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《安全与环境工程》编辑部
2025年11月27日
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2026年03期
“深井水害防控及水环境保护”专题
岩溶大水矿山主径流带识别及防渗帷幕方案优化
童紫茹;林宇航;万军伟;周华;文娟;王思琪;杨柱;滕龙;地下水主径流带是岩溶大水矿山突涌水的主要来源和通道。准确识别其空间位置，是矿山水害防治的关键、防渗帷幕方案优化设计的重要依据，也是矿山安全评估、开采设计和效益评价中的关键水文地质问题。以湖南某金矿为例，采用“岩溶水文地质调查分析—地球物理勘探推测—水文地质钻探验证—地下水示踪试验核实”的多源信息递进分析方法，准确识别了主径流带的空间展布。同时，采用地质建模软件与FEFLOW地下水数值模拟软件相结合的方法精细化地构建了矿区三维地下水数值模型，并在模型识别的基础上，系统开展了不同防渗帷幕方案效果的定量预测。结果表明：相较于西侧全封闭帷幕方案（工况Ⅱ），仅对地下水主径流带实施局部帷幕的方案（工况Ⅳ）可减少约90%的帷幕工程量，而矿坑正常涌水量仅增加31%。该研究思路与方法可为同类岩溶大水矿山水文地质勘察与防治水方案研究提供参考。
基于DEMATEL-AHP和熵权法的深部矿井突水危险性评价
杨柱;梁晋熙;滕龙;徐兴硕;魏宇;陆磊;陈歌;深部矿井的突水危险性受地质条件与工程活动的耦合控制。以某深部铁矿-540 m水平为背景，构建了涵盖构造特征与岩体完整性、水动力特征、水源与补给条件、工程扰动与治理4个维度共10项指标的突水危险性评价指标体系。采用博弈论组合赋权方法，引入决策试验与评价实验室（decision-making trial and evaluation laboratory,DEMATEL）法与层次分析法（analytic hierarchy process）对熵权法进行了校正，以克服单一数据驱动导致的极化效应。在此基础上，建立了自然地质、采动扰动和帷幕注浆3个阶段的评价模型，量化了突水危险性的时空演化过程。结果表明：(1)修正后的指标综合权重（帷幕注浆0.213 2，单位涌水量0.167 2，采动影响0.123 8）确立了工程扰动的主导致灾地位，还原了地质背景的基础控制作用；(2)风险演化呈现出由断层构造控制向采动中心集聚，最终被帷幕环形截流的空间特征，注浆帷幕工程在深部高压水环境中构建了有效的低突水风险区；(3)评价结果显示的“西高东低”风险格局与钻孔抽水试验实测数据（西部涌水量为东部的10余倍）及井下断层砾石充填等地质证据吻合。该模型可为矿山防治水提供科学依据。
基于组合赋权二维灰云模型的煤矿水害风险评价方法
姜福川;张扬;吴俊杰;楚思晗;侯夏;针对煤矿水害风险评价中风险等级判定主观性强、指标兼具模糊性与随机性的问题，提出了一种基于组合赋权二维灰云模型的煤矿水害风险评价方法。依据防治水规范并结合现场实际，构建了包含5个一级指标、22个二级指标的评价指标体系；利用序关系分析（rank correlation analysis,G1）法与改进的基于指标相关性的指标权重确定（criteria importance through intercriteria correlation,CRITIC）法，并引入博弈论，获得了各指标的组合权重；进一步建立风险发生概率-事故后果严重程度（risk occurrence probability-accident consequence severity,P-S，简称概率-后果）二维灰云模型，通过蒙特卡洛仿真得到各指标对4个风险等级的隶属度和乘法综合风险值，在P-S平面绘制风险云图，并结合5×5风险矩阵完成风险等级判定。乌海市某煤矿实例分析结果表明：该煤矿水害综合风险判定为一般风险（Ⅲ级），整体可控但仍存在一定较高风险（Ⅱ级）情景；评价结果与现场实际及工程认知基本一致，表明该风险评价方法具有一定的可行性。该研究可为煤矿水害风险评价与管控提供方法参考。
