鉱業における光源

1879 年には、実用的な白熱フィラメント ランプの特許が取得されました。 その結果、光はもはや燃料源に依存しなくなりました。 エジソンの発見以来、地下鉱山での応用を含め、多くの驚くべき進歩が照明の知識で行われてきました。 それぞれに固有の長所と短所があります。 表 1 に、光源の種類を一覧表示し、いくつかのパラメーターを比較します。

表 1. 鉱山光源の比較

cd = カンデラ、DC = 直流。 lm = ルーメン。

光源に通電する電流は、交流 (AC) または直流 (DC) のいずれかです。 固定光源はほとんどの場合交流を使用しますが、キャップ ランプや地下車両のヘッドライトなどのポータブル光源は DC バッテリーを使用します。 すべての光源タイプが直流に適しているわけではありません。

固定光源

タングステン フィラメント ランプが最も一般的で、多くの場合、つや消し電球とまぶしさを軽減するシールドが付いています。 蛍光灯は XNUMX 番目に一般的な光源であり、管状のデザインで簡単に区別できます。 円形および U 字型の設計はコンパクトで、マイニング エリアはしばしば狭いスペースにあるため、マイニング アプリケーションがあります。 タングステン フィラメントと蛍光光源は、シャフト ステーション、コンベヤー、通路、食堂、充電ステーション、燃料庫、修理倉庫、倉庫、工具室、粉砕機ステーションなど、さまざまな地下の開口部を照らすために使用されます。

鉱山照明の傾向は、より効率的な光源を使用することです。 これらは、水銀蒸気、金属ハロゲン化物、高圧ナトリウム、低圧ナトリウムと呼ばれる 1 つの高輝度放電 (H​​ID) ソースです。 それぞれが完全な光出力に達するまでに数分 (XNUMX ～ XNUMX 分) かかります。 また、ランプへの電力が失われたりオフになったりした場合、アークが発生してランプが再点灯する前に、発光管を冷却する必要があります。 (ただし、低圧ナトリウム (Sox) ランプの場合、再点弧はほぼ瞬時です。) それらのスペクトル エネルギー分布は、自然光のスペクトル エネルギー分布とは異なります。 水銀ランプは青みがかった白色光を生成しますが、高圧ナトリウム ランプは黄色がかった光を生成します。 地下作業で色分けが重要な場合 (例: 溶接用に色分けされたガスボンベを使用する、色分けされた標識を読む、電気配線の接続、鉱石を色で分類するなど)、色分けの特性に注意する必要があります。ソース。 低圧ナトリウムランプで照らすと、オブジェクトの表面の色が歪んでしまいます。 表 XNUMX に演色性の比較を示します。

モバイル光源

作業場所はしばしば横方向にも垂直方向にも広がっており、これらの作業場所で絶え間なく爆破が行われているため、常設の設置は、設置と維持のコストのために非現実的であると見なされることがよくあります。 多くの鉱山では、電池式キャップ ランプが最も重要な単一光源です。 蛍光キャップ ランプが使用されていますが、キャップ ランプの圧倒的多数は、タングステン フィラメント電池式キャップ ランプを使用しています。 バッテリーは鉛酸またはニッケルカドミウムです。 鉱山労働者のキャップ ランプには、ミニチュアのタングステン ハロゲン ランプ電球がよく使用されます。 小さな電球により、ビームの焦点を簡単に合わせることができます。 フィラメントを取り囲むハロゲン ガスは、タングステン フィラメント材料が沸騰するのを防ぎ、ランプの壁が黒くなるのを防ぎます。 電球は、より熱く燃焼することもできるため、より明るくなります。

移動車両の照明には、白熱灯が最も一般的に使用されています。 特別な機器を必要とせず、安価で交換も簡単です。 車両のヘッドライトには、パラボラ アルミ反射板 (PAR) ランプが使用されています。

