特约专栏

  • 基于多源信息融合的煤与瓦斯突出动态预警模型

    宁小亮;

    针对传统的煤与瓦斯突出预警模型融合度不高、自分析与优化能力不足、预警原因难追溯等问题,采用关联规则算法和证据理论算法相结合的方法,建立了基于多源信息融合的煤与瓦斯突出动态预警模型。分析了定性和定量预警指标对应的关联规则项目设置方法,定义了用于煤与瓦斯突出预警分析的关联规则,得到强关联规则确定方法和预警指标优选方法;建立了用于煤与瓦斯突出预警分析的证据理论识别框架,确定了基于关联分析结果的基本置信度分配规则,并给出证据合成方法和基于类概率函数的融合决策方法;研究得出采用基本置信度分配函数进行预警原因追溯的方法,并给出了模型动态更新方法。测试结果表明,利用该模型进行煤与瓦斯突出预警分析,可实现预警指标自动筛选、多指标自动融合分析与决策、预警原因自动追溯及模型的动态更新优化。采用该方法进行煤与瓦斯突出预警是合理可行的。

    2020年03期 v.47;No.251 1-5+16页 [查看摘要][在线阅读][下载 526K]
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试验研究

  • 水浸煤二次氧化自燃危险性实验研究

    文虎;陆彦博;刘文永;

    为研究水浸煤二次氧化升温和降温全过程的自燃危险性,采用程序升温实验方法对原煤、水浸煤初次及二次氧化升温和降温的自燃特性参数进行对比研究,并利用表观活化能计算模型,在直角坐标系中通过线性拟合的方法计算不同温度阶段的表观活化能。实验结果表明:在升温过程干裂温度之后和降温全过程中,煤样的耗氧速率、自燃特征气体的产生率和极限放热强度均符合水浸煤高于对应原煤、二次氧化高于对应初次氧化的规律;表观活化能方面,水浸煤低于对应原煤、二次氧化低于对应初次氧化。因此水浸煤的自燃危险性更大。

    2020年03期 v.47;No.251 6-11页 [查看摘要][在线阅读][下载 4013K]
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  • 煤矿井下用机械式隔爆装置隔爆效果试验及结果分析

    樊小涛;

    介绍了煤矿井下用机械式隔爆装置的结构组成及工作原理,利用模拟试验巷道和XCG0110爆炸综合测试系统,分别在未安装隔爆装置、安装1台隔爆装置和安装2台隔爆装置的情况下,考察了瓦斯煤尘爆炸压力及火焰的传播情况,得出3种情况下隔爆效果的比较结果。试验结果表明,当安装2套隔爆装置时,爆炸火焰未超过隔爆装置后13 m,爆炸压力峰值衰减达到73%,能有效隔绝瓦斯煤尘爆炸火焰的传播。分析了隔爆效果存在差异的原因,可为该装置在煤矿井下正确安装使用提供指导。

    2020年03期 v.47;No.251 12-16页 [查看摘要][在线阅读][下载 2010K]
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  • 基于FLUENT的采空区瓦斯运移规律数值模拟研究

    罗振敏;王子瑾;苏彬;倪行;

    为了研究采空区瓦斯运移规律,以汪家寨煤矿P41104综放工作面采空区为原型,运用FLUENT软件进行建模,针对不同风速、遗煤升温及上隅角瓦斯浓度超限3类情况进行模拟研究,结果表明:通风条件下对采空区浅部瓦斯浓度场有较大影响,但随着走向和倾向距离增大,通风对采空区瓦斯浓度场的影响非常小;采空区出现遗煤氧化升温现象后,高温热源周围的瓦斯浓度随着温度的升高而升高,但升高幅度较小,并且高温热源对整个采空区温度场的影响较小;高位钻孔抽采瓦斯可以有效解决上隅角瓦斯浓度超限的问题。

    2020年03期 v.47;No.251 17-21页 [查看摘要][在线阅读][下载 2913K]
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  • 三种应力作用下含瓦斯原煤渗透性分析

    薛燕光;张东明;杨玉顺;叶辰;

