롱월 채굴

Longwall mining
롱월 채굴

롱월 채굴은 긴 석탄 벽을 하나의 슬라이스(일반적으로 0.6–1.0m, 2ft 0 in–3ft 3 in) 두께로 채굴하는 지하 석탄 채굴의 일종이다. 롱월 패널(채굴 중인 석탄 블록)은 일반적으로 길이 3–4 km(1.9–2.5 mi)이고 폭은 250–400 m(820–1,310 ft)이다.

역사

컨베이어 이전의 롱월 광산 계획 – 호이스트는 중심 기둥의 중심에 있다.

롱월 채굴에 대한 기본적인 아이디어는 17세기 후반 영국에서 개발되었다. 광부들은 석탄이 떨어지면서 석탄을 제거하고 나무로 만든 소품을 이용해 석탄을 얼굴 뒤쪽의 지붕이 무너지는 것을 통제했다. 이것은 Shropshire 광산의 방법으로 알려져 있었다.[1] 기술이 상당히 변화했지만, 광부들의 얼굴을 따라 안전한 작업 공간을 유지하면서 넓은 석탄 면의 모든 석탄을 본질적으로 제거하고 지붕과 넘어진 암석이 뒤쪽의 빈 공간으로 붕괴할 수 있도록 하는 기본적인 생각은 그대로 남아 있다.

Plan of longwall mine
오클라호마, 1917년, 화살표는 기류를 보여준다.
Plan of longwall mine
웨스트버지니아주 퇴각장벽 광산 C. 1917

1900년경부터는 이 방법에 기계화가 적용되었다. 1940년까지, 어떤 사람들은 관련된 가장 두드러진 기계 조각의 뒤에 롱월 채굴을 채굴의 "컨베이어 방식"이라고 불렀다.[2] 이전의 롱월 채굴과 달리 석탄면에 평행한 컨베이어 벨트를 사용함으로써 얼굴이 일직선을 따라 개발될 수밖에 없었다. 다른 기계는 석탄 표면을 깎아내기 위한 전기 절단기와 얼굴을 떨어뜨리기 위한 폭발을 위한 전기 드릴뿐이었다. 낙차가 되면 얼굴에 평행한 컨베이어에 석탄을 싣고 지붕의 낙하를 조절할 수 있는 목조 지붕 소품 등을 배치하는 수작업을 했다.

그러한 저기술의 장벽을 만드는 광산은 1970년대까지 계속 운영되었다. 가장 잘 알려진 예는 아이오와주 센터빌 근처의 뉴 글래드스톤 광산으로, "미국에서 마지막으로 발전하고 있는 롱월 광산의 하나"[3]이다. 이 긴 벽의 광산은 컨베이어 벨트를 사용하지 않고 대신 조랑말에 의지하여 석탄통을 얼굴에서 경사면으로 운반하고, 그 위로 끌어올려 표면으로 끌어올렸다.[4][5]

롱월 채굴은 오래된 방과 기둥 광산을 채굴하는 마지막 단계로 널리 사용되어 왔다. 이런 맥락에서 롱월 채굴은 후퇴 채굴의 한 형태로 분류될 수 있다.

배치

관문 도로는 롱월 채굴이 시작되기 전에 각 판넬 뒤쪽으로 몰린다. 블록의 한쪽을 따라가는 관문 도로를 마잉게이트 또는 헤드게이트라고 하고, 반대쪽 도로를 테일게이트라고 한다. 석탄의 두께가 허락하는 곳에서, 이러한 관문 도로는 장벽 그 자체가 초기 개발을 할 수 없기 때문에, 이전에 연속 광부 유닛에 의해 개발되었다. Longwall의 레이아웃은 "어드밴싱" 유형 또는 "복구" 유형일 수 있다. 전진형에서는 석탄면이 전진함에 따라 관문도로가 형성된다. 얇은 솔기에서는 발전하는 롱월 채굴 방법을 사용할 수 있다. 후퇴형에서 패널은 두 개 모두를 연결하는 면이다. 얼굴 앞쪽에 마잉게이트 길만 형성되어 있다. 테일게이트 도로는 석탄 높이 위의 돌을 제거하여 석탄면 뒤쪽에 형성되어 있어 이동할 수 있을 만큼 높은 도로를 형성한다. 롱월 장비가 포함된 블록의 끝을 얼굴이라고 한다. 그 블록의 반대쪽 끝은 보통 광산의 주요 이동 도로 중 하나이다. 긴 벽 뒤에 있는 충치를 고프, 고프 또는 고브라고 부른다.[6]

