Söe kaevandamine, söemaardlate kaevandamine maa pinnalt ja maa alt.
Kivisüsi on kõige rikkalikum fossiilne kütus Maal. Selle peamine kasutusala on alati olnud soojusenergia tootmine. See oli peamine energiaallikas, mis 18. ja 19. sajandi tööstusrevolutsiooni õhutas ning selle ajastu tööstuslik kasv toetas omakorda söemaardlate laialdast kasutamist. Alates 20. sajandi keskpaigast on kivisüsi andnud oma koha naftale ja maagaasile maailma peamise energiatarnijana. Kivisöe kaevandamine pinna- ja maa-alustest maardlatest on tänapäeval väga produktiivne, mehhaniseeritud toiming.
Ajalugu
Kivisöe iidne kasutamine
On arheoloogilisi tõendeid selle kohta, et 3000–4000 aastat tagasi Walesis põletati pronksiajal, matusepühades kivisütt. Aristoteles mainib oma Meteorologicas kivisütt (“põlevkehasid”) ja ka tema õpilane Theophrastus registreerib selle kasutamist. Suurbritannia roomlased põletasid kivisütt enne reklaami 400; Rooma villade ja linnade varemete hulgast ning Rooma müüri ääres, eriti Northumberlandis, söeõmbluste paljandi lähedal on leitud tuhka. Hopi indiaanlased, kes on praegu USA edelaosa, kaevandasid söe korjamise ja kraapimisega ning kasutasid seda kütteks, toiduvalmistamiseks ja tseremooniakambrites juba 12. sajandi kuulutuse järgi; 14. sajandil kasutasid nad seda keraamika valmistamisel tööstuslikult. Marco Polo teatas, et selle kasutamine on 13. sajandi Hiinas laialt levinud. Domesday raamatus (1086), mis registreeris Inglismaal kõike majanduslikku väärtust, ei mainita kivisütt. Londoni esimene kivisüsi saabus meritsi 1228 Fife ja Northumberlandi piirkondadest, kus naised ja lapsed kogusid allveelaevade väljakaevamistest purunenud tükke ja lainetegevuse tagajärjel kaldale. Seejärel kanti Inglismaal nimele merisüsi kogu bituumensöele. Hiljem sajandil hakkasid mungad Inglismaa põhjaosas väljakaevamisi kaevandama.
Arengud demineerimisel
Võllid
Välja arvatud hiinlased, kes võisid kaevandada söe maa alla, töötati kõik varased söeõmblused pinnast täielikult paljastunud väljalõigetes. Hilisemal keskajal sundis paljandunud kivisöe kahanemine paljudes kohtades aga kaevandamist pinnalt maa alla või šahti kaevandama. Varased šahtmiinid olid pisut rohkem kui kaevud laienesid nii palju, kui kaevurid julgesid kokku variseda. Võllid olid vajunud kõrgele maapinnale, mäe küljele juhitud kanalisatsiooni jaoks - horisontaalsetes tunnelites - olid kanalid. Inglismaal olid mõned madalad miinivõllid ammendatud juba 14. sajandil, mistõttu oli vaja minna sügavamale ja laiendada kaevandamist šahtide põhjas. Need jäid väikesteks toiminguteks; rekord 1684 näitab 70 miini Bristoli lähedal, kus töötab 123 töötajat. Suurem sügavus tekitas palju probleeme. Esiteks ei saanud vett enam lihtsalt ära juhtida. Selle pinnale tõstmiseks töötati välja töötlemata meetodid. Koppa ja keti seadet toitsid kõigepealt mehed ja hiljem hobused; toru kaudu tõmmati ümmarguste plaatide pidev vöö. Pumpade jaoks kasutati tuulikuid. Kuid šahtid pidid olema piiratud sügavusega 90–105 meetrit (300–350 jalga) ja kaevandamisraadiusega 180 meetrit. Alles 1710 aitas veeprobleemi leevendada Thomas Newcomeni auru atmosfäärimootor, mis tarnis odavat ja usaldusväärset jõuallikat vertikaalse kolbtõstuki jaoks.
