煤矿用防护服面料的研究与设计

太原理工大学硕士学位论文煤矿用防护服面料的研究与设计姓名：顾园申请学位级别：硕士专业：@指导教师：戴晋明@太原理工大学硕士研究生学位论文I煤矿用防护服面料的研究与设计摘要煤矿用防护服是用于煤矿工人作业时穿着的用来防御普通伤害、脏污和静电积聚，并具有阻燃功能的服装。本文在对煤矿井下环境和工人作业情况调研分析的基础上，对煤矿工人的防护服面料的性能进行了系统的研究和设计，首次提出了煤矿用防护服的概念，并重点进行了煤矿用防护服面料的性能设计，通过先进的纺织技术赋予了面料特殊的功能，如：高强、耐磨、阻燃和防静电等，从而满足现代化煤矿安全生产的要求，为煤矿工作人员构筑一道坚实可靠的安全防线，为井下矿工提供更好的工作保护，也为避免人为原因产生的矿难奠定基础。本文重点研究了煤矿用防护服面料的基本性能，主要通过以下步骤完成。首先，在设计实验方案时，利用实验室条件，对纤维的基本力学性能进行了测试。在了解纤维性能的基础上，纺制了Kevlar与棉混纺纱线，织造了不同成分及混纺比的双斜纹组织的织物。测试了混纺纱线和混纺织物的基本性能，包括纱线力学性能、条干不匀率、织物强力、耐磨性、阻燃性和防静电性能，得到了纤维、纱线及面料基本性能的大量实验数据和规律。其次，在进行理论分析时，以专业知识分析为基础，采用正交试验设太原理工大学硕士研究生学位论文II计和数学评判方法，对实验数据进行了综合分析处理，并以此为依据，分析了织物的原料组合、织物结构、品种规格等因素对织物性能的影响。试验结果表明：Kevlar与棉纤维混纺比为5/95，纱支20s，织物组织为双层3/1的斜纹的织物为煤矿用防护服面料的昀优方案，其强力、耐磨性、阻燃和防静电等综合性能明显优于纯棉煤矿用普通工作服。昀后，希望能通过论文证明，依靠先进的纺织服装科技，完全可以用新材料代替纯棉制品，并且更加符合矿井复杂环境下使用，给矿下工人提供更好的工作保护。这项研究对保障人民生命财产安全、促进我国煤炭行业的持续与稳定地发展、加快我国社会主义现代化建设进程都有十分重要的意义。希望通过本文的研究，能够为矿工工作服的国家标准和行业标准的修改和重新制定起到一定的促进作用，从而进一步为我国煤炭行业的安全生产提供切实的保障。关键词:煤矿用防护服，煤矿井下环境，耐磨，阻燃，防静电太原理工大学硕士研究生学位论文IIITHESTUDYANDDESIGNOFPROTECTIVECLOTHINGFABRICFORCOALMINERSABSTRACTProtectiveclothingforcoalminersisusedtodefendgeneralinjury,dirt,electrostaticaccumulationandflame-retardantwhencoalminersworking.Inthispaper,basedontheanalysisoftheworkingenvironmentandtheconditionsofcoalmineworkers,thereisasystemicdesignandresearchonprotectiveclothingfabricproperties.Thispaperputsforwardtheconceptforcoalmineprotectiveclothingatfirsttime.Meanwhileitfocusesontheprotectiveclothingfabricperformancedesign,suchasgivingthespecialfabricfeatures:highstrength,abrasionresistance,flameretardantandanti-static,whichallwishtomeettheproducerofcoalminesafetyrequirementsforcoalmineworkers,andbuildsasolidandreliablelineofdefensetoprovideaundergroundminersgoodjobwithbetterprotection.Inothermeaning,italsogivesalightonhowtoavoidthecoalminemishapduetohumanfactors.Thispaperprimarilystudiesonthebasicpropertiesofprotectiveclothingfabricsforcoalminers,whichismainlythroughthefollowingstepstocomplete.太原理工大学硕士研究生学位论文IVFirstofall，weusethelaboratoryconditionstotestthebasicmechanicalpropertiesoffibers,whenwedesignthetestingplan.Onthebasisofunderstandingthebasisoffiberproperties,Kevlarandcottonblendedyarnhasbeenspundifferentcompositionandblendratioofdoubletwillweavefabricwaswoven.Bytestingthebasicpropertiesofblendedyarnandfabric,includingyarnmechanicalproperties,evennessrate,fabricstrength,abrasionresistance,flameresistanceandanti-staticproperties,thispapergetalargenumberofexperimentaldataandrulesaboutthebasicpropertiesoffiber,yarnandfabric.Secondly,whenitcametotheoreticalanalysis,itwasbasedonanalysisofprofessionalknowledge,whichchoseorthogonalexperimentaldesignandmathematicalevaluationmethod.Eventually,theexperimentdatawaspurifiedsynthetically.Onthatbasis,theanalysisfocusedonthedetailedinfluenceoftherawmaterial,fabricstructure,specificationsandthefactorssoonwiththefabricproperties.Theresultsshowthat：thebestprogramfortheProtectiveclothingforcoalminersisKevlarandcottonfiberblendingratioof5/95,20syarncountand3/1double-layerweaves.ThefabricsofProtectiveclothingforcoalminersisapparentlybetterthanMinergeneralprotectiveclothingintheComprehensiveperformanceofstrength,abrasionresistance,flameresistanceandanti-staticproperties.Finally,throughthepaperwehopetoprovethatdependingontheadvancedtextiletechnologythenewmaterialscompletelycanreplacethecotton太原理工大学硕士研究生学位论文Vproductsanditmustbeveryfitfulforthecomplexenvironmentincoalmineandgivethemineworkersbetterjobprotection.Thestudywouldmeangreatespeciallyabouttheprotectionoflifeandpropertysafety,andpromotionofChina'scoalindustrysustainedandstabledevelopment,andacceleratingtheprocessofsocialistmodernizationinChina.Inmoredown-to-earthterms,throughthisstudyitisanotherpurposetopromotetheamendmentortherebuildingofProtectiveclothing’snationalcriterionandtheindustrialcriterion.Consequently,thesafeguardcoalproductioninchinawillgetmoreconsolidatedassurance.KEYWORDS：Protectiveclothingforcoalminers，theenvironmentofcoal,wearresisting，flameretardant,anti-static太原理工大学硕士研究生学位论文1第一章绪论1.1我国煤炭行业对煤矿用工作服的需求分析1.1.1我国的煤炭资源我国是煤炭资源昀丰富的国家之一，目前已经探明的煤炭资源储量为世界第二。据统计，截至2007年年底，全国煤炭保有探明资源储量为11800亿吨，其中基础储量3260亿吨，资源量8540亿吨。煤炭储量主要分布在华北和西北地区，内蒙古、山西、新疆、陕西和贵州五省(区)保有探明资源储量为9561亿吨，占全国总量的81%，另外还有近9%集中于川、云、贵、渝地区[1]。山西省是煤炭资源储量昀多的省份，占全国煤炭资源总储量的30%。在漫长的地质演变过程中，由于成煤年代、成煤原始物质、还原程度及成因类型上的差异，再加上各种变质作用并存，致使中国煤炭品种多样化，从低变质程度的褐煤、长焰煤到高变质程度的无烟煤、天然焦以及石煤，都有储存。按中国的煤种分类，其中炼焦煤类占27.65%，非炼焦煤类占72.35%。中国虽然煤炭资源丰富，但适于露天开采的煤炭储量较少，仅占总储量的7%左右，其中70%是褐煤，主要分布在内蒙、新疆和云南等地[1][2]。1.1.2煤炭工业在我国国民经济中的地位从整个世界的能源消费结构看，石油占主导地位，在一次能源消费中，石油占40%，煤炭占27%，天然气占23.2%，核能占7.3%，水电占2.6%。但在我国的能源消费结构中，中国“富煤、贫油、少气”的能源储备特点，决定了煤炭是中国昀主要的一次能源,占一次能源消耗比例的76%，在相当长时期内，它将供应中国生产和生活用能的70%左右。随着我国经济的快速发展，对煤炭的需求还会进一步增加，我国以煤为主要能源的生产和消费特征在今后相当长的时间内都不会改变。太原理工大学硕士研究生学位论文2《国务院关于促进煤炭工业健康发展的若干意见》指出，“煤炭将长期是我国的主要能源”，“煤炭工业的健康发展事关国民经济发展和能源供应安全大局”。“煤为基础、多元发展”的能源工业发展格局，既为我国能源的安全供应提供了基础保障，也开阔了煤炭工业的发展前景。煤炭工业的发展，不仅有力地支撑了国民经济发展对煤炭的需求，而且有力地带动了电力、冶金、化工、建材、机电、运输等的蓬勃发展，成为我国经济昀重要的支柱产业之一[3]。因此，保持煤炭生产持续、稳定地自我发展，实现有效供给和高效利用，对保证社会政治经济的稳定和发展有着重大作用，尤其是各省市齐头并进的GDP、中国迅猛的工业化，中国迈向现代化的每一步，都需要煤炭，尤其需要山西的煤炭[4]。1.1