试验研究

  • 厚黄土覆盖区煤炭开采对松散含水层影响的相似模拟研究

    徐树媛;张永波;时红;陈军锋;

    为了研究厚黄土覆盖区地下煤层开采对上覆松散含水层的影响机制,以常村煤矿为地质背景,根据相似原理,采用不同采深、不同采高的物理相似模拟试验方法,对煤层采动后的覆岩裂隙发育及上覆松散含水层水位下降速率进行观测记录并对比分析。研究结果表明:地下煤层开采对上覆松散含水层中的地下水的影响存在不同的影响机制,使得含水层受影响的程度不同。煤层顶板导水断裂带是否沟通松散含水层并不是松散含水层破坏、地下水水位下降的唯一条件,松散含水层隔水底板的变形破坏是造成松散含水层破坏的另一关键因素。

    2019年03期 v.46;No.245 1-5页 [查看摘要][在线阅读][下载 1187K]
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  • 温度效应对煤层瓦斯吸附解吸特性影响的实验研究

    严敏;龙航;白杨;林海飞;

    对煤体瓦斯吸附解吸扩散过程进行了理论分析,根据Clausius-Clapeyron方程计算煤体在不同温度下的吸附热值,利用菲克定律求解煤体瓦斯在不同温度下的扩散系数和动力学扩散参数,研究其与温度之间的关系,并利用阿伦尼乌斯修正式计算得到煤体瓦斯解吸过程的活化能。研究结果表明,煤体瓦斯吸附量随着吸附温度的升高而降低,初始有效扩散系数及动力学扩散参数与瓦斯解吸温度呈正相关关系,利用阿伦尼乌斯修正式,计算得到实验煤样瓦斯解吸扩散活化能为2. 71 kJ/mol。从吸附热力学、解吸动力学,以及分子活化能3个方面研究了温度效应对瓦斯吸附解吸特性的影响,可为工程实践提供一定的基础理论支撑。

    2019年03期 v.46;No.245 6-10页 [查看摘要][在线阅读][下载 1173K]
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  • 兴安矿段间无煤柱开采对采空区注氮效果的影响

    马娇;董子文;

    为提高兴安矿四水平11煤层中部二段工作面段间无煤柱开采形成的大面积复合采空区的注氮效果,使用FLAC~(3D)数值模拟软件开展应力分布模拟,使用COMSOL软件建立采空区注氮防灭火数值模拟模型,开展注氮效果数值模拟,分析煤柱宽度与应力分布的关系及不同注氮方式下采空区自燃三带分布情况。模拟结果表明:段间无煤柱开采可有效降低煤体应力,降低冲击地压危险性,但会形成大面积复合采空区,使本采空区氧化带宽度增加,老采空区形成复燃氧化带,注氮后高浓度氮气积聚区域减小,防灭火效果显著降低。对老采空区进行灌浆增阻,并增大注氮口距离和注氮量,有助于提高注氮效果,局部未完全充填区域可以配合使用钻孔压注氮气,显著提高无煤柱开采综合注氮防灭火效果。

    2019年03期 v.46;No.245 11-17+22页 [查看摘要][在线阅读][下载 4044K]
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  • 围压加载条件下岩体损伤特征实验及数值模拟分析

    罗新荣;杨欢;李梦坤;

    为了研究煤岩动力灾害的发生机制,分别对3种不同强度的混凝土试样进行了单轴压缩实验和围压加载实验,并利用声波发射仪器对围压加载条件下试样破坏过程进行监测;采用数值模拟方法,从微观层面观察试样的损伤特征。实验结果表明:围压加载条件下试样破坏类型单一,在试样中部附近发生拉伸断裂。模拟结果表明:试样初始破坏是在纵向拉应力的作用下从岩体内部开始,逐步沿横向向两边扩展;当围压使纵向拉力达到了岩体的抗拉强度时,继续增大围压,初始破坏区域扩大直至发生瞬间断裂。

