讓井下礦工呼吸到新鮮空氣

“把職工健康放在首位，將觀念從關(guān)注職工生命安全轉(zhuǎn)變?yōu)殛P(guān)愛職工身體健康，全周期保障職工身體健康。”這是陜煤集團(tuán)陜北礦業(yè)紅柳林公司黨委書記、董事長張宏經(jīng)常掛在嘴邊的一句話。

以此為目標(biāo)，紅柳林公司從2020年6月起，與中國工程院院士、安徽理工大學(xué)校長袁亮的團(tuán)隊合作，開展了“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。

勇于擔(dān)當(dāng)：從“被動治病”到“主動保健”

從2012年建成全國首個7米大采高智能化綜采工作面起，紅柳林公司先后建成了9個智能化綜采工作面?，F(xiàn)在，該公司采煤機(jī)械化程度高達(dá)100%，掘進(jìn)機(jī)械化程度達(dá)到90%。

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，輔助生產(chǎn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場監(jiān)測的可視化和智能化遠(yuǎn)程集中控制，控制率達(dá)100%。固定崗位人員大幅減少，機(jī)房和硐室形成了“有人巡檢、無人值守”模式。

智能化采煤模式的大面積推行和井下工人的不斷減少，使井下?lián)碛行迈r空氣成為可能。并且，該公司完全具備打造“行業(yè)第一、世界一流”現(xiàn)代化煤炭企業(yè)的條件。從“被動治病”到“主動保健”，紅柳林公司領(lǐng)導(dǎo)班子把推進(jìn)職業(yè)病源頭治理提上了重要議事日程。

“越到關(guān)鍵時刻，越要擔(dān)當(dāng)作為。我們將對井下空氣質(zhì)量問題進(jìn)行攻關(guān)，打造首個井下?lián)碛行迈r空氣的礦井，為陜煤集團(tuán)乃至煤炭行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展做出新貢獻(xiàn)。”張宏表示。

“十四五”期間，如何實(shí)現(xiàn)“行業(yè)第一、世界一流”現(xiàn)代化煤炭企業(yè)目標(biāo)成為紅柳林公司面臨的問題。張宏堅信，只有走出一條新路子，才會有所突破。紅柳林公司將通過創(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，實(shí)現(xiàn)企業(yè)愿景。

對于紅柳林公司來說，井下空氣質(zhì)量革命是打造現(xiàn)代化煤炭企業(yè)過程中，踐行以人為本理念的具體實(shí)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)：實(shí)現(xiàn)理工醫(yī)學(xué)科大融合

紅柳林公司煤炭年產(chǎn)量1500萬噸，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^程產(chǎn)塵量大，井下粉塵危害較為嚴(yán)重。

目前，紅柳林公司井下采掘面現(xiàn)有的防塵技術(shù)較為單一。雖然先后采取了礦井負(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，但紅柳林公司認(rèn)為，這還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。加上井下車輛尾氣污染物的存在，井下空氣污染問題更加復(fù)雜，空氣污染物防控工作更加艱巨。

2020年7月11日，由安徽理工大學(xué)承擔(dān)、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)施方案通過了專家評審。

中國工程院院士金智新等專家認(rèn)為，項(xiàng)目擬結(jié)合紅柳林礦區(qū)等典型礦井工程實(shí)際，采用現(xiàn)場實(shí)測、實(shí)驗(yàn)室研究、物理模擬實(shí)驗(yàn)、數(shù)值模擬計算“四位一體”的科研方法，通過理工醫(yī)學(xué)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，袁亮院士團(tuán)隊聯(lián)合西安交通大學(xué)、中國礦業(yè)大學(xué)、華中科技大學(xué)、山東科技大學(xué)、煤炭開采國家工程技術(shù)研究院5家科研院所，一行38人來到了紅柳林公司。

目標(biāo)有多大，責(zé)任就有多大。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(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。

項(xiàng)目部成立后，以課題組為單位，落實(shí)了項(xiàng)目啟動、課題對接、安全培訓(xùn)等活動。該項(xiàng)目計劃2年內(nèi)完成，支出預(yù)算合計5012.26萬元，包括設(shè)備費(fèi)、材料費(fèi)、測試化驗(yàn)加工費(fèi)、國際合作與交流費(fèi)等。

來自安徽理工大學(xué)、中國礦業(yè)大學(xué)、山東科技大學(xué)、煤炭開采國家工程技術(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。”紅柳林公司總工程師苗彥平充滿信心地說。

