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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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    改进双向长短期记忆神经网络的瓦斯涌出量预测

    祁云白晨浩代连朋汪伟...
    4630-4637页
    查看更多>>摘要：为提高瓦斯涌出量预测精度，降低煤矿回采工作面瓦斯涌出超限事故的风险，针对瓦斯涌影响因素众多、难以预测等问题，采用灰狼优化算法(Grey Wolf Optimization，GWO)-双向长短期记忆神经网络(Bi-directional Long Short-Term Memory，BiLSTM)的组合模型预测瓦斯涌出量。首先，运用主成分分析法(Principal Components Analysis，PCA)处理瓦斯涌出影响因素，降低数据维度，以减少模型计算时的负担;其次，利用GWO优化BiLSTM模型的学习率(best_lr)、隐藏层层数(best_hd)以及正则化系数(best_l2)，可有效避免局部最优解问题，并采用决定系数(R-Square，R2)、均方根误差(Root Mean Square Error，RMSE)和平均绝对误差(Mean Absolute Error，MAE)对所建模型预测的结果进行综合评价分析;最后，将该模型应用于内蒙古自治区某矿回采工作面预测瓦斯涌出量。结果显示:PCA-GWO-BiLSTM组合模型相比于长短期记忆神经网络(Long Short-Term Memory，LSTM)和双向长短期记忆神经网络对应的单一模型，其MAE分别降低 20。81％、30。17％，RMSE 分别降低 0。063、0。142，R2则分别提高了 0。023、0。075，表明该模型在复杂因素条件下具有更高的精准度、泛化性和鲁棒性。

    安全工程瓦斯涌出灰狼优化算法双向长短期记忆神经网络主成分分析法

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    多物理场耦合下采空区煤自燃三带数值模拟研究

    杨玉中任立刚
    4638-4647页
    查看更多>>摘要：采空区煤自燃三带分布范围的确定对自燃火灾防治至关重要。以平煤五矿己16-17-23260 工作面为例，综合运用试验分析、现场观测及数值模拟等方法，对综采面采空区自燃三带的分布范围进行了深入探究。结果表明:己16-17煤层煤温为θ时的实际放热强度为q(θ)=4。8337e0。0467θ;基于COMSOL的采空区自燃三带温度场、渗流场和应力场(Thermal Hydrological Mechanical，THM)多场耦合模拟结果与现场实测结果相互对比，得出进风巷与回风巷氧化带的最大宽度分别为48 m和31 m，相对误差为0。04和0。02，氧化带中的温度峰值分别为78。36 ℃和68。15 ℃，划分出的自燃三带范围基本一致;采空区x-y截面氧化带呈弧形分布，y-z截面氧化带呈抛物线分布;工作面三带范围随着工作面风速和倾向长度的增大呈现逐步扩大的趋势，而且逐步向采空区内部延伸。

    安全工程自燃三带温度场、渗流场和应力场多场耦合风速倾向长度

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    动火作业场景下安全防护品识别方法

    张颖张珂赵鹏程刘洋...
    4648-4658页
    查看更多>>摘要：确保动火作业过程中多种安全防护品的配置是预防人员受伤的有效途径。为了解决复杂动火场景下安全防护品的实时监测问题，设计实现了一种基于YOLOv5的改进目标检测算法，记为Hot work-YOLOv5s。首先，在YOLOv5s算法的主干网络中嵌入空间深度转换卷积(Space-to-Depth Convolution，SPD-Conv)模块以取代原有的步幅卷积和池化下采样，减少细微特征信息的丢失。随后，在残差模块引入无参注意力机制(Simple，parameter-free Attention Module，SimAM)，以增强特征表达能力，提高网络速度;最后，将原网络的边界框回归损失函数优化为WIoU(Weighted Intersection over Union)损失函数，采用动态非单调聚焦机制，加速网络收敛。在自制的动火作业安全防护品的数据集上，改进后的模型平均检测精度达到了 96。8％，每秒处理帧数达到了 89帧，所提出的算法满足动火作业人员安全防护品检测任务的准确性与实时性的要求，同时在场景干扰较大、受光照影响的成像上也有很好的检测效果，给动火场景下安全防护品的快速检测提供了一种新的方法。

