綜采工作面復雜條件下人與環(huán)境關系及安全性研究
本書針對復雜網(wǎng)絡管道、巷道受限空間條件下煤塵爆炸沖擊波、火焰波、有毒有害氣體的傳播規(guī)律及傷害模型問題進行研究，為預防和控制煤礦井下煤塵爆炸事故提供理論基礎和實驗依據(jù)。主要采用實驗研究、數(shù)值模擬和理論分析對比分析的研究方法，對煤塵爆炸沖擊波、火焰、有毒有害氣體的傳播規(guī)律展開研究。
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目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 研究背景和意義 1
1.1.1 研究背景 1
1.1.2 研究意義 2
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 3
1.2.1 溫度場、濕度場、噪聲場數(shù)值模擬 3
1.2.2 礦井作業(yè)環(huán)境對作業(yè)人員生理、心理指標的影響 4
1.2.3 作業(yè)人員的可靠性分析 8
1.2.4 安全預警研究 10
1.3 本書的主要內(nèi)容 13
第2章 綜采工作面環(huán)境對人體影響基本理論 16
2.1 綜采工作面主要環(huán)境因素 16
2.1.1 溫度 17
2.1.2 濕度 17
2.1.3 噪聲 17
2.1.4 照度 18
2.2 綜采工作面環(huán)境對人體生理影響綜述分析 19
2.2.1 安全生理學概述 19
2.2.2 綜采工作面作業(yè)人員個性特征 20
2.2.3 綜采工作面作業(yè)人員生理特征 22
2.2.4 綜采工作面環(huán)境對作業(yè)人員生理的影響 23
2.3 綜采工作面環(huán)境對人體心理影響綜述分析 26
2.3.1 安全心理學概述 26
2.3.2 綜采工作面環(huán)境對作業(yè)人員心理的影響 27
2.4 小結 29
第3章 綜采工作面環(huán)境場數(shù)值模擬 30
3.1 綜采工作面溫度環(huán)境數(shù)值模擬 30
3.1.1 高溫礦井綜采工作面熱環(huán)境分析 30
3.1.2 綜采工作面熱源與對流換熱系數(shù)的確定 33
3.1.3 綜采工作面熱環(huán)境數(shù)值模擬 36
3.1.4 模擬結果及分析 41
3.1.5 試驗驗證 47
3.2 綜采工作面濕度環(huán)境數(shù)值模擬 48
3.2.1 綜采工作面濕度環(huán)境分析 48
3.2.2 綜采工作面濕度模擬結果及分析 49
3.3 綜采工作面噪聲環(huán)境數(shù)值模擬 52
3.3.1 綜采工作面噪聲概況及聲源介紹 52
3.3.2 綜采工作面噪聲場模擬 54
3.3.3 模擬結果及分析 57
3.3.4 試驗驗證 61
3.4 綜采工作面照明環(huán)境數(shù)值模擬 62
3.4.1 DIALux適用性分析 62
3.4.2 煤礦巷道照明模擬 64
3.4.3 模擬結果分析 67
3.5 小結 70
第4章 溫度對人影響的試驗研究 72
4.1 試驗設計 72
4.1.1 選擇溫度為單一變量 72
4.1.2 溫度范圍和試驗時間的確定 72
4.1.3 受試者選擇 72
4.1.4 試驗平臺搭建 73
4.1.5 試驗儀器選擇 73
4.2 試驗過程 74
4.3 數(shù)據(jù)分析 75
4.3.1 試驗數(shù)據(jù)整理預處理 75
4.3.2 單因素方差分析 75
4.3.3 不同溫度條件下的曲線擬合 78
4.4 討論 82
4.5 小結 83
第5章 噪聲對人視覺認知影響的試驗研究 84
5.1 視覺認知隨噪聲暴露時間變化的試驗設計 84
5.1.1 受試者 84
5.1.2 試驗材料 84
5.1.3 試驗儀器 85
5.1.4 試驗設計與程序 88
5.1.5 視覺認知評價指標的選擇 89
5.2 視覺認知隨噪聲暴露時間變化的數(shù)理分析 90
