基于井下动作分析的矿工防护服设计
矿工,是一个危险性较高的职业。恶劣的工作环境,频频发生的事故,使得他们每天都把自己的生命握在手上,亦或交给未知的一片漆黑中。在对人道主义和人文精神高度重视的今天,以“人”为中心展开的设计思考是当代设计师首要遵循的设计思路,它体现了人文关怀和对人性的尊重[1]。在“安全保护性、功能效率性、时尚美观性”的设计总则下,矿工防护服一切围绕人性化视域的角度展开设计[2],使防护服更好地服务于从业者,让生活和生产趋于更加安全、舒适、高效。
1 煤矿工人工种划分
各行各业都需要明确的分工和职责划分,尤其像煤炭开采这样危险性行业,更加需要工人明确自身的岗位和职责,使得安全培训更具有针对性,并提高煤矿企业的生产安全。根据国家安监总局施行的煤矿安全作业相关规定和各地方有关煤矿井下人员培训的相关文件,划分出了8个部门和71个煤矿井下工种,并提出了相应建议。8个部门具体包括:采煤、掘进、机电、运输、通风、防突、地测、安监部门。各个煤矿企业在这8个部门下安排布置的操作人员岗位大同小异,功能上也都基本相同,只是各矿区及所属集团公司、矿务局等由于地理环境、历史等原因而造成名称上的不同。按生产过程中的作业方式和功能确定了10 种作业类型,它们分别是: 井下电气作业、井下爆破作业、安全检测监控作业、瓦斯检查作业、安全检查作业、运输操作作业、采掘操作作业、瓦斯抽采作业、煤矿防突作业、煤矿地测作业[3]。具体作业类型如图1 所示。
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图1 煤矿工人井下作业类型 Fig.1 Underground job type of coal mine worker
2 动作分析
根据对模拟矿井的调研以及煤矿工人实操培训考核标准等相关资料的搜集分析,选择3个代表性部门(掘进、采煤、机电)的作业动作,对其常用姿势和工作服易磨损部位进行分析。
一条原本道阻且艰的路,硬是被蹚出了一条平坦之途。在石油行业最低迷的时期,胜利石油工程公司苦修内功,并充分利用自身的人才及技术优势,创新机制、创新技术、创新管理,不仅一步步破解了难动用储量的难题,而且为胜利油田乃至东部老油田的新生找到了新的路子,提供了新的希望!
因煤矿井下特殊的工作环境,工人常被迫采取的体位有蹲位、坐位、站位、弯腰体位。掘进组负责巷道的开采与挖掘,有打眼、安装锚杆等工作,通常选择双手托举打眼机器,直立或单腿重心的姿势;采煤工负责落煤(爆破)、装煤(人工)、运煤(溜子、皮带)等,通常采用手持铁锹攉煤姿势,双腿弯曲、双腿重心交替;机电组负责井下电器的安装、维修等,直立最少,多处于蹲位、跪姿、双腿弯曲或双手抬起维修上部电器[4]。还有因巷道的低矮,矿工不能直立行走,必须选择在巷道以及狭小空间中爬行;机械操作工通常采用站姿或坐姿等常用姿势。通过对煤矿工人工种的划分以及不同工种所负责的工作分析,汇总其常用动作,具体如图2所示。
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图2 常用动作分析 Fig.2 Common action analysis
4.2.2 反光条 矿工有时需要在光线微弱的巷道中作业,易在过于黑暗的环境中误伤自己和同事[8]。多处反光条的设计能增强可识别性,避免误伤。防护服上身中反光条集中在手臂两侧,因为手臂运动频繁且运动幅度较大,上肢反光条随人体的运动而晃动可增强识别性。裤装中反光条位于两腿外侧缝,通过腿部运动带动反光条运动。通过反光条在服装上的位置设计,增强整体的时尚感。
表1 服装易磨损区域和设计建议
Tab.1 Easyly wear area and suggested designanalysis table
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代表工种易磨损区域设计建议采煤等膝、肘关节加厚、耐磨面料做护膝、护肘掘进、采煤等膝、肘关节关节处收省道安监等臀部加厚、耐磨面料,加大放松量机电等膝、肘关节及胫骨外侧使用加厚、柔软面料机电、通风等腋下腋下采用弹性、透气织物面料所有膝、肘关节及胫骨外侧使用加厚、柔软面料
