2021年1月，在紅柳林礦業公司，我們見到了一份讓人耳目一新的報告：《陜北礦區煤礦空氣凈化與職業健康基礎研究及關鍵技術裝備與示范》項目。合同總費用5012.26萬元。這表明，2020年6月開始籌劃的“井下空氣質量革命”示范礦井創建，終于迎來了突破。
打造全國首個“井下空氣質量革命”示范礦井。在煤炭行業，關于這一領域的研究尚屬空白，出發點在哪里?關鍵點在哪里?如何從根本上解決礦井空氣污染問題?在紅柳林礦業公司“井下空氣質量革命”示范礦井的實踐中，我們找到了答案。
“關鍵要解決井下粉塵、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有害因素的識別與防治體系，通過搭建平臺實現井下空氣質量在線監測和智能預警，提高空氣凈化水平，真正讓職工在井下也能呼吸到和地面一樣的新鮮空氣。”該公司黨委副書記、總經理常波峰表示。
項目成立后，袁亮院士團隊以課題組為單位，以紅柳林礦業公司25210綜采工作面和25211掘進工作面為依托，進行了深入的調研。“以25210智能化綜采工作面為例，采煤機區域粉塵濃度占比超過50%，液壓支架行人側粉塵濃度占比約為24.4%，回風巷區域粉塵濃度占比約為6.79%。”安徽理工大學唐明云教授透露，礦井粉塵高效防控的難點在于礦井空氣污染問題復雜，缺乏針對性，沒有形成分區域、分層級、分源頭的空氣凈化體系，缺乏關鍵技術支撐。
從《陜北礦區煤礦空氣凈化與職業健康基礎研究及關鍵技術裝備與示范》項目報告中來看，“井下空氣質量革命”所開展的“井下受限空間污染物理化性質及分布運移基礎研究”“采煤區域粉塵分源高效防控技術及裝備”等6項課題研究，旨在于建立適用于礦井全要素生產場景的空氣凈化體系，突破了以往礦井負壓式通風、濕式除塵風機、全斷面噴霧等降塵措施的局限性，對于煤礦井下粉塵、車輛尾氣等空氣污染物的有效治理及礦工職業健康的保障意義重大。
路徑已經明確，關鍵在于怎么實施。“作為全國首個開展‘井下空氣質量革命’的礦井，空氣質量革命的成效，承載著煤炭行業和數百萬礦工新期待，因此在項目實施上，我們做了很多探索實踐。”該公司黨委書記、董事長張宏介紹，項目擬結合紅柳林礦井工程實際，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，開展礦井空氣凈化與職業健康基礎理論及關鍵技術裝備研究與示范，計劃2年內完成該項目。
項目預期目標在于建成陜北礦區井下職業健康保障體系綜合集成示范工程;建立1個典型礦井綜采工作面的粉塵防治示范應用工程，采掘面總塵降塵率達90%以上，呼塵降塵率達到85%以上;實現井下燃油車尾氣高效凈化，在180℃下CO轉化率達到70%、CH轉化率達到60%;排氣煙度光吸收系數小于1.61、林格曼黑度I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臺。
開展井下空氣質量革命，歸根結底在于改善作業環境，保障煤礦從業人員的職業健康。2020年項目初期，紅柳林礦業公司就已經完成了生產區隊不同作業現場職業有害因素的識別，對1531名礦工職業健康情況進行了調研，開展早期健康指標篩選與預測預警研究。與此同時，課題組經過多次討論，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內部進行了推廣試行。
如何更加高效的進行職業病預防，降低職業病發病率?“以長期困擾煤礦職工的煤肺病為例，要深入研究及尋找新的煤肺發病機制，獲得早期預防和治療方案，從而形成職業危害機理及健康保障體系。”安徽理工大學薛生教授認為。為此，課題組構建了實驗性煤工肺和矽肺小鼠模型，利用單細胞測序技術方法，經過30余次細胞動物實驗，得到了煤塵誘導肺部炎癥和纖維化的機制及維生素D干預治療的效果和潛在機制。這一關鍵發現，有效預防了粉塵暴露所致的肺部損傷。
經過兩年多的不斷實踐，紅柳林礦業公司“井下空氣質量革命”取得了多個標志性成果。2022年5月，在采煤、掘進區域粉塵分源高效防控技術及裝備課題研究領域，該公司已先后完成了潤濕-凝聚復合型抑塵劑及其自動添加裝置、截割塵源封閉式抑塵技術、巷道全斷面霧幕捕塵技術等裝備技術的研發，并在該公司25212智能化綜采工作面落地應用。經過測試，工作面總塵降塵率達到了72.7%，而在此之前總塵降塵率僅為42.7%，取得了良好效果。
同時，還建成了以25211智能化綜采工作面為原型的礦井受限空間多重塵源粉塵及車輛尾氣運移物理模擬平臺。“這對分析井下粉塵和尾氣濃度的空間分布特性及關鍵影響因素起著至關重要的作用，實現了關鍵性突破。”安徽理工大學袁亮院士團隊駐礦負責人王佰順說。
井下空氣質量能否長期保持，實現井上井下實時監控是關鍵。開展井下空氣質量在線監測與智能預警平臺研發是該項目的重要課題之一。截至7月底，該平臺已完成了監測預警系統架構、數據庫、設備管理、綜合評價等主要功能模塊設計，以及空氣質量指標體系、評價模型、預警模型的軟件編制。井下空氣質量狀況分析、數據檢測實現了“一鍵直達”，這也是國內首個井下空氣質量在線監測與智能預警平臺。
2022年8月，“掘進區域粉塵分源高效防控技術及裝備”(課題三)，連采機外置濕式旋流除塵器優化及總體降塵效果考察完成100%，研究報告及其他結題材料已完成75%，總體項目完成97%，論文、專利等完成100%，為推進“井下空氣質量革命”邁入“深水區”，提供了強有力的理論技術支撐和裝備保障。
“結果出來了，掘進過程中總降塵率達到80%以上，呼塵降塵率達到70%以上，完全實現了我們的預期目標。”8月26日，是該公司15218掘進工作面“掘進區域粉塵分源高效防控技術裝備”試運行的第21天。經過三周的運行，最終測試結果令現場所有人欣喜不已。
從2020年“井下空氣質量革命”的鏗鏘吶喊，到今天百米井下呼吸新鮮空氣的生動寫實。兩年來，紅柳林礦業公司不斷探索前行，聚合多家科研院所、院士團隊科研力量，進行課題研討、項目攻關，成果豐碩、成效喜人。“井下空氣質量革命”示范礦井的創新實踐，必將造福陜煤集團乃至全國煤炭行業全體礦工。同時，也為同行業未來發展探索出了一條新路徑。(李波、秦祺、孫國偉)
責任編輯： 江曉蓓
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