見於中國文字記載的礦井照明有明《天工開物》銀篇“采工篝燈”;李時珍《本草綱目》金石部採煤圖中有懸掛式燈。19世紀前用油燈作井下照明,1815年英國在有瓦斯的礦井中開始使用油作燃料的安全燈。1920年出現蓄電池為電源的礦燈後,礦井照明才有根本改善。中國於20世紀30年代在少數礦井中開始用蓄電池礦燈和電氣照明,1949年後普遍採用蓄電池礦燈和電氣照明。礦井照明的基本要求是:照明品質好、光效高、省電、安全可靠、堅固耐用並便於安裝、使用和維修。中國煤礦安全規程對礦礦井各主要地點的照明要求有具體規定。礦井照明燈具按使用方式分固定式和移動式;按結構型式分礦用一般型、礦用安全型和礦用隔爆型。目前在井下應用的主要光源是白熾燈和熒光燈。

  礦用白熾燈 礦用一般型白熾燈由白熾燈泡、外殼、堅固的玻璃保護罩、金屬保護網和電纜進線盒等主要部件組成。金屬保護網固定在外殼上,玻璃保護罩與外殼間有性能良好的橡膠墊圈,使保護罩與外殼壓緊,達到密封、防水、防塵目的。

  礦用安全型白熾燈除具有與礦用一般型類似的結構外,還采用瞭特制的隔爆燈頭和燈具聯鎖裝置。隔爆燈頭帶有消弧室,以消除燈泡脫開燈頭觸點時可能產生的火花,玻璃保護罩和隔爆燈頭之間用彈簧實現機械聯鎖。玻璃保護罩大面積破碎或被摘下時,靠彈簧的作用將燈泡彈出,從而自動切斷電源,以防瓦斯爆炸。

  礦用隔爆型白熾燈(圖1)除具有與礦用安全型類似的結構外,其玻璃保護罩和外殼能承受10個大氣壓的壓力。燈內有瓦斯爆炸時,玻璃罩可不致炸破,並通過隔爆間隙冷卻火焰,以免擴及燈外。

圖1 礦用隔爆型白熾燈

  礦用熒光燈 礦用一般型、礦用安全型和礦用隔爆型熒光燈,除在各自的結構上保證滿足井下使用條件外,還帶有自耦變壓器和電容。利用變壓器線圈的電感和電容的串聯諧振作用,產生800多伏的高電壓實現快速冷起動,以代替通常的電感鎮流器和氖泡起輝器的熱起動。萬一熒光燈管破碎,由於無氖泡起動器接通燈絲電路,安全性得以保證。礦用隔爆型熒光燈見圖2。

圖2 礦用隔爆型熒光燈

  高頻熒光燈由高頻電源供電,具有體積小、功率小、光效高、壽命長的優點,可作為支架燈,用於綜采工作面的照明。

  移動式燈具 在采掘、裝載機械和電機車等移動機械設備上,采用移動式燈具(也稱礦用投光燈),為作業時提供局部照明。這類燈具大多為礦用隔爆型,具有耐震性能好、光斑大、亮度高、堅固耐用並帶有開關等特點。光源大多為白熾燈泡,少數用高壓汞燈供水力采煤工作面照明。電機車上的投光燈帶有性能良好的反射器,使照射距離超過40m,並要有拆卸方便,固定牢靠的尾燈(紅燈)。

  照明電源 中國礦井中的固定式照明電源一般為127V,由幹式照明變壓器供電;移動式照明電源一般為36V,個別為127V,由機器本體附帶的照明變壓器供電。架線式電機車上的投光燈源,由架線直流電源供電;蓄電池式電機車則由本機蓄電池組抽頭供電。

  蓄電池燈具 有頭戴式(稱礦燈或頭燈)和手提式兩種。礦燈是井下礦工隨身必備的燈具,由蓄電池組、燈頭和聯接電纜等組成(圖3)。蓄電池系在礦工腰帶上,燈頭戴在礦工帽上。燈頭內有自動斷電裝置,燈泡或燈面玻璃破碎時能立即斷電,以保證井下使用安全。手提式燈備有提環或掛鉤,在燈內由蓄電池經導電觸頭直接給燈泡供電,常用於緩傾斜薄礦層工作面的照明。

圖3 蓄電池礦燈

  礦燈電源有酸性鉛蓄電池和堿性鎳蓄電池兩種。堿性鎳蓄電池具有壽命長、機械強度較高、電解液消耗量小、故障率低等優點,但其電量及電能效率低。中國50年代曾廣泛采用過堿性鎳蓄電池礦燈,現在以采用酸性鉛蓄電池為主。

  發展方向 井下固定式照明以熒光燈為主,白熾燈隻作為臨時性移動式或應急照明。將采用發光效率高、體積小、防爆性能可靠的新型燈具,如高頻熒光燈和高壓汞燈等。