3 设计要素
3.1 面料的性能要求
面料的性能是由组成面料的纤维、纱线、组织结构和纺、织及后整理工艺所决定的[2]。在煤矿防护服的设计中,面料的选择需针对井下特殊的环境以及特殊工种的工作要求而定。针对井下粉尘、静电、高温高湿等特点,要求防护服面料需具有防尘、抗静电、阻燃、拒油污、拒水等性能。在面料织造过程中加入导电丝,使面料具有导电功能,能够更好地消除工作环境内的静电。选择纯棉涡流纺纱线,透气导湿。采用普鲁苯法对面料进行阻燃整理和“三防”处理,使面料具有防油、防污、防水的功能,使织物具有不受污染的特性,不易渗入污渍,从而延长了服装的洗涤间隔,也延长了防护服的使用寿命[4]。另外,面料还需耐磨性、轻薄、透气,适应大幅度运动的要求,关节处等拉伸大的部位可拼接弹性面料。
3.2 防护性设计要求
3.2.1 可识别性 反光条是防护服设计中增强可识别性的重要元素,在昏暗环境下,容易识别的颜色有白、黄、黄橙、黄绿、橙色[5]。2014年以来,中国大部分城市交警都统一更换新式荧光黄防护衣上路执勤,有效地维护交警的人身安全,实践证明荧光黄色的视觉可识别度较高。
3.2.2 领部结构 根据笔者在中国煤炭博物馆模拟地下矿井的调研,机械化的引入在很大程度上改变了传统的井下作业模式,但是特殊的作业环境很难改善,尤其是粉尘对矿工生命安全威胁极大,因吸食大量粉尘污染物造成的尘肺病,不可逆转且很难治愈,给无数矿工以及矿工家庭带来了巨大的身心伤痛。因此,防尘在煤矿工人防护服设计中是不容忽视的要素。领部是服装上最接近口鼻的部位,通过对领部进行结构设计的优化,可阻挡煤矿工人对粉尘的吸食。
3.2.3 口袋结构 国外的防护服设计中,多采用无口袋设计。一方面可以避免机械勾挂,同时防止在发生事故时手正好放在口袋内不能更好地保护自己。但是口袋可以解决一部分工具携带的问题,采用带袋盖或拉链的形式,可以避免普通口袋带来的安全隐患,也可以方便矿工随身携带工具。
3.2.4 膝、肘部结构 井下作业动作具有其特殊性,劳动强度大。下弯、伸肘等动作很多,服装结构设计中必须运用人体工效学原理。研究井下作业环境中人体—服装—环境的系统特点,建立合理的服装“衣环境”,除温度湿度的调节作用外,也应为动作的实施创造舒适的环境[6]。服装作为人体第二层皮肤,井下作业服应侧重矿工井下作业的舒适性要求。根据动作分析,膝肘部是最容易磨损部位,加厚和使用耐磨面料可以增加舒适度并且使织物更加耐磨。另外,收省道隆起,可为大幅度动作提供活动空间。
根据煤矿工人井下作业常用动作和环境因素,总结矿工防护服结构功能性设计要素,具体见表2。
“目前昆明共有菜鸟驿站300多个,大多分布在社区、校园,主要为周边居民提供代收代寄服务,一方面客户收取件无需四处奔波,一方面也解决了快递员的派送难题。”菜鸟驿站云南省负责人王伟鹤说,“双11”快件量是平时的2到3倍,驿站也根据情况加派了人手,确保服务质量和效率。
综上所述,苯磺酸顺式阿曲库铵引起严重过敏反应仍应引起重视,麻醉药物所致过敏性休克的患者,致敏原已确诊的情况下,再次行全身麻醉诱导时宜改用其他药物替代,不能确定致敏原的情况下,应在充分监测血流动力学情况下谨慎用药,并做好抢救准备,急救设备与药物应处于随时备用状态。
表2 设计要素分析
Tab.2 Design element analysis table
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设计要素目的具体方式安全性减少牵绊钩挂增强可识别隐形袋口拉链、带袋盖口袋色彩鲜亮,反光条拼接方便性穿脱方便防止工人上身裸露只穿下装连体设计覆盖性减少暴露皮肤面积长袖、长裤活动性满足四肢大幅度运动要求收省道拱起提供运动空间防尘性阻挡灰尘领口植入防尘口罩,袖口、裤口可调节设计透气性舒适散热易出汗部位透气面料拼接腰部松紧可调节耐磨性防止磨损易磨损部位多层耐磨面料植入护肘、护膝
4 矿工防护服设计
4.1 矿工防护服设计效果
