старое угледобывающее оборудование
старое угледобывающее оборудование: Наследие промышленной эволюции
В этой статье рассматривается историческое развитие угледобывающей техники., от ранних ручных инструментов до огромных электромеханических гигантов 20-го века. Основное внимание уделяется принципам работы., ограничения безопасности, и возможное устаревание ключевых классов оборудования, включая фрезы, погрузчики, и транспортные системы. Путем анализа конкретных моделей и документированных тематических исследований., в статье рассказывается о том, как эти машины повлияли на практику добычи полезных ископаемых и почему в конечном итоге их заменили современные комбайны непрерывного действия и системы длинных забоев.. Содержание основано на инженерных записях и исторических отчетах по безопасности., избегать спекулятивных или непроверенных утверждений.
Три эпохи добычи: От пика до комбайна
Добыча угля до 1850-х годов почти полностью зависела от человеческих мышц.. Кирка, клин, и кувалда были основными инструментами. Первый крупный механический скачок произошел с появлением резак для угля— машина, подрезающая угольный пласт для создания свободного забоя для взрывных работ.. К 1880-м годам, ударные резаки с приводом от сжатого воздуха (НАПРИМЕР., Ингерсолл-сержант) были стандартными в глубоких шахтах Великобритании и США.. Позже они были заменены электрическими цепными ножами., такие как Джеффри 29L (представил 1924), который использовал вращающийся режущий брус с кирками, чтобы прорезать в шве пропил глубиной 6 футов..
В таблице ниже сравниваются три доминирующие технологии добычи, используемые между 1880 и 1960:
| Тип оборудования | Источник питания | Выход (тонн в смену) | Основная опасность | Эра доминирования |
|---|---|---|---|---|
| Ручной выбор & клин | Человек | 2–4 | Мышечное напряжение, Крыша водопада | До 1880 г. |
| Ударный резак (Сжатый воздух) | Воздушный компрессор | 15–25 | кремнеземная пыль, Шум, шланговый хлыст | 1880–1920 г. |
| Электрический цепной резак (НАПРИМЕР., Джеффри 29L) | 440Двигатель переменного тока В | 40–60 | Возгорание метана от искр, повреждение кабеля | 1920–1960 |
Цепной резак стал значительным улучшением., но это всё равно требовало отдельного стрелок взорвать подрезанный уголь. Этот двухэтапный процесс (Резать, затем взорвать) оставался стандартом до 1950-х годов.
Погрузка и транспортировка: Мул, шейкер, и маршрутный автомобиль
Однажды уголь взорвали, его нужно было загрузить. До 1900, это делалось вручную лопатой в низкопрофильных шахтерских вагонах, запряженных мулами или пони.. Первый механический погрузчик, тот радость 11BU (представил 1938), представлял собой погрузчик с подборщиком, который зачерпывал уголь на внутренний конвейер.. Он заменил до 12 рабочих и сокращение времени погрузки на машину с 20 минут до 3 минуты.
для транспорта, тот Шейкерный конвейер (возвратно-поступательное стальное корыто) было обычным явлением в 1920–1940-х годах.. Он перемещал уголь по забою, но работал шумно и склонен к застреванию.. тот Автобус-шаттл— резиновый, автомобиль с батарейным питанием - в конце 1940-х годов начал заменять как мулов, так и вибростенды.. В таблице ниже показано изменение эффективности перевозок.:
| система | Скорость (фут/мин) | Емкость (тонны) | Требуется экипаж | Стоимость обслуживания (за тонну) |
|---|---|---|---|---|
| Мул & моя машина | 150 | 2 за машину | 1 водитель + 1 погонщик мулов | Высокий (кормить, ветеринар, Стабильный) |
| Шейкерный конвейер | 30 | непрерывный | 2–3 оператора | Умеренный (неработающие ссылки) |
| Автобус-шаттл (НАПРИМЕР., Радость 10SC) | 400 | 6–8 | 1 водитель | Низкий (замена батареи) |
Резиновые шины шаттла также позволяли ему передвигаться по дорогам с уклоном., устранение необходимости в фиксированных рельсовых путях на рабочем участке.
Вентиляционное и защитное оборудование: Невидимый механизм
Старые угольные шахты предназначались не только для добычи; им требовалось массивное вспомогательное оборудование, чтобы поддерживать жизнь рабочих. тот механический вентилятор (НАПРИМЕР., фанат Гибала, запатентованный 1862) было масштабное, медленно вращающийся центробежный вентилятор, прогонявший воздух через рабочие места. к 1900, типичный фанат был 40 футов в диаметре и перемещено 200,000 кубический фут воздуха в минуту. Это было критически важно, поскольку метан (рудничный газ) и угольная пыль представляли собой постоянный риск взрыва..jpg)
Защитное оборудование было примитивным по современным меркам.. тот Лампа Дэви (1815) использовал проволочную сетку, чтобы охладить пламя, предотвращение возгорания метана, но это дало тусклый свет, желтый свет. К 1930-м годам, электрические цокольные лампы (НАПРИМЕР., Пшеничный Марк V) заменены лампы открытого пламени, но они были тяжелыми (5 фунты) и требовался свинцово-кислотный аккумулятор, носимый на ремне. В таблице ниже представлена эволюция средств индивидуальной защиты.:
| Эра | освещение | Обнаружение метана | Защита органов дыхания |
|---|---|---|---|
| 1850–1900 | Свеча / масляный фитиль | Канарейка птица | Никто (ткань на рот) |
| 1900–1930 г. | Лампа Дэви (пламя) | Высота пламени в лампе | Никто |
| 1930–1960 | Электрическая цокольная лампа | Лампа безопасности пламени (отдельный) | Ранние респираторы (для пыли, не газ) |
Канарейка не была прекращена до тех пор, пока 1986 в Великобритании, но к 1950-м годам, большинство используемых мин США метанометры— портативные каталитические устройства, дающие числовые показания.
