thiết bị khai thác than cũ
thiết bị khai thác than cũ: Di sản của sự tiến hóa công nghiệp
Bài viết này xem xét sự phát triển lịch sử của máy móc khai thác than, từ những dụng cụ cầm tay sơ khai đến những gã khổng lồ về cơ điện của thế kỷ 20. Nó tập trung vào các nguyên tắc hoạt động, giới hạn an toàn, và sự lỗi thời cuối cùng của các loại thiết bị quan trọng, bao gồm cả máy cắt, máy xúc, và hệ thống giao thông. Bằng cách phân tích các mô hình cụ thể và nghiên cứu trường hợp được ghi lại, phần này nêu bật cách những chiếc máy này định hình hoạt động khai thác và lý do tại sao cuối cùng chúng được thay thế bằng các hệ thống tường dài và máy khai thác liên tục hiện đại. Nội dung được căn cứ vào hồ sơ kỹ thuật và báo cáo an toàn lịch sử, tránh các tuyên bố mang tính suy đoán hoặc chưa được xác minh.
Ba thời đại khai thác: Từ máy nhặt đến máy cắt
Khai thác than trước những năm 1850 gần như dựa hoàn toàn vào cơ bắp của con người. Cái cuốc, cái nêm, và búa tạ là công cụ chính. Bước nhảy vọt cơ học lớn đầu tiên đến với sự ra đời của máy cắt than—một chiếc máy cắt xén vỉa than để tạo ra một mặt tự do cho việc nổ mìn. Đến những năm 1880, máy cắt gõ chạy bằng khí nén (VÍ DỤ., trung sĩ Ingersoll) là tiêu chuẩn ở các mỏ sâu của Anh và Mỹ. Sau này chúng được thay thế bằng máy cắt xích điện, chẳng hạn như Jeffrey 29L (được giới thiệu 1924), trong đó sử dụng một thanh cắt quay có cuốc để cắt một vết cắt sâu 6 feet vào đường may.
Bảng dưới đây tương phản ba công nghệ trích xuất nổi bật được sử dụng giữa 1880 Và 1960:
| Loại thiết bị | Nguồn điện | đầu ra (tấn mỗi ca) | Mối nguy hiểm chính | Kỷ nguyên thống trị |
|---|---|---|---|---|
| Chọn tay & cái nêm | Nhân loại | 2–4 | Căng cơ, Thác mái nhà | Trước năm 1880 |
| Máy cắt đập (Khí nén) | Máy nén khí | 15–25 | bụi silic, Tiếng ồn, vòi roi | 1880–1920 |
| Máy cắt xích điện (VÍ DỤ., Jeffrey 29L) | 440Động cơ V AC | 40–60 | Đốt cháy khí metan từ tia lửa điện, hư hỏng cáp | 1920–1960 |
Máy cắt xích là một cải tiến đáng kể, nhưng nó vẫn cần một cái riêng người bắn súng để nổ than undercut xuống. Quá trình hai bước này (Cắt, sau đó nổ tung) vẫn là tiêu chuẩn cho đến những năm 1950.
Tải và vận chuyển: con la, máy lắc, và xe đưa đón
Một khi than đã được thổi xuống, nó phải được tải. Trước 1900, việc này được thực hiện bằng tay với một cái xẻng vào những chiếc xe mỏ có cấu hình thấp được kéo bởi con la hoặc ngựa con. Bộ nạp cơ học đầu tiên, các Niềm vui 11BU (được giới thiệu 1938), là một máy xúc gắp than để xúc than lên băng tải bên trong. Nó thay thế tới 12 người lao động và giảm thời gian xếp hàng cho mỗi ô tô từ 20 phút để 3 phút.
để vận chuyển, các Băng tải lắc (một máng thép chuyển động qua lại) phổ biến vào những năm 1920-1940. Nó di chuyển than dọc theo mặt nhưng ồn ào và dễ bị kẹt. các Xe đưa đón—một người mệt mỏi vì cao su, phương tiện chạy bằng pin—bắt đầu thay thế cả băng tải la và máy lắc vào cuối những năm 1940. Bảng dưới đây cho thấy sự thay đổi về hiệu quả vận chuyển:
| hệ thống | Tốc độ (ft/phút) | Dung tích (tấn) | Yêu cầu phi hành đoàn | Chi phí bảo trì (mỗi tấn) |
|---|---|---|---|---|
| Con la & xe của tôi | 150 | 2 mỗi chiếc xe | 1 tài xế + 1 người xử lý con la | Cao (cho ăn, bác sĩ thú y, Ổn định) |
| Băng tải lắc | 30 | liên tục | 2–3 toán tử | Vừa phải (liên kết bị hỏng) |
| Xe đưa đón (VÍ DỤ., Niềm vui 10SC) | 400 | 6–8 | 1 tài xế | Thấp (thay pin) |
Lốp cao su của xe đưa đón cũng cho phép nó di chuyển trên đường cấp phối, loại bỏ sự cần thiết của đường ray cố định trong phần làm việc.
