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期刊信息/Journal information
安全与环境学报
安全与环境学报

冯长根

双月刊

1009-6094

aqyhjxb@263.net；aqyhjxb@bit.edu.cn

010-68913997

100081

北京市海淀区中关村南大街5号

安全与环境学报/Journal Journal of Safety and EnvironmentCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊是安全与环境学科的学术性双月刊，主要刊载石油、化工、生态、环境、矿业、信息、网络、冶金、建筑、交通、勘探、国防等领域的相关论文。本刊的办刊宗旨：交流安全与环境方面研究的最新成果，发展安全与环境科学技术，培育安全与环境科研队伍，为中国和全球的工业安全和环境保护服务。本刊主要读者对象：相关科研院所科技工作者，大中专院校相关师生，政府部门管理及决策者，厂矿企业技术人员及管理人员。本刊特别注重为博士生、硕士生科研服务。
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    硫化氢气体在金属有机骨架中吸附机理的分子模拟研究

    孟筠青周子涵皮若楠王婕...
    99-107页
    查看更多>>摘要：研究硫化氢(H2S)气体在金属有机骨架(Metal Organic Frameworks，MOFs)材料中的吸附机理，对应用MOFs材料控制城市地下有限空间内的H2S气体具有重要意义。以不同类型的MOFs材料作为研究对象，基于Materials Studio软件建立了 MOFs-H2S吸附体系，应用巨正则蒙特卡洛(Rand Canonical Monte Carlo，GCMC)方法及分子动力学(Molecular Dynamics，MD)理论研究了相互作用能、吸附热、金属位点、官能团等的影响，在分子层面讨论了 H2S气体在MOFs中的吸附特性及机理。应用等温吸附试验验证了所使用分子模型及力场的可靠性。结果表明:不同金属位点对于吸附量有较大影响，对H2S气体的吸附作用由强到弱依次为Mg2+、Ni2+、Co2+、Mn2+、Zn2+;亲水性官能团的引入利于H2S气体的吸附捕捉;UiO-66-Cu因其团簇为网状结构更利于H2S气体的捕捉与吸附。同时，该研究建立了吸附热方程，提供了 MOFs吸附效果评判标准，为MOFs材料应用于城市地下有限空间吸附H2S气体提供了理论依据。

    安全工程金属有机骨架(MOFs)材料H2S气体吸附分子模拟有限空间

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    酸化对高阶煤不同层理方向增透效果影响研究

    高建良王德坤关孟瑶张琛...
    108-117页
    查看更多>>摘要：为了研究酸化对寺河矿高阶煤垂直、平行两个层理方向的增透效果，开展了多组分酸煤粉和煤柱溶蚀试验，优选出了合适的酸液体系，分析了两个层理方向煤柱不同酸化时长下的溶蚀效果，并进行了两个层理方向煤柱的煤岩三轴吸附-解吸-渗流试验和低场核磁共振试验，对比了酸化前后的渗透率、孔隙度、孔径分布变化。结果表明:(1)寺河矿酸化选用质量分数2％HCl+2％CH3 COOH+5％HF的酸液配比溶蚀效果最优;(2)酸化使垂直层理方向煤柱的孔隙率增幅更大，而平行层理方向煤柱达到最大增幅用时更短;(3)酸化后两个层理方向煤柱的渗透率、孔隙度均提升，垂直层理方向煤柱孔隙度增幅更大，渗透率增幅则小于平行层理方向煤柱，且二者的渗透率增幅都在滑脱效应拐点处最小;(4)酸化使两个层理方向煤柱的瓦斯吸附孔占比下降，其中平行层理方向煤柱降比更大，且酸化前后中大孔占比也都更高;确定了寺河矿酸化后以煤样平行层理方向作为钻孔瓦斯抽采方向能更好地提高瓦斯抽采率。

    安全工程酸化溶蚀率核磁共振渗透率孔隙度孔径分布

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    瓦斯隧道多工作面施工通风死区控制方法研究

    赵树磊叶爱军李冰崔鹏杰...
    118-126页
    查看更多>>摘要：针对瓦斯隧道多工作面作业时，易形成施工通风死区这一安全问题，以阳宗公路瓦斯隧道为依托工程，对压入式通风方案中风管最优布设方式进行研究，并在此基础上确定射流风机的最佳布设距离，进而探究多作业面通风系统中的射流风机最佳布设方案。研究结果显示:在满足最低需风量的压入式通风方案中，不同的风管布设方案会使隧道内通风死区体积变化较大，为控制并消除通风死区，风管出口应尽可能靠近掌子面且风管直径不宜过大;随着隧道掘进距离的增加，在掌子面前方会形成固定范围的非通风死区，此时为布设射流风机的最佳距离;射流风机的布设能有效地消除通风死区，但其作用范围有限，当隧道距离过长时，应有序间隔布设射流风机。

