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坚硬顶板强矿压动力灾害超前区域控制技术研究

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中国煤炭 2024年第4期50卷 36-45页

作者：郑凯歌王林涛王永福中煤科工集团西安研究院有限公司陕西省西安市710054 陕西煤矿安全监察局安全技术中心陕西省西安市710001

厚层坚硬顶板条件下大采高综放工作面采场矿压显现强烈,极易引发冲击地压、矿震等灾害。为掌握坚硬顶板大采高综放开采条件下覆岩破断演化规律,采用理论分析、数值模拟、现场监测等方法,揭示了坚硬顶板岩层呈现大“悬臂梁”形式垮落及... 详细信息

厚层坚硬顶板条件下大采高综放工作面采场矿压显现强烈,极易引发冲击地压、矿震等灾害。为掌握坚硬顶板大采高综放开采条件下覆岩破断演化规律,采用理论分析、数值模拟、现场监测等方法,揭示了坚硬顶板岩层呈现大“悬臂梁”形式垮落及破断冲击能致灾机理,并提出了坚硬顶板分段压裂超前弱化解危技术。研究表明:低位坚硬岩层在覆岩运移过程中常以“悬臂梁”结构出现,该结构不易垮落,进而导致能量积聚,引发矿压动力灾害。而在水力压裂超前弱化技术治理后,顶板垮落步距显著减小,平均降幅54%,来压强度降幅21.67%,且有效改变了低位坚硬顶板破碎程度,扩大了工作面垮落带范围,增加了采空区矸石充填程度,达到了顶板结构改造及动力灾害有效控制的目的。

关键词：坚硬顶板强矿压致灾机理分段水力压裂控制机理

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煤工尘肺患者肺灌洗回收液差异代谢物研究

环境与职业医学 2024年第6期41卷 617-624页

作者：马超逸李宝平沈福海孙治平陈刚马国宣赵永梅侯博文高丽妮李倩倩刘晓璐李欣宇华北理工大学公共卫生学院河北唐山063210 华北理工大学河北省煤矿卫生与安全重点实验室河北唐山063210 应急总医院职业病科北京100028 山西医科大学第一医院国家卫生健康委员会尘肺病重点实验室山西太原030001 应急管理部北戴河康复院呼吸科河北秦皇岛066199 北京市朝阳区疾病预防控制中心职业卫生科北京100021

[背景]通过代谢组学技术研究煤工尘肺发生发展过程中代谢物和代谢通路的变化,探索其发病机制是目前的研究热点。[目的]研究煤工尘肺患者肺灌洗回收液中代谢物的变化,探究煤工尘肺疾病的代谢调节机制。[方法]以符合GBZ 70-2015《职业性... 详细信息

[背景]通过代谢组学技术研究煤工尘肺发生发展过程中代谢物和代谢通路的变化,探索其发病机制是目前的研究热点。[目的]研究煤工尘肺患者肺灌洗回收液中代谢物的变化,探究煤工尘肺疾病的代谢调节机制。[方法]以符合GBZ 70-2015《职业性尘肺病的诊断》中煤工尘肺诊断标准,进行大容量肺灌洗手术治疗的煤工尘肺患者作为病例组,以进行气管镜检查的气道狭窄患者为对照组。采集病例组肺灌洗回收液样本及对照组正常肺组织的肺灌洗回收液样本,过滤掉大颗粒杂质与黏液后留取上清液于−80℃冰箱冷冻保存备用。经过添加提取液、冷浴超声、高速离心等处理后,运用液相色谱质谱检测技术检测分析病例组与对照组的样本,得到煤工尘肺患者的代谢谱图及相关数据。通过多元统计分析方法筛选出与煤工尘肺疾病发生发展相关的差异代谢产物,并进一步根据差异代谢物信息于京都基因与基因组百科全书数据库(KEGG)中寻找其可能参与的代谢通路。[结果]研究对象的一般情况如体重、身高、年龄、工龄等因素在尘肺壹期、贰期、叁期和对照组4组间,差异均无统计学意义(P>0.05)。煤工尘肺壹期患者与对照组之间共筛选出48种差异代谢物,其中,上调差异代谢物14种,下调差异代谢物34种;煤工尘肺贰期患者与对照组之间共筛选出66种差异代谢物,上调差异代谢物14种,下调差异代谢物有52种;煤工尘肺叁期患者与对照组之间共筛选出63种差异代谢物,上调差异代谢物11种,下调差异代谢物有52种。经汇总分析,在上述比较组中均表达差异的代谢物,即可能与煤工尘肺疾病发生有关的差异代谢物有36种,其中,上调差异代谢物11种,下调差异代谢物有25种。通过查询KEGG数据库共找到4条有意义的差异代谢通路,为亚油酸代谢通路、丙氨酸代谢通路、鞘脂代谢通路及甘油磷脂代谢通路。[结论]肺灌洗回收液代谢组学研究结果显示,煤工尘肺疾病发生发展过程中可能有36种差异代谢物,主要涉及亚油酸代谢、丙氨酸代谢、鞘脂代谢、甘油磷脂代谢通路。

