채탄

석탄 채굴, 지구 표면과 지하에서 석탄 퇴적물 추출.

석탄은 지구상에서 가장 풍부한 화석 연료입니다. 그것의 주된 용도는 항상 열 에너지를 생산하기위한 것이었다. 18 세기와 19 세기의 산업 혁명에 연료를 공급 한 것은 기본 에너지 원이었으며, 그 시대의 산업적 성장은 석탄 퇴적물의 대규모 이용을 뒷받침했다. 20 세기 중반부터 석탄은 세계의 주요 에너지 공급 업체로서 석유와 천연 가스로 자리 매김했습니다. 오늘날 지표 및 지하 퇴적물에서 석탄을 채굴하는 것은 생산성이 높고 기계화 된 작업입니다.

역사

노후화 석탄의 고대 사용

3,000 년에서 4,000 년 전에 청동기 시대에 웨일즈에서 장례식 pyres에서 석탄이 태워 졌다는 고고 학적 증거가 있습니다. 아리스토텔레스는 그의 Meteorologica에서 석탄 ("가연성 물질")을 언급했으며, 그의 학생 Theophrastus도 그 사용을 기록하고 있습니다. 영국의 로마인들은 400 년 전에 석탄을 태웠다. 로마 별장과 마을 폐허와 로마 벽을 따라, 특히 노섬 버 랜드의 석탄 이음새 근처에서 콘크리트가 발견되었습니다. 현재 미국 남서부 지역 인 Hopi Indians는 석탄을 채집하고 긁어내어 12 세기 초에 가열, 요리 및 예식장에 사용했습니다. 14 세기에 그들은 도기 제작에 산업적으로 사용했습니다. 마르코 폴로는 13 세기 중국에서 널리 사용되었다고보고했다. 영국의 모든 경제적 가치를 기록한 Domesday Book (1086)에는 석탄이 언급되어 있지 않습니다. 런던의 첫 석탄은 1228 년 파이프와 노섬 버 랜드 지역에서 해상으로 도착했으며, 잠수함 노두에서 부서지고 덩어리로 해변으로 씻겨 진 덩어리가 여성과 어린이들에 의해 모여 들었다. 그 후 영국의 모든 역청탄에 해탄이라는 이름이 적용되었습니다. 세기 후반, 승려들은 영국 북부에서 노두를 채굴하기 시작했습니다.

광산 입구 개발

샤프트

지하에서 석탄을 채굴 한 중국인을 제외하고, 초기의 모든 석탄 이음새는 표면에서 완전히 노출 된 노두로 작업되었습니다. 그러나 후기 중세에, 많은 곳에서 노두 석탄의 고갈은 지표면에서 지하, 또는 축 채굴로의 변화를 강요했다. 초기 샤프트 광산은 붕괴의 위험에 직면하여 광부가 감히 많은만큼 우물이 넓어졌습니다. 언덕의 측면으로 배수되는 배수구를 위해 횡축 터널이있는 높은지면에서 샤프트가 가라 앉았습니다. 영국에서는 14 세기 초에 일부 얕은 광산 샤프트가 소진되었으므로 샤프트 바닥에서 더 깊이 들어가서 채굴을 확장해야했습니다. 이들은 작은 작전을 유지했다. 1684 년의 기록은 브리스톨 근처에 123 명의 직원을 고용 한 70 개의 지뢰를 보여줍니다. 깊이가 클수록 많은 문제가 발생했습니다. 첫째, 물을 더 이상 간단히 배수 할 수 없었습니다. 표면까지 들어 올리기위한 조잡한 방법이 고안되었습니다. 버킷 앤 체인 장치는 처음에는 남성에 의해 구동되고 나중에 말에 의해 구동됩니다. 원형 플레이트의 연속 벨트가 파이프를 통해 당겨졌다. 풍차는 펌프에 사용되었습니다. 그러나 샤프트는 깊이 90-105 미터 (300-350 피트)와 채굴 반경 180 미터로 제한해야했습니다. 1710 년이되자 토마스 뉴 코멘의 증기 대기 엔진에 의해 물 문제가 해결되어 수직 왕복 왕복 리프트 펌프를위한 저렴하고 안정적인 전원을 공급했습니다.

