模塊化理念下的煤礦井下作業服設計研究

陳臻真，鄭高杰

（閩南理工學院 服裝與藝術設計學院，福建 泉州362000）

0 引言

煤炭作為重要的能源資源，對于國家經濟和能源安全具有重要的貢獻。由于煤礦開采的特殊性，在生產過程中容易給工人帶來職業病、安全事故等問題。據煤礦安全網于2022 年的統計，現如今全國的礦山安全生產形勢呈現出相對穩定狀態，當年共發生礦山安全事故367 起、其中死亡人數為518 人，同比去年分別降低3.4%和2.4%。作為煤礦井下作業人員的主要保護屏障之一，作業服的重要作用不容小覷[1]。傳統的井下作業服設計在防護性能、人體工程學等方面存在一定的缺陷。例如，不透氣、重量過大、過度緊身等問題在一定程度上降低了工人在井下的作業效率和舒適感。針對這些問題，本文將基于模塊化理念研究一種新型的煤礦井下作業服，分析新型井下作業服的保護性能和耐用性，并對其進行綜合評估。

1 煤礦井下作業服的現狀分析

煤礦井下環境是指地下煤礦開采過程中，礦井內的氣氛、地質條件、照明條件、噪聲、溫度、濕度等各種因素的綜合影響。由于煤礦深度較大、空氣流通差，礦井內的氧氣含量較低。此外，采煤、爆破等作業會消耗大量氧氣，使礦井內的氧氣含量更低。煤礦井下常見的有害氣體包括瓦斯、一氧化碳、硫化氫等，它們的濃度可能會超過安全限值。這些氣體易引起爆炸、窒息、中毒等危害[2]。煤礦井下環境的特殊性質要求工人必須穿著專門的作業服，以保護其安全和健康。

隨著社會對職業安全的重視，煤礦企業的安全防護意識日益增強，對作業服的防護性能要求越來越高，因此，防止傷害、防護侵害、保證煤礦生產的順利進行等方面，防護性良好的作業服將有更大的市場需求[3]。智慧化、人機交互等新技術的引入，使得操作更加便捷、安全，真正實現了煤礦行業的智能化轉型[4]。

調研發現，當前的煤礦井下作業服設計存在顏色單一、可識別性不足、舒適度欠佳、御寒功能不足、散熱性有待提高、耐用性欠佳等問題。煤礦井下作業服顏色單一會導致工人難以辨認身份，增加事故發生的概率。煤礦井下作業服舒適度欠佳（如不符合人體工程學規范），會影響工人的工作效率和安全[5]。煤礦井下作業服御寒功能不足，意味著在寒冷的井下環境中，工人的健康可能受到威脅。在高溫環境中工作，井下作業服可能會減緩散熱并引發體溫過高，從而嚴重影響工人的身體健康。在惡劣的井下環境中，井下作業服的耐磨性、耐腐蝕性、耐撕裂性等都是重要的因素。

總之，基于當前煤礦井下作業服現狀，需要設計出更適合于煤礦井下環境的、安全可靠、舒適耐用、保暖防寒等特點的作業服。

2 模塊化理念在服裝中的應用研究

2.1 模塊化理念概述

模塊化作業服設計原理是指將作業服分為若干個模塊，每個模塊都有特定的功能和需求，可以單獨制作和組合使用。通過模塊化設計，可以根據實際使用情況選用相應的材料模塊，從而實現更加靈活和高效的作業服制作[6]，提高作業服制作的效率和品質。模塊化作業服設計的原理是通過將作業服分為若干個功能、材料、風格和生產模塊，以達到更好的靈活性和高效性，使作業服更加適應不同的使用場景和需求。

2.2 服裝的模塊化設計

傳統作業服設計需要制造和儲備多種款式和尺寸的服裝，造成很高的成本，而模塊化設計則能夠根據不同需求，按需定制，避免浪費，減少制作時間和工作量，提高生產效率。模塊化作業服設計可以根據不同崗位和場景，設計定制不同的服裝組合，便于企業統一管理，也降低了管理成本。

