Perlombongan arang batu, pengambilan simpanan arang batu dari permukaan Bumi dan dari bawah tanah.
Arang batu adalah bahan bakar fosil paling banyak di Bumi. Penggunaan utamanya adalah untuk menghasilkan tenaga haba. Ini adalah sumber tenaga asas yang mendorong Revolusi Perindustrian pada abad ke-18 dan ke-19, dan pertumbuhan industri pada zaman itu seterusnya menyokong eksploitasi simpanan arang batu secara besar-besaran. Sejak pertengahan abad ke-20, arang batu telah mendapat tempat sebagai petroleum dan gas asli sebagai pembekal tenaga utama dunia. Perlombongan arang batu dari permukaan dan deposit bawah tanah hari ini adalah operasi mekanikal yang sangat produktif.
Sejarah
Penggunaan purba arang batu
Terdapat bukti arkeologi bahawa arang batu dibakar di pir pengebumian semasa Zaman Gangsa, 3.000 hingga 4.000 tahun yang lalu, di Wales. Aristoteles menyebutkan arang batu ("badan yang mudah terbakar") di Meteorologica-nya, dan muridnya Theophrastus juga mencatat penggunaannya. Orang Rom di Britain membakar arang batu sebelum tahun 400; cinder telah dijumpai di antara runtuhan vila dan bandar Rom dan di sepanjang tembok Rom, terutama di Northumberland, berhampiran singkapan lapisan arang batu. Orang-orang India Hopi yang kini merupakan wilayah barat daya Amerika Syarikat melombong arang batu dengan memilih dan mengikis dan menggunakannya untuk pemanasan, memasak, dan di ruang upacara seawal abad ke-12 iklan; pada abad ke-14 mereka menggunakannya secara industri dalam pembuatan tembikar. Marco Polo melaporkan penggunaannya meluas di China abad ke-13. Buku Domesday (1086), yang mencatat segala nilai ekonomi di England, tidak menyebutkan arang batu. Arang batu pertama London tiba melalui laut pada tahun 1228, dari kawasan Fife dan Northumberland, di mana gumpalan-gumpalan pecah dari singkapan dasar laut dan dicuci ke darat oleh tindakan gelombang dikumpulkan oleh wanita dan anak-anak. Selepas itu, nama arang batu laut digunakan untuk semua arang batu bitumen di England. Kemudian pada abad ini, para bhikkhu mula menambang ladang di utara England.
Perkembangan dalam kemasukan lombong
Poros
Kecuali untuk orang Cina, yang mungkin menambang arang batu di bawah tanah, semua jahitan arang batu awal dikerjakan dari permukaan, di singkapan yang terdedah sepenuhnya. Namun, pada Abad Pertengahan kemudian, kehabisan arang batu di banyak tempat memaksa perubahan dari permukaan ke bawah tanah, atau poros, perlombongan. Tambang poros awal lebih sedikit daripada telaga yang melebar kerana pelombong berani menghadapi bahaya runtuh. Poros tenggelam di tanah tinggi, dengan adits - terowong dekat mendatar - untuk saliran yang didorong ke sisi bukit. Di England, beberapa batang lombong dangkal telah habis pada awal abad ke-14, menjadikannya perlu untuk lebih mendalam dan memperluas penambangan di dasar poros. Ini tetap operasi kecil; rekod 1684 menunjukkan 70 lombong berhampiran Bristol, menggaji 123 pekerja. Kedalaman yang lebih besar menimbulkan banyak masalah. Pertama, air tidak lagi boleh disalirkan. Kaedah kasar dirancang untuk mengangkatnya ke permukaan. Peranti baldi dan rantai pertama kali dikuasakan oleh lelaki dan kemudian oleh kuda; tali pinggang bulat yang berterusan dilekatkan melalui paip. Kincir angin digunakan untuk pam. Tetapi poros harus dibatasi pada kedalaman 90 hingga 105 meter (300 hingga 350 kaki) dan radius perlombongan 180 meter. Baru pada tahun 1710, masalah air diatasi dengan enjin atmosfera wap Thomas Newcomen, yang membekalkan sumber kuasa yang murah dan boleh dipercayai untuk pam angkat timbal balik menegak.
