כריית פחם

כריית פחם, שאיבת מרבצי פחם מעל פני האדמה ומתחת לאדמה.

פחם הוא הדלק המאובנים השופע ביותר בכדור הארץ. השימוש בו בעיקר היה לייצור אנרגיית חום. זה היה מקור האנרגיה הבסיסי שהניע את המהפכה התעשייתית של המאה ה -18 וה -19, והצמיחה התעשייתית של אותה תקופה תמכה בתורו לניצול נרחב של מרבצי הפחם. מאז אמצע המאה העשרים, פחם הניח את מקומו לנפט וגז טבעי כספק האנרגיה העיקרי בעולם. כריית פחם מהשקעות לפני השטח והתחתית כיום היא פעולה ממוכנת ביותר.

היסטוריה

שימוש עתיק בפחם גובר

ישנן עדויות ארכיאולוגיות לכך שפחם נשרף בפסי הלוויה בתקופת הברונזה, לפני 3,000 עד 4,000 שנה, בוויילס. אריסטו מזכיר פחם ("גופות דליקים") במטאורולוגיקה שלו, ותלמידו תיאופרסטוס מתעד גם את השימוש בו. הרומאים בבריטניה שרפו פחם לפני מודעה 400; בין הריסות הווילות והעיירות הרומיות לאורך החומה הרומית, במיוחד בצפון-יברנד, סמוך להתפרצות תפרי פחם. האינדיאנים של הופי מהיום היא דרום-מערב ארצות הברית כרתו פחם על ידי קטיף ושריטה והשתמשו בהם לחימום, בישול ובתאים טקסיים כבר במודעה של המאה ה -12; במאה ה -14 הם השתמשו בזה באופן תעשייתי לייצור כלי חרס. מרקו פולו מדווח על השימוש בו כנפוץ בסין של המאה ה -13. ספר דומסדיי (1086), שרשם כל דבר בעל ערך כלכלי באנגליה, אינו מזכיר פחם. הפחם הראשון של לונדון הגיע בדרך הים בשנת 1228, מאזורי פיף וצפון-נברלנד, שם נאספו גושים שנשברו ממוצאי הצוללות ונשטפו לחוף על ידי פעולת גלים על ידי נשים וילדים. לאחר מכן, השם פחם ים הוחל על כל הפחם הביטומני באנגליה. בהמשך המאה, נזירים החלו לכרות את מוצאיהם בצפון אנגליה.

התפתחויות בכניסה לשלי

פירים

למעט הסינים, שאולי כרתו פחם מתחת לאדמה, כל תפרי הפחם המוקדמים עבדו לפני השטח במוצאים חשופים לחלוטין. עם זאת, בימי הביניים המאוחרים, מיצוי פחם מיובש במקומות רבים אילץ שינוי משטח למחתרת, או לכריית פיר. מוקשים עם פיר מוקדם היו מעט יותר מבארות שהתרחבו ככל שהכורים העזו לנוכח סכנת התמוטטות. פירים שקעו על קרקע גבוהה, עם מודעות - מנהרות כמעט אופקיות - לניקוז שהונע לצד הגבעה. באנגליה מוצאו כמה פירי מכרות רדודים כבר במאה ה -14, מה שהפך את הצורך להעמיק ולהרחיב את הכרייה בתחתיות הפיר. אלה נותרו פעולות קטנות; ברשומה של 1684 מופיעים 70 מוקשים ליד בריסטול, בהם העסיקו 123 עובדים. עומק רב יותר יצר בעיות רבות. ראשית, כבר לא ניתן היה פשוט לנקז מים. תוכננו שיטות גסות להעלאתו לפני השטח. מכשיר דלי ושרשרת הופעל תחילה על ידי גברים ואחר כך על ידי סוסים; חגורה רציפה של לוחות עגולים נמשכה דרך צינור. טחנות רוח שימשו למשאבות. אך היה צורך להגביל את הפירים לעומקים של 90 עד 105 מטר (300 עד 350 רגל) ורדיוס כרייה של 180 מטר. רק בשנת 1710 הקלה על בעיית המים על ידי המנוע האטמוספרי של הקיטור של תומאס ניוקומן, שסיפק מקור כוח זול ואמין למשאבת הרמה אנכית.