    安全工程动火作业目标检测空间深度转换卷积模块注意力机制

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    藏北多龙矿集区某金铜矿地应力特征及断裂稳定性分析

    李洪超刘轩泽付俊李社...
    4659-4668页
    查看更多>>摘要：为研究藏北多龙矿集区某金铜矿现今地应力状态及断裂稳定性，采用水压致裂法对研究区域内三个钻孔深度171。90～751。40 m范围进行地应力测量，基于地应力实测数据，得出地应力及侧压系数随深度变化规律并分析了区域断裂稳定性。结果表明:研究区域应力场以水平构造应力为主，最大水平主应力(SH)和最小水平主应力(S h)分别为7。55～31。94 MPa 和 6。61～20。36 MPa，垂直主应力(S v)为4。56～20。29 MPa，且均随深度增加呈线性增大趋势;研究区域最大水平主应力优势方位为N-E向，应力结构主要为S H＞S h＞S v，表现为逆断型应力状态;侧压系数K、水平应力系数K Hh及水平剪应力强度指标μm拟合结果表明，研究区域水平构造应力的主导作用随深度增加逐渐减弱，水平剪应力强度较低，但研究区域内A区水平剪应力强度明显高于B区;应用库仑摩擦滑动准则，分析区域断裂稳定性，研究区域应力积累水平较低，现今地应力状态未达到引起断裂失稳滑动的极限状态，当摩擦系数μ弱化到0。2时，断裂带才有发生失稳滑动的可能性。

    安全工程地应力测量水压致裂法地应力状态断裂稳定性

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    浅埋式阳极地床对区域阴极保护电位分布的影响特征研究

    陈利琼张敏黄坤张森...
    4669-4677页
    查看更多>>摘要：为探究阳极地床参数对区域阴极保护电位的影响规律，采用COMSOL软件建立埋地管网数值模型，在利用现场数据进行模型有效性验证的基础上，基于控制变量法针对辅助阳极数量、阳极地床埋深、辅助阳极尺寸和阳极埋设形式进行研究。结果显示:保护电位与阳极数量呈负相关，阳极数量对保护电位的影响与管道位置有关;保护电位随阳极埋深增加而先减后增，埋深变化下近、远阳极管道的保护电位分布变化规律具有差异性;保护电位与阳极尺寸呈负相关，阳极尺寸变化下埋地管网各管道保护电位分布变化规律基本一致;立式埋设方式保护电位分布范围更广，水平式埋设方式保护电位分布均匀性更优。研究结果可为站场区域阴极保护阳极地床设计和优化提供指导。

    安全工程阴极保护阳极地床保护电位

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    交直流混合干扰下涂层破损X70钢腐蚀特性研究

    贺三余锐李彬杜铭轩...
    4678-4684页
    查看更多>>摘要：油气管道经过电气化铁路和高压输电线路易出现交直流混合干扰腐蚀现象。针对目前交直流混合干扰下涂层破损管道的腐蚀行为研究尚不充分的情况，采用失重、电化学试验，并结合光学显微镜、激光光谱共聚焦显微镜、X射线衍射(X-Ray Diffraction，XRD)等检测手段，开展了微小涂层破损X70钢在交直流混合干扰下的腐蚀特性研究。结果表明:(1)相同电流密度下试样最大腐蚀坑深度由深到浅排序为:涂层破损直径D=5 mm试样、D=2 mm试样、D=1 mm试样、无涂层试样;(2)存在临界电流密度，当i＜120 A/m2时，随电流密度的增加最大腐蚀坑深度缓慢增加，当i≥120 A/m2时，随电流密度的增加最大腐蚀坑深度急剧增加;(3)当i=180 A/m2时，D=5 mm试样腐蚀深度达1 883。18 μm，涂层破损直径由原来5 mm扩展到7 mm。