关键词：煤工尘肺非靶向代谢组学超高效液相色谱-质谱肺泡灌洗液生物标志物

汉防己甲素治疗后煤工尘肺患者肠道菌群的变化特征

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环境与职业医学 2024年第6期41卷 625-631页

作者：刘晓璐李宝平沈福海孙治平赵永梅侯博文高丽妮李倩倩李欣宇马超逸华北理工大学公共卫生学院河北唐山063210 华北理工大学河北省煤矿卫生与安全重点实验室河北唐山063210 应急总医院职业病科北京100028 山西医科大学第一医院国家卫生健康委员会尘肺病重点实验室山西太原030001 北京市朝阳区疾病预防控制中心职业卫生科北京100021

[背景]尘肺病是目前我国广泛存在的职业病,作为肺部疾病的一种,其病理损害主要为肺部不可逆的纤维化改变。目前有多项研究显示,煤工尘肺等肺部疾病的发生、发展与肠道菌群有密切的联系。[目的]基于16SrDNA高通量测序结果,观察煤工尘肺... 详细信息

[背景]尘肺病是目前我国广泛存在的职业病,作为肺部疾病的一种,其病理损害主要为肺部不可逆的纤维化改变。目前有多项研究显示,煤工尘肺等肺部疾病的发生、发展与肠道菌群有密切的联系。[目的]基于16SrDNA高通量测序结果,观察煤工尘肺患者的肠道菌群特征及服用汉防己甲素(粉防己碱)治疗后肠道菌群的变化。[方法]于2023年4—7月,纳入就诊于应急总医院职业病科门诊共80例煤工尘肺患者。所有患者均服用汉防己甲素片治疗4周。同期设健康对照24例。汉防己甲素片治疗前为A组,治疗后为B组,健康人群为C组。治疗前后分别收集粪便样本,利用16SrDNA高通量测序技术基于V3-V4平台,检测患者治疗后的肠道菌群变化。[结果]治疗前A组、治疗后B组与健康人群C组对比发现门水平及属水平优势菌群相同,治疗后B组与健康人群C组中拟杆菌门、双歧杆菌属、拟杆菌属及粪杆菌属相对丰度均高于治疗前A组,放线菌门、布劳特氏菌属及罗姆布次菌属相对丰度均低于治疗前A组(均P0.05);贰期和叁期患者Chao1指数、Shannon指数、Simpson指数值差异均无统计学意义(P>0.05)。Beta多样性分析显示:煤工尘肺A组与健康人群C组间菌群结构差异有统计学意义(P煤工尘肺患者与健康人群的菌群分布存在差异,汉防己甲素片治疗后肠道菌群的结构和相对丰度改变,有益菌群数量增加。

关键词：尘肺病煤工尘肺肠道菌群 16SrDNA基因测序汉防己甲素片

基于三种预测模型构建医学生超重肥胖风险因素分析

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中国卫生统计 2024年第1期41卷 28-34页

作者：陆晓宇贾苑吏李萌萌赵泽坤曹肖肖樊梦婷夏鑫成丽薛玲华北理工大学公共卫生学院 063000 华北理工大学理学院河北省煤矿卫生与安全重点实验室

目的构建logistic回归、随机森林和SVM模型预测医学生超重肥胖发生的影响因素,并对模型性能参数进行评价和比较,以获得超重肥胖风险评估预测的最优模型。方法参与者为2020年5-12月来自河北省某市1866名医学生,通过自测问卷收集筛查其... 详细信息

目的构建logistic回归、随机森林和SVM模型预测医学生超重肥胖发生的影响因素,并对模型性能参数进行评价和比较,以获得超重肥胖风险评估预测的最优模型。方法参与者为2020年5-12月来自河北省某市1866名医学生,通过自测问卷收集筛查其超重肥胖相关数据;利用Python分别构建logistic回归、随机森林和SVM三种风险评估模型。结果 logistic回归、随机森林和SVM模型准确度分别为96.26%、98.66%和98.13%;特异度分别为99.77%、100%和99.08%;F1值分别为0.85、0.95和0.93,随机森林为最优预测模型。随机森林模型结果显示,主观幸福感、负性事件以及学生经济状况在模型中预测权重值均超过10%。结论主观幸福感水平、负性事件次数以及学生经济状况等为影响医学生超重肥胖发生率的主要因素;随机森林模型的预测效果较logistic回归和SVM更优。

