模块化理念下的煤矿井下作业服设计研究

陈臻真，郑高杰

（闽南理工学院 服装与艺术设计学院，福建 泉州362000）

0 引言

煤炭作为重要的能源资源，对于国家经济和能源安全具有重要的贡献。由于煤矿开采的特殊性，在生产过程中容易给工人带来职业病、安全事故等问题。据煤矿安全网于2022 年的统计，现如今全国的矿山安全生产形势呈现出相对稳定状态，当年共发生矿山安全事故367 起、其中死亡人数为518 人，同比去年分别降低3.4%和2.4%。作为煤矿井下作业人员的主要保护屏障之一，作业服的重要作用不容小觑[1]。传统的井下作业服设计在防护性能、人体工程学等方面存在一定的缺陷。例如，不透气、重量过大、过度紧身等问题在一定程度上降低了工人在井下的作业效率和舒适感。针对这些问题，本文将基于模块化理念研究一种新型的煤矿井下作业服，分析新型井下作业服的保护性能和耐用性，并对其进行综合评估。

1 煤矿井下作业服的现状分析

煤矿井下环境是指地下煤矿开采过程中，矿井内的气氛、地质条件、照明条件、噪声、温度、湿度等各种因素的综合影响。由于煤矿深度较大、空气流通差，矿井内的氧气含量较低。此外，采煤、爆破等作业会消耗大量氧气，使矿井内的氧气含量更低。煤矿井下常见的有害气体包括瓦斯、一氧化碳、硫化氢等，它们的浓度可能会超过安全限值。这些气体易引起爆炸、窒息、中毒等危害[2]。煤矿井下环境的特殊性质要求工人必须穿着专门的作业服，以保护其安全和健康。

随着社会对职业安全的重视，煤矿企业的安全防护意识日益增强，对作业服的防护性能要求越来越高，因此，防止伤害、防护侵害、保证煤矿生产的顺利进行等方面，防护性良好的作业服将有更大的市场需求[3]。智慧化、人机交互等新技术的引入，使得操作更加便捷、安全，真正实现了煤矿行业的智能化转型[4]。

调研发现，当前的煤矿井下作业服设计存在颜色单一、可识别性不足、舒适度欠佳、御寒功能不足、散热性有待提高、耐用性欠佳等问题。煤矿井下作业服颜色单一会导致工人难以辨认身份，增加事故发生的概率。煤矿井下作业服舒适度欠佳（如不符合人体工程学规范），会影响工人的工作效率和安全[5]。煤矿井下作业服御寒功能不足，意味着在寒冷的井下环境中，工人的健康可能受到威胁。在高温环境中工作，井下作业服可能会减缓散热并引发体温过高，从而严重影响工人的身体健康。在恶劣的井下环境中，井下作业服的耐磨性、耐腐蚀性、耐撕裂性等都是重要的因素。

总之，基于当前煤矿井下作业服现状，需要设计出更适合于煤矿井下环境的、安全可靠、舒适耐用、保暖防寒等特点的作业服。

2 模块化理念在服装中的应用研究

2.1 模块化理念概述

模块化作业服设计原理是指将作业服分为若干个模块，每个模块都有特定的功能和需求，可以单独制作和组合使用。通过模块化设计，可以根据实际使用情况选用相应的材料模块，从而实现更加灵活和高效的作业服制作[6]，提高作业服制作的效率和品质。模块化作业服设计的原理是通过将作业服分为若干个功能、材料、风格和生产模块，以达到更好的灵活性和高效性，使作业服更加适应不同的使用场景和需求。

2.2 服装的模块化设计

传统作业服设计需要制造和储备多种款式和尺寸的服装，造成很高的成本，而模块化设计则能够根据不同需求，按需定制，避免浪费，减少制作时间和工作量，提高生产效率。模块化作业服设计可以根据不同岗位和场景，设计定制不同的服装组合，便于企业统一管理，也降低了管理成本。

2.3 模块化设计在服装上的应用

传统作业服设计需要制造和储备多种款式和尺寸的服装，造成很高的成本，而模块化设计则能够根据不同需求，按需定制，避免了浪费。

2.3.1 构思

在模块化设计中可将服装分为基础模块和非固定模块，基础模块是指服装中一些固定服饰，如衣领、袖口、裤腰等，而非固定模块则包括服装中可以灵活修改的元素，如衣袖长度、面料材质等。通过对这些模块进行组合和拼接，可以实现各种款式和风格的相互匹配，给予服装更多的可能性，使得服装更大程度发挥其功能性。同时在实际进行模块化设计时，可以根据客户的喜好和需求，制定出不同的模块，如颜色、面料、结构等方面，并对每个模块进行分析和归纳。在对每个模块进行设计时，可以注重细节和实用性，确保每个模块的功能得到最大化发挥。

2.3.2 生产

细致地考虑每个模块的功能和特性，将各个模块按照功能进行分类，对于固定模块方面可以在各个服装中保持一致，以便提高生产效率和降低成本。对于非固定模块，可以根据不同款式和风格进行选择和组合，以满足客户的不同需求。在服装模块化生产中，设计师还需要掌握一定的模块化设计技巧，例如通过裥边、花边、纽扣等方式，为服装增添不同的个性，同时也要注意模块之间的协调配合，使得整体效果更加和谐美观[7]。

2.3.3 案例

耐克与设计师约翰娜·史进行合作，联合打造出一系列为女性设计的极具美感、功能性的服装。在这个系列中，人们可以从一系列产品中挑选出最适合自己的服装。NikeLab x JFS 系列可以根据所做的活动，可以根据不同用途进行重量和结构上的调整。此款斗篷可作为外套使用，灵活多用，有三种穿戴方式：敞开、披在肩上、系上带子，或者作为保暖短裙系在臀部周围。

