深度融合 变革先导 引领行业新风向

　　——陕煤集团红柳林矿业公司“井下空气质量革命”示范矿井建设巡礼之三

　　2022年11月12日，备受全国煤炭行业瞩目的“陕北矿区煤矿空气净化与职业健康基础研究及关键技术装备与示范”项目鉴定会在红柳林矿业公司召开。发布会上集中展示了“井下空气质量革命”示范矿井——《陕北矿区煤矿空气净化与职业健康基础研究及关键技术装备与示范》项目，“采煤区域粉尘分源高效防控技术及装备”等6项课题研究24项创新成果，标志着探索两年之久的“井下空气质量革命”示范矿井建设迈入了一个全新的阶段，矿井空气净化与职业健康危害保障取得了多项具有里程碑意义的成就。

　　变革突围，摆脱行业发展困局

　　“区位优势突出，煤层赋存条件好，安全、智能、绿色……”这是外界对红柳林矿业公司的共同认识。事实上，近年来，该公司迎来了新一轮高速发展，但阶梯式、跨越式的增长，所带来的弊端也逐渐凸显。高强度的生产，产生大量的粉尘，井下空气质量不容乐观，严重威胁着矿工职业安全健康。其实，不单单是红柳林矿业公司存在这样的问题，全国煤炭行业、矿山企业都存在相似或类似的问题。

　　“企业在自身高质量发展的同时更要让职工共享企业发展红利，对于煤炭企业职工而言，企业关注关爱职工生命健康是最大的幸福。创建‘井下空气质量革命’示范矿井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和地面一样的新鲜空气，让矿工更加安全、幸福，让矿工成为受人尊重的职业。”谈及“井下空气质量革命”的初衷，该公司党委书记、董事长张宏说。

　　“井下空气质量革命”示范矿井建设如何摆脱困局?“长期以来的矿井粉尘治理实践经验为我们指明了方向。缺乏科学的理论指导和关键技术装备支撑是矿井粉尘治理难的主要因素之一。”该公司党委副书记、总经理常波峰回忆，过去，矿井采取全断面喷雾、化学抑尘、构建全负压通风系统等一系列治理措施，治标不治本，无法彻底解决井下空气质量问题。

　　基于此，创建“井下空气质量革命”示范矿井——《陕北矿区煤矿空气净化与职业健康基础研究及关键技术装备与示范》项目应运而生。其目的在于突破煤矿井下空气净化的理论瓶颈，研发空气净化关键技术与装备，建立一套煤矿职业健康危害保障体系，实现理论和技术“双突破”，进而推动井下空气质量和职工工作环境发生根本性转变。这对于保障煤炭企业职工生命健康、促进安全生产、提高经济效益具有重要的实用价值与现实意义。

　　深度融合，产学研用一体推进

　　“井下空气质量革命”，是对原有矿井空气治理体系的重新定义，关键在于解决矿井粉尘治理、车辆尾气等突出问题。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等多家科研院所专家在充分研究国内外粉尘运移理论及防治技术之后，提出了“陕北矿区煤矿空气净化与职业健康基础研究”亟待解决的2项科学问题及4项关键技术。

　　2项科学问题：即井下受限空间污染物在风流场作用下的运移规律与机制;井下受限空间粉尘、车辆尾气等污染物职业危害机理。

　　4项关键技术：即采掘区域粉尘“分源-分区-分级-分策”高效防控技术;井下燃油车辆尾气净化技术与尾气排放调控技术;煤矿粉尘及车辆尾气等职业危害防护技术与职业健康保障技术;井下空气质量在线监测与智能预警技术。

　　简单来说，就是在充分研究井下粉尘运移规律的基础上，研发关键技术装备，构建井下空气质量监测监控平台，从而形成粉尘治理的长效机制。据安徽理工大学薛生教授介绍，项目要经历现场实测、规律分析—实验数值与物理模拟—技术装备、平台研发—现场应用优化改进—集成示范、应用推广四个阶段。

　　“‘井下空气质量革命’，不单单是打破了原有的理论、装备、技术瓶颈，更是首次联合多家科研院校，采用产学研用、理工医融合协同创新模式”，该公司党委书记、董事长张宏表示，“井下空气质量革命”，在于发挥高水平理念创新的先行者优势，在于打造具有革命性的科学理论突破，按照实现“井下呼吸自由”的基本要求，构建颠覆以往矿井空气治理的全新体系。

　　成果斐然，引领行业发展风向

　　项目鉴定会所展示的24项创新成果，创造了多个国内外“首次”“首套”。首次提出煤矿井下空气质量革命理念和井下采、掘工作面区域粉尘“分源—分区—分级—分策”精准治理新方法;研制了国内外首套受限空间空气污染物运移大尺度物理模拟平台;建立了国内首个煤矿粉尘暴露人群队列和“生物银行”，为煤矿职业病预防提供了科学依据;开发了国内首套尾气排放预测与井下燃油车组合运行优化系统，实现了基于井下燃油车尾气排放量的燃油车优化调度;研发了国内首套井下空气质量在线监测与智能预警系统，实现了井下区域空气质量在线评价和智能预警。在矿井实际应用过程中取得了明显成效。研发了一套适用于煤矿井下采煤区域全生产链的粉尘高效防控新技术与装备，总尘降尘率91.2%，呼尘降尘率85.5%，解决了大采高综采工作面煤机割煤产尘量大、尘源多而分散、煤尘润湿性差的治理难题;依据“主源主治，逢源必治”粉尘治理新方法，开发了连采掘进工作面控-除-阻-捕-降尘系列装置。经现场测试，总尘降尘效率达91.3%，呼尘降尘效率达86.4%;针对转载破碎点尘源，研制了旋流式雾化喷嘴，开发了半封闭雾化降尘技术及装备，转载点总尘降尘率为31.95%、呼尘降尘率为24.01%，实现了粉尘分源防治;针对全巷道逸散尘源，开发了7套巷道全断面自动红外感应雾幕降尘系统，单套喷雾系统后方10m处呼尘降尘率达58%，实现了全巷道粉尘的高效净化，有效改善了井下空气质量。

　　在职业健康基础研究及关键技术装备与示范方面，基于采集的1531名职工血液和尿液标本，建立了国内首个高质量、高标准的煤矿粉尘暴露人群队列和“生物银行”，填补了国内煤矿粉尘暴露人群队列研究中的多项空白;利用离子液体结合吸附剂修饰技术，研发了尘毒高效防护口罩，阻挡率达95%、面部负担可减少20%、呼吸阻力降低30%，解决了现有口罩车辆尾气阻挡率低、呼吸阻力大、面部负担重等难题。基于代谢组学技术、单细胞测序技术等，揭示了煤尘暴露诱导肺部炎症的发病机理以及肺部纤维化发病机理。从慢性小鼠矽肺模型，揭示了矽尘暴露诱导肺部纤维化发病机理，对于职业病的早期预防起到了积极作用。

　　随着“井下空气质量革命”的创新突破，在全国煤炭行业空气治理领域，一种科研攻关，理工医多个学科融合到技术装备创新的全新治理模式的已然到来。该公司所开展的“井下空气质量革命”打造了多项创举，实现了矿井空气治理的多个的理论瓶颈突破，形成了许多领跑国内外创新案例和实践经验，为煤炭行业矿井空气治理及职业卫生健康体系的建立贡献了“陕煤智慧”和“红柳林力量”，成功引领行业发展“新风向”。(李波、秦祺、宁昕)