    安全工程腐蚀交直流混合干扰埋地管道涂层破损

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    电容型锂离子电池的平板压缩安全特性研究

    杨军温浩伟马宇哲董晨晖...
    4685-4695页
    查看更多>>摘要：电容型锂离子电池因比功率大、循环寿命超长等天然优势逐渐成为新能源汽车的研究热点。其碰撞安全特性与热失控特性对新能源汽车的安全应用至关重要。以正极为镍钴锰酸锂@活性炭复合材料、负极为软碳/石墨复合材料体系的电容型18650锂离子电池进行平板径向压缩试验，研究了电池压缩过程中力-电-热响应与内阻-载荷的关联特征，利用工业计算机断层(Computed Tomography，CT)扫描技术分析了单体外壳失效应力、结构压溃应力与电池内部构件屈服极限的联系，构建了基于内外电子流向的电池压缩失效模型。结果表明:电池隔膜的屈曲弯折与层间断裂、电芯端部的结构化破坏是导致内短路发生的主要原因;电池压缩过程符合标准"四阶段"过程，内短路前期载荷骤增曲线符合标准二次函数关系，且载荷曲线具有较强的荷电状态依赖性，相关拟合数据(决定系数R2大于99。95％)可为预测电池安全作为参考依据。

    安全工程锂离子电池平板压缩试验热失控

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    GIL管廊热环境及外逸气体浓度的分析

    徐大坤王浩姜洋彬马秀婷...
    4695-4704页
    查看更多>>摘要：以某GIL地下管廊为研究对象，利用FLUENT软件建立了 GIL管廊的物理及数学模型，设置合适的通风系统，并设定管廊空间合理的初始和边界条件。目前已有的研究将管廊四壁视为绝热条件，而本文分析了 GIL管廊与土壤之间的传热情况，基于自然进风、机械排风的通风方式，研究了冬夏季不同工况下的通风量对GIL地下管廊温度场的影响;此外，对电缆内SF6气体发生正常或事故泄漏后的浓度分布进行模拟分析。结果表明:夏季管廊内通风散热效果不如冬季，管廊尾部电缆周围局部温度达到了 42℃，虽然没有满足规范要求，但在可接受的温度范围内;非正常工况下电缆散热量比正常工况下高，因此非正常工况下通风效果较差，应定期检查;管廊下部设置SF6气体排风口，在一定时间内可以将泄漏的气体排出。研究结果揭示了 GIL管廊内温度及气体浓度的分布及变化规律，为确保GIL管廊的安全稳定运行提供理论依据和技术指导。

    安全工程GIL管廊热环境温度场SF6气体浓度场数值模拟

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    给水管网爆管水力水质综合影响分析方法的研究

    张卉周俊阳王张弛范明洲...
    4705-4713页
    查看更多>>摘要：给水管网爆管事故严重威胁着城市供水的安全性，建立一套完善的事故影响分析体系，对于降低事故损失和提高供水安全具有重要意义。围绕给水管网爆管事故造成的水力和水质影响，建立了爆管失效的压力驱动水力模型与水质模型，针对全局梯度算法迭代初值的敏感性问题，提出了基于拟牛顿和粒子群的混合优化算法，即先利用智能算法找到较优的迭代初值，再利用拟牛顿法进行局部精细搜索获取最优解，实现了管网失效状态的仿真模拟。实际应用结果显示，爆管造成管网节点压力最大降幅达到82％，余氯质量浓度最大降幅为39％，事故对压力影响更为显著;爆管关阀后停水区域的下游节点，压力和余氯质量浓度分别平均降低了77％和 27％。

    安全社会工程给水管网爆管水力模型混合粒子群优化算法

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    风送式喷雾抑尘装置雾化特性研究

    王鹏飞王家玉韩涵
    4714-4723页
    查看更多>>摘要：为了掌握风送式喷雾抑尘装置的喷雾特性，以JJPW-G100型风送式喷雾抑尘装置为原型建立物理模型，并采用Fluent软件对该装置的喷雾基本特性及其影响因素进行了全面考察。结果表明:当喷雾距离增大时，雾滴的平均粒径先增大后减小并渐渐趋于稳定状态;雾滴粒径和雾滴浓度均随着喷嘴安装角度的增加而增加，且45°喷嘴安装角度为喷雾降尘的最佳角度;风筒角度的增加会导致坠落中的雾滴粒径变大，风筒在20°角度下可以最大限度地扩大喷嘴的喷雾射程和降尘范围。

    安全卫生工程技术风送式喷雾抑尘装置雾化特性喷雾场数值模拟

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