中国安全科学学报

城镇燃气管道个人及社会风险可接受标准研究

张鹏, 肖博文, 宋文琦, 刘为

2023, 33(10): 1-7. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.10.2157

摘要 ( 560 )

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为响应我国“十四五”规划中对清洁能源提出的要求,使我国城镇燃气管道安全管理水平适应发展的需求,从生命风险的角度研讨城镇燃气管道风险可接受标准。首先采用平均个人风险(AIR)法和最低合理可行(ALARP)准则相结合的方法,统计2012—2021年的事故数据;然后以5年为一周期进行对比分析,以上一个5年周期的风险可接受标准预测下一个5年周期的风险可接受标准参考值,并得出2022—2026年个人风险可接受标准的参考值;最后依照在个人风险可接受标准 5年周期预测法,采用累计频率-死亡人数(F-N)曲线法,统计2017—2021年每起事故死亡数及年管道长度,并确定社会风险可接受标准。研究表明:以风险水平1.017 13×10^-7作为个人风险不可接受风险区与ALARP区分界线,2.034 27×10^-7作为ALARP区与可接受风险区的划分边界;同时确定了社会风险最大可接受风险曲线和可忽略风险曲线,并结合ALARP准则划分出风险区域。

风险动物园(II):风险隐喻理论的溯源、演进与前景

佟瑞鹏, 胡向阳, 尹雪晨, 郭钰

2023, 33(10): 8-15. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.10.1039

摘要 ( 363 )

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21世纪初,风险隐喻理论在风险科学领域逐渐引起重视。为探究风险隐喻理论的发展现状和演变特征,运用文献研究,系统分析和梳理风险隐喻理论的历史溯源、演进脉络,并探究未来风险隐喻研究的前景。结果表明:风险隐喻理论作为风险管理科学和认知语言科学的交叉产物,发展了近10余年,学者们在风险事件本体、风险管理态度和风险演化机制3个方面开展大量研究并取得一定的进展。但同时还存在一些问题:风险隐喻理论和模型在重要的概念方面存在相当程度的不一致性和严格性缺乏;对具有极端影响的大概率风险事件隐喻的研究还不够深入;缺少对影响较低的风险事件的关注等。面对一系列复杂问题,亟需进一步丰富风险隐喻理论,以促进风险管理科学的发展。

基于深度学习的检修作业过程风险智能预警

王金江, 关鹏婷, 陈卓, 葛伟凤, 鞠茜

2023, 33(10): 16-22. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.10.1744

摘要 ( 351 )

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为提高炼化企业检维修作业过程的安全性,利用目标检测技术,构建基于深度学习的智能风险识别模型;首先,结合贝叶斯网络(BN)及模糊集理论,建立动态风险评估模型;其次,采用分级动态预警方法,实现检修作业过程风险要素的智能监控预警;然后,以压缩机检修作业过程为例,采用失效模式和影响分析(FMEA)与作业条件危险性分析方法,辨识作业过程风险,再利用基于深度学习的风险智能识别模型,监控现场作业过程并识别风险;最后,采用BN和模糊集理论相结合的方法,评估作业过程中的动态风险,并采用分级预警的方法智能预警作业过程风险。结果表明:该方法可以有效识别压缩机检修作业过程中的风险因素,识别准确率为93%,在此基础上进行动态风险评估,当观测到事件概率发生变化,且超出相应预警阈值时,依据风险等级进行报警,实现风险要素的智能监控。

重大突发公共卫生事件下飞行员职业韧性对工作倦怠的影响

李丽, 陈瑶, 赵跃, 曹长城

2023, 33(10): 23-29. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.10.1807

摘要 ( 210 )

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为探究重大突发公共卫生事件下不同时期飞行员工作倦怠状况,以及职业韧性对工作倦怠的影响机制,以新冠疫情为例,采用职业韧性量表、工作嵌入量表和工作倦怠量表,分别于疫情防控期及防控政策放开后,先后2次对国内7家航空公司飞行员开展问卷调查,并使用Process宏程序进行假设检验。结果表明:在疫情防控期,近34.5%的飞行员表现出轻度、中度工作倦怠,在疫情防控政策放开后,飞行员倦怠水平降低,倦怠检出率为27.5%,且基本为轻度倦怠;在前后2个时期中,职业韧性与工作倦怠及其3个维度均显著负相关,职业韧性对工作倦怠有显著负向影响;工作嵌入在职业韧性与工作倦怠及其情绪衰竭、去人性化等维度间均发挥部分中介效应,工作嵌入在飞行员职业韧性和工作倦怠之间的中介效应占比先后为31.58%、36.67%。提高飞行员职业韧性水平及工作嵌入度,可有效应对重大突发公共卫生事件下飞行员工作倦怠问题。

