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(tuán)陜北礦業(yè)紅柳林公司，我們見(jiàn)到了一份讓人耳目一新報(bào)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(xiàng)目。合同總費(fèi)用5012.26萬(wàn)元。這表明，2020年6月開(kāi)始籌劃的陜煤集團(tuán)陜北礦業(yè)紅柳林公司井下空氣質(zhì)量革命，終于迎來(lái)風(fēng)清氣爽，在行業(yè)空白領(lǐng)域搞這樣的探索，成為千百萬(wàn)礦工的殷切期盼。

勇于擔(dān)當(dāng)：從“被動(dòng)治病”到“主動(dòng)保健”

“越到關(guān)鍵時(shí)刻，越要勇?lián)?dāng)善作為?！边@是2020年5月上任的陜煤集團(tuán)陜北礦業(yè)紅柳林公司黨委書(shū)記、董事長(zhǎng)張宏常說(shuō)的一句話。

從2012年建成全國(guó)首個(gè)七米大采高智能化綜采工作面起，陜煤集團(tuán)陜北礦業(yè)紅柳林公司已先后建成9個(gè)智能化綜采工作面?，F(xiàn)在，礦井采煤機(jī)械化程度高達(dá)100%，掘進(jìn)機(jī)械化程度達(dá)到90%。截至目前，該公司主要生產(chǎn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程集中控制，生產(chǎn)輔助系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)的可視化和智能化遠(yuǎn)程集中控制，集中控制率達(dá)100%，固定崗位人員大幅減少，機(jī)房、硐室實(shí)現(xiàn)了“有人巡檢，無(wú)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(dòng)治病”到“主動(dòng)保健”， 推進(jìn)職業(yè)病危害源頭治理被陜煤集團(tuán)陜北礦業(yè)紅柳林公司領(lǐng)導(dǎo)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(xué)袁亮院士展開(kāi)合作，對(duì)井下空氣質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行攻關(guān)，打造首個(gè)井下新鮮空氣礦井。

“十四五”期間，如何實(shí)現(xiàn)“行業(yè)第一、世界一流”現(xiàn)代煤炭企業(yè)目標(biāo)成為張宏反復(fù)思考的問(wèn)題。他堅(jiān)信，只有走出一條新路子，才會(huì)有所突破。他決定，通過(guò)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(shí)現(xiàn)企業(yè)愿景目標(biāo)。

時(shí)刻關(guān)注項(xiàng)目進(jìn)展的張宏認(rèn)為，井下空氣質(zhì)量革命項(xiàng)目是打造“行業(yè)第一、世界一流”現(xiàn)代煤炭企業(yè)過(guò)程中踐行企業(yè)以人為本理念的具體實(shí)踐。開(kāi)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(wèn)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(lái)理工醫(yī)學(xué)科大融合

年產(chǎn)量1500萬(wàn)噸的陜煤集團(tuán)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(jìn)、轉(zhuǎn)載、運(yùn)輸?shù)冗^(guò)程產(chǎn)塵量大，造成井下粉塵危害較為嚴(yán)重。雖然先后采取礦井負(fù)壓式通風(fēng)、濕式除塵風(fēng)機(jī)、全斷面噴霧等一系列降塵措施，但是對(duì)于追求極致的紅柳林而言，這還遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(wèn)題更加復(fù)雜化，導(dǎo)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(xué)承擔(dān)，中國(guó)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(xiàng)目實(shí)施方案通過(guò)專家評(píng)審。

中國(guó)工程院金智新院士等專家認(rèn)為，項(xiàng)目擬結(jié)合紅柳林等典型礦井工程實(shí)際，采用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)、實(shí)驗(yàn)室研究、物理模擬實(shí)驗(yàn)、數(shù)值模擬計(jì)算等“四位一體”科研方法，通過(guò)理工醫(yī)學(xué)科融合，開(kāi)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(duì)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(xué)袁亮院士研究團(tuán)隊(duì)聯(lián)合西安交通大學(xué)、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)、華中科技大學(xué)、山東科技大學(xué)、煤炭開(kāi)采國(guó)家工程技術(shù)研究院等五家科研院所，一行38人來(lái)到陜煤集團(tuán)陜北礦業(yè)紅柳林公司。

目標(biāo)有多大，責(zé)任就有多大。陜煤集團(tuán)陜北礦業(yè)紅柳林公司黨委副書(shū)記、總經(jīng)理常波峰提出：要分區(qū)域、分區(qū)段、分級(jí)分策進(jìn)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(shí)段、閉環(huán)管理的煤礦空氣凈化體系和作業(yè)流程。要加強(qiáng)跨界學(xué)習(xí)，將其他領(lǐng)域的新技術(shù)、新成果應(yīng)用到項(xiàng)目研究中來(lái)。

項(xiàng)目部成立后，以課題組為單位，項(xiàng)目啟動(dòng)、課題對(duì)接、安全培訓(xùn)等立即得到了落實(shí)。計(jì)劃2年內(nèi)完成的該項(xiàng)目，支出預(yù)算合計(jì)5012.26萬(wàn)元，包括設(shè)備費(fèi)、材料費(fèi)、測(cè)試化驗(yàn)加工費(fèi)、國(guó)際合作與交流費(fèi)等。

來(lái)自安徽理工大學(xué)、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)、山東科技大學(xué)、煤炭開(kāi)采國(guó)家工程技術(shù)研究院、復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤研究所、華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院的8名教授任項(xiàng)目跟蹤專家，40名專家為項(xiàng)目研究骨干。