复杂大水矿山近矿体帷幕厚度多方法协同计算与工程应用
李阳明;雷煜;滕龙;谢世平;谢海军;郑喜文;为解决复杂大水矿山近矿体帷幕厚度计算难题，系统剖析了解析法（包括抗渗标准法、幕体抗压强度法、“三带理论”法）、工程类比法和数值模拟法的适用性与局限性；通过9座典型矿山工程实例（帷幕厚度为25～40 m，其中采用完整帷幕方案的矿山堵水率为81.4%～100%）的帷幕厚度反演计算结果与实际厚度对比，对各方法的计算精度进行了验证，并根据验证结果提出了现有方法面临的关键技术问题与解决路径。结果表明：解析法因理想化假设（如均质岩体、静态水压）与参数误差而偏离实际；工程类比法因主观性强、依赖历史经验而可靠性不足；数值模拟法（如FLAC3D、COMSOL）则因采用流固耦合模型而适应性最优，但依赖高精度地质数据。在此基础上，提出了以“阶段耦合、主次分明、相互校验、动态反馈”为原则的多方法协同计算框架，明确了其在“可行性研究—初步设计—施工图设计”三阶段的协同模式与应用路径。当前主要在模型精准化、设计动态化、控制智能化三方面存在瓶颈，未来需向上述三大技术方向协同发展，推动矿山防治水技术向精准化、高效化、绿色化升级，支撑深部矿产资源安全开发。
水泥浆液水化时间对可注临界裂隙开度的影响
谢世平;钱自卫;滕龙;刘飓风;李阳明;刘学;为揭示水化进程中水泥浆液可注临界裂隙开度的演化规律及其影响机制，以优化注浆工程设计，自主研制了集成裂隙开度精确调控、浆液运移动态可视化及数据同步监测功能的测试系统，并以普通硅酸盐水泥（P·O42.5）为研究对象，采用1.5∶1的水灰比制备水泥浆液，通过系统实验，探究了420 min内水化时间对临界裂隙开度的影响。结果表明：浆液在裂隙中经历圆形扩散、裂隙面填充、沉积层密实与分区形成、桥接阻塞4个阶段的运移演化；水化初期，水泥颗粒以溶解为主，水泥浆液粒径减小导致临界裂隙开度下降，240 min时达最小值196.3μm；后期，颗粒絮凝聚集，水泥浆液粒径增大，临界裂隙开度逐步回升，整体呈现“先减小、后增大”的演变规律。结合应力笼理论分析可知，阻塞结构承压能力与水泥浆液颗粒粒径呈正相关，该规律为精准把控注浆时机、优化注浆参数提供了理论支撑与技术参考。
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含煤矸石岩层段高速公路隧道施工洞渣自燃处置技术
秦乙景;胡毅夫;刘希灵;穿炭质板岩夹煤矸石岩层段高速公路隧道开挖过程中产生的煤矸石固体废物，不仅占用大量土地资源，还容易发生自燃，并在自燃后释放大量二氧化硫、氮氧化物等有害气体，对周边环境造成严重污染，威胁生态系统安全。通过室内酸碱中和实验，对某高速公路隧道施工中产生的煤矸石堆场自燃问题开展研究，探讨了用氢氧化钙［Ca(OH)2］中和煤矸石酸性反应中加入高锰酸钾(KMnO4)的影响规律及作用机制。实验结果表明：煤矸石悬浮液的酸性随着氢氧化钙的增加而逐渐降低，氢氧化钙中和煤矸石酸性的最佳配合比是1∶384；当引入高锰酸钾后，高锰酸钾的强氧化性可以加快反应速度，并且使过酸和过碱的溶液都趋于中性，当氢氧化钙用量减少时，煤矸石、氢氧化钙、高锰酸钾的最佳配比为10∶0.018∶0.009。同时，通过击实和渗透实验，获得了煤矸石的最佳含水率、最大干密度、压实度和渗透系数，确定了现场煤矸石堆场处理的压实次数和分层厚度，并最终制定了煤矸石堆场的掩埋处理方案。研究结果可为穿含煤矸石岩层高速公路隧道施工洞渣的处理提供参考。