להניף

גידול הפחם עצמו הייתה בעיה נוספת. כוח אדם, המפעיל משקפי רוח, הוחלף בכוח סוס; וככל שהעמקים התעמקו, נוסף סוסים נוספים. בווייטהבן בשנת 1801 הונף פחם 180 מטר על ידי ארבעה סוסים בקצב של 42-44 טון (46–48 טון) בתשע שעות. הצגת מנוע הקיטור להניף פחם הייתה נקודת מפנה מרכזית לתעשייה. משקפי רוח קטנים המונעים על ידי קיטור נוסו בהצלחה בשנת 1770. בערך בשנת 1840 שימש הכלוב הראשון להנפת ​​המכונית העמוסה; ומשנת 1840 ההתקדמות בטכניקות כריית פחם הייתה מהירה.

אוורור

נוכחותם של גזים רעילים ודליקים גרמה לכורים להכיר בחשיבות הקריטית של אוורור במכרות פחם מהימים הראשונים. אוורור טבעי הוענק למנהרות ניקוז מפלסות שהונעו מהמשטח המשופע כדי להתחבר לפיר. ערימות פני השטח מעל הפיר העלו את יעילות האוורור; השימוש בהם נמשך במוקשים קטנים עד תחילת המאה העשרים. השיטה האמינה ביותר, לפני הכנסת מאווררים, הייתה השימוש בכבשן בתחתית הפיר או על פני השטח. למרות סכנת השריפה והפיצוץ, עדיין היו מספר גדול של תנורים שפעלו, לפחות במוקשים לא מעובדים, בראשית המאה העשרים.

עם זאת, תאורת להבה פתוחה הייתה סיבה נפוצה בהרבה לפיצוצים עד להכנסת מנורת הבטיחות דייווי (בערך 1815), בה הלהבה סגורה בשכבה כפולה של גזה תיל המונעת הצתה של גזים דליקים באוויר. של המכרה. אולם נוכחות זרמי אוויר חזקים הפכה אפילו את מנורת דייווי לבלתי בטוחה.

מאווררי אוורור סיבוביים הוצגו במוקשים במאה ה -18. במקור העץ והונע על ידי קיטור, הם שופרו לאורך כל המאות ה -19 וה -20 על ידי החדרת להבי פלדה, כוח חשמלי וצורות יעילות אווירודינמיות ללהבים.

ממיצוי ידני למיצוי מכני

כרייה קונבנציונאלית

כורים אירופאים מוקדמים תקעו פחם מהתפר או שחררו אותו עם קטיף. לאחר החדרת חומרי נפץ, היה עדיין צורך לערער את תפר הפחם בכלי יד. הופעת הקיטור, האוויר הדחוס והחשמל הביאה להקלה בעבודה קשה ומסוכנת זו. בשנת 1868, לאחר כמעט 100 שנות ניסוי וטעייה, הוצג באנגליה חותך גלגל מסתובב מצליח מבחינה מסחרית. כלי חיתוך מופעל ראשון זה שופר במהרה על ידי החדרת אוויר דחוס כמקור כוח במקום אדים. בהמשך נעשה שימוש בחשמל. חותך הכותל הוצג בשנת 1891. במקור מונע על ידי אוויר דחוס ומאוחר יותר חשמלי, הוא יכול להתחיל בקצה אחד של פנים ארוכות (חתך הרוחב האנכי והחשוף של תפר פחם) ונחתך ברציפות לקצה השני.

פיתוח כרייה רציפה

טכניקות הכרייה המקובלות שתוארו לעיל, מורכבות מהפעולות המחזוריות של חיתוך, קידוח, פיצוץ והעמסה, שפותחו בשיתוף עם כריית חדרים ועמוד. העתיקה מבין השיטות התת-קרקעיות הבסיסיות, כריית חדרים ועמוד עמוד צמחה באופן טבעי מתוך הצורך לשחזר יותר פחם ככל שפעילות הכרייה הפכה עמוקה ויקרה יותר. בסוף שנות הארבעים של המאה העשרים החלו להחליף טכניקות קונבנציונאליות על ידי מכונות בודדות, המכונות כורים רציפים, שפרקו את הפחם מהתפר והעבירו אותו חזרה למערכת הובלות. ג'וי ריפר (1948) היה הכורה הרציף הראשון שהיה מיושם בשיטת החדר והעמוד.

מקורות של כריית קיר ארוך

השיטה העיקרית האחרת לכרייה מודרנית, כריית קיר ארוך, הוצגה כבר במאה ה -17 ומצאה שימוש כללי עד המאה ה -19, אך היא הייתה מזמן פחות פרודוקטיבית מכריית חדרים ועמוד. זה החל להשתנות בשנות הארבעים, אז פותחה מערכת רציפה הכוללת את "המחרשה" על ידי וילהלם לובבה מגרמניה. משך את פני הפחם ומונחה על ידי צינור בצד הפנים של מסוע מפולח, גילף המחרשה פרץ מתחת לקרקעית התפר. המסוע התנדנד על פניו שמאחורי המחרשה המתקדמת כדי לתפוס את הפחם שנחצה מעל לפתח. הפחתה מהותית של העבודה הנדרשת בפני פחם (למעט הצורך להתקנת תומך גג), מערכת לובבה הפכה פופולרית במהרה בגרמניה, צרפת וארצות השפלה.