Thiết bị thông gió và an toàn: Máy móc vô hình
Các mỏ than cũ không chỉ để khai thác; họ yêu cầu những thiết bị phụ trợ khổng lồ để duy trì sự sống cho công nhân. các quạt thông gió cơ khí (VÍ DỤ., người hâm mộ Guibal, được cấp bằng sáng chế 1862) là một thứ đồ sộ, quạt ly tâm quay chậm hút không khí qua các hoạt động. qua 1900, một người hâm mộ điển hình là 40 đường kính feet và di chuyển 200,000 feet khối không khí mỗi phút. Điều này rất quan trọng vì khí mê-tan (thuốc súng) và bụi than thường xuyên có nguy cơ cháy nổ..jpg)
Trang bị an toàn còn thô sơ so với tiêu chuẩn hiện đại. các Đèn Davy (1815) dùng lưới thép để làm nguội ngọn lửa, ngăn chặn sự đánh lửa của khí metan, nhưng nó mang lại cảm giác mờ mịt, đèn vàng. Đến những năm 1930, đèn nắp điện (VÍ DỤ., lúa mì Mark V) thay thế đèn ngọn lửa hở, nhưng chúng nặng (5 pound) và yêu cầu pin axit chì đeo trên dây đai. Bảng dưới đây tóm tắt sự phát triển của thiết bị an toàn cá nhân:
| Thời đại | thắp sáng | Phát hiện khí mê-tan | Bảo vệ hô hấp |
|---|---|---|---|
| 1850–1900 | Nến / bấc dầu | chim hoàng yến | Không có (vải che miệng) |
| 1900–1930 | Đèn Davy (ngọn lửa) | Chiều cao ngọn lửa trong đèn | Không có |
| 1930–1960 | Đèn nắp điện | Đèn an toàn ngọn lửa (chia) | Máy thở sớm (cho bụi, không phải ga) |
Chim hoàng yến không bị loại bỏ cho đến khi 1986 ở Anh, nhưng đến những năm 1950, hầu hết các mỏ của Mỹ được sử dụng máy đo khí mêtan- thiết bị xúc tác cầm tay cho phép đọc số.
Nghiên cứu trường hợp thực tế: các 1947 Centralia Không. 5 Thảm họa mỏ
Để hiểu tại sao thiết bị cũ lại nguy hiểm, chúng tôi kiểm tra Centralia Không. 5 Của tôi (Illinois, Hoa Kỳ). Vào tháng ba 25, 1947, một vụ nổ giết chết 111 thợ mỏ. Báo cáo chính thức của Cục Mỏ Hoa Kỳ xác định nguồn đánh lửa là một hồ quang từ máy cắt than điện (một chiếc Jeffrey 29L) đã va vào một nốt pyrit trên mái nhà. Dây cáp kéo của máy cắt bị hỏng lớp cách điện, và máy không được trang bị màn hình khí mêtan—một thiết bị sẽ không trở thành bắt buộc cho đến khi 1969.
Mỏ đã sử dụng một Băng tải lắc Và tải bằng tay than vào ô tô. Vụ nổ lan truyền dọc theo đường thở trở về đầy bụi, không được rải đá đầy đủ. Thảm họa này trực tiếp dẫn đến Đạo luật an toàn mỏ than liên bang 1952, quy định rằng tất cả các máy cắt đều có bình xịt nước để ngăn chặn bụi và các thiết bị điện sẽ bị mất điện khi vượt quá lượng khí mê-tan 1%. Vụ việc minh họa rằng bản thân thiết bị vốn không có độc hại, nhưng việc thiếu cảm biến tích hợp và sự phụ thuộc vào phán đoán thủ công đã tạo ra những lỗ hổng nghiêm trọng.
Tại sao những chiếc máy này biến mất
Sự suy giảm của thiết bị cũ bắt đầu vào những năm 1960 với sự ra đời của Công cụ khai thác liên tục (VÍ DỤ., Niềm Vui 12CM), kết hợp cắt, đang tải, và chuyển tải vào một máy. Nó loại bỏ nhu cầu nổ mìn và giảm số lượng công nhân tại mặt từ 8–10 xuống còn 2–3. Khai thác mỏ dài, với tấm chắn thủy lực và máy cắt, tiếp tục loại bỏ các thiết bị cũ. qua 1980, máy cắt xích và xe đưa đón là những tác phẩm trưng bày trong bảo tàng ở hầu hết các quốc gia phát triển.
