Сланцевая промышленность — это отрасль, связанная с добычей и переработкой сланца . Сланец добывают либо в сланцевом карьере , либо прокладывают туннели в сланцевой шахте . Распространенные области применения сланца включают кровельный материал, материал для напольных покрытий, надгробные камни и мемориальные доски, а также электроизоляцию.
Сланцевые рудники находятся по всему миру. 90% натурального сланца Европы, используемого для кровли, поступает из сланцевой промышленности в Испании . [1] Основным регионом добычи сланца в Соединенном Королевстве является Озёрный край, а сланцевая шахта Хонистер является последней работающей сланцевой шахтой, единственным производителем всемирно известного зеленого сланца Вестморленда. В остальной части континентальной Европы и Америки важными регионами добычи являются Португалия , Италия , Германия , Бразилия , восточное побережье Ньюфаундленда , Сланцевая долина Вермонта , Нью-Йорк , Пенсильвания и Вирджиния . Район Сланцевой долины, сосредоточенный вокруг города Гранвилл в штате Нью-Йорк, является одним из мест в мире, где добывают цветной сланец (то есть сланец, который не является серым или синим). (Более полный отчет дан в статье Сланец : раздел Добыча сланца.)
Девяносто процентов натурального сланца, используемого в Европе для кровли, поступает из сланцевой промышленности Испании [1] , при этом основным источником производства является регион Галисия .
В Галисии крупные компании по производству сланца сосредоточены в Вальдеоррасе в Оренсе , другие важные предприятия расположены в Кироге , Ортигейре и Мондоньедо .
Сланцевые отложения в этом регионе северной Испании имеют возраст более 500 миллионов лет и образовались в палеозойский период. Цвет и текстура добываемого сланца во многом зависят от тектонической среды, источника осадочного материала, из которого состоит сланец, и химических и физических условий, преобладающих в процессе седиментации . Регион подвергался периодам вулканизма и магматической активности, что привело к уникальному геологическому развитию.
Важное применение испанского сланца — в качестве кровельного материала . Он особенно подходит для этой цели, поскольку имеет низкий индекс водопоглощения менее 0,4%, что делает его очень устойчивым к повреждениям от мороза и поломкам из-за замерзания. Плитка, изготовленная из испанского сланца, обычно подвешивается с использованием уникального метода крепления крючками, который уменьшает появление слабых мест на плитке, поскольку не сверлятся отверстия, и позволяет использовать более узкие плитки для создания кровельных элементов, таких как ендовы и купола. Крепление крючками особенно распространено в районах с суровыми климатическими условиями, поскольку существует большая устойчивость к подъему ветра, поскольку нижний край сланца закреплен. [2]
Сланец добывался в карьерах на севере Уэльса почти два тысячелетия, а римский форт Сегонтиум в Карнарвоне был покрыт местным сланцем в конце второго века. Экспорт сланца осуществлялся в течение нескольких столетий, что недавно подтвердилось обнаружением в проливе Менай обломков деревянного судна XVI века, перевозившего готовые сланцы.
Крупномасштабная коммерческая добыча сланца в Северном Уэльсе началась с открытия карьера Cae Braich y Cafn, который позже стал карьером Penrhyn около Бетесды в долине Огвен в 1782 году. Добыча в Уэльсе значительно опережала другие регионы, и к 1882 году 92% добычи Великобритании приходилось на Уэльс (451 000 тонн): карьеры в Penrhyn и Dinorwic вместе добывали половину этого объема.
Мужчины работали над сланцем в товариществах по четыре, шесть или восемь человек, и они были известны как «Бригада по сделке». «Бригада» сдавалась в аренду по «Биржественному письму», когда согласовывалась цена за определенный участок скалы. Корректировки вносились в зависимости от качества сланца и доли «плохой» породы. Первый понедельник каждого месяца был «Днем сдачи в аренду по сделке», когда эти соглашения заключались между мужчинами и руководством. Половина партнеров работала на забое карьера, а остальные находились в цехах по обработке, производя готовые сланцы. В шахтах Глиндифрдви в Моэле Фферне каждая сделка обрабатывала горизонтальный участок 10 на 15 ярдов. Герцогини, маркизы, графини, виконтессы, дамы, маленькие дамы, двойники и случайные — все эти размеры производились из сланцев.
Рабочие помогали очищать помещения от отходов: из одной тонны продаваемого сланца могло образоваться до 30 тонн отходов. Именно огромные кучи этих самых отходов, пожалуй, первое, что бросается в глаза при посещении старых регионов в наши дни. Работникам приходилось платить за свои веревки и цепи, за инструменты и за такие услуги, как заточка и ремонт. Авансы (субсидии) выплачивались каждую неделю, все улаживалось в «День большой оплаты». Если условия были не очень хорошими, рабочие могли оказаться должны управляющим. В Моэль Фферна бригада могла производить до 35 тонн готового сланца в неделю. В 1877 году они получали за это около 7 шиллингов за тонну. После выплаты заработной платы управляющему, клеркам и «траммерам» компания могла получить чистую прибыль в два раза больше. Эта система была окончательно отменена только после Второй мировой войны.
