Premogovništvo

Premogovništvo, izkopavanje nahajališč premoga na površini Zemlje in s podzemno železnico.

Premog je najbolj obilno fosilno gorivo na Zemlji. Njegova prednostna uporaba je bila vedno za proizvodnjo toplotne energije. Bil je osnovni vir energije, ki je spodbudil industrijsko revolucijo 18. in 19. stoletja, industrijska rast tiste dobe pa je podpirala obsežno izkoriščanje nahajališč premoga. Od srede 20. stoletja je premog namenil mesto nafti in zemeljskemu plinu kot glavnemu svetovnemu dobavitelju energije. Pridobivanje premoga iz površinskih in podzemnih nahajališč je danes zelo produktivna, mehanizirana operacija.

Zgodovina

Starodavna uporaba premoga

Obstajajo arheološki dokazi, da je premog sežgal v pogrebnih rudah med bronasto dobo, pred 3.000 do 4.000 leti, v Walesu. Aristotel v svoji Meteorologici omenja premog ("gorljiva telesa"), njegovo uporabo pa beleži tudi njegov učenec Theophrastus. Rimljani v Veliki Britaniji so pred 400. letom segali premog; v ruševinah rimskih vil in mest ter ob rimskem zidu, zlasti v Northumberlandu, je bilo odkrito cindre v bližini izlivov premogovnih šivov. Indijanci Hopi, ki so danes na jugozahodu Združenih držav, so premog pridobivali s pobiranjem in strganjem in ga uporabljali za ogrevanje, kuhanje in v svečanih komorah že v 12. stoletju; v 14. stoletju so jo industrijsko uporabljali v lončarstvu. Marco Polo poroča o njegovi uporabi kot razširjeni na Kitajskem iz 13. stoletja. V včerajšnji knjigi (1086), ki je v Angliji zabeležila vse gospodarske vrednosti, ne omenja premoga. Londonski prvi premog je prišel po morju leta 1228 z območij Fife in Northumberlanda, kjer so se ženske in otroci zbrali grude, odlomljene od izstrelkov podmornice in izplavljene na obalo. Nato je ime morski premog uporabljeno za ves bituminozni premog v Angliji. Kasneje v stoletju so menihi na severu Anglije začeli rudariti izseke.

Razvoj vnosa v rudnik

Gredi

Razen Kitajcev, ki so premog lahko kopali pod zemljo, so bili vsi zgodnji premogovni šivi obdelani s površine, v popolnoma izpostavljenih odsekih. V poznejšem srednjem veku pa je izčrpavanje premoga v mnogih krajih prisililo prehod iz površinskega v podzemni ali jaškov rudarjenje. Rudniki z zgodnjimi jaški so bili malo več kot razširjeni vodnjaki, kolikor so si rudarji upali pred nevarnostjo propada. Jaški so bili potopljeni na visoki tleh z aditi - skoraj vodoravnimi tuneli - za odvodnjavanje, speljano na stran hriba. V Angliji je bilo izpuščenih nekaj plitvih rudniških jaškov že v 14. stoletju, zaradi česar je treba poglobiti in razširiti rudarjenje na dnu jaškov. To so ostale majhne operacije; zapis iz leta 1684 prikazuje 70 rudnikov v bližini Bristola, ki zaposlujejo 123 delavcev. Večja globina je ustvarila številne težave. Prvič, vode ni bilo več mogoče preprosto izsušiti. Za dvigovanje na površje so bili zasnovani surovi načini. Napravo z vedri in verigami so najprej napajali moški, kasneje pa konji; skozi cev se je vlekel neprekinjen pas krožnih plošč. Za črpalke so uporabljali vetrnice. Toda jaške je bilo treba omejiti na globine od 90 do 105 metrov (300 do 350 čevljev) in polmer rudarstva 180 metrov. Šele leta 1710 je problem z vodo ublažil parni atmosferski motor Thomas Newcomen, ki je dobavil poceni in zanesljiv vir energije za navpično dvižno črpalko.

