离保护层开采防突效果考察 田坤 云 ， 孙光 中 河南工程学院 安全工程学院 ， 河南 郑州4 5 1 1 9 1 摘要 以河南新能开发有限公 司王行庄煤矿为研究背景 ， 介绍 了保护层 开采理论 ， 考察 了采取保护层开 采措 施 前后 同一 测试 地 点的 瓦斯参 数 ， 主 要 包括 瓦斯 含 量 、 瓦斯 压 力 、 煤 层 的 透 气性 系数 及 突 出预 测 指 标 。 现 场试 验 结果表 明 ， 采取 保护 层 开采措 施后 ， 被保 护层 区域 瓦斯 压 力及 含 量 大幅 降低 ， 瓦斯 涌 出量 及 突 出预 测 指标 明显 下降 ， 煤 层透 气性 系数 大幅增加 。 关 键词 保 护层 开采 ；透 气性 系数 ；煤层 瓦斯含 量 ； 煤 层 瓦斯压 力 ；瓦斯 涌 出量 中图分 类号 TD 7 1 3 ． 3 1 文 献标 志码 A 网络 出版 时间 2 0 1 6 0 9 0 2 1 0 1 1 网络 出版地 址 h t t p ／ ／ www． c n k i ． n e t ／ k c ms ／ d e t a i l ／ 3 2 ． 1 6 2 7 ． TP ． 2 0 1 6 0 9 0 2 ． 1 0 1 1 ． 0 0 8 ． h t ml S t u d y o n o u t bu r s t pr e v e n t i o n e f f e c t o f s h o r t r a n ge p r o t e c t i v e s e a m mi n i ng o f W a n gx i ng z h u a n g Co a l M i ne TI AN Ku nyu n， SU N Gua ng z h on g S c h o o l o f S a f e t y En g i n e e r i n g ，He n a n Un i v e r s i t y o f En g i n e e r i n g ，Z h e n g z h o u 4 5 1 1 9 1 ，C h i n a Abs t r a c t The p a pe r t o o k W a n gx i ng z h ua n g Co a l M i ne o f H e n a n N e w En e r gy De ve l op me nt Co． ，Lt d． a s r e s e a r c h b a c k g r o u n d ，i n t r o d u c e d p r o t e c t i v e s e a m mi n i n g t h e o r y ，a n d i n v e s t i g a t e d g a s p a r a me t e r s i n t h e s a m e t e s t s i t e b e f or e a nd a f t e r t a ki n g p r ot e c t i v e l a y e r m i ni ng me a s ur e s ， i nc l ud i ng g a s c o nt e nt ， g a s p r e s s u r e ，c o a l s e a m p e r me a b i l i t y c o e f f i c i e n t a n d o u t b u r s t p r e d i c t i v e i n d e x ．