Mineria de carbó, extracció de dipòsits de carbó de la superfície de la Terra i de la terra.
El carbó és el combustible fòssil més abundant a la Terra. El seu ús predominant sempre ha estat per produir energia calorífica. Va ser la font d’energia bàsica que va impulsar la Revolució Industrial dels segles XVIII i XIX, i el creixement industrial d’aquella època va donar suport a l’explotació a gran escala dels dipòsits de carbó. Des de mitjan segle XX, el carbó ha cedit el seu lloc al petroli i al gas natural com a principal proveïdor d'energia del món. L’explotació de carbó de dipòsits superficials i subterranis és avui una operació mecanitzada molt productiva.
Història
Antic ús del cultiu de carbó
Hi ha proves arqueològiques que el carbó es va cremar a les porres funeràries durant l'edat del bronze, fa 3.000 a 4.000 anys, a Gal·les. Aristòtil esmenta el carbó ("cossos combustibles") a la seva Meteorologica, i el seu alumne Theophrastus també en registra el seu ús. Els romans de Gran Bretanya van cremar carbó abans de l'an 400; cendres s’han trobat entre les ruïnes de viles i viles romanes i al llarg de la muralla romana, especialment a Northumberland, a prop de l’aflorament de les costes de carbó. Els indis hopi del que ara és el sud-oest dels Estats Units van extreure carbó mitjançant la recollida i el rascat i el van utilitzar per escalfar, cuinar i en cambres cerimonials fins al segle XII; al segle XIV el van utilitzar industrialment en la fabricació de terrisseria. Marco Polo informa que el seu ús es va estendre a la Xina del segle XIII. El Domesday Book (1086), que registrava tot Anglaterra amb un valor econòmic, no menciona el carbó. El primer carbó de Londres va arribar per mar el 1228, des de les àrees de Fife i Northumberland, on dones i nens van reunir grumolls trencats pels afloraments submarins i rentats a terra per acció per onades. A partir d’aleshores, el nom de carbó marí es va aplicar a tot el carbó bituminós d’Anglaterra. Més tard al segle, els monjos van començar a minar afloraments al nord d'Anglaterra.
Novetats en l'entrada de les meves
Eixos
Llevat dels xinesos, que potser van extreure carbó sota terra, totes les primeres costures de carbó van ser treballades des de la superfície, en afloraments completament exposats. Tanmateix, a l’edat mitjana posterior, l’esgotament del carbó aflorat en molts llocs va obligar a canviar de superfície a subterrània o d’explotació minera. Les primeres mines d’eix eren poc més que els pous ampliats tant com els miners s’atreveixen davant el perill d’esfondrament. Els eixos estaven enfonsats a la terra alta, amb accessos (túnels gairebé horitzontals) per a drenatges conduïts al costat del turó. A Anglaterra, alguns eixos de mines poc profunds es van exhaurir ja al segle XIV, cosa que va fer necessari aprofundir i ampliar la mineria als fons de l’eix. Es van mantenir petites operacions; un registre de 1684 mostra 70 mines a prop de Bristol, amb 123 treballadors. Una major profunditat creava molts problemes. Primer, l’aigua ja no es podia drenar simplement. Es van idear mètodes crus per aixecar-lo a la superfície. Un dispositiu de cadena i cadena va ser alimentat primer per homes i després per cavalls; a través d'una canonada es traçava un cinturó continu de plaques circulars. Els molins de vent s'utilitzaven per a les bombes. Però els eixos havien de restringir-se a profunditats de 90 a 105 metres (300 a 350 peus) i un radi miner de 180 metres. No va ser fins al 1710 que el motor de l’aigua va ser alleujat pel motor atmosfèric de vapor de Thomas Newcomen, que va subministrar una font d’energia barata i fiable per a una bomba elevadora vertical recíproca.
