煤礦工防護(hù)服的功能性設(shè)計(jì)研究

馬超凡

西安工程大學(xué)，陜西 西安 710048

防護(hù)服是在特殊工作環(huán)境中防止工作人員受到外部因素影響和傷害的服裝，滿足了保護(hù)人體健康的要求，同時(shí)充分體現(xiàn)了現(xiàn)代人類文明的發(fā)展進(jìn)程。井下作業(yè)環(huán)境直接關(guān)系到人的生理狀態(tài)和心理狀態(tài)，具有良好性能的礦工防護(hù)服可以切實(shí)保障工人的身體健康和人身安全。因此，加強(qiáng)煤礦工防護(hù)服的功能性研究與設(shè)計(jì)具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 煤礦工防護(hù)服的設(shè)計(jì)思路

煤礦工需要長(zhǎng)時(shí)間在礦井下進(jìn)行作業(yè)，勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作空間狹窄，環(huán)境條件惡劣，且存在一定的危險(xiǎn)性。礦井內(nèi)的封閉空間和高濃度的灰塵，會(huì)對(duì)人的健康造成威脅。由此可知，優(yōu)化煤礦工防護(hù)服設(shè)計(jì)至關(guān)重要。煤礦工防護(hù)服的合理設(shè)計(jì)，對(duì)于保證煤礦工人的人身安全具有重要意義。

煤礦工的個(gè)人防護(hù)裝備包括工作服、手套、安全帽、頭燈、水靴和便攜式氧氣瓶等。其中，工作服是保障煤礦開采作業(yè)安全與煤礦工人身安全的重要裝備。煤礦工的勞動(dòng)強(qiáng)度較大，為此，防護(hù)服的設(shè)計(jì)要滿足煤礦工的大規(guī)模動(dòng)作需求，以提高井下作業(yè)效率。在舒適性方面，因?yàn)榈V井作業(yè)環(huán)境較為特殊，所以防護(hù)服的設(shè)計(jì)形式與組成面料要減輕煤礦工的負(fù)重感，減少煤礦工的汗液。在安全衛(wèi)生方面，因?yàn)榈V井是封閉性的空間環(huán)境，視線昏暗，所以煤礦工的防護(hù)服需進(jìn)行反光設(shè)計(jì)，以便煤礦工快速辨識(shí)工友的具體位置。同時(shí)，防護(hù)服要盡可能地減少開口和掛鉤，以免進(jìn)入灰塵，或者掛到機(jī)械設(shè)備上，造成不必要的麻煩。另外，煤礦礦井下含有高濃度的易燃易爆氣體，防護(hù)服必須具備抗靜電能力和阻燃性。在使用耐久性方面，因?yàn)槊旱V工長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)作業(yè)，防護(hù)服的磨損程度較大，所以有必要優(yōu)先選擇耐磨性較好的材料。

2 面料的防護(hù)功能設(shè)計(jì)

面料的纖維、紗線和織物結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)整理工藝決定了面料的性能。煤礦用防護(hù)服的用途要求防護(hù)服具有強(qiáng)度高、耐磨、透氣性好、防靜電、阻燃、防水、防油、防污的特點(diǎn)。本研究主要采用純棉渦流紡紗線作為主料，在織造的過程中加入適量的導(dǎo)電絲，以優(yōu)化防護(hù)服的導(dǎo)電性能，有效處理工作環(huán)境中產(chǎn)生的靜電。在印染整理的過程中，采用普魯苯法優(yōu)化面料的阻燃性能，在增強(qiáng)“三防”處理效果的基礎(chǔ)上增加面料防油、防污及防水等功能。

2.1 耐久性和舒適性

煤礦作業(yè)人員身著的防護(hù)服需具有優(yōu)良的耐久性，能夠在復(fù)雜的環(huán)境下保持優(yōu)良的性能，可經(jīng)受多次摩擦、拉扯和反復(fù)洗滌。因此，工作服的面料必須具備較高的強(qiáng)度、優(yōu)良的耐磨性能和相對(duì)穩(wěn)定的形態(tài)。再者，服裝加工線縫的強(qiáng)度也不容忽視。該方案選擇了雙股線材料，與單紗相比，該材料在強(qiáng)度和耐磨性等方面均存在顯著優(yōu)勢(shì)，而且該面料也具有優(yōu)良的耐久性。緯紗選擇純棉紗線，具有優(yōu)良的吸濕性能，與渦流紡紗線特殊的芯層結(jié)構(gòu)配合后，便可以在較短的時(shí)間導(dǎo)出紗線所吸收的水分[1]。煤礦工人在井下作業(yè)的過程中需要快速吸收汗水，并在紗線芯層的作用下及時(shí)揮發(fā)，從而顯著增強(qiáng)工作服的舒適度。