환기

일반적으로 흡입 공기(신선한)는 정문을 따라 얼굴을 가로지른 다음 'U'형 환기라고 알려진 테일 게이트를 따라 이동한다. 일단 얼굴을 지나면 공기는 더 이상 신선한 공기가 아니라, 석탄의 지질학에 따라 석탄 먼지와 메탄, 이산화탄소 같은 광산 가스를 운반하는 공기를 되돌린다. 환풍기는 표면에 장착된 환기팬에 의해 추출된다. 흡기가 주 게이트를 통과하여 블리더 또는 백 리턴 도로로 유입되어 고프에서 얼굴로 가스 배출을 줄이거나 흡기가 꼬리 게이트 위와 얼굴을 가로질러 호모트로팔 시스템의 페이스 체인과 같은 방향으로 이동하는 다른 환기 방법을 사용할 수 있다.[7]

고프 구역에서 석탄의 자연연소를 방지하기 위해 밀폐된 고프 구역에서 산소를 배제하기 위해 가스가 밀폐된 고프 구역에서 밀폐된 뒤쪽으로 쌓일 수 있다. goaf가 메탄과 산소의 폭발성 혼합물을 포함할 수 있는 경우, 산소를 배제하거나 폭발성 혼합물을 발화원이 없는 goaf 깊숙한 곳에 밀어넣기 위해 질소 주입/침입을 사용할 수 있다. 밀봉은 유해가스의 손상 및 누출 여부를 공인 광산 감독자에 의해 매 교대조마다 감시해야 한다.[citation needed]

장비

유압 초크

전동 지붕 지지대, 초크 또는 실드라고 불리는 다수의 유압 잭은 일반적으로 폭이 1.75m(5ft 9in)이고 긴 선으로 배치되며, 갈매스의 지붕을 지지하기 위해 최대 400m(1,300ft) 길이까지 나란히 배치된다. 개별 초크의 무게는 30~40톤이고, 최대 절삭 높이인 6m(20ft)까지 확장되며, 각각 1000-1250톤의 항복 등급을 가지며, 한 번에 1m(3ft 3in)의 유압식으로 전진한다.

유압 초크, 컨베이어 및 시너

석탄은 피복기(동력 적재기)라고 불리는 기계에 의해 석탄석에서 잘려진다. 이 기계는 일반적으로 75–120톤의 무게가 나갈 수 있으며, 전기 기능을 수용하는 본체로 구성되며, 착용자를 탄피와 펌핑 유닛을 따라 이동시키기 위한 견인 동력 장치(수압 및 수압 기능 모두 동력을 공급하기 위한 것)로 구성된다. 본체의 양쪽 끝에는 유압 램을 사용해 수직으로 위쪽으로 정렬할 수 있는 범위 지정 암과 그 위에 40-60 컷팅 픽이 장착된 시어머 커팅 드럼을 장착한다. 범위 조정 암에는 매우 강력한 전기 모터(일반적으로 최대 850kW)가 내장되어 있으며, 이 모터는 절삭 드럼이 있는 범위 조정 암의 맨 끝에 있는 일련의 레이 기어를 통해 암을 통해 드럼 장착 위치로 동력을 전달한다. 절단 드럼은 20-50rv/min의 속도로 회전하여 석탄 심의 광물을 절단한다.