Dvigalo

Dvig samega premoga je bil še en problem. Manpower, ki deluje z vetrovko, je zamenjal konjske moči; in ko so gredi segali globlje, so dodali še več konj. V Whitehavenu leta 1801 so premog v devetih urah na 180 metrih dvignili štirje konji s hitrostjo 42–44 metričnih ton (46–48 ton). Uvedba parnega motorja za pridobivanje premoga je bila velika prelomnica v industriji. Majhna parna vetrobranska stekla so bila uspešno preizkušena približno leta 1770. Okrog leta 1840 je bila prva kletka uporabljena za dvigovanje naloženega avtomobila; in od leta 1840 naprej je bil napredek tehnik pridobivanja premoga hiter.

Prezračevanje

Prisotnost zdravju škodljivih in vnetljivih plinov je povzročila, da so rudarji že od prvih dni prepoznali kritični pomen prezračevanja v premogovnikih. Naravno prezračevanje so omogočali ravni drenažni tuneli, speljani s poševne površine, da bi se povezali z jaškom. Površinski zložki nad jaškom so povečali učinkovitost prezračevanja; njihova uporaba se je v majhnih rudnikih nadaljevala do zgodnjega 20. stoletja. Najbolj zanesljiva metoda pred uvedbo ventilatorjev je bila uporaba peči na dnu gredi ali na površini. Kljub nevarnosti požara in eksplozije je v začetku 20. stoletja še vedno delovalo veliko število peči, vsaj v jamarskih rudnikih.

Razsvetljava z odprtim plamenom je bila veliko pogostejši vzrok eksplozij do uvedbe varnostne svetilke Davy (približno 1815), v kateri je plamen zaprt v dvojni plasti žične gaze, ki preprečuje vžig vnetljivih plinov v zraku rudnika. Zaradi močnih zračnih tokov pa je celo luč Davy naredila nevarno.

Rotacijski prezračevalni ventilatorji so bili v rudnikih uvedeni v 18. stoletju. Prvotno iz lesa in s paro, so jih v 19. in 20. stoletju izboljševali z uvedbo jeklenih rezil, električne energije in aerodinamično učinkovitih oblik rezila.

Od ročnega do mehaniziranega odvzema

Običajno rudarjenje

Zgodnji evropski rudarji so premog klekljali iz šiva ali ga lomili s kramo. Po uvedbi eksploziva je bilo treba z ročnim orodjem posekati premogov šiv. Pojav pare, stisnjenega zraka in električne energije je prinesel olajšanje od tega težkega, nevarnega dela. Leta 1868 so po skoraj 100 letih poskusov in napak v Angliji predstavili komercialno uspešen rezalnik z vrtljivimi kolesi za podrezanje premoga. To prvo rezalno orodje na pogon je bilo kmalu izboljšano z uvedbo stisnjenega zraka kot vira energije namesto pare. Kasneje so uporabili elektriko. Rezalnik za dolge stene je bil predstavljen leta 1891. Prvotno ga je poganjal stisnjen zrak in kasneje elektrificiral, lahko se je začel na enem koncu dolgega obraza (navpični, izpostavljeni prerez šivega premoga) in neprestano sekal na drugem.

Razvoj neprekinjenega rudarjenja

Konvencionalne metode rudarjenja, opisane zgoraj, sestavljene iz cikličnih operacij rezanja, vrtanja, razstreljevanja in nakladanja, so se razvile v povezavi s kopanjem prostorov in stebrov. Najstarejša osnovna podzemna metoda, kopalno in stebrično rudarjenje, je seveda izvirala iz potrebe po pridobivanju več premoga, saj so rudarske operacije postale globlje in dražje. V poznih 40. letih prejšnjega stoletja so konvencionalne tehnike začele nadomeščati enojni stroji, znani kot kontinuirani rudarji, ki so premog odtrgali s šiva in ga prenesli nazaj v vlečni sistem. Joy Ripper (1948) je bil prvi neprekinjeni rudar, ki je veljal za metodo sobe in stebrov.

Izvori rudarjenja dolgih sten

Druga glavna metoda sodobnega rudarjenja, rudarstvo z dolgimi stenami, je bila uvedena že v 17. stoletju in je našla splošno uporabo do 19. stoletja, vendar je bila dolgo manj produktivna od rudarjenja v prostorih in stebrih. To se je začelo spreminjati v štiridesetih letih prejšnjega stoletja, ko je Wilhelm Loebbe iz Nemčije razvil neprekinjen sistem, ki vključuje "pluga". Plug se je čez plast premoga in voden s cevjo na sprednji strani segmentiranega transporterja, plug odrezal na dnu šiva. Transporter se je zasukal proti obrazu za naprednim plugom, da bi ujel premog, ki se je odrezal od zgoraj. Sistem Loebbe je v Nemčiji, Franciji in nizkih državah občutno zmanjšal potrebno delovno silo na premogu (razen tiste, ki je potrebna za namestitev strešne podpore).

