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安全 2022年第2期43卷 53-59页

作者：叶黎明施式亮鲁义李贺曾明圣湖南科技大学资源环境与安全工程学院湖南湘潭411100 湖南科技大学煤矿安全开采技术湖南省重点实验室湖南湘潭411201

为准确预测我国煤矿安全态势,本文提出一种基于差分自回归移动平均(ARIMA)模型和极端梯度爬升(XGBoost)算法的煤矿安全态势预测方法,该方法使用ARIMA模型对表征煤矿安全态势的3项重要指标(包括煤矿事故死亡人数、煤矿百万吨死亡率与瓦... 详细信息

为准确预测我国煤矿安全态势,本文提出一种基于差分自回归移动平均(ARIMA)模型和极端梯度爬升(XGBoost)算法的煤矿安全态势预测方法,该方法使用ARIMA模型对表征煤矿安全态势的3项重要指标(包括煤矿事故死亡人数、煤矿百万吨死亡率与瓦斯事故死亡人数)的历史数据进行时间序列建模,在分析单一ARIMA模型的预测结果后,使用XGBoost算法对上述3项指标的残差序列进行预测;最后,由XGBoost算法的残差预测值修正ARIMA模型预测值。结果表明:该混合模型对3项指标的预测精度均优于单一ARIMA模型,并运用此方法对2021年我国煤矿事故死亡人数、百万吨死亡率与瓦斯事故死亡人数进行预测和分析,预测方法与结果可为煤矿生产和监管部门的安全决策提供依据。

关键词：煤矿事故安全态势预测 ARIMA模型 XGBoost算法

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基于改进分级指数法的危化品道路运输风险评估

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湖南科技大学学报（自然科学版） 2021年第4期36卷 8-14页

作者：涂源原李润求王欢欢崔燕刘勇湖南科技大学资源环境与安全工程学院湖南湘潭411201 湖南科技大学南方煤矿瓦斯与顶板灾害预防控制安全生产重点实验室湖南湘潭411201 湖南科技大学煤矿安全开采技术湖南省重点实验室湖南湘潭411201

为提升危化品道路运输风险评估的准确性,运用轨迹交叉事故致因理论,从危化品道路运输全路段的人员素质、运输装备、危险货物、安全管理及环境条件等方面分析事故致灾机理,构建风险量化评估指标体系,提出风险指数综合评估数学模型,完善... 详细信息

为提升危化品道路运输风险评估的准确性,运用轨迹交叉事故致因理论,从危化品道路运输全路段的人员素质、运输装备、危险货物、安全管理及环境条件等方面分析事故致灾机理,构建风险量化评估指标体系,提出风险指数综合评估数学模型,完善并修正风险分级指数法的路径影响因子与安全补偿因子.通过实例分析不同路段组成的16条运输路径的风险特性和综合风险指数,获得了最佳运输路径.结果表明:改进的风险分级指数法能更加客观地反映危化品道路运输风险,为事故预防与控制提供了方法与思路.

关键词：危险化学品道路运输风险评估分级指数安全管理

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重力热管布置方式对煤堆高温点的影响研究

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工矿自动化 2021年第9期47卷 96-100,107页

作者：殷鹏程田兆君鲁义张胜媛欧艳萍孙凯杨轶涵湖南科技大学资源环境与安全工程学院湖南湘潭411201 湖南科技大学煤矿安全开采技术湖南省重点实验室湖南湘潭411201 湖南科技大学南方煤矿瓦斯与顶板灾害预防控制安全生产重点实验室湖南湘潭411201

现有研究已得出重力热管的数量、插入深度和角度、充液率、工质液等会影响煤堆内部温度场的分布,但对重力热管在煤堆中的最佳布置方式的研究较少。针对上述问题,基于重力热管传热理论模型,将热源等效为球体,通过数值模拟和实验相结合的... 详细信息

现有研究已得出重力热管的数量、插入深度和角度、充液率、工质液等会影响煤堆内部温度场的分布,但对重力热管在煤堆中的最佳布置方式的研究较少。针对上述问题,基于重力热管传热理论模型,将热源等效为球体,通过数值模拟和实验相结合的方式,分析重力热管布置方式对煤堆高温点的影响,并得出重力热管的最佳布置方式。基于Comsol软件的数值模拟结果表明:重力热管插入深度对煤堆内部高温热源点温度的影响大于重力热管插入倾角的影响;在相同角度下,重力热管布置深度越大越好,即距离热源越近越好;在相同深度下,重力热管布置角度为60,90,45,30°时,降温幅度依次递减;当重力热管插入深度为60 cm、插入倾角为60°时,最高降温幅度达到61.2℃,煤堆降温效果最好。基于储煤堆移热实验台的实验结果表明:重力热管最佳布置方式与仿真结果一致,降温速率整体趋势与模拟结果相似;随着倾角增加,热管降温速率先减小后增加,热管插入倾角为60°时,降温速率达到最大值。