之前,网上也有“孕妇吃火锅可致胎儿畸形”的传言。“孕妇吃火锅可致胎儿畸形”的说法建立在“火锅→生肉→弓形虫→孕妇→胎儿畸形”逻辑链条基础之上。吃火锅有生肉,而生肉会被弓形虫污染,弓形虫进入孕妇体内会引起流产、死胎、脑积水或无脑儿等畸形。这个推理过程可谓漏洞百出。
作者也看到,除了游说团体外,还有各种各样的团体组织为各种各样的目的而试图千方百计地对政府官员施加影响。这些官民之间的互动未必都是不健康的,不能因其中有个别涉及腐败的事例而予以压缩限制。但是作者相信,我们可以采取措施,使这些团体的资金来源以及它们与政府官员间的互动更加透明。
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图3 效果示意 Fig.3 Effect diagram
4.2 款式结构设计及分析
矿工防护服的款式如图4所示。
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图4 款式示意 Fig.4 Style diagram
4.2.1 领部与防尘口罩结合 矿井中空气流通较差,有害粉尘颗粒物浓度很高,当煤矿工人执行图2中的动作1,2时,最容易受到扬尘煤粉颗粒的侵袭。在中国统计的尘肺病人中,80%是煤工尘肺,发病率潜伏期在10年以上,特别是一些私人煤窑,很少会使用防尘、除尘设施,几乎完全暴露在粉尘中。文中采用领部与防尘口罩可拆卸设计,拉链拼接。一般的煤矿用防尘口罩最多可清洗十次,它与服装的寿命不同。领部口罩可拆卸设计可及时更换口罩部分,保证口罩部分的防尘性,也不会因两部分使用寿命不同而造成服装的浪费。双层面料中夹层为滤料纤维及活性炭,有拦截、吸附粉尘颗粒的作用[7]。矿工防护服领部与防尘口罩细节设计如图5所示。领部中植入防尘口罩,二合一的设计方便矿工穿戴,弥补容易遗漏防尘口罩的缺点,能有效地通过防护服阻挡矿工对粉尘的吸食,极大程度地降低尘肺病等一系列呼吸疾病的发病率。
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图5 领部与防尘口罩结合设计 Fig.5 Combination of collar and dust mask
表1列出了不同动作下服装易磨损区域和设计建议。
4.2.3 连体设计 现有矿工工作服大多为分体设计,因井下闷热潮湿的环境,很多矿工会选择只穿下装,裸露着上半身,这种违规行为极易将自己划伤。连体的设计能避免工人偷懒不穿着整套防护服,同时穿脱便捷,可使服装更好地保护人体。
文中设计了一款矿工防护服,整体效果如图3所示。
CHEN Jie,LYU Wenjing,ZHU Liming. Functional research and design of miners protective clothing [J].Textile Industry and Technology,2013(5):15-17.(in Chinese)
4.2.10 橡筋线 后腰采用收褶裥、抽橡筋线设计,收腰设计灵活方便且美观。
防火墙技术一般会运用于网络访问的情况下,通过预先隔离或是屏蔽作用来保障系统的安全性。就技术角度而言,防火墙主要依赖系统内的访问权限设置进行作用,换而言之,就是用户在进行网络连接后,可以通过防火墙这一技术发现不正常的服务器请求,然后根据事先设定好的权限将这些请求进行自动过滤,最后再决定是隔离还是选择接受。
199 Application of three-dimensional printing in urology: a recent progress
4.2.6 口袋 拉链的设计如图6所示。图6中上装口袋开口拉链位于反光条上,为隐形运动拉链,与普通口袋相比可避免钩挂,同时发光材质易于矿工在昏暗中找到口袋位置。隐形运动拉链的使用,提高实用性,并融入时尚元素。
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图6 拉链 Fig.6 Zipper
4.2.7 工具袋 多口袋设计,方便携带工具,有袋盖,避免钩挂危险。
4.2.8 褶裥 提供后背活动松量。
4.2.9 透气面料 透气面料及防护服腋下结构见图7和图8。根据图2动作5,可知腋下面料拉伸较大,且大多数工作服腋下面料和衣身一致,为增强透气性和弹性,选择网眼弹性面料做拼接。