    安全工程瓦斯隧道通风死区数值模拟瓦斯分布

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    障碍物数量对含尘瓦斯爆炸特性影响的试验和数值模拟研究

    徐景德周振兴张莉聪姚礼琳...
    127-134页
    查看更多>>摘要：为探究含尘瓦斯爆炸条件下不同数量障碍物的激励效应，运用中尺度激波管道和激光纹影系统，对比不同数量障碍物影响下含尘瓦斯爆炸的火焰传播和压力变化，分析爆炸流场结构的变化。通过数值模拟软件Fluent模拟含尘瓦斯爆炸，对试验结论进行补充说明。结果表明，障碍物对爆炸火焰的加速作用在单一瓦斯参与下更加强烈。煤尘的加入使得流场湍流度增大，混合爆炸释放更多能量，激波强度增大，爆炸压力提升。障碍物对火焰的影响仅在其附近有效，障碍物下游最大超压明显提升。随障碍物数量的增加，激波反复振荡、叠加，使得压力升高，湍流度增加，火焰形成射流并加速燃烧。火焰传播速度和最大超压与障碍物数量呈正相关关系。

    安全工程瓦斯爆炸煤尘障碍物纹影数值模拟

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    惰化条件下甲烷燃爆火焰特征试验与数值模拟分析

    程方明王琛琛常助川罗振敏...
    135-142页
    查看更多>>摘要：为分析甲烷惰化极限条件下燃爆火焰特征，采用高速纹影对20 L球形装置内C02惰化抑制CH4燃爆的火焰图像进行采集，并利用数值模拟方法对燃爆过程进行重现。通过观察和分析火焰形状的演化过程、火焰熄灭现象以及火焰传播速度，可掌握浮力主导下的燃爆火焰的特征，揭示惰化条件下燃爆火焰形态演化机理和各方向扩展速度演化，分析导致火焰熄灭的原因。结果显示:爆炸初期，火焰在各方向扩展速度相同，火焰形态呈"球"形。之后，添加较少CO2的工况中，火焰各方向扩展速度基本相同，一直呈"球"形。在惰化极限的工况中，火焰的已燃区和未燃区内体积分数差显著增大，与惰化弱的工况相比，浮力变得显著，"球"形火焰将转变为"ω"形火焰，且火焰出现整体上浮或熄灭现象。火焰上浮过程中，向下扩展的速度出现负值，且明显大于两侧速度。此外，数值模拟可以补充试验中视窗以外的火焰部分，模拟结果显示火焰在上浮过程中底部向上速度逐渐增大，且明显大于两侧速度，导致火焰面底部中心出现凹陷，最终形成"ω"形火焰。"ω"形火焰在上浮过程中，会与周围未燃气体或容器壁面换热进而导致火焰熄灭，但整个过程没有产生超压。

    安全工程惰化极限火焰形态浮力效应熄火

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    不同荷电状态磷酸铁锂电池热失控温度与产气特性分析

    朱艳丽徐艺博王聪杰杨凯...
    143-151页
    查看更多>>摘要：新能源产业的飞速发展使磷酸铁锂电池广泛应用于。储能领域。磷酸铁锂电池电解液固有的可燃性使其热稳定性和安全性问题不容忽视。为了更好地防控储能电站的爆炸事故，有必要开展储能电池的热失控过程研究，并对产气过程和产气组分的危害性进行深入分析。开展了不同荷电状态(State of Charge，SOC)60 Ah磷酸铁锂电池热失控试验，根据电池温度演变曲线，将电池热失控过程分成三个阶段;依据电池产气曲线，将电池产气过程分为四个阶段;使用FLACS软件建模对预混气体进行了爆炸仿真，探索了 SOC对可燃气体燃爆行为的影响规律，混合可燃气体的爆炸上下限和爆炸超压随着SOC的增大而增大。研究成果对储能电站的安全防护具有理论指导意义。

    安全工程电池荷电状态热失控产气分析

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    卷积与长短期记忆网络在火灾源强实时预测中的应用

    孟晓静陈佳静
    152-158页
    查看更多>>摘要：针对火灾场景中火源位置及强度实时、准确识别困难的问题，利用卷积神经网络(Convolutional Neural Networks，CNN)与长短期记忆(Long Short-Term Memory，LSTM)网络的算法优势，构建一种火灾源强实时预测模型，该模型通过建筑内温度传感器接收的序列数据，实时、准确地预测火灾场景中的火源位置及强度信息。采用火灾动力学模拟软件(Fire Dynamics Simulator，FDS)模拟火灾场景，获得温度传感器实时接收的序列数据，建立火灾场景数据库，进行火灾场景数据分析并对火灾源强实时预测模型完成训练，通过实例验证该模型的准确性、及时性和鲁棒性。结果表明，该模型能够通过较短长度样本数据实时、准确预测火灾场景中火源位置及强度，预测准确率为99。18％，在温度传感器间隔损坏且损坏率不高于70％时，预测准确率仍可达到95。10％以上。