关键词：煤堆自燃重力热管最佳布置方式插入深度插入倾角降温速率

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水-力耦合和隔离状态下孔道砂岩力学特性的对比

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煤炭学报 2020年第12期45卷 3973-3983页

作者：赵延林廖健刘强李阳程建超湖南科技大学南方煤矿瓦斯与顶板灾害预防控制安全生产重点实验室湖南湘潭411201 湖南科技大学煤矿安全开采技术湖南省重点实验室湖南湘潭411201 湖南科技大学资源环境与安全工程学院湖南湘潭411201

岩石的水力学特性与矿山突水灾害密切相关,为揭示不同的水岩力学相互作用,对比研究在水-力耦合与隔离2种不同力学状态下孔道砂岩力学特性的差异性。采用MTS815岩石力学试验系统,进行不同围压和孔压下孔道砂岩的常规三轴压缩试验。整个... 详细信息

岩石的水力学特性与矿山突水灾害密切相关,为揭示不同的水岩力学相互作用,对比研究在水-力耦合与隔离2种不同力学状态下孔道砂岩力学特性的差异性。采用MTS815岩石力学试验系统,进行不同围压和孔压下孔道砂岩的常规三轴压缩试验。整个试验围压σ3分成10,20,30 MPa共3个系列,每个系列围压试验中,孔压P设为4个级别,分别是围压σ3的20%,40%,60%和80%。对水-力耦合下的岩石试件用热缩管进行包裹,对水-力隔离下的岩石试件加装隔水装置,在三轴静水压力状态(σ1=σ2=σ3)下采用0.005 mm/s的加载率对试件进行轴向加载,直到试件破坏。结果表明:水-力耦合状态下,孔道砂岩的峰值偏应力强度、扩容起始偏应力、残余偏应力强度和变形模量与围压呈正相关关系,与孔压呈负相关关系,而泊松比的关系则正好相反,试件呈现出明显的单一剪切面破裂,破裂角分布在53°~69°变化;水-力隔离状态下孔道砂岩峰值偏应力强度、扩容起始偏应力和残余偏应力强度均与围压和孔压在总体上呈正相关趋势,水-力隔离状态下试件破裂角变化不明显;在一定的围压与孔压下,处于水-力耦合下试件峰值偏应力强度和变形模量在总体上低于水-力隔离状态下的相应量值,而泊松比的关系则正好相反,随孔压的增加,2种力学状态下的岩石力学特性差异越大。水-力隔离状态内孔壁施加适量应力可以明显提高试件的三轴承载力。

关键词：水-力耦合水-力隔离孔道砂岩水力学特性突水灾害

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基于多事故模式的有毒易燃气体道路运输泄漏事故应急疏散范围研究

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工业安全与环保 2022年第1期48卷 10-14页

作者：王凌睿周荣义李丽刘勇崔燕湖南科技大学资源环境与安全工程学院湖南湘潭411201 湖南科技大学煤矿安全开采技术湖南省重点实验室湖南湘潭411201

为确定有毒易燃气体道路运输泄漏事故应急救援的应急疏散范围,降低人员伤亡程度,在对泄漏事故及后续次生灾害演化模式分析的基础上,提出了基于多事故模式的应急疏散范围综合确定方法,分析了多事故模式后果预测的相关理论,明确了应急疏... 详细信息

为确定有毒易燃气体道路运输泄漏事故应急救援的应急疏散范围,降低人员伤亡程度,在对泄漏事故及后续次生灾害演化模式分析的基础上,提出了基于多事故模式的应急疏散范围综合确定方法,分析了多事故模式后果预测的相关理论,明确了应急疏散区域综合确定的步骤和流程。以道路运输氨气泄漏事故为例,采用MATLAB软件对不同时间下的中毒和蒸气云爆炸事故伤害范围分别进行了数值模拟研究。结果表明:相较于单一事故模式,基于多事故模式的应急疏散范围综合确定方法更为科学、合理和准确,能为有毒易燃气体道路运输泄漏事故的应急疏散提供更加精确和可靠的决策依据。

关键词：有毒易燃气体应急疏散范围中毒蒸气云爆炸

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金刚石串珠绳锯煤层割缝的相似模拟试验分析

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工业安全与环保 2022年第4期48卷 10-15页

作者：朱颜平李树清汤铸黄飞李波杨党震湖南科技大学资源环境与安全工程学院湖南湘潭411201 湖南科技大学煤矿安全开采技术湖南省重点实验室湖南湘潭411201 湖南科技大学南方煤矿瓦斯与顶板灾害预防控制安全生产重点实验室湖南湘潭411201

为把握金刚石串珠绳锯煤层割缝的卸压效应,结合开滦矿区某矿5号煤层煤柱割缝的工程实际,采用相似材料模拟试验研究了缝槽顶底板移动和应力分布规律,通过理论分析了顶板下沉触底的机理。研究表明:绳锯切割煤层形成缝槽后,在缝槽上下方煤... 详细信息

为把握金刚石串珠绳锯煤层割缝的卸压效应,结合开滦矿区某矿5号煤层煤柱割缝的工程实际,采用相似材料模拟试验研究了缝槽顶底板移动和应力分布规律,通过理论分析了顶板下沉触底的机理。研究表明:绳锯切割煤层形成缝槽后,在缝槽上下方煤岩中形成了应力集中区、应力降低区和应力恢复区,并在缝槽上方形成了小范围的裂隙带及弯曲下沉带;缝槽上方1.5 m范围内卸压效果较好,距离缝槽越近卸压效果越好。建立金刚石串珠绳锯切割煤层理论模型探讨了缝槽顶板弯曲触底、断裂触底两种形式,提出了相应的条件判别式。研究结果对于金刚石串珠绳锯切割煤层卸压具有一定的指导意义。

关键词：金刚石串珠绳锯煤层割缝卸压缝槽顶板触底相似模拟

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金刚石串珠绳锯切割煤层卸压渗流规律分析

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矿业工程研究 2022年第1期37卷 8-14页

作者：杨党震李树清杨凤玲李波段蓉湖南科技大学南方煤矿瓦斯与顶板灾害预防控制国家安全生产重点实验室湖南湘潭411201 湖南科技大学煤矿安全开采技术湖南省重点实验室湖南湘潭411201 湖南科技大学资源环境与安全工程学院湖南湘潭411201

金刚石串珠绳锯切割煤层可以实现连续性大面积煤层割缝,为了获得割缝后煤层内部的卸压渗流规律,通过煤体瓦斯渗流试验,得出不同损伤煤样的应力-渗透率拟合公式,并在此基础上采用FLAC^(3D)数值模拟方法,分析割缝后煤层的应力及渗透率分... 详细信息

金刚石串珠绳锯切割煤层可以实现连续性大面积煤层割缝,为了获得割缝后煤层内部的卸压渗流规律,通过煤体瓦斯渗流试验,得出不同损伤煤样的应力-渗透率拟合公式,并在此基础上采用FLAC^(3D)数值模拟方法,分析割缝后煤层的应力及渗透率分布规律.模拟结果表明:煤层割缝后,缝槽上方和下方的煤岩体应力得到释放,形成卸压区,且卸压效果与缝槽的垂直距离成反比,缝槽左右两侧出现应力集中现象;随着割缝工作面的推进,卸压区与渗透率升高区的范围逐渐扩大;随着缝槽数量的增多,煤层应力降低值和渗透率升高值越大,即增加缝槽数量可以获得更好的卸压增透效果.该研究成果对金刚石串珠绳锯切割煤层的工程实践具有一定指导意义.

关键词：金刚石串珠煤层割缝瓦斯渗流卸压增透

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高地温矿井采空区煤自燃O_(2)浓度场分布研究

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工矿自动化 2021年第8期47卷 108-114页

作者：刘轶康牛会永聂琦苗鲁义李石林湖南科技大学资源环境与安全工程学院湖南湘潭411201 湖南科技大学煤矿安全开采技术湖南省重点实验室湖南湘潭411201 北京科技大学土木与资源工程学院北京100083

针对采用理论分析及实验研究的方法研究高地温对采空区煤自燃的影响难以全面反映采空区煤自燃O_(2)浓度场分布情况的问题,采用Fluent数值模拟软件对高地温矿井采空区及进风侧、回风侧和采空区中段O_(2)浓度场分布规律进行了研究。结果表... 详细信息

