煤礦工防護服的功能性設計研究

馬超凡

西安工程大學，陜西 西安 710048

防護服是在特殊工作環境中防止工作人員受到外部因素影響和傷害的服裝，滿足了保護人體健康的要求，同時充分體現了現代人類文明的發展進程。井下作業環境直接關系到人的生理狀態和心理狀態，具有良好性能的礦工防護服可以切實保障工人的身體健康和人身安全。因此，加強煤礦工防護服的功能性研究與設計具有十分重要的現實意義。

1 煤礦工防護服的設計思路

煤礦工需要長時間在礦井下進行作業，勞動強度大，工作空間狹窄，環境條件惡劣，且存在一定的危險性。礦井內的封閉空間和高濃度的灰塵，會對人的健康造成威脅。由此可知，優化煤礦工防護服設計至關重要。煤礦工防護服的合理設計，對于保證煤礦工人的人身安全具有重要意義。

煤礦工的個人防護裝備包括工作服、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安全與煤礦工人身安全的重要裝備。煤礦工的勞動強度較大，為此，防護服的設計要滿足煤礦工的大規模動作需求，以提高井下作業效率。在舒適性方面，因為礦井作業環境較為特殊，所以防護服的設計形式與組成面料要減輕煤礦工的負重感，減少煤礦工的汗液。在安全衛生方面，因為礦井是封閉性的空間環境，視線昏暗，所以煤礦工的防護服需進行反光設計，以便煤礦工快速辨識工友的具體位置。同時，防護服要盡可能地減少開口和掛鉤，以免進入灰塵，或者掛到機械設備上，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，防護服必須具備抗靜電能力和阻燃性。在使用耐久性方面，因為煤礦工長時間持續作業，防護服的磨損程度較大，所以有必要優先選擇耐磨性較好的材料。

2 面料的防護功能設計

面料的纖維、紗線和織物結構的各項整理工藝決定了面料的性能。煤礦用防護服的用途要求防護服具有強度高、耐磨、透氣性好、防靜電、阻燃、防水、防油、防污的特點。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電絲，以優化防護服的導電性能，有效處理工作環境中產生的靜電。在印染整理的過程中，采用普魯苯法優化面料的阻燃性能，在增強“三防”處理效果的基礎上增加面料防油、防污及防水等功能。

2.1 耐久性和舒適性

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

2.2 防靜電

隨著我國煤礦工程作業的增多，存在的事故問題也在不斷增加，再加上井下粉塵的加劇，產生的靜電問題愈發嚴重，因此人體靜電放電應該成為人們關注的焦點。研究顯示，受人體運動狀態的影響，工作人員在井下穿著礦工服作業時，起跳和脫衣等動作均會出現較大的靜電，且靜電的強度是緩慢動作的幾十倍。若處于瓦斯濃度相對較高的環境中，遇火花或明火時極易發生爆炸等安全事故。應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境中可避免產生大量的服裝靜電。為確保防護服在低濕度條件下依然具有優良的抗靜電性能，要求煤礦作業人員穿著具有防靜電功能的純棉面料防護服[2]。

2.3 阻燃性

受到煤礦作業環境的影響，存在燃燒因素相對較多，一旦出現明火，則很容易發生火災事故，對作業人員生命安全構成威脅。這種情況下，要求作業人員穿著具備良好阻燃性的防護服，盡可能地降低危險發生概率。在紡織物燃燒的過程中，纖維熱裂解產物的構成比例對于提升防護服性能有著顯著作用，同時直接影響燃燒的時間，對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，主要分為內因和外因。根據實際需求，礦工防護服以天然纖維織物為主要材料。

目前，國際上較常見的纖維植物阻燃性整理方法是Proban 法。Proban 法的優勢主要體現在織物的強力損失不明顯，具有優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備，但不阻礙Proban法成為當前發展較快且應用較廣的整理方法[3]。