非正式群体安全氛围对建筑工人安全行为的影响

赵航, 刘红勇, 郑俊巍

2023, 33(10): 30-38. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.10.1408

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为探索建筑行业非正式群体安全氛围对建筑工人行为的影响,基于已有文献,结合人际关系理论和群体动力学理论,构建非正式群体安全氛围与建筑工人安全行为的影响机制模型。通过问卷回收和筛选,得到有效问卷465份,并采用结构方程模型(SEM)和Bootstrap法进行实证研究和假设检验。结果表明:非正式群体安全氛围显著正向影响建筑工人安全行为;非正式群体自发形成的行为规范以及建筑工人的个体行为意向在非正式群体安全氛围与建筑工人安全行为之间发挥显著中介作用。从结果来看,要想降低建筑行业事故率,对于在建筑行业中所形成的非正式群体因素不容忽视,且应该时刻关注建筑行业中的非正式群体行为规范,并积极引导非正式向正式靠拢,改变建筑工人个体不正确的行为意向,才能进一步减少建筑行业安全事故的发生。

城市综合韧性能力时空动态评估模型:以传染病为例

张雅宁, 司鹄

2023, 33(10): 39-45. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.10.0042

摘要 ( 205 )

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为探究传染病背景下城市韧性因素作用机制和时空变化,从多尺度把握韧性短板,以街道为基本研究单元,采集空间数据和统计数据,构建时空动态评估模型。考虑城市韧性的承灾、抵御和恢复能力,集空间回归分析和地理探测器等方法,分阶段研究并得出显著驱动街道韧性的因素,进而量化市区与全市韧性,并以武汉市为例进行验证。结果表明:主城区的韧性能力整体低于远城区且波动程度大。全市韧性能力从较高升至高水平。从作用机制看,城市道路、高速和区域组织协调限制局域韧性能力;建成区绿化率在研究阶段与城市发展情况、区域组织协调的指标相互影响,驱动全局韧性提升。在时空角度,街道的恢复具有主导并协同其他影响因素驱动城市整体韧性回升的效果,且空间分布随时间推移趋于集中化。

高阶煤润湿过程中水分运移的低场核磁共振试验

高建良, 关孟瑶, 张琛, 王德坤, 任镜璋

2023, 33(10): 46-52. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.10.0009

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为深入了解煤层注水过程中水分在高阶煤煤体中的运移特征,以焦作中马村矿高阶煤为研究对象,利用低场核磁共振(LNMR)设备,测试煤样在负压浸水试验、等温浸润试验过程中不同浸水时间时的核磁谱图,结合煤样负压浸水过程的质量变化,获得制备饱水煤样所需的试验条件;结合煤样等温浸润过程质量变化,从微观层面定量分析煤样润湿过程中水分进入煤体的分布特征、煤样含水率和含水饱和度的变化规律。结果表明:水分在毛细管力作用下,可以浸润到煤体的最小孔径对应的核磁弛豫时间为0.014 ms;水分按照较大孔→小孔→微孔的路径依次进入到煤体中,按照微孔→小孔→较大孔的路径依次达到饱和状态,试验煤样在相同的润湿时间时,虽然含水率不同,但整体含水饱和度几乎一致,且煤样整体含水饱和度与润湿时间的0.5次方之间存在定量关系。

基于Petri网的终端区ADS-B监视系统及其可靠性研究

沈笑云, 张硕, 张思远, 焦卫东

2023, 33(10): 53-61. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.10.1519

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为辅助塔台管制人员决策,提升航空器运行安全性,提出一种以广播式自动相关监视(ADS-B)数据为数据源的终端区监视系统。首先,基于系统需求分析系统架构特征,利用面向对象Petri网(OOPN)灵活、易于模块化设计等优点,将复杂系统模块化,分别建立子系统模型,依据子系统间的交互关系建立整体系统简化模型,并分析模型的可靠性;然后,设计ADS-B数据流实时传输引擎,利用无线传输的方式提升数据使用效率,然后,设计ADS-B数据流实时传输引擎,利用无线传输的方式提升数据使用效率,有效传输虚拟系统与外部实体之间的数据;最后,基于虚幻引擎(UE4)平台,构建虚拟现实仿真系统,实时监视机场及周围一定范围内的航空器。实时监视机场及周围一定范围内的航空器。结果表明:该系统建模方法能提高系统的模块性和可靠性,增强系统逻辑结构的易分析性,构建的系统可以安全、可靠地实现终端区监视功能。