鉱山照明の基準

坑内採掘産業が確立されている国では、通常、安全な鉱山照明システムを構成するものに関する要件が非常に具体的です。 これは、通常、炭鉱のように、メタンガスが操業から放出される鉱山に特に当てはまります。 メタンガスは発火し、壊滅的な結果をもたらす地下爆発を引き起こす可能性があります。 したがって、すべてのライトは「本質的に安全」または「防爆」のいずれかになるように設計する必要があります。 本質安全光源とは、光に供給される電流のエネルギーが非常に小さい光源であり、回路内の短絡によってメタンガスに引火する可能性のある火花が生成されません。 ランプが防爆であるためには、ランプの電気的活動によって引き起こされる爆発はデバイス内に含まれています。 また、装置自体が爆発するほど熱くなることはありません。 ランプはより高価で重く、金属部品は通常鋳物でできています。 政府は通常、ランプをガス鉱山での使用に分類できるかどうかを証明するための試験施設を持っています。 低圧ナトリウム ランプは、ランプが破損してナトリウムが水と接触した場合にランプ内のナトリウムが発火する可能性があるため、認定されませんでした。

各国はまた、さまざまな作業に必要な光量の基準を法制化していますが、法律はさまざまな作業場所に配置する必要がある光量で大きく異なります。

鉱山照明のガイドラインは、照明工学協会 (IES) や国際照明委員会 (CIE) などの照明に関係する国際機関によっても提供されています。 CIE は、目が受け取る光の質が量と同じくらい重要であることを強調し、まぶしさが視覚性能の要因であるかどうかを確認するための式を提供します。

事故、生産、健康に対する照明の影響

より良い照明が事故を減らし、生産を増やし、健康被害を減らすと期待する人もいますが、これを立証するのは簡単ではありません. 照明は生産と安全性に影響を与える多くの変数の XNUMX つにすぎないため、地下の効率と安全性に対する照明の直接的な影響を測定することは困難です。 照明が改善されると高速道路での事故が減少することを示す十分に裏付けられた証拠があります。 工場でも同様の相関関係が認められています。 しかし、採掘の性質上、作業領域は常に変化しているため、採掘事故と照明に関する報告はほとんど文献に見られず、ほとんど研究されていない研究領域のままです。 事故調査によると、照明不足が地下事故の主な原因になることはめったにありませんが、多くの場合、一因となります。 多くの地雷事故では照明条件がある程度の役割を果たしますが、落盤を伴う事故では特別な意味があります。照明が不十分だと、他の方法では修正できた危険な条件を見逃すことが容易になるからです。

XNUMX 世紀の初めまで、鉱山労働者は一般的に眼病に苦しんでいましたが、その治療法は知られていませんでした。 眼振は、眼球の制御不能な振動、頭痛、めまい、および暗視の喪失を引き起こしました。 これは、非常に低い光レベルで長時間作業したことが原因でした。 炭鉱労働者は、石炭に当たる光がほとんど反射されないため、特に影響を受けやすい. これらの鉱山労働者は、低石炭で作業するとき、しばしば横にならなければならず、これも病気の一因となった可能性があります. 鉱山に電気キャップ ランプが導入されたことで、鉱山労働者の眼振がなくなり、地下照明に関連する最も重大な健康被害がなくなりました。

最近の新しい光源の技術的進歩により、照明と健康への関心が復活しました。 以前は達成が非常に困難であった鉱山での照明レベルを持つことが可能になりました。 主な懸念事項はグレアですが、ライトから放出される放射エネルギーについても懸念が表明されています。 放射エネルギーは、皮膚の表面または近くの細胞に直接作用するか、身体的および精神的健康が依存する生物学的リズムなどの特定の反応を引き起こすことによって、労働者に影響を与える可能性があります。 HID 光源は、光源を含むガラス エンベロープにひびが入ったり破損したりしても動作します。 特に、これらの光源は非常に高い位置に取り付けることができないことが多いため、作業者はしきい値を超える線量を受ける危険にさらされる可能性があります。

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