Pagmimina ng karbon

Ang pagmimina ng karbon, pagkuha ng mga deposito ng karbon mula sa ibabaw ng Earth at mula sa ilalim ng lupa.

Ang karbon ay ang pinaka-masaganang fossil fuel sa Earth. Ang pangunahing ginagamit nito ay palaging para sa paggawa ng enerhiya ng init. Ito ang pangunahing mapagkukunan ng enerhiya na nag-gasolina sa Industrial Revolution ng ika-18 at ika-19 na siglo, at ang pag-unlad ng industriya ng panahong iyon ay suportado ang malaking pagsasamantala sa mga deposito ng karbon. Mula noong kalagitnaan ng ika-20 siglo, ang karbon ay nagbigay ng lugar nito sa petrolyo at likas na gas bilang pangunahing tagapagtustos ng enerhiya ng mundo. Ang pagmimina ng karbon mula sa mga deposito sa ibabaw at ilalim ng lupa ngayon ay isang lubos na produktibo, mekanisadong operasyon.

Kasaysayan

Sinaunang paggamit ng outcropping ng karbon

Mayroong katibayan ng arkeolohiko na ang karbon ay sinunog sa libing na mga pyres sa panahon ng Bronze Age, 3,000 hanggang 4,000 taon na ang nakalilipas, sa Wales. Binanggit ni Aristotle ang karbon ("sunugin na mga katawan") sa kanyang Meteorologica, at naitala din ng kanyang mag-aaral na si Theophrastus ang paggamit nito. Sinunog ng mga Romano sa Britain ang karbon bago ad 400; ang mga cinders ay natagpuan sa mga lugar ng pagkasira ng mga villa at bayan ng Roma at sa kahabaan ng pader ng Roma, lalo na sa Northumberland, malapit sa outcrop ng mga seams ng karbon. Ang mga Indiano ng Hopi kung ano ang ngayon ay timog-kanluran ng Estados Unidos ay minedado ng karbon sa pamamagitan ng pagpili at pag-scrape at ginamit ito para sa pagpainit, pagluluto, at sa mga seremonyal na silid sa umpisa ng ika-12 siglo na ad; noong ika-14 na siglo ginamit nila ito nang masipag sa paggawa ng palayok. Iniulat ni Marco Polo ang paggamit nito bilang laganap sa ika-13 siglo ng Tsina. Ang Aklat ng Domesday (1086), na naitala ang lahat ng halagang pang-ekonomiya sa England, ay hindi binabanggit ang karbon. Ang unang karbon ng London ay dumating sa pamamagitan ng dagat noong 1228, mula sa mga lugar ng Fife at Northumberland, kung saan nasira ang mga bukol mula sa pagsabog ng submarino at hinugasan sa baybayin ng aksyon ng alon ay natipon ng mga kababaihan at mga bata. Pagkatapos nito, ang pangalan ng karbon ng dagat ay inilapat sa lahat ng maliliit na karbon sa England. Nang maglaon ng siglo, ang mga monghe ay nagsimulang maglabas ng minahan sa hilaga ng England.