2.3 模塊化設計在服裝上的應用

傳統作業服設計需要制造和儲備多種款式和尺寸的服裝，造成很高的成本，而模塊化設計則能夠根據不同需求，按需定制，避免了浪費。

2.3.1 構思

在模塊化設計中可將服裝分為基礎模塊和非固定模塊，基礎模塊是指服裝中一些固定服飾，如衣領、袖口、褲腰等，而非固定模塊則包括服裝中可以靈活修改的元素，如衣袖長度、面料材質等。通過對這些模塊進行組合和拼接，可以實現各種款式和風格的相互匹配，給予服裝更多的可能性，使得服裝更大程度發揮其功能性。同時在實際進行模塊化設計時，可以根據客戶的喜好和需求，制定出不同的模塊，如顏色、面料、結構等方面，并對每個模塊進行分析和歸納。在對每個模塊進行設計時，可以注重細節和實用性，確保每個模塊的功能得到最大化發揮。

2.3.2 生產

細致地考慮每個模塊的功能和特性，將各個模塊按照功能進行分類，對于固定模塊方面可以在各個服裝中保持一致，以便提高生產效率和降低成本。對于非固定模塊，可以根據不同款式和風格進行選擇和組合，以滿足客戶的不同需求。在服裝模塊化生產中，設計師還需要掌握一定的模塊化設計技巧，例如通過裥邊、花邊、紐扣等方式，為服裝增添不同的個性，同時也要注意模塊之間的協調配合，使得整體效果更加和諧美觀[7]。

2.3.3 案例

耐克與設計師約翰娜·史進行合作，聯合打造出一系列為女性設計的極具美感、功能性的服裝。在這個系列中，人們可以從一系列產品中挑選出最適合自己的服裝。NikeLab x JFS 系列可以根據所做的活動，可以根據不同用途進行重量和結構上的調整。此款斗篷可作為外套使用，靈活多用，有三種穿戴方式：敞開、披在肩上、系上帶子，或者作為保暖短裙系在臀部周圍。

圖1 中的此款長袖衫是該系列的主打產品，符合人體工程學，全力打造合身效果，同時還搭配與眾不同的拉鏈式假領。服裝將網眼夾層與Dri-FIT技術、Cool-Touch 的棉質運動衫相互結合，具有極高的透氣性。衣袖部分的拇指扣設計也幫助運動員在運動過程中固定衣物。

圖1 NikeLab XJFS Crop 長袖衫Fig.1 nikelab x jfs crop long sleeved shirt

3 煤礦井下作業服設計分析

模塊化的設計需要考慮每個模塊的可操作性，以便有效地制作和維修作業服。每個模塊應該易于加工、組裝和維修，方便制作和更換。例如，衣領、袖口和褲腰應該以簡單的方式裝配到作業服上。模塊化的設計需要考慮作業服每個模塊的使用率，以減少浪費并提高可持續性。作業服的設計應當能夠充分利用每個模塊，并確保不同模塊中的功能不重復。這樣在整體上可以提高作業服的使用價值和效果[8]。

3.1 結構設計

（1）上衣分割：上衣的設計需要具備更好的伸縮性和靈活性，因此可以在袖窿和背部進行分割，使得作業人員能夠自由伸展雙臂和扭動身體，增強工作的舒適性和效率。在實際制作過程中，不同面料也需要進行拼接，以提高作業服的防護性能和舒適度。

（2）衣領設計：在煤礦井下作業時，工人需要面對較為嚴峻的環境問題，其中包括危險的塵土和氣體，而這些污染物會通過衣領進入人體，因此作業服的領口設計要考慮到防護煤塵的需求。可通過立領設計，將煤塵隔離在服裝外部，保證工人的健康安全。

