ทางรถไฟ (หรือทางรถราง) ได้รับการพัฒนาขึ้นในเยอรมนีในช่วงทศวรรษ 1550 เพื่ออำนวยความสะดวกในการขนส่งถังแร่ไปและกลับจากเหมือง โดยใช้รางไม้แบบดั้งเดิม การดำเนินการดังกล่าวได้รับการแสดงให้เห็นในปี 1556 โดยGeorgius Agricolaจากเยอรมนี (ภาพด้านขวา) ^{[ 4 ]}โดยใช้รถเข็น "Hund" ที่มีล้อแบบไม่มีขอบวิ่งบนแผ่นไม้ และมีหมุดแนวตั้งบนรถเข็นที่เสียบเข้าไปในช่องว่างระหว่างแผ่นไม้ เพื่อให้รถเข็นวิ่งไปในทิศทางที่ถูกต้อง^{[ 5 ]}ระบบขนส่งดังกล่าวถูกใช้โดยคนงานเหมืองชาวเยอรมันที่Caldbeck , Cumbriaประเทศอังกฤษ อาจจะตั้งแต่ทศวรรษ 1560 ^{[ 6 ]} คำอธิบายทางเลือกอื่นมาจากคำ ว่า hintó ในภาษาฮังการี ซึ่งหมายถึงรถม้า มีการอ้างอิงถึงการใช้งานในยุโรปกลางในศตวรรษที่ 15 ที่เป็นไปได้^{[ 7 ]}

มีการสร้าง ทางรถไฟแบบฟูนิคูลาร์ขึ้นที่บรอสลีย์ใน ชรอ ปเชียร์ประเทศอังกฤษ ในช่วงเวลาก่อนปี ค.ศ. 1605 ทางรถไฟนี้ใช้ขนส่งถ่านหินให้กับเจมส์ คลิฟฟอร์ด จากเหมืองของเขาลงไปยังแม่น้ำเซเวิร์นเพื่อบรรทุกขึ้นเรือบรรทุกและขนส่งไปยังเมืองริมแม่น้ำ^{[ 8 ]}แม้ว่าบันทึกเอกสารฉบับแรกเกี่ยวกับเรื่องนี้จะมีขึ้นในภายหลัง แต่การก่อสร้างน่าจะเกิดขึ้นก่อนทางรถไฟวอลลาตันแวกอน เวย์ ซึ่งสร้างเสร็จในปี ค.ศ. 1604 ซึ่งถือเป็นสิ่งก่อสร้างที่เก่าแก่ที่สุดของอังกฤษ ทางรถไฟนี้วิ่งจากสเตรลลีย์ไปยังวอลลาตันใกล้กับนอตติงแฮมทางรถไฟแวกอนเวย์ในยุคแรกอีกสายหนึ่งได้รับการกล่าวถึงต่อไปฮันติงดอน บิวโมนต์ผู้ซึ่งเกี่ยวข้องกับการทำเหมืองที่ ส เตรลลีย์ยังได้วางรางไม้กว้างใกล้กับนิวคาสเซิลอะพอนไทน์ซึ่งม้าตัวเดียวสามารถลากถ่านหินได้ 50 ถึง 60 บุชเชล (130–150  กิโลกรัม) ^{[ 9 ]}