Ранние разработки, как правило, проводились в поверхностных карьерах, но по мере продвижения работ вниз, возникла необходимость работать под землей. Это часто сопровождалось проходкой одной или нескольких штолен для получения прямого доступа к уровню. В некоторых редких случаях, таких как Моэль Фферна, нет никаких следов поверхностных разработок, и разработки были полностью под землей.
Камеры обычно прокладывались снизу, посредством «кровельной шахты», которая затем продолжалась по всей ширине камеры: затем камера разрабатывалась вниз. Сланец освобождался от скальной поверхности путем взрывов в шпурах, пробитых (а позднее и просверленных) в скале.
Сланцевые шахты обычно разрабатывались в камерах, которые следовали за сланцевой жилой, соединенных посредством ряда горизонтальных «этажей» (или «уровней»). Камеры различались по размеру в разных шахтах и были разделены «столбами» или стенами, которые поддерживали крышу. Этажи были соединены подземными «уклонами», которые использовали клиновидные тележки для перемещения грузовиков между уровнями.
В некоторых шахтах, где сланец вырабатывался ниже уровня основного откаточного этажа, маршрут поддерживался посредством строительства деревянного моста через камеру, часто поддерживаемого цепями, прикрепленными к крыше наверху. Эти мосты могли находиться на высоте до 100 футов/30 м над уровнем пола внизу.
Большие каменные плиты вывозились из камеры, как правило, на железнодорожных вагонах , и доставлялись на мельницу. Сначала плиты распиливались до нужного размера, затем раскалывались до определенной толщины — это делалось вручную в течение многих столетий с помощью зубила, удерживаемого под определенным углом, чтобы добиться чистого раскола, сохраняя при этом целостность материала. Наконец, углы каждого куска были скошены, чтобы вода могла стекать по сланцу, когда он оказывался на месте на крыше. Перед упаковкой для транспортировки проводились окончательный осмотр и сортировка.
В процессе добычи сланца образуется огромное количество пустой породы — зачастую более 90% добытой породы отправлялось на свалку. [3] При производстве не использовались никакие химические процессы, а отходы вывозились на свалки.
В Северном Гвинеде крупные карьеры по добыче сланца обычно представляли собой открытые разработки, иногда со штольней для доступа к дну карьера:
В районе Блайнай-Фестиниог большинство разработок были под землей, поскольку сланцевые жилы имеют крутой наклон, а открытые разработки потребовали бы удаления огромного количества породы, чтобы получить доступ к сланцу. Крупнейшие шахты в районе Фестиниог включают:
В районе Лланголлена также имелось несколько сланцевых шахт , где добывался гораздо более темный «черный» сланец:
Еще одна группа шахт была обнаружена в центре Уэльса, сосредоточенная в Коррисе . Все они разрабатывали пару сланцевых жил, которые тянулись через Кембрийский горный хребет от Тайвина на западе через Коррис и Аберлефенни в долине Дулас к шахтам вокруг Динас-Моуддви на востоке. Сланец также добывался в Пембрукшире в таких местах, как Маенклохог .
Большинство подземных сланцевых шахт в северном Уэльсе были закрыты к 1960-м годам, хотя некоторые открытые карьеры остались открытыми, включая карьер Penrhyn и распалубочные работы в Oakeley в Blaenau Ffestiniog . Работы также продолжаются в Berwyn около Llangollen . Последней крупномасштабной подземной разработкой, которая была закрыта, был карьер Maenofferen (принадлежащий туристической шахте Llechwedd) в 1999 году, хотя открытые работы в этом месте продолжаются.
Многие шахты в настоящее время находятся в состоянии значительного упадка, а в те, которые доступны, не следует входить, поскольку они находятся на частной территории и таят в себе множество скрытых опасностей.
Исторические и приключенческие подземные туры проводятся в нескольких шахтах, включая Rhiwbach (компания Go Below), [ требуется ссылка ] Llechwedd (компания Zip World и Llechwedd/Quarry Tours Ltd) [5] [6] и Cwmorthin (компания Go Below). [7]
Нижние уровни многих шахт сейчас затоплены, и обвалы стали обычным явлением; например, на склоне холма над выработками Россидда имеется множество карьеров, в которых обрушились крыши расположенных ниже камер.
Самая значительная неваллийская британская сланцевая промышленность находится в Корнуолле и Девоне , где карьер Делабол считается крупнейшим карьером на острове. Многие из них больше не разрабатываются из-за более низких затрат на добычу в более крупных британских разработках. Известно, что добыча сланца в Корнуолле велась с позднего средневековья, и в 19 веке из некоторых карьеров вблизи побережий велась значительная экспортная торговля.