Mengangkat
Menaikkan arang batu itu sendiri adalah masalah lain. Tenaga kerja, yang mengendalikan kaca mata, digantikan oleh tenaga kuda; dan, ketika poros semakin dalam, lebih banyak kuda ditambahkan. Di Whitehaven pada tahun 1801, arang batu diangkat 180 meter oleh empat ekor kuda dengan kecepatan 42–44 metrik tan (46–48 tan) dalam sembilan jam. Pengenalan mesin wap untuk mengangkat arang batu merupakan titik tolak utama bagi industri ini. Cermin mata kecil berkuasa wap berjaya dicuba sekitar tahun 1770. Kira-kira tahun 1840 sangkar pertama digunakan untuk mengangkat kereta yang dimuatkan; dan dari tahun 1840 dan seterusnya teknik penambangan arang batu pesat.
Pengudaraan
Kehadiran gas yang berbahaya dan mudah terbakar menyebabkan pelombong menyedari betapa pentingnya pengudaraan di lombong arang batu sejak awal. Pengudaraan semula jadi dilakukan oleh terowong saliran tingkat yang digerakkan dari permukaan landai untuk bersambung dengan batang. Tumpukan permukaan di atas batang meningkatkan kecekapan pengudaraan; penggunaannya berterusan di lombong kecil hingga awal abad ke-20. Kaedah yang paling boleh dipercayai, sebelum pengenalan kipas, adalah penggunaan relau di bahagian bawah poros atau di permukaan. Walaupun terdapat bahaya kebakaran dan letupan, masih terdapat sebilangan besar tungku yang beroperasi, sekurang-kurangnya di lombong nongassy, pada awal abad ke-20.
Pencahayaan api terbuka, bagaimanapun, adalah penyebab letupan yang jauh lebih biasa sehingga pengenalan lampu keselamatan Davy (sekitar tahun 1815), di mana nyala api ditutup dalam lapisan kasa dawai yang mencegah penyalaan gas mudah terbakar di udara dari lombong. Kehadiran arus udara yang kuat, bagaimanapun, menjadikan lampu Davy tidak selamat.
Kipas pengalih udara berputar diperkenalkan di lombong pada abad ke-18. Asalnya dari kayu dan dikuasakan oleh wap, mereka diperbaiki sepanjang abad ke-19 dan ke-20 dengan memperkenalkan bilah keluli, kuasa elektrik, dan bentuk yang efisien secara aerodinamik untuk bilah.
Dari pengekstrakan manual hingga mekanikal
Perlombongan konvensional
Pelombong Eropah awal membuang arang batu dari jahitan atau melepaskannya dengan memilih. Setelah bahan letupan diperkenalkan, masih diperlukan untuk memotong jahitan arang batu dengan alat tangan. Kedatangan wap, udara termampat, dan elektrik membawa kelegaan dari kerja keras dan berbahaya ini. Pada tahun 1868, setelah hampir 100 tahun percubaan dan kesilapan, pemotong roda putar yang berjaya secara komersial kerana mengurangkan jahitan arang batu diperkenalkan di England. Alat pemotong bertenaga pertama ini segera diperbaiki dengan memperkenalkan udara termampat sebagai sumber kuasa menggantikan wap. Kemudian, elektrik digunakan. Pemotong longwall diperkenalkan pada tahun 1891. Awalnya didorong oleh udara termampat dan kemudian elektrik, ia boleh bermula di satu hujung muka yang panjang (keratan rentas arang batu yang tegak dan terdedah) dan dipotong terus ke yang lain.
Pembangunan perlombongan berterusan
Teknik perlombongan konvensional yang dijelaskan di atas, terdiri daripada operasi pemotongan, penggerudian, peledakan, dan pemuatan siklik, yang dikembangkan bersama dengan perlombongan ruang dan tiang. Kaedah asas bawah tanah yang paling lama, perlombongan bilik dan tiang tumbuh secara semula jadi kerana keperluan untuk mendapatkan lebih banyak arang batu kerana operasi perlombongan menjadi lebih mendalam dan lebih mahal. Pada akhir 1940-an, teknik konvensional mula diganti dengan mesin tunggal, yang dikenali sebagai penambang berterusan, yang melepaskan arang batu dari jahitan dan memindahkannya kembali ke sistem pengangkutan. Joy Ripper (1948) adalah pelombong berterusan pertama yang berlaku untuk kaedah bilik-dan-tiang.
Asal perlombongan longwall
Kaedah utama lain untuk perlombongan moden, perlombongan longwall, telah diperkenalkan seawal abad ke-17 dan telah digunakan secara umum pada abad ke-19, tetapi telah lama kurang produktif daripada perlombongan bilik-dan-tiang. Ini mulai berubah pada tahun 1940-an, ketika sistem berterusan yang melibatkan "bajak" dikembangkan oleh Wilhelm Loebbe dari Jerman. Ditarik melintasi permukaan arang batu dan dipandu oleh paip di sisi muka konveyor bersegmen, bajak itu mengukir celah dari dasar jahitan. Penghantar bergerak ke wajah di belakang bajak yang maju untuk menangkap arang batu yang terkelupas dari atas celah. Dengan mengurangkan tenaga kerja yang diperlukan di permukaan arang batu (kecuali yang diperlukan untuk memasang sokongan bumbung), sistem Loebbe dengan cepat menjadi popular di Jerman, Perancis, dan Negara-negara Rendah.
