根據美國勞工部礦山安全與健康管理局(MSHA)報告，開採的安全性有了顯著提高。僅從1900至2014年間追蹤的煤礦死亡人數就證實了這一說法;例如，在1900，有448581名礦工和1489人死亡，而在2014，礦工總數約爲120000人，但只有16人死亡。
有毒氣體經常在地下礦井中釋放，很難被人類感官探測到。礦井中的天然氣在有機物轉化爲煤的過程中自然產生。它不僅在礦井的大氣中，而且被吸收到煤的內表面。在開採過程中釋放，火災和爆炸是一個潛在的結果。
一氧化碳(CO)是一種可能是致命的氣體，它沒有顏色、味道或氣味，在礦井火災或礦井爆炸後能形成地下，因此礦工在礦井火災或爆炸的初始後果中倖存下來，仍然面臨一氧化碳窒息的危險。今天的煤礦工人依靠一氧化碳探測器和監視器來識別井下的存在。然而，在使用現代檢測設備之前，礦工們求助於自然母親尋求幫助。金絲雀–有時小鼠–是用來提醒礦工的有毒氣體的存在。在礦井火災或爆炸之後，礦井救援人員會在一個木製或金屬籠子裏攜帶金絲雀降落到礦井中。任何來自金絲雀的求救信號都清楚地表明地下的情況是不安全的，促使人們迅速返回地面。
高毒性CO的突然升高、甲烷固有的易燃性和氧氣不足仍然是採礦業的現實。聯邦法規要求在所有采礦機上使用甲烷監測器。在採礦過程中使用爆破時，大量的一氧化碳和硫化氫(H2S)和二氧化氮(NO2)一起發生。吸入一種被忽視的黑色潮溼礦井，它是灰塵、二氧化碳和氮的混合物，逐漸克服和破壞人體的血液系統，這可能導致慢性疾病，因爲暴露於有毒氣體中。
它不僅是一個特殊的事件，如爆炸，引起礦工安全的關注。低濃度的有毒氣體在長期暴露時是有害的。爲了稀釋低和高有毒氣體的水平，使礦山環境更安全，現在安裝通風系統，在高流速下通風礦井。這種空氣通常會排放到大氣中。然而，由於通風系統將甲烷傾倒到大氣中，可能造成環境威脅，因此人們對氣體的安全性仍存擔憂。
兩種類型的傳感器，紅外線和催化燃燒熱，通常用於測量可燃氣體，如甲烷，在非採礦應用。每個傳感器都有自己的優點和限制，例如，一些傳感器對有毒氣體敏感，有些則更適合可燃氣體檢測。在地下應用中，只使用燃燒傳感器的熱量。
目前管理甲烷排放水平的法規，這些規定需要由紅外傳感器提供甲烷檢測的準確度和穩定性。監管可能會變得更加嚴格。
一個傳感器，用於檢測甲烷的礦山設備的視差MQ-2系列(圖1)。該傳感器不僅考慮甲烷的存在，而且考慮溫度和溼度對其測量精度的影響。除了甲烷檢測，這些設備也適用於檢測異丁烷、丙烷、液化石油氣、酒精、氫氣、煙。
視差MQ-2系列圖像
圖1：視差MQ-2型系列檢測甲烷。
傳感器是由一個小氧化鋁管、二氧化錫傳感層和一個電極構成的，而加熱器與特定的工作環境溫度相比，能保持特定溫度下的成分。
雖然有毒氣體是最受關注的，但監測氧氣也是至關重要的。傳感器如kgz-10氧傳感器系列由霍尼韋爾傳感控制(圖2)提供了一個高度精確的氧沒有額外的參考氣體的要求是很重要的在一個高度可燃的使用環境。
霍尼韋爾的kgz-10氧傳感器原理圖
圖2：kgz-10氧傳感器的尺寸。
該傳感器使用兩個氧化鋯爲基礎的氧氣(氧化鋯)光盤分離一個小密封室。一個圓盤作爲可逆的氧泵起作用，用於連續填充和排空腔室。第二部分測量分壓差的比值，產生相應的感應電壓。
模擬設備eval-cn0234-sdpz(圖3)是一個單電源，微功耗有毒氣體檢測儀採用機電式傳感器。電化學傳感器爲探測或測量許多有毒氣體的濃度提供了一些優勢。大多數傳感器是特定氣體的，每百萬分之一(ppm)的氣體濃度下可用的分辨率。它們的電流非常小，非常適合便攜式、電池供電的儀器。氣體探測器要麼是便攜式設備，要麼是固定氣體探測器。
模擬設備eval-cn0234-sdpz圖像
圖3：這eval-cn0234-sdpz專門針對用於嗅出有毒氣體的便攜式設備(圖片來源：凱利訊半導體)。
該電路採用eval-cn0234-sdpz電路評估板和eval-sdp-cb1z系統演示平臺(sdp-b)評估板。此外，一個小的適配器板包括與eval-cn0234-sdpz是需要連接兩電路板連接在一起。包括一個16位的eval-cn0234-sdpz AD7798Σ-ΔADC數字化電路的輸出電壓。
其他類型的傳感器
雖然氣體傳感器測量這些有毒和危險氣體的濃度，如二氧化碳、一氧化碳、二氧化氮、NH3，以及沒有足夠的氧氣，這些設備只是採礦作業中使用的各種傳感器之一。其他包括：
振動：採礦作業涉及各種重型機械，用於勘探和處理從地面提取的金屬和礦物。該工業機械受中、重振動的影響，對振動水平進行監測預報是保證設備健康的關鍵。傳感器在使用加速度計能夠較大的衝擊和振動測量和高度敏感的測斜儀，測量振動以及傾斜檢測岩石的變化和地球的運動。
距離和位移：激光傳感器能夠創建一個360°的礦井輪廓，而位移傳感器測量輸送帶的凹陷，並幫助記錄穿過皮帶的礦石數量。
壓力和壓力：壓力傳感器用於測量礦井的通風和應變計警告潛在坍塌。
應該指出的是，在採礦業中使用的所有的傳感器必須功能涉及強腐蝕，高溫條件下和惡劣的工業環境。它們通常帶有堅固的、密封的傳感器組件，專門爲這些應用程序設計。
高度集成和計算機控制的煤礦安全監測系統是基於提供實時監測和依靠氣體、負壓、溫度和風速傳感器的子系統。通信子系統提供無線通信，並與位於表面的中央控制計算機保持聯繫。監控和通信的實時數據被傳送到管理中心和移動設備。無線傳輸消除了鋪設線路和維護線路，同時加速了數據的傳輸，提高了效率和準確性。
職業病危害
爲煤礦工人提供了遠至井下的安全已經取得了長足的進步。而傳感器取代了金絲雀和老鼠提醒工人時，空氣質量狀況是危險的，礦山仍然極其危險的環境：除了有害易爆氣體，導致煤礦爲例，顆粒，導致礦工開發黑肺，又名塵肺。這種職業性肺部疾病是由於吸入煤塵久而久之使肺受損引起的，空氣囊壁炎症和肺硬化從氣囊之間的疤痕組織。我自己的祖父，一個煤礦工人，患了這種病。