关键词：医学生超重肥胖 logistic回归随机森林支持向量机

煤孔隙结构对瓦斯解吸−扩散−渗流过程的影响

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工矿自动化 2024年第3期50卷 122-130页

作者：贾男中煤科工集团沈阳研究院有限公司辽宁抚顺113122 煤矿安全技术国家重点实验室辽宁抚顺113122

充分认识煤层瓦斯运移机制是提升抽采效率的根本前提。而目前针对煤体瓦斯微观运移特性的研究探讨的多是煤微观孔隙瓦斯运移特性,忽略了瓦斯解吸−扩散过程。以焦煤为例,采用压汞测试、纳米级工业CT扫描和数值仿真,精准重构并定量表征了... 详细信息

充分认识煤层瓦斯运移机制是提升抽采效率的根本前提。而目前针对煤体瓦斯微观运移特性的研究探讨的多是煤微观孔隙瓦斯运移特性,忽略了瓦斯解吸−扩散过程。以焦煤为例,采用压汞测试、纳米级工业CT扫描和数值仿真,精准重构并定量表征了煤孔隙空间结构,从微观角度分析了瓦斯解吸−扩散−渗流的演化过程,初步探讨了煤孔隙空间结构对瓦斯运移的影响。结果表明:①在孔隙中心位置的瓦斯压力相对较高,解吸−扩散由孔隙中心向边缘进行,不同时间及位置上瓦斯压力分布规律差异明显,造成瓦斯压力分布差异性的原因在于各代表性体积(REV)单元中孔隙与喉道的半径、长度、形状、连通性能不同。②孔隙结构和拓扑优势拓展了瓦斯解吸−扩散−渗流范围,大尺寸孔隙结构能为气体分子提供多元化运动空间,削弱尺寸效应对扩散广度的影响,促进瓦斯解吸−扩散速率。③强非均质连通孔隙结构中,瓦斯渗流分散而高效,能通过广泛沟通煤基质完成气体由扩散到渗流的转变,提升瓦斯传质效率;弱非均质连通孔隙结构中,气体渗流路径单一、流线集中,渗流传质阻力较大,气体分子由扩散到渗流的转变效率低,不利于瓦斯高效运移。研究结果从微观角度丰富了煤体瓦斯运移理论,为瓦斯抽采工程实践提供了理论基础。

关键词：瓦斯抽采煤层瓦斯孔隙结构瓦斯解吸瓦斯扩散瓦斯渗流 CT扫描

煤矿井下含水层超前疏放水钻孔涌水量衰减规律数值模拟分析

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矿冶 2024年第1期33卷 15-20页

作者：赵常凤刘正文沈礼锋宋峰张亮张洪波山东省煤田地质局第一勘探队山东青岛266500 山东省非煤矿山钻探应急救援中心山东青岛266500

钻孔涌水量衰减规律可以为煤矿失水灾害提供一种有效治理手段,为了保证煤矿的安全生产,对煤矿井下含水层超前疏放水钻孔涌水量衰减规律进行数值模拟分析。以Q煤矿为研究对象,结合SEEP/W软件,模拟分析钻孔涌水量的变化规律,构建了涌水量... 详细信息

钻孔涌水量衰减规律可以为煤矿失水灾害提供一种有效治理手段,为了保证煤矿的安全生产,对煤矿井下含水层超前疏放水钻孔涌水量衰减规律进行数值模拟分析。以Q煤矿为研究对象,结合SEEP/W软件,模拟分析钻孔涌水量的变化规律,构建了涌水量衰减规律数值模拟模型,实现对钻孔涌水量衰减规律的预测。结果表明,增大初始水头和渗透系数后,钻孔的峰值涌水量和似稳定涌水量增大;增大弹性给水度,钻孔的峰值涌水量增大,而似稳定涌水量保持稳定;随着钻孔孔径、钻孔仰角与斜长的增大,钻孔的峰值涌水量和似稳定涌水量都逐渐增大;增大钻孔的数量和覆盖范围后,单个钻孔、钻区的涌水衰减明显,位于钻区中心的钻孔,其疏水能力受到群孔的干扰最大。

关键词：超前疏放水数值模拟衰减规律涌水量井下含水层钻孔

基于3DPIV技术的煤矿模拟巷道烟气流动实验研究

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煤矿安全 2024年第8期55卷 72-79页

作者：邹永洺王银辉田富超赵岳然煤炭科学研究总院北京100013 中煤科工集团沈阳研究院有限公司辽宁抚顺113122 煤矿灾害防控全国重点实验室辽宁抚顺113122

为研究煤矿井下发生火灾时烟气流动的特征,进而准确分析烟气流动状态,模拟了自然状态下烟气在10 s的流动状态,确定发火产烟的大致阶段;利用三维粒子图像测速(3-dimensional Particle Image Velocimetry,3DPIV)技术分别拍摄巷道敞口、密... 详细信息