게양

석탄 자체를 높이는 것도 또 다른 문제였습니다. 자아 틀을 운영하는 인력은 마력으로 대체되었습니다. 그리고 샤프트가 깊어 질수록 더 많은 말이 추가되었습니다. 1801 년 Whitehaven에서 석탄은 9 시간 동안 42-44 미터 톤 (46 ~ 48 톤)의 비율로 4 마리의 말에 의해 180 미터에 적재되었습니다. 석탄을 들어 올리는 증기 기관의 도입은 산업의 주요 전환점이었습니다. 작은 증기 구동 식 윈들 러스는 약 1770 년에 성공적으로 시험되었습니다. 1840 년경에 첫 번째 케이지가 적재 된 차량을 들어 올리는 데 사용되었습니다. 1840 년부터는 탄광 기술의 발전이 빨라졌습니다.

통풍

유해하고 가연성 가스가 있으면 광부들은 초기부터 탄광에서 환기의 중요한 중요성을 인식하게되었습니다. 경사면에서 구동되는 수평 배수 터널로 샤프트와 연결하여 자연 환기가 이루어졌습니다. 샤프트 위의 표면 스택은 환기 효율을 높였습니다. 그들은 20 세기 초까지 작은 광산에서 계속 사용되었다. 팬을 도입하기 전에 가장 신뢰할 수있는 방법은 샤프트 바닥 또는 표면에 퍼니스를 사용하는 것입니다. 화재와 폭발의 위험에도 불구하고, 적어도 20 세기 초 비가시 광산에서는 여전히 많은 수의 용광로가 운영되고있었습니다.

그러나 개방 불꽃 조명은 Davy 안전 램프 (약 1815 년)가 도입 될 때까지 폭발의 원인이 훨씬 컸으며,이 불꽃은 공기에서 가연성 가스의 발화를 방지하는 2 층 와이어 거즈로 둘러싸여 있습니다. 광산 그러나 강한 기류가 존재하기 때문에 Davy 램프조차 안전하지 않습니다.

로터리 송풍 팬은 18 세기 광산에서 소개되었습니다. 원래 목재로 증기를 사용하여 19 세기와 20 세기에 걸쳐 강철 블레이드, 전력 및 공기 역학적으로 효율적인 블레이드 형태를 도입하여 개선되었습니다.

수동 추출에서 기계 추출로

기존의 채굴

초기 유럽 광부들은 이음새에서 석탄을 걸러 내거나 골라 냈습니다. 폭발물이 도입 된 후에도 수공구로 석탄 이음새를 잘라야했습니다. 증기, 압축 공기 및 전기의 출현으로이 힘들고 위험한 작업에서 벗어날 수있었습니다. 거의 100 년의 시행 착오 끝에 1868 년에 영국에서 석탄 이음새를 깎기위한 상업적으로 성공적인 회전 바퀴 절단기가 도입되었습니다. 이 최초의 전동 절삭 공구는 스팀 대신 전원으로 압축 공기를 도입하여 곧 개선되었습니다. 나중에 전기가 사용되었습니다. Longwall 절단기는 1891 년에 도입되었습니다. 원래 압축 공기로 구동되고 나중에 전기를 통하게되면 긴면의 한쪽 끝 (석탄의 세로, 노출 된 단면)에서 시작하여 다른 쪽 끝까지 계속 절단 할 수 있습니다.

연속 채굴의 개발

전술 한 종래의 채광 기술은 절단 및 드릴링, 블라스팅 및 로딩의 주기적 작업으로 구성되어 있으며, 방 및 기둥 채굴과 관련하여 개발되었다. 가장 오래된 기본 지하 방법 인 채굴 및 채굴 채굴은 채굴 작업이 더 깊고 비싸 짐에 따라 더 많은 석탄을 회수해야 할 필요성에서 자연스럽게 커졌습니다. 1940 년대 후반, 기존 기술은 연속 광부로 알려진 단일 기계로 대체되기 시작하여 이음매에서 석탄을 분리하여 운반 시스템으로 다시 옮겼습니다. 조이 리퍼 (Joy Ripper) (1948)는 실내 및 기둥 방식에 적용 가능한 최초의 연속 광부였습니다.