ในศตวรรษที่ 18 มีทางเกวียนและทางรถรางแบบนี้อยู่หลายแห่ง ตัวอย่างเช่น ราล์ฟ อัลเลน สร้างทางรถรางเพื่อขนส่งหินจากเหมืองหินในท้องถิ่นเพื่อจัดหาให้กับผู้สร้างระเบียงแบบจอร์เจียนของเมืองบาธการต่อสู้ที่เพรสตันแพนส์ในการก่อกบฏของจาโคไบต์ในปี 1745เกิดขึ้นบนทางเกวียนทราเนนต์-ค็อกเคนซีที่สร้างขึ้นในปี 1722 ^{[ 10 ]}การขนส่งประเภทนี้แพร่กระจายอย่างรวดเร็วทั่วทั้ง แหล่งถ่านหิน ไทน์ไซด์และพบเส้นทางมากที่สุดในแหล่งถ่านหินใกล้กับนิวคาสเซิลอะพอนไทน์ส่วนใหญ่ใช้ในการขนส่งถ่านหินใน เกวียนชา ลดรอนจากบ่อถ่านหินไปยังท่าเทียบเรือ (ท่าเทียบเรือไม้) บนฝั่งแม่น้ำ จากนั้นถ่านหินจะถูกขนส่งไปยังลอนดอนโดยเรือบรรทุกถ่านหิน ทางรถม้าถูกออกแบบมาเพื่อให้ขบวนรถบรรทุกถ่านหินสามารถลงไปยังท่าเทียบเรือได้ด้วยแรงโน้มถ่วง โดยมีพนักงานเบรกคอยเบรกด้วยการ "เบรก" ล้อให้ติดขัด ส่วนทางรถม้าที่มีความลาดชันน้อยกว่านั้น สามารถชะลอความเร็วได้โดยการปล่อยให้ล้อติดขัดในทางโค้ง เมื่อการทำงานเริ่มทำให้ม้าเหนื่อยล้ามากขึ้น จึงมีการนำรถม้าที่เรียกว่า " รถม้าพักผ่อน"มาใช้ ซึ่งม้าสามารถพักผ่อนได้ในทางลงเนิน

แนวโน้มที่จะรวมพนักงานเริ่มขึ้นเมื่อ เบน จามิน ฮันท์สแมนกำลังมองหาสปริงนาฬิกาคุณภาพสูงขึ้น และพบในปี 1740 ^{[ 11 ]}ว่าเขาสามารถผลิตเหล็กคุณภาพสูงได้ในปริมาณที่ไม่เคยมีมาก่อน ( เหล็กหลอมเหลวเพื่อทดแทนเหล็กหลอมเหลว ) โดยใช้เบ้าหลอมเซรามิกในเตาหลอมสะท้อนความร้อนแบบเดียวกัน ซึ่งเป็นแรงบันดาลใจให้เกิดการขาดแคลนเชื้อเพลิง/อุตสาหกรรมแก้วและกระตุ้นการทำเหมืองถ่านหิน การผลิตถ่านโค้ก โรงหล่อปืนใหญ่เหล็กหล่อ และผลิตภัณฑ์ที่เป็นที่ต้องการอย่างมาก^{[ 11 ]}ของอุตสาหกรรมการผลิตแก้ว เทคโนโลยีเหล่านี้ได้เริ่มเร่งการเติบโตทางอุตสาหกรรมและทำให้เกิดการรวมตัวของคนงานในช่วงแรกๆ มาหลายทศวรรษแล้ว ส่งผลให้มีโรงงานขนาดเล็กเกิดขึ้นในช่วงแรกๆ เป็นครั้งคราว^{[ 11 ]}

แนวโน้มที่มุ่งเน้นความพยายามไปที่วิสาหกิจขนาดใหญ่ที่ตั้งอยู่ใจกลางเมือง^{[ 11 ]}กลายเป็นแนวโน้มที่ได้รับแรงกระตุ้นจากสิทธิบัตรการแปรรูปเหล็กของเฮนรี คอร์ทในปี 1784 ^{[ 11 ]}ซึ่งนำไปสู่การตั้งโรงหล่อใกล้กับเหมืองถ่านหินในเวลาอันสั้น^{[ 3 ]}และเร่งการปฏิบัติในการแทนที่อุตสาหกรรมในครัวเรือนของประเทศ^{[ 11 ]}ด้วยการรวมตัวของพนักงานและการแยกตัวออกจากที่อยู่อาศัย^{[ 3 ]}รถรางที่ลากด้วยม้าจึงกลายเป็นทรัพยากรที่ใช้กันทั่วไปสำหรับการเดินทางไปทำงานในแต่ละวัน^{[ 3 ]}ทางรถไฟในเหมืองถูกนำมาใช้ตั้งแต่ปี 1804 รอบๆ โคลบรูคเดลในแหล่งอุตสาหกรรมที่มีเหมืองและโรงงานเหล็ก ซึ่งทั้งหมดนี้ต้องการแรงลากเพื่อขนส่งสิ่งของขนาดใหญ่หรือหนัก สิ่งเหล่านี้ก่อให้เกิดทางรถไฟไม้ในยุคแรกๆ ที่กว้างขวางและขบวนรถที่ขับเคลื่อนด้วยสัตว์ในระยะแรก^{[ 11 ]}จากนั้นในเวลาเพียงสองทศวรรษ^{[ 3 ]}ก็ได้มีการนำแถบเหล็กมาตอกเพื่อป้องกันรางรถไฟ ไปจนถึงรถไฟที่ลากด้วยไอน้ำ (ค.ศ. 1804) และรางเหล็กหล่อ ต่อมาจอร์จ สตีเฟนสันผู้ประดิษฐ์Rocket ที่มีชื่อเสียงระดับโลกและเป็นสมาชิกคณะกรรมการของเหมืองแห่งหนึ่ง ได้โน้มน้าวคณะกรรมการของเขาให้ใช้ไอน้ำในการลากจูง^{[ 12 ]}จากนั้น เขาได้ยื่นคำร้องต่อรัฐสภาเพื่อขออนุญาตสร้างทางรถไฟโดยสารสาธารณะ^{[ 3 ]}ซึ่งเป็นการก่อตั้งทางรถไฟลิเวอร์พูลและแมนเชสเตอร์ไม่นานหลังจากที่มีการประชาสัมพันธ์อย่างกว้างขวาง ซึ่งส่วนหนึ่งเกิดจากการแข่งขันเพื่อค้นหารถจักรที่ดีที่สุดที่ Rocket ของสตีเฟนสันเป็นผู้ชนะ ทางรถไฟก็เติบโตอย่างรวดเร็วทั่วโลก และการปฏิวัติอุตสาหกรรมก็ค่อยๆ แพร่กระจายไปทั่วโลก^{[ 3 ]}