    利用自主研制的含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服渗流装置,对杉木树煤矿原煤试样进行了不同轴压、围压、瓦斯压力3种应力因素条件下的室内渗流实验,结果表明:当恒定瓦斯压力与围压不变时,煤样渗透率随轴压的增加而呈非线性降低,且围压越高煤样渗透率越小;当恒定瓦斯压力与轴压不变时,煤样渗透率随围压的增加而呈非线性降低,且轴压越大煤样渗透率越小;当恒定轴压与围压不变时,煤样渗透率随瓦斯压力的增加而呈非线性增加。3种应力因素对煤样渗透率的敏感度由大至小依次为:瓦斯压力、围压、轴压。3种应力因素与煤样渗透率的单因素拟合结果显示,3种应力因素与煤样渗透率均呈指数函数关系。

    2020年03期 v.47;No.251 22-26+31页 [查看摘要][在线阅读][下载 1442K]
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  • 不同孔密度多孔介质燃烧器内低浓度瓦斯燃烧特性研究

    丁艳;林柏泉;袁隆基;宋正昶;

    为了解决我国煤矿瓦斯抽采中大量低浓度瓦斯无法直接利用的问题,通过搭建多孔介质燃烧器内低浓度瓦斯燃烧试验系统,探究了5种不同孔密度多孔介质燃烧器内低浓度瓦斯燃烧温度分布及污染物排放规律。研究结果表明:多孔介质燃烧器孔密度对低浓度瓦斯燃烧温度的影响并非线性函数关系,在孔密度由10孔增加到20孔时,多孔介质燃烧器内燃烧温度成上升趋势;在孔密度由20孔增加到40孔时,多孔介质燃烧器内燃烧温度出现先降低后升高的趋势。孔密度为20孔的多孔介质内整体换热效果较好。相同流速燃烧工况下,不同孔密度多孔介质内的CO排放浓度均随当量比的增加而降低,NO的排放浓度随当量比的增加而升高。孔密度为20孔的多孔介质对应的CO排放浓度在所测当量比范围内普遍偏低,NO的排放浓度相对较高;孔密度为10孔的多孔介质对应的CO排放浓度偏高,NO的排放浓度偏低。

    2020年03期 v.47;No.251 27-31页 [查看摘要][在线阅读][下载 1530K]
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  • 基于时变扩散系数的圆柱体煤屑的瓦斯放散规律研究

    蔡银英;程建圣;程波;

    通过对煤样破碎、筛分后煤屑的形状进行观测,发现其中一小部分煤屑形状为球形、平板形,而大部分煤屑形状为圆柱体或长方体。分析了煤屑放散瓦斯过程中扩散系数的时变特征,以此为基础建立了基于时变扩散系数的圆柱体煤屑瓦斯扩散数学模型,采用数学物理的方法求取了相应的解析解。采用实验测试的方法,对所推导的圆柱体煤屑瓦斯扩散数学模型的解析解进行了验证,并与球形煤屑瓦斯扩散模型的解析解进行了对比,结果表明:圆柱体煤屑瓦斯扩散模型解析解能更好地反映煤屑放散瓦斯的特征,具有广泛适用性,可用于对试验数据的拟合,以及为煤矿井下瓦斯含量测定方法的研究提供理论依据。

    2020年03期 v.47;No.251 32-36页 [查看摘要][在线阅读][下载 828K]
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  • 高悬浮物矿井水电化学特性分析及污染物去除效果研究

    张溪彧;杨建;张全;

    为了解决宝日希勒露天矿矿井水中浊度偏高的问题,通过对其矿井出水进行电化学特性分析,测得其悬浮物颗粒粒径主要分布在0.6~0.8μm内,Zeta电位为-23~-25 m V,需选用带正电荷的混凝剂使其沉降。在此基础上优化了"聚合氯化铝(PAC)+聚丙烯酰胺(PAM)"联合处理工艺,研究结果表明:选用30 mg/L PAC+0.5 mg/L PAM联合投加混凝剂的方式,出水浊度最低,可以达到10.8 NTU,浊度去除率达到95.5%;单独投加混凝剂条件下,PAC及聚合氯化铝铁(PAFC)对于水中浊度去除效果优于聚合硫酸铁(PFS),但对于水体化学需氧量(CODcr)的去除效果不及PFS,且投加3种混凝剂皆不能有效地降低水体总硬度。