孔隙水作用下深埋硐室稳定性分析及破坏机制

张道兵, 朱远嫘, 尹华东, 胡阿平, 汤宇

2023, 33(10): 62-70. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.10.1568

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为获得孔隙水作用下深埋硐室的围岩压力及其潜在破坏面,将Hoek-Brown破坏准则和极限分析定理结合,改进传统的深埋硐室“楔形体”破坏机制,并将孔隙水作用考虑到优化的深埋硐室围岩稳定性计算模型中;然后根据虚功率原理推导出孔隙水作用下深埋硐室围岩压力解析解,通过序列二次规划(SQP)算法优化得到围岩压力上限解以及拱顶、拱肩破坏范围。研究表明:Hoek-Brown准则参数中地质强度指数(GSI)、岩体常数、岩体单轴抗压强度增大时围岩压力减小,硐室的潜在塌落范围也减小,而扰动因子、岩体容重和硐室直径的增大会对硐室的稳定性产生不利影响。此外,孔隙水压力系数增大时围岩压力和塌落范围也不断增大,且随着水位线高度的增加,影响程度越加明显。

裂隙倾角对典型海底金属矿多裂隙围岩流热耦合的影响

张永亮, 曲敏, 陈世强, 牟宏伟, 邵兵, 范文涛

2023, 33(10): 71-78. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.10.0380

摘要 ( 144 )

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为探究裂隙倾角对三山岛金矿多裂隙围岩流热耦合的影响,基于三山岛海底矿体测量数据建立多裂隙围岩流热耦合模型,应用COMSOL Multiphysics将三维裂隙降维简化,分析裂隙倾角在流热耦合过程中对渗流场中裂隙出口流量、渗流速度以及对温度场中的传热时间、温度分布、裂隙出口温度的影响。结果表明:离散裂隙的倾角对渗流场和温度场有明显的控制作用。地热水的渗流速度随着与入口处距离的增加总体呈现先减小后平稳流动最后增大的趋势,随着时间的推移裂隙出口流量皆呈现出不断减小的趋势;裂隙围岩距离巷道越远温度越高,不同裂隙倾角附近围岩的等温线分布明显不规则。

基于无监督LDA的水电工程施工安全事故致因分析

陈述, 孙孟文, 陈云, 聂本武, 李智, 刘文濯

2023, 33(10): 79-85. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.10.1924

摘要 ( 247 )

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为实现水电工程施工安全事故报告中致因的智能挖掘,首先,利用Jieba库分词处理 1 206 条事故分析报告,提出事故分析文本词频-逆文档频率(TF-IDF)关键词处理算法,确定词频权重并构建事故文本词向量;然后,基于TF-IDF特征,训练无监督隐含狄利克雷分布(LDA)主题模型,提取事故主题及主题词;最后,对主题词进行社会网络分析,揭示事故要素间的潜在关系,智能输出水电工程施工安全事故成因。结果表明:LDA主题模型能快速挖掘出大量有效事故数据信息,并计算出安全意识、事故隐患、违章行为等5个事故主题。致因自动分析结果显示,违规违章操作、未掌握安全操作技术、材料设备问题、违反施工程序、作业环境条件不良是导致水电工程施工安全事故的最主要原因。加强施工人员的行为监管,提高事故主要致因的预防能力,有助于提升水电工程施工安全管控水平。

管廊内电缆内热源燃烧过程数值模拟研究

钟委, 郭超杰, 马文辉, 高子鹤

2023, 33(10): 86-93. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.10.1317

摘要 ( 147 )

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为预防综合管廊局部空间内部电缆火灾事故的发生,运用火灾动力学模拟软件(FDS)三维传热和热解模型,对15 kV铜芯电缆着火过程建模分析,分析不同条件下电缆温度分布、热解气体分布以及热释放速率(HRR)曲线,以及热源功率大小和持续时间对电缆燃烧过程的影响。结果表明:随着热源功率的增加,电缆着火时间缩短,火灾危险性增加;HRR峰值和最大火蔓延长度(FSL)随着热源功率的增加呈线性增长;及时阻断热源功率可有效预防火灾的发生;热源功率消失后的火焰残留时间随着热源功率持续时间的增加整体呈现先上升后下降的趋势。

高海拔剧烈干湿循环在役排土场安全状态评价

董建军, 姜浩, 闫斌, 杨嫡

2023, 33(10): 94-103. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.10.2246

