努力讓礦工在井下呼吸到新鮮空氣

努力讓礦工在井下呼吸到新鮮空氣

2021年1月，在陜煤集團陜北礦業(yè)紅柳林公司，我們見到了一份讓人耳目一新報告：《陜北礦區(qū)煤礦空氣凈化與職業(yè)健康基礎(chǔ)研究及關(guān)鍵技術(shù)裝備與示范》項目。合同總費用5012.26萬元。這表明，2020年6月開始籌劃的陜煤集團陜北礦業(yè)紅柳林公司井下空氣質(zhì)量革命，終于迎來風清氣爽，在行業(yè)空白領(lǐng)域搞這樣的探索，成為千百萬礦工的殷切期盼。

勇于擔當：從“被動治病”到“主動保健”

“越到關(guān)鍵時刻，越要勇?lián)斏谱鳛??！边@是2020年5月上任的陜煤集團陜北礦業(yè)紅柳林公司黨委書記、董事長張宏常說的一句話。

從2012年建成全國首個七米大采高智能化綜采工作面起，陜煤集團陜北礦業(yè)紅柳林公司已先后建成9個智能化綜采工作面?，F(xiàn)在，礦井采煤機械化程度高達100%，掘進機械化程度達到90%。截至目前，該公司主要生產(chǎn)系統(tǒng)實現(xiàn)了遠程集中控制，生產(chǎn)輔助系統(tǒng)實現(xiàn)了現(xiàn)場監(jiān)測的可視化和智能化遠程集中控制，集中控制率達100%，固定崗位人員大幅減少，機房、硐室實現(xiàn)了“有人巡檢，無人值守”。

智能化采煤大面積推行，井下工人的減少，使建設(shè)井下新鮮空氣礦井成為可能。從“被動治病”到“主動保健”， 推進職業(yè)病危害源頭治理被陜煤集團陜北礦業(yè)紅柳林公司領(lǐng)導班子提到了重要議事日程。

為此，張宏提出：紅柳林公司完全具備打造“行業(yè)第一、世界一流”現(xiàn)代化煤炭企業(yè)的條件。我們將與安徽理工大學袁亮院士展開合作，對井下空氣質(zhì)量問題進行攻關(guān)，打造首個井下新鮮空氣礦井。

“十四五”期間，如何實現(xiàn)“行業(yè)第一、世界一流”現(xiàn)代煤炭企業(yè)目標成為張宏反復思考的問題。他堅信，只有走出一條新路子，才會有所突破。他決定，通過創(chuàng)建“智能協(xié)同、井下空氣質(zhì)量革命、綠色立體生態(tài)”示范礦井，最終實現(xiàn)企業(yè)愿景目標。

時刻關(guān)注項目進展的張宏認為，井下空氣質(zhì)量革命項目是打造“行業(yè)第一、世界一流”現(xiàn)代煤炭企業(yè)過程中踐行企業(yè)以人為本理念的具體實踐。開展井下空氣革命就是要解決井下粉塵、燃油車輛尾氣等空氣污染問題，讓職工在井下呼吸到新鮮空氣，讓采煤成為受人尊重的職業(yè)。

合作攻關(guān)：迎來理工醫(yī)學科大融合

年產(chǎn)量1500萬噸的陜煤集團陜北礦業(yè)紅柳林公司智能化程度高、生產(chǎn)速度快，井下割煤、掘進、轉(zhuǎn)載、運輸?shù)冗^程產(chǎn)塵量大，造成井下粉塵危害較為嚴重。雖然先后采取礦井負壓式通風、濕式除塵風機、全斷面噴霧等一系列降塵措施，但是對于追求極致的紅柳林而言，這還遠遠不夠。目前井下采掘面現(xiàn)有的防塵技術(shù)措施較為單一。加之井下車輛尾氣污染物的存在，造成井下空間的空氣污染問題更加復雜化，導致煤礦井下的空氣污染物防控工作更加艱巨。

2020年 7月11日，安徽理工大學承擔，中國工程院袁亮院士主持的《陜北礦區(qū)礦井空氣凈化與職業(yè)健康基礎(chǔ)理論及關(guān)鍵技術(shù)裝備研究與示范》項目實施方案通過專家評審。