    2020年03期 v.47;No.251 37-41页 [查看摘要][在线阅读][下载 1016K]
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  • 煤变质程度对煤自燃特性的影响

    张九零;朱定;朱壮;

    为了更好地研究煤变质程度对煤自燃特性的影响,选取常村无烟煤、东欢坨气煤、崔矿褐煤等5种不同变质程度的煤样作为实验对象,利用差示扫描量热仪(DSC),通过实验得到不同变质程度煤样的热流差零值点温度、吸热峰峰值温度,吸、放热速率等数据。研究表明:变质程度越高的煤,其热流差零值点温度越高,吸热峰峰值温度越低;变质程度最高的无烟煤吸、放热速率最慢,变质程度最低的褐煤吸热速率最快。变质程度高的煤更不容易自燃。

    2020年03期 v.47;No.251 42-44页 [查看摘要][在线阅读][下载 299K]
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开发设计

  • 煤与瓦斯突出防治信息化管理系统构建

    蒲阳;宁小亮;

    针对煤与瓦斯突出防治信息化水平不高导致的突出危险性数据深度分析受阻、突出防治效率效果提升受限等问题,构建了煤与瓦斯突出防治信息化管理系统。该系统主要由突出参数自动上传设备、跨网络数据自动传输技术及专业的信息化管理软件组成,通过三者有机结合实现了对突出防治信息的井下自动上传、地面智能分析、移动审批查询,同时实现了对两个"四位一体"综合防突技术执行情况的过程管控,还将有力推动基于"互联网+"的煤矿安全管理新模式的构建。在阳煤五矿应用效果表明,该系统采用信息化技术大幅压缩了数据填报、审批等中间环节,使日常预测总耗时减少了70%左右,并在该矿首次实现了对煤与瓦斯突出预测、钻孔参数等数据的综合分析与移动审批。

    2020年03期 v.47;No.251 45-48+53页 [查看摘要][在线阅读][下载 1314K]
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  • 突出矿井瓦斯灾害多元化精准防控系统建设

    谈国文;

    为有效、科学地防治煤与瓦斯突出灾害,以煤与瓦斯突出灾害致因及发生规律为基础,提出了"瓦斯地质精准控制、瓦斯抽采达标可靠、瓦斯涌出智能预警、日常防突管理规范"的瓦斯灾害多元化精准防控技术结构,从装备、模型、软件三方面建设了瓦斯灾害多元化精准防控系统。该系统实现了瓦斯灾害的多元化、规范化的防控分析和管理,能够有效提升矿井瓦斯灾害精准防控技术能力及水平,现场应用效果良好。

    2020年03期 v.47;No.251 49-53页 [查看摘要][在线阅读][下载 3033K]
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  • 煤矿分布式能源微网智能调控系统

    甘海龙;肖露;靳妮倩君;

    为代替或减少外部电能的消耗,降低整个煤矿的能耗,在煤矿建立了分布式能源智能调控系统。介绍了该系统的组成结构及智能调控原理,其利用数据分析系统,采集煤矿用能端风井加热、采暖、制冷、电力负荷随环境温度变化的历史数据,形成大数据系统。根据历史数据的变化趋势,预判各种用能负荷的走势,再根据供能端的供应能力,合理匹配相应的能源供给方式。数据分析系统向控制系统发出控制指令,以煤矿瓦斯作为主要一次能源,以地热能、太阳能、风能为辅助一次能源;合理分配热能和电能,充分利用煤矿瓦斯气体产热发电。现场实践结果表明,该系统的应用可以实现对煤矿的冷、热、电三联供,最终实现节能减排的目的。

    2020年03期 v.47;No.251 54-58页 [查看摘要][在线阅读][下载 2817K]
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技术经验

  • 晋能集团马堡煤业采动区以孔代巷瓦斯精准抽采技术研究与工程实践

    王小朋;