    2019年03期 v.46;No.245 18-22页 [查看摘要][在线阅读][下载 1642K]
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  • 基于煤粒瓦斯解吸实验的温度变化量预测模型研究

    杨涛;聂百胜;叶秋生;

    通过实验室煤粒瓦斯解吸测试,研究了同一种煤样在3种不同粒径条件下的煤粒瓦斯解吸规律。在对实验数据分析的基础上,结合理论推导构建了基于煤粒瓦斯解吸过程温度变化量的煤体瓦斯解吸扩散数学模型并开展了相关验证,分析了该模型的适用性。研究结果表明,3种粒径煤样在吸附平衡压力为0. 34 MPa左右时,瓦斯解吸量分别可以达到3. 77、3. 91、5. 65 mL/g,煤样解吸速率与粒径之间呈负相关关系。煤粒瓦斯解吸过程中实测煤体温度变化曲线呈"马鞍"形。建立的描述煤粒瓦斯解吸初期阶段的数学模型可用于预测特定条件下煤体瓦斯解吸温度变化量,对于研究煤矿瓦斯运移过程及灾害预警具有重要的参考价值。

    2019年03期 v.46;No.245 23-26+47页 [查看摘要][在线阅读][下载 1869K]
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开发设计

  • 一种基于本体与关联规则的煤矿安全监控预警模型

    王向前;朱佳;孟祥瑞;何叶荣;

    为了解决煤矿安全监控系统中的可靠性较差、信息管理混乱,以及产生的海量监测数据利用率较低等问题,提出了一种新的安全监控预警模型。利用本体对煤矿安全监控领域的信息进行系统化组织,使其便于共享与重用;利用关联规则技术对海量监测数据进行挖掘,得到大量隐藏的可用于预警的推理规则;将煤矿安全监控本体及推理规则与Jena推理机进行绑定形成具有推理机制的安全监控预警模型。利用该模型对实时数据进行推理实验,验证了该模型有效。结果表明,结合了本体与关联规则技术的煤矿安全监控预警模型可有效地整合监控领域信息,并在一定程度上提高了预警的效率和准确率。

    2019年03期 v.46;No.245 27-31页 [查看摘要][在线阅读][下载 1486K]
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  • 采用分段加权最小二乘法的井下人员实时定位系统设计

    莫树培;李国良;

    基于井下无线局域网系统,采用自制无线移动终端扫描AP节点获取MAC地址和信号强度信息RSSI,并同时采集温度、湿度、瓦斯浓度等环境信息数据,通过网络将信息数据传输到地面服务器。利用多边定位建立线性最小二乘模型,把井下巷道分为多个分段,采用分段估计加权值得到动态加权矩阵。通过分段加权最小二乘算法计算出井下人员实时定位数据,最终生成煤矿井下人员周围环境数据库和人员轨迹数据库。试验结果表明,该系统定位平均误差小于1. 88 m。利用修正加权矩阵和分段加权最小二乘算法,能保证井下电磁环境改变时系统定位稳定,且定位精度较高。

    2019年03期 v.46;No.245 32-36页 [查看摘要][在线阅读][下载 1653K]
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应用技术

  • 基于事故树分析的煤与瓦斯突出预警指标体系

    赵旭生;马国龙;乔伟;宁小亮;

    科学、合理的预警指标体系是准确、可靠预警煤与瓦斯突出的前提。以两个"四位一体"综合防突技术体系为依据,编制了煤与瓦斯突出事故树,对事故树基本事件进行了归纳和分类。根据分类结果,从生产系统缺陷、客观突出危险、防突措施缺陷、防突管理隐患等4个方面,构建了煤与瓦斯突出预警指标体系框架。在此基础上,分析各预警要素与煤与瓦斯突出之间的关系,设计和选取了52个预警指标,建立了煤与瓦斯突出预警指标体系。煤与瓦斯突出预警指标体系的建立,可为煤与瓦斯突出预警方法、模型研究和预警系统开发提供指导和支撑。

    2019年03期 v.46;No.245 37-43页 [查看摘要][在线阅读][下载 2080K]
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  • 瓦斯抽采钻孔密封用天固封孔材料及工艺应用研究

