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2010—2024年我国煤矿生产要素变革下的事故特征分析
王启飞;刘帅;姚金波;郝成亮;李蓓;王俊龙;孙英峰;为应对我国煤矿行业在“双碳”目标和能源保供双重压力下的安全转型问题，本文根据2010—2024年宏观经济数据以及省级面板数据，从生产要素转变的角度来分析煤矿事故的时空演化特征及其产生的原因。通过对事故数据的描述性统计分析发现煤矿事故总量整体呈下降趋势，区域重心从东部和南部向西部和北部转移，致因结构由原来的以自然因素为主转变为人机系统耦合风险为主。进一步采用双向固定效应模型来实证检验劳动力、资本、技术等要素对于安全绩效的净影响。得出的主要结论如下：（1）高强度的劳动要素投入和产能扩张会加大事故风险，就业人员(t = 5.436，P< 0.01) 和规模以上企业产量(t = 3.520，P< 0.01 )的回归系数都显著为正；（2）技术的进步、资本的积累可以降低发生事故的风险，随着劳动生产率(t = -2.172，P< 0.05)与行业固定资产投资(t = -1.971，P=0.05)的提升，死亡人数明显减少；（3）人力资本结构的改善起到筛选的作用，较高的男女比例（t = -2.799，P< 0.01）与工资总额（t = -3.334，P< 0.01）两者都会对事故死亡率产生明显的负向影响。研究结果表明，持续推进机械化换人、自动化减人的改革、实行差异化区域监管和优化人力资本配置是提高灾害防治效果的关键策略，能够为煤矿本质安全治理提供理论支持。
多模态感知的城市轨道交通施工人员不安全行为管控研究
谢玮成;赵红岗;张毅;谢品翰;黄逍;针对城市轨道交通工程施工人员不安全行为监管中多源信息割裂、评价主观静态及管控闭环缺失等问题，本文提出一种融合多模态感知与动态量化评估的智能管控方法。构建涵盖视觉、生理与环境要素的协同数据采集架构，采用动态时间规整与Daubechies小波阈值去噪实现异构数据时空对齐与噪声抑制。设计融合通道与时序注意力机制的卷积神经网络-长短期记忆网络(Convolutional Neural Network - Long Short-Term Memory，CNN-LSTM)混合识别模型，通过门控策略实现多模态特征自适应加权融合。提出基于风险累积理论的动态量化评价模型，引入时间衰减因子与敏感系数，将不安全行为与生理异常映射为连续可追踪的安全分值，研发闭环管控平台并在实际工程中开展实证。结果表明，该模型对典型不安全行为的识别准确率达94.6%，精确率93.8%，召回率92.5%，F1分数93.1%，系统累计识别93起不安全行为并处理7起高等级预警事件，项目月度安全违规率由基线期的4.39%降至3.79%，降幅达13.7%。该方法有效突破了单一模态在复杂工况下的识别瓶颈，实现了施工人员安全风险的动态感知与主动干预，为施工安全管理的数字化与精细化转型提供了可复用的技术范式。
碳减排约束下建设项目建造阶段多目标优化研究
吴明亮;袁春燕;王玟;姚红利;现代工程项目多目标的协同是项目管控的难点，基于项目的多目标协同优化是解决这一难点的关键。研究探讨了在碳减排目标下的项目工期、成本、质量、安全多目标协同关系和协同优化机制。此外，基于多目标优化（Multi-Objective Optimization Problem，MOP）理论开展系统研究，通过纳入建造阶段碳排放指标，建立了涵盖工期–成本–质量–安全–碳排放的五维度多目标优化模型，并基于改进非支配排序遗传算法（Non-dominated Sorting Genetic Algorithm Ⅱ，NSGA–Ⅱ）算法通过实证研究，验证了所提模型的有效性及算法的可行性。结果显示，NSGA–Ⅱ在求解该规模多目标优化问题时具备显著优势，通过对NSGA–Ⅱ求解得到的Pareto解集进行客观量化分析，可实现最优方案的科学筛选。研究不仅为项目多目标协同管控提供了应用工具，还在多目标问题构建、求解及算法选择方面提供参考。
高压二氧化碳管道泄漏诱发断裂失效模式与风险评估