（3）衣擺設計：在作業現場中，不少設備密集且作業空間有限，為了避免衣擺過寬導致卡住障礙物，作業服需要進行相應設計。收腰設計可以相對較好地解決這一問題，在下擺處進行收腰設計，并且可根據需要選擇合適的螺紋，并調整松緊，保證作業的方便快捷。

（4）袖口、褲腳設計：袖口和褲腳的緊密結合可以有效防止灰塵等污染物進入作業員的身體，并提高防護效果。袖口和褲腳都應采用收口的設計，使得作業人員可以由于不受阻礙，保證作業的高效性和安全性。

（5）口袋設計：在煤礦井下工作，作業人員需要隨身攜帶各種工具和物品，因此口袋的設計需要充分考慮使用者的實際需求。為了解決褲兜破損嚴重的問題，嘗試不同口袋樣式的設計，并在作業服上使用合適的紐扣等設備固定。這樣既保持了口袋的實用性，又提高了作業服的美觀性和整潔度。

綜上所述，作業服設計需要充分考慮到實際使用需求，并在設計上進行必要的優化，以保證其具備高度的安全、舒適和持久的性能。

3.2 顏色設計

井下作業服是井下工作人員在工作過程中的專用服裝，其顏色設計應充分體現安全、可靠、便捷等特征，所以井下作業服在滿足功能性需求的前提下，服裝顏色應盡量與環境形成差異性，在視覺上營造出一種眼前一亮的效果，能夠對井下作業人員起到安全保護作用，使井下作業人員能夠更加高效地開展工作。另外，礦井下的工作空間比較擁擠，且機械車輛很多，警示性的作業服顏色可以幫助保障井下作業人員的安全。使用不同顏色區分不同崗位工人的作業服也可提高服裝的功能性，方便管理。反光條的使用可以在井下發生緊急情況時，起到警示的作用，可以迅速分辨出是什么原因造成的事故，以便于采取及時有效的措施進行處理。

3.3 材料選擇

對于煤礦井下作業服的設計，面輔料的選擇一直是考察的重點。

井下作業服面料的選擇需考慮防靜電性、阻燃性和防水性。在設計過程中，可以選擇一個被稱為“三防”面料的紡織品，該面料具有防火、防水和防靜電的特點。這種面料被廣泛應用于工業和特種制服，它最大限度地保護了井下作業人員的安全，且具有舒適感。

PVC 晶格反光條顏色多樣，是時尚設計中的理想選擇。但是，與其他材料相比，這種材料有一定的硬度，如果長時間佩戴，會對人體的舒適性造成一定的影響[9]。還有一種是選用反光熱貼膜，將反光的熱敏材料貼在布料上，然后用高溫將熱敏材料熔化，這樣就可以在布料上留下印子。在樣品服裝的生產過程中，選用防靜電亮銀彈性貼片，這種材料的優點是，能吸收大部分的反光，在強光照射下反光效果更明顯。目前，國內安全服大多使用的是聚酯纖維、尼龍、滌綸等材料，而這種材料的衣服表面有一層光滑的塑料涂層，反射的光在經過表面涂層時被反射回去。

4 結語

通過對煤礦井下作業服現狀和模塊化理念在服裝中的應用研究及煤礦井下作業服設計分析，提出了一種基于模塊化理念的煤礦井下作業服設計方案。本方案采用了模塊化設計原理，將作業服分為不同的模塊，以便更好地適應不同的作業環境和需求，同時結合顏色選擇和材料搭配，提高了作業服的穩定性和防護性能。有助于提高作業服的使用便利性和適應性，減少了潛在危險的發生率，增強了作業服的安全性和舒適性，提高了煤礦行業的整體安全水平和形象[10]。未來，我們可以從以下幾個方面進一步完善和拓展本方案，一是根據實際工作需求和反饋不斷進行改進和優化；二是采用更加先進的材料和技術，提高作業服的防護性能和舒適性。相信在不遠的將來，基于模塊化理念的煤礦井下作業服設計將會有更加廣泛的應用前景。