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，在陝煤集團陝北礦業紅柳林公司，我們見到了一份讓人耳目一新報告：《陝北礦區煤礦空氣淨化與職業健康基礎研究及關鍵技術裝備與示範》項目。合同總費用5012.26萬元。這表明，2020年6月開始籌劃的陝煤集團陝北礦業紅柳林公司井下空氣質量革命，終於迎來風清氣爽，在行業空白領域搞這樣的探索，成為千百萬礦工的殷切期盼。

勇於擔當：從“被動治病”到“主動保健”

“越到關鍵時刻，越要勇擔當善作為。”這是2020年5月上任的陝煤集團陝北礦業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麵起，陝煤集團陝北礦業紅柳林公司已先後建成9個智能化綜采工作麵。現在，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，該公司主要生產係統實現了遠程集中控製，生產輔助係統實現了現場監測的可視化和智能化遠程集中控製，集中控製率達100%，固定崗位人員大幅減少，機房、硐室實現了“有人巡檢，無人值守”。

智能化采煤大麵積推行，井下工人的減少，使建設井下新鮮空氣礦井成為可能。從“被動治病”到“主動保健”， 推進職業病危害源頭治理被陝煤集團陝北礦業紅柳林公司領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“行業第一、世界一流”現代化煤炭企業的條件。我們將與安徽理工大學袁亮院士展開合作，對井下空氣質量問題進行攻關，打造首個井下新鮮空氣礦井。

“十四五”期間，如何實現“行業第一、世界一流”現代煤炭企業目標成為張宏反複思考的問題。他堅信，隻有走出一條新路子，才會有所突破。他決定，通過創建“智能協同、井下空氣質量革命、綠色立體生態”示範礦井，最終實現企業願景目標。

時刻關注項目進展的張宏認為，井下空氣質量革命項目是打造“行業第一、世界一流”現代煤炭企業過程中踐行企業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汙染問題，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。

合作攻關：迎來理工醫學科大融合

年產量1500萬噸的陝煤集團陝北礦業紅柳林公司智能化程度高、生產速度快，井下割煤、掘進、轉載、運輸等過程產塵量大，造成井下粉塵危害較為嚴重。雖然先後采取礦井負壓式通風、濕式除塵風機、全斷麵噴霧等一係列降塵措施，但是對於追求極致的紅柳林而言，這還遠遠不夠。目前井下采掘麵現有的防塵技術措施較為單一。加之井下車輛尾氣汙染物的存在，造成井下空間的空氣汙染問題更加複雜化，導致煤礦井下的空氣汙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《陝北礦區礦井空氣淨化與職業健康基礎理論及關鍵技術裝備研究與示範》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，項目擬結合紅柳林等典型礦井工程實際，采用現場實測、實驗室研究、物理模擬實驗、數值模擬計算等“四位一體”科研方法，通過理工醫學科融合，開展礦井空氣淨化與職業健康基礎理論及關鍵技術裝備研究與示範，這對提高井下空氣質量，改善礦工作業環境，保障煤礦從業人員職業健康具有重要意義。

之後，安徽理工大學袁亮院士研究團隊聯合西安交通大學、中國礦業大學、華中科技大學、山東科技大學、煤炭開采國家工程技術研究院等五家科研院所，一行38人來到陝煤集團陝北礦業紅柳林公司。

目標有多大，責任就有多大。陝煤集團陝北礦業紅柳林公司黨委副書記、總經理常波峰提出：要分區域、分區段、分級分策進行研究，充分應用新材料、新技術、新裝備，形成全礦井、全時段、閉環管理的煤礦空氣淨化體係和作業流程。要加強跨界學習，將其他領域的新技術、新成果應用到項目研究中來。

項目部成立後，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年內完成的該項目，支出預算合計5012.26萬元，包括設備費、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、中國礦業大學、山東科技大學、煤炭開采國家工程技術研究院、複旦大學附屬腫瘤研究所、華中科技大學同濟醫學院的8名教授任項目跟蹤專家，40名專家為項目研究骨幹。

成果初現：對於研發落地充滿期待

“我們對井下空氣淨化與職業健康基礎研究效果充滿期待。”陝煤集團陝北礦業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安全健康監管工作的重點核心，完善的降塵措施以及空氣質量在線監測與智能預警平台的建設投運，必將從源頭上改善井下空氣質

