近日，中國煤炭工業協會、中國煤炭學會聯合公布了2023年度中國煤炭工業協會科學技術獎獲獎項目，陜煤集團紅柳林礦業公司牽頭實施的“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”項目獲評特等獎，位列全國榜單之首。這意味著該公司“井下空氣質量革命”示范礦井建設在全國礦山企業粉塵治理和職業健康保障方面取得了重大科技創新成果和突破，具有極大的推廣價值和顯著的經濟社會效益。
困在粉塵里的“煤黑子”。這恰如其分的描述，正是礦工內心深處的自白。“我們要進行一場‘井下空氣質量革命’，開展一種全新的礦井空氣治理模式，讓紅柳林、陜煤集團乃至全國煤炭行業幾百萬礦工呼吸到新鮮空氣，讓礦工成為安全、幸福，受人尊重的職業。”這是該公司黨委書記、董事長張宏心中的宏愿。
看清“變局”，才能“破局”。從以往實踐來看，無論是從源頭治理到過程管控，還是末端防護都治標不治本。該公司黨委副書記、總經理常波峰回憶，“過去，我們采煤工藝優化、煤層注水減塵、鋪設防塵網、全斷面噴霧降塵等一系列粉塵治理措施，都無法徹底解決井下空氣質量問題。”
關鍵要解決井下粉塵、燃油車輛尾氣等空氣污染問題，建立粉塵、燃油車輛尾氣等職業有害因素的識別與防治體系。在該公司總工程師苗彥平看來，多層次、多場景復雜條件下的礦井空氣治理問題，不僅僅是技術問題，也是產業生態問題，需要理工醫各個專業學科的深度融合。
2020年，該公司攜手安徽理工大學袁亮院士團隊，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5家科研院所，在經歷數次可行性論證的基礎之上，提出了《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》項目研究。
從“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項課題攻關，從突破陜北礦區礦井空氣污染物防控的理論瓶頸出發，研發井下空氣污染物防控關鍵技術與裝備，一場行業空白領域的探索之旅就此展開。
路徑已經明確，關鍵在于怎么實施。據安徽理工大學薛生教授介紹，項目要經歷現場實測、規律分析—實驗數值與物理模擬—技術裝備、平臺研發—現場應用優化改進—集成示范、應用推廣四個階段。
項目成立后，袁亮院士團隊以課題組為單位，深入井下進行了多次實地調研。“以25211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表示，“課題研究，主要突破了井下受限空間污染物在風流場作用下的運移規律與機制不清，井下受限空間粉塵、車輛尾氣等污染物職業危害機理不明，采掘區域粉塵高效防控技術系統性不足的理論瓶頸。”
在此基礎上，項目團隊提出了井下采掘工作面區域粉塵“分源-分區-分級-分策”的精準治理理念，研發關鍵技術裝備，形成了礦井空氣治理的全新模式。
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。
經過兩年的創新實踐，該公司井下空氣質量革命取得了多個標志性成果。“成套粉塵高效防控新技術裝備應用示范后，采煤區域總粉塵降塵率達91.2%，呼塵降塵率達85.5%，有效解決了大采高綜采工作面煤機割煤產塵量大、塵源多而分散、煤塵潤濕性差的治理難題。”苗彥平說。
李傳龍是該公司連掘一隊連采機司機，談及井下工作面的新變化時直言，以往生產過程中，連采機長時期連續作業，導致煤塵集聚，工作面可視性差，現在作業環境得到了明顯改善，安全也得到了保障。
2022年11月12日，備受全國煤炭行業矚目的“井下空氣質量革命”成果鑒定會在公司成功召開。項目鑒定會上，專家組一致認為，項目達到了國際領先水平，多項創新成果為煤礦粉塵治理和職業健康基礎研究提供了科學指導和研究方向。
首套受限空間空氣污染物運移大尺度物理模擬平臺，揭示了風流場作用下粉塵和燃油車尾氣運移規律及細水霧降塵機制;首次開發出以尾氣排放量為調度依據的井下燃油車組合運行優化系統和煤礦井下空氣質量在線監測與人員健康智能預警系統，為改善井下空氣質量提供了技術支撐，實現了井下空氣質量長短期預測預警;國內首個煤礦粉塵暴露人群隊列和生物銀行，填補了國內煤礦粉塵人群隊列研究中的多項空白。
談及今后的發展方向，張宏表示，我們計劃用三年時間對項目進一步深化研究，以“一掘一采”兩個工作面的實踐經驗為基礎，逐步向全礦井、全鏈條推廣應用，通過不斷總結、提升、優化，形成系列經驗成果。到2025年，全面形成可供復制的“紅柳林方案”，可供借鑒的“紅柳林經驗”，推廣到全國煤炭、礦山等行業，讓百米井下實現呼吸自由成為千百萬礦工的福音。
今年12月，該公司與安徽理工大學袁亮院士團隊就項目團體標準制定及技術裝備升級改進和推廣進行了深入研討交流。雙方將繼續深化交流合作，全面總結井下控降塵技術、燃油車輛尾氣治理、井下空氣質量監測預警系統運行現狀等，完善多源多相多場粉塵協同降塵與綜合治理的理論體系，進一步加大相關科技儀器設備、高端醫療設備的創新研發，對創新成果深度提煉總結，形成行業標準、規范。
未來，該公司將攜手院士團隊在煤礦安全與職業危害監察一體化、理工醫管交叉融合、強化科技成果轉化應用實效等方面推進，完善多源多相多場粉塵協同降塵與綜合治理的理論體系，支持相關科技儀器設備、高端醫療設備研發，為全體礦工的健康福祉探索出新路徑!(李波秦祺)
煤炭
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