刘晓阳， 马新彦， 田子建， 陈伟， 王帅， 胡宗群

(1.中国矿业大学(北京) 机电与信息工程学院， 北京 100083；2.中煤信息技术(北京)有限公司， 北京 100029)

0 引言

矿井无线通信系统是煤炭安全信息化进程发展的需求，也是煤炭智能化建设的关键技术之一[1-2]。越来越多大功率射频设备的使用，使得煤矿井下电磁环境变得更加复杂。射频设备发出的电磁波携带着能量在井下传播，遇到金属结构(可等效为接收天线[3])会发生能量转移。一般条件下金属结构从辐射场获取的电磁波能量不足以造成击穿放电，但当金属结构本身存在断点并发生通断接触时，金属结构能以刮擦放电形式产生放电火花，积聚的能量在煤矿井下爆炸性环境中可能引发瓦斯爆炸[4-6]。

2002年英国制定了用于评价射频电磁辐射能量安全性的BS 6656—2002《由射频辐射引起的易燃气体意外着火的评定指南》[7]。P. S. Excell[8]提出了射频点火的最恶劣条件，分析了金属结构在低电压下刮擦放电的可能性。李静[9]研究了电磁场对瓦斯爆炸过程中火焰传播和爆炸波的影响，得出了电场强度增加会增强瓦斯爆炸的结论。孙继平等[10]从近场磁耦合共振和远场电磁波辐射谐振2个角度，分析了煤矿井下电磁波能量安全性问题。然而，目前鲜有文献对井下金属结构等效接收天线的放电火花安全性进行研究。本文基于电磁波辐射能量耦合原理，分析了金属结构等效为接收天线时放电火花点燃瓦斯气体的条件；推导出放电火花作为负载可吸收最大功率的计算表达式；……