Mga pagbuo sa pagpasok ng minahan

Mga shaft

Maliban sa mga Tsino, na maaaring may minahan sa ilalim ng lupa, ang lahat ng mga unang seams ng karbon ay nagtrabaho mula sa ibabaw, sa ganap na nakalantad na paglabas. Gayunman, sa paglaon ng Middle Ages, ang pagkapagod ng outcrop coal sa maraming lugar ay pinilit ng pagbabago mula sa ibabaw patungo sa ilalim ng lupa, o baras, pagmimina. Ang mga maagang mga mina ng shaft ay kaunti pa kaysa sa mga balon na lumawak hangga't ang mga minero ay nangahas sa harap ng peligro ng pagbagsak. Ang mga shaft ay nalubog sa mataas na lupa, na may mga ad-malapit na pahalang na tunnels - para sa paagusan na hinimok sa gilid ng burol. Sa Inglatera ang ilang mababaw na mga shaft ay naubos nang maaga noong ika-14 na siglo, na ginagawang kinakailangan upang lumalim at palawakin ang pagmimina sa mga ibaba ng poste. Ang mga ito ay nanatiling maliit na operasyon; isang talaan ng 1684 ay nagpapakita ng 70 mina malapit sa Bristol, na gumagamit ng 123 manggagawa. Ang malalim na lalim ay lumikha ng maraming mga problema. Una, ang tubig ay hindi na maiiwasang mawala. Ang mga pamamaraan ng krudo ay nilikha upang maiangat ito sa ibabaw. Ang isang aparato ng bucket-at-chain ay unang pinalakas ng mga kalalakihan at kalaunan ng mga kabayo; isang tuluy-tuloy na sinturon ng mga circular plate ay iginuhit sa pamamagitan ng isang pipe. Ang mga windmills ay ginamit para sa mga bomba. Ngunit ang mga shaft ay dapat na higpitan sa kailaliman ng 90 hanggang 105 metro (300 hanggang 350 talampakan) at isang radius ng pagmimina ng 180 metro. Ito ay hindi hanggang sa 1710 na ang problema sa tubig ay nagaan sa pamamagitan ng singaw na makina ng atmospera ng Thomas Newcomen, na nagtustos ng isang murang at maaasahang mapagkukunan ng kapangyarihan para sa isang patayo na pag-atras sa pag-angat ng bomba.

Nag-Hoisting

Ang pagpapataas ng karbon mismo ay isa pang problema. Ang lakas ng tao, na nagpapatakbo ng isang windlass, ay pinalitan ng lakas-kabayo; at, habang lumalalim ang mga shaft, mas maraming idinagdag ang mga kabayo. Sa Whitehaven noong 1801, ang karbon ay nakakabit ng 180 metro ng apat na kabayo sa rate na 42–44 metric tons (46–48 tonelada) sa siyam na oras. Ang pagpapakilala ng steam engine upang mag-hoist coal ay isang pangunahing punto para sa industriya. Ang mga maliliit na windlass na may lakas na singaw ay matagumpay na sinubukan noong mga 1770. Mga 1840 ang unang hawla ay ginamit upang mag-hoist ng karga ng kotse; at mula 1840 pasulong na pagsulong sa mga diskarte sa pagmimina ng karbon ay mabilis.

Ang bentilasyon

Ang pagkakaroon ng mga nakakalason at nasusunog na gas na nagdulot ng mga minero na makilala ang kritikal na kahalagahan ng bentilasyon sa mga minahan ng karbon mula sa mga pinakaunang araw. Ang likas na bentilasyon ay binigyan ng mga tunnel ng antas ng kanal na hinihimok mula sa sloping surface upang kumonekta sa baras. Ang mga stack ng ibabaw sa itaas ng baras ay nadagdagan ang kahusayan ng bentilasyon; ang kanilang paggamit ay nagpatuloy sa maliit na mga minahan hanggang sa unang bahagi ng ika-20 siglo. Ang pinaka-maaasahang pamamaraan, bago ang pagpapakilala ng mga tagahanga, ay ang paggamit ng isang pugon sa ilalim ng shaft o sa ibabaw. Sa kabila ng panganib ng sunog at pagsabog, mayroon pa ring isang malaking bilang ng mga hurno na nagpapatakbo, kahit na sa mga nongassy mina, sa unang bahagi ng ika-20 siglo.

Ang pag-iilaw ng apoy, gayunpaman, ay isang mas karaniwang sanhi ng pagsabog hanggang sa pagpapakilala ng Davy safety lamp (mga 1815), kung saan ang siga ay nakapaloob sa isang dobleng layer ng wire gauze na pumipigil sa pag-aapoy ng mga nasusunog na gas sa hangin ng minahan. Ang pagkakaroon ng malakas na alon ng hangin, gayunpaman, ginawa kahit na ang ligtas na Davy lampas.

Ang mga tagahanga ng Rotary ventilating ay ipinakilala sa mga minahan sa ika-18 siglo. Orihinal na kahoy at pinalakas ng singaw, sila ay pinabuting sa buong ika-19 at ika-20 siglo sa pamamagitan ng pagpapakilala ng mga blades ng bakal, electric power, at aerodynamically mahusay na mga hugis para sa mga blades.