착용자가 작업할 수 있도록 지지대를 제공하는 초크

착용자는 장갑 면 컨베이어(AFC)의 얼굴 길이를 따라 운반되며, 채굴용으로 특별히 개발된 견고한 랙 및 피니언 시스템과 유사한 체인리스 운반 시스템을 사용한다. 체인이 없는 운반 시스템 이전에는 체인이 있는 운반 체인이 유행했는데, 이 체인은 착용자가 스스로 잡아당길 수 있도록 석탄 표면의 길이를 따라 무거운 화물 체인을 운영했다. 착용자는 절삭 조건에 따라 10~30m/min(33~98ft/min)의 속도로 이동한다.

동력 지붕 지지대 앞에 AFC가 배치되고, 석탄 심을 자르는 회전 드럼의 피복 작용이 석탄을 분해하여 AFC에 적재된다. 석탄은 스크레이퍼 체인 컨베이어에 의해 석탄면에서 정문까지 제거된다. 여기서 그것은 표면으로의 수송을 위해 컨베이어 벨트 네트워크에 적재된다. 주 게이트에서 석탄은 보통 크러셔의 크기를 줄이고 빔 스테이지 로더(BSL)에 의해 첫 번째 컨베이어 벨트에 적재된다.

착용자가 석탄을 제거함에 따라 AFC는 착용자 뒤에 끼여 있고 전동 지붕 지지대는 새로 생성된 충치로 앞으로 이동한다. 채굴이 진행되고 긴 벽 전체가 솔기를 통해 진행됨에 따라 고프도 증가한다. 이 도프는 지층의 무게로 무너진다. 제거된 석탄 솔기의 두께의 약 2.5배인 층층이 무너지고 위의 침대가 무너진 도프에 자리를 잡는다. 이 붕괴는 표면 높이를 낮출 수 있고, 강물의 흐름을 바꾸고 건물 기초에 심각한 손상을 입히는 등의 문제를 일으킬 수 있다.[8]

방 및 필러 방식과의 비교

롱월, 실내 및 기둥 채굴 방법은 모두 적절한 지하 석탄층 채굴에 사용될 수 있다. 롱월은 자원회복이 우수하며([9]방과 필러방식의 경우 약 60%에 비해 약 80%), 지붕지지 소모품이 적게 필요하며, 석탄채굴시스템이 더 많이 필요하며, 최소한의 수동처리 및 광부 안전성은 석탄을 추출할 때 항상 유압지붕 지지대 밑에 있다는 점에서 강화된다.[9]

자동화

Longwall 광업은 전통적으로 얼굴 장비의 정렬을 끈 라인으로 하는 수동 프로세스였습니다. 퇴각 롱월 패널의 표면을 게이트 로드에 수직으로 정렬하는 시스템을 포함하여, 롱월 채굴 작업의 여러 측면을 자동화하는 기술이 개발되었다.

간단히 말해서 관성 항법 시스템 출력은 시어터 위치를 추정하기 위해 데드카운팅 계산에 사용된다. 각 전단 완료 시 롱월 장비의 위치를 조정하기 전에 데드 계산 추정치를 개선하기 위해 최적의 칼만 필터와 평활기를 적용할 수 있다.[10] 기대치 최대화 알고리즘을 사용하여 알 수 없는 필터와 롱월 시너 위치를 추적하기 위한 보다 부드러운 파라미터를 추정할 수 있다.[11]

광산 장비의 수동 제어에 비해 자동화 시스템은 생산률을 향상시켰다. 생산성 향상 외에도, 롱월 장비를 자동화하면 안전상의 이점이 생긴다. 카알파스는 메탄과 일산화탄소가 존재하기 때문에 위험한 지역인 반면, 피복자가 바위를 쳤을 때 불꽃이 일어날 가능성을 최소화하기 위해 얼굴에 물을 뿌리기 때문에 그 지역은 덥고 습하다. 수동 프로세스를 자동화함으로써, 얼굴 근로자는 이러한 위험 구역에서 제거될 수 있다.[citation needed]

환경 영향

많은 채굴 기술과 마찬가지로, 롱월 채굴로 인한 지역 및 지역 환경 영향을 고려하는 것이 중요하다.

