霧滴與塵粒實驗系統(tǒng)平臺建設(shè)已完成，液壓支架負壓卷吸除塵器已投入使用，同心旋流濕式除塵風(fēng)機、徑向控風(fēng)裝置研制與實驗已完成，3種礦工專用洗護用品研發(fā)已完成、6套呼吸用品方案設(shè)計已完成，井下空氣質(zhì)量在線監(jiān)測與智能預(yù)警平臺投入使用……翻開陜煤紅柳林礦業(yè)公司“井下空氣質(zhì)量革命”示范礦井建設(shè)成績單，六個課題均已完成80%以上，讓礦工在百米井下呼吸到新鮮空氣正在變?yōu)楝F(xiàn)實。
產(chǎn)學(xué)研用一體，填補行業(yè)空白
打造首個“井下空氣質(zhì)量革命”示范礦井在該公司正發(fā)生著一場影響深遠的蝶變。在煤炭行業(yè)，關(guān)于這一領(lǐng)域的研究尚屬空白，出發(fā)點在哪里？關(guān)鍵痛點在哪里？如何從根本上解決礦井空氣污染問題？在該公司井下空氣質(zhì)量革命的實踐中，我們找到了答案。
該公司智能化程度高、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，井下粉塵積聚，井下空氣環(huán)境質(zhì)量低，影響職工健康?！斑^去我們雖然采取了一系列綜合防塵措施，但都沒能從根本上解決問題?！痹摴旧a(chǎn)技術(shù)中心負責(zé)人坦言，井下采掘面現(xiàn)有的防塵技術(shù)措施較為單一，采用全斷面噴霧、安裝凈化水幕等措施治標(biāo)不治本。
2020年6月，該公司與安徽理工大學(xué)袁亮院士團隊共同成立項目團隊，開展“井下空氣質(zhì)量革命”課題研究。項目成立之后，袁亮院士團隊聯(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人來到該公司展開調(diào)研。
“關(guān)鍵要解決井下粉塵、燃油車輛尾氣等空氣污染問題，建立有效的煤礦粉塵、燃油車輛尾氣等職業(yè)有害因素的識別與防治體系，通過搭建平臺實現(xiàn)井下空氣質(zhì)量在線監(jiān)測和智能預(yù)警，提高空氣凈化水平，真正讓職工在井下也能呼吸到新鮮空氣?！痹摴军h委副書記、總經(jīng)理常波峰表示。
“以25210智能化綜采工作面為例，采煤機區(qū)域粉塵濃度占比超過50%，液壓支架行人側(cè)粉塵濃度占比約為24.4%，回風(fēng)巷區(qū)域粉塵濃度占比約為6.79%?！卑不绽砉ご髮W(xué)唐明云教授介紹，礦井粉塵高效防控的難點還在于礦井空氣污染問題復(fù)雜，缺乏針對性，沒有形成分區(qū)域、分層級、分源頭的空氣凈化體系，缺乏關(guān)鍵技術(shù)支撐。
在經(jīng)歷數(shù)次可行性論證的基礎(chǔ)之上，一份《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》項目實施方案應(yīng)運而生。方案提出了“井下受限空間污染物理化性質(zhì)及分布運移基礎(chǔ)研究”“采煤區(qū)域粉塵分源高效防控技術(shù)及裝備”等6項課題攻關(guān)，從突破陜北礦區(qū)礦井空氣污染物防控的理論瓶頸出發(fā)，研發(fā)空氣污染物防控關(guān)鍵技術(shù)與裝備。
抓住關(guān)鍵環(huán)節(jié)，提升技術(shù)支撐
“如果說布局優(yōu)化礦井現(xiàn)有防塵裝備設(shè)施是做加法，那么從礦井生產(chǎn)全要素環(huán)節(jié)出發(fā)，尋求關(guān)鍵技術(shù)突破就是做乘法，為井下空氣質(zhì)量凈化賦予了更強的提升動能?！闭劶啊熬驴諝赓|(zhì)量革命”示范礦井建設(shè)，該公司總工程師苗彥平信心滿滿，井下空氣質(zhì)量必將從源頭上得到改善，最大限度地預(yù)防和減少職業(yè)危害。
在該公司25211智能化綜采工作面，液壓支架工田軍濤將粉塵數(shù)值錄入系統(tǒng)，數(shù)據(jù)顯示總塵降塵率達到了72.7%。據(jù)了解，該工作面安裝有40臺液壓支架負壓卷吸除塵器，實際生產(chǎn)過程中，除塵效果明顯，之前采用的除塵裝置總塵降塵率僅為42.7%。
“通過不同抽壓比對通風(fēng)除塵率影響實驗，我們發(fā)現(xiàn)距離工作面9m時粉塵濃度大幅降低，隨著抽壓比增加，巷道不同位置處除塵率增大”。安徽理工大學(xué)薛生教授介紹說，我們結(jié)合掘進工作面粉塵濃度分布及運移規(guī)律，通過實驗研究，研制了首套巷道壓抽風(fēng)流智能除塵實驗系統(tǒng)，實現(xiàn)掘進面壓風(fēng)量的調(diào)配，同心旋流濕式風(fēng)機等裝備技術(shù)的應(yīng)用將有效提升工作面空氣凈化水平。