5.2.1 數(shù)據(jù)分析方法 90
5.2.2 試驗數(shù)據(jù)處理 93
5.2.3 結果與分析 94
5.2.4 討論 104
5.3 視覺認知隨噪聲暴露時間變化的規(guī)律分析 104
5.3.1 試驗數(shù)據(jù)處理 104
5.3.2 結果與分析 105
5.3.3 結果討論與噪聲防護對策 111
5.4 小結 112
第6章 噪聲對人注意力影響的試驗研究 114
6.1 試驗方法 114
6.1.1 受試者 114
6.1.2 試驗裝置 114
6.1.3 試驗材料 114
6.1.4 試驗步驟 115
6.1.5 試驗數(shù)據(jù)處理 115
6.2 試驗結果及分析 116
6.2.1 描述性統(tǒng)計 116
6.2.2 方差分析 116
6.2.3 Tukey HSD多重比較 117
6.2.4 均值分析 118
6.2.5 出錯次數(shù)與超時次數(shù)分析 118
6.3 討論 119
6.4 小結 119
第7章 噪聲對人行為影響的試驗研究 120
7.1 試驗方法 120
7.1.1 受試者 120
7.1.2 試驗裝置 120
7.1.3 試驗材料 121
7.1.4 試驗步驟 122
7.1.5 試驗數(shù)據(jù)處理 123
7.2 試驗結果及分析 124
7.2.1 描述性統(tǒng)計 124
7.2.2 相關性分析 124
7.2.3 線性回歸分析 125
7.2.4 平均反應時與出錯次數(shù)統(tǒng)計分析 126
7.2.5 可靠度分析 126
7.3 討論與結論 127
7.3.1 討論 127
7.3.2 結論 128
7.4 小結 128
第8章 照度對人影響的試驗研究 129
8.1 照度對人視覺識別性的影響 129
8.1.1 試驗設計 129
8.1.2 試驗過程 131
8.1.3 試驗數(shù)據(jù)分析 131
8.1.4 討論 136
8.1.5 結論 136
8.2 照度對人反應時間及操作可靠度的影響 137
8.2.1 試驗設計 137
8.2.2 試驗過程 138
8.2.3 試驗數(shù)據(jù)分析 138
8.2.4 討論 142
8.2.5 結論 143
8.3 小結 143
第9章 作業(yè)時間對人影響的試驗研究 145
9.1 試驗設計 145
9.1.1 所選綜采工作面概況 145
9.1.2 現(xiàn)場實測 146
9.1.3 受試者選擇 147
9.1.4 試驗儀器選擇 148
9.1.5 試驗流程 148
9.2 血壓隨工作時間的變化規(guī)律研究 148
9.2.1 試驗過程 148
9.2.2 數(shù)據(jù)分析 148
9.2.3 討論 160
9.2.4 結論 161
9.3 心率隨工作時間的變化規(guī)律研究 161
9.3.1 試驗過程 161
9.3.2 數(shù)據(jù)分析 162
9.3.3 討論 168
9.3.4 結論 169
9.4 體溫隨工作時間的變化規(guī)律研究 169
9.4.1 試驗過程 169
9.4.2 數(shù)據(jù)分析 169
9.4.3 討論 173
9.4.4 結論 174
9.5 小結 174
第10章 綜采工作面環(huán)境對人的綜合影響研究 176
10.1 試驗準備 176
10.1.1 試驗平臺 176
10.1.2 受試者 177
10.1.3 測量工具介紹 177
10.1.4 調(diào)查問卷 179
10.2 試驗方案與試驗過程 179
10.2.1 試驗方案 179
10.2.2 預處理 180
10.2.3 試驗過程 181
10.2.4 多因素環(huán)境試驗設計 184
10.3 單因素環(huán)境影響分析 186
10.3.1 數(shù)據(jù)的處理與分析 186
10.3.2 溫度與各生理心理指標的回歸模型 187
10.3.3 濕度與各生理心理指標的回歸模型 193