ทางรถไฟเหมืองแร่ยุคแรกเหล่านี้ใช้รางไม้ ซึ่งในช่วงการปฏิวัติอุตสาหกรรมยุค แรกๆ รอบๆโคลบรูคเดล รางเหล่านี้ถูกปิดทับด้วยเหล็กแผ่นในไม่ช้า จากนั้นก็ถูกแทนที่ด้วยเหล็กดัด ต่อมาเมื่อมีเครื่องจักรไอน้ำลากจูงเครื่องแรก ก็ใช้รางเหล็กหล่อ^{[ 12 ]}และในที่สุดก็ใช้รางเหล็กกล้า เนื่องจากพบว่ารางแต่ละชนิดมีอายุการใช้งานยาวนานกว่ารางชนิดก่อนหน้าที่ราคาถูกกว่ามาก^{[ 3 ]}เมื่อถึงเวลาที่รถไฟที่ลากจูงด้วยหัวรถจักรไอน้ำเริ่มใช้งาน รางส่วนใหญ่ที่วางเป็นเหล็กดัด^{[ 3 ]}ซึ่งมีอายุการใช้งานยาวนานกว่ารางเหล็กหล่อถึง 8 เท่า ประมาณสามทศวรรษต่อมา หลังจากที่แอนดรูว์ คาร์เนกีทำให้เหล็กกล้ามีราคาถูกลง รางเหล็กกล้าก็เข้ามาแทนที่รางเหล็กด้วยเหตุผลเรื่องอายุการใช้งานที่ยาวนานเช่นเดียวกัน^{[ 3 ]}

คนงานเหมืองมักถูกใช้ให้ผลักรถเข็นในเหมือง ในสภาพที่คับแคบมากของอุโมงค์เหมืองที่ขุดด้วยมือ เด็กๆ มักถูกใช้ก่อนที่จะมีกฎหมายคุ้มครองแรงงานเด็ก โดยอาจผลักรถเข็นเองหรือดูแลสัตว์ที่ผลักรถเข็น (ดูด้านล่าง) ^{[ 17 ]}

ชาวโรมันเป็นชนชาติแรกที่ตระหนักถึงประโยชน์ของการใช้สัตว์ในงานอุตสาหกรรม โดยใช้ม้าแคระที่ ได้รับการเพาะพันธุ์มาเป็นพิเศษ เพื่อช่วยเสริมการทำงานต่างๆ เช่น การสูบน้ำในเหมือง