침하

롱월 지뢰침하(LWMS)는 특히 LWMS가 많이 행해지는 지역의 토양 건강과 물 이동에 많은 생태적, 환경적 영향을 미치는 인공적인 과정이다. 이것은 일부 장벽을 가진 지뢰 부지의 길이가 수 킬로미터에 달할 수 있기 때문에 고려해야 한다. 말하자면, 수문학적 흐름 체계, 나무의 뿌리 체계, 그리고 식물 종은 그 아래에서 제거되는 토양의 양 때문에 고통을 겪을 수 있고, 이러한 스트레스는 표면 침식으로 이어진다.[12]

폐광은 택지개발이 입주한 지역에 대해서도 쟁점이 되고 있다. 폐허가 된 장막 광산 근처에 세워진 집들은 광산을 버린 지 30년이 지나도 싱크홀과 토양의 질이 나빠질 것이라는 위협에 직면해 있다.[13]

롱월 채굴은 즉, 매우 길기 때문에, 200에이커(81 ha) 이상의 지역에 영향을 미칠 수 있다. 이러한 가장 큰 폭에 걸쳐, 산밑에 있는 긴 벽 광산이 계곡 풍경보다 산 풍경에서 더 눈에 잘 띄는 침하 현상을 보인다는 것이 관찰되었다.[13]

지뢰 위의 풍경을 바꾸는 지표 침하 사례가 있었다. 호주 뉴사우스웨일스의 뉴스탠 콜리리에서는 다층 기뢰 위로 "수면이 5m나 떨어졌다"고 밝혔다.[14] 침하로 인해 수로로[15] 배수되는 등 자연적인 특징이나 도로나 건물과 같은 인공적인 구조물이 훼손되는 경우도 있다. 더글라스 파크 드라이브는 롱월 패널이 도로를 불안정하게 해 4주간 폐쇄됐다. 2000년에 주 정부는 쌍둥이 다리로부터 600미터 이내에 도달했을 때 채굴을 중단했다. 1년 후 도로에는 40센티미터의 간격이 나타났다는 보고가 있었고, 다리를 재조정하기 위해 옆으로 잭으로 꺾어야만 했다."[15]: 2

NSW RTA에 의해 의뢰된 2005년 지질학 보고서는 "증거가 갑자기 일어나 수년에 걸쳐 일어날 수 있다"[15]고 경고한다.

그러나 호수 밑의 지뢰, 해양, 중요한 수역, 환경적으로 민감한 지역을 포함하여 측정 가능한 지표면 침하로 성공적으로 채굴된 몇 개의 지뢰가 있다.[citation needed] 침하는 블록의 인접 체인 필러 폭을 늘리고 추출된 블록 폭과 높이를 감소시키며 커버의 깊이와 오버레이 층의 역량과 두께를 고려함으로써 최소화된다.

균열 및 수질

롱월 채굴은 암반에서 지질학적 붕괴를 초래할 수 있으며, 차례로 물의 움직임에 영향을 미치고 표면으로부터 멀리 떨어져 채굴된 지역을 거쳐 대수층으로 물이 이동하는 결과를 초래할 수 있다. 그 결과 지표수의 손실은 익명의 생태계에 부정적인 영향을 미칠 수 있다.[16]

여기에 롱월 채굴장 근처에 댐이 존재한다면 이는 유입률이 감소하고 암석 파쇄에 대한 손실도 줄어들기 때문에 익룡 생태계에 두 배로 영향을 미칠 수 있다.[16]

2014년 현재, 호주 정부는 롱월 채굴로 인한 물의 영향을 완화하기 위한 조치를 취했다. 입법부는 소요를 최소화하기 위해 광산 기반시설을 개선하는 조치를 요구했다.[17]