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为揭示剧烈干湿循环作用对高海拔地区石灰石排土场边坡安全状态的影响,针对高海拔矿区水泥用石灰岩矿区1号、2号在役石灰石排土场边坡,基于非饱和-饱和渗流理论,引入非饱和土抗剪强度方程、基质吸力分布规律方程,开展数值计算,研究剧烈干湿循环下非饱和-饱和渗流场的演化特征并对排土场边坡进行安全状态评价。研究结果表明:在干湿循环作用下,石灰石排土场边坡表层土体由非饱和状态向饱和状态转变;随干湿循环次数增加,石灰石排土场边坡最大竖向位移持续增加,数值计算边坡最大累积竖向位移值与实际监测值较为吻合;石灰石排土场边坡安全系数随干湿循环次数增加而持续衰减;石灰石在役排土场边坡在剧烈干湿循环作用下处于稳定状态。

飞行签派员警觉性预测三过程模型

王岩韬, 王则政, 时统宇

2023, 33(10): 104-110. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.10.1471

摘要 ( 198 )

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为解决民航飞行签派员警觉性预测问题,在国际通用的警觉性理论基础上,通过电子手环监测与精神运动能力测试(PVT)数据分析,构建面向民航飞行签派员的警觉性预测三过程模型(TPMA)。首先,从国内大型运输航空公司的一线值班飞行签派员中选取120名被试,在40 h睡眠剥夺条件下定时采集体温数据,并对被试进行PVT测试;其次,使用余弦分析法确定相位,根据测试数据,确定模型的上下渐近线,睡眠转换阈值等关键参数;然后,通过提前唤醒,测试修正睡眠惯性过程;最后,测试120名被试用以验证模型,并额外选取3组不同排班方式的被试开展独立验证。结果表明:二谐量的余弦函数可以很好地拟合体温数据,拟合相位为16.88,警觉性昼夜节律参数为-55 ms/℃,上下渐近线分别为750、200 ms, 睡眠转换阈值为437 ms;TPMA预测结果与规律作息测试数据拟合优度大于0.90,与实际工作条件下测试数据的拟合优度大于0.81。提出的飞行签派员TPMA具有较好的稳定性和适用性。

端帮采场支撑煤柱峰值应力及塑性区宽度确定方法

丁鑫品, 白国良, 曹明明, 桑盛, 齐恒

2023, 33(10): 111-119. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.10.2329

摘要 ( 147 )

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为了保证边坡安全的同时回收更多的露天矿边帮压煤,首先采用离散元仿真软件模拟再现端帮煤开采全过程,监测并分析采硐群支撑煤柱受力和变形特征;然后构建不同采硐深度下的3种支撑煤柱竖向荷载分布模型,建立端帮采场采硐与围岩力学分析模型。结果表明:沿采硐延深方向,支撑煤柱竖向受力与变形呈现出典型的分段特征;自采硐口向内,随着采硐深度的增加,竖向应力首先呈线性增大,达到峰值后,在采硐末端前、后约3倍采硐宽度范围内骤然减小至坡体初始应力并保持不变;基于采硐施工前、后采场上覆岩体竖向应力恒定原理,得到不同采硐深度下的煤柱峰值应力确定方法;基于极限平衡理论和Mohr-Coulomb强度准则,推导出峰值应力作用下的煤柱单侧塑性区最大宽度估算公式。

页岩气集输站场撬装设备失效后果面积计算方法

吴瑕, 孙浩, 宋长景

2023, 33(10): 120-128. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.10.1190

摘要 ( 120 )

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为准确评估页岩气集输站场撬装设备组件发生连锁失效的后果,避免在后果面积计算中因忽视连锁效应、低估或高估后果危害性、忽视失效后果面积重叠计算等问题,首先,在美国石油协会(API)581标准的基础上,考虑可能存在的多米诺场景,建立失效后果面积加权计算模型;然后,引入圆弧并面积算法,消除失效后果面积重叠计算的影响,并结合设备失效概率与多米诺场景概率确定连锁效应加权系数,形成撬装设备失效后果面积计算方法与计算步骤;最后,以某页岩气集输站场吸收撬为例,计算其失效后果面积。结果表明:考虑失效后果重叠计算得到的失效后果面积为759.48 m²,常规失效后果计算方法对后果低估了38.5%,未消除后果重叠的常用多米诺方法对后果高估了62.7%,考虑失效后果面积重叠计算可以帮助合理评估页岩气集输站场撬装设备组件发生连锁失效的后果面积。

液氮抑制外部加热和过充锂电池模组热失控

史波波, 沈王赵男, 王志, 阮辉, 刘航

2023, 33(10): 129-136. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.10.0781