ม้าโพนี่เริ่มถูกนำมาใช้ใต้ดิน โดยมักจะใช้แทน แรงงาน เด็กหรือผู้หญิง เนื่องจากระยะทางจากปากหลุมถึงหน้างานขุดถ่านหินเพิ่มมากขึ้น การใช้งานที่บันทึกไว้ครั้งแรกในสหราชอาณาจักรเกิดขึ้นใน เหมืองถ่านหิน เคาน์ตีเดอรัมในปี 1750 ในสหรัฐอเมริกาล่อเป็นแหล่งพลังงานสัตว์หลักในอุตสาหกรรมเหมืองแร่ โดยมีม้าและม้าโพนี่ใช้ในระดับที่น้อยกว่า^{[ 18 ]}ในช่วงสูงสุดในปี 1913 มีม้าโพนี่ใต้ดินในสหราชอาณาจักรถึง 70,000 ตัว ในปีต่อมา การขนส่งด้วยเครื่องจักรกลถูกนำมาใช้บนถนนใต้ดินสายหลักอย่างรวดเร็ว แทนที่การขนส่งด้วยม้าโพนี่ และม้าโพนี่มักจะถูกจำกัดให้ใช้เฉพาะเส้นทางสั้นๆ จากหน้างานขุดถ่านหินไปยังถนนสายหลัก (ซึ่งในภาคตะวันออกเฉียงเหนือของอังกฤษ เรียก ว่า "putting" ในสหรัฐอเมริกาเรียกว่า "tramming" หรือ "gathering" ^{[ 19 ]} ) ซึ่งยากต่อการใช้เครื่องจักรกลมากกว่า ในปี 1984 ยังคงมีม้าลากเกวียนจำนวน 55 ตัวที่ยังคงใช้งานอยู่กับคณะกรรมการถ่านหินแห่งชาติของอังกฤษ โดยส่วนใหญ่อยู่ที่เหมืองถ่านหินสมัยใหม่ในเมืองเอลลิงตัน มณฑลนอร์ทธัมเบอร์แลนด์

รถบรรทุกแบบมีที่นั่งเสริม ( Dandy wagon ) มักถูกต่อพ่วงกับขบวนรถรางที่บรรทุกรถรางเต็มคัน เพื่อใช้บรรทุกม้าหรือลูกม้า วิศวกรเหมืองแร่และวิศวกรทางรถไฟในภายหลังได้ออกแบบทางรถราง ของพวกเขา เพื่อให้ขบวนรถรางที่บรรทุกเต็ม (หนัก) ใช้แรงโน้มถ่วงลงเนิน ในขณะที่ใช้ม้าลากรถรางเปล่ากลับไปยังที่ทำงาน รถบรรทุกแบบมีที่นั่งเสริมช่วยให้การขนส่งม้าที่จำเป็นในแต่ละครั้งเป็นไปอย่างง่ายดาย

น่าจะเป็นม้าเหมืองถ่านหินตัวสุดท้ายที่ทำงานใต้ดินในเหมืองถ่านหินของอังกฤษร็อบบี้ถูกปลดประจำการจาก Pant y Gasseg ใกล้Pontypoolในเดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2542 ^{[ 20 ]}