盾构机双滚刀贯入高强度砂岩的破岩效率与最优刀间距
文斌;罗鑫;李子钧;曾志标;支亮亮;黄淼;卢香娥;李悦澳;王铁;熊峰;盾构穿越高强度硬岩地层时，滚刀破岩效率直接影响掘进效率和施工成本。为了研究盾构机双滚刀贯入高强度砂岩的破岩效率与最优刀间距，以武汉市轨道交通12号线港口村站至丁家咀站区间盾构机穿越中风化高强度砂岩地层为工程背景，采用有限-离散元方法（finite-discrete element method，FDEM）建立了盾构机双滚刀贯入砂岩模型。通过该模型分析了双滚刀贯入过程中砂岩试样的破坏形态、岩屑分布、滚刀受力特征、裂纹数量演化与声发射特征，并讨论了贯入度和刀间距对岩屑面积、滚刀做功和破岩比能的影响，获得了最优刀间距随贯入度的变化规律。结果表明在盾构穿越强度约为142 MPa的硬岩地层，且刀盘滚刀贯入速率在0.25 m/s左右情况下，当贯入度小于4 mm时，最优刀间距随着贯入度的增加逐渐增大；而当贯入度大于4 mm时，最优刀间距保持不变；当贯入度为5 mm且刀间距110 mm时，比能最低，破岩效率最高。研究结果可为盾构高效掘进高强度砂岩地层刀盘参数优化提供参考。
考虑年平均降雨量空间差异的奉节县滑坡易发性评价
蒋宏伟;吴佳易;刘梦杰;李世豪;周浩;吴月旭;李小双;滑坡灾害是我国西南山区最为频发的自然灾害之一，其形成机制复杂且受多重因素控制。为提高滑坡易发性预测精度，以重庆市奉节县为研究区，将基于1960—2015年气象站资料构建的年平均降雨量作为影响因子，开展考虑其空间差异的滑坡易发性评价。首先，选取11个滑坡影响因子（高程、坡度、坡向、平面曲率、剖面曲率、地层岩性、年平均降雨量、距河流距离、距道路距离、土地利用类型、归一化植被指数）；然后，剔除冗余因子，引入长短期记忆网络（long short-term memory，LSTM）、循环神经网络（recurrent neural network，RNN）、卷积神经网络（convolutional neural network，CNN）和深度神经网络（deep neural network，DNN）4种典型深度学习模型，构建滑坡易发性评价模型；最后，将上述一级学习器集成为Stacking集成模型，并基于自然断点法生成滑坡易发性分区图。结果表明：Stacking模型在精度和空间识别能力上均优于单一模型，受试者工作特征（receiver operating characteristic，ROC）曲线下面积（area under the curve，AUC）达到0.891，滑坡比率为5.06。研究结果可为融合深度学习与年平均降雨量空间信息的区域滑坡易发性评价提供参考。
面向通航安全的三峡河谷雷暴大风关键特征分析