成果初現(xiàn)：對(duì)于研發(fā)落地充滿期待

“我們對(duì)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(tuán)陜北礦業(yè)紅柳林公司總工程師苗彥平充滿信心地說(shuō)。他認(rèn)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(diǎn)核心，完善的降塵措施以及空氣質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)與智能預(yù)警平臺(tái)的建設(shè)投運(yùn)，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(xiàng)目設(shè)置六個(gè)課題。“2020年工作進(jìn)展報(bào)告”展示，以紅柳林公司25210綜采工作面和25211、25212掘進(jìn)工作面為依托，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)已摸清底細(xì)，相關(guān)研究有了初步成果。

井下受限空間污染物分布運(yùn)移及演化基礎(chǔ)研究有了5項(xiàng)結(jié)論或成果。井下主要大巷及采掘?qū)嶒?yàn)工作面粉塵及車輛尾氣濃度分布、采掘?qū)嶒?yàn)工作面多源粉塵基礎(chǔ)理化性質(zhì)、采掘?qū)嶒?yàn)工作面風(fēng)流與粉塵耦合流動(dòng)矢量流線、粉塵流動(dòng)擴(kuò)散規(guī)律。開(kāi)展了采煤工作面風(fēng)流場(chǎng)作用下粉塵與車輛尾氣耦合運(yùn)移物理模擬試驗(yàn)平臺(tái)、噴霧降塵實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)。

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(shí)驗(yàn)平臺(tái)；建立了皮帶運(yùn)輸和轉(zhuǎn)載物理模型；設(shè)計(jì)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(duì)過(guò)濾阻力和捕塵效率的影響規(guī)律。

掘進(jìn)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(rùn)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(kāi)展了掘進(jìn)工作面多向分控風(fēng)流阻隔塵技術(shù)研發(fā)，建立了多向旋流風(fēng)幕產(chǎn)生裝置三維模型結(jié)構(gòu)圖，研究得出多向分控風(fēng)流阻隔塵機(jī)理；確定了巷道全斷面霧幕捕塵裝置的研究方案及現(xiàn)場(chǎng)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(kāi)展了目前井下國(guó)Ⅱ和國(guó)Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)燃油車輛尾氣初排放量對(duì)比測(cè)試分析；完成了CH催化轉(zhuǎn)化催化劑制備，獲得的催化劑實(shí)現(xiàn)了甲烷的高效轉(zhuǎn)化；完成了燃油車發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣污染物排放量實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

職業(yè)危害機(jī)理及健康保障體系方面，完成煤礦粉塵、噪音、溫濕度、CO、和風(fēng)速等職業(yè)有害因素檢測(cè)結(jié)果匯總與統(tǒng)計(jì)分析；開(kāi)展燃油車輛尾氣致病機(jī)理實(shí)驗(yàn)；構(gòu)建實(shí)驗(yàn)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(xì)胞懸液中分離細(xì)胞的技術(shù)；發(fā)現(xiàn)了肺纖維化巨噬細(xì)胞新標(biāo)志物。

由6個(gè)應(yīng)用部分組成的井下空氣質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)與智能預(yù)警平臺(tái)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(jì)及安標(biāo)申請(qǐng)，完成了監(jiān)控分站電路板制板，完成平臺(tái)基本功能規(guī)劃與數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)。

預(yù)期創(chuàng)新：首個(gè)井下新鮮空氣礦井

項(xiàng)目執(zhí)行負(fù)責(zé)人、安徽理工大學(xué)薛生教授介紹，該項(xiàng)目將在11個(gè)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(yùn)移規(guī)律；綜采面分源分級(jí)分區(qū)分策控降塵科學(xué)構(gòu)思與技術(shù)；綜采面支架區(qū)域負(fù)壓引射控除塵技術(shù)；掘進(jìn)區(qū)域氣液聯(lián)動(dòng)吸風(fēng)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(cè)軟件系統(tǒng)；燃油車尾氣特殊形貌的催化劑；燃油車組合運(yùn)行優(yōu)化軟件系統(tǒng)；礦井職業(yè)有害因素暴露與健康風(fēng)險(xiǎn)關(guān)聯(lián)評(píng)價(jià)及預(yù)警系統(tǒng)；一種簡(jiǎn)易可穿戴過(guò)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(jì)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(tái)。

項(xiàng)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(gè)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(dá)90%以上，呼塵降塵率達(dá)到85%以上；實(shí)現(xiàn)井下燃油車尾氣高效凈化，在180℃下CO轉(zhuǎn)化率達(dá)到70%、CH轉(zhuǎn)化率達(dá)到60%；排氣煙度光吸收系數(shù)小于1.61、林格曼黑度1級(jí)，達(dá)到國(guó)家《非道路柴油移動(dòng)機(jī)械排氣煙度限值及測(cè)量方法》標(biāo)準(zhǔn)；構(gòu)建井下空氣質(zhì)量在線監(jiān)控與智能預(yù)警平臺(tái)。

薛生教授認(rèn)為，該項(xiàng)目對(duì)于陜北礦區(qū)，乃至全國(guó)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(duì)促進(jìn)安全高效生產(chǎn)、提高經(jīng)濟(jì)效益具有重要的實(shí)用價(jià)值與現(xiàn)實(shí)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(xiàng)目》的實(shí)施，是我們推進(jìn)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(ài)職工身體健康，全周期保障職工身體健康，我們責(zé)無(wú)旁貸。”張宏說(shuō)。（焦亮、李波）