让井下矿工呼吸到新鲜空气

“把职工健康放在首位，将观念从关注职工生命安全转变为关爱职工身体健康，全周期保障职工身体健康。”这是陕煤集团陕北矿业红柳林公司党委书记、董事长张宏经常挂在嘴边的一句话。

以此为目标，红柳林公司从2020年6月起，与中国工程院院士、安徽理工大学校长袁亮的团队合作，开展了“陕北矿区矿井空气净化与职业健康基础理论及关键技术装备研究与示范”项目。

勇于担当：从“被动治病”到“主动保健”

从2012年建成全国首个7米大采高智能化综采工作面起，红柳林公司先后建成了9个智能化综采工作面。现在，该公司采煤机械化程度高达100%，掘进机械化程度达到90%。

目前，该公司主要生产系统实现了远程集中控制，辅助生产系统实现了现场监测的可视化和智能化远程集中控制，控制率达100%。固定岗位人员大幅减少，机房和硐室形成了“有人巡检、无人值守”模式。

智能化采煤模式的大面积推行和井下工人的不断减少，使井下拥有新鲜空气成为可能。并且，该公司完全具备打造“行业第一、世界一流”现代化煤炭企业的条件。从“被动治病”到“主动保健”，红柳林公司领导班子把推进职业病源头治理提上了重要议事日程。

“越到关键时刻，越要担当作为。我们将对井下空气质量问题进行攻关，打造首个井下拥有新鲜空气的矿井，为陕煤集团乃至煤炭行业高质量发展做出新贡献。”张宏表示。

“十四五”期间，如何实现“行业第一、世界一流”现代化煤炭企业目标成为红柳林公司面临的问题。张宏坚信，只有走出一条新路子，才会有所突破。红柳林公司将通过创建“智能协同、井下空气质量革命、绿色立体生态”示范矿井，实现企业愿景。

对于红柳林公司来说，井下空气质量革命是打造现代化煤炭企业过程中，践行以人为本理念的具体实践。开展井下空气革命就是要解决井下粉尘、燃油车辆尾气等空气污染问题，让职工在井下呼吸到新鲜空气，让采煤成为受人尊重的职业。

合作攻关：实现理工医学科大融合

红柳林公司煤炭年产量1500万吨，智能化程度高、生产速度快，井下割煤、掘进、转载、运输等过程产尘量大，井下粉尘危害较为严重。

目前，红柳林公司井下采掘面现有的防尘技术较为单一。虽然先后采取了矿井负压式通风、湿式除尘风机、全断面喷雾等一系列降尘措施，但红柳林公司认为，这还远远不够。加上井下车辆尾气污染物的存在，井下空气污染问题更加复杂，空气污染物防控工作更加艰巨。

2020年7月11日，由安徽理工大学承担、袁亮院士主持的“陕北矿区矿井空气净化与职业健康基础理论及关键技术装备研究与示范”项目实施方案通过了专家评审。

中国工程院院士金智新等专家认为，项目拟结合红柳林矿区等典型矿井工程实际，采用现场实测、实验室研究、物理模拟实验、数值模拟计算“四位一体”的科研方法，通过理工医学科融合，开展矿井空气净化与职业健康基础理论及关键技术装备研究与示范。这对提高井下空气质量，改善作业环境，保障煤矿从业人员职业健康具有重要意义。

之后，袁亮院士团队联合西安交通大学、中国矿业大学、华中科技大学、山东科技大学、煤炭开采国家工程技术研究院5家科研院所，一行38人来到了红柳林公司。

目标有多大，责任就有多大。红柳林公司党委副书记、总经理常波峰提出：要分区域、分区段、分级分策进行研究，充分应用新材料、新技术、新装备，形成全矿井、全时段、闭环管理的煤矿空气净化体系和作业流程。要加强跨界学习，将其他领域的新技术、新成果应用到项目研究中来。

项目部成立后，以课题组为单位，落实了项目启动、课题对接、安全培训等活动。该项目计划2年内完成，支出预算合计5012.26万元，包括设备费、材料费、测试化验加工费、国际合作与交流费等。

来自安徽理工大学、中国矿业大学、山东科技大学、煤炭开采国家工程技术研究院、复旦大学附属肿瘤研究所、华中科技大学同济医学院的8名教授任项目跟踪专家，40名专家为项目研究骨干。

成果初现：对于研发落地充满期待

“我们对井下空气净化与职业健康基础研究效果充满期待。”红柳林公司总工程师苗彦平充满信心地说。

苗彦平表示，粉尘防控与尾气治理是职业安全健康监管工作的重点，完善的降尘措施及空气质量在线监测与智能预警平台的建设与投运，必将从源头上改善井下空气质量，最大限度地预防和减少职业病危害。

