尘肺病是我国职业病数量最多、危害最严重的病种，在矿山行业尤为严峻。自有统计数据以来，煤工尘肺累计报告病例占职业性尘肺病总量近半数。近十几年来，每年煤工尘肺新增病例均在60%以上，近几年甚至高达80%，由此导致的死亡人数远远超过煤矿生产事故死亡人数。
“粉尘已成为危害我国煤矿安全生产与职业健康的头号‘元凶’，与之相关的关键技术与装备研发，以及政策标准更新迫在眉睫。”中国工程院院士、安徽理工大学校长袁亮近日在接受记者采访时指出。
11月12日，“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”重大科研项目鉴定会在陕西神木、安徽淮南、江苏徐州、湖北武汉、北京等多地线上线下同步召开。该项目以陕煤集团神木红柳林矿业有限公司（以下简称“红柳林矿业公司”）为研究对象，历经两年攻关，在空气质量监测、除尘、控尘、尾气净化、个体防护等关键技术与装备研发及应用方面实现了一系列行业首创，不仅在解决煤矿粉尘治理难题方面获得突破性进展，而且经现场验证，其安全、经济、环境和社会效益显著。鉴定专家组经评定后一致认为，项目系列研究成果达到国际领先水平。
■■粉尘制约煤矿可持续发展
统计数据显示，截至2021年底，我国累计报告职业病102.5万例，其中职业性尘肺病高达91.5万例，而职业性尘肺病中近半数为煤工尘肺，该病不仅不可逆，且正朝着低龄化方向发展。2020年，全国因尘肺病死亡6668人，其中煤工尘肺可能达到约60%。可以说，继瓦斯之后，粉尘已成为当前煤矿安全生产与可持续发展的头号制约。
“煤矿在采煤、掘进、运输、提升等主要生产环节都不同程度地产生粉尘，其中采掘工作面产尘量占全矿井的85%以上。”袁亮告诉记者，尤其在现代化的大采高作业环境，局部空间PM2.5浓度超过地面空气中PM2.5最高限值的260倍。
煤矿高浓粉尘不仅会诱发肺功能下降、尘肺病和慢阻肺等职业病，还会影响采煤工作效率，甚至会引发煤尘爆炸、煤尘与瓦斯爆炸等安全事故。
“在煤炭行业，粉尘治理与职业病防治，预防是关键。以往我们在粉尘治理方面采取了多种解决办法，但都没有从根本上解决矿井空气污染问题。”红柳林矿业公司董事长张宏向记者坦言。
在袁亮看来，当前我国煤矿粉尘治理与尘肺病防治工作仍处于起步和中低速发展阶段，面临理工医交叉融合不足、基础研究薄弱、职业健康保障水平低、关键技术装备缺乏，以及监管和服务能力不足、政策标准亟待更新等诸多挑战。
“从源头防控煤矿粉尘，实际上是一个多学科交叉的重大难题，因此科研创新任务艰巨，高端人才培养亟待突破，而多主体协同成为推进构建煤矿粉尘防控治理体系和煤炭高质量发展的必然要求。”袁亮表示。
■■系列创新成果填补行业空白
基于上述认识，2020年，在袁亮和张宏牵头下，红柳林矿业公司和安徽理工大学联合组建了9家行业权威机构、合计150余人参与的研发团队，在行业内首次采用产学研用、理工医融合协同创新模式，以红柳林矿业为研究对象，系统开展了煤矿职业危害与健康保障基础研究与关键技术攻关。
红柳林矿业公司是我国特大型现代化矿井典型代表，生产效率高、井下用车量大，导致粉尘、燃油车辆尾气等职业危害严重，防控困难。内蒙古、宁夏、新疆等产煤省区煤矿条件与该矿类似，这意味着红柳林示范项目对井下空气净化与职业健康保障这一世界性难题的解决至关重要。
袁亮介绍，目前项目已取得多项可喜的重大突破。比如在理论层面，首次提出煤矿井下空气革命理念、采掘工作面区域粉尘“分源-分区-分级-分策”治理理念；研制了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；揭示出煤尘与燃油车尾气污染物暴露诱导肺部炎症与肺部纤维化发病机理，筛选出矿工早期健康损害生物标志物，建立了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。
同时，研究团队在关键技术装备与系统构建方面也取得一系列开创性成果。比如，研发了一套适用于煤矿井下采、掘区域全生产链的粉尘高效防控新技术与装备，以及燃油车排放污染物非贵金属低温催化氧化高效净化技术、尘毒高效个体防护技术与相关产品等；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与煤矿井下空气质量在线监测与健康智能预警系统。
在鉴定大会上，由中国工程院院士、西安科技大学教授王双明和中国工程院院士、中国矿业大学（北京）教授彭苏萍领衔的鉴定专家组一致认为，项目系列研究成果在红柳林矿业应用和示范后，“取得了显著的经济效益和社会效益，具有广泛的推广应用前景”“达到国际领先水平”。
■■“理工医”融合成效显著
谈及项目为红柳林矿业公司带来的变化，张宏说：“不仅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，原本肉眼可见的浮尘已微不可见，让矿工在百米井下呼吸到新鲜空气正成为现实。”
相关数据表明，红柳林矿业公司采用上述先进技术成果后，矿井总尘降尘率超过91%；燃油车尾气CO净化效率超过70%、CH净化效率超过80%。而且，近两年还获得直接经济效益8500万元，安全、经济、环境和社会效益显著。
袁亮介绍，上述系列研究成果不仅可以在全国类似矿井广泛推广应用，在隧道工程、地下国防工事等也具有广泛的应用前景。
记者了解到，安徽理工大学拥有医学院，具备本硕博一体化人才培养体系，早在2015年就提出了矿山职业健康科学构想，致力于以大数据、人工智能和5G技术为支撑，构建矿山智慧健康保障体系。2019年2月，经教育部批准，该校获批“工业粉尘防控与职业安全健康教育部重点实验室”，开启了粉尘防控与职业安全健康“理工医”融合的实践。
根据袁亮此前在中国工程院中长期咨询研究项目中提出的“未来20年煤矿粉尘防控与职业安全健康发展战略蓝图”，2035年基本实现矿山从业人员职业生命全周期健康，2050年全面实现职业病少发病、人员职业生命全周期健康。
“我们将煤矿粉尘治理与尘肺病防治大致分为五个阶段，就是要在2035年前，在技术和政策法规标准层面，将其像治理瓦斯一样普及到全国所有煤矿，让中国的矿山职工充满幸福感和获得感。”袁亮说。
“在第一阶段，研发是在多个煤矿单点碎片化地开展基础研究。目前所处的第二阶段，则围绕一个矿区进行理工医融合、上下游联动、系统性攻关，以上述一系列最新示范成果为标志，实现了2.0版本的解决方案。不久前，我们获批了我国职业安全健康领域的首个‘十四五’国家重点研发计划课题，并已经与华为达成合作意向。下一步，将与智慧矿山联动，进一步开展技术研究与工程示范，短期目标就是要在3.0版本的解决方案中实现近100%的降尘率。”袁亮进一步介绍。