截至2022年5月，在采煤、掘進區(qū)域粉塵分源高效防控技術(shù)及裝備課題研究領(lǐng)域，該公司已先后完成了潤濕—凝聚復(fù)合型抑塵劑及其自動添加裝置、截割塵源封閉式抑塵技術(shù)、巷道全斷面霧幕捕塵技術(shù)等裝備技術(shù)的研發(fā)。對該公司而言，這還遠遠不夠，預(yù)期目標(biāo)在于建立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。
井下受限空間污染物理化性質(zhì)及分布運移基礎(chǔ)研究、燃油車輛排放物凈化關(guān)鍵技術(shù)及裝備等課題的研究也都取得了階段性的進展。以25210智能化綜采工作面為原型的受限空間多重塵源粉塵及車輛尾氣運移物理模擬平臺進入實施階段，礦井粉塵及車輛尾氣基礎(chǔ)參數(shù)庫構(gòu)建完成，完成了凈化裝置安裝及初步性能測試，180℃下CO轉(zhuǎn)化率90%，HC轉(zhuǎn)化率77%，碳煙吸光系數(shù)小于1.61，實現(xiàn)了尾氣的低溫高效凈化。
據(jù)了解，目前該項目已完成《一種濕度及噴速可調(diào)矩陣式多粒徑粉塵發(fā)生器》等11項國家發(fā)明專利、《煤礦井下輸送帶運輸觸控噴霧除塵技術(shù)》等5篇核心學(xué)術(shù)論文、獲得《礦井燃油車組合優(yōu)化系統(tǒng)》等2項軟件著作權(quán)，為項目的深入開展提供了強有力的學(xué)術(shù)理論支撐。
找準(zhǔn)制勝機理，探索砥礪前行
開展井下空氣質(zhì)量革命，歸根結(jié)底在于改善作業(yè)環(huán)境，保障煤礦從業(yè)人員的職業(yè)健康?！鞍崖毠そ】捣旁谑孜?，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。”這是該公司黨委書記、董事長張宏經(jīng)常掛在嘴邊的一句話。
2020年項目初期，該公司就已經(jīng)完成了生產(chǎn)區(qū)隊不同作業(yè)現(xiàn)場職業(yè)有害因素的識別，對1531名礦工職業(yè)健康情況進行了調(diào)研，開展早期健康指標(biāo)篩選與預(yù)測預(yù)警研究。與此同時，課題組經(jīng)過多次討論，形成了3套適合不同粉塵和汽車尾氣濃度的呼吸防護用品方案并在職工內(nèi)部進行了推廣試行。
“建立職業(yè)危害機理及健康保障體系，要深入研究及尋找新的煤肺發(fā)病機制，獲得早期預(yù)防和治療方案?！毖ι淌谡J為。為此，課題組構(gòu)建了實驗性煤工肺和矽肺小鼠模型，利用單細胞測序技術(shù)方法，經(jīng)過30余次細胞動物實驗，得到了煤塵誘導(dǎo)肺部炎癥和纖維化的機制及維生素D干預(yù)治療的效果和潛在機制。這一關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)，有效預(yù)防了粉塵暴露所致的肺部損傷。
“依托工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺搭建的井下空氣質(zhì)量在線監(jiān)測與智能預(yù)警平臺完成了監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)架構(gòu)、數(shù)據(jù)庫、設(shè)備管理、綜合評價等主要功能模塊設(shè)計，基于JEE開發(fā)平臺，以SpringMVC作為后臺框架開發(fā)了監(jiān)測與預(yù)警系統(tǒng)軟件。”該公司智能化部負責(zé)人介紹說，智能化礦井建設(shè)也為職業(yè)健康研究、預(yù)測預(yù)防帶來了新的發(fā)展機遇，井下空氣質(zhì)量狀況分析、數(shù)據(jù)檢測實現(xiàn)了“一鍵直達”，這也是國內(nèi)首個井下空氣質(zhì)量在線監(jiān)測與智能預(yù)警平臺。
中國工程院院士金智新等專家認為，項目結(jié)合紅柳林礦區(qū)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“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。
來源：陜西煤業(yè)