Fi e l d t e s t r e s u l t s s h o w t h a t a f t e r t a ki ng p r o t e c t i ve l a ye r m i n i ng m e a s u r e s ，ga s pr e s s ur e a n d c o nt e nt of t he pr o t e c t e d l a y e r r e g i o n r e du c e s i g n i f i c a n t l y ， t h e g a s e mi s s i o n a mo u n t a n d o u t b u r s t p r e d i c t i v e i n d e x d e c r e a s e o b v i o u s l y ， a n d s e a m p e r me a b i l i t y c o e f f i c i e n t i n c r e a s e s g r e a t l y ． Ke y wo r d s p r ot e c t i ve s e a m mi ni n g； p e r m e a b i l i t y c o e f f i c i e n t ； c oa l s e a m g a s c o nt e nt ； c o a l s e a m g a s pr e s s u r e；g a s e mi s s i o n q ua n t i t y 0 引 言 随着煤 炭开采深度不断加大 ， 煤与瓦斯 突出已 经 成为 威胁 煤矿 安 全 生 产 的 主要 灾 害 ， 严 重 地 制 约 着煤矿的高效、 安全生产 。在众多防突措施中， 保护 层 开采 已被 证 实 为 最 有 效 的 区域 防 突措 施口 ] 。 防 治煤与瓦斯突出规定 明确指出 具备开采保护层条 件的矿井 应优先 开采 保护 层作 为 区域 防突措 施。 曹成平 对近距离上保护层开采条件下的瓦斯治理 方 法进 行 了研究 ， 提 出在 保护 层 设 计 走 向钻 孔 对 邻 近层瓦斯进行抽放。马占国等l 3 ] 通过物理模拟试验 对 下保 护层 推进 过程 中被保 护 层 的瓦斯抽 采 防突效 果 进行 了研 究 ， 结果 表 明 ， 下 保 护 层 开采 后 ， 上 覆 煤 层将充分卸压 ， 瓦斯可得以充分抽采。陈思等_ 4 对 保 护层 开 采 过 程 中增 透 效 果 及 卸 压 范 围 进 行 了研 究 ， 结果表明， 保护层 开采后 ， 过渡卸压区内煤体膨 胀率为 1 ． 8 5 ， 煤层 透气性 系数可增 大到原 来 的 7 O 倍 。 刘三均等 ] 对下保护层开采上覆煤岩裂 隙变 收稿 日期 2 0 1 6 - O 1 2 5 ； 修 回日期 2 0 1 6 0 7 1 2 ； 责任编辑 胡娴 。 基金项 目 国家 自然科学基金资助项 目 5 1 1 7 4 0 8 2 ； 河南工程学 院博士基金项 目 D2 0 1 5 0 2 5 。 作者简介 田坤云 1 9 8 1 一 ， 男 ， 河南台前人 ， 副教授， 博士， 主要从事煤矿瓦斯灾害预 测与防治方面 的教 学及科研工作 ， E ma i l t k y l 1 5 3 1 6 3 com。 3 4 工矿 自动 化 2 0 1 6年 第 4 2卷 形进行了相似模拟， 提出了三位一体的立体综合瓦 斯治 理新 模式 ， 多 角度 地 对 保 护 层 开采 的效 果 进 行 了系统评 价 。可见 保护 层开 采技 术 的瓦斯 治理效 果 已被 大 量实践 证 明 ， 并 得 到 了 广泛 的应 用 。本 文 以 河南新能开发有限公 司王行庄煤矿为研究背景， 考 察 了保 护层 开采后 被保 护层 区域 的瓦 斯含 量 、 压 力 、 煤层透气性系数及 掘进期间 的瓦斯 涌出量等指标 ， 进一 步 印证 了保 护层开 采 防突措 施 的有效 性 。 1保 护层 开采 理论 保 护 层 内 的工 作 面 回采 后 ， 两层 煤 体 间 的岩 体 会 形成 自由空 间 ， 原有 的应 力平衡 遭 到破 坏 ， 岩 体在 地 应 力 的 作 用 下 会 向 保 护 层 中 的 采 空 区 方 向 运 移 l 6 ] 。