Реальный практический пример: тот 1947 Централия Нет. 5 Шахтная катастрофа
Понять, почему старое оборудование было опасным, мы рассматриваем Централия Нет. 5 Мой (Иллинойс, США). В марте 25, 1947, взрыв убил 111 шахтеры. В официальном отчете Горного управления США источником возгорания названо дуга от электрического угольного резака (Джеффри 29L) который поразил пиритовый узелок в крыше. Висячий кабель резака имел поврежденную изоляцию., и машина не была оборудована монитор метана— устройство, которое не станет обязательным до тех пор, пока 1969.
В шахте использовался Шейкерный конвейер и загружаемый вручную уголь в машины. Взрыв распространился по запылённому обратному воздуховоду., который не был должным образом присыпан камнями. Эта катастрофа непосредственно привела к Федеральный закон о безопасности угольных шахт 1952, который предписывал, чтобы все режущие станки имели брызги воды для подавления пыли и отключения электрооборудования при превышении уровня метана 1%. Этот случай показывает, что само по себе оборудование не было вредоносным., но отсутствие интегрированных датчиков и зависимость от ручного принятия решений создали фатальные пробелы..
Почему эти машины исчезли
Упадок старого оборудования начался в 1960-х годах с Комбайн непрерывного действия (НАПРИМЕР., радость 12см), который сочетал резку, загрузка, и транспортировка в одну машину. Это исключило необходимость проведения взрывных работ и сократило количество рабочих на забое с 8–10 до 2–3.. Длинные забои, с гидравлическими щитами и комбайнами, еще больше маргинализировали старое оборудование. к 1980, цепной резак и челночный вагон были музейными экспонатами в большинстве развитых стран..
Причины были экономическими и безопасными.:
- производительность: Комбайн непрерывного действия производит 10–15 тонн в минуту., против 1–2 тонн в минуту для цепного резака с погрузчиком.
- безопасность: Комбайны непрерывного действия имеют встроенные мониторы метана, брызги воды, и дистанционное управление. Старое оборудование требовало от рабочих стоять возле забоя.
- Затраты на рабочую силу: Старая система требовала оператора резака., стрелок, оператор погрузчика, водитель маршрутного автомобиля, и два болтера на крыше — пять человек. Современный экипаж – это три.
Часто задаваемые вопросы
1 квартал: Почему старые угольщики использовали сжатый воздух вместо электричества?
А1: Ранние мины (до 1900 года) под землей не было надежной электросети. Сжатый воздух вырабатывался на поверхности и подавался по трубопроводу вниз.. Это было безопаснее во влажных условиях, поскольку не было риска искрообразования.. Однако, воздушные компрессоры имели КПД всего 15–20%, тратить энергию в виде тепла. Электричество стало доминирующим после 1920 когда были разработаны бронекабели и взрывозащищенные оболочки.
2 квартал: Какова была типичная продолжительность жизни угольщиков в 1930-х годах??
А2: Электрический цепной резак в хорошем состоянии. (НАПРИМЕР., Джеффри 29L) длилось 10–15 лет. Режущая балка и резцы заменялись еженедельно., но основная рама и двигатель могут прослужить десятилетия. Многие из них неоднократно перестраивались.. Ограничивающим фактором был не износ, а внедрение комбайнов непрерывного действия., что сделало их устаревшими.
Q3: Старое оборудование стало причиной большего количества обрушений крыш?
А3: Косвенно, Да. Процесс резки и струйной обработки создал "вырезать" (слот) это ослабило крышу. Также, старая последовательность требовала, чтобы рабочие входили в неподдерживаемую зону, чтобы установить опоры после взрывных работ. В современных комбайнах непрерывного действия используются встроенные системы крепления кровли, которые фиксируют крышу в течение нескольких минут после воздействия.. Управление по безопасности и гигиене труда в шахтах США (МСХА) Данные показывают, что количество смертей при падении с крыши снизилось с 300 в год в 1940 до менее 10 в год на 2000, во многом благодаря этому изменению.
Q4: Были ли попытки автоматизировать старое оборудование?
А4: Да, но они были грубыми. В 1950-е годы, добавлено несколько мин Пульт дистанционного управления перемещать автомобили с помощью висячего троса с джойстиком. тот радость 11BU погрузчик иногда оснащался "собирая голову" которым можно было управлять с помощью одного рычага. Однако, настоящая автоматизация была невозможна, поскольку в машинах не было датчиков для обнаружения препятствий или метана.. Первый полностью автоматизированный комбайн не был испытан до тех пор, пока 1984 в Австралии..jpg)
Q5: Можно ли использовать старое оборудование на современных шахтах?
А5: Нет, по юридическим и практическим причинам. Современные правила (НАПРИМЕР., 30 Часть CFR 75 В США) требуют допустимого (взрывозащищенный) Электрические шкафы, мониторы метана, и автоматические распылители воды. Старое оборудование не соответствует этим стандартам.. Кроме того, современные шахты используют более широкие входы (20+ ноги) что старые фрезы не могут достичь. Некоторые восстановленные машины используются в учебных шахтах. (НАПРИМЕР., Национальный музей угольной промышленности в Великобритании) но только для демонстрации, не производство.
Источники: Технические документы Горного бюро США (1947–1960), Исторические данные об авариях MSHA, и "Угольный возраст" архив журнала (1920–1960).