煤矿专用防护服的研究

2014-03-30田冬梅

华北科技学院学报 2014年1期

姚建，田冬梅

(华北科技学院安全工程学院，北京东燕郊 101601)

0 引言

中国是世界上主要的产煤大国之一，煤炭行业的产值、利润及在GDP增长中的贡献展现出行业的发展潜力和未来。然而，由于煤矿的安全设施投入和保障能力不足，安全意识淡薄等原因，煤矿安全生产事故时有发生。目前，我国矿工的个人防护装备包括安全帽、矿灯、工作服、手套、水靴、自救器等[1]。其中工作服基本属于劳保用品，仅仅起到蔽体、耐磨、抗挂钩等基本作用，而对矿井中存在的危险因素基本没有防护功能，达不到保障矿工生命安全和身体健康的目的。本文论述的目的是探讨煤矿生产过程中的职业安全对矿工防护的具体要求，矿用防护服的面料要求和最新面料设计思路及其发展前景，为矿工的安全提供保障。

现代煤矿工作服是具有特殊功能的防护服，能够适应煤矿井下复杂的工作环境，更好地保护矿工的生命安全和健康。基于矿用防护服在煤矿生产中的重要作用，国内外在对矿用防护服的设计上都作了不同程度的研究。经查阅相关资料，我们得出一个国内外在防护服装的标准化研究上的比较：

首先，我国对防护服装的标准化研究起步较晚，而国外特别是西方发达国家工业化革命较早，对生产过程中人员可能面临的各种危害了解比较深刻，因此在防护服装的标准化研究方面发展较早。

其次，我国的防护服装标准化体系不完善，而西方各国生产的防护服装种类齐全，防护服装性能检测方法标准也很完备，标准化程度高，已经形成了比较完善的标准化体系。如欧盟的EN标准体系，美国的ANSI标准体系，日本的JIS标准体系，德国的DIN标准体系和英国的BSI标准体系。最为完善的是国际标准化组织的ISO标准体系。

另外，我国在现阶段对防护服装的标准化研究存在诸多问题。比如，防护服装标准的体系框架不够全面，防护服装生产企业参与标准制定的程度不够，各种防护服装性能检测标准的研究经费不足，对真正关系到具体劳动者生命安全的防护服装配备和使用方面的标准较少。

通过以上比较，我们可以看出，现阶段我国跟西方国家在防护服标准化的研究上有很大差距，国外的很多研究都是值得我们去借鉴的。我们应该加大力度研究出适合自己的煤矿防护服装。

2 煤矿井下防护服面料的要求

我国煤矿分布广泛，防护服对于保护广大煤矿从业人员的安全与健康至关重要，当前在煤矿专用防护服管理和使用过程中，国有重点煤矿、地方国有煤矿和乡镇煤矿都存在着一些问题，企业发放的一些防护服舒适性较差，穿戴起来很不舒服，有的甚至影响工作，导致部分从业人员不愿意使用防护服，这些问题必须引起我们的高度重视。为了适应井下工作环境，矿用防护服在面料设计上要满足一定的要求。这里先说明目前市场上防护服面料的最主要的几项要求。

2.1 功能性要求

2.1.1 防静电

井下煤矿瓦斯爆炸的原因：一是电器漏电产生的火花而引发瓦斯爆炸；二是人体静电产生的火花引发的瓦斯爆炸[2]。静电火花的伤害是煤矿电伤害中最普遍的形式。因此在煤矿安全生产中，应认真考虑工人的着装，避免服装摩擦而产生的静电，减少瓦斯爆炸事故的发生。

考虑到井下自然条件复杂，湿度也不相同，给矿工装备具有防静电性能的纯棉面料的服装，是当前煤矿安全生产必须落实的最基本工作。

2.1.2 阻燃

煤矿工作环境引起燃烧的隐患较多，而且矿工会在融熔金属附近进行作业[3]。除此之外，还有许多易燃易爆物质，在突发的火灾事故中穿着具有阻燃功能的防护服，能在一定时间内保护人体免受伤害。

矿工防护服通常采用天然纤维织物，国际上常用的天然纤维织物阻燃整理的方法主要有Proban法和Pyrovatex CP法[4]两种：前者阻燃耐洗性好，织物强力损失小，但整理织物的手感硬挺，色泽变化较大，而且还需要专用的氨熏设备；后者对织物颜色影响较小、手感较柔软、且无需专用设备，目前是发展最迅速的整理方法。