    安全工程卷积神经网络长短期记忆网络火灾源强实时预测

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    融合特征加权注意力的火焰检测

    杨国亮龚志鹏杨浩李林森...
    159-168页
    查看更多>>摘要：针对基于图像处理的火焰检测方法检测精度不高，存在误检和漏检等问题，提出一种融合目标提取和特征加权注意力的火焰检测算法。首先，通过YCrCb色彩空间色度分离算法将火焰及火焰颜色相似物提取，滤除无关背景信息，减少模型训练时间，加快网络收敛;其次，在空间域上构建火焰颜色特征加权注意力机制(Flame Color-weighted Attention，FCA)，使模型更加关注火焰目标，提高网络检测精度;最后，使用计算量更为经济的幻影卷积(Ghost Convolution)替换原有普通卷积，以降低网络计算量，减小模型参数量。试验结果显示，改进算法的精确率和平均精确率比原算法分别提高1。4百分点和0。9百分点，参数量比原模型减少了 17。24％。此外，改进后的检测模型在不同场景下的实际检测效果较原模型有所改善，检测速度可满足实时性要求，能更好地应用于火灾防控任务。

    公共安全目标检测目标提取注意力机制YOLOv5s算法

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    水雾粒子特性对呼吸性粉尘降尘效率影响研究

    荆德吉马纪闯张天
    169-175页
    查看更多>>摘要：为有效去除工业生产中的呼吸性粉尘，提高水雾粒子对呼吸性粉尘的捕捉效率，基于三相流理论建立了高速气流中单颗粒雾-尘碰撞耦合数值模型。研究高速气流中单颗粒雾-尘碰撞耦合过程，分析雾-尘粒径比及相对速度对尘粒表面线积分润湿度的影响。结果表明，对于不同粒径等级的呼吸性粉尘，达到最佳润湿度对应的雾-尘粒径比不同，k(PM1)=15、k(PM2。5)=2 和 k(PM5)=1。在高速气流中雾-尘相对运动状态不同时，粉尘颗粒的最佳润湿度随雾-尘相对速度U增大而增大。搭建仿真试验模型，研究不同情况下水雾粒子的捕尘效率。结果表明，超音速雾化喷嘴对呼吸性粉尘的降尘效率为95。95％，单流体喷嘴降尘效率为82。98％。结合现场试验对比分析，验证雾-尘粒径比及相对速度对尘粒表面线积分润湿度的影响规律。结果表明，越符合粉尘粒子被捕捉的最佳粒径比的喷嘴的降尘效率越高，提高尘雾粒子碰撞速度可以提高对粉尘粒子的捕捉效率，为治理呼吸性粉尘及清洁化工业生产提供理论依据。

    安全卫生工程技术单颗粒碰撞呼吸性粉尘数值模拟降尘效率

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    局部正压通风方法解决采面低氧问题的试验及模拟研究

    裴晓东蒋曙光吴征艳朱佳诺...
    176-185页
    查看更多>>摘要：针对浅埋近距离煤层群工作面易产生低氧现象的难题，以山西某矿3105工作面低氧问题为研究背景，采用理论分析、相似模拟及数值模拟方法进行了研究。分析得出煤层地质条件、工作面通风方式、大气压力变化和自然风压是工作面产生低氧现象的主要原因，并探究了采用局部正压通风方法解决采面低氧问题的可行性。结果表明:采用负压通风时，增加风速不能明显提高工作面上隅角区域的氧气体积分数，仍低于20％;采用局部正压通风时，采场内20％氧气体积分数等值线在通风风速达到1。6 m/s时，与工作面呈平行状态，增加风速能有效提高采面上隅角的氧气体积分数;采用局部正压通风回风巷增阻时，相较于单一的局部正压通风能够在更小的风速条件下解决采面低氧的问题，且一定程度上有利于防范采空区遗煤自然发火。利用COMSOL仿真软件，建立工作面采场气体运移模型，开展了不同通风方法、不同风速条件下的采空区氧气体积分数分布及运移规律研究，数值模拟结果与试验测定结果基本一致。3105工作面现场实践表明，采用局部正压通风回风巷增阻的技术措施能够有效解决工作面低氧问题，工作面上隅角及回风流的氧气体积分数由15％上升到20％以上，并始终保持正常水平，确保了工作面的安全生产。

    安全卫生工程技术工作面低氧局部正压通风上隅角采空区数值模拟

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