Nguyên nhân là do kinh tế và an toàn:
- năng suất: Một máy khai thác liên tục tạo ra 10–15 tấn mỗi phút, so với 1–2 tấn mỗi phút đối với máy cắt xích và máy xúc.
- sự an toàn: Máy khai thác liên tục có màn hình khí mê-tan trên tàu, bình xịt nước, và điều khiển từ xa. Thiết bị cũ yêu cầu công nhân phải đứng gần mặt.
- Chi phí lao động: Hệ thống cũ yêu cầu người vận hành máy cắt, người bắn súng, người vận hành máy xúc, tài xế xe đưa đón, và hai người thợ lợp mái—năm người đàn ông. Một phi hành đoàn hiện đại là ba.
Câu hỏi thường gặp
Q1: Tại sao máy cắt than cũ dùng khí nén thay vì dùng điện?
A1: Mỏ sớm (trước năm 1900) không có lưới điện đáng tin cậy dưới lòng đất. Khí nén được tạo ra trên bề mặt và dẫn xuống. An toàn hơn trong điều kiện ẩm ướt vì không có nguy cơ tia lửa. Tuy nhiên, máy nén khí chỉ có hiệu suất 15–20%, lãng phí năng lượng dưới dạng nhiệt. Điện trở nên thống trị sau 1920 khi cáp bọc thép và vỏ bọc chống cháy được phát triển.
Q2: Tuổi thọ điển hình của máy cắt than trong những năm 1930 là bao nhiêu??
A2: Máy cắt xích điện được bảo trì tốt (VÍ DỤ., Jeffrey 29L) kéo dài 10–15 năm. Thanh cắt và cuốc được thay thế hàng tuần, nhưng khung chính và động cơ có thể tồn tại hàng chục năm. Nhiều cái đã được xây dựng lại nhiều lần. Yếu tố hạn chế không phải là hao mòn mà là sự ra đời của các máy khai thác liên tục, điều đó khiến chúng trở nên lỗi thời.
Q3: Có phải thiết bị cũ gây ra nhiều mái nhà bị sập hơn?
A3: Gián tiếp, Đúng. Quá trình cắt và nổ mìn đã tạo ra "khắc" (một khe) làm suy yếu mái nhà. Cũng, trình tự cũ yêu cầu công nhân vào khu vực không được hỗ trợ để đặt đạo cụ sau khi nổ mìn. Các thợ mỏ liên tục hiện đại sử dụng hệ thống chốt mái tích hợp để cố định mái nhà trong vòng vài phút sau khi tiếp xúc. Cơ quan Quản lý An toàn và Sức khỏe Mỏ Hoa Kỳ (MSHA) dữ liệu cho thấy tỷ lệ tử vong do rơi mái nhà đã giảm từ 300/năm vào năm 1940 đến dưới 10/năm bởi 2000, phần lớn là do sự thay đổi này.
Q4: Có nỗ lực nào để tự động hóa thiết bị cũ không?
A4: Đúng, nhưng chúng thô thiển. Vào những năm 1950, một số mỏ được thêm vào Điều khiển từ xa đưa đón ô tô bằng cáp kéo có cần điều khiển. các Niềm vui 11BU máy xúc đôi khi được trang bị một "thu thập đầu" có thể được vận hành bằng một đòn bẩy duy nhất. Tuy nhiên, tự động hóa thực sự là không thể vì máy móc thiếu cảm biến để phát hiện chướng ngại vật hoặc khí mê-tan. Máy cắt hoàn toàn tự động đầu tiên chưa được thử nghiệm cho đến khi 1984 ở Úc..jpg)
Q5: Thiết bị cũ có thể được sử dụng trong các mỏ hiện đại?
A5: KHÔNG, vì lý do pháp lý và thực tế. Quy định hiện đại (VÍ DỤ., 30 Phần CFR 75 ở Mỹ) yêu cầu cho phép (chống cháy nổ) Vỏ điện, máy đo khí mêtan, và phun nước tự động. Thiết bị cũ không đáp ứng được các tiêu chuẩn này. Ngoài ra, mỏ hiện đại sử dụng mục rộng hơn (20+ bàn chân) mà máy cắt cũ không thể với tới. Một số máy được khôi phục sử dụng trong mỏ giáo dục (VÍ DỤ., Bảo tàng Khai thác Than Quốc gia ở Anh) nhưng chỉ để trình diễn, không sản xuất.
Nguồn: Tài liệu kỹ thuật của Cục Mỏ Hoa Kỳ (1947–1960), Dữ liệu tai nạn lịch sử của MSHA, và "Tuổi than" kho lưu trữ tạp chí (1920–1960).