防尘标准化对煤矿粉尘防治的促进作用分析
0 引言
近年来，随着我国煤矿采掘机械化水平的提高，采掘过程中粉尘产生量也成倍增加，以综采工作面为例，未采取防尘措施时，综采工作面的总粉尘质量浓度可达4 000 mg/m3，呼吸性粉尘质量浓度可达1 100 mg/m3[1]。煤矿高浓度的粉尘不仅会加速设备的磨损、缩短设备的使用寿命，而且易引发尘肺病，危害作业人员健康，并带来粉尘爆炸危险，威胁矿井安全生产。在粉尘、噪声、高温高湿、有毒有害气体等煤矿主要职业健康危害因素中，粉尘危害已成为最主要的职业危害。根据国家卫健委通报的数据，截至2020年底，我国累计报告职业病101.1万例，其中职业性尘肺病90.3万例，约占报告职业病病例的90%。在职业性尘肺病病例中，非常大一部分来自于煤矿[2-3]。
标准作为一种共同使用和重复使用的规范性文件，在经济和社会活动中起到技术和管理依据的作用，对产业结构的调整、创新技术的市场化具有重要意义[4]。标准化是指为在一定范围内获得最佳秩序，对现实问题或潜在问题制定共同使用和重复使用条款的活动。我国高度重视标准和标准化体系的建设，在煤炭行业设有全国煤炭标准化技术委员会、煤炭行业煤矿专用设备标准化技术委员会和煤炭行业煤矿安全标准化技术委员会[5]，其中粉尘防治方面的标准归煤炭行业煤矿安全标准化技术委员会管理和组织制定。尽管相继出台了一系列防尘标准、建立了煤矿防尘标准化体系，但标准的最大效能仍未得到充分发挥，我国粉尘职业危害的形势仍然不容乐观[6]，尘肺病发病人数居高不下，需要从顶层规划和实际出发，进一步梳理、完善防尘领域的标准及标准化体系。
随着我国经济的迅速发展和煤炭工业总体水平的不断提高，国家、企业、个人等各个层面越来越重视职业健康保护，减少职业危害将是未来很长时间内的工作重点。习近平总书记在全国卫生与健康大会上强调，“加强安全生产工作，推进职业病危害源头治理”，并多次对尘肺病等职业病防治工作作出重要指示。2018年12月，孙春兰副总理在职业病防治工作推进会上要求，要严格监测报告制度，拓展监测范围，将监测病种扩大到全部职业性尘肺和发病较多的化学中毒等易发多发职业病；监测点也要从地(市)延伸到县(区)，实现全覆盖；并要求把可能危及职业健康的因素纳入到监测范围。因此，防尘标准及标准化体系需要不断健全与完善，满足煤矿防尘发展趋势的新要求，使其在煤矿防尘领域中更好地发挥标准作用，促进煤炭工业安全可持续发展。
1 煤矿粉尘防治技术现状
煤矿粉尘防治技术从专业领域上可以划分为粉尘检测、防尘技术、煤尘抑隔爆技术、作业环境安全及个体防护4个方向。
1.1 粉尘检测
粉尘检测的主要内容包括粉尘质量浓度、粉尘粒度分布以及粉尘中游离二氧化硅含量。粉尘质量浓度是指每立方米空气中所含粉尘的质量。按照《煤矿安全规程》规定，对于游离二氧化硅含量小于10%的煤尘，时间加权平均容许浓度总粉尘不超过4 mg/m3，呼吸性粉尘不超过2.5 mg/m3。目前检测粉尘质量浓度常见的仪器有粉尘采样器、直读式测尘仪和粉尘质量浓度传感器。粉尘采样器采用滤膜分离出气流中的粉尘，测试方法的准确性较高，常用作粉尘质量浓度的标定；直读式测尘仪可实现粉尘质量浓度的快速读取，但受环境因素干扰较大，测量结果误差较大[7]；粉尘质量浓度传感器利用光散射原理或静电感应原理实现对粉尘的连续监测，误差小于10%[8]。粉尘粒度分布指不同粒径粉尘的质量占粉尘总质量的百分数，常用的检测仪器为基于光散射原理的激光粒度分析仪。粉尘中游离二氧化硅含量的测试方法主要有焦磷酸法和红外分光光度法2种。
1.2 防尘技术