    为解决采场瓦斯涌出量达20 m~3/min以上的上隅角瓦斯治理难题,基于回采过程中顶板上覆岩层动态运移规律和现场实际考察,确定出距顶板15~38 m、回风巷8~40 m为卸压瓦斯富集区域,利用定向钻机精准施工钻孔进行稳定高效抽采。通过在马堡煤业15203综采工作面施工5个定向长钻孔进行试验,在70 d抽采时间内,单孔抽采瓦斯纯流量最大达到10.41 m~3/min,钻场抽采瓦斯纯流量达到15.00 m~3/min,瓦斯抽采效果是普通钻孔的3~4倍,施工时间比高抽巷缩短约2/3,工程成本节约3/4左右,不仅有效缓解了矿井抽、掘、采衔接紧张的问题,而且实现了矿井瓦斯治理降本增效的目的。

    2020年03期 v.47;No.251 59-63页 [查看摘要][在线阅读][下载 1844K]
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  • 综采工作面通过走向空巷充填技术研究与实践

    邓照玉;何明川;

    以综采工作面通过走向空巷为工程背景,综合运用现场调研、理论计算、数值模拟和工业性试验等手段,研究走向空巷围岩失稳机理,指出高跨比是影响空巷围岩稳定的关键因素;推演了空巷顶板变形破坏演化的4个阶段,提出空巷围岩控制应该遵循及时支护和减小顶板跨度原则;从技术和经济效益角度对比传统过空巷方式,提出了综采工作面通过走向空巷高水材料充填控顶技术,揭示了充填体对空巷顶板的作用机理,确定出充填体关键参数:充填体抗压强度为1.0 MPa,高水材料的水灰质量比为8∶1。在此基础上,设计了走向空巷充填技术及工艺。工业性试验表明:综采工作面过空巷期间,该充填体能够有效支撑顶板且未明显影响正常煤炭开采,保障了煤炭资源的安全开采。

    2020年03期 v.47;No.251 64-69页 [查看摘要][在线阅读][下载 2347K]
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  • 地应力主导型煤巷突出防治技术及评价指标研究

    李生舟;陈玉涛;徐斌;

    为了解决桑树坪煤矿无保护层开采条件下由地应力主导的突出危险松软3#煤层煤巷掘进防突难题,提出以卸压为主,兼顾瓦斯抽采的治理措施。在桑树坪煤矿开展水射流扩孔卸压抽采试验,考察结果表明:经水射流扩孔后,抽采钻孔瓦斯流量衰减系数降低了65%~74%,自然瓦斯涌出流量提高了2~3倍,煤层的可抽性得到改善。提出采用扩出煤屑率结合残余瓦斯含量的方法进行防突效果评价,根据煤巷掘进区域赋存条件差异化的特点确定了相应的临界值。该技术和评价指标的结合应用,可有效解决桑树坪煤矿地应力主导型松软突出厚煤层煤巷掘进的防突难题。

    2020年03期 v.47;No.251 70-75页 [查看摘要][在线阅读][下载 4272K]
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  • 城郊煤矿深部巷道围岩破坏机理及主动控制技术

    张文康;刘旦龙;孙大增;

    针对城郊煤矿深部软岩巷道变形严重的工程问题,分析了深部巷道围岩稳定性关键影响因素及其作用机制,研究了深部巷道围岩大变形及底鼓机理,对深部巷道围岩进行了地质特征分类。提出了针对岩巷采用的高预紧力、高强度、高刚度和高锚固点即"四高"锚杆支护、注浆锚索加固支护结合底板卸压的联合支护技术,以及针对厚层泥岩顶板煤巷采用的梯次支护技术,并在南翼轨道大巷和21105上巷进行了工业性试验。矿压观测结果表明,巷道表面变形量较小,支护效果较好。

    2020年03期 v.47;No.251 76-81+86页 [查看摘要][在线阅读][下载 1995K]
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  • 综放工作面高位定向钻孔布置优化分析

    曹文超;龚选平;孙峰;高涵;

    为了研究综放工作面高位定向钻孔合理布置参数,以王家岭矿12318工作面采空区为研究对象,利用数值模拟软件建立了覆岩数值模型,分析了采空区覆岩应力和裂隙分布特征,定量化指出了采空区覆岩裂隙带分布范围,对高位定向钻孔的合理布置参数进行了优化设计,并考察了优化后高位定向钻孔的抽采效果,验证了分析结果的可靠性。结果表明:高位定向钻孔经优化后平均抽采瓦斯浓度提高1.0倍,平均抽采瓦斯纯量提高1.1倍,工作面上隅角及回风流瓦斯浓度明显降低,有效提高了采空区瓦斯抽采量。