采 空 区的顶 底 板煤 岩体 遭到破 坏后 发 生移 动 、 变 形 ， 煤 岩 的应 力 状态 及 内部 裂 隙 重新 分 布 ， 被 保 护层 区域 的煤 岩 体 会 发生卸 压 、 膨胀 ； 保 护层及 被保护层间岩石 的裂隙大量增加 ， 岩体 的透气性 急 剧增 大 ] 。被保 护 层 煤体 内部 的瓦 斯 充 分 释放 后 ， 瓦斯压 力及 瓦斯 含 量 下 降 ， 达 到 了消 除 被 保 护层 煤 体突 出危 险性 的 目的 。 由于 近 距 离 保 护 层 开 采 两 煤 层 之 间 的 层 间距 小 ， 保 护层 及被 保护 层 间的大部 分 裂缝呈 垂 直状态 ， 在距保 护 层一定 的距 离 内 ， 裂 缝之 间相互 沟 通 ， 最 终 与保 护层 内部 煤层 的采 空 区 相贯 通 ， 大大 增 加 了被 保护 层 瓦斯 涌 向保 护 层 开 采 空 间 的通 道 ] 。同 时 ， 在被 保 护层 回采 过程 中 ， 采 空 区 内部 岩层 的裂 隙 也 会 与保 护层 的采 空 区相 互 沟 通 ， 为 被 保 护层 煤 采 空 区内部 瓦 斯 涌 向 保 护 层 采 空 区 提 供 了 大 量 的 通 道【一 。保护层开采防突机理如图 1所示 。 f H 卜] I H 磊 南 撇H H煤 笺 精 卜 图 1 保护层 开采 防突机理 2保 护层 及被保 护 层确 定 王行 庄 煤矿 位 于 郑 州东 南 部 ， 随 着开 采 深 度不 断增加 ， 该矿已由高瓦斯矿井升级为突出矿井 ， 且煤 与瓦 斯突 出有 加 重 的趋 势 。近年 来 ， 该 矿 井 采 取 了 煤层瓦斯预抽、 超前排放钻孔等防突措施 ， 由于矿井 煤层 松软 、 赋存 极 不 稳定 、 透气 性 系数 极 低 等 原 因 ， 防治 煤与 瓦斯 突 出效果 不够 理想 。 由于瓦斯 防治 人 力 、 物力 成本 较 高 ， 造 成 了 吨煤 成本 增 加 ， 很 大 程 度 上 制约 了矿井 的经济 效 益 ， 同时 也极 易 造成 矿 井 生 产 接替 紧张 。 王行庄 煤矿 主要 可 采煤 层 为 二 煤 层 及其 上 部 的二。 煤层 。二 煤 层 厚度 为 0 ～ 2 1 m， 平 均 厚度 为 6 ． 8 m。二。 煤层 与二 煤 层 的平 均 间距 约 为 2 3 m。 二。 煤 层厚 度 为 O ～6 ． 5 4 m， 平 均厚 度为 1 ． 5 4 m， 大 部 可采 。二 煤 层 为典 型的 “ 三软 ” 煤 层 顶板 、 底 板 及煤体松软 ， 煤层透气性 系数极低 ， 煤层瓦斯抽放 难 度较 大 。 在瓦斯含量高、 透气性差的二 煤层 回采之前 ， 选择 合适 的保 护层 优 先进 行 开 采 ， 对 消 除 本 煤 层 的 煤 与 瓦斯 突 出威 胁 意 义 重 大[ 9 ] 。一 煤 层 和 一 煤 层位 于二 煤层 下 方 ， 煤层 厚 度 较小 ， 理 论 上可 作 为 二 煤层 的保 护层 ， 但 由于 两 煤 层 底 板 下 部 具 有 高 压承 压水 ， 开采 风 险很 大 且开采 经 济效益 较差 ， 所 以 不能作为二 煤层 的保护层进行开采 。依据 防治 煤 与瓦斯 突 出规定 ， 多 煤层 开采 时应选 择无 突 出危 险性 或者 突 出危 险性相 对较小 的煤 层作 为保 护层 首 先开 采n 。根据 现 场 实 测 得 知 ， 二。煤 层 瓦 斯 含 量 较二 煤层 要小 ， 相 应 的突 出危 险性 也 小 。 因此 ， 选 择 突 出 危 险 性 相 对 较 小 且 处 于 二 煤 层 上 部 的 二。 煤 层作 为上保 护 层来进 行开 采 。 