1、1煤矿特种矿灯的改良摘要 我国煤炭生产企业的安全角势十分严峻，安全事故频繁发生，严重影响了煤矿的安全生产和工人的生命安全，在频繁的事故中，有很多都是由矿灯直接引起的。本文分析了国内外矿灯产品的技术现状，提出了以 LED 冷光源和聚合物锂电池为改良方向的产品，进一步提高了矿井生产的安全。 关键词 LED 冷光源；煤矿安全；聚合物锂电池 矿井是井下工作所必须的重要设备，其安全性能的好与坏紧系着井下工人的生命安全，我国自主开发研究的以铅酸蓄电池和镉镍蓄电池为电源的系列产品在我国煤矿使用的矿灯中占有很大的比重。这种设备体积较大、质量重对矿工的体力负担较大。 我市煤炭生产企业的安全生产安全角势十分严峻，
2、安全事故频繁的发生，已经严重影响了煤矿的安全生产和矿工的生命安全，在频繁发生的煤矿事故中，都有由矿灯直接引起的，矿灯作为防爆特殊型电气设备在矿井下使用，是煤矿井下作业人员必备的照明生产工具，被形象的比喻为“矿工的眼睛” ，产品的功能和质量与煤矿工人的安全息息相关，我国矿灯产品技术水平落后，已经成为严重影响煤矿安全生产的重要隐患，为此，开发研究技术更为先进的、安全可靠的新型矿灯势在必行！ 2一、中国矿产安全现状简介 1.国内矿灯简介 传统矿灯主要由灯头（光源）护套、电缆、蓄电池及安全护套等 4个部分组成，但存在各种问题，以铅酸矿灯作为“基型” ，一直承续了几十年，虽经过不断改进，但电源形式、光源
3、结构、功能等方面并没有多大变化，存在各种缺陷。 目前矿灯产品的主要缺陷有以下几个方面： （1）灯头内只有一个单灯丝白炽灯泡，这种产品照明工作时间仅为300 小时左右，质量低劣的甚至只能使用十几个小时。灯泡一但烧坏，井下作业人员失去照明工具，将无法继续工作，甚至发生安全事故。另外，这种光源属于热光源，点燃时温度很高，而瓦斯的爆炸温度点是 450，如果灯泡外壳破碎，灯丝很容易引起瓦斯爆炸。 （2）灯头及蓄电池闭锁结构不可靠，工人的不正常操作、拆卸矿灯容易引起一些事故发生。（3）铅酸蓄电池占矿灯总产量的 60%，这种蓄电池能量低、寿命短、质量大、存在殊多问题。 （4）矿灯功能单一，多功能多用途的矿灯
4、只占矿灯总量的 10%，对于井下这种必备设备没有充分开发利用。 2.国外研究现状 经对国外矿灯标准 IEC620131 及产品研究发现，国外的矿灯电源主要有铅酸电池和碱性蓄电池两种类型，蓄电池具备少维护或免维护性能，美，英，德，俄罗斯，澳大利亚等国家的矿灯安全性能远高于我国，几乎没有因为矿灯直接引起的安全事故，只有朝鲜和越南等少数国家的矿灯结构和安全性能与我国相似。 3国外先进水平的矿灯主要具备如下几个特点： （1）采用双光源，一个光源故障后，可用辅助光源照明。 （2）采用阻燃耐脂肪酸电缆和防静电塑料外壳，灯头和蓄电池部分达到 IP54 防护等级，可防水防尘。3）矿灯强度和耐冲击性能好，闭锁装
5、置一般采用铅封和锡焊，可防止随意拆卸，安全性能高于国产同期产品。 （4）蓄电池少维护或免维护，蓄电池容量大，可有效保持电灯时间，保证安全生产（5）矿灯具有多功能、多用途，正在研发于瓦斯报警、定位、照明与一体的多功能产品。 二、改良型锂电池矿灯方案的提出 要想获得更好的井下使用安全性能，必须借鉴国外同行业发展的情形和调研国内一些公司的研究的现状，国外非常重视矿灯多功能的开发，法国奥达姆公司推出兼具照明和甲烷报警功能的矿灯，随后，英国，苏联等国家也相继研制出这类产品，目前在俄罗斯，波兰等国家使用较为普遍，例俄罗斯的甲烷报警矿灯已占矿灯总量的 30%，有效的降低了诸多矿井安全事故的发生。本次煤矿特种
6、矿灯的改良只从基本功能发面进行有效的改良，大量的借鉴了国外的先进技术。 改良了如下： （1）LED 冷光源是新型光源，功耗小，发光效率高，其光通量52LM，温度低，工作温度 60，远远低于瓦斯爆炸点，而且，照明寿命大于 3W 小时，在矿灯使用寿命期内不需要更换光源。 （2）目前矿灯灯头由于采用光源寿命较短的白炽灯，为更换灯泡方便，其闭锁装置很容易打开，存在很大安全隐患。改良使用 LED 冷光源，改变了灯头的结构，4闭锁装置涂用封胶或锡焊，使闭锁装置成为不能轻易拆卸的半永久装置。（3）我国率先将锂电池使用在矿灯设备上，但有些锂电池还是存在不稳定因素，改良试用软包装聚合物锂电池作为矿灯电源，软外壳
7、蓄电池，保证高效容量，软外壳的设计更保证了电池不爆炸，彻底根除了因电源引起的事故。 （4）因为采用新型软包装电池，改变以往矿灯笨重的特点。本矿灯重量大约为 800 克，相对于传统的铅酸电池矿灯，体积和重量都缩小了 40%以上，有效降低了井下工人的劳动强度，提高劳动效率。 三、改良型矿灯具备的先进优点 选用高质量 LED 光源，光强衰减非常缓慢，性能远远高于台湾或其它国家生产的 LED 光源，其使用寿命大于 10 年，使矿灯到报废都不用更换光源。另外选用高质量的聚合物锂电池，产品稳定安全性能好。这两处的改良使设备具有免维护的性能。本矿灯内部设置有保护控制电路，能够在非常短的时间内切断电源，以防止
8、火花的产生，在短路故障排除后，保护电路可以继续使用。保护电路采用 SMT 贴片技术，杜绝虚焊、漏焊现象，提高产品的可靠性。 四、结论 煤矿特种矿灯改良的研究具有应用上的良好前景，具有满足现期煤矿追求安全生产的条件。 1、安全、可靠，保障了矿工的人身安全； 2、做到了真正的免维护，能有效地降低管理成本； 3、锂电池不会产生腐蚀性液体，所以不会产生由于电池漏液造成使用人员衣服或皮肤被腐蚀的问题； 54、减轻了矿工的劳动强度，节约了矿工的体能，提高了劳动效率。 总之，大力开发改良新型多功能矿灯是一件必须进行的研究，需要各研究所共同进行。把握住当今煤矿行业发展的良好时机，认真研究开发，解决矿灯在井下使用的安全问题，我国井下工友装备的矿灯一定是最先进、安全的。 参考文献： 1臧财运.新型多功能矿灯的探讨.煤矿机电2003 2贝天宝.新型锂电池 LED 矿灯电控系统的研究.广东工业大学 2008 3刘宏儒. LED 技术催促我国矿灯换代.煤矿安全2007 基金项目： 山东科技大学泰安校区（泰山科技学院）创新基金资助项目。