2.4 防水、防油、防污性

井下作業環境的特殊性較強，受地質條件等因素的影響，很多煤礦的現場作業環境十分復雜，濕度較大，明度較低，工作面較窄，內部涵蓋設備設施數量較多。在維修養護中，產生的油污等雜質會對防護物帶來一定影響。在經過一系列研究后，確保其具備不沾油、不沾水等功能，減少雜質對防護服的影響。在該研究理論下產生了以含氟整理劑和丙烯酸丁酯共聚物涂層生產工藝相結合的制作工藝，以達到上述要求。此外，煤礦防護服在防污處理中利用納米界面超雙疏技術增加織物密實度，以達到保護效果。該技術下織物不易受到污染，且不易滲入污漬，洗滌周期得到延長，防護服使用壽命也得以延長。

3 款式的防護功能設計

3.1 可識別性

采礦業的工作人員需要面對惡劣的工作環境，且工作面也應該充分利用礦燈實現采礦目標。為了實現服裝與作業環境的有效區分，可在局部采用特殊反光材料進行裝飾?，F階段，井下反光材料中亮度反光PVC 晶格十分常見，應用范圍較廣。設計人員可根據服裝功能及環境需求對反光材料顏色予以科學選擇，以區分服裝功能，維護作業安全性。一般情況下，所選顏色會以明亮度較強的色調為主，如白色、黃色、橙色和黃綠色等。由于煤礦作業人員防護服相對特殊，可從白色、黃橙、黃綠及橙色中選取所需顏色。

3.2 不同部位的功能設計

在井下特殊的作業環境中，需要全方位考慮粉塵的預防和處理。在礦工防護服設計中，服裝設計人員應注重領口、袖口、下擺和褲腳口位置的嚴密性，且其松緊度要適中，以增強防護服的舒適性，為工作人員井下作業創造有利條件，避免雜物進入防護服。

（1）領部處理。防護服領部結構要求具備較好的調節效果，如開關式領口，以翻領和立領兩用結構為主，或者可在領口位置設置調節松緊的結構，一方面加強防塵效果，另一方面優化服裝的透熱和透濕性能。

（2）袋口處理。在井下作業中，防護服袋口禁止張開，防止雜物落入袋中。為此，設計時可將袋口設置成半側身斜插袋口加帶蓋的結構形式，保證井下作業時袋口的密封性。

（3）褲裝設計。褲袋要選擇兩側可調節式結構形狀，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，保障屈伸時的靈活性。

（4）其他部位。在安全的前提下，對背部、肘部等靈活活動部位加以科學處理，增強防護服的舒適性，提高作業效率。如設計中采用分割或調節袖口的設計模式，確保防護服的舒適度。另外，可將衣服設置成可調節的款式，從而提高活動的靈活度。在易于受損的位置內側或外側增加織物，從而優化防護服的性能。

4 設計案例

以筆者曾參與的一次設計為例。設計中采用了藏青色面料與白色感光材料，領子部位以立領和翻領兩用結構形式為主；領口、袖口、腰口、褲腳口等部位均以松緊設計為主，加強衣服靈活性和適用性；衣服口袋以斜插袋形式為主，在設計中，為了提高識別度，反光材料分別應用在上衣和下裝前后部位、衣袖部位，每個部位設置3 道反光條，不僅具備裝飾作用，還可增強識別性。井下作業中需頻繁做出下彎和伸肘等動作，勞動強度較大，防護服堪稱人的第二層皮膚，因此安全性及活動性是設計中需要關注的焦點。在高度順應上述要求的前提下，設計人員還要全方位考量防護服的美觀性、舒適度、標識度和效率。立足心理學視角，增強衣服的美觀性，在服裝上繪制行業及集團標識是設計工作中的重點。醒目且美觀的標識不僅能夠突顯服裝的美觀性，還能夠增強工作人員的榮譽感，使其在工作中更加自信。

5 結束語

總之，煤礦工防護服在保障礦工作業安全方面起到了重要的作用，在服裝設計的過程中也提出了較高的要求。因此設計人員需要結合礦工作業環境的主要特征及作業要求，合理設計防護服，注重服裝的靈活性、舒適性與安全性，以此推動礦工作業的有序開展。