    2020年03期 v.47;No.251 82-86页 [查看摘要][在线阅读][下载 2917K]
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  • 超高压水力割缝精准控制技术应用及效果分析

    陆占金;乔伟;

    为了解决由于水力割缝压力、喷嘴大小、割缝时间等参数的选取不当导致煤层割缝深度浅、割缝后煤体卸压增透效果不理想、割缝作业期间钻孔憋孔、堵孔等问题,提出了超高压水力割缝精准控制技术,分析了割缝缝槽宽度、深度控制,割缝落煤速度控制,以及割缝区域效果控制,集成开发了ZGF-100(A)型超高压水力割缝装置,并进行了精准控制割缝现场应用试验。结果表明:采用超高压水力割缝精准控制技术对煤层进行割缝后,缝槽等效半径约为1.02~1.58 m,割缝钻孔平均抽采瓦斯纯量较普通对比钻孔增大约2倍,割缝钻孔抽采半径较对比钻孔增大1倍左右。

    2020年03期 v.47;No.251 87-91页 [查看摘要][在线阅读][下载 2499K]
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  • 松软煤层煤巷掘进条带瓦斯治理技术研究

    黄旭超;

    为提高煤巷掘进条带瓦斯治理效果,通过在新疆艾维尔沟矿区2130煤矿4号煤层24223运输巷开展基于定向长钻孔治理煤巷条带瓦斯的水力压裂试验,考察瓦斯治理效果。试验结果表明:相比于传统瓦斯治理手段,定向长钻孔高压水力压裂技术平均抽采瓦斯浓度和平均抽采瓦斯纯流量分别提升了2.4倍和4.0倍,抽采达标经济成本和时间成本分别降低了80%和67%,可以有效提高煤巷条带瓦斯治理效果,降低瓦斯治理成本。

    2020年03期 v.47;No.251 92-95页 [查看摘要][在线阅读][下载 960K]
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  • 矿用大容量备用电源设计

    孟小红;

    针对隔爆腔内允许使用的镍氢电池单体容量较小,煤矿井下备用防爆电源无法满足长时间供电的问题,采用镍氢电池成组管理和同一隔爆腔内2组镍氢电池组充放电管理等方法,提高备用电池容量,同时分析了隔爆腔内镍氢电池组的安全管理要求及单体镍氢电池多节串联对前后级电路的影响,提出了镍氢电池组分组配置实现长时间备用的设计思路及管理方法。测试结果表明:将镍氢电池分组配置可实现镍氢电池组的可靠管理,能解决备用电源长时间供电的问题,且电路简单、使用灵活。

    2020年03期 v.47;No.251 96-99页 [查看摘要][在线阅读][下载 1062K]
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问题探讨

  • 瓦斯抽采钻孔受液氮冷冲击作用的影响范围研究

    张仰强;

    为研究瓦斯抽采钻孔受液氮冷冲击作用的影响范围,采用理论分析的方法,基于传热学理论,建立了液氮冷冲击作用下钻孔周围煤体温度分布的数学物理方程,并充分考虑煤体内水含量与相变潜热的影响,获得了瓦斯抽采钻孔受液氮冷冲击作用的影响范围的解析解。分析了煤层的原始温度、导热系数和含水量等因素对瓦斯抽采钻孔受液氮冷冲击作用的影响,结果表明:液氮冷冲击作用的影响范围受煤层的原始温度的控制最为明显,其次是煤层的导热系数、煤体的含水量。

    2020年03期 v.47;No.251 100-104页 [查看摘要][在线阅读][下载 772K]
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  • 近距离煤层群顶板结构及破断模型分析

    逄锦伦;