10.3.4 噪聲與各生理心理指標的回歸模型 199
10.3.5 照度與各生理心理指標的回歸模型 205
10.4 多因素環(huán)境影響分析 211
10.4.1 數(shù)據(jù)的處理與分析 211
10.4.2 多元線性回歸 212
10.4.3 收縮壓與多環(huán)境因素的回歸模型 213
10.4.4 舒張壓與多環(huán)境因素的回歸模型 215
10.4.5 心率與多環(huán)境因素的回歸模型 216
10.4.6 呼吸率與多環(huán)境因素的回歸模型 218
10.4.7 體溫與多環(huán)境因素的回歸模型 220
10.4.8 率壓積與多環(huán)境因素的回歸模型 221
10.4.9 疲勞度與多環(huán)境因素的回歸模型 223
10.4.10 試驗結果分析 225
10.5 多因素模型驗證 226
10.6 小結 228
第11章 綜采工作面不同環(huán)境條件下作業(yè)人員可靠度模型研究 229
11.1 傳統(tǒng)人的可靠度模型 229
11.1.1 人子系統(tǒng)的可靠度計算模型 230
11.1.2 量化作業(yè)工人作業(yè)環(huán)境的安全區(qū)域、潛在危險區(qū)域、危險區(qū)域 231
11.2 基于功能函數(shù)的作業(yè)人員作業(yè)可靠度模型 234
11.2.1 功能函數(shù)與極限狀態(tài)方程 234
11.2.2 人的可靠度 235
11.2.3 基于蒙特卡羅模擬法的可靠度計算 236
11.3 人的可靠度求解中的蒙特卡羅法 239
11.3.1 模型分析 239
11.3.2 模型建立 240
11.3.3 建模結果與分析 242
11.4 小結 244
第12章 綜采工作面作業(yè)人員生理指標實測與安全勞動時間 245
12.1 礦井基本情況 245
12.1.1 井田位置與范圍 245
12.1.2 礦井開采與開拓 246
12.1.3 主采煤層 246
12.2 生理敏感指標分析 246
12.2.1 敏感指標分析原理介紹 246
12.2.2 綜采工作面作業(yè)人員生理指標的測定 249
12.2.3 井下作業(yè)人員生理指標顯著性分析 250
12.2.4 生理指標敏感性分析 251
12.3 井下作業(yè)人員安全勞動時間 253
12.3.1 GM（1，1）預測模型 253
12.3.2 生理指標隨工作時間變化模擬分析 255
12.3.3 井下作業(yè)人員安全勞動時間確定 265
12.4 小結 266
第13章 煤礦作業(yè)人員生理指標安全預警系統(tǒng) 267
13.1 礦井安全預警系統(tǒng)綜述 267
13.1.1 礦井預警系統(tǒng)概述 267
13.1.2 安全預警的主要功能 269
13.1.3 考慮礦井環(huán)境特殊性的預警模型 271
13.2 Hadoop數(shù)據(jù)自動收集與存儲架構 272
13.3 作業(yè)人員生理指標預警系統(tǒng) 274
13.3.1 預警系統(tǒng)簡介 274
13.3.2 預警系統(tǒng)設計 274
13.4 可靠度預警系統(tǒng)在煤礦中的應用 285
13.4.1 井下作業(yè)人員信息收集與錄入 285
13.4.2 可靠度預警系統(tǒng)應用 287
13.5 系統(tǒng)優(yōu)化功能介紹 290
13.5.1 預警模型優(yōu)化 290
13.5.2 數(shù)據(jù)預處理 291
13.6 小結 293
參考文獻 294
附錄A POMS（心境狀態(tài)量表） 316
附錄B 作業(yè)人員可靠度計算代碼 318
附錄C MATLAB程序代碼 321
附錄D 作業(yè)人員作業(yè)環(huán)境預警系統(tǒng)建設方案 327
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