中國工程院金智新院士等專家認為，項目擬結(jié)合紅柳林等典型礦井工程實際，采用現(xiàn)場實測、實驗室研究、物理模擬實驗、數(shù)值模擬計算等“四位一體”科研方法，通過理工醫(yī)學科融合，開展礦井空氣凈化與職業(yè)健康基礎(chǔ)理論及關(guān)鍵技術(shù)裝備研究與示范，這對提高井下空氣質(zhì)量，改善礦工作業(yè)環(huán)境，保障煤礦從業(yè)人員職業(yè)健康具有重要意義。

之后，安徽理工大學袁亮院士研究團隊聯(lián)合西安交通大學、中國礦業(yè)大學、華中科技大學、山東科技大學、煤炭開采國家工程技術(shù)研究院等五家科研院所，一行38人來到陜煤集團陜北礦業(yè)紅柳林公司。

目標有多大，責任就有多大。陜煤集團陜北礦業(yè)紅柳林公司黨委副書記、總經(jīng)理常波峰提出：要分區(qū)域、分區(qū)段、分級分策進行研究，充分應(yīng)用新材料、新技術(shù)、新裝備，形成全礦井、全時段、閉環(huán)管理的煤礦空氣凈化體系和作業(yè)流程。要加強跨界學習，將其他領(lǐng)域的新技術(shù)、新成果應(yīng)用到項目研究中來。

項目部成立后，以課題組為單位，項目啟動、課題對接、安全培訓等立即得到了落實。計劃2年內(nèi)完成的該項目，支出預(yù)算合計5012.26萬元，包括設(shè)備費、材料費、測試化驗加工費、國際合作與交流費等。

來自安徽理工大學、中國礦業(yè)大學、山東科技大學、煤炭開采國家工程技術(shù)研究院、復旦大學附屬腫瘤研究所、華中科技大學同濟醫(yī)學院的8名教授任項目跟蹤專家，40名專家為項目研究骨干。

成果初現(xiàn)：對于研發(fā)落地充滿期待

“我們對井下空氣凈化與職業(yè)健康基礎(chǔ)研究效果充滿期待?！标兠杭瘓F陜北礦業(yè)紅柳林公司總工程師苗彥平充滿信心地說。他認為，粉塵防控與尾氣治理是職業(yè)安全健康監(jiān)管工作的重點核心，完善的降塵措施以及空氣質(zhì)量在線監(jiān)測與智能預(yù)警平臺的建設(shè)投運，必將從源頭上改善井下空氣質(zhì)

量，最大限度地預(yù)防和減少職業(yè)病危害。

該項目設(shè)置六個課題?！?020年工作進展報告”展示，以紅柳林公司25210綜采工作面和25211、25212掘進工作面為依托，項目團隊已摸清底細，相關(guān)研究有了初步成果。

井下受限空間污染物分布運移及演化基礎(chǔ)研究有了5項結(jié)論或成果。井下主要大巷及采掘?qū)嶒灩ぷ髅娣蹓m及車輛尾氣濃度分布、采掘?qū)嶒灩ぷ髅娑嘣捶蹓m基礎(chǔ)理化性質(zhì)、采掘?qū)嶒灩ぷ髅骘L流與粉塵耦合流動矢量流線、粉塵流動擴散規(guī)律。開展了采煤工作面風流場作用下粉塵與車輛尾氣耦合運移物理模擬試驗平臺、噴霧降塵實驗系統(tǒng)方案設(shè)計。

采煤區(qū)域粉塵分源高效防控技術(shù)及裝備研究上，構(gòu)建了激光多普勒噴霧降塵仿真實驗平臺；建立了皮帶運輸和轉(zhuǎn)載物理模型；設(shè)計了靈敏度可調(diào)節(jié)皮帶觸控傳感裝置；得到了捕塵網(wǎng)結(jié)構(gòu)對過濾阻力和捕塵效率的影響規(guī)律。

掘進區(qū)域粉塵分源高效防控技術(shù)及裝備研究課題，得到了煤塵的潤濕性程度，并在分子層面建立了煤塵分子；建立了噴霧物理及數(shù)值模擬模型；得出了軌道式高效濕式除塵器的理論構(gòu)造；開展了掘進工作面多向分控風流阻隔塵技術(shù)研發(fā)，建立了多向旋流風幕產(chǎn)生裝置三維模型結(jié)構(gòu)圖，研究得出多向分控風流阻隔塵機理；確定了巷道全斷面霧幕捕塵裝置的研究方案及現(xiàn)場安裝應(yīng)用方案。