2.2 防靜電

隨著我國(guó)煤礦工程作業(yè)的增多，存在的事故問題也在不斷增加，再加上井下粉塵的加劇，產(chǎn)生的靜電問題愈發(fā)嚴(yán)重，因此人體靜電放電應(yīng)該成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。研究顯示，受人體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的影響，工作人員在井下穿著礦工服作業(yè)時(shí)，起跳和脫衣等動(dòng)作均會(huì)出現(xiàn)較大的靜電，且靜電的強(qiáng)度是緩慢動(dòng)作的幾十倍。若處于瓦斯?jié)舛认鄬?duì)較高的環(huán)境中，遇火花或明火時(shí)極易發(fā)生爆炸等安全事故。應(yīng)用抗靜電織物是防靜電的重要途徑，如純棉工作服在高濕環(huán)境中可避免產(chǎn)生大量的服裝靜電。為確保防護(hù)服在低濕度條件下依然具有優(yōu)良的抗靜電性能，要求煤礦作業(yè)人員穿著具有防靜電功能的純棉面料防護(hù)服[2]。

2.3 阻燃性

受到煤礦作業(yè)環(huán)境的影響，存在燃燒因素相對(duì)較多，一旦出現(xiàn)明火，則很容易發(fā)生火災(zāi)事故，對(duì)作業(yè)人員生命安全構(gòu)成威脅。這種情況下，要求作業(yè)人員穿著具備良好阻燃性的防護(hù)服，盡可能地降低危險(xiǎn)發(fā)生概率。在紡織物燃燒的過程中，纖維熱裂解產(chǎn)物的構(gòu)成比例對(duì)于提升防護(hù)服性能有著顯著作用，同時(shí)直接影響燃燒的時(shí)間，對(duì)纖維的燃燒性起到了決定性的作用。纖維燃燒的影響因素較多，主要分為內(nèi)因和外因。根據(jù)實(shí)際需求，礦工防護(hù)服以天然纖維織物為主要材料。

目前，國(guó)際上較常見的纖維植物阻燃性整理方法是Proban 法。Proban 法的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在織物的強(qiáng)力損失不明顯，具有優(yōu)良的阻燃性和耐洗性，但是織物較硬，色澤不夠均勻，且需要使用專用的氨熏設(shè)備，但不阻礙Proban法成為當(dāng)前發(fā)展較快且應(yīng)用較廣的整理方法[3]。

2.4 防水、防油、防污性

井下作業(yè)環(huán)境的特殊性較強(qiáng)，受地質(zhì)條件等因素的影響，很多煤礦的現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境十分復(fù)雜，濕度較大，明度較低，工作面較窄，內(nèi)部涵蓋設(shè)備設(shè)施數(shù)量較多。在維修養(yǎng)護(hù)中，產(chǎn)生的油污等雜質(zhì)會(huì)對(duì)防護(hù)物帶來(lái)一定影響。在經(jīng)過一系列研究后，確保其具備不沾油、不沾水等功能，減少雜質(zhì)對(duì)防護(hù)服的影響。在該研究理論下產(chǎn)生了以含氟整理劑和丙烯酸丁酯共聚物涂層生產(chǎn)工藝相結(jié)合的制作工藝，以達(dá)到上述要求。此外，煤礦防護(hù)服在防污處理中利用納米界面超雙疏技術(shù)增加織物密實(shí)度，以達(dá)到保護(hù)效果。該技術(shù)下織物不易受到污染，且不易滲入污漬，洗滌周期得到延長(zhǎng)，防護(hù)服使用壽命也得以延長(zhǎng)。

3 款式的防護(hù)功能設(shè)計(jì)

3.1 可識(shí)別性

采礦業(yè)的工作人員需要面對(duì)惡劣的工作環(huán)境，且工作面也應(yīng)該充分利用礦燈實(shí)現(xiàn)采礦目標(biāo)。為了實(shí)現(xiàn)服裝與作業(yè)環(huán)境的有效區(qū)分，可在局部采用特殊反光材料進(jìn)行裝飾。現(xiàn)階段，井下反光材料中亮度反光PVC 晶格十分常見，應(yīng)用范圍較廣。設(shè)計(jì)人員可根據(jù)服裝功能及環(huán)境需求對(duì)反光材料顏色予以科學(xué)選擇，以區(qū)分服裝功能，維護(hù)作業(yè)安全性。一般情況下，所選顏色會(huì)以明亮度較強(qiáng)的色調(diào)為主，如白色、黃色、橙色和黃綠色等。由于煤礦作業(yè)人員防護(hù)服相對(duì)特殊，可從白色、黃橙、黃綠及橙色中選取所需顏色。