图1 中的此款长袖衫是该系列的主打产品，符合人体工程学，全力打造合身效果，同时还搭配与众不同的拉链式假领。服装将网眼夹层与Dri-FIT技术、Cool-Touch 的棉质运动衫相互结合，具有极高的透气性。衣袖部分的拇指扣设计也帮助运动员在运动过程中固定衣物。

图1 NikeLab XJFS Crop 长袖衫Fig.1 nikelab x jfs crop long sleeved shirt

3 煤矿井下作业服设计分析

模块化的设计需要考虑每个模块的可操作性，以便有效地制作和维修作业服。每个模块应该易于加工、组装和维修，方便制作和更换。例如，衣领、袖口和裤腰应该以简单的方式装配到作业服上。模块化的设计需要考虑作业服每个模块的使用率，以减少浪费并提高可持续性。作业服的设计应当能够充分利用每个模块，并确保不同模块中的功能不重复。这样在整体上可以提高作业服的使用价值和效果[8]。

3.1 结构设计

（1）上衣分割：上衣的设计需要具备更好的伸缩性和灵活性，因此可以在袖窿和背部进行分割，使得作业人员能够自由伸展双臂和扭动身体，增强工作的舒适性和效率。在实际制作过程中，不同面料也需要进行拼接，以提高作业服的防护性能和舒适度。

（2）衣领设计：在煤矿井下作业时，工人需要面对较为严峻的环境问题，其中包括危险的尘土和气体，而这些污染物会通过衣领进入人体，因此作业服的领口设计要考虑到防护煤尘的需求。可通过立领设计，将煤尘隔离在服装外部，保证工人的健康安全。

（3）衣摆设计：在作业现场中，不少设备密集且作业空间有限，为了避免衣摆过宽导致卡住障碍物，作业服需要进行相应设计。收腰设计可以相对较好地解决这一问题，在下摆处进行收腰设计，并且可根据需要选择合适的螺纹，并调整松紧，保证作业的方便快捷。

（4）袖口、裤脚设计：袖口和裤脚的紧密结合可以有效防止灰尘等污染物进入作业员的身体，并提高防护效果。袖口和裤脚都应采用收口的设计，使得作业人员可以由于不受阻碍，保证作业的高效性和安全性。

（5）口袋设计：在煤矿井下工作，作业人员需要随身携带各种工具和物品，因此口袋的设计需要充分考虑使用者的实际需求。为了解决裤兜破损严重的问题，尝试不同口袋样式的设计，并在作业服上使用合适的纽扣等设备固定。这样既保持了口袋的实用性，又提高了作业服的美观性和整洁度。

综上所述，作业服设计需要充分考虑到实际使用需求，并在设计上进行必要的优化，以保证其具备高度的安全、舒适和持久的性能。

3.2 颜色设计

井下作业服是井下工作人员在工作过程中的专用服装，其颜色设计应充分体现安全、可靠、便捷等特征，所以井下作业服在满足功能性需求的前提下，服装颜色应尽量与环境形成差异性，在视觉上营造出一种眼前一亮的效果，能够对井下作业人员起到安全保护作用，使井下作业人员能够更加高效地开展工作。另外，矿井下的工作空间比较拥挤，且机械车辆很多，警示性的作业服颜色可以帮助保障井下作业人员的安全。使用不同颜色区分不同岗位工人的作业服也可提高服装的功能性，方便管理。反光条的使用可以在井下发生紧急情况时，起到警示的作用，可以迅速分辨出是什么原因造成的事故，以便于采取及时有效的措施进行处理。

3.3 材料选择

对于煤矿井下作业服的设计，面辅料的选择一直是考察的重点。

井下作业服面料的选择需考虑防静电性、阻燃性和防水性。在设计过程中，可以选择一个被称为“三防”面料的纺织品，该面料具有防火、防水和防静电的特点。这种面料被广泛应用于工业和特种制服，它最大限度地保护了井下作业人员的安全，且具有舒适感。

PVC 晶格反光条颜色多样，是时尚设计中的理想选择。但是，与其他材料相比，这种材料有一定的硬度，如果长时间佩戴，会对人体的舒适性造成一定的影响[9]。还有一种是选用反光热贴膜，将反光的热敏材料贴在布料上，然后用高温将热敏材料熔化，这样就可以在布料上留下印子。在样品服装的生产过程中，选用防静电亮银弹性贴片，这种材料的优点是，能吸收大部分的反光，在强光照射下反光效果更明显。目前，国内安全服大多使用的是聚酯纤维、尼龙、涤纶等材料，而这种材料的衣服表面有一层光滑的塑料涂层，反射的光在经过表面涂层时被反射回去。

4 结语

通过对煤矿井下作业服现状和模块化理念在服装中的应用研究及煤矿井下作业服设计分析，提出了一种基于模块化理念的煤矿井下作业服设计方案。本方案采用了模块化设计原理，将作业服分为不同的模块，以便更好地适应不同的作业环境和需求，同时结合颜色选择和材料搭配，提高了作业服的稳定性和防护性能。有助于提高作业服的使用便利性和适应性，减少了潜在危险的发生率，增强了作业服的安全性和舒适性，提高了煤矿行业的整体安全水平和形象[10]。未来，我们可以从以下几个方面进一步完善和拓展本方案，一是根据实际工作需求和反馈不断进行改进和优化；二是采用更加先进的材料和技术，提高作业服的防护性能和舒适性。相信在不远的将来，基于模块化理念的煤矿井下作业服设计将会有更加广泛的应用前景。