苗彥平表示，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)，完善的降塵措施及空氣質(zhì)量在線監(jiān)測與智能預(yù)警平臺的建設(shè)與投運(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《2020年工作進(jìn)展報告》顯示，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)隊已摸清底細(xì)，有了相關(guān)研究的初步成果。

該項(xiàng)目設(shè)置多個研究課題，包括井下受限空間污染物分布運(yùn)移及演化基礎(chǔ)研究、掘進(jìn)區(qū)域粉塵分源高效防控技術(shù)及裝備研究、燃油車輛排放物凈化關(guān)鍵技術(shù)及裝備研究、職業(yè)危害機(jī)理及健康保障體系研究及井下空氣質(zhì)量在線監(jiān)測與智能預(yù)警平臺建設(shè)研究等課題。

目前，上述多個研究課題進(jìn)展順利。其中，在井下受限空間污染物分布運(yùn)移及演化基礎(chǔ)研究課題方面，項(xiàng)目組開展了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)流與粉塵耦合流動矢量流線、粉塵流動擴(kuò)散規(guī)律研究，進(jìn)行了采煤工作面風(fēng)流場作用下粉塵與車輛尾氣耦合運(yùn)移物理模擬試驗(yàn)平臺、噴霧降塵實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)方案設(shè)計等工作。

此外，項(xiàng)目組已構(gòu)建激光多普勒噴霧降塵仿真實(shí)驗(yàn)平臺;建立了皮帶運(yùn)輸和轉(zhuǎn)載物理模型;設(shè)計了靈敏度可調(diào)節(jié)的皮帶觸控傳感裝置;摸清了捕塵網(wǎng)結(jié)構(gòu)對過濾阻力和捕塵效率的影響規(guī)律。

在掘進(jìn)區(qū)域粉塵分源高效防控技術(shù)及裝備研究課題方面，項(xiàng)目組得到了煤塵的潤濕性程度數(shù)據(jù)，并在分子層面創(chuàng)建了煤塵分子;建立了噴霧物理及數(shù)值模擬模型;得出軌道式高效濕式除塵器的理論構(gòu)造;研發(fā)了掘進(jìn)工作面多向分控風(fēng)流阻隔塵技術(shù)，生成多向旋流風(fēng)幕產(chǎn)生裝置三維模型結(jié)構(gòu)圖，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)場安裝應(yīng)用方案。

在燃油車輛排放物凈化關(guān)鍵技術(shù)及裝備研究課題方面，項(xiàng)目組已開展目前井下國Ⅱ和國Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)燃油車輛尾氣初排放量對比測試分析;完成了碳?xì)浯呋D(zhuǎn)化催化劑制備，實(shí)現(xiàn)了甲烷的高效轉(zhuǎn)化;完成了燃油車發(fā)動機(jī)尾氣污染物排放量實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計。

在職業(yè)危害機(jī)理及健康保障體系研究課題方面，項(xiàng)目組已完成紅柳林煤礦井下職業(yè)有害因素的識別;構(gòu)建了實(shí)驗(yàn)性煤工塵肺和矽肺小鼠模型;研發(fā)了一種快速有效的從含粉塵細(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。

在井下空氣質(zhì)量在線監(jiān)測與智能預(yù)警平臺建設(shè)研究課題方面，項(xiàng)目組已完成氮氧化物等傳感器的選型，相關(guān)電源、備用電源設(shè)計及安標(biāo)申請，監(jiān)控分站電路板制板，平臺基本功能規(guī)劃與數(shù)據(jù)庫設(shè)計等工作。

預(yù)期創(chuàng)新：首個井下新鮮空氣礦井

“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)目執(zhí)行負(fù)責(zé)人、安徽理工大學(xué)教授薛生介紹，該項(xiàng)目將在多個方面取得創(chuàng)新成果。這些成果為：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)險關(guān)聯(lián)評價及預(yù)警系統(tǒng);一種簡易的可穿戴過濾正壓通氣裝置;紅柳林礦業(yè)公司人員職業(yè)健康定制體檢計劃;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。

較為突出的項(xiàng)目預(yù)期成果是：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;建立一項(xiàng)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)到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攝氏度下一氧化碳轉(zhuǎn)化率達(dá)到70%、碳?xì)滢D(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，達(dá)到國家《非道路柴油移動機(jī)械排氣煙度限值及測量方法》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。

薛生認(rèn)為，對陜北礦區(qū)乃至全國煤礦而言，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)健康保障意義重大。該項(xiàng)目對促進(jìn)煤炭行業(yè)安全高效生產(chǎn)、提高經(jīng)濟(jì)效益，同樣具有重要的實(shí)用價值與現(xiàn)實(shí)意義。