摘要 ( 261 )

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为抑制锂离子电池模组的热失控传播,构建液氮(LN)对热失控的抑制试验系统,揭示在外部加热和过充条件下,LN对锂离子电池模组热失控传播的抑制作用。结果表明:外部加热条件下,热失控自紧贴加热板的电池向两侧传播,共6块热失控电池;同条件下,注氮后热失控电池温度降低超过100 ℃,峰值温度降低70 ℃以上,LN冷却效率为42.9%,有效利用率为4.1%,热失控剧烈程度降低,传播被阻断;改变加热板位置使LN不直接接触热失控电池时,LN的冷却效率为18.3%,有效利用率仅为2.1%,远低于接触组,且热失控电池回温至207 ℃,LN不能终止电池热失控进程,LN直接接触热失控电池时达到最佳抑制效果。过充条件下,电池模组内共7块热失控电池,峰值温度均超过345 ℃;注氮组无热失控电池,电池峰值温度为127.4 ℃,LN冷却效率为41.7%,在电池模组压降时注氮可防止热失控发生。

高温-动态冲击作用下页岩微纳米孔隙结构演化特征

余旭, 王宇, 翟成, 刘厅, 徐吉钊, 孙勇

2023, 33(10): 137-146. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.10.1147

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为阐明甲烷原位燃爆压裂载荷对页岩储层的微观改性特征,开展高温-动载协同作用下页岩微纳米孔隙结构的演化特征研究,选取典型页岩样品,综合应用3D轮廓测量、原子力显微镜(AFM)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD),分析高温-动态冲击作用后的页岩碎块的宏微观粗糙特性、孔裂隙结构及矿物组分随高温的变化特征。结果表明:随温度升高,页岩断面毫米级粗糙度先略有降低后急剧升高。随温度升高,页岩有机质纳米孔减少,石英中出现复杂裂缝,碳酸盐矿物产生气孔,黏土矿物层间结构破坏,页岩体孔隙度由常温的1.488%逐渐上升至700 ℃的1.997%。不同高温下页岩物性组成差异显著,XRD定量分析结果显示,石英的质量占比升高,方解石和白云石总占比降低,从微纳米尺度说明燃爆载荷对页岩储层有改性效果。

基于知识图谱的火灾图像识别研究

李海, 孙鹏

2023, 33(10): 147-159. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.10.2088

摘要 ( 267 )

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为了全面分析图像型火灾识别技术的发展趋势和研究动态,更准确地为火灾探测领域科研工作提供研究方向,运用Web of Science已有文献数据和科学知识图谱软件以及Python-matplotlib库,定量分析国际火灾图像研究的发文时间、发文作者、发文机构、高被引文献等特征,从主题、关键词、摘要入手分析当前研究热点与前沿趋势动态。结果表明:国际火灾图像识别研究成果数量整体上呈现出波浪式上升趋势;欧美国家在火灾图像识别领域的研究较为深入,而中国在该领域研究起步较晚;J Comp Neurol、Remote Sens Environ、Fire Safety J、J Geophys Res-Atmos为代表期刊形成共被引期刊合作网络;研究热点主要表现在火灾图像识别的深度学习模型、森林火灾图像及火灾影响、火灾遥感图像识别算法3个方面;研究前沿主要表现在基于深度学习的火灾烟雾探测,火烧迹地的森林植被覆盖与流失,煤矿、工业热源、电动汽车的火灾探测,阻燃性4个方面。

埋地燃气管道在土壤中小孔泄漏扩散特性研究

邓兵兵, 谢昱姝, 邓方, 葛悦, 吕良海, 张晓峰

2023, 33(10): 160-166. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.10.0145

摘要 ( 178 )

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为减少因燃气管道泄漏而导致的爆炸事故,基于泄漏扩散模型和试验,探究管道泄漏后燃气在土壤中的扩散特性。建立全尺度燃气管道小孔泄漏试验系统,模拟埋地燃气管道小孔泄漏情形,采集土壤中甲烷体积分数,分析其随时间变化特性、与泄漏口距离关系,以及土壤系数、压力波动对甲烷体积分数影响,并与理论模型对比,分析模型值与试验值的差异,进而提出对理论模型的修正意见。研究结果表明:土壤中甲烷体积分数随时间的变化呈现陡增—稳定、S型、线性3种趋势;在管道泄漏一定时间后,土壤中甲烷体积分数与距泄漏口的距离呈现指数关系;燃气在土壤中的扩散受土壤物性参数影响;土壤中甲烷体积分数饱和时间为模型值的1/10,低压情况下,近距离土壤中燃气饱和浓度为模型值的2倍,高压情况下,远距离土壤中燃气饱和浓度为模型值的5倍。