3现 场试验 方 案确定 首 先在 上保 护煤 层 二。 煤 层 中布 置 1 1 0 5 3工 作 面进行 回采 ， 在下 部被保 护层 二 煤 层 中布置 1 1 0 5 1 综 放工 作 面 ， 采 区 内煤 层厚 度 为 1 ． 8 ～ l 1 ． 4 5 r r l ， 平 均 厚度 为 5 ． 4 m， 煤 层倾 角 为 1 7 ～2 3 。 ， 煤 层 赋存 稳 定 。保 护 层 与 被 保 护 层 工 作 面 平 面 、 剖 面 分 别 如 图 2 、 图 3所示 。 图 2 保护层与被保护层工作面布置平面 4 上保 护层 开 采保护 效果 理论分 析 及现场 考 察 4 ． 1 保 护 效果理 论 分析 保 护 层 开采 后 ， 周 围 的煤 岩 层 向采 空 区变形 2 0 1 6年 第 9期 田坤 云等 王行 庄 煤矿 近距 离保 护层 开采 防 突效果考 察 3 5 二 煤层 二 ， 煤层 图 3保 护 层 与 被 保 护 层 工 作 面 布 置 剖 面 和移动 ， 地应力重新分布。采空区上 、 下方的岩体向 采空区膨胀变形 ， 地应力向开采空间周围转移 ， 从而 使采空区上、 下方煤岩体应力降低[ 1 ] 。另外 ， 卸压 带范围内的煤 岩 层 中产生新 的裂隙， 原有裂隙也 张开 扩大 ， 使得 透 气 性 系 数增 大 ， 瓦斯 解 吸 、 扩 散 时 间缩短 ， 渗流量迅速增大， 产生“ 卸压增流效应” ， 煤 岩 层 瓦斯排放能力提高 ， 瓦斯压力降低 ， 瓦斯含量 减少 ， 煤的机械强度提高， 进而降低或者消除被保护 层 的突 出危险 性I 1 。 4 ． 2保 护 范 围的 确 定 4 ． 2 ． 1 工 作 面 回采 方 向保 护范 围 根 据 防治 煤 与 瓦斯 突 出规 定 ， 如 果 保 护层 回 采 工作 面 停 采 的时 问超 过 3个 月 并 且 卸 压 比较 充 分 ， 那么该保护层 回采工作面对被保护层 沿其 回采 方 向的卸压角度应该按照 一5 6 ～6 0 。 来划定 。对 于试验 矿 井 1 1 0 5 1工 作 面 而 言 ， 上 距 保 护 层 二。煤 层平均 2 0 m， 计算可知， 保护层二。 煤层应该超前被 保护层工作 面 1 I ． 6 O ～1 3 ． 5 6 IT I 进行开采才能起到 保 护效 果 。 4 ． 2 ． 2 工作面布置方向保护范围 防治 煤与 瓦斯 突 出规 定 要 求 ， 沿工 作 面布 置 方 向的保护范围可以按照卸压角 ， 文 来确定。试 验矿井 煤层倾 角为 8 ～2 4 。 ， 平均倾 角为 1 7 。 。经过 计 算 ， 沿 工作 面 布置 方 向 的卸 压 角 。 一文 7 5 。 ， 根 据试 验 矿井保 护 层与 被保 护层 的平 均 间距 为 2 0 m， 得 到二 。 煤层 I 1 0 5 3工 作 面 开采 后 对 被保 护层 沿 其 布 置方 向的超前 距约 为 5 ． 4 5 m。 保 护 层开 采 后 ， 被 保 护层 沿 2个 方 向 的保 护 范 围如 图 4所示 。 图 4 保护层开采保 护范围投影 4 ． 3 保 护 效果现 场考 察 在 1 1 0 5 1工作面回风巷道及没有进行保护层开 采且与 1 1 0 5 I工作面地质条件相似并相邻 的 1 1 0 1 1 工作面回风巷道进行瓦斯含量、 压力、 煤层透气性系 数测 定 ， 并 统计 两 工作 面 回风 巷 道 掘进 期 间的 瓦斯 涌 出及 突 出预 测指 标情 况 。1 1 0 1 1工 作 面 回风 巷道 的瓦斯基础参数可作为 1 1 0 5 1工作面回风巷道的参 考依据。 4 ． 3 ． 1瓦斯 压力 测试结 果及 对 比 在 I 1 0 1 1工作 面 回风巷道 施工 6个钻 场进 行瓦 斯压 力 测试 ， 在煤 层 埋 藏深 度 相 近 的 1 1 0 5 1工作 面 回风 巷 道 也 施 工 6个 钻 场 进 行 瓦 斯 压 力 测 试 。 