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图7 透气面料 Fig.7 Breathable fabric
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图8 腋下结构 Fig.8 Structure under the arm
4.2.5 头圈 松紧橡胶材质,使用领部防尘口罩时套在头上,让口罩与面部更贴合。后部有防滑设计,防止滑落,使得穿戴更牢靠。
[2] 陈洁, 吕文静, 朱黎明. 矿工防护服的功能性研究与设计[J]. 轻纺工业与技术, 2013(5):15-17.
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图9 袖口、裤脚口结构 Fig.9 Structure of cuffs
5 结语
文中针对煤矿工人井下作业动作分析的防护服设计,符合新时代的矿工防护服的设计要求和理念。使防护服细节设计的针对性更强,提升工人穿着的安全性、舒适度,有利于提高工作效率;融入时尚设计元素,打破工作服的原貌,能够体现职业特点,因工作装的设计给特殊行业从业者心理带来职业归属感和自豪感。
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4.2.11 袖口、裤脚口 图9为袖口、裤脚口结构。采用拉链式三角形插片,既方便穿脱,又可以收紧袖口、裤脚口,减少大幅度运动时的裸露皮肤面积[9],防止灰尘进入。
4.2.4 护膝 针对图2中动作1,2,4,6等易磨损膝、肘关节等部位,护肘、护膝处选择耐磨损面料,省道起拱,为手臂弯曲和下蹲提供空间,使得动态下穿着更舒适。加厚的关节处在肘部、膝盖、小腿等接触墙壁、地面时更加柔软舒适,减少工人不适,保护关节。
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但是,目前国内高等教育,尤其是本科教育阶段,对这部分知识的讲授未能达到实际应用所要求的深度。大多数院校在大学物理、理论力学等课程中讲授相关内容,在运动学方面,介绍质点在三维空间的运动以及刚体的“平面运动”;在动力学方面,介绍质点在三维空间的动力学以及少量刚体“平面运动”的动力学。讲授多个刚体在三维空间的运动学及动力学的院校较少。而实际应用中,机械系统大多是多个刚体组成的系统;而且很多情况下,刚体在三维空间的运动并不能简化为“平面运动”,如行驶的车辆、飞行的飞机、卫星、多关节的机器人等,且二者在理论上区别较大,自学难度较高。
KAN Lihong,CHEN Yan. Research on the design of protective clothing for coal miners[J].China Personal Protection Equipment, 2008(4):12-15.(in Chinese)
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石羊河流域高效节水灌溉与农业种植结构调整…………………………………………… 李元红,王以兵(5.52)
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他曾长途跋涉,前往科尼岛,那里有个畸形人表演激起他极大的热情。他拍摄到三条腿的男人、性瘾者“鸡夫人”以及雌雄同体的两性人。据威特金透露,他与这个两性人有了第一次性经验。这个畸形人表演团,成了他的“家”,在这里,他可以尽情展现自己那些生动的幻想。要不是畸形人们并不需要这位并非同类的摄影师,他可能会与他们成为同道。
如果每个神经元都是一个星系,那么突触——散布在神经元的蛇形延伸上的小结构——就是它的恒星。在这项科技力作中,来自英国爱丁堡大学的一个团队构建了小鼠大脑中每个突触的首张详细地图。
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