Mula sa manu-manong hanggang sa makinang pagkuha

Maginoo pagmimina

Ang mga maagang European na minero ay nagpakasal ng karbon sa labas ng tahi o sinira ito ng isang pick. Matapos ipakilala ang mga eksplosibo, kinakailangan pa rin na masira ang karbon ng tahi gamit ang mga tool sa kamay. Ang pagdating ng singaw, compressed air, at koryente ay nagdala ng kaluwagan mula sa mahirap, mapanganib na trabaho. Noong 1868, pagkaraan ng halos 100 taon ng pagsubok at pagkakamali, isang komersyal na matagumpay na umiikot na gulong na gulong para sa pag-undercutting ng seam ng karbon ay ipinakilala sa England. Ang unang pinalakas na tool na paggupit ay agad na napabuti sa pamamagitan ng pagpapakilala ng naka-compress na hangin bilang isang mapagkukunan ng kapangyarihan sa lugar ng singaw. Nang maglaon, ginamit ang koryente. Ang pamutol ng longwall ay ipinakilala noong 1891. Orihinal na hinihimok ng naka-compress na hangin at kalaunan ay nakuryente, maaari itong magsimula sa isang dulo ng isang mahabang mukha (ang patayo, nakalantad na seksyon ng isang seam ng karbon) at patuloy na i-cut sa iba pa.

Pag-unlad ng patuloy na pagmimina

Ang mga maginoo na pamamaraan ng pagmimina na inilarawan sa itaas, na binubuo ng mga siklo ng operasyon ng pagputol, pagbabarena, pagsabog, at pag-load, na binuo sa pakikipag-ugnay sa pagmimina ng silid-and-haligi. Ang pinakaluma sa mga pangunahing pamamaraan sa ilalim ng lupa, ang pagmimina ng silid-sa-silid ay natural na lumago sa pangangailangan na mabawi ang mas maraming karbon habang ang mga operasyon ng pagmimina ay naging mas malalim at mas mahal. Sa huling bahagi ng 1940s, ang mga maginoo na pamamaraan ay nagsimulang mapalitan ng mga solong machine, na kilala bilang tuluy-tuloy na mga minero, na kumalas sa karbon mula sa tahi at inililipat ito pabalik sa sistema ng haulage. Ang Joy Ripper (1948) ay ang unang tuluy-tuloy na minero na naaangkop sa pamamaraan ng silid-at-haligi.

Pinagmulan ng longwall mining

Ang iba pang punong punong pamamaraan ng modernong pagmimina, longwall mining, ay ipinakilala sa unang bahagi ng ika-17 siglo at natagpuan ang pangkalahatang paggamit ng ika-19 na siglo, ngunit matagal na itong hindi gaanong produktibo kaysa sa pagmimina ng silid-and-haligi. Nagsimula itong magbago noong 1940s, nang ang isang tuluy-tuloy na sistema na kinasasangkutan ng "araro" ay binuo ni Wilhelm Loebbe ng Alemanya. Nabunot sa buong mukha ng karbon at ginagabayan ng isang pipe sa mukha ng isang segmented conveyor, ang araro ay nakaukit ng isang gash off sa ilalim ng seam. Ang conveyor ay bumagsak laban sa mukha sa likod ng pagsulong na araro upang mahuli ang karbon na bumulwak mula sa itaas ng gash. Halos pagbabawas ng paggawa na kinakailangan sa mukha ng karbon (maliban na kailangan upang mai-install ang suporta sa bubong), ang sistema ng Loebbe ay mabilis na naging tanyag sa Alemanya, Pransya, at mga Mababang Bansa.

Ang araro mismo ay may limitadong aplikasyon sa mga mina ng Britanya, ngunit ang pinagsama-samang tagapagtaguyod ng kapangyarihan ay naging pangunahing bahagi ng kagamitan doon, at noong 1952 isang simpleng tuluy-tuloy na makina na tinawag na shearer ay ipinakilala. Nakuha sa kahabaan ng mukha ang layo ng conveyor, ang shearer ay nanganak ng isang serye ng mga disk na nilagyan ng mga pick sa kanilang mga perimeter at naka-mount sa isang baras na patayo sa mukha. Ang mga umiikot na disk ay pinutol ang isang slice mula sa mukha ng karbon habang ang makina ay nakuha, at ang isang araro sa likod ng makina ay naglinis ng anumang karbon na bumagsak sa pagitan ng mukha at ng conveyor.