למחרשה עצמה היה יישום מוגבל במוקשים בריטים, אך המסוע הקטע המתקדם בכוח הפך לחלק מהותי בציוד שם, ובשנת 1952 הוצגה מכונה רציפה ופשוטה המכונה הגזירה. כשהוא משך לאורך הפנים על פני המסוע, נשא הגזירה סדרה של דיסקים מצוידים בקטרים ​​על ההיקף שלהם ומורכבים על פיר בניצב לפנים. הדיסקים המסתובבים חתכו פרוסה מפנים הפחם בזמן שהמכונה נמשכה לאורך, ומחרשה מאחורי המכונה ניקתה כל פחם שנפל בין הפנים למסוע.

תמיכה בגג

הטכניקה של תמיכת הגג על ידי הברגת סלע הפכה נפוצה בסוף שנות הארבעים של המאה העשרים, ועשתה רבות כדי לספק אזור עבודה ללא הפרעה לכריית חדרים ועמוד, אך זו הייתה פעולה עמלנית ואיטית שמנעה מכריית קירות ארוכים לממש את הפוטנציאל שלה. אולם בסוף שנות החמישים הוצגו על ידי הבריטים תומכי גג מונעים ומקדמים את עצמם. באופן פרטני או בקבוצות, ניתן להנמיך, להתקדם ולאתחל את התומכים הללו המחוברים למסוע, להתקדם ולאתחל כנגד הגג, ובכך לספק שטח ללא אבזר לציוד (בין פנים הפחם לשורת התקעים הראשונה) וחופה מסלול לכורים (בין שורות שקעים ראשונות לשנייה).

הובלה

עבודה ידנית לכוח חשמלי

במכרות הפיר הראשונים הועמסו פחם בסלים שנשאו על גבם של גברים או נשים או הועמסו על מזחלות או חשמליות מעץ שנדחפו או הובלו דרך הכביש הראשי לתובלה לתחתית הפיר כדי להיות תלויים על חבלים מניפים או שרשראות. במכרות סחף ומדרון הובא הפחם ישירות לפני השטח בשיטות אלה ודומות. מזחלות נמשכו תחילה על ידי גברים ואחר כך על ידי בעלי חיים, כולל פרדות, סוסים, שוורים, ואפילו כלבים ועיזים.

קטרי קיטור שתוכנן על ידי ריצ'רד טרבית'יק שימשו בשדות דרום ויילס וטיין ובהמשך בפנסילבניה ומערב וירג'יניה, אך הם יצרו יותר מדי עשן. קטרי אוויר דחוס, שהופיעו בשנות השמונים של המאה ה -19, התבררו כיקרים להפעלה. קטרים ​​חשמליים, שהוצגו בשנת 1887, הפכו פופולריים במהירות, אך פרדות וסוסים עדיין עבדו במוקשים מסוימים בסוף שנות הארבעים.

טעינה ממוכנת

העמסתם של פחם שבור לרכבות הועברה מיושנת בתחילת המאה העשרים על ידי מעמיסים ניידים. ה- Stanley Header, המכונה הראשונה להעמסת הפחם ששימשה בארצות הברית, פותחה באנגליה ונבדקה בקולורדו בשנת 1888. אחרים פותחו, אך מעטים התקדמו מעבר לשלב האב-טיפוס עד שהוצגה מכונה ג'וי בשנת 1914. עיקרון הזרוע, מכונה Joy סיפקה את הדפוס עבור מעמיסים ניידים מצליחים בעתיד. לאחר הצגתם בשנת 1938 של מכוניות שאטלים עויפות על גומי ועייפות גומי שנועדו לשאת פחם ממכונת ההעמסה למעלית, העמסת הניידים והובלתם הובילו במהירות את הובלת המסילה אל מול מכרות החדר והעמוד.

מסועים

בשנת 1924 שימש בהצלחה חגורת מסוע במכרה אנתרצייט במרכז פנסילבניה לשאת פחם מקבוצת מסועים לחדר מכוניות בכניסה למכרה. בשנות השישים החגורות הוחלפו כמעט לחלוטין על פסי הרכבת לצורך הובלת ביניים.