近日，中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)、中國(guó)煤炭學(xué)會(huì)聯(lián)合公布了2023年度中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)項(xiàng)目，陜煤集團(tuán)紅柳林礦業(yè)公司牽頭實(shí)施的“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(xiàng)目獲評(píng)特等獎(jiǎng)，位列全國(guó)榜單之首。這意味著該公司“井下空氣質(zhì)量革命”示范礦井建設(shè)在全國(guó)礦山企業(yè)粉塵治理和職業(yè)健康保障方面取得了重大科技創(chuàng)新成果和突破，具有極大的推廣價(jià)值和顯著的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益。

 

 

 

探索：尋求煤炭行業(yè)粉塵治理新路徑

 

困在粉塵里的“煤黑子”。這恰如其分的描述，正是礦工內(nèi)心深處的自白。“我們要進(jìn)行一場(chǎng)‘井下空氣質(zhì)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(tuán)乃至全國(guó)煤炭行業(yè)幾百萬(wàn)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(yè)。”這是該公司黨委書記、董事長(zhǎng)張宏心中的宏愿。

 

看清“變局”，才能“破局”。從以往實(shí)踐來(lái)看，無(wú)論是從源頭治理到過(guò)程管控，還是末端防護(hù)都治標(biāo)不治本。該公司黨委副書記、總經(jīng)理常波峰回憶，“過(guò)去，我們采煤工藝優(yōu)化、煤層注水減塵、鋪設(shè)防塵網(wǎng)、全斷面噴霧降塵等一系列粉塵治理措施，都無(wú)法徹底解決井下空氣質(zhì)量問(wèn)題。”

 

關(guān)鍵要解決井下粉塵、燃油車輛尾氣等空氣污染問(wèn)題，建立粉塵、燃油車輛尾氣等職業(yè)有害因素的識(shí)別與防治體系。在該公司總工程師苗彥平看來(lái)，多層次、多場(chǎng)景復(fù)雜條件下的礦井空氣治理問(wèn)題，不僅僅是技術(shù)問(wèn)題，也是產(chǎn)業(yè)生態(tài)問(wèn)題，需要理工醫(yī)各個(gè)專業(yè)學(xué)科的深度融合。

 

2020年，該公司攜手安徽理工大學(xué)袁亮院士團(tuán)隊(duì)，聯(lián)合西安交通大學(xué)、中國(guó)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(guó)家工程技術(shù)研究院5家科研院所，在經(jīng)歷數(shù)次可行性論證的基礎(chǔ)之上，提出了《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(xiàng)目研究。

 

從“井下受限空間污染物理化性質(zhì)及分布運(yùn)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(xiàng)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)井下空氣污染物防控關(guān)鍵技術(shù)與裝備，一場(chǎng)行業(yè)空白領(lǐng)域的探索之旅就此展開。

 

 

實(shí)踐：理工醫(yī)融合產(chǎn)學(xué)研一體推進(jìn)

 

路徑已經(jīng)明確，關(guān)鍵在于怎么實(shí)施。據(jù)安徽理工大學(xué)薛生教授介紹，項(xiàng)目要經(jīng)歷現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)、規(guī)律分析—實(shí)驗(yàn)數(shù)值與物理模擬—技術(shù)裝備、平臺(tái)研發(fā)—現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用優(yōu)化改進(jìn)—集成示范、應(yīng)用推廣四個(gè)階段。

 

項(xiàng)目成立后，袁亮院士團(tuán)隊(duì)以課題組為單位，深入井下進(jìn)行了多次實(shí)地調(diào)研。“以25211智能化綜采工作面為例，采煤機(jī)區(qū)域粉塵濃度占比超過(guò)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%。”安徽理工大學(xué)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(fēng)流場(chǎng)作用下的運(yùn)移規(guī)律與機(jī)制不清，井下受限空間粉塵、車輛尾氣等污染物職業(yè)危害機(jī)理不明，采掘區(qū)域粉塵高效防控技術(shù)系統(tǒng)性不足的理論瓶頸。”

 

在此基礎(chǔ)上，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)提出了井下采掘工作面區(qū)域粉塵“分源-分區(qū)-分級(jí)-分策”的精準(zhǔn)治理理念，研發(fā)關(guān)鍵技術(shù)裝備，形成了礦井空氣治理的全新模式。

 

如何更加高效的進(jìn)行職業(yè)病預(yù)防，降低職業(yè)病發(fā)病率?“以長(zhǎng)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(fā)病機(jī)制，獲得早期預(yù)防和治療方案，從而形成職業(yè)危害機(jī)理及健康保障體系。”安徽理工大學(xué)薛生教授認(rèn)為。

 