    李时宜;张青松;刘标懿;张双;田恒心;杨仁凯;

    针对国投新集刘庄煤矿瓦斯抽采钻孔密封效果较差、瓦斯抽采浓度较低及抽采浓度衰减较快等问题,使用天固封孔材料并结合"两堵一注"带压封孔工艺取代聚氨酯吹浆封孔工艺,改善刘庄煤矿瓦斯抽采效果,并将2种封孔工艺进行对比。结果表明:采用天固封孔材料结合"两堵一注"带压封孔工艺因其具有良好的"流固耦合效应",钻场合抽24 h后的钻孔瓦斯平均浓度为40. 51%,明显高于聚氨酯吹浆封孔工艺的钻孔瓦斯平均浓度16. 14%,充分证明了改进后的封孔工艺优于聚氨酯吹浆封孔工艺。

    2019年03期 v.46;No.245 44-47页 [查看摘要][在线阅读][下载 1802K]
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  • 低渗透性煤层CO_2相变致裂增透规律及应用

    王宗明;衡献伟;钱国辉;蒋欣恒;陈廷全;

    针对轿子山煤矿M9煤层采掘过程中,煤层瓦斯含量高、压力大、抽采效率低、瓦斯治理周期长等问题,应用具有"增透"和"置换"双重效应的CO_2相变致裂增透技术,提高煤层透气性和瓦斯抽采效率。在轿子山煤矿9807运输巷进行CO_2相变致裂增透试验,重点考察不同致裂方式、不同布孔方式的致裂孔瓦斯抽采效果。结果表明:致裂孔抽采瓦斯纯流量是普通抽采孔的2. 0~2. 8倍,抽采瓦斯浓度提高1. 7~2. 4倍。在煤层赋存及钻孔条件相似的情况下,延时起爆(二次)致裂方式的钻孔有利于裂隙延展,增大裂隙范围;在致裂孔两边施工辅助孔时,为高压CO_2气体提供了自由面,减小了其向周边传播阻力,能够增大致裂孔影响范围,从而提高瓦斯抽采效率。

    2019年03期 v.46;No.245 48-51+56页 [查看摘要][在线阅读][下载 1786K]
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  • 大断面煤巷掘进工作面综掘机高压外喷雾降尘技术及装备的应用研究

    孙峰;

    针对王家岭煤矿综掘工作面原有综掘机外喷雾压力低、工作压力不能满足《煤矿安全规程》要求,以及降尘效率较低等问题,在分析大断面煤巷掘进工作面产尘特点的基础上,采用二次负压喷雾降尘技术对其进行改造,重点开展了综掘机高效喷雾降尘装置、喷雾降尘工艺参数,以及机载喷雾降尘系统配套工艺等方面的研究,最终提出适用于大断面煤巷掘进工作面的高压外喷雾降尘技术及工艺。应用结果表明,在最佳工艺参数条件下,综掘机司机位置的总粉尘和呼吸性粉尘单项降尘措施的降尘效率可分别由57. 03%和51. 83%提高至81. 10%和76. 90%,综合降尘效率可分别由94. 39%和91. 03%提高至97. 85%和93. 32%。

    2019年03期 v.46;No.245 52-56页 [查看摘要][在线阅读][下载 1777K]
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  • 安全高效高瓦斯工作面下行通风技术研究与应用

    陈殿赋;孙炳兴;

    为解决上行通风引起的上隅角瓦斯积聚及采空区抽采管路无法回收等技术难题,将采煤工作面通风方式改为下行通风方式。采用数值模拟的方法,分别对保德煤矿回采工作面采用上行、下行通风方式的采空区瓦斯分布规律进行模拟,确定了下行通风技术参数,并在保德煤矿81505工作面试验采用下行通风方式。结果表明:应用下行通风方式解决了回风隅角瓦斯积聚问题,实现了采空区主要抽采管路的安全回收,解决了采空区遗留金属管路的安全隐患,且工作面巷道优化布置后可减少掘进一条巷道,单个采煤工作面同比节约成本超过5 000万元。