深埋施工隧道非稳态传热与风流热工参数反演

黄敏华, 王海桥, 陈世强, 朱辉, 韩巧云, 刘东

2023, 33(10): 167-175. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.10.0024

摘要 ( 119 )

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为改善深埋施工隧道热环境,掌握风流流经隧道过程中的热湿变化规律,采取现场实测与理论推导的方法,构建风流-围岩非稳态传热模型,依托现场实测数据对模型进行验证;基于上述理论模型,数值反演通风参数,量化通风时长、断面风速、送风温湿度对隧道环境温湿度和综合换热系数(CHTC)的影响规律,得到有效通风降温临界时间和断面临界风速。研究结果表明:当通风时长τ大于 900 h 时,CHTC不随通风时长的变化而变化,在该通风时域内通风不能达到降温效果;当断面风速u小于0.22 m/s时,等温线和等相对湿度线密集,在此流速区间内,气流温度梯度和湿度梯度变化显著,温差和浓度差引起的热湿传递较强,此时增大送风量,有利于降低隧道环境温湿度。

充填浆液的产气测试及对CO传感器监测的影响

周昆, 孙希贤, 马豪悦, 刘施恩, 魏林海, 仲晓星

2023, 33(10): 176-182. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.10.0232

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针对采空区充填浆液因发生物化反应后产生干扰气体,引起矿用电化学CO传感器误报警的问题,基于浆液的氧化周期、产气特性、反应后成分的X射线衍射(XRD)及充填产生气体对矿用电化学CO传感器的交叉干扰等测试,研究煤矸石、粉煤灰、普通硅酸盐水泥和矿井水以 65.5∶4.5∶10∶20 比例配置成的充填浆液的产气特性,探究充填产生气体对矿用电化学CO传感器的影响特征。结果表明:采空区充填浆液在物化反应过程中会消耗O₂和CO₂,且会产生H₂、CO和CH₄;其中O₂和CO的体积分数变化与煤矸石氧化有关,CH₄的体积分数变化与煤矸石中甲烷解吸有关,CaO和CO₂的反应会导致CO₂体积分数的降低,粉煤灰中的铝粉在碱性环境中反应会产生H₂,且H₂是造成矿用电化学CO传感器误报警的主要因素,并对矿用电化学CO传感器检测结果呈正交叉干扰。

含矸煤层煤壁稳定性夹矸厚度效应研究

李国盛, 李振华, 杜锋, 王文强, 徐杰

2023, 33(10): 183-191. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.10.1713

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为了解夹矸厚度对含矸煤层煤壁稳定性的影响,采用理论分析与数值模拟相结合的方法,推导出夹矸层剪切破坏力学模型,进而建立含矸煤层煤壁稳定性数值模型,分析不同夹矸厚度下的煤壁前方水平位移、垂直应力的空间分布特征。结果表明:煤壁前方产生失稳影响区主要位于夹矸层周围,形成以夹矸层为中心的凸出区域;夹矸厚度较小时,夹矸层呈现出多块体联合破坏形态,而夹矸厚度较大时,夹矸层出现单块体逐个破断现象;力学分析得知:夹矸层破坏面发生剪切破坏的危险系数随着夹矸厚度的增大而逐渐减小,数值模拟结果与理论分析一致。

独头隧道爆破冲击波传播特征与爆源因素影响分析

周贤舜, 张学民, 王立川, 孟祥栋, 张俊儒, 李庆斌

2023, 33(10): 192-198. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.10.1174

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为评估在隧道爆破冲击波作用下人员安全和建筑物毁伤问题,需要明晰施工隧道与交通隧道内爆破空气冲击波传播特征的区别。利用ANSYS/LS-DYNA软件对比分析独头与双向开口隧道内冲击波传播过程的差异性,研究爆源等效炸药当量、炸药多孔起爆及爆源位置等因素对爆破冲击波传播影响机制。结果表明:独头隧道内爆破冲击波传播经历三维球面波逐渐转换至一维平面波的3阶段变化模式,且独头隧道端部边界约束初始球面波几何扩散,经壁面反射叠加的超压增幅达20%;爆源炸药当量影响着波阵面变化,3阶段变化模式的波阵面转换位置与炸药当量呈幂函数负相关关系,随炸药当量提高而在更接近爆源位置转换;多炮孔起爆工况近场超压更大,而进入远场一维平面波传播区域,多炮孔起爆和爆源位置对冲击波超压分布特征影响有限;与单个爆源中心起爆工况相比,超压相对误差小于5%。