Bajak itu sendiri mempunyai aplikasi yang terhad di lombong-lombong Britain, tetapi penghantar bersegmen maju yang maju menjadi bahagian asas peralatan di sana, dan pada tahun 1952 sebuah mesin berterusan berterusan yang disebut alat pencukur. Ditarik di sepanjang wajah ke arah penghantar, alat pencukur menggunakan serangkaian cakera yang dilengkapi dengan pilihan pada perimeternya dan dipasang pada batang yang tegak lurus ke wajah. Cakera berputar memotong sepotong dari permukaan arang batu ketika mesin ditarik, dan bajak di belakang mesin membersihkan arang batu yang jatuh di antara muka dan penghantar.
Sokongan bumbung
Teknik menopang bumbung dengan batu baling menjadi umum pada akhir tahun 1940-an dan banyak memberi ruang kerja yang tidak terhalang untuk perlombongan bilik-dan-tiang, tetapi ini adalah operasi yang sukar dan lambat yang menghalang perlombongan longwall untuk merealisasikan potensinya. Namun, pada akhir tahun 1950-an, sokongan atap yang diperkuat sendiri diperkuat oleh British. Secara individu atau berkumpulan, penyokong ini, yang dilekatkan pada konveyor, dapat diturunkan secara hidraulik, maju, dan disetel semula ke atas bumbung, sehingga memberikan kawasan bebas alat untuk peralatan (antara muka arang batu dan barisan pertama jack) dan kanopi laluan untuk pelombong (antara barisan bicu pertama dan kedua).
Pengangkutan
Tenaga manual ke tenaga elektrik
Di lombong poros pertama, arang batu dimasukkan ke dalam bakul yang dibawa di belakang lelaki atau wanita atau dimuat di luncur kayu atau trem yang kemudian didorong atau diangkut melalui jalan pengangkutan utama ke bahagian bawah poros untuk digantung pada tali pengangkut atau rantai. Di lombong hanyut dan lereng, arang batu dibawa terus ke permukaan dengan kaedah ini dan serupa. Sledges ditarik pertama oleh lelaki dan kemudian oleh binatang, termasuk keldai, kuda, lembu, dan juga anjing dan kambing.
Lokomotif wap yang dirancang oleh Richard Trevithick digunakan di ladang South Wales dan Tyne dan kemudian di Pennsylvania dan Virginia Barat, tetapi mereka terlalu banyak mengeluarkan asap. Lokomotif udara termampat, yang muncul pada tahun 1880-an, terbukti mahal untuk dikendalikan. Lokomotif elektrik, diperkenalkan pada tahun 1887, dengan cepat menjadi terkenal, tetapi keldai dan kuda masih bekerja di beberapa lombong pada tahun 1940-an.
Pemuatan mekanis
Pemuatan arang batu yang dipecah dengan kereta api menjadi usang pada awal abad ke-20 oleh pemuat mudah alih. The Stanley Header, mesin pemuatan arang batu pertama yang digunakan di Amerika Syarikat, dikembangkan di England dan diuji di Colorado pada tahun 1888. Yang lain dikembangkan, tetapi hanya sedikit yang maju di luar tahap prototaip sehingga mesin Joy diperkenalkan pada tahun 1914. Menggunakan perhimpunan Prinsip keselamatan, mesin Joy menyediakan corak untuk pemuat mudah alih yang berjaya di masa hadapan. Setelah diperkenalkan pada tahun 1938, kereta ulang-alik yang letih getah berkuasa elektrik yang dirancang untuk membawa arang batu dari mesin pemuatan ke lif, pemuatan mudah alih dan pengangkutan dengan cepat menggantikan pengangkutan lintasan di muka ranjau bilik dan tiang.
Penghantar
Pada tahun 1924 tali pinggang penghantar berjaya digunakan di lombong antrasit di Pennsylvania tengah untuk membawa arang batu dari sekumpulan penghantar bilik ke sebatang kereta di pintu masuk lombong. Pada tahun 1960-an tali pinggang telah hampir sepenuhnya menggantikan kereta api untuk pengangkutan antara.