Сланец также добывался в карьерах Суитленда в Лестершире.
В Камбрии ведутся значительные разработки . За последние 500 лет в Озёрном крае велась значительная добыча сланца как на поверхностных карьерах, так и в подземных шахтах. Основные разработки:
Сланец также добывался в Шотландии. [8]
Сланец впервые был добыт в Соединенных Штатах еще в 1734 году вдоль границы Пенсильвании и Мэриленда; однако, только в 1785 году Уильям Дочер открыл первый коммерческий карьер по добыче сланца в Соединенных Штатах в городке Пич-Боттом, штат Пенсильвания. Производство было ограничено тем, что могло быть потреблено на местных рынках до середины девятнадцатого века. Сланцевая промышленность в Соединенных Штатах существовала в нескольких местах в стране, включая районы в западных штатах, однако большая часть сланца поступала из трех основных регионов вдоль Великой долины Аппалачей. Из этих регионов, регион Таконик-Маунтинс в Вермонте и Нью-Йорке , а также округа Ланкастер , Лихай и Нортгемптон в Пенсильвании все еще имеют активные карьеры.
Комиссия по истории и музеям Пенсильвании утверждает, что в районе Слейтфорд-Уотер-Гэп первый подтвержденный карьер начался около 1808 года. Промышленность в этом регионе Пенсильвании распространилась по северным окраинам округов Лихай и Нортгемптон, которые содержат остатки приблизительно 400 отдельных карьеров. Истоки карьеров в долине Лихай затуманены противоречивыми доказательствами, хотя можно с уверенностью сказать, что они начались недалеко от города Слейтфорд в начале девятнадцатого века и переместились в сторону Бангора в течение пятидесятилетнего периода. К 1929 году стоимость производства сланца в Пенсильвании составляла приблизительно 5 миллионов долларов, что составляет почти половину от 11 миллионов долларов стоимости производства сланца во всех Соединенных Штатах. [9] Карьеры в этом регионе страны оставались активными в течение первой четверти 20-го века, производя кровельный сланец, сланец для электрических целей, а также являясь крупнейшим производителем школьных сланцев и классных досок в стране. Отчет о торговле сланцем в Слэтингтоне от 4 января 1880 года показал, что карьеры только в городе Слэтингтон отгрузили 81 402 квадрата кровельного сланца (более 8 миллионов квадратных футов), а также 40 486 ящиков школьных сланцев и 243 ящика школьных досок.
Сланцевая долина (район Гранвилл, Нью-Йорк ) хорошо известна своим сланцем. Сланец добывался в 1839 году в Фэр-Хейвене , штат Вермонт. Приток иммигрантов из общин, занимающихся добычей сланца в Северном Уэльсе, привел к буму производства сланца, который достиг пика во второй половине 19-го века. Сланец региона бывает разных цветов, в частности, зеленого, серого, черного и красного. Часть производства продолжалась в 2003 году, на 23 работающих постоянных шахтах работало 348 человек. [10]
Кроме того, один из старейших карьеров в Америке продолжает добывать сланец в округе Бакингем, штат Вирджиния . Их фирменный сланец Buckingham Slate непрерывно добывается с 18 века и имеет отличительный, неувядающий сине-черный цвет и слюдяной блеск. Buckingham Slate используется на многих федеральных зданиях в районе Вашингтона, округ Колумбия .
Крупномасштабная добыча сланца также велась вокруг города Монсон, штат Мэн , где обширная серия карьеров процветала с 1860-х годов. Мелкомасштабная добыча и обогащение продолжаются в Монсоне и в 21 веке.
Сланец также встречается в Арктике и использовался инуитами для изготовления лезвий для улусов .
95% добычи сланца в Бразилии приходится на Минас-Жерайс . Сланец из этого региона формируется иначе, чем традиционные сланцевые области, такие как Галисия. Такие продукты представляют собой осадочные породы, которые раскололись вдоль своей первоначальной плоскости напластования, тогда как настоящий сланец подвергся метаморфизму и раскалывается не вдоль напластования, а скорее вдоль плоскостей, связанных с перераспределением минералов во время метаморфизма. Это перераспределение, известное как «сланцеватость», не имеет никакого отношения к первоначальным горизонтальным плоскостям напластования. [11]
В отчете независимого фонда Fundación Centro Tecnológico de la Pizarra о «Технических свойствах сланца Bambui из штата Минас-Жерайс (Бразилия) для подтверждения его соответствия стандарту EN12326» описывается, как некоторые продукты, происходящие из Бразилии и продающиеся в Великобритании, не имеют права иметь маркировку CE . Поскольку такие бразильские продукты демонстрируют более высокие показатели водопоглощения, чем продукты из других регионов, таких как Галисия, это делает их менее подходящими для использования в качестве кровельной черепицы, поскольку исследование показало значительную потерю прочности при оттаивании и замерзании. [11]