Elevació
Elevar el carbó en si era un altre problema. La mà d’obra, que operava un molinet, es va substituir per la força de cavalls; i, a mesura que els eixos van anar aprofundint, es van afegir més cavalls. A Whitehaven el 1801, quatre cavalls van ser hissats carbó a 180 metres a raó de 42-44 tones mètriques (46-48 tones) en nou hores. La introducció de la màquina de vapor per al solc de carbó va suposar un important punt d’inflexió per a la indústria. Es van assajar amb èxit petits vents de vapor que es van provar cap al 1770. Al voltant de 1840 es va utilitzar la primera gàbia per aixecar el cotxe carregat; i des del 1840 els avenços en tècniques de mineria de carbó van ser ràpids.
Ventilació
La presència de gasos nocius i inflamables va fer que els miners reconeguessin la importància crítica de la ventilació a les mines de carbó des dels primers dies. La ventilació natural es proporcionava mitjançant túnels de drenatge a nivell impulsats des de la superfície inclinada per connectar-se amb l’eix. Les piles superficials per sobre de l’eix augmenten l’eficiència de la ventilació; el seu ús va continuar en petites mines fins a principis del segle XX. El mètode més fiable, abans de la introducció dels ventiladors, va ser l’ús d’un forn a la part inferior de l’eix o a la superfície. Malgrat el perill d’incendi i explosió, encara hi havia un gran nombre de forns que operen, almenys a les mines de no-ambaixada, a principis del segle XX.
La il·luminació a flama oberta, però, va ser una causa molt més freqüent d’explosions fins a la introducció de la làmpada de seguretat Davy (cap al 1815), en què la flama es troba tancada en una doble capa de gasa de filferro que impedeix l’encesa de gasos inflamables a l’aire. de la mina. La presència de forts corrents d’aire, però, va fer que fins i tot la làmpada Davy no fos segura.
Els ventiladors rotatius van ser introduïts a les mines al segle XVIII. Originàriament de fusta i alimentada per vapor, es van millorar durant els segles XIX i XX amb la introducció de fulles d’acer, energia elèctrica i formes aerodinàmicament eficients per a les fulles.
De l’extracció manual a la mecanitzada
Mineria convencional
Els primers miners europeus van retirar el carbó a la costura o el van deixar anar amb una captura. Després d'introduir-se explosius, encara era necessari desgranar la costura de carbó amb eines manuals. L’arribada del vapor, l’aire comprimit i l’electricitat van provocar un alleujament d’aquest treball dur i perillós. El 1868, després de gairebé 100 anys d’assaig i error, es va introduir a Anglaterra un tallador de rodes giratòries amb èxit comercial per subcotar la costura de carbó. Aquesta primera eina de tall propulsada aviat es va millorar aviat amb la introducció de l’aire comprimit com a font d’energia al lloc del vapor. Posteriorment es va utilitzar l’electricitat. El tallador de paret llarg es va introduir el 1891. Originalment impulsat per l’aire comprimit i posteriorment electrificat, podria començar per un extrem d’una cara llarga (la secció vertical, exposada d’una costura de carbó) i tallar-la contínuament a l’altra.
Desenvolupament de mineria contínua
Les tècniques de mineria convencionals descrites anteriorment, constituïdes en les operacions cícliques de tall, perforació, voladura i càrrega, desenvolupades en associació amb la mineria d'habitacions i pilar. El més antic dels mètodes bàsics subterranis, la mineria d'habitacions i pilar va créixer naturalment per la necessitat de recuperar més carbó a mesura que les operacions mineres es van aprofundir i es van fer més cares. A finals dels anys quaranta, les tècniques convencionals van començar a ser substituïdes per màquines simples, conegudes com a mineres contínues, que van treure el carbó de la costura i el van transferir al sistema de transport. El Joy Ripper (1948) va ser el primer miner continu aplicat al mètode sala i pilar.
Orígens de la mineria de pal llarg
L’altre mètode principal de la mineria moderna, la mineria de pal llarg, s’havia introduït fins al segle XVII i havia tingut un ús general al segle XIX, però feia temps que era menys productiu que la mineria d’habitacions i pilar. Això va començar a canviar a la dècada de 1940, quan Wilhelm Loebbe d'Alemanya va desenvolupar un sistema continu amb el "arat". Arrossegat per la cara del carbó i guiat per una canonada a la cara d'un transportador segmentat, l'arada va tallar un esquinç a la part inferior de la costura. El transportador es va arrabassar contra la cara que hi havia darrere de l'arada que va avançar per agafar el carbó que es desprenia des de dalt del front. Al reduir substancialment la mà d’obra necessària a la cara del carbó (excepte la necessària per instal·lar suport de sostre), el sistema Loebbe es va popularitzar ràpidament a Alemanya, França i els països baixos.