Suporta sa bubong

Ang pamamaraan ng pagsuporta sa bubong sa pamamagitan ng pag-bolting ng rock ay naging pangkaraniwan sa huling bahagi ng 1940s at marami ang nagawa upang magbigay ng isang hindi nababagabag na lugar ng pagtatrabaho para sa pagmimina ng silid-and-haligi, ngunit ito ay isang masipag at mabagal na operasyon na pumipigil sa longwall na pagmimina mula sa pagkamit ng potensyal nito. Sa huling bahagi ng 1950s, gayunpaman, pinalakas, suporta sa bubong sa sarili ay ipinakilala ng British. Indibidwal o sa mga grupo, ang mga suportang ito, na naka-attach sa conveyor, ay maaaring ma-hydraulically binabaan, advanced, at i-reset laban sa bubong, sa gayon ay nagbibigay ng isang prop-free na lugar para sa kagamitan (sa pagitan ng mukha ng karbon at ang unang hilera ng mga jacks) at isang canopied landas para sa mga minero (sa pagitan ng una at pangalawang hilera ng mga jacks).

Pagkasira

Manu-manong paggawa sa electric power

Sa mga unang minahan ng baras, ang karbon ay na-load sa mga basket na dinala sa likuran ng mga kalalakihan o kababaihan o na-load sa mga kahoy na sledges o tram na pagkatapos ay itinulak o hauled sa pamamagitan ng pangunahing daanan ng pagbiyahe papunta sa ilalim ng shaft upang mai-hang sa mga hoisting ropes o kadena. Sa mga mina ng drift at slope, ang karbon ay dinala nang direkta sa ibabaw ng mga ito at mga katulad na pamamaraan. Una ay hinila ng mga kalalakihan ang mga kalalakihan at kalaunan ng mga hayop, kasama na ang mga mules, kabayo, baka, at kahit mga aso at kambing.

Ang mga steam lokomotibo na idinisenyo ni Richard Trevithick ay ginamit sa mga patlang ng South Wales at Tyne at kalaunan sa Pennsylvania at West Virginia, ngunit lumikha sila ng labis na usok. Ang mga naka-compress na air na lokomotibo, na lumitaw noong 1880s, ay napatunayang mahal upang mapatakbo. Ang mga electric locomotives, na ipinakilala noong 1887, ay mabilis na naging popular, ngunit ang mga mules at kabayo ay nagtatrabaho pa rin sa ilang mga minahan huli na noong 1940s.

Naglalakad na paglo-load

Ang paglo-load sa pamamagitan ng kamay ng sirang karbon sa mga riles ay hindi na nagawa nang maaga sa ika-20 siglo ng mga mobile loader. Ang Stanley Header, ang unang makina ng paglo-load ng karbon na ginamit sa Estados Unidos, ay binuo sa England at sinubukan sa Colorado noong 1888. Ang iba ay binuo, ngunit kakaunti ang umunlad sa kabila ng prototype stage hanggang sa ipinakilala ang makina ng Joy noong 1914. Ginagamit ang pagtitipon -ang prinsipyo, ang machine ng Joy ay nagbigay ng pattern para sa hinaharap na matagumpay na mga mobile loader. Matapos ang pagpapakilala noong 1938 ng mga de-koryenteng de-koryenteng goma, pagod na pagod na goma na dinisenyo upang magdala ng karbon mula sa pag-load sa makina sa elevator, ang mobile loading at pagdala ng mabilis na hinihiling na track haulage sa harap ng mga mina ng silid-and-haligi.

Mga tagapagtaguyod

Noong 1924, ang isang conveyor belt ay matagumpay na ginamit sa isang anthracite mine sa gitnang Pennsylvania upang magdala ng karbon mula sa isang pangkat ng mga conveyor ng silid sa isang string ng mga kotse sa pagpasok ng minahan. Sa pamamagitan ng 1960s ang sinturon ay halos ganap na pinalitan ang mga riles para sa mga intermediate haulage.