1 i 0 1 1工作面回风巷道与 1 1 0 5 1工作面回风巷道 同 编号钻场的埋深基本接近 。取每个测压钻孔瓦斯压 力的最大值绘制成图， 如图 5 所示。 O． 7 0． 6 委 出 0 ． 3 壕 0 ． 2 0 ． 1 O _ ． 。 r_] _ ．J 。f L ．I Ll 。 I ．I- l 2 3 4 5 6 钻孔编 号 图 5 保 护层 开采前后 瓦斯 压力 对比 由 图 5可 以 看 出 ， 经 过 保 护 层 开 采 卸 压 后 ， 1 1 0 5 1工 作 面 巷 道 6个 钻 场 的 平 均 瓦 斯 压 力 为 0 ． 1 8 MP a ， 较 未经过 保护 层开 采 卸压 的 1 1 0 1 1工 作 面 回风巷 道 6 个 钻场 的平 均瓦斯 压力 0 ． 5 2 MP a 煤 层原始 瓦斯 压力 要 小得 多 。 4 ． 3 ． 2瓦斯含 量测试 结果 及对 比 在 I 1 0 1 1 工作面回风巷道及 1 1 0 5 1 工作面回风 巷 道 6 个 钻场 内进 行 瓦 斯 含 量 测 试 ， 取 每 个 钻 孔 瓦 斯 含量 的最 大值 绘制 成 图 ， 如 图 6 所示 。 ．厂1_ ． _ ． ． ． ． 1 2 3 4 5 6 钻孔编号 图 6 保护层开采前后瓦斯含量对 比 由 图 6可看 出 ， 经 过 保 护开 采 卸压 后 ， 1 1 0 5 1工 作面 回风巷道钻场 的平均瓦斯含量为 4 ． 6 4 m。 ／ t ， 较未经过保护层开采卸压的 1 1 0 1 1回风巷道 6个钻 场 的 平 均 瓦 斯 含 量 1 1 ． 5 2 m。 ／ t 煤 层 原 始 瓦斯 含 量 也要 小很 多 。 4 ． 3 ． 3 煤层 透气 性 系数测 试结果 及对 比 1 1 0 1 1及 1 1 0 5 1工作 面 回风 巷道 钻 场 内所 施 工 钻孔 的直径均 为 7 5 r n m， 煤孔 施工 长度均 为 1 5 m， 煤 一 『 - ． 一 ＼ 咖扣菇 3 6 工矿 自动 化 2 0 1 6年 第 4 2卷 层瓦斯含 量系数可取 a 一9 ． 1 3 m3 ／ t MP a l ／ ， 煤层 原始瓦斯压 力 取 1 1 0 5 1工作 面 回风巷 道 6个 测压 钻 孔的平均实测值 0 ． 5 2 MP a 。根据 1 1 0 5 1 工作 面回风 巷道流量的实测值计算不同地点的煤层透气性系数。 1 1 0 5 1工作面回风巷道 内煤层透气性 系数随二。煤 层 1 1 0 5 3工作 面推 进 的变化 规律 如 图 7所示 。 囊 专 O 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 推进距离／ m 图 7被 保 护 层 煤 层 透 气 性 系 数 随 保 护 层 工 作 面 推进距离的变化 曲线 从 图 7可 以看 出 ， 二 煤 层 原 始 透 气 性 系数 约 为 0 ． 0 3 IT I ／ MP a d ， 随 着 工 作 面 1 1 0 5 3的推 进 ， 二 煤层透气性系数有一定上升 。随着二。 煤层 继 续推 进 ， 二 煤层 受 到集 中应力 的影 响 ， 透 气 性 系 数 迅速 衰减 。当保 护 层 工作 面推 进 至 某一 距 离 时 ， 透 气性 系 数 上 升 至 高 峰 值 3 5 ． 6 8 m。 ／ MP a 。d ， 比原始 透气 性 系数 增 加 了 近 1 2 0 0倍 ， 随 后 逐渐 衰 减并趋 于稳 定 。 4 ． 3 ． 4 掘 进 区问 瓦斯 涌 出情况 对 比 统计保护层 1 1 0 5 3工作 面 二。