    通过对近距离薄煤层群不同间距下层间顶板破断情况进行分析,根据顶板厚度将近距离煤层群顶板结构分为3类:散体结构顶板、块体结构顶板及板式结构顶板。建立了不同顶板结构下的3DEC数值模拟模型,分析了不同推进距离下顶板位移及应力分布情况。模拟结果表明:散体结构顶板破坏时为散体破坏,不具有承载能力;块体结构顶板破坏时为块体破坏,表现出一定的承载能力,矿压显现不明显;板式结构顶板破坏时为板式破坏,具有较强的承载能力,并具有初次来压及周期来压特点。对官地煤矿3318工作面矿压现场实测,3318工作面直接顶初次破断来压步距约为22.3 m,平均周期来压步距约为19.8 m。实测结果与数值模拟结果相吻合,表明3318工作面顶板为板式结构。

    2020年03期 v.47;No.251 105-109页 [查看摘要][在线阅读][下载 12962K]
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  • 复合顶板下冲击地压煤层综放工作面微震特征分析

    高永刚;叶飞;赵维收;

    以小庄煤矿40204综放工作面为例,对复合顶板下冲击地压煤层综放工作面微震事件分布及活动特征进行分析,重点分析了微震事件的周期性规律、微震活动与采动应力的关系及其沿工作面倾向的分布规律。通过分析发现,复合顶板条件下40204采空区对工作面超前应力集中影响较小,但相邻采空区对邻空巷道的影响较大。当形成大面积采空区时,采空区上方的高位顶板会形成联动效应,增大了复合顶板对工作面冲击危险性的影响。根据微震特征分析结果,制订了复合顶板下防冲卸压措施。40204工作面已回采结束,未发生冲击显现,表明采取的卸压解危措施较为合理,微震监测结果符合客观实际。

    2020年03期 v.47;No.251 110-114页 [查看摘要][在线阅读][下载 3242K]
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安全管理

  • 基于群体心理资本对矿工个体不安全行为的跨层次影响研究

    赵海颖;李恩平;

    为有效管理矿工的不安全行为,提高煤矿企业的安全管理水平,基于社会交换理论和社会认知理论,构建了群体心理资本影响个体不安全行为的跨层次模型。以山西省4个煤矿企业的81个班组团队为样本,通过多层线性分析进行实证研究,结果表明:群体心理资本对个体不安全行为有显著负向影响;群体心理资本正向作用于个体心理资本,且个体心理资本在群体心理资本与个体不安全行为之间起部分中介作用;群体信任跨层次调节群体心理资本与个体不安全行为之间的负向关系,即群体信任越高,群体心理资本与个体不安全行为之间的负向关系越强。

    2020年03期 v.47;No.251 115-120页 [查看摘要][在线阅读][下载 293K]
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  • 非煤矿山双重预防信息流转系统开发与应用

    梁玉霞;陈友良;覃璇;胡家国;

    为实现政府监管部门对企业风险分级管控和隐患排查治理情况进行实时监控,将隐患排查治理向风险管控的管理关口前移,设计了基于双重预防机制的非煤矿山信息流转系统。该系统采取B/S结构和手机APP终端应用相结合的方式,将风险分级管控和隐患排查治理信息流转程序包含其中,主要包含有风险分级管控、隐患排查治理和系统运行保障3个子系统。通过在多家非煤矿山企业的实践应用,表明该系统可以有效对风险变动过程进行记录,对隐患进行及时跟踪处理,可有效提高企业的安全管理水平。

    2020年03期 v.47;No.251 121-126页 [查看摘要][在线阅读][下载 4896K]
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消息

  • 《矿业安全与环保》征稿简则

    <正>《矿业安全与环保》现为中国煤炭科工集团有限公司主管,由中煤科工集团重庆研究院有限公司与国家煤矿安全技术工程研究中心共同主办,面向国内外公开发行的全国性科技期刊,系中文核心期刊、中国科技核心期刊、全国煤炭优秀科技期刊。以传播煤矿与非煤矿山安全技术及矿山环境保护技术为宗旨,主要刊载内容包括:矿井瓦斯、煤与瓦斯突出防治技术与装备;矿井通风防灭火技术与装备;工业粉尘及可燃性气体、粉尘爆炸防治技术与装备;矿山救援技术与装备;矿井水害防治技术;矿山压力与井巷支护技术;安全与环境监测、控制技术;物探与岩土工程技术;煤矿安全管理与评价;矿山热害、污染治理、生态环境修复及综合利用等环保技术。

    2020年03期 v.47;No.251 127页 [查看摘要][在线阅读][下载 2868K]
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