石磊;周立国;王晓霖;刘镇溪;闫兴清;喻健良;理解高压二氧化碳管道失效模式与风险，是开展管道安全管理及防护的基础。探讨了二氧化碳管道运行过程可能发生的“先漏后裂”“因漏而裂”失效模式。通过调研美国管道和危险材料安全管理局（Pipeline and Hazardous Materials Safety Administration， PHMSA）数据库及相关文献数据，发现泄漏是二氧化碳管道最主要的失效类型，材料失效、腐蚀及外力损伤等因素均可形成穿透缺陷导致泄漏。分析了应力强度因子K、J积分、裂纹尖端张开位移δ及裂纹尖端张开角（Crack Tip Opening Angle，CTOA）等临界场参数以及管材临界断裂韧性的定义与判据，明确了低温环境对管材临界断裂韧性的显著削弱作用，尤其在韧脆转变区临界韧性下降速率快，存在明显的尺寸效应和离散性。结合量化临界断裂韧性与温度关系的主曲线预测模型，建立了二氧化碳管道泄漏诱发断裂的失效模式及风险评估流程。最后以X65管线钢环向缺陷为例给出了风险评估案例，结果表明，当参考温度分别为-50 ℃、-100 ℃时，若二氧化碳泄漏导致管材温度分别低于-39 ℃、-69 ℃，缺陷应力强度因子超过临界值，缺陷扩展并诱发管道断裂失效。建议在风险管理中集成缺陷裂尖场参数计算模型及管材低温临界断裂韧性变化模型，实现风险预警和防控。
镁基复合阻化剂制备及抑制煤自燃特性研究
白刚;王硕硕;李雪明;张潇文;黄戈;路冰;针对当前煤自燃阻化剂普遍存在的阻化效率低、作用时间短、高温易失效且部分产物有毒有害的问题，结合镁基材料环境友好、成本低廉、高温稳定性优异的优势，将氯化镁(MgCl2)与氢氧化镁[Mg(OH)2]复配制备镁基复合阻化剂。采用同步热分析、指标气体生成、扫描电镜及原位红外等试验，探究煤样的热效应规律、阻化剂最优参数组合及微观机理。结果表明：阻化效果随阻化剂质量分数和MgCl2质量占比的增加呈先升后降趋势，硅烷偶联剂质量分数对阻化效果的影响较小；复合阻化剂最优参数组合为阻化剂质量分数30%、Mg(OH)2/MgCl2质量比1:2、硅烷偶联剂质量分数1.5%，阻化煤样300 ℃前净放热量较原煤降低130 J/g，吸氧增重与热解阶段活化能较原煤分别提高41.3 kJ/mol、66.9 kJ/mol，且最大阻化率与阻化寿命分别为80%、210 min；阻化煤样分散性显著提升，元素分布更为均匀密集；在低温阶段，MgCl2通过强吸水性形成液态水膜，既阻隔氧气与煤表面的接触，又为Mg(OH)2提供均匀分散载体，随温度升高，MgCl2脱水生成气态水可带走部分氧化热量，Mg(OH)2热分解生成的高熔点MgO会在煤表面形成连续致密的覆盖层。
基于行车安全可靠度的地下互通匝道横断面宽度参数研究
张驰;高艳阳;唐协;宋金明;林国进;为明确山区高速公路地下互通匝道横断面宽度参数与行车安全状态之间的关系，依托驾驶仿真技术构建9组车道宽度、侧向宽度及线形组合场景，招募30名驾驶人开展重型货车驾驶模拟试验，基于10 m空间窗口提取横向偏移、最小侧向裕度和归一化注视熵，分析车辆横向控制和视觉注意分配特征，并采用响应面法和蒙特卡洛模拟建立系统行车安全可靠度模型。结果表明，曲线段车辆轨迹横向调整幅度和轨迹波动高于直线段，右转曲线的归一化注视熵高于直线段和左转曲线；侧向宽度对最小侧向裕度和注视熵均具有显著影响。系统行车安全可靠度随侧向宽度增加而提高，随运行速度提高而降低。以目标可靠度0.95为控制值，车道宽度为3.50 m时，直线、左转和右转曲线侧向宽度工程取值分别为0.75、0.75和1.00 m。研究可为地下互通匝道横断面参数取值提供依据。
煤炭企业数字化转型对安全生产的影响机制研究
王向前;李睿煐;郭璞昊;金华一;为了探究煤炭企业数字化转型对其安全生产的作用机理，研究基于2009—2023年中国A股煤炭上市企业数据，以企业内部控制与企业创新为中介，实证检验煤炭企业数字化转型对安全生产的复杂影响。研究发现：煤炭企业数字化转型与安全生产之间存在显著的倒U形关系，企业良好的环境、社会和公司治理（Environmental， Social， and Governance，ESG）表现不仅能够优化这一过程，对倒U形关系起正向调节作用，还可通过内部控制与促进企业创新的中介作用影响煤炭企业安全生产。异质性揭示，倒U形关系在中东部地区、大规模企业及中央国有企业中更为显著。研究从“过犹不及”的理论视角揭示了数字化转型影响安全生产的临界阈值与内在机理，为煤炭企业在推进智能化建设过程中如何把握转型节奏、实现安全与效益的统筹兼顾提供了参考。