호수나 강과 같은 바다 밑에서의 채굴로 인한 암반 균열의 결과, 다양한 범위의 지하수 손실이 있었다. 지표면에서 수백 미터 이내에 있는 지뢰는 이들 물체로부터 엄청난 양의 물을 공급받기 쉽다. 게다가, 광산 주변의 자연 경관을 방해하는 채굴 간섭이 있은 후, 자연적인 물의 흐름 경로를 리디렉션할 수 있어 하천이나 강둑에 걸쳐 추가적인 침식을 초래할 수 있다. 집중된 지역의 추가 채굴은 이러한 물 흐름 경로를 지속적으로 이동시켜 원래의 상태로 되돌리는데 몇 년이 걸린다.[18]

생태계 영향

많은 생태계는 매년 물의 입력과 출력의 일관성에 의존하고 있으며, 이러한 패턴을 교란하면 종의 번식을 위해 물에 의존하는 종들이 지속할 수 없는 상태를 초래할 수 있다. 롱월 채굴은 또한 국지적인 수온 변화를 유발하여 녹조를 자극하여 다른 종의 건강에 필요한 산소를 소진할 수 있다.[18]

롱월 채굴은 인근 숲의 영향에 대한 이용 가능한 연구가 제한되어 있지만, 최근 새롭게 부상하고 있는 위성 사진 연구에서는 최근 롱월 채굴이 발생한 지역 근처의 지표면 토양을 건조시킬 가능성이 있는 것으로 나타났다. 건조한 토양뿐 아니라 숲 캐노피 수분 감소도 관찰됐다.[19]

가스배출량

롱월 광산은 일반적인 온실 가스인 메탄 가스를 환경으로 방출하는 것으로 관찰되었지만 일반적인 롱월 광산의 면적이 200m에서 300m(660~980ft)로 증가된 것은 메탄을 훨씬 더 많이 방출하는 것으로 발견되지 않았다.[20][21] 폐쇄형 롱월 광산에서 나오는 메탄 방출은 최대 15년까지 지속될 수 있지만 폐쇄형 광산의 물의 흐름을 바탕으로 잠재적 메탄 방출량을 측정할 수는 있다.[20]

캐나다에서

캐나다는 세계에서 가장 많은 석탄 매장량을 가지고 있으며,[22] 2013년까지 캐나다에는 25년 이상 긴 벽의 광산이 없었다. 2015년 브리티시 컬럼비아주에 HD광산이 개장한 광산은 캐나다인 대신 외국인 노동자를 고용하고 환경에 미칠 잠재적 영향 때문에 분쟁을 일으켰다.[23][24] 이 광산은 연간 이산화탄소 배출량이 17메가톤에 달할 것으로 예상했지만, 캐나다 연방정부가 배출량을 연간 50만톤으로 유지하기 위해 탄소 배출량을 제한했다.[24]

