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主办单位:煤炭科学研究总院出版传媒集团、中国煤炭学会学术期刊工作委员会

袁亮院士团队提出了煤矿粉尘防控与职业安全健康科学构想

2020-05-26

  健康中国,职业安全健康先行。2018年我国就业人7.76亿人,多数劳动者职业生涯超过其生命周期的1/2,因工作环境接触各类危害引发的职业安全健康问题十分突出。


  截止2018年底,我国累计报告职业病97.5万例,其中,职业性尘肺病87.3万例,约占报告职业病病例总数的90%,绝大部分来自煤矿从业人员。而国际上,尘肺病占所有职业病发病比例平均不足10%。


  为保障矿工职业生命全周期职业安全健康,袁亮院士团队提出了煤矿粉尘防控与职业安全健康科学构想。研究成果以《煤矿粉尘防控与职业安全健康科学构想》为题发表于《煤炭学报》2020年第1期。


  我国煤矿粉尘防控与职业安全健康面临诸多挑战。表现在:(1)致病粉尘浓度超标,煤工尘肺发病率居高不下。以综采工作面为例,未采取防尘措施前,综采面全尘质量浓度可达4 000 mg/m3,呼吸性粉尘质量浓度可达1 100 mg/m3。(2)基础研究薄弱,理工医交叉融合不足。纵观国际职业安全健康史,国际劳工组织、美国职业安全健康局等职业安全健康相关部门建立之初,都是医学和工科结合,共同解决职业安全与健康问题。而我国由于历史原因,职业安全健康相关部门2018年之前一直隶属于非医学机构,缺少理工医融合协同创新平台,煤矿粉尘防控与职业安全健康产学研合作深度不够。(3)职业安全健康保障水平低,关键技术装备缺乏。现有防护设备使用效率低,密合性、舒适性差。尘肺病早期诊断无法实现无创、快速、准确筛查,全国至今没有建立煤矿职业病大样本数据库群。(4)监管和服务能力不足,政策标准亟待完善。我国虽然在20世纪50年代也参照前苏联的标准制定粉尘允许暴露极限,但是没有发挥应有作用。2016年美国为终结“煤工尘肺”,修订了煤矿从业人员暴露于呼吸性粉尘的标准,将原来煤矿粉尘总量标准中的允许暴露限值从2.0 mg/m3降低到1.5 mg/m3


  袁亮院士团队提出的煤矿职业安全健康科学构想基于理工医多学科交叉融合,以大数据、云技术、人工智能和物联网等高新信息技术为支撑,创新“四位一体”科学研究方法,以煤矿无害作业、职业病精准治疗和职业安全健康智能预警等为核心,最终实现煤矿从业人员职业生命全周期职业安全健康。


  煤矿职业安全健康将采用“四位一体”科学研究方法,以煤矿粉尘为重点,统筹考虑粉尘、噪音、高温、高湿、职业毒物等职业危害因素,围绕职业危害源头治理、综合控制和个体防护、职业病无创筛查、精确诊断、救治和康复、职业安全健康动态监测、智能分析和风险评估等颠覆性、革命性技术开展理工医协同创新,为实现煤矿作业环境革命和保障煤矿从业人员职业生命全周期职业安全健康提供科学指导。


  煤矿粉尘防控与职业安全健康关键科学问题包括:(1)受限空间多源动态信息(如粉尘浓度、风速、风压、温度、湿度等)采集及数字化定量。(2)多源多维海量信息智能感知与融合分析。(3)煤炭无尘化开采多相多场耦合基础理论。(4)基于大数据样本群多因素交互发病机理。(5)煤矿从业人员职业生命全周期全过程职业安全健康防护。(6)煤矿职业安全健康智能预警。