防尘技术根据煤矿作业地点可分为采掘工作面防尘、锚喷工作面防尘、运输转载防尘等。采掘工作面防尘包括采煤工作面防尘和掘进工作面防尘，采煤工作面防尘技术主要有煤层注水减尘、采煤机尘源跟踪喷雾降尘、采煤机高压喷雾控降尘、移架及放煤高压喷雾降尘、采煤机机身除尘器抽尘净化、液压支架捕尘导尘等[9-10]；掘进工作面防尘技术主要有煤层注水减尘、高压喷雾降尘、长压短抽通风除尘、泡沫降尘等。针对锚喷工作面喷浆和上料2个工序的粉尘，主要采用密闭控尘和除尘器抽尘的防尘措施，可有效降低喷浆作业时的粉尘。在运输转载防尘方面，采用触控自动喷雾降尘、定时自动喷雾降尘和超限自动喷雾降尘技术和密闭抽尘技术。
1.3 煤尘抑隔爆技术
煤尘抑隔爆技术按技术原理可分为主动式抑隔爆技术和被动式隔爆技术[11]。主动式抑隔爆技术通过对爆炸信号的超前探测，主动喷洒干粉、水或者惰性气体等抑爆剂来阻断爆炸传播，如机载式自动喷粉抑爆装置、巷道式自动喷粉抑爆装置等；被动式隔爆技术通过煤尘爆炸产生的冲击波来抛撒消焰剂来阻止爆炸传播，如隔爆岩粉棚、隔爆水槽、隔爆水袋、机械式隔爆装置等措施。
1.4 作业环境安全及个体防护
作业环境安全及个体防护方面，利用传感器对温度、湿度、噪声等环境参数进行实时监测，在粉尘危害方面采用个体防护装置对作业人员进行保护，如自吸过滤式防尘口罩和主动滤尘送风式防尘口罩[12]。
2 粉尘防治标准化体系建设现状
2.1 粉尘防治标准化体系内容
粉尘防治标准化体系全面覆盖了粉尘检测、防尘技术、煤尘抑隔爆技术、作业环境安全及个体防护等内容，标准类别上可分为管理、技术和产品3类，如图1所示。
图1 粉尘防治标准化体系
(1)管理类标准有4项，分别为：《煤矿生产场所空气中全尘控制浓度的规定》(MT 200-86)、《生产性粉尘作业危害程度分级》(GB 5817-1986)、《粉尘防爆术语》(GB/T 15604-1995)、《煤粉生产防爆安全技术规范》(MT/T 714-1997)，制定时间都为20世纪八九十年代，其中《煤矿生产场所空气中全尘控制浓度的规定》(MT 200-86)、《生产性粉尘作业危害程度分级》(GB 5817-1986)2项标准已废止，而《粉尘防爆术语》(GB/T 15604-1995)被《粉尘防爆术语》(GB/T 15604-2008)所替代，《煤粉生产防爆安全技术规范》仍为现行标准。
(2)技术类标准共有20余项，主要集中在粉尘检测、防尘技术、煤尘隔抑爆技术领域。粉尘检测方面，以煤炭行业标准为主，如《粉尘浓度和分散度测定方法》(MT 79-1984)、《煤矿井下用岩粉和浮尘成分测定方法》(MT/T 158 -1987)、《煤矿粉尘粒度分布测定方法(质量法)》(MT 422-1996)、《煤矿粉尘真密度测定方法》(MT/T 713-1997)，其中《煤矿粉尘粒度分布测定方法(质量法)》(MT 422-1996)已升级为《煤矿粉尘粒度分布测定方法》(GB/T 20966-2007)。防尘技术方面，包括煤炭和安全2类行业标准，如与煤层注水相关的标准有《长钻孔煤层注水方法》(MT 501-1996)、《煤层注水可注性鉴定方法》(MT/T 1023-2006)，与高压喷雾降尘相关的标准有《煤矿采掘工作面高压喷雾降尘技术规范》(AQ 1021-2006)。抑隔爆技术方面，大多数为国家标准，且都在1996年发行，如《粉尘云爆炸下限浓度测定方法》(GB/T 16425-1996)(被《粉尘云爆炸下限浓度测定方法》(GB/T 16425-2018)替代)、《粉尘云最大爆炸压力和最大压力上升速率测定方法》(GB/T 16426-1996)、《粉尘层电阻率测定方法》(GB/T 16427-1996)(被《粉尘层电阻率测定方法》(GB/T 16427-2018)替代)、《粉尘云最小着火能量测定方法》(GB/T 16428-1996)、《粉尘云最低着火温度测定方法》(GB/T 16429-1996)、《粉尘层最低着火温度测定方法》(GB/T 16430-1996)(被《粉尘层最低着火温度测定方法》(GB/T 16430-2018)替代)。另外，《煤尘爆炸性鉴定规范》(AQ 1045-2007)规定了煤层有无煤尘爆炸性的测试装置及方法，《甲烷煤尘混合物爆炸下限浓度测定方法》(MT/T 836-1999)规定了甲烷煤尘混合物爆炸下限的测试装置及方法。