煤矿掘进工作面粉尘延时采样测量方法

林汉毅, 江丙友, 袁亮, 任波, 王小涵

2023, 33(10): 199-206. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.10.2042

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为研究煤矿掘进工作面采样时刻对滤膜称重法测量长距离巷道粉尘运移情况的影响,结合有限元分析方法提出延时采样法。首先分析粉尘颗粒沿巷道径向的运动模型,然后估算粉尘在巷道中运移所需的时间,制定粉尘质量浓度测量方案,并在煤矿巷道实地测量。结果表明:延时采样法得到不同时间、不同位置和不同作业工况下相同批次粉尘的运移分布情况,而多点同步采样法的不同起始时间的测试结果稳定性差;分析延时采样法的数据发现“尘汇现象”,其导致弱风巷道粉尘质量浓度的每小时增长速率约为扩散至该区域粉尘质量浓度的10%~15%。分析延时采样法在不同工况下的粉尘质量浓度及其对应的尘汇浓度和测量误差,发现新的非截割尘源位置,并计算产尘浓度,为针对性布置和安装巷道降尘设备提供参考依据。

基于铀尾矿库核素监测的WSN粒子群优化路由算法

周子翔, 余修武, 彭威, 刘永

2023, 33(10): 207-213. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.10.1772

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为提高铀尾矿库无线传感器网络(WSN)现有路由算法的网络寿命,提出一种基于铀尾矿库核素监测的WSN粒子群优化路由算法(EBPSO)。首先,在簇头(CH)选举阶段,考虑传感器节点的能量、簇内节点距离、CH到基站的距离等参数,利用粒子群优化(PSO)算法选出最合理的CH,并将筛选出来的CH节点应用于铀尾矿库核素监测组建WSN;其次,在数据传输阶段,提出转发节点的选择方法;然后,用能量阈值重分簇方案来减少能量消耗;最后,对比基于PSO优化模糊C均值的分簇路由算法(POFCA)、低功耗自适应分簇(LEACH)以及高效非均匀分簇算法(EEUC)性能。结果表明:在网络生命周期上,EBPSO算法比POFCA、LEACH、EEUC分别提升1.7%、24.7%、9.2%。EBPSO算法能够延长网络生命周期,适用于铀尾矿库核素监测应用场景。

基于改进YOLOv5s算法的隧道初期火灾检测模型

马庆禄, 孙枭, 唐小垚, 鲁佳萍, 段学锋

2023, 33(10): 214-223. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.10.2424

摘要 ( 169 )

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为提升公路隧道初期火灾的检出率与检测精度,考虑初期烟火特征量小且不易侦测的特点,提出一种基于改进YOLOv5s算法的公路隧道初期火灾检测模型。首先,在YOLOv5s特征检测层并入变压器预测头,在原有3个特征检测头的基础上新增第4个160×160尺度的特征检测头,以增强多尺度识别能力;同时,引入加权双向特征金字塔网络(BiFPN)结构,用于融合高低层火焰和烟雾的语义信息;然后,采用完全交并比(CIoU)替换距离交并比(DIoU),并在置信度损失中采用Focal Loss改进YOLOv5s的损失函数,从而提升新模型整体的训练效果和检测精确度;最后,在真实隧道内开展初期火灾模拟试验,获取50 000幅训练集样本,并结合2022年3月1日江苏镇江观音山隧道真实火灾视频数据,对比分析YOLOv5s-Opt和YOLOv5s算法模型。结果表明:YOLOv5s-Opt对初期火灾的平均检测精度达到90.38%,比YOLOv5s提高2.06%;对于同一段火灾实测视频,YOLOv5s-Opt的检出率比YOLOv5s高出3.63%。YOLOv5s-Opt算法模型更擅长初期火灾小目标的检测和识别,在检测精度和检出率方面更具有优势,检测效果明显,满足实际火灾检测需要。

震灾应急救护人员与受伤灾民双边匹配决策模型

罗宏森, 刘佳旺, 杨琴

2023, 33(10): 224-233. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.10.0656