熊德方;范元月;肖湛臻;易香妤;李琳琳;叶丹;三峡黄金水道通航安全受大风天气制约，系统认识三峡河谷大风气候特征及雷暴大风环境条件，对航道安全保障具有重要意义。利用2001—2023年三峡河谷气象资料，分析了三峡段和葛洲坝段大风的气候特征；基于2014—2023年该区域探空站观测数据，给出了不同航段、不同环流型雷暴大风发生前的动力、热力及水汽三类环境场阈值，并以2023年6月11日极端大风事件进行了验证。结果表明：①三峡河谷大风局地性强，三峡段和葛洲坝段均以6～7级大风为主，8级以上大风更易发生在三峡段。②三峡段大风多发生于春夏两季14—18时，呈“单峰型”分布；葛洲坝段大风多发生于春夏季15—18时和00—02时，呈“双峰型”分布。③基于环流分型，给出了两航段不同环流型下雷暴大风发生前的环境场阈值区间；④2023年6月11日极端大风个例验证表明，大风发生前超九成环境参量超过阈值，其中6个参量接近极端阈值，同时宜昌双偏振雷达监测到的低层强辐散及风廓线雷达监测到的高空动量下传，对极端雷暴大风的临近预报预警具有重要指示意义。研究结果可为三峡黄金水道大风灾害风险防控及通航气象服务保障提供参考。
重载铁路隧道入口段煤粉尘分布特征及运移规律
王柄轲;杨锟;撒占友;韩炳南;胡珂宁;重载列车进入隧道时会引起隧道内局部气流紊乱（又称活塞风），导致车厢顶部的煤炭出现扬尘或吹落，造成较为严重的煤炭资源浪费和隧道粉尘污染。以梁家山隧道为研究对象，在隧道入口段100 m范围内分4个断面布设风速、风压和粉尘浓度传感器，并采集沉降在隧道两侧底部的煤样；利用ANSYS Fluent构建了煤粉尘运移数值模型并进行了验证；基于扫描电镜（scanning electron microscope，SEM）实验和计算流体力学（computational fluid dynamics，CFD）理论，探究了重载列车进入隧道时入口段煤粉尘分布特征及运移规律。结果表明：随距隧道入口距离增加，隧道两侧沉积的煤粉尘中粒径小于1 000 μm的颗粒占比呈先增大后减小的趋势，在距隧道入口5 m处达到最大，距隧道入口40 m后趋于稳定；车厢顶部的煤粉尘聚集度大于车厢四周，煤粉尘沿车厢上边沿两侧的溢出量大于沿车厢顶部的溢出量；煤粉尘颗粒的运移距离随列车驶入隧道距离增加而增大，且粒径越小，其运动轨迹越复杂、越分散。研究结果对采取有效的抑尘技术、降低隧道煤粉尘污染和减少煤炭资源浪费具有指导意义。
地质灾害风险区划与综合防治对策
殷坤龙,张桂荣地质灾害不仅给人类生命带来威胁 ,而且对环境、资源、财产等均具有破坏性。由于地质灾害的发生具有区域性、突发性、分布广、频率高等主要特点 ,地质灾害所造成的损失十分严重。我国是世界上地质灾害损失最严重的国家之一 ,现有 4 0 0多个县级城镇、1万多个村庄受到滑坡、崩塌、泥石流等灾害的威胁。虽然 ,我国在地质灾害领域的理论研究和防治水平有了很大提高 ,但灾害威胁依然存在 ,而且越来越严重 ,归纳起来可以概括为三个主要原因 :(1)预防性、区域性研究远远跟不上治理工程需要 ;(2 )治理工程偏重工程技术方面忽略地质灾害发生的地质机理研究 ;(3)人类因素的参与 ,造成自然地质体平衡状态的恶化、自然生态环境的破坏等加速了大区域范围内地质灾害的发生频率和规模。因此 ,作为我国地质灾害综合防治的一条有效道路 ,就是要加强开展地质灾害危险性和风险区划 ,开展预防性研究 ,圈定地质灾害危险性区域和灾害高风险区域 ,为国土规划、减灾防灾、灾害管理与决策提供可靠依据 ,从而达到综合防灾与减灾的目的
环境中抗生素污染物的研究进展
吴青峰;洪汉烈;最近的研究显示,在城市污水、表面水、土壤甚至食物中都检测到了不同种类抗生素的存在,抗生素在环境中的残留问题已经引起了研究者的关注。本文主要介绍了当前国内外抗生素的使用情况、来源,在环境中暴露途径、归趋和对生态的影响等方面的最新研究进展及存在问题,并提出了今后抗生素环境污染研究的主要方向。
海因里希事故致因理论与安全思想因素分析