ในศตวรรษที่ 19 หลังจากช่วงกลางทศวรรษ 1840 เมื่อการประดิษฐ์เชือกลวด ของเยอรมัน เริ่มมีจำหน่ายจากโรงงานในทั้งยุโรปและอเมริกาเหนือเครื่องจักรไอน้ำขนาด ใหญ่แบบ อยู่กับที่บนพื้นผิวที่มีสายเคเบิลทอดยาวลงไปใต้ดินจึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการขนส่งในเหมือง ไม่น่าแปลกใจที่ผู้จัดการที่มีแนวคิดเชิงนวัตกรรมของบริษัท Lehigh Coal & Navigation Companyได้บุกเบิกเทคโนโลยีนี้ในอเมริกา โดยใช้เทคโนโลยีนี้เพื่อยกถ่านหินที่บรรทุกแล้วขึ้นไปบนที่ราบ Ashley สูง 1,100 ฟุต (340 เมตร)และเพิ่มงานของพวกเขาในและเหนือหุบเขา Panther Creek ^{[ 21 ]}ด้วยส่วนทางแยกแบบใช้แรงโน้มถ่วงใหม่และทางลาดเคเบิลกลับ แต่ที่โดดเด่นที่สุดคือการติดตั้งส่วนยกเคเบิลสองส่วนและขยายทางรถไฟ Mauch Chunk Switchback ที่มีชื่อเสียงอยู่แล้ว ด้วย 'ทางกลับ' ซึ่งช่วยลดเวลาการเดินทางกลับของรถจาก 3-4 ชั่วโมงเหลือประมาณ 20 นาที โดยทางลาดใหม่จะรับรถจากปล่องเหมืองและเครื่องบดถ่านหิน ใหม่ ที่อยู่ลึกลงไปในหุบเขา^{[ 22 ]} บางครั้งเครื่องยนต์แบบอยู่กับที่ยังตั้งอยู่ใต้ดิน โดยมีหม้อไอน้ำอยู่บนพื้นผิว แม้ว่าจะเป็นกรณีส่วนน้อยก็ตาม วิธีการขนส่งด้วยสายเคเบิลทั้งหมดส่วนใหญ่ใช้ในเส้นทางขนส่งหลักของเหมือง โดยทั่วไปแล้วจะใช้ แรงงานคน ล่อหรือม้าเหมือง ในการรวบรวมรถที่บรรจุเต็มจากพื้นที่ทำงาน (ทางเดินรถถูกขับข้ามชั้นถ่านหินให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้) ไปยังเส้นทางขนส่งหลัก ^{[ 23 ]} ในทศวรรษแรกของศตวรรษที่ 20 หัวรถจักรไฟฟ้าเข้ามาแทนที่พลังงานจากสัตว์สำหรับบทบาทการขนส่งรองในเหมือง^{[ 24 ]}ซึ่งการเกิดประกายไฟที่กระตุ้นให้เกิดการระเบิดของมีเทนเป็นอันตรายน้อยกว่า มีการใช้ระบบขนส่งด้วยสายเคเบิลหลายระบบ: 

ในเหมืองลาดเอียงซึ่งมีการลดระดับอย่างต่อเนื่องจากทางเข้าสู่หน้างานสามารถใช้ เชือกจาก เครื่องยก เพื่อหย่อนรถเปล่าลงไปในเหมือง แล้วจึงยกขึ้นรถที่บรรจุเต็มแล้ว ใน เหมืองปล่องสามารถใช้เครื่องยกสำรองเพื่อดึงรถขึ้นลงตามทางลาดภายในเหมือง สำหรับทางลาดไม่กี่เปอร์เซ็นต์ ขบวนรถ 25 คัน แต่ละคันบรรทุกประมาณครึ่งตันเป็นเรื่องปกติในช่วงทศวรรษ 1880 ^{[ 25 ]}

ในเหมืองที่ระดับความลาดชันไม่สม่ำเสมอ หรือระดับความลาดชันไม่สูงชันพอที่แรงโน้มถ่วงจะดึงรถไฟเข้าไปในเหมืองได้ เชือกยกหลักสามารถเสริมด้วยเชือกท้ายที่เชื่อมต่อกับปลายอีกด้านของขบวนรถรางในเหมือง ระบบเชือกท้ายนี้มีต้นกำเนิดมาจากทางลาดบนพื้นผิวที่ใช้เคเบิลลากก่อนปี ค.ศ. 1830 ^{[ 26 ]} นี่เป็นระบบที่โดดเด่นในช่วงปี ค.ศ. 1880 ^{[ 27 ]} บ่อยครั้งที่ใช้เครื่องยนต์หนึ่งเครื่องเพื่อทำงานกับเชือกทั้งสองเส้น โดยเชือกท้ายจะยื่นเข้าไปในเหมือง ผ่านรอกที่ปลายอีกด้าน แล้วออกมาอีกครั้ง