量，最大限度地預防和減少職業病危害。

該項目設置六個課題。“2020年工作進展報告”展示，以紅柳林公司25210綜采工作麵和25211、25212掘進工作麵為依托，項目團隊已摸清底細，相關研究有了初步成果。

井下受限空間汙染物分布運移及演化基礎研究有了5項結論或成果。井下主要大巷及采掘實驗工作麵粉塵及車輛尾氣濃度分布、采掘實驗工作麵多源粉塵基礎理化性質、采掘實驗工作麵風流與粉塵耦合流動矢量流線、粉塵流動擴散規律。開展了采煤工作麵風流場作用下粉塵與車輛尾氣耦合運移物理模擬試驗平台、噴霧降塵實驗係統方案設計。

采煤區域粉塵分源高效防控技術及裝備研究上，構建了激光多普勒噴霧降塵仿真實驗平台；建立了皮帶運輸和轉載物理模型；設計了靈敏度可調節皮帶觸控傳感裝置；得到了捕塵網結構對過濾阻力和捕塵效率的影響規律。

掘進區域粉塵分源高效防控技術及裝備研究課題，得到了煤塵的潤濕性程度，並在分子層麵建立了煤塵分子；建立了噴霧物理及數值模擬模型；得出了軌道式高效濕式除塵器的理論構造；開展了掘進工作麵多向分控風流阻隔塵技術研發，建立了多向旋流風幕產生裝置三維模型結構圖，研究得出多向分控風流阻隔塵機理；確定了巷道全斷麵霧幕捕塵裝置的研究方案及現場安裝應用方案。

燃油車輛排放物淨化關鍵技術及裝備上，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03manbetx ；完成了CH催化轉化催化劑製備，獲得的催化劑實現了甲烷的高效轉化；完成了燃油車發動機尾氣汙染物排放量實驗係統設計。

職業危害機理及健康保障體係方麵，完成煤礦粉塵、噪音、溫濕度、CO、和風速等職業有害因素檢測結果彙總與統計03manbetx ；開展燃油車輛尾氣致病機理實驗；構建實驗性煤工塵肺和矽肺小鼠模型；研發了一種快速有效從含粉塵的細胞懸液中分離細胞的技術；發現了肺纖維化巨噬細胞新標誌物。

由6個應用部分組成的井下空氣質量在線監測與智能預警平台建設，完成了氮氧化物等傳感器的選型，完成了相關電源、備用電源設計及安標申請，完成了監控分站電路板製板，完成平台基本功能規劃與數據庫設計。

預期創新：首個井下新鮮空氣礦井

項目執行負責人、安徽理工大學薛生教授介紹，該項目將在11個方麵取得創新成果。這些成果是：礦井受限空間粉塵和車輛尾氣耦合運移規律；綜采麵分源分級分區分策控降塵科學構思與技術；綜采麵支架區域負壓引射控除塵技術；掘進區域氣液聯動吸風射流抽塵降塵技術；采掘區域除塵智能控製係統；燃油車排放量預測軟件係統；燃油車尾氣特殊形貌的催化劑；燃油車組合運行優化軟件係統；礦井職業有害因素暴露與健康風險關聯評價及預警係統；一種簡易可穿戴過濾正壓通氣裝置；定製紅柳林礦業公司人員職業健康體檢計劃；礦井三維可視化空氣質量在線監控和智能預警平台。

項目預期成果最突出的是，建成陝北礦區井下職業健康保障體係綜合集成示範工程；建立1個典型礦井綜采工作麵的粉塵防治示範應用工程，采掘麵總塵降塵率達90%以上，呼塵降塵率達到85%以上；實現井下燃油車尾氣高效淨化，在180℃下CO轉化率達到70%、CH轉化率達到60%；排氣煙度光吸收係數小於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；構建井下空氣質量在線監控與智能預警平台。

薛生教授認為，該項目對於陝北礦區，乃至全國煤礦井下粉塵、車輛尾氣等空氣汙染物的有效治理及礦工職業健康的保障意義重大，對促進安全高效生產、提高經濟效益具有重要的實用價值與現實意義。

“《煤礦空氣淨化與職業健康基礎研究及關鍵技術裝備與示範項目》的實施，是我們推進職業病危害源頭治理的重大舉措。把礦工健康放在優先發展戰略地位，從關注職工生命安全提升到關愛職工身體健康，全周期保障職工身體健康，我們責無旁貸。”張宏說。（焦亮、李波）