Tõstmine
Söe enda kasvatamine oli veel üks probleem. Esiklaasi opereeriv Manpower asendati hobujõuga; ja võllide süvenedes lisati rohkem hobuseid. 1801. aastal Whitehavenis tõsteti söed üheksa tunniga 180 meetrit neli hobust kiirusega 42–44 tonni (46–48 tonni). Aurumasina kasutuselevõtt söe tõstmiseks oli tööstuse jaoks suur pöördepunkt. Umbes 1770. aastal prooviti väikeste aurumootoriga tuuleklaaside kasutamist. Umbes 1840. aastal kasutati laaditud auto tõstmiseks esimest puuri; ja alates 1840. aastast oli söekaevandamise tehnika areng kiire.
Ventilatsioon
Mürgiste ja tuleohtlike gaaside olemasolu pani kaevurid juba varasematest päevadest teadvustama söekaevandustes ventilatsiooni kriitilist tähtsust. Naturaalse ventilatsiooni tagavad tasased drenaažitunnelid, mis juhitakse kaldpinnalt võlli külge ühendamiseks. Võlli kohal olevad pinnavirnad suurendasid ventilatsiooni efektiivsust; nende kasutamine jätkus väikestes kaevandustes kuni 20. sajandi alguseni. Kõige usaldusväärsem meetod enne ventilaatorite kasutuselevõttu oli võlli põhjas või pinnal oleva ahju kasutamine. Vaatamata tule- ja plahvatusohule tegutses 20. sajandi alguses endiselt suur arv ahjusid, vähemalt gaasita kaevandustes.
Lahtise leegiga valgustus oli aga Davy turvalambi kasutuselevõtmiseni (umbes 1815) kasutuselevõetud plahvatuste palju tavalisem põhjus, kus leek on suletud kahekordse traatmarli kihiga, mis hoiab ära õhus süttivate tuleohtlike gaaside süttimise. kaevandusest. Tugevate õhuvoolude olemasolu muutis aga isegi Davy lambi ohtlikuks.
Pöörlevad ventilaatorid võeti kasutusele kaevandustes 18. sajandil. Algselt puidust ja aurutoitega parandati neid kogu 19. ja 20. sajandi jooksul terasteraste, elektrienergia ja nende aerodünaamiliselt tõhusate kujude kasutuselevõtu kaudu.
Käsitsi mehhaniseeritud ekstraheerimiseni
Tavaline kaevandamine
Varased Euroopa kaevurid kihistasid söed õmblusest välja või murdsid selle korjamisega lahti. Pärast lõhkeainete kasutuselevõttu tuli söeõmblus ikkagi käsitsi tööriistadega läbi lõigata. Auru, suruõhu ja elektri tulek leevendas seda rasket, ohtlikku tööd. 1868. aastal võeti Inglismaal pärast peaaegu 100 aastat kestnud katse-eksituse meetodit kasutusele söeõmbluse allalöömiseks kaubanduslikult edukas pöörlevate ratastega lõikur. Seda esimest mootoriga lõikeriista täiustati peagi, suruõhu toiteallikana auru asetamisega. Hiljem kasutati elektrit. Pikkseina lõikur võeti kasutusele 1891. aastal. Algselt suruõhuga käitatav ja hiljem elektrifitseeritud võis see alata pika pinna (söeõmbluse vertikaalne, paljastatud ristlõige) ühest otsast ja seda pidevalt teise külge lõigata.
Pideva kaevandamise arendamine
Ülalkirjeldatud tavapärased kaevandamistehnikad, mis koosnevad raie, puurimise, lõhkamise ja laadimise tsüklilistest toimingutest, töötati välja koos toa ja samba kaevandamisega. Vanim maa-alustest meetoditest - ruumide ja sammaste kaevandamine - kasvas looduslikult vajadusest taastada rohkem kivisütt, kuna kaevandustegevus muutus sügavamaks ja kallimaks. 1940ndate lõpus hakati tavapäraseid tehnikaid asendama pidevate kaevandajatena tuntud masinatega, mis purustasid kivisüsi õmblusest ja viisid selle tagasi veosüsteemi. Joy Ripper (1948) oli esimene pidev kaevur, mida rakendati toa ja samba meetodi jaoks.