ในที่สุด ระบบที่ทันสมัยที่สุดก็เกี่ยวข้องกับห่วงเชือกต่อเนื่องที่ทำงานเหมือน ระบบ กระเช้าลอยฟ้า เหมืองบางแห่งใช้โซ่แบบไม่มีที่สิ้นสุดก่อนที่เชือกลวดจะแพร่หลาย^{[ 28 ]} ระบบโซ่แบบไม่มีที่สิ้นสุดมีต้นกำเนิดในเหมืองใกล้เมืองเบิร์นลีย์ (อังกฤษ) ประมาณปี 1845 ระบบเชือกแบบไม่มีที่สิ้นสุดได้รับการพัฒนาในนอตติงแฮมเชียร์ประมาณปี 1864 และอีกระบบหนึ่งได้รับการพัฒนาขึ้นอย่างอิสระใกล้เมืองวิแกนในเวลาต่อมา (ในอังกฤษเช่นกัน) ^{[ 29 ]} ในระบบเหล่านี้ รถหรือขบวนรถแต่ละคันภายในเหมืองสามารถเชื่อมต่อกับสายเคเบิลได้โดยใช้ตัวจับยึดที่เทียบได้กับตัวจับยึดที่ใช้ในระบบกระเช้าลอยฟ้าบนพื้นผิว^{[ 30 ]} ในเหมืองบางแห่ง โซ่หรือสายเคเบิลสำหรับลากจูงจะพาดผ่านด้านบนของรถ และรถจะถูกปล่อยโดยอัตโนมัติเมื่อโซ่หรือสายเคเบิลถูกยกออกไปโดยรอกเหนือศีรษะ ในกรณีที่สายเคเบิลวิ่งอยู่ใต้รถ สามารถใช้ตัวจับยึดแบบมือถือได้ โดยผู้ควบคุมตัวจับยึดจะนั่งบนรถคันหน้าของขบวนรถและทำงานกับตัวจับยึดที่เชื่อมต่อกับด้านหน้าของรถ ในบางกรณี รถจับยึดแยกต่างหากจะถูกต่อเข้ากับหัวขบวนรถ^{[ 31 ]} ในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 การขนส่งด้วยเชือกแบบไม่มีที่สิ้นสุดเป็นเทคโนโลยีการขนส่งหลักสำหรับเส้นทางการขนส่งหลักของเหมืองใต้ดิน^{[ 24 ]}

ตราบใดที่การใช้งานรถจักรไอน้ำบนระบบรถไฟทั่วไปยังคุ้มค่า รถจักรไอน้ำก็ถูกนำมาใช้บนรางรถไฟบนพื้นผิวของเหมืองด้วยเช่นกัน ในศตวรรษที่ 19 และต้นศตวรรษที่ 20 เหมืองขนาดใหญ่บางแห่งใช้รถจักรไอน้ำใต้ดินเป็นประจำ รถจักรที่ใช้เพื่อจุดประสงค์นี้โดยทั่วไปจะเป็นเครื่องยนต์แบบถังน้ำ ที่เตี้ยมาก โดยมีการจัดเรียงล้อแบบ0-4-0การใช้พลังงานไอน้ำใต้ดินนั้นเป็นไปได้เฉพาะในพื้นที่ที่มีการไหลของอากาศเสียสูงมาก โดยมีการจำกัดความเร็วของเครื่องยนต์ไว้ที่ 1/2 ของความเร็วอากาศ เพื่อให้แน่ใจว่ามีอากาศสะอาดเพียงพอสำหรับลูกเรือในการเดินทางขาออก เครื่องยนต์ดังกล่าวไม่สามารถใช้ในเหมืองที่มีปัญหาเรื่องก๊าซมีเทน ได้ ^{[ 32 ]}