L'arada en si tenia una aplicació limitada a les mines britàniques, però el transportador segmentat amb potència avançada va esdevenir una part fonamental de l'equipament, i el 1952 es va introduir una màquina contínua simple anomenada cisalla. Arrossegat al llarg de la cara que surt del transportador, el cisallador portava una sèrie de discos equipats amb pintures als seus perímetres i muntats en un eix perpendicular a la cara. Els discs giratoris van tallar una llesca de la cara de carbó mentre es tirava la màquina i un arat darrere de la màquina netejava qualsevol carbó que caigués entre la cara i el transportador.
Suport del sostre
La tècnica de suportar el sostre mitjançant cargol de roca es va fer habitual a finals dels anys quaranta i va fer molt per proporcionar una àrea de treball sense obstacle per a la mineria d’habitacions i pilar, però va ser una operació laboriosa i lenta que va impedir que la mineria de parets llargues realitzés el seu potencial. No obstant això, a finals dels anys cinquanta els britànics van introduir suports de sostre autopropulsats i autopropulsats. Individualment o en grup, aquests suports, units al transportador, podrien baixar-se hidràulicament, avançar-se i restablir-se contra el sostre, proporcionant així una zona lliure d’acompanyament per a equips (entre la cara de carbó i la primera fila de preses) i una coberta. camí de mineria (entre la primera i la segona fila de preses).
Transport
Treball manual a energia elèctrica
A les primeres mines d’eix, el carbó es carregava a les cistelles que es portaven a l’esquena d’homes o dones o es carregava en trineus o tramvies de fusta que després eren empès o arrossegats a través de la calçada principal de transport fins al fons de l’eix per ser penjats a les cordes de aixecament o cadenes. A través de mines de deriva i pendent, aquests mètodes i similars eren aportats directament al carbó. Les llaminadures eren tirades primer pels homes i després pels animals, incloent mules, cavalls, bous i, fins i tot, gossos i cabres.
Les locomotores de vapor dissenyades per Richard Trevithick es van utilitzar als camps de Gal·les del Sud i Tyne i posteriorment a Pennsilvània i Virgínia Occidental, però van crear massa fum. Les locomotores d’aire comprimit, que van aparèixer a la dècada de 1880, es van resultar costoses d’operar. Les locomotores elèctriques, introduïdes el 1887, es van popularitzar ràpidament, però les mules i els cavalls encara funcionaven en algunes mines fins als anys quaranta.
Càrrega mecanitzada
La càrrega a mà de carbó trencat a les vies ferroviàries es va fer obsoleta a principis del segle XX per carregadors mòbils. La capçalera Stanley, la primera màquina de càrrega de carbó usada als Estats Units, es va desenvolupar a Anglaterra i es va provar a Colorado el 1888. D'altres es van desenvolupar, però pocs van progressar més enllà de l'etapa del prototip fins que es va introduir la màquina Joy el 1914. -prin principi, la màquina Joy va proporcionar el patró per a futures carregadores mòbils amb èxit. Després de la introducció, el 1938, de transbordadors elèctrics i cansats amb goma dissenyats per transportar carbó des de la màquina de càrrega fins a l'ascensor, la càrrega i el transport mòbils van suplantar ràpidament el transport de la pista davant de les mines de sala i pilar.
Transportadors
El 1924 es va utilitzar amb èxit una cinta transportadora en una mina d’antracita al centre de Pennsilvània per transportar carbó des d’un grup de transportadors d’habitació fins a una cadena de cotxes a l’entrada de la mina. Als anys seixanta els cinturons havien substituït gairebé completament els carrils per transport intermèdia.