(3)产品类标准共有20余项，分别对粉尘检测仪器、降除尘设备、抑隔爆装置等各类产品进行了规范。粉尘采样器的标准有《粉尘采样器检定装置通用技术条件》(MT/T 502-2020)，粉尘浓度传感器的标准有《煤矿用粉尘浓度传感器》(MT/T1102-2009)，除尘器的标准有《矿用除尘器通用技术条件》(MT/T 159-2019)、《煤矿用袋式除尘器》(AQ 1022-2006)，喷嘴的标准有《煤矿降尘用喷嘴通用技术条件》(MT/T 240-1997)，电磁阀的标准有《矿用防爆电磁阀通用技术条件》(MT/T 715-1997)，隔爆装置的标准有《煤矿用自动隔爆装置通用技术条件》(MT/T 694-1997)等。
从粉尘防治标准化体系内容上看，管理类标准数量较少，制定时间相对陈旧，且一半的标准已废止；技术类和产品类标准数量占据了总数的90%以上，且延续性较好，得以不断修订以及更新。截至2020年5月，煤矿安全标准化技术委员会粉尘防治技术及设备分会(简称“粉尘防治与设备分会”)已制定且发布实施的粉尘防治标准56项，其中国家标准10项，行业标准46项。其中近5年共发布标准有12项，分别为：《煤矿井下浮游粉尘浓度检测技术规范》《矿用除尘器通用技术条件》《光控自动喷雾降尘装置通用技术条件》《矿用气动隔膜泵》《矿用本质安全型电动球阀》《矿用往复式柱塞泵》《直读式粉尘浓度测量仪表通用技术条件》《滤尘送风式防尘口罩通用技术条件》《煤矿用声级传感器》《综采工作面综合防尘技术规范》《综掘工作面综合防尘技术规范》《粉尘采样器检定装置通用技术条件》。
2.2 粉尘防治标准化体系作用
粉尘防治标准化体系的建设，科学合理地构建了我国煤矿防尘标准的整体框架，在煤矿防尘管理、防尘技术、防尘产品等方面起到了重要的规范作用。
(1)规范了煤矿粉尘治理措施。如《煤矿井下粉尘综合防治技术规范》对采掘工作面、锚喷作业、放煤门、转载及运输等应当采取的粉尘治理措施做了清楚的说明，并且对各作业地点采取降尘措施后的降尘效率做了明确的规定；《综采工作面综合防尘技术规范》和《综掘工作面综合防尘技术规范》更是分别针对综采工作面和机掘工作面应当采取的防尘措施做出了具体细致的规定。基于此，煤矿不同作业地点该采取的降尘措施有理可依、有据可循，便于提高煤矿防尘的管理水平。
(2)规范了各类粉尘产品的技术指标。如《煤矿用粉尘浓度传感器》对传感器的误差、信号制式、工作电压、防爆性能等技术指标做出了明确要求；光控、触控、声控等几种自动喷雾降尘装置的性能要求也在相应标准中一一给出；对于降尘喷嘴、电磁阀、除尘器等煤矿普遍应用的产品，都制定了专门的标准对各项技术指标进行约束，从而保障了各类防尘产品的质量及功能。
(3)规范了防尘领域相关的检测及评价方法。如《煤层注水可注性鉴定方法》从原有水分、孔隙率、吸水率、坚固性系数4个条件出发，建立了评判煤层可注水或者可不注水的规则；煤尘抑隔爆技术中规定了检测粉尘爆炸下限、最小着火温度、最低着火温度等试验方法；煤矿井下作业场所粉尘浓度测试方法、测尘位置以及测尘仪器的选择，相关标准中都做出了规范说明。