2.1.3 防粉尘

目前我国绝大多数煤矿采掘工作面粉尘浓度仍然超过国家职业卫生标准，严重威胁着矿工的身体健康。粉尘主要通过呼吸道及皮肤渗透进体内，尘肺病也是煤矿工人的主要职业病。

针对井下作业粉尘浓度大的特点，应根据矿工作业的种类配发自吸过滤式防尘呼吸器，同时要求矿工防护服与此紧密配合。在领口、袖口、下摆的开口部位进行防尘设计，面料也应具有很好的防尘性能，从而保护矿工的职业健康。

2.1.4 防水拒油

矿工在劳动操作时会经常接触到水或油等液体介质，这类介质会渗衣服，接触皮肤，导致人体污物感染或引发风湿疾病，所以矿工防护应具有防水拒油功能。

防静电、阻燃及防水拒油通常情况下是相互矛盾的，因为常用的防静电、防水防油污剂，如有机硅、硬脂酸衍生物等都是可燃性材料[5]，它们与阻燃剂共用时，一方面会使单位面积的织物上阻燃剂用量相对减少；另一方面防静电剂、防水防油污剂多附着于纤维表面，致使织物表面的续燃性加大[6]。采用有机导电纤维、磷系阻燃剂和含氟防水防油污剂的复合兼容整理技术可使面料织物同时具有防静电、阻燃及防水防油性能[7]。

2.1.5 警示性

防护服装为了耐脏一般大面积采用深色，这与井下的土石颜色近似，井下作业中车和人都较密集，加上驾驶重型矿车司机的“视野盲区”，很容易发生事故[8]。所以，在井下这种较危险的环境作业时，矿工防护服应局部采用高反光度的材料，在服装的胸、背、腰、大腿、膝等部位合理设置反光条，以起到警示作用。此外，在救援过程中，高反光度的材料易识别，能够准确定位矿工位置从而确保矿工生命安全。

2.2 技术性要求

我国是世界上最早生产防护服的国家之一。随着时代发展，防护服设计细分化，我国制定了各类防护服国家标准，提出“安全、适用、美观、大方”的总体要求[9]，对防护服的设计、管理、调研、招标、使用等系统要素做出规范的程序化管理。

针对矿工作业的特殊性，国家出台了煤炭行业标准MT/T 843-1999《矿工普通工作服》[10]。该标准主要应用于以纯棉织物为主的面料，其款式、面料选用原则、技术要求、试验方法等都做了比较具体的规定，主要防护井下作业中的普通伤害和脏污。此外，GB 12014—2009 《防静电服》和GB17956—2000《防尘服》等标准是针对具有防尘和防静电功能工作服的质量要求、性能指标及检测方法做出的规定[11]。随着我国对煤炭行业安全的日益重视，矿工防护服需具备的技术要求也越来越多，而我国关于矿工防护服的相关标准还不是很完善，需要相关部门尽快健全。

2.3 舒适性要求

井下作业动作具有其特殊性，劳动强度大。下弯、伸肘等动作很多，服装结构设计中必须运用人体工效学原理，研究井下作业环境中人体——服装——环境的系统特点[12]，建立合理的服装“衣环境”。作为人体第二层皮肤，井下作业服应多考虑井下作业的舒适性要求。

2.4 美学要求

有研究表明，井下作业不仅要重视硬防护，也要充分重视软防护。有专家提出软防护是指通过色彩、风格等对作业者心理的防护；而硬防护是指通过材料、款式、结构对作业者生理的防护。井下作业服的色彩和款式设计能影响矿工的心理安全感，也是煤矿职业安全要考虑的因素之一。

2.5 卫生学要求

井下作业环境复杂，温湿度变化大，井下作业工种和作业层面各有特点，人机互动，矿工防护服应满足不同类别作业的卫生学需求。

根据作业时人体各部位的运动情况和需要，应考虑矿工防护服面料性能的不统一性[13]。例如，由于井下作业运动量较大，经常在高温环境下作业，在腋下、肩背等部位采用吸湿散湿性较好的面料拼接；在矿工防护服的领口宜采用棉针织面料以改善衣领与颈部的触感，而在作业牵制作用较大的部位采用弹性面料的镶拼设计。