    2019年03期 v.46;No.245 57-60+65页 [查看摘要][在线阅读][下载 2102K]
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  • 采煤机割煤粉尘治理关键技术及装备研究与应用

    马威;张群;吴国友;杨俊磊;

    针对采煤机割煤过程中的粉尘污染问题,遵循"先抑、后控、再降"的治理思路,提出了利用高效抑尘喷雾快速湿润破碎煤体,再利用控尘喷雾控制含尘气流沿煤壁一侧运移,最后利用机载喷雾引射除尘器沉降粉尘的综合治理措施。采用实验室实验和现场试验相结合的方法,重点开展了支架顶部组合喷雾抑尘、采煤机喷雾控降尘、采煤机机载除尘等关键技术及装备的研究,并在高产尘强度综采工作面进行了应用,将采煤机正常割煤时司机处的总粉尘质量浓度由3 097. 0 mg/m~3降至52. 6 mg/m~3,取得了显著的降尘效果。

    2019年03期 v.46;No.245 61-65页 [查看摘要][在线阅读][下载 1921K]
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技术经验

  • 基于煤层顶板抽水试验的含水层水力联系研究

    彭涛;龙良良;刘凯祥;王生全;牛超;刘洋;刘慧;

    为给曹家滩井田2~(-2)煤层先期开采地段提供技术保障,在分析矿井各含(隔)水层水文地质特征的基础上,结合地面抽水试验结果,对2~(-2)煤层上覆含水层的水力联系进行综合评价。研究结果表明:矿井主要充水含水层为直罗组、延安组和风化基岩含水层,其中风化基岩段存在一定厚度的强富水层;萨拉乌苏组与风化基岩含水层不存在水力联系,证实了保德组红土在井田内有良好的隔水效果,直罗组与风化基岩含水层具有一定的水力联系,延安组与直罗组含水层一般不存在水力联系或相互补给有限。

    2019年03期 v.46;No.245 66-69+73页 [查看摘要][在线阅读][下载 2153K]
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  • 软厚煤层液态CO_2相变多点致裂增透技术

    郭寿松;

    针对松软、低透气性高瓦斯突出厚煤层瓦斯抽采效率低、抽采钻孔瓦斯浓度衰减快等问题,利用优化的液态CO_2相变致裂系统,在长平矿4306采区进行了(底板)穿层钻孔多点致裂试验。试验结果表明:CO_2相变多点致裂有效影响半径约为12. 5 m,且与致裂点数无关;瓦斯浓度随致裂点数的增加呈线性增加; CO_2相变致裂提高了瓦斯抽采浓度,随着时间的推移瓦斯浓度逐渐下降。因此,在煤层的不同位置和不同的时间对煤层进行致裂,是维持或提高煤层瓦斯抽采效率的可选方案。

    2019年03期 v.46;No.245 70-73页 [查看摘要][在线阅读][下载 2074K]
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  • 煤矿顶板含水层溃水溃沙灾害井下挡水墙建造技术

    李德彬;

    以宁东鸳鸯湖矿区麦垛山煤矿2煤回风大巷溃水溃沙灾害为例,利用平衡理论简化计算方法,以巷道尺寸及围岩性质为约束条件,建立挡水墙承抗压、抗剪强度计算的物理和数学模型,定量计算了墙体、围岩可承受的安全水头高度,构建混凝土砌块平板式挡水墙,核算出当围岩槽深为0. 5 m、两侧砌块厚度分别为0. 5 m、混凝土浇筑厚度为1. 0 m时,可满足强度要求,并提出了该形式挡水墙体的建造工艺,为恢复生产提供保护屏障,实现了对麦垛山煤矿2煤大巷溃水溃沙灾害的安全治理。

    2019年03期 v.46;No.245 74-77+81页 [查看摘要][在线阅读][下载 2295K]
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  • 阳泉矿区本煤层顺层钻孔标准化抽采研究与实践

    江万刚;