為此，課題組構(gòu)建了實(shí)驗(yàn)性煤工肺和矽肺小鼠模型，利用單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)方法，經(jīng)過(guò)30余次細(xì)胞動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，得到了煤塵誘導(dǎo)肺部炎癥和纖維化的機(jī)制及維生素D干預(yù)治療的效果和潛在機(jī)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。

 

 

嬗變：項(xiàng)目成果達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平

 

經(jīng)過(guò)兩年的創(chuàng)新實(shí)踐，該公司井下空氣質(zhì)量革命取得了多個(gè)標(biāo)志性成果。“成套粉塵高效防控新技術(shù)裝備應(yīng)用示范后，采煤區(qū)域總粉塵降塵率達(dá)91.2%，呼塵降塵率達(dá)85.5%，有效解決了大采高綜采工作面煤機(jī)割煤產(chǎn)塵量大、塵源多而分散、煤塵潤(rùn)濕性差的治理難題。”苗彥平說(shuō)。

 

李傳龍是該公司連掘一隊(duì)連采機(jī)司機(jī)，談及井下工作面的新變化時(shí)直言，以往生產(chǎn)過(guò)程中，連采機(jī)長(zhǎng)時(shí)期連續(xù)作業(yè)，導(dǎo)致煤塵集聚，工作面可視性差，現(xiàn)在作業(yè)環(huán)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(guó)煤炭行業(yè)矚目的“井下空氣質(zhì)量革命”成果鑒定會(huì)在公司成功召開。項(xiàng)目鑒定會(huì)上，專家組一致認(rèn)為，項(xiàng)目達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平，多項(xiàng)創(chuàng)新成果為煤礦粉塵治理和職業(yè)健康基礎(chǔ)研究提供了科學(xué)指導(dǎo)和研究方向。

 

首套受限空間空氣污染物運(yùn)移大尺度物理模擬平臺(tái)，揭示了風(fēng)流場(chǎng)作用下粉塵和燃油車尾氣運(yùn)移規(guī)律及細(xì)水霧降塵機(jī)制;首次開發(fā)出以尾氣排放量為調(diào)度依據(jù)的井下燃油車組合運(yùn)行優(yōu)化系統(tǒng)和煤礦井下空氣質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)與人員健康智能預(yù)警系統(tǒng)，為改善井下空氣質(zhì)量提供了技術(shù)支撐，實(shí)現(xiàn)了井下空氣質(zhì)量長(zhǎng)短期預(yù)測(cè)預(yù)警;國(guó)內(nèi)首個(gè)煤礦粉塵暴露人群隊(duì)列和生物銀行，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)煤礦粉塵人群隊(duì)列研究中的多項(xiàng)空白。

 

談及今后的發(fā)展方向，張宏表示，我們計(jì)劃用三年時(shí)間對(duì)項(xiàng)目進(jìn)一步深化研究，以“一掘一采”兩個(gè)工作面的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，逐步向全礦井、全鏈條推廣應(yīng)用，通過(guò)不斷總結(jié)、提升、優(yōu)化，形成系列經(jīng)驗(yàn)成果。到2025年，全面形成可供復(fù)制的“紅柳林方案”，可供借鑒的“紅柳林經(jīng)驗(yàn)”，推廣到全國(guó)煤炭、礦山等行業(yè)，讓百米井下實(shí)現(xiàn)呼吸自由成為千百萬(wàn)礦工的福音。

 

今年12月，該公司與安徽理工大學(xué)袁亮院士團(tuán)隊(duì)就項(xiàng)目團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)制定及技術(shù)裝備升級(jí)改進(jìn)和推廣進(jìn)行了深入研討交流。雙方將繼續(xù)深化交流合作，全面總結(jié)井下控降塵技術(shù)、燃油車輛尾氣治理、井下空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)運(yùn)行現(xiàn)狀等，完善多源多相多場(chǎng)粉塵協(xié)同降塵與綜合治理的理論體系，進(jìn)一步加大相關(guān)科技儀器設(shè)備、高端醫(yī)療設(shè)備的創(chuàng)新研發(fā)，對(duì)創(chuàng)新成果深度提煉總結(jié)，形成行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范。

 

未來(lái)，該公司將攜手院士團(tuán)隊(duì)在煤礦安全與職業(yè)危害監(jiān)察一體化、理工醫(yī)管交叉融合、強(qiáng)化科技成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用實(shí)效等方面推進(jìn)，完善多源多相多場(chǎng)粉塵協(xié)同降塵與綜合治理的理論體系，支持相關(guān)科技儀器設(shè)備、高端醫(yī)療設(shè)備研發(fā)，為全體礦工的健康福祉探索出新路徑!(李波秦祺)