ดูเหมือนว่า Porter, Bell & Co.จะสร้างหัวรถจักรสำหรับการทำเหมืองใต้ดินเป็นครั้งแรกที่ใช้ในสหรัฐอเมริการาวปี 1870 ภายในปี 1874 บริษัทConsolidation Coal CompanyและGeorges Creek Coal and Iron Companyได้ใช้หัวรถจักรของ Porter หลายคันในเหมืองใต้ดินของพวกเขาในหุบเขา Georges Creekในรัฐแมริแลนด์ผู้ใช้งานรายอื่น ๆ ได้แก่ เหมืองถ่านหินหลายแห่งใกล้เมืองพิตต์สเบิร์ก รัฐเพนซิลเวเนียบริษัทLehigh Coal and Navigation Companyและเหมืองเหล็กในLake Superior Iron Rangesหัวรถจักรสำหรับเหมืองของ Porter ต้องการระยะห่างขั้นต่ำ 5 ฟุตและความกว้าง 4 ฟุตเมื่อใช้งานบนรางขนาด 3 ฟุต ซึ่งสามารถรับมือกับโค้งรัศมี 20 ฟุตได้^{[ 33 ] [ 34 ]} บริษัทBaldwin Locomotive Worksสร้างหัวรถจักรที่คล้ายกันโดยเริ่มตั้งแต่ปี 1870 ^{[ 35 ] [ 36 ]} ในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 หัวรถจักรไอน้ำขนาดเล็กมากที่ผลิตในอังกฤษซึ่งใช้เชื้อเพลิงน้ำมันถูกนำมาใช้ในเหมืองบางแห่งในแอฟริกาใต้^{[ 37 ]} พอร์เตอร์และวัลแคน (วิลค์ส-บาร์เร)โฆษณารถจักรไอน้ำสำหรับเหมืองในปี พ.ศ. 2452 และ พ.ศ. 2454 ^{[ 38 ] [ 39 ]} ในช่วงต้นทศวรรษ พ.ศ. 2463 มีเพียงเหมืองขนาดเล็กไม่กี่แห่งในแหล่งถ่านหินโปคาฮอนทัสในเวสต์เวอร์จิเนีย เท่านั้น ที่ใช้รถจักรไอน้ำใต้ดิน^{[ 40 ]} อย่างไรก็ตาม ทั้งบอลด์วินและวัลแคนยังคงโฆษณารถจักรไอน้ำสำหรับใช้ใต้ดินนอกอุตสาหกรรมถ่านหินต่อไปจนถึงปี พ.ศ. 2464 ^{[ 41 ]}

หัวรถจักรที่ใช้ลมอัดนั้นขับเคลื่อนด้วยลมอัดที่บรรทุกไว้ในถังลมอัดบนหัวรถจักร วิธีการขับเคลื่อนแบบนี้มีข้อดีคือปลอดภัย แต่มีข้อเสียคือต้นทุนการดำเนินงานสูงเนื่องจากระยะทางที่จำกัดมากก่อนที่จะต้องเติมลมในถังใหม่ โดยทั่วไปแล้ว คอมเพรสเซอร์บนพื้นผิวจะเชื่อมต่อด้วยท่อไปยังสถานีเติมลมที่ตั้งอยู่ทั่วเหมือง การเติมลมโดยทั่วไปนั้นรวดเร็วมาก หัวรถจักรลมอัดแบบรางแคบถูกผลิตขึ้นสำหรับเหมืองในเยอรมนีตั้งแต่ปี 1875 โดยมีถังแรงดันที่ 4 หรือ 5 บาร์^{[ 42} ] โรงงาน ผลิต หัวรถจักร Baldwinส่งมอบหัวรถจักรลมอัดคันแรกในปี 1877 และภายในปี 1904 พวกเขาได้นำเสนอหัวรถจักรหลากหลายรุ่น โดยส่วนใหญ่มีการจัดเรียงล้อ แบบ 0-4-0 ^{[ 43 ]} หัวรถจักรลมอัดถูกนำมาใช้ใน เหมืองถ่านหิน Newbottleในสกอตแลนด์ในปี 1878 โดยทำงานที่แรงดัน 200 ^psi ( 14 บาร์ ) ^{[ 44 ]}

ระบบอัดอากาศในเหมืองทั่วไปที่ทำงานที่ 100 psi (7 บาร์) อนุญาตให้เดินทางได้เพียงไม่กี่ร้อยฟุตเท่านั้น ในช่วงปลายทศวรรษ 1880 พอร์เตอร์ได้สร้างหัวรถจักรที่ออกแบบมาสำหรับ 500 ถึง 600 psi (34-41 บาร์ ) ^{[ 45 ]} ในช่วงต้นทศวรรษ 1900 แรงดันถังอากาศของหัวรถจักรเพิ่มขึ้นจาก 600 เป็น 800 psi (41-55 บาร์) แม้ว่าจะมีแนวคิดเกี่ยวกับแรงดันสูงถึง 2000 psi (140 บาร์) อยู่แล้วก็ตาม^{[ 43 ]} ในปี 1911 วัลแคน (วิลค์ส-บาร์เร)ได้จำหน่ายหัวรถจักรอัดอากาศแบบถังเดียวที่ทำงานที่ 800 psi (55 บาร์) รุ่นสองถังที่ทำงานได้ถึง 1000 psi (69 บาร์) และรุ่นหกถังหนึ่งรุ่นที่อาจทำงานที่แรงดันสูงกว่ามาก^{[ 46 ]} Homestake ในเซาท์ดาโคตา สหรัฐอเมริกา ใช้แรงดันสูงเช่นนี้ โดยใช้คอมเพรสเซอร์และท่อส่งแบบพิเศษ ยกเว้นแหล่งแร่ขนาดเล็กมากและเหมืองขนาดเล็กที่อยู่ห่างไกล รถจักรไฟฟ้า แบบใช้แบตเตอรี่หรือดีเซลได้เข้ามาแทนที่อากาศอัดแล้ว