참고 항목

메모들

  1. ^ 롱월 마이닝 2009-08-17 미국 에너지부 석탄, 핵, 전기 및 대체 연료 사무소 웨이백머신에 보관됨, 1995년 3월, 페이지 9-10.
  2. ^ A. 팩스턴, J. A. 빅스, 탄광에서의 10분, 1940, 페이지 16–24
  3. ^ Anderson, Wayne I. (1998). Iowa's geological past: three billion years of earth history. Iowa City 52242: University of Iowa Press. p. 258. ISBN 0-87745-639-9. Retrieved 2010-06-05.CS1 maint: 위치(링크)
  4. ^ Brick, Greg A. (2004). Iowa Underground: a guide to the state's subterranean treasures. Black Earth, Wis.: Trails Books. pp. 119–120. ISBN 978-1-931599-39-9. OL 3314195M.
  5. ^ 다큐멘터리 영화인 라스트 포니 광산, 레스 베네딕트 감독, 스티브 크누드스턴 프로듀서, 1972년. YouTube에서 3부 1부 2부 3편 이용 가능
  6. ^ "Longwall Mining, Underground Coal Mining, Mining Techniques, Mining Companies". Great Mining. Retrieved 1 February 2019.
  7. ^ "Homotropal Ventilation". University of Wollongong. Archived from the original on 2014-05-24. Retrieved 2014-05-24.
  8. ^ 「롱월 마이닝」 BHP 빌리턴 미쓰비시 얼라이언스(2005)가 2011년 12월 19일에 접속.
  9. ^ a b Illinois Coal Association. "Underground Mining". Archived from the original on 2012-06-10. Retrieved 2014-05-24.
  10. ^ Einicke, G.A.; Ralston, J.C.; Hargrave, C.O.; Reid, D.C.; Hainsworth, D.W. (December 2008). "Longwall Mining Automation. An Application of Minimum-Variance Smoothing". IEEE Control Systems Magazine. 28 (6): 28–37. doi:10.1109/MCS.2008.929281. S2CID 36072082.
  11. ^ Einicke, G.A.; Malos, J.T.; Reid, D.C.; Hainsworth, D.W. (January 2009). "Riccati Equation and EM Algorithm Convergence for Inertial Navigation Alignment". IEEE Trans. Signal Process. 57 (1): 2904–2908. Bibcode:2009ITSP...57..370E. doi:10.1109/TSP.2008.2007090. S2CID 1930004.
  12. ^ s11_admin (2010-04-27). "Study measures the environmental impacts of longwall mining subsidence". Australian Mining. Retrieved 2019-02-09.
  13. ^ a b "Final Report - Effects of Longwall Mining". www.dep.state.pa.us. Retrieved 2019-02-09.
  14. ^ Cubby, Ben (2009-06-10). "Longwall mine plan a threat to water supply". The Sydney Morning Herald. Fairfax Media. Retrieved 2010-06-02. Longwall mining, in which broad panels of coal a few metres high and hundreds of metres wide are bored out of the earth, causes ground above the mines to subside.
  15. ^ a b c Frew, Wendy (November 20, 2007). "Risk to life, but more mining under bridge". The Sydney Morning Herald. Fairfax Media. Retrieved 2010-06-02. Longwall mining has already resulted in substantial damage to riverbeds, swamps and water catchments in the area
  16. ^ a b "IMPACTS OF LONGWALL COAL MINING ON THE ENVIRONMENT IN NEW SOUTH WALES" (PDF). Total Environment Centre. January 2007. Retrieved February 14, 2019.
  17. ^ "Fact sheet - Subsidence from longwall coal mining Independent Expert Scientific Committee on Coal Seam Gas and Large Coal Mining Development". iesc.environment.gov.au. Retrieved 2019-04-10.
  18. ^ a b Dawkins, A (2003). "Potential Management and Rehabilitation Requirements of Environmental Effects From Longwall Subsidence on Streams, Lakes and Groundwater Systems". University of Wollongong & the Australasian Institute of Mining and Metallurgy. 1: 117–124 – via Geoterra.
  19. ^ "Assessing Longwall Mining Impacts on the Forests Above « Landsat Science". Retrieved 2019-04-10.
  20. ^ a b "Prediction of Longwall Methane Emissions: An Evaluation of the Influence of Mining Practices on Gas Emissions and Methane Control Systems". www.cdc.gov. Retrieved 2019-04-10.
  21. ^ McCall, F. E.; Garcia, F.; Trevits, M. A.; Aul, G. (1993-12-31). "Methane gas emissions during longwall mining". OSTI 143760. Cite 저널은 필요로 한다. journal= (도움말)
  22. ^ "Countries with the biggest coal reserves". Mining Technology Mining News and Views Updated Daily. 2013-11-20. Retrieved 2019-04-10.
  23. ^ "Initial pitch for Murray River did not use longwall mining". Retrieved 2019-04-10.
  24. ^ a b "B.C.'s first underground coal mine in more than 25 years approved". www.vancouversun.com. Retrieved 2020-12-29.

외부 링크