장벽 채굴의 기원

현대의 채굴의 다른 주요 방법 인 장벽 채굴은 17 세기 초에 도입되어 19 세기에 일반 용도로 사용되었지만 방과 기둥 채굴보다 생산량이 적었습니다. 독일의 빌헬름 로브 (Wilhelm Loebbe)가“쟁기 (plow)”와 관련된 지속적인 시스템을 개발 한 1940 년대에 이러한 변화가 시작되었습니다. 석탄의면을 가로 질러 당겨지고 세그먼트 컨베이어의면에있는 파이프로 안내되는 쟁기는 이음새의 바닥에서 가스를 조각했습니다. 컨베이어는 전진 쟁기 뒤의 얼굴에 뱀을 찔러 가솔 위에서 깎인 석탄을 잡았습니다. Loebbe 시스템은 석탄면에서 요구되는 노동을 실질적으로 줄임으로써 (지붕 지지대 설치에 필요한 경우 제외) 독일, 프랑스 및 저지방에서 빠르게 인기를 얻었습니다.

쟁기 자체는 영국 광산에서는 적용이 제한적 이었으나 전력 고급 세그먼트 컨베이어는 장비의 기본 요소가되었으며 1952 년에는 전 단기라는 간단한 연속 기계가 도입되었습니다. 컨베이어와면을 따라면을 따라 당겨지는 시어러는 주변에 픽 (pick)이 장착되고면에 수직 인 샤프트에 장착 된 일련의 디스크를 뚫었습니다. 회전 디스크는 기계가 당겨질 때 석탄면에서 슬라이스를 자르고, 기계 뒤의 쟁기는면과 컨베이어 사이에 떨어진 석탄을 청소했습니다.

지붕 지원

락 볼팅으로 지붕을지지하는 기술은 1940 년대 후반에 일반화되었으며 방과 기둥 채굴을위한 방해받지 않는 작업 영역을 제공하기 위해 많은 노력을 기울 였지만, 장거리 채굴이 잠재력을 실현하지 못하도록하는 힘들고 느린 작업이었습니다. 그러나 1950 년대 후반, 영국은 자체 발전 형 지붕 지지대를 도입했습니다. 개별적으로 또는 그룹으로, 컨베이어에 부착 된 이러한 지지대는 유압식으로 낮추고, 전진하며, 지붕에 대해 재설정 될 수있어 장비 (석탄면과 첫 번째 줄 사이)와 캐노피를위한 소품이없는 영역을 제공합니다. 광부의 통로 (잭의 첫 번째 행과 두 번째 행 사이).

끌기

수동 노동

첫 번째 광산에서는 석탄을 바구니에 싣고 남자 나 여자의 등받이에 싣거나 나무 썰매 나 전차에 실었다. 쇠사슬. 드리프트 및 슬로프 광산에서 석탄은 이와 유사한 방법으로 표면으로 직접 가져 왔습니다. 썰매는 먼저 노새, 말, 소, 개와 염소를 포함한 동물들에 의해 끌 렸습니다.

Richard Trevithick이 디자인 한 증기 기관차는 사우스 웨일즈와 타인의 분야에서 사용되었고 나중에 펜실베니아와 웨스트 버지니아에서 사용되었지만 너무 많은 연기가 발생했습니다. 1880 년대에 등장한 압축 공기 기관차는 작동 비용이 많이 드는 것으로 판명되었습니다. 1887 년에 도입 된 전기 기관차는 빠르게 인기를 얻었지만 노새와 말은 1940 년대 말까지 일부 광산에서 여전히 작동하고있었습니다.

기계화 로딩

부러진 석탄을 철도 차량에 적재하는 것은 20 세기 초에 이동식 로더에 의해 폐기되었습니다. 미국에서 처음으로 사용 된 석탄 적재기 인 Stanley Header는 1888 년 영국에서 개발되어 콜로라도에서 테스트되었습니다. 다른 것들은 개발되었지만 1914 년 Joy 기계가 소개 될 때까지 프로토 타입 단계를 넘어서는 진전은 거의 없었습니다. 팔 원리, Joy 기계는 미래의 성공적인 모바일 로더를위한 패턴을 제공했습니다. 석탄을 적재기에서 엘리베이터로 운반하기 위해 설계된 1938 년 전기식 고무 타이어 식 셔틀 차량이 소개 된 후, 이동식 적재 및 운반은 실내 및 기둥 광산의 정면에서 트랙 운반을 빠르게 대체했습니다.

컨베이어

1924 년 펜실베이니아 중부의 무연탄 광산에서 컨베이어 벨트가 성공적으로 사용되어 방 컨베이어 그룹에서 광산 입구에있는 일련의 자동차로 석탄을 운반했습니다. 1960 년대까지 벨트는 중간 운반을 위해 거의 완전히 철도 차량을 대체했습니다.