    阳泉矿区突出煤层顺层钻孔预抽瓦斯过程中长期存在钻孔瓦斯抽采浓度低、抽采量较小、抽采效率低等问题。为解决本煤层瓦斯抽采效果差的难题,阳煤集团开展了突出煤层顺层钻孔抽采标准化体系研究与实践,通过对钻孔设计、钻孔施工、钻孔勘验、钻孔封孔、钻孔连接、钻孔计量等抽采过程标准化系列研究和优化,实现了本煤层瓦斯高效抽采,有效缩短回采工作面抽采达标时间,对矿井抽、掘、采平衡和安全生产具有重要意义。

    2019年03期 v.46;No.245 78-81页 [查看摘要][在线阅读][下载 2096K]
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问题探讨与综述

  • 含瓦斯煤渗透特性参数—孔隙率同步测试方法的研究进展

    田卫东;张群;

    为有效解决煤层气开发过程中产能精准预测的技术问题,提高气藏资源评价结果的可靠性,对含瓦斯煤渗透特性参数—孔隙率测试方法的研究背景及研究价值进行了介绍。阐述了不同应力环境、不同气体压力等条件下的含瓦斯煤渗透特性参数—孔隙率的测试方法,分析了不同研究方法的特点、适用范围及其最新进展,并对煤体孔隙结构演化与瓦斯流动的映射规律研究成果进行总结。分析认为:含瓦斯煤渗透特性参数—孔隙率同步测试方法的研究涉及多学科交叉,需加强多物理场耦合作用影响下含瓦斯煤渗透特性参数—孔隙结构演化的表征方式、与当前常规煤层增透工艺相匹配的测试方法及测试精度提升等方面的研究。

    2019年03期 v.46;No.245 82-85+91页 [查看摘要][在线阅读][下载 2016K]
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  • 基于Z-number的煤矿瓦斯重大危险源分级研究

    张爱然;李晓霞;姚有利;

    为了更加有针对性地防治瓦斯灾害,有必要对瓦斯危险源进行科学评价和治理。从瓦斯危险源导致事故发生的可能性、严重程度和应急救援3个角度,建立瓦斯重大危险源分级评价模型,并结合同煤集团寺塔煤矿实际情况,应用层次分析和基于Z-number模糊数的模糊综合评价方法进行计算。结果表明:该煤矿瓦斯重大危险源的等级为二级,一旦发生瓦斯事故则有可能造成重大事故,须加强监控;各评价指标的排序为瓦斯防控措施>人员意识>作业人数>装备水平>……>医疗条件。结合研究结果构建煤矿瓦斯重大危险源管控模型,该模型在瓦斯危险源等级评价和管理方面具有实用性和有效性,但还有待深入研究细化评价指标体系。

    2019年03期 v.46;No.245 86-91页 [查看摘要][在线阅读][下载 2096K]
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  • 煤自燃预测预报理论及技术研究综述

    刘晨;谢军;辛林;

    在对近年来国内外有关煤自燃预测预报理论及技术方面的文献进行收集整理的基础上,从煤自燃预测预报理论、煤自燃监测技术和隐蔽火源探测技术等3个方面,对煤自燃预测预报的研究进展进行了归纳分析。指出了现有煤自燃监测技术的优势和存在的不足,对其适用条件进行了界定;分析了目前常用的隐蔽火源探测技术的特点及其技术途径,并对其优缺点进行了对比分析。对未来的煤自燃预测预报理论及技术发展趋势进行了展望。

    2019年03期 v.46;No.245 92-95+99页 [查看摘要][在线阅读][下载 2058K]
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  • 阳泉矿区寺家庄井田9~#煤段煤层气地球化学特征及成因分析

    于振锋;郝春生;杨昌永;姚晋宝;王维;季长江;