该项目《2020年工作进展报告》显示，以红柳林公司25210综采工作面和25211、25212掘进工作面为依托，项目团队已摸清底细，有了相关研究的初步成果。

该项目设置多个研究课题，包括井下受限空间污染物分布运移及演化基础研究、掘进区域粉尘分源高效防控技术及装备研究、燃油车辆排放物净化关键技术及装备研究、职业危害机理及健康保障体系研究及井下空气质量在线监测与智能预警平台建设研究等课题。

目前，上述多个研究课题进展顺利。其中，在井下受限空间污染物分布运移及演化基础研究课题方面，项目组开展了井下主要大巷及采掘实验工作面粉尘及车辆尾气浓度分布、采掘实验工作面多源粉尘基础理化性质、采掘实验工作面风流与粉尘耦合流动矢量流线、粉尘流动扩散规律研究，进行了采煤工作面风流场作用下粉尘与车辆尾气耦合运移物理模拟试验平台、喷雾降尘实验系统方案设计等工作。

此外，项目组已构建激光多普勒喷雾降尘仿真实验平台;建立了皮带运输和转载物理模型;设计了灵敏度可调节的皮带触控传感装置;摸清了捕尘网结构对过滤阻力和捕尘效率的影响规律。

在掘进区域粉尘分源高效防控技术及装备研究课题方面，项目组得到了煤尘的润湿性程度数据，并在分子层面创建了煤尘分子;建立了喷雾物理及数值模拟模型;得出轨道式高效湿式除尘器的理论构造;研发了掘进工作面多向分控风流阻隔尘技术，生成多向旋流风幕产生装置三维模型结构图，得出多向分控风流阻隔尘机理;确定了巷道全断面雾幕捕尘装置的研究方案及现场安装应用方案。

在燃油车辆排放物净化关键技术及装备研究课题方面，项目组已开展目前井下国Ⅱ和国Ⅲ标准燃油车辆尾气初排放量对比测试分析;完成了碳氢催化转化催化剂制备，实现了甲烷的高效转化;完成了燃油车发动机尾气污染物排放量实验系统设计。

在职业危害机理及健康保障体系研究课题方面，项目组已完成红柳林煤矿井下职业有害因素的识别;构建了实验性煤工尘肺和矽肺小鼠模型;研发了一种快速有效的从含粉尘细胞悬液中分离细胞的技术;发现了肺纤维化巨噬细胞新标志物。

在井下空气质量在线监测与智能预警平台建设研究课题方面，项目组已完成氮氧化物等传感器的选型，相关电源、备用电源设计及安标申请，监控分站电路板制板，平台基本功能规划与数据库设计等工作。

预期创新：首个井下新鲜空气矿井

“陕北矿区矿井空气净化与职业健康基础理论及关键技术装备研究与示范”项目执行负责人、安徽理工大学教授薛生介绍，该项目将在多个方面取得创新成果。这些成果为：矿井受限空间粉尘和车辆尾气耦合运移规律;综采面分源分级分区分策控降尘科学构思与技术;综采面支架区域负压引射控除尘技术;掘进区域气液联动吸风射流抽尘降尘技术;采掘区域除尘智能控制系统;燃油车排放量预测软件系统;燃油车尾气特殊形貌的催化剂;燃油车组合运行优化软件系统;矿井职业有害因素暴露与健康风险关联评价及预警系统;一种简易的可穿戴过滤正压通气装置;红柳林矿业公司人员职业健康定制体检计划;矿井三维可视化空气质量在线监控和智能预警平台。

较为突出的项目预期成果是：建成陕北矿区井下职业健康保障体系综合集成示范工程;建立一项典型矿井综采工作面的粉尘防治示范应用工程，采掘面总尘降尘率达到90%以上，呼尘降尘率达到85%以上;实现井下燃油车尾气高效净化，在180摄氏度下一氧化碳转化率达到70%、碳氢转化率达到60%;排气烟度光吸收系数小于1.61、林格曼黑度1级，达到国家《非道路柴油移动机械排气烟度限值及测量方法》标准;构建井下空气质量在线监控与智能预警平台。

薛生认为，对陕北矿区乃至全国煤矿而言，井下粉尘、车辆尾气等空气污染物的有效治理及矿工职业健康保障意义重大。该项目对促进煤炭行业安全高效生产、提高经济效益，同样具有重要的实用价值与现实意义。