Longwall kaevandamise päritolu
Teine tänapäevase kaevandamise peamine meetod, pikaealine kaevandamine, võeti kasutusele juba 17. sajandil ja oli leidnud üldise kasutuse 19. sajandiks, kuid see oli pikka aega olnud vähem produktiivne kui ruumide ja sammaste kaevandamine. See hakkas muutuma 1940. aastatel, kui Saksamaa Wilhelm Loebbe töötas välja pideva süsteemi, mis hõlmas “adra”. Tõmmatud üle kivisöe pinna ja juhitud segmenteeritud konveieri esiküljel asuva toru abil, nikerdas adra õmbluse põhjast õhutoru. Konveier puhus vastu edela ees olevat nägu, et püüda kinni kivisüsi, mis lõhest üle lõhestas. Oluliselt vähendades söepinnal vajalikku tööjõudu (välja arvatud katusetoe paigaldamiseks vajalik tööjõud), sai Loebbe süsteem kiiresti populaarseks Saksamaal, Prantsusmaal ja Madalmaades.
Adra ise oli Briti kaevandustes piiratud kasutusega, kuid võimsa segmendiga konveierist sai sealse seadme põhiosa ja 1952. aastal tutvustati lihtsat pidevat masinat, mida nimetatakse nihutajaks. Piki nägu mööda konveierit mööda tõmmatud, kandis lõiketeras rea kettaid, mille ümbermõõt oli varustatud korkidega ja kinnitatud näoga risti asetseva võlli külge. Pöörlevad kettad lõikasid masina tõmbamisel viilu söepinnalt ja masina taga olev adra puhastas kõik kivisüsi, mis tilga ja konveieri vahele tilkus.
Katusetugi
Katuse kivikruvidega toetamise tehnikat hakati kasutama 1940. aastate lõpus ja see andis palju ruumi ja sammaste kaevandamiseks takistusteta tööala tagamiseks, kuid see oli töömahukas ja aeglane toiming, mis takistas pika seina kaevandamisel selle potentsiaali realiseerida. 1950ndate lõpus tutvustasid britid aga jõuga iseliikuvaid katusetugesid. Eraldi või rühmadena saab neid konveieri külge kinnitatud tuge hüdrauliliselt alla lasta, edasi viia ja vastu katust nihutada, pakkudes seadmetele tugipostideta ala (kivisöepinna ja esimese tungrauarea vahel) ja varikatust kaevurite rada (tungraudade esimese ja teise rea vahel).
Vedu
Käsitöö elektrienergia juurde
Esimestes šahtkaevandustes laaditi kivisüsi korvidesse, mida kanti meeste või naiste selga, või laaditi puidust kelkudele või trammidele, mis seejärel lükati või veeti läbi peamise veotee võlli põhja, et riputada üles trossidele või ketid. Triiv- ja kallakkaevandustes viidi kivisüsi nende ja sarnaste meetoditega otse pinnale. Kelku tõmbasid kõigepealt mehed ja hiljem loomad, sealhulgas muulad, hobused, härjad ning isegi koerad ja kitsed.
Richard Trevithicki projekteeritud auruvedureid kasutati Lõuna-Walesi ja Tyne ning hiljem Pennsylvania ja Lääne-Virginia väljadel, kuid need tekitasid liiga palju suitsu. 1880ndatel ilmunud suruõhuvedurid osutusid kulukaks. 1887. aastal kasutusele võetud elektrivedurid said kiiresti populaarseks, kuid muulad ja hobused töötasid mõnes kaevanduses veel 1940. aastatel.
Mehhaniseeritud laadimine
Purustatud kivisöe käsitsi laadimine vagunitesse muutus 20. sajandi alguses liikuvate laadurite abil vananenuks. Stanley Header, esimene söe laadimismasin, mida kasutati Ameerika Ühendriikides, töötati välja Inglismaal ja seda testiti Colorados 1888. Teised töötati välja, kuid vähesed liikusid prototüübi etapist kaugemale, kuni Joy-masin võeti kasutusele 1914. aastal. -relvapõhimõte, Joy-masin andis edaspidiste edukate mobiilsete laadurite mustri. Pärast 1938. aastal kasutuselevõetud elektrimootoriga, kummist väsinud süstikautosid, mis olid kavandatud kivisöe vedamiseks laadimismasinast lifti, viidi liikuv laadimine ja kaubavedu kiiresti rööbasteevedudele tubade ja sammaste miinide ees.
Konveierid
1924. aastal kasutati Pennsylvania kesklinnas asuvas antratsiidi kaevanduses konveierilinti edukalt, et viia kivisüsi ruumitransportööride grupist kaevanduse sissepääsu juures olevasse autosse. 1960. aastateks olid turvavööd vahetult kaubaveoks mõeldud vagunid peaaegu täielikult asendanud.