    为达到寺家庄井田的煤层气增产目的,开展了煤岩煤层气解吸和气体地球化学特征分析。煤岩现场解吸和气体组分分析结果显示:9~#煤段煤岩在完整解吸过程中,甲烷体积分数先增大后减小,氮气体积分数先减小后增大,重烃体积分数与甲烷体积分数变化趋势一致,但并不同步,而是要晚些。碳同位素分析显示:随着解吸的进行,煤层δ~(13)C(CH_4)整体呈增大的趋势,随着远离煤层δ~(13)C(CH_4)逐渐增大。9~#煤段煤层气成因主要为热成因,后期经过了扩散运移,生物作用不明显。

    2019年03期 v.46;No.245 96-99页 [查看摘要][在线阅读][下载 2327K]
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  • 煤炭行业发展历程及展望

    刘新杰;宋高峰;蒋斌斌;

    中国煤炭产量处于不断优化调整期,煤炭价格日趋平稳,煤炭开采逐步进入绿色、安全、高效和有序状态,煤炭利用步入清洁、低碳的发展轨道。通过分析近10年中国能源生产结构、电煤价格指数、采矿行业工资及科研方向,表明煤炭所占国家能源比重将会进一步降低,但仍是主要能源,能源结构将呈现煤、油、天然气、无碳能源(水电、风电、核电等)四足鼎立的格局。煤炭开发过程更加注重绿色开采和社会责任,煤炭行业待遇偏低,理应尽快建立竞争有序的煤炭市场体系,促使煤炭行业成为人才向往的行业。

    2019年03期 v.46;No.245 100-103+112页 [查看摘要][在线阅读][下载 2384K]
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  • 基于Gagge二节点模型的井下气候条件评价

    陈瑾;吴世跃;柴琳;牛煜;索在斌;

    基于人体的热舒适性评价井下气候条件的常用模型主要是Fanger单节点模型,该模型在偏冷或偏热的环境中有较大的误差。为更好地反映矿井气候,以兖州煤业集团东滩煤矿14309综放工作面为例,运用MATLAB求解简化后的Gagge二节点模型,得到工作面不同位置处人体皮肤温度的求解曲线,取稳定时的数值计算标准有效温度(SET),通过SET值反映矿井内人体的热舒适度。结果表明,矿工的皮肤温度与新陈代谢率呈正相关关系,而舒适程度则与之相反。采用已有的研究数据验证了Gagge二节点模型可以应用到井下气候条件评价中,相比于Fanger模型,该模型计算结果更精确。

    2019年03期 v.46;No.245 104-107+118页 [查看摘要][在线阅读][下载 2156K]
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安全管理

  • 职业安全影响因子分析及防治研究

    马恒;梁腾飞;艾纯明;

    职业病是制约我国社会发展的重要因素之一,对其进行深入分析和研究具有重要意义。以铁东选煤厂主选车间为例,通过对影响职业危害因子的主、客体两方面进行系统总结和归纳,确定了因子之间的关联模式,并对各个因子进行定性分析,在此基础上确定各因子之间的优先级别,建立数学模型。对提出的方案进行定量计算,得出职业危害防治的最佳方案,可为企业职业安全的排查、职业病防治和安全高效生产提供理论参考和指导。

    2019年03期 v.46;No.245 108-112页 [查看摘要][在线阅读][下载 2106K]
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  • 煤矿企业差错管理氛围与安全绩效的关系研究

    李艳;畅红琴;续婷妮;

    为了研究煤矿企业差错管理氛围与安全绩效的关系,提高煤矿企业安全生产水平,通过在山西省3家煤矿企业调查问卷获得的数据,基于结构方程模型的方法,引入安全态度为中介变量,从差错学习、差错思考、差错能力、差错沟通4个维度探讨了差错管理氛围、安全态度与安全绩效的内在影响机制。研究结果显示,煤矿企业高水平的差错管理氛围对员工的安全态度、企业的安全绩效均具有显著的正向促进作用;安全态度正向影响安全绩效,安全态度在差错学习、差错思考与安全绩效的关系中起完全中介作用,在差错能力、差错沟通与安全绩效的关系中起部分中介作用。

    2019年03期 v.46;No.245 113-118页 [查看摘要][在线阅读][下载 2238K]
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