煤层 、 被保 护 层 1 1 0 5 1工作 面 二 煤 层 及 与 1 1 0 5 1地 质条 件 相似但 是未 受 保 护层 卸 压 影 响 的 1 1 0 1 I工 作 面 二 煤层 3条 回风 巷 道 的 瓦斯 涌 出量 ， 绘 制 瓦 斯 涌 出量变 化情 况 ， 如 图 8所示 。 ‘ 6蹄 莲 1 ． ． ． 。 。 。 。 。 ． ． 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 0 1 0 0 1 1 O 5 3 瓦斯涌 出量； -- - i ．．- 1 1 0 5 1 瓦斯涌出量； 1 l O I 1 瓦斯涌出量 从图 8可以看 出， 在 1 1 0 5 3 工作面回采过程 中， 底板围岩受到卸压而产生裂隙 ， 被保护层卸压后 ， 瓦 斯 大量 释 放 ， 沿 着 裂 隙 涌人 到 1 1 0 5 3工 作 面 ， 导 致 1 1 0 5 3工作 面瓦斯涌 出量增 大， 被保 护层二 煤层 1 1 0 5 1工作 面 瓦斯 涌 出量 减 少 。1 1 0 5 3工 作 面 瓦斯 涌 出量约为 1 1 0 5 1工作面瓦斯涌 出量的 3倍 ， 被保 护 层 的瓦斯 大 约 有 5 0 都 已经 涌 入 到 保 护 层 工 作 面 。1 1 0 1 1 工 作面 瓦斯 涌 出量 约为 1 1 0 5 1工 作 面 瓦 斯 涌 出量 的 2倍 。被 保护层 的大量 瓦斯 释放 到保护 层 后 ， 有效地 降低 了被 保护 层 的瓦斯 含量 ， 降低 甚至 消 除 了其突 出危 险性 。 4 ． 3 ． 5 掘进 区间突 出预测 指标 统计 对 比 试验矿井为煤与瓦斯突出矿井 ， 巷道掘进期 间 严 格执 行“ 四位一 体 ” 的局 部 防突措 施 ， 预 测 预报 指 标 采用 钻孔 瓦 斯 涌 出初 速 度 q 、 钻 屑量 指 标 S ， 其临界值分别为 4 ． 5 L ／ rai n和 6 k g ／ m。统计 1 1 0 1 1 工 作 面 回风 巷道 及 1 1 0 5 1工 作 面 回风 巷 道各 5 O个 循 环 的 预测 指 标 ， 其 中 1 1 0 1 1工 作 面 回风 巷 道 的预 测指标 可视 为 1 1 0 5 1工作 面未 受保 护开采 影 响时 的 预测指 标 ， 如 图 9所示 。 O 5 O 参考文献 [1 ] 袁亮． 卸压开采抽采瓦斯理论及煤 与瓦斯共采 技术体 系E J ] ． 煤炭学报 ， 2 0 0 9 ， 3 4 1 1 - 8 ． 第 4 2卷 第 9期 2 0 1 6年 9月 工矿 自 动化 I nd us t r y a n d M i ne Aut oma t i on V0 1 ． 4 2 No ． 9 Se p ．2 01 6 ’。 ’ ’ i实验研究 - ． ⋯ ． ． ． _ l ◆ j ’ 文 章编 号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 O 1 6 0 9 0 0 3 7 0 6 D OI 1 0 ． 1 3 2 7 2 ／ j ． i s s n ． 1 6 7 1 2 5 1 X ． 2 0 1 6 ． 0 9 ． 0 0 9 田子建 ， 高学浩． 基于改进人工势场法的救灾机器人路径规3 E J ] ． 工矿 自动化， 2 0 1 6 ， 4 2 9 3 7 4 2 ． 基于改进人工势场法的救灾机器入路径规划 田子 建 ， 高学浩 中 国矿 业 大学 北京 机 电与信 息工 程学 院 ，北京 1 0 0 0 8 3 摘 要 针 对矿 井障碍 物复 杂 多变 、 救 灾机 器人 采 用传 统人 工势 场法进 行路 径规 划 易陷入局 部极 小 点的 问 题 ， 提 出一种 基 于改进 人 工势 场 法的救 灾机 器人路 径 规 划 方法 。