矿物硅材料对镉铅污染稻田的修复作用及其原理
黄祖率;刘婧仪;肖浩;张俊浩;黄毅;符辉;蒋少军;研究针对稻田镉（Cd）、铅（Pb）污染问题，探讨利用固体废物制备的两种矿物硅材料——废石粉基材料（Stone powder-based Silicon Material，SSM）和铅锌尾矿基材料（Tailing-based Silicon Material，TSM）的修复效能。通过盆栽试验，系统比较二者对矿区污染稻田土壤理化性质、Cd和Pb的有效性、水稻生长与籽粒安全及土壤微生物群落的影响。结果显示：TSM可降低土壤有效态Pb（66%～81%）和Cd（35%～62%），效果优于SSM。其多元矿物组分通过提升土壤pH值、促进根表铁膜形成及离子竞争吸附，促进Cd/Pb稳态化。TSM处理维持了土壤微生物的多样性，富集了变形菌门、拟杆菌门等功能菌群，可能通过驱动养分循环与污染物转化促进重金属钝化；耐性菌属（Lacibacter、Flavisolibacter等）可作为有效态Pb/Cd的生物指示物。在施用TSM后，大宝山土壤中糙米的Cd质量比（0.15～0.19 mg/kg）和Pb质量比（0.12～0.18 mg/kg）均低于国家食品安全限值。综上，TSM可同步实现Cd/Pb的固定、土壤生态的维护与稻米的安全保障，为尾矿资源化利用及污染农田修复提供了技术支撑。
基于生态系统服务价值的淮河流域生态补偿分区
何刚;符艺文;张世玉;科学量化生态系统服务价值并构建适配的生态补偿分区，是缓解淮河流域生态经济空间失衡、增强区域协同可持续发展的重要举措。研究引入当量因子法核算2010—2024年淮河流域30个地级市生态系统服务价值（Ecosystem Service Value，ESV）、耦合生态足迹（Ecological Footprint，EF）、生态承载力（Ecological Carrying Capacity，EC）和经济发展水平，利用基于肘部法则优化的K均值++聚类算法（Elbow Method Optimized K–means++，EM–K–means++）聚类算法划分生态补偿分区，并解析上游–中游–下游分区格局规律。此外，采用极限梯度提升树结合夏普利加性解释模型（Extreme Gradient Boosting Integrated with SHapley Additive exPlanations，XGBoost–SHAP）模型探究多维驱动因素对生态补偿分区影响的重要性与方向性，并进行多尺度分析。结果显示：（1）2010—2024年淮河流域ESV、EC和EF呈现“单峰聚集、协同演变”的时序特征。（2）生态补偿分区呈现“中上游供给集聚、下游消费分化”特征，分区格局由波动分化逐步走向稳定。（3）淮河流域生态补偿分区驱动机制呈现显著的“全域共性–局域异质”特征。研究结果不仅推进生态贡献与补偿权责的科学匹配，还为淮河流域横向生态补偿机制实施提供了科学依据与空间支撑。
驻洛成品油管道泄漏区地下水污染物迁移机制与修复研究
张景飞;段胜聪;朱昌成;张禹;钟委;王晨宇;为了揭示成品油输油管道在泄漏后其石油污染物在土壤及地下水系统中的全过程迁移规律，以为污染场地地下水修复提供依据，研究基于COMSOL软件建立包气带非饱和渗流与含水层饱和溶质运移耦合模型，模拟污染物在连续介质中的时空演化过程，并构建污染羽识别与抽出处理修复优化方法。研究结果显示，包气带中污染物迁移受重力驱动与毛细滞留作用共同控制，包气带穿透时间为3.2 a，穿透浓度为0.258 mol/m3，滞留时间约1 800 d，包气带既是污染物下渗的介质通道，又是控制污染释放和地下水响应的关键介质。当进入含水层后，污染羽迁移以对流输运为主，受水动力弥散及介质非均质性共同调控，在1 800 d时污染羽面积为0.76 km2，与实测结果基本一致。优化结果表明，抽水井宜沿污染羽中轴线间隔布设，最优抽水功率为300 m3/d，最优井数为7口。研究可以为成品油管道泄漏区地下水水质监测及修复提供可靠的技术支撑。