发挥好粉尘防治标准化体系的规范作用，对持续推动我国煤矿粉尘防治领域的技术进步和减少煤矿粉尘危害具有重要意义。粉尘防治标准化体系作为防尘技术的指南，与时俱进、不断革新，始终体现着先进性、前瞻性，将其作为行业标杆必会促进行业整体技术水平的进步，营造出向标准看齐的良好氛围；粉尘防治标准化体系始终坚持以人为本，坚决贯彻落实健康中国发展战略，对控制尘肺病发病率与发生数产生了积极的影响，为改善我国煤矿粉尘职业危害现状起到了积极的作用。
3 粉尘防治标准化工作存在的不足
近年来，在中国煤炭工业协会和煤炭行业煤矿安全标准化技术委员会的领导下，在粉尘防治及设备分会的积极参与下，煤矿粉尘防治标准化工作取得了明显进展，我国煤矿防尘标准化体系得到进一步丰富与完善。然而，在煤矿职业危害现状依旧严峻的形势下，在国家出台的健康中国政策规划下，目前的粉尘防治标准化体系与职业危害防治需求与健康中国发展战略要求相比，仍然存在一定差距，主要存在以下几个方面。
(1)经费投入不足。国家在粉尘防治基础研究方面的经费投入有限，而大多数科研单位的研发经费主要依赖于国家财政支持，导致粉尘防治领域的基础研究进展缓慢，许多关键性科学问题亟待突破，基础理论有待充实与发展。相对于研发经费的投入，标准经费更加显得捉襟见肘，在标准的立项、制定、修订过程中，国家投入的经费十分有限，难以维持各项工作的必要开支，而企业又未完全建立投入标准经费的机制，导致标准化更新缺乏动力。
(2)宣贯培训不足。宣贯培训是落实标准由知到行的重要手段。标准在发布实施后，宣贯的力度不强，首先思想上对标准宣贯工作认识不足，未能引起组织单位和学习单位的足够重视；其次宣贯范围未能全面覆盖生产企业、科研机构、检测检验机构、行业管理部门等单位；培训的效果不佳，从业人员对标准的学习不够投入，对标准的理解、掌握程度未能达到培训要求，导致标准的推广应用受到制约，未能充分发挥标准的作用和效能。
(3)标准化专业人才不足。目前粉尘防治标准化已初步建立了人才培养机制，形成了一批专业性强的人才队伍，但结合时代发展的特点与行业发展的要求，专业人才队伍建设体系仍有待完善。首先，标准研究从业人员的基础理论和专业技术知识需要不断进步，综合素质水平需要不断提高，要紧随煤矿智能化的发展趋势；其次，技术与标准相结合的高水平复合型人才稀缺，专家类型比较单一，不利于提高标准化的整体水平；另外，在国际交流与合作方面，学习、借鉴国外先进技术及经验的机会较少，不利于标准与国际市场的接轨。
(4)智能化标准制定滞后。随着人工智能、大数据、5G等新兴产业的崛起，煤矿智能化也发展的如火如荼，标准立项与制定跟不上新技术装备的研发与应用，如智能化采掘工作面防尘缺少相应的标准规范，智能化防尘设备缺少相关的标准要求，导致粉尘防治标准滞后于当前的技术发展，不利于推动智能化防尘标准体系的建设和提升煤矿智能化防尘水平。目前智能化发展迅速，而标准从立项到发布所花费的时间较长，难以保证技术指标的先进性和适用性。
4 结语
煤矿粉尘防治标准化体系涵盖了粉尘检测、防尘技术、煤尘抑隔爆技术、作业环境安全及个体防护等多个方面的内容，在保障煤矿安全生产、改善作业环境上发挥了关键性作用，继续加强煤矿粉尘防治标准化建设是进一步推动煤矿防尘技术进步、保障作业人员职业健康的重要举措。在健康中国发展战略要求下，煤矿粉尘防治标准化体系暴露出经费投入、宣贯培训、专业人才不足以及智能化标准滞后等方面问题，不利于充分发挥标准的作用与效能。在今后工作中，需要不断健全和完善煤矿粉尘防治标准化体系，在经费上加大投入，强化宣贯与培训效果，加强国际交流合作，建立起年龄结构合理的高层次复合型人才队伍，把智能化防尘标准的制定作为重中之重，加快标准的制修订进度，为煤炭工业的安全可持续发展提供良好的技术支撑和基础保障。
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