为研究煤矿井下发生火灾时烟气流动的特征,进而准确分析烟气流动状态,模拟了自然状态下烟气在10 s的流动状态,确定发火产烟的大致阶段;利用三维粒子图像测速(3-dimensional Particle Image Velocimetry,3DPIV)技术分别拍摄巷道敞口、密闭以及密闭启封3种状态下固定风速1 m/s风机的启停控制,研究不同条件下烟流的运动情况。结果表明:巷道敞口烟流流动比较简单,而巷道一旦密闭,导致烟气无法扩散,高浓度烟气将会出现复杂的流动变化,如层流、过度流、湍流、逆流以及烟流分叉等现象,巷道密闭启封时会发生烟流“涌出”,此刻烟流流动状态复杂多变,但经过一定时间都会保持烟流稳定。

关键词：矿井火灾烟气流动模拟巷道 3DPIV 密闭启封

顾及空间异质性的断裂地形区高精度DEM建模方法

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武汉大学学报(信息科学版) 2024年

作者：王兴杰陈东兴陈传法徐联中洪壮壮山东科技大学测绘与空间信息学院山东省煤田地质局第二勘探队

在数字高程模型（Digital Elevation Model，DEM）建模过程中，传统插值方法以地表光滑连续为基本假设且只考虑了采样点和待插值点之间的空间相关性，忽略了诸如断裂线等不连续地形特征带来的空间异质性影响，导致断裂线周围的高程被平... 详细信息

在数字高程模型（Digital Elevation Model，DEM）建模过程中，传统插值方法以地表光滑连续为基本假设且只考虑了采样点和待插值点之间的空间相关性，忽略了诸如断裂线等不连续地形特征带来的空间异质性影响，导致断裂线周围的高程被平滑，进而使得构建的DEM失真。针对上述问题，本文提出了一种顾及空间异质性的多元径向基函数插值方法。该方法耦合了空间距离、高差、法向量三种地形信息，充分考虑了采样点和待插值点之间的空间相关性和地形特征异质性，确保地形断裂区DEM高精度建模。采用ISPRS提供的10组公共数据以及1组机载LiDAR点云数据为研究对象，将本文方法与结构张量约束的插值方法以及3种传统插值方法（包括标准径向基插值法（Radial Basis Function，RBF），不规则三角网法（Triangulated Irregular Network，TIN），ANUDEM法（Australian National University Digital Elevation Model））比较表明，本文方法的平均总误差最小，插值性能最优，而且还能较好的保持断裂地形特征。

关键词：径向基函数插值断裂线多元核函数空间异质性

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厚松散层底部土层抗渗透破坏突水溃砂研究

矿业安全与环保 2024年第3期51卷 153-159,165页

作者：康方胡东祥孟凡贞朱术云兖矿能源集团股份有限公司兴隆庄煤矿地测科山东兖州272102 兖矿能源集团股份有限公司地质测量部山东邹城273500 中国矿业大学资源与地球科学学院江苏徐州221116

为了探究厚松散层底部土层抗渗透破坏特征,以兴隆庄煤矿巨厚松散层薄基岩下开采四采区浅部资源为工程背景,通过对上、下2组土样进行颗粒级配、微观测试、抗渗透试验、安全临界水头高度理论计算等综合分析,探究山西组3煤层上覆含水层发... 详细信息

为了探究厚松散层底部土层抗渗透破坏特征,以兴隆庄煤矿巨厚松散层薄基岩下开采四采区浅部资源为工程背景,通过对上、下2组土样进行颗粒级配、微观测试、抗渗透试验、安全临界水头高度理论计算等综合分析,探究山西组3煤层上覆含水层发生突水溃砂的临界条件。研究发现:土样的颗粒级配及颜色变化差异较大,粒径小于0.075 mm的细粒土的质量分数,上组的不到30%,而下组的高达70%;上组土样以长石为主,长石质量分数超过90%,结构疏松,SiO_(2)质量分数高,属于典型的砂性土类;下组土样以高岭石为主,质量分数超过70%,结构致密,Al_(2)O_(3)质量分数高,属于典型的黏性土类;确定了不同裂缝宽度下临界水压及临界水力坡度量化取值,随着裂缝宽度不断增加,临界水压和临界水力坡度均呈现逐渐下降的趋势,当裂缝为20 mm时,均出现明显拐点;理论类比计算了安全临界水头高度,初步确定了研究区第四系底部含水层允许安全水头高度为54~70 m,通过与实际水头值对比,分析认为正常开采条件下该区域不会发生突水溃砂渗透破坏事故。

关键词：厚松散层底部土层抗渗透破坏突水溃砂颗粒级配微观测试