针对采用理论分析及实验研究的方法研究高地温对采空区煤自燃的影响难以全面反映采空区煤自燃O_(2)浓度场分布情况的问题,采用Fluent数值模拟软件对高地温矿井采空区及进风侧、回风侧和采空区中段O_(2)浓度场分布规律进行了研究。结果表明:①在通风量相同情况下,温度从24.8℃升高到40℃时,O_(2)随着风流向整个采空区渗入,O_(2)浓度随采空区深度增加而减小;在温度相同情况下,当风量从1800 m^(3)/min增大到2700 m^(3)/min时,采空区漏风范围大幅度提升,采空区O_(2)浓度场变化明显,O_(2)几乎充满整个采空区,并且高浓度O_(2)存在范围增大,此时由于热量积聚导致采空区温度升高,采空区内部遗煤温度也持续增加,煤氧复合作用加快,遗煤自燃的可能性增大。②随着采空区距工作面距离增大,O_(2)浓度减小,进风侧O_(2)浓度大于回风侧O_(2)浓度,表明进风侧煤自燃危险性大于回风侧。③随着采空区深度增加,进风侧与采空区中段O_(2)体积分数持续减小,曲线斜率呈先增大后减小趋势;回风侧O_(2)体积分数随采空区深度增加呈减小趋势;大量高浓度O_(2)存在于采空区150 m之前,整个采空区进风侧与采空区中段煤自燃危险性均大于回风侧。④当温度为40℃、通风量为2700 m^(3)/min时,氧化带最大宽度为131 m,将该最大宽度视为开采最大理论宽度,进一步计算安全推进速度,可为煤矿开采提供理论依据。

关键词：高地温矿井煤矿开采采空区漏风煤自燃 O_(2)浓度场分布散热带氧化带窒息带

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2013—2018年罐车公路运输危化品事故分析

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中国安全科学学报 2020年第2期30卷 119-126页

作者：曹建施式亮鲁义刘勇王阳彭俊豪湖南科技大学资源环境与安全工程学院湖南湘潭411201 湖南科技大学煤矿安全开采技术湖南省重点实验室湖南湘潭411201

为探究我国罐车公路运输危化品事故发生特征,考虑应急救援耗时问题及危化品类别、公路等级对应急救援耗时的影响,从人员伤亡情况、发生时间、区域、类别、原因等方面,系统、全面地分析2013—2018年间使用罐车运输危化品引发的事故。结... 详细信息

为探究我国罐车公路运输危化品事故发生特征,考虑应急救援耗时问题及危化品类别、公路等级对应急救援耗时的影响,从人员伤亡情况、发生时间、区域、类别、原因等方面,系统、全面地分析2013—2018年间使用罐车运输危化品引发的事故。结果表明:事故起数和死亡人数分别以年均1.9%和20.8%的速率增长和下降;高温、低温时期、春节、每月12、13、24、27日和每日6:00-9:00时段为事故多发期;东部沿海地区部分省份为事故多发区域;主要交通事故类别、事故类型和事故原因分别为单方翻车事故、泄漏事故和人员因素;易燃类和液态危化品、高等级公路的事故较多;毒性物质(固态和液态)、爆炸品(液态和气态)和城市公路对应急救援耗时影响最大。

关键词：罐式车辆公路运输危险化学品统计分析应急救援

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考虑Baker准则和孔压效应的隧道掌子面支护力上限分析

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铁道科学与工程学报 2020年第9期17卷 2311-2319页

作者：张道兵蔚彪张静焦倓然湖南科技大学南方煤矿瓦斯与顶板灾害预防控制安全生产重点实验室湖南湘潭411201 湖南科技大学煤矿安全开采技术湖南省重点实验室湖南湘潭411201 中铁五局电务城通公司湖南长沙410006

为了确定孔隙水作用下维持隧道掌子面稳定的合理支护力,基于非线性Baker破坏准则和对数螺旋破坏机制,采用考虑孔隙水压力效应的极限分析上限法,推导维持掌子面稳定所需支护力的表达式,通过程序计算支护力的最优上限解。分析相关参数对... 详细信息

为了确定孔隙水作用下维持隧道掌子面稳定的合理支护力,基于非线性Baker破坏准则和对数螺旋破坏机制,采用考虑孔隙水压力效应的极限分析上限法,推导维持掌子面稳定所需支护力的表达式,通过程序计算支护力的最优上限解。分析相关参数对掌子面支护力和掌子面前方破坏范围的影响规律。研究结果表明:随着孔隙水压力系数增加,维持掌子面稳定所需支护力显著增大,破坏范围向掌子面靠近;Baker准则中A和T对支护力作用规律和n相反,较大的A值和T值会使支护力显著减小;破坏范围会随着A和n增大缩小,T对破坏范围不产生作用;当土体重度增加,支护力会显著增大,坍塌破坏范围会明显扩大,水位线埋深与隧道直径比值的影响趋势和土体重度一致。在饱和土体中开挖隧道,建议采取注浆等措施提高土体强度。

关键词：隧道掌子面孔隙水压力 Baker破坏准则对数螺旋破坏机制极限分析上限法

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