上述防护服面料的各项要求在实际井下作业中具有重要作用，但是，就我国目前的研究情况看，大多数的防护服还不能达到所需的水平，不能最大限度地保障矿工的健康和安全。相关资料表明，透水是发生井下人员伤亡的主要原因之一，故从作业服的功能性方面看，在透水事故中增加救生功能应首当其冲。带有救生装置的矿工防护服是在服装面料和里料之间加入可控式气囊，该气囊重量轻、穿着舒适，平时穿着不影响正常作业劳动[14]。在发生透水事故时穿着的人可主动性充气，上身形成气囊保护层，有效防止人员遭受撞击性损伤，有效保护人体主要部位免受强力撞击而受损伤。

3 新型煤矿作业人员防护服面料的设计思路

通过以上论述，防护服面料设计方案可有以下几种：

1) 将纯棉织物进行后整理，以达到防静电、阻燃等功效[15]，但该法得出的面料各项性能不持久，随着洗涤次数的增加逐渐降低，并且纯棉经过后整理之后，织物强度会大大降低，手感粗糙发硬，这点是目前技术无法改进的。

2) 对织物采用阻燃、防静电涂层处理。在织物表面均匀地形成一层阻燃与防静电的膜状覆盖物[16]。此法在一定程度上提高了织物双防性能的耐久性，强度也有所改善。但涂层易老化阻燃防静电性能不佳，同时手感也欠佳。

3) 使导电纤维长丝嵌入纯棉织物中，再对织物进行阻燃后整理[17]。此法可以获得良好的阻燃防静电性能，但阻燃的耐洗涤性较差，织物强度低，手感风格仍然显厚硬。

4) 根据煤矿用面料的性能要求分析看，将棉与阻燃纤维混纺成纱，或直接采用纯棉阻燃纤维成纱，再在织造的过程中加入导电纤维长丝[18]，从而赋予织物本质上的抗静电阻燃双防功能，然后再进行简单的后整理，这里的后整理重点放在三防上，由于阻燃纤维和导电纤维长丝的强度均比棉大得多，织物最终的强力、耐磨性等都得到了一定的提高。

上述四种方案的共同要点是要求防护服既能阻燃又能防静电，从综合方面考虑，第四种设计方案较为理想，也是大家一致认同的。此外，井下某些工作面噪声非常大，而且环境温度高，如果能够在第四种设计方案的基础上，加上防噪声和隔热的功能对防护服进行设计，再结合防尘、防水拒油等要求，可以设计出一套综合保护能力比较强的矿用防护服。

根据目前煤矿防护服研究情况看，具有阻燃防静电性能的防护服的发展前景非常看好。首先，纺织品阻燃标准的发展目前有以下三个方面：国际化和系列化、性能要求的全面性和多重性及标准数量和类型的增加。其次，从阻燃防护服的开发研制策略看，此类防护服从纤维入手，提高性能，降低成本；充分利用国内条件，发展阻燃整理工艺[19]；加强织物结构的研究，既能满足阻燃防护服的防护性能和服用性能，又能较好地满足其舒适性；加强合作开发，加强各部门之间的协调合作，才能生产出一件件性能很好的防护服。最后，从环保方面看，这类防护是采用织物制作的环保服装，选用无害于人类健康的化学剂、色素[20]，并控制有害物质，以实现自然与人类、技术的良性循环，达到非常好的环境效益。

4 结论

在我国煤炭事业不断取得辉煌成绩的情况下，煤矿生产的安全形势依然不容乐观，煤矿安全事故时有发生。我们必须研制出具有强大保护功能的防护服，来保障煤矿作业人员的生命安全。本文在现有矿用防护服的研究基础上阐述了煤矿专用防护服的面料要求，包括防尘，防静电，防水防油，阻燃等性能，另外还有防护服的技术性、舒适性、美学性和职业卫生性以及特种矿工防护服的具体要求。

最新研究表明，采用织物和阻燃纤维制作的防护服，其阻燃和防静电性能都非常好，具有广泛的发展前景，这项研究对保障人民生命财产安全、促进我国煤炭行业的持续与稳定地发展、加快我国社会主义现代化建设进程都有十分重要的意义。希望本文的论述能够为矿工工作服的国家标准和行业标准的修改和重新制定起到一定的促进作用,从而进一步为我国煤炭行业的安全生产提供切实的保障。

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