3.2 不同部位的功能設(shè)計(jì)

在井下特殊的作業(yè)環(huán)境中，需要全方位考慮粉塵的預(yù)防和處理。在礦工防護(hù)服設(shè)計(jì)中，服裝設(shè)計(jì)人員應(yīng)注重領(lǐng)口、袖口、下擺和褲腳口位置的嚴(yán)密性，且其松緊度要適中，以增強(qiáng)防護(hù)服的舒適性，為工作人員井下作業(yè)創(chuàng)造有利條件，避免雜物進(jìn)入防護(hù)服。

（1）領(lǐng)部處理。防護(hù)服領(lǐng)部結(jié)構(gòu)要求具備較好的調(diào)節(jié)效果，如開關(guān)式領(lǐng)口，以翻領(lǐng)和立領(lǐng)兩用結(jié)構(gòu)為主，或者可在領(lǐng)口位置設(shè)置調(diào)節(jié)松緊的結(jié)構(gòu)，一方面加強(qiáng)防塵效果，另一方面優(yōu)化服裝的透熱和透濕性能。

（2）袋口處理。在井下作業(yè)中，防護(hù)服袋口禁止張開，防止雜物落入袋中。為此，設(shè)計(jì)時(shí)可將袋口設(shè)置成半側(cè)身斜插袋口加帶蓋的結(jié)構(gòu)形式，保證井下作業(yè)時(shí)袋口的密封性。

（3）褲裝設(shè)計(jì)。褲袋要選擇兩側(cè)可調(diào)節(jié)式結(jié)構(gòu)形狀，以滿足不同體型員工的需求；褲裝腰部以下要以切割與褶間處理方式為主，保障屈伸時(shí)的靈活性。

（4）其他部位。在安全的前提下，對(duì)背部、肘部等靈活活動(dòng)部位加以科學(xué)處理，增強(qiáng)防護(hù)服的舒適性，提高作業(yè)效率。如設(shè)計(jì)中采用分割或調(diào)節(jié)袖口的設(shè)計(jì)模式，確保防護(hù)服的舒適度。另外，可將衣服設(shè)置成可調(diào)節(jié)的款式，從而提高活動(dòng)的靈活度。在易于受損的位置內(nèi)側(cè)或外側(cè)增加織物，從而優(yōu)化防護(hù)服的性能。

4 設(shè)計(jì)案例

以筆者曾參與的一次設(shè)計(jì)為例。設(shè)計(jì)中采用了藏青色面料與白色感光材料，領(lǐng)子部位以立領(lǐng)和翻領(lǐng)兩用結(jié)構(gòu)形式為主；領(lǐng)口、袖口、腰口、褲腳口等部位均以松緊設(shè)計(jì)為主，加強(qiáng)衣服靈活性和適用性；衣服口袋以斜插袋形式為主，在設(shè)計(jì)中，為了提高識(shí)別度，反光材料分別應(yīng)用在上衣和下裝前后部位、衣袖部位，每個(gè)部位設(shè)置3 道反光條，不僅具備裝飾作用，還可增強(qiáng)識(shí)別性。井下作業(yè)中需頻繁做出下彎和伸肘等動(dòng)作，勞動(dòng)強(qiáng)度較大，防護(hù)服堪稱人的第二層皮膚，因此安全性及活動(dòng)性是設(shè)計(jì)中需要關(guān)注的焦點(diǎn)。在高度順應(yīng)上述要求的前提下，設(shè)計(jì)人員還要全方位考量防護(hù)服的美觀性、舒適度、標(biāo)識(shí)度和效率。立足心理學(xué)視角，增強(qiáng)衣服的美觀性，在服裝上繪制行業(yè)及集團(tuán)標(biāo)識(shí)是設(shè)計(jì)工作中的重點(diǎn)。醒目且美觀的標(biāo)識(shí)不僅能夠突顯服裝的美觀性，還能夠增強(qiáng)工作人員的榮譽(yù)感，使其在工作中更加自信。

5 結(jié)束語(yǔ)

總之，煤礦工防護(hù)服在保障礦工作業(yè)安全方面起到了重要的作用，在服裝設(shè)計(jì)的過程中也提出了較高的要求。因此設(shè)計(jì)人員需要結(jié)合礦工作業(yè)環(huán)境的主要特征及作業(yè)要求，合理設(shè)計(jì)防護(hù)服，注重服裝的靈活性、舒適性與安全性，以此推動(dòng)礦工作業(yè)的有序開展。