刘国愈;雷玲;海因里希事故致因理论在安全生产事故研究方面起着重要的作用,该理论指出了事故发生的主要原因是人的不安全行为,并从因果发生的角度阐明了导致伤亡事故的各种因素之间以及这些因素与伤害之间的关系,但在人的不安全行为的思想因素方面没有进行深入的分析,而安全思想恰恰是事故发生不可忽视的层面,人的思想决定人的心理素质和行为表现。本文通过安全哲学的视野,从安全思想、安全意识及安全文化建构的层面探讨了企业员工的安全观,并通过量化分析构建了企业员工的安全思想模型,以期定量地把握企业员工的安全思想状态,提升企业的整体安全意识,从而实现企业对安全生产的科学管理。
基于Pyrosim和Pathfinder的高校学生宿舍火灾人员疏散安全性模拟分析
邹馨捷;萨木哈尔·波拉提;郝明;庞奇志;高校学生宿舍是人群密集的场所,存在较多的火灾安全隐患,因此对高校学生宿舍进行有针对性的火灾人员疏散安全性分析十分必要。以某高校学生宿舍楼为研究对象,运用Pyrosim软件建立火灾扩散模型,模拟分析了高校学生宿舍楼在自动喷淋灭火系统是否失效和着火房间窗户是否关闭等情况下发生火灾时,着火楼层安全出口处烟气能见度、顶棚温度和烟气层高度的变化规律,并结合Pathfinder软件模拟计算出人员疏散到安全地带的时间和整栋楼全部人员完全疏散所需安全疏散时间,综合利用人员疏散可用安全疏散时间和人员疏散所需安全疏散时间对人员疏散安全性进行分析。结果表明:高校学生宿舍楼消防设施是否有效和着火房间窗户是否关闭对人员疏散安全性的影响较大,并提出了消防安全管理措施,以为高校学生宿舍消防安全管理提供依据。
基于模糊综合评价和主成分分析法的岩溶流域水资源承载力评价
陈丽;周宏;水资源承载力评价是水资源合理开发利用和管理的重要基础。岩溶流域水循环过程复杂,水资源的禀赋存在空间异质性,因此基于水资源评价的基础开展水资源承载力评价十分有必要。基于径流模数法计算了长阳县的水资源量,在此基础上结合当地社会经济和生态环境状况,构建了长阳县水资源承载力评价指标体系和指标分级标准,采用模糊综合评价法和主成分分析法对长阳县县域和乡镇的水资源综合承载力进行了评价,并对两种评价方法的评价结果进行了对比。结果表明:2015—2019年长阳县城水资源承载力综合评分值都处于Ⅱ级,水资源综合承载力属于中等水平,且近五年水资源承载力变化趋势整体呈缓慢下降趋势;长阳县各乡镇水资源承载力也均处于Ⅱ级,但其中榔坪镇、资丘镇、大堰乡、都镇湾镇和磨市镇属于中等偏高水平;相较主成分分析法的评价结果,模糊综合评价法更适合岩溶地区水资源承载力评价。依据评价结果分析水资源承载力的提高途径,可为长阳县国土空间规划、"三区三线"的划定提供科学依据,也可为岩溶流域水资源承载力评价提供借鉴。
大学生电信网络安全状况调查分析及防控措施研究——以15所高校大学生为例
姜伟军;李蔚然;采用实证性调查研究方法,对15所高校2 264名大学生的电信网络安全状况进行问卷调查,分析了当代大学生遭遇电信网络诈骗的状况及其原因。调查结果表明:大多数大学生都遭遇过电信网络诈骗,女性大学生的受骗率高于男性大学生,电信网络诈骗在形式上渐趋多样化,大学生的电信网络安全意识不足,在受骗后主动维权的意识较差;大学生自身的价值观偏差与社会阅历浅、高校电信网络安全教育缺失、有关部门监管保障乏力是大学生遭受电信网络诈骗的主要原因。针对以上问题,有针对性地提出大学生电信网络安全教育引导和诈骗防范的对策与措施,即通过开设电信网络安全通识课程、创新电信网络安全教育形式、拓展电信网络安全教育载体、构建多方联动协作机制、加强相关法律法规制度建设等对策与措施,做好大学生的安全教育引导与诈骗防范工作,以助力大学生成长成才。