该 方 法通 过在 引力 场 中加入 扰 动 场 来 改 变 引力场 函数 ， 使 救 灾机 器人 在 陷入局 部极 小点 时 自主走 出局 部极 小点 ； 结合 障 碍填 充 法 ， 通过 对 凹障碍 物 进 行虚 拟 填充 ， 形成 新 的障碍 物 并产 生相 应的 斥 力场 函数 ， 避 免救 灾机 器人 再 次陷入 局部极 小点 。仿 真及测 试 结果 验证 了该方 法 的可行 性及 有效 性 。 关键 词 救 灾机 器人 ；路径 规 划 ；人 工势 场法 ； 扰 动场 ；势场 函数 ；障碍 物 填充 法 中图分类号 TD 6 7 文献标志码 A 网络出版时间 2 0 1 6 0 9 0 2 1 0 1 2 网络 出版 地址 h t t p ／ ／ w ww． c n k i ． n e t ／ k c ms ／ d e t a i l ／ 3 2 ． 1 6 2 7 ． T P ． 2 0 1 6 0 9 0 2 ． 1 0 1 2 ． 0 0 9 ． h t ml 收稿 日期 2 0 1 6 0 3 2 5 ； 修 回 日期 2 0 1 6 - 0 7 1 9 ； 责任编辑 李 明。 基金项 目 国家 自然科学基金重点资助项 目 5 1 1 3 4 0 2 4 ； 国家 自然科学基金资助项 目 U1 2 6 1 1 2 5 。 作者简介 田子建 1 9 6 4 一 ， 男 ， 湖南望城人 ， 教授 ， 博士 ， 主要从事煤矿井下安全检测方面的研究工作 ， E - ma i l t i a n 0 7 2 6 1 2 6 ． c o rn。 [2] 曹承平 ． 近距离上保护层 开采 的实践[ J ] ． 煤炭科学 技 术 ， 2 0 0 6， 3 4 4 3 3 3 5 ． [3] 马 占国 ， 涂敏 ， 马继 刚 ， 等 ． 远 距离下 保护 层开 采煤 岩 体变形 特征 [ J ] ． 采矿 与安 全工 程学报 ， 2 0 0 8 ， 2 5 3 25 3 2 57 ． [4 ] 陈思 ， 石必 明， 穆朝 民 ， 等． 保 护层开 采过 程 中增 透效 果及卸压范 围研究 [ J ] ． 煤 炭科学 技术 ， 2 0 1 3 ， 4 1 4 45 49 ． [5 ] 刘三钧 ， 林 柏泉 ， 高杰 ， 等． 远距 离下保 护层 开采 上覆 煤岩裂隙 变形 相 似模 拟 [ J ] ． 采 矿 与安 全 工程 学 报 ， 2 0 1 1， 2 8 I 5 1 - 5 5 ． [ 6] 田坤云 ， 孙 文标 ， 魏二剑． 上保护层开采保护 范围确定 及数值模拟[ J ] ． 辽 宁工 程技 术 大 学 学报 自然 科学 版 ， 2 0 1 3 ， 3 2 1 7 - 1 3 ． [7] 于不 凡． 开采解放层 的认 识与实践 [ M] ． 北京 煤 炭工 业 出版社 ， 1 9 8 6 ． [ 8] 石必 明 ， 俞启香 ， 王凯． 远程保护层开采上覆煤 层透气 [ 9] [ 1 0 1 E l 1 ] [ 1 2 ] [ 1 3 ] [ 1 4 ] 性动态演化规律试验研究[ J ] ． 岩石力学 与工程学报 ， 2 0 0 6， 2 5 9 1 9 1 7 1 9 2 1 ． 石 必明 ， 俞启香 ， 周世 宁． 保护层开采远距离煤岩破 裂 变形数值模拟 [ J ] ． 中 国矿 业大学 学报 ， 2 0 0 4 ， 3 3 3 259 26 3 ． 国家安 全生产监督 管理总局． 防治煤与瓦斯突 出规定 [ M] ． j B 京 煤 炭工业出版社 ， 2 0 0 9 ． 沈荣喜 ， 王恩元 ， 刘 贞堂 ， 等． 近 距离下 保护 层开采 防 冲机理及技 术研究 [ J ] ． 煤炭 学报 ， 2 0 1 1 ， 3 6 增 刊 1 63 - 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