  煤矿粉尘防控与职业安全健康主要研究方向


  (1) 煤矿粉尘产尘机理与高浓粉尘分源高效防控理论。该方向主要包括:①研究不同工况条件下煤矿多源粉尘产尘机理及无尘化开采多相多场耦合演化规律,探寻不同来源粉尘防控新理论。②研制煤矿粉尘防控科学实验仪器,构建大尺度真三维大型物理模拟实验平台,实现粉尘产尘、运移、团聚、沉降等全过程真实模拟。③开发固-液-气多相多场耦合三维数值仿真模拟软件,构建不同工况条件下不同类型粉尘的动力学演化数值仿真模型,对粉尘运移、沉降等进行真实反演。④基于生产现场实测、实验室微观测试、大型物理模拟实验、三维数值仿真模拟研究,揭示不同粉尘防控方法的作用机制、影响因素等,构建不同工况煤矿粉尘高效防控理论体系。


  (2) 煤工尘肺多维度多层次生命信息流的发病机理。该方向主要包括:①建立煤工接尘大样本队列,基于暴露组学分析煤工接触粉尘的危害程度及分级,评估可能出现的健康风险,构建煤矿不同作业岗位的健康风险评价模型。②明确煤工尘肺早期体内慢性炎症环境、代谢功能紊乱的生物特征,深入研究煤工尘肺始发阶段的关键节点。③运用基因、蛋白、代谢和细胞等多组学方法,整合多层面信息,分析煤工尘肺生命信息流的传递和表象呈现过程,系统研究煤工尘肺的发病机理。


  (3)煤矿无尘化开采及粉尘精准防控技术与装备。该方向主要包括:①研制多源多场信息智能采集与智能融合处理技术装备,开发井下全网络智能通风调控技术,研发煤炭无尘化开采成套技术与装备。②研发采掘区域重点尘源精准控制技术装备,构建不同工况粉尘分源精准防控技术体系,实现煤矿多源粉尘“无尘化作业、全空间控制”。


  (4)煤工尘肺智能判识与精准诊疗技术装备。该方向主要包括:①研发煤工尘肺易感基因快速筛查技术。②研发生物医学、化学、物理、大数据等多学科交叉的检测及监测系统,开发针对呼气、尿液、唾液和血液等样本煤工尘肺的精准无创诊断技术及装备。③针对煤工尘肺不同发病阶段的关键环节,研发分子与细胞免疫、干细胞与组织工程、再生医学等不同层次崭新的精准治疗技术及装备。


  (5)煤矿粉尘与职业安全健康智能预警。该方向主要包括:①构建煤工尘肺患者基因组、蛋白组、细胞组、生物标记物、接尘环境等大样本群库。②研发高精度、宽量程和高灵敏度的便携式个体接尘智能监测技术装备。③建立高可靠性、动态可扩展的煤矿职业安全健康动静态数据网络传输架构。④构建煤矿职业安全健康预警信息大数据中心,建立煤工尘肺预警指标体系与预警模型,建设基于云技术的预警系统平台。


  煤矿职业安全健康科学构想对实现煤矿无害化作业和保障煤矿从业人员生命全周期职业安全健康意义重大。依靠煤炭精准开采、精准医疗、大数据等科技进步,煤炭无尘化开采与职业病精准诊疗任重而道远。研究人员最后指出,我国应加强理工医交叉融合协同创新与科研平台建设,深入开展基础研究工作,研发适合我国煤矿生产实际的成套技术与装备。重视示范工程建设和成果转化,加大政策支持力度和标准体系完善,构建煤矿粉尘防控及职业安全健康长效机制。


  研究建议政府主管部门和煤炭行业高度重视职业安全健康科技创新,以理工医融合协同创新引领职业安全健康科技未来发展,力争2035年煤矿粉尘等职业危害防控与职业安全健康领域取得阶段性突破,2050年基本杜绝煤矿粉尘等对从业人员的健康危害,做到煤矿职业病少发病或零发病,实现煤矿从业人员职业生命全周期职业安全健康,以煤矿职业安全健康助力健康中国发展。


  这项研究得到了国家重点研发计划、中国工程院咨询研究项目、国家自然科学基金的资金支持。


  引用格式:袁亮.煤矿粉尘防控与职业安全健康科学构想[J].煤炭学报,2020,45(1):1-7.doi:10.13225/j.cnki.jccs.YG19.1790


  责任编辑:宫在芹
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