燃油車輛排放物凈化關(guān)鍵技術(shù)及裝備上，開展了目前井下國Ⅱ和國Ⅲ標準燃油車輛尾氣初排放量對比測試分析；完成了CH催化轉(zhuǎn)化催化劑制備，獲得的催化劑實現(xiàn)了甲烷的高效轉(zhuǎn)化；完成了燃油車發(fā)動機尾氣污染物排放量實驗系統(tǒng)設(shè)計。

職業(yè)危害機理及健康保障體系方面，完成煤礦粉塵、噪音、溫濕度、CO、和風速等職業(yè)有害因素檢測結(jié)果匯總與統(tǒng)計分析；開展燃油車輛尾氣致病機理實驗；構(gòu)建實驗性煤工塵肺和矽肺小鼠模型；研發(fā)了一種快速有效從含粉塵的細胞懸液中分離細胞的技術(shù)；發(fā)現(xiàn)了肺纖維化巨噬細胞新標志物。

由6個應(yīng)用部分組成的井下空氣質(zhì)量在線監(jiān)測與智能預(yù)警平臺建設(shè)，完成了氮氧化物等傳感器的選型，完成了相關(guān)電源、備用電源設(shè)計及安標申請，完成了監(jiān)控分站電路板制板，完成平臺基本功能規(guī)劃與數(shù)據(jù)庫設(shè)計。

預(yù)期創(chuàng)新：首個井下新鮮空氣礦井

項目執(zhí)行負責人、安徽理工大學薛生教授介紹，該項目將在11個方面取得創(chuàng)新成果。這些成果是：礦井受限空間粉塵和車輛尾氣耦合運移規(guī)律；綜采面分源分級分區(qū)分策控降塵科學構(gòu)思與技術(shù)；綜采面支架區(qū)域負壓引射控除塵技術(shù)；掘進區(qū)域氣液聯(lián)動吸風射流抽塵降塵技術(shù)；采掘區(qū)域除塵智能控制系統(tǒng)；燃油車排放量預(yù)測軟件系統(tǒng)；燃油車尾氣特殊形貌的催化劑；燃油車組合運行優(yōu)化軟件系統(tǒng)；礦井職業(yè)有害因素暴露與健康風險關(guān)聯(lián)評價及預(yù)警系統(tǒng)；一種簡易可穿戴過濾正壓通氣裝置；定制紅柳林礦業(yè)公司人員職業(yè)健康體檢計劃；礦井三維可視化空氣質(zhì)量在線監(jiān)控和智能預(yù)警平臺。

項目預(yù)期成果最突出的是，建成陜北礦區(qū)井下職業(yè)健康保障體系綜合集成示范工程；建立1個典型礦井綜采工作面的粉塵防治示范應(yīng)用工程，采掘面總塵降塵率達90%以上，呼塵降塵率達到85%以上；實現(xiàn)井下燃油車尾氣高效凈化，在180℃下CO轉(zhuǎn)化率達到70%、CH轉(zhuǎn)化率達到60%；排氣煙度光吸收系數(shù)小于1.61、林格曼黑度1級，達到國家《非道路柴油移動機械排氣煙度限值及測量方法》標準；構(gòu)建井下空氣質(zhì)量在線監(jiān)控與智能預(yù)警平臺。

薛生教授認為，該項目對于陜北礦區(qū)，乃至全國煤礦井下粉塵、車輛尾氣等空氣污染物的有效治理及礦工職業(yè)健康的保障意義重大，對促進安全高效生產(chǎn)、提高經(jīng)濟效益具有重要的實用價值與現(xiàn)實意義。

“《煤礦空氣凈化與職業(yè)健康基礎(chǔ)研究及關(guān)鍵技術(shù)裝備與示范項目》的實施，是我們推進職業(yè)病危害源頭治理的重大舉措。把礦工健康放在優(yōu)先發(fā)展戰(zhàn)略地位，從關(guān)注職工生命安全提升到關(guān)愛職工身體健康，全周期保障職工身體健康，我們責無旁貸。”張宏說。（焦亮、李波）