Plug sam je imel v britanskih rudnikih omejeno uporabo, toda močno napredni segmentirani transporter je postal temeljni del opreme tam in leta 1952 je bil predstavljen preprost neprekinjeni stroj, imenovan strigalec. Odstranjevalec vzdolž obraza vzdolž tekočega transporterja je strižnik postavil vrsto diskov, opremljenih s krampi na obodu in nameščenih na gredi, pravokotni na obraz. Vrtljivi diski so odrezali rezino s premogovega obraza, ko je stroj vlekel, in plug za avtomatom je očistil vse premog, ki je padel med obraz in tekoči trak.

Podpora za streho

Tehnika podpiranja strehe s stenami je postala pogosta v poznih 40. letih 20. stoletja in je veliko zagotovila neovirano delovno območje za rudarjenje prostorov in stebrov, vendar je bilo naporno in počasno delovanje, ki je preprečilo, da rudarstvo daljinskih zidov izkoristi svoj potencial. V poznih petdesetih letih prejšnjega stoletja pa so Britanci uvedli samonosne strešne nosilce na električni pogon. Posamezno ali v skupinah bi bilo mogoče te nosilce, pritrjene na transportni trak, hidravlično spustiti, napredovati in resetirati ob streho ter tako zagotoviti prostor brez opreme (med premogovim dnom in prvo vrsto podstavkov) in krošnjami pot za rudarje (med prvo in drugo vrsto dvigal).

Vleka

Ročna dela na električno energijo

V prvih rudniških jaških so premog nalagali v košare, ki so jih nosili na hrbtih moških ali žensk ali nalagali na lesene sani ali tramvaje, ki so jih nato potisnili ali vlekli skozi glavno cesto za prevoz blaga na dno jaška, da bi jih obesili na dvižne vrvi oz. verige. V naklonskih in naklonskih rudnikih se je premog s temi in podobnimi metodami prinesel neposredno na površje. Sled so najprej vlekli ljudje, kasneje pa tudi živali, tudi mule, konji, volovi in ​​celo psi in koze.

Parne lokomotive, ki jih je zasnoval Richard Trevithick, so uporabljali na poljih Južnega Walesa in Tyna ter kasneje v Pensilvaniji in Zahodni Virginiji, vendar so ustvarili preveč dima. Lokomotive s stisnjenim zrakom, ki so se pojavile v 1880-ih, so se izkazale za drage. Električne lokomotive, predstavljene leta 1887, so hitro postale priljubljene, toda mulci in konji so še vedno delali v nekaterih rudnikih že v 40. letih.

Mehanizirano nakladanje

Z ročnim nakladanjem lomljenega premoga v vagone so mobilni nakladalci že v 20. stoletju zastareli. Stanley Header, prvi stroj za polnjenje premoga, ki je bil uporabljen v Združenih državah Amerike, je bil razvit v Angliji in preizkušen v Koloradu leta 1888. Drugi so bili razviti, vendar je le malo napredovalo nad fazo prototipa, dokler ni bil leta 1914 predstavljen stroj Joy. - načelo orožja, Joy stroj je bil vzorec za prihodnje uspešne mobilne nakladalce. Po uvedbi leta 1938 avtomobilov z gumo, ki so bili utrujeni z električnim pogonom, namenjenih prevozu premoga iz nakladalnega stroja v dvigalo, so mobilni nakladalci in tovornjaki hitro izpodrinili tovorne proge na robu rudnikov v prostorih in stebrih.

Transporterji

Leta 1924 so tekoči trak uspešno uporabili v rudniku antracitov v osrednji Pensilvaniji za prevoz premoga iz skupine sobnih transporterjev na niz avtomobilov ob vstopu v rudnik. Do šestdesetih let prejšnjega stoletja so trakovi skoraj v celoti nadomestili železniške vagone za vmesni prevoz.