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为提高地震灾害后伤员的救护质量,从应急救护人员和受伤灾民的匹配问题入手,聚焦伤员转运后送环节,将决策者制定救护人员与灾民匹配方案的过程转化为一对多完全匹配问题,构建决策模型,求解最优匹配方案。首先,从应急环境和双方需求2方面分析匹配影响因素,设计科学可靠的匹配指标体系,并基于匹配指标收集双方信息;然后采用三角模糊数量化双方信息,基于后悔理论刻画决策者对匹配结果的感知效用,以感知效用最大化为目标建立双边匹配决策模型,并运用遗传算法求解;最后,引入“9·5”泸定地震案例,验证模型及算法的有效性。结果表明:基于后悔理论的双边匹配决策模型可以求得决策者感知效用的最大化目标,决策结果满足救护人员和受伤灾民需求,且能够有效规避双方匹配程度过低的匹配方案,提高震灾应急救护质量。

突发事故情境中内隐记忆驱动的应急决策行为特性分析

韩豫, 李家猛, 顾婧

2023, 33(10): 234-239. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.10.2114

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为探究突发事故情境中认知心理对应急决策的影响,提高个体应急处置能力,采用认知心理学中加工分离范式,设计再认试验来量化内隐记忆水平。开展应急决策行为模拟试验,测试应急决策的反应时间和行为选择,并通过反应时和准确率来评价其应急决策能力,进一步对比不同内隐记忆水平当事人应急决策行为结果差异,分析内隐记忆驱动下应急决策行为的过程特性及自动化产生机制。结果表明:内隐记忆能够对应急决策的信息感知、认知加工和行为选择过程产生影响;相较于内隐记忆较低的被试群体,内隐记忆较高的被试应急反应速度更快,应急行为选择的准确性更高;当事人在危险感知的启动阶段,通过无意识提取相关记忆,能够快速响应;在认知加工阶段,消耗较少的注意资源,表现出一定程度的自动化行为特征,减少自我损耗,从而增强应急决策情绪状态的稳定性,减少冒险行为。

应急救援数字化战场体系研究与应用探索

杨继星, 房玉东, 边路, 黄晓辉, 柳树林, 贾泽宇

2023, 33(10): 240-246. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.10.2199

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为提高我国灾害事故应急救援能力,借鉴军事作战理念,构建应急救援数字化战场体系,结合应急救援战术互联网、现场数字化全息感知、态势推演与智能辅助决策、可视化指挥与协同作战等数字化救援技术的实战应用能力,建立天空地一体化应急通信保障体系和情指行一体化应急指挥作战体系,并在应急使命演习中验证实战效能,破解复杂灾害现场应急救援工作中存在的通信保障难、情报决策难、态势研判难、指挥调度难、作战协同难等实战难题,实现科学、高效、精准救援。研究结果表明:应急救援数字化战场体系建设打造单兵数字化、战场网络化、指挥可视化、救援智慧化的新型应急救援模式,系列化技术装备和系统平台投入实战应用,有助于提升我国灾害事故救援通信保障、现场感知、辅助决策和指挥调度能力。

工作场所空气中甲醛含量快速检测方法

丁玎, 王昱, 纪晓慧, 舒木水, 窦妍, 贺佳欣

2023, 33(10): 247-252. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.10.0090

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为反映工人在工作场所空气中甲醛的真实暴露水平,解决现有甲醛测定方法耗时长、瞬时浓度难捕捉、共存物干扰强等难题,建立一种基于便携式气相色谱-质谱(GC-MS)联用仪的工作场所空气中甲醛的快速检测方法。在作业现场采用便携式GC-MS的取样手柄采集工作场所空气,经仪器内Tri-bed吸附管富集后,直接进行热解吸分析,采用保留时间和特征离子定性,特征离子峰面积内标法进行现场定量。评估该方法的各项技术参数,通过干扰试验和比对试验确定方法的稳定性和准确性,并进行实际应用研究。结果表明:GC-MS联用仪检测甲醛的线性范围为0.10~12.3 mg/m³,相关系数为0.999,检出限为0.05 mg/m³,定量下限为0.10 mg/m³,加标回收率为88.0%~97.6%,批内相对标准偏差(RSD)为4.2%~9.1%。该方法能够实现工作场所空气中甲醛浓度的现场快速测定,与理论值偏差在5%~12%范围内,可准确反映工作人员的真实甲醛暴露。

区域经济发展策略中的经济安全考量与应对措施——评《我国经济安全风险动态测度及监管对策研究:基于国别风险冲击视角》

隋想

2023, 33(10): 253-253.

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许美玲

2023, 33(10): 254-254.

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基于区块链技术推进智慧物流安全体系建构——评《区块链技术下冷链物流安全性研究》

花卉, 赵丽

2023, 33(10): 255-256.

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体育训练中运动安全预防效果的评估与优化——评《运动安全与健康》

刘桂芳

2023, 33(10): 257-258.

摘要 ( 71 )

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