从“行业空白”到“全国首个”——全国特等奖背后的“红柳林方案”

　　近日，中国煤炭工业协会、中国煤炭学会联合公布了2023年度中国煤炭工业协会科学技术奖获奖项目，陕煤集团红柳林矿业公司牵头实施的“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”项目获评特等奖，位列全国榜单之首。这意味着该公司“井下空气质量革命”示范矿井建设在全国矿山企业粉尘治理和职业健康保障方面取得了重大科技创新成果和突破，具有极大的推广价值和显著的经济社会效益。

　　探索：寻求煤炭行业粉尘治理新路径

　　困在粉尘里的“煤黑子”。这恰如其分的描述，正是矿工内心深处的自白。“我们要进行一场‘井下空气质量革命’，开展一种全新的矿井空气治理模式，让红柳林、陕煤集团乃至全国煤炭行业几百万矿工呼吸到新鲜空气，让矿工成为安全、幸福，受人尊重的职业。”这是该公司党委书记、董事长张宏心中的宏愿。

　　看清“变局”，才能“破局”。从以往实践来看，无论是从源头治理到过程管控，还是末端防护都治标不治本。该公司党委副书记、总经理常波峰回忆，“过去，我们采煤工艺优化、煤层注水减尘、铺设防尘网、全断面喷雾降尘等一系列粉尘治理措施，都无法彻底解决井下空气质量问题。”

　　关键要解决井下粉尘、燃油车辆尾气等空气污染问题，建立粉尘、燃油车辆尾气等职业有害因素的识别与防治体系。在该公司总工程师苗彦平看来，多层次、多场景复杂条件下的矿井空气治理问题，不仅仅是技术问题，也是产业生态问题，需要理工医各个专业学科的深度融合。

　　2020年，该公司携手安徽理工大学袁亮院士团队，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，在经历数次可行性论证的基础之上，提出了《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》项目研究。

　　从“井下受限空间污染物理化性质及分布运移基础研究”“采煤区域粉尘分源高效防控技术及装备”等6项课题攻关，从突破陕北矿区矿井空气污染物防控的理论瓶颈出发，研发井下空气污染物防控关键技术与装备，一场行业空白领域的探索之旅就此展开。

　　实践：理工医融合产学研一体推进

　　路径已经明确，关键在于怎么实施。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。

　　项目成立后，袁亮院士团队以课题组为单位，深入井下进行了多次实地调研。“以25211智能化综采工作面为例，采煤机区域粉尘浓度占比超过50%，液压支架行人侧粉尘浓度占比约为24.4%，回风巷区域粉尘浓度占比约为6.79%。”安徽理工大学唐明云教授表示，“课题研究，主要突破了井下受限空间污染物在风流场作用下的运移规律与机制不清，井下受限空间粉尘、车辆尾气等污染物职业危害机理不明，采掘区域粉尘高效防控技术系统性不足的理论瓶颈。”

　　在此基础上，项目团队提出了井下采掘工作面区域粉尘“分源-分区-分级-分策”的精准治理理念，研发关键技术装备，形成了矿井空气治理的全新模式。

　　如何更加高效的进行职业病预防，降低职业病发病率?“以长期困扰煤矿职工的煤肺病为例，要深入研究及寻找新的煤肺发病机制，获得早期预防和治疗方案，从而形成职业危害机理及健康保障体系。”安徽理工大学薛生教授认为。

　　为此，课题组构建了实验性煤工肺和矽肺小鼠模型，利用单细胞测序技术方法，经过30余次细胞动物实验，得到了煤尘诱导肺部炎症和纤维化的机制及维生素D干预治疗的效果和潜在机制。这一关键发现，有效预防了粉尘暴露所致的肺部损伤。

　　嬗变：项目成果达到国内领先水平

　　经过两年的创新实践，该公司井下空气质量革命取得了多个标志性成果。“成套粉尘高效防控新技术装备应用示范后，采煤区域总粉尘降尘率达91.2%，呼尘降尘率达85.5%，有效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。”苗彦平说。

　　李传龙是该公司连掘一队连采机司机，谈及井下工作面的新变化时直言，以往生产过程中，连采机长时期连续作业，导致煤尘集聚，工作面可视性差，现在作业环境得到了明显改善，安全也得到了保障。

　　2022年11月12日，备受全国煤炭行业瞩目的“井下空气质量革命”成果鉴定会在公司成功召开。项目鉴定会上，专家组一致认为，项目达到了国际领先水平，多项创新成果为煤矿粉尘治理和职业健康基础研究提供了科学指导和研究方向。

　　首套受限空间空气污染物运移大尺度物理模拟平台，揭示了风流场作用下粉尘和燃油车尾气运移规律及细水雾降尘机制;首次开发出以尾气排放量为调度依据的井下燃油车组合运行优化系统和煤矿井下空气质量在线监测与人员健康智能预警系统，为改善井下空气质量提供了技术支撑，实现了井下空气质量长短期预测预警;国内首个煤矿粉尘暴露人群队列和生物银行，填补了国内煤矿粉尘人群队列研究中的多项空白。

　　谈及今后的发展方向，张宏表示，我们计划用三年时间对项目进一步深化研究，以“一掘一采”两个工作面的实践经验为基础，逐步向全矿井、全链条推广应用，通过不断总结、提升、优化，形成系列经验成果。到2025年，全面形成可供复制的“红柳林方案”，可供借鉴的“红柳林经验”，推广到全国煤炭、矿山等行业，让百米井下实现呼吸自由成为千百万矿工的福音。

　　今年12月，该公司与安徽理工大学袁亮院士团队就项目团体标准制定及技术装备升级改进和推广进行了深入研讨交流。双方将继续深化交流合作，全面总结井下控降尘技术、燃油车辆尾气治理、井下空气质量监测预警系统运行现状等，完善多源多相多场粉尘协同降尘与综合治理的理论体系，进一步加大相关科技仪器设备、高端医疗设备的创新研发，对创新成果深度提炼总结，形成行业标准、规范。

　　未来，该公司将携手院士团队在煤矿安全与职业危害监察一体化、理工医管交叉融合、强化科技成果转化应用实效等方面推进，完善多源多相多场粉尘协同降尘与综合治理的理论体系，支持相关科技仪器设备、高端医疗设备研发，为全体矿工的健康福祉探索出新路径!(李波秦祺)