เทคโนโลยีมอเตอร์ไฟฟ้าที่ใช้ก่อนปี 1900 เป็นระบบ DCที่มีแรงดันไฟไม่กี่ร้อยโวลต์ และการจ่ายไฟโดยตรงไปยังมอเตอร์จากสายไฟเหนือศีรษะ ทำให้สามารถใช้รถแทรกเตอร์ขนาดเล็ก แข็งแรง และมีประสิทธิภาพที่มีโครงสร้างเรียบง่ายได้ ในตอนแรกไม่มีมาตรฐานแรงดันไฟฟ้า แต่ในปี 1914 แรงดันไฟฟ้า 250 โวลต์กลายเป็นมาตรฐานแรงดันไฟฟ้าสำหรับงานใต้ดินในสหรัฐอเมริกา แรงดันไฟฟ้าที่ค่อนข้างต่ำนี้ถูกนำมาใช้เพื่อความปลอดภัย^{[ 47 ]}

ทางรถไฟเหมืองไฟฟ้าแห่งแรกของโลกได้รับการพัฒนาโดยSiemens & Halskeสำหรับ การทำเหมือง ถ่านหินบิทูมินัสใน Saxon Zauckerodeใกล้กับเดรสเดน (ปัจจุบันคือ Freital) และเริ่มใช้งานตั้งแต่ปี 1882 บนทางข้ามหลักที่ 5 ของ Oppel Shaft ซึ่งดำเนินการโดย Royal Saxon Coal Works ^{[ 48 ]}

ในปี ค.ศ. 1894 ทางรถไฟในเหมืองของบริษัทถลุงแร่ Aachen ชื่อRothe Erdeได้เปลี่ยนมาใช้ระบบไฟฟ้า เช่นเดียวกับทางรถไฟในเหมืองอื่นๆ อีกมากมายในแคว้นไรน์แลนด์ซาร์ลันด์ - ลอร์เรน ลักเซ มเบิร์กและวาลโลเนีย ของเบลเยียม ในเวลาต่อมา มีการส่งมอบหัวรถจักรไฟฟ้าจำนวนมากสำหรับทางรถไฟเหล่านี้จากบริษัท AEG , Siemens & Halske , Siemens-Schuckert Works (SSW) และ Union Electricitäts-Gesellschaft (UEG) ในประเทศเหล่านี้

รถจักรไอน้ำไฟฟ้าคันแรกในสหรัฐอเมริกาเริ่มใช้งานในช่วงกลางปี ​​ค.ศ. 1887 ที่เหมืองถ่านหิน Lykens Valley Coal Company ในเมืองLykens รัฐเพนซิลเว เนีย มอเตอร์ ขนาด 35  แรงม้าสำหรับรถจักรคันนี้สร้างโดยบริษัท Union Electric Company แห่งฟิลาเดลเฟีย [ ^{49 ] รถ} จักร หนัก 15,000 ปอนด์ (6,800  กิโลกรัม) ได้รับการตั้งชื่อว่า Pioneer และในช่วงกลางปี ​​ค.ศ. 1888 รถจักรไฟฟ้าคันที่สองก็เริ่มใช้งานที่เหมืองแห่งนั้น^{[ 50 ] [ 51 ] [ 52 ]} การใช้งานในแหล่งถ่านหินแอปปาเลเชียนแพร่กระจายอย่างรวดเร็ว ภายในปี ค.ศ. 1903 มีรถจักรไอน้ำไฟฟ้ามากกว่า 600 คันที่ใช้งานอยู่ในอเมริกา โดยมีการผลิตรถจักรใหม่ในอัตราปีละ 100 คัน^{[ 53 ]}

ในระยะแรก รถจักรไฟฟ้าถูกใช้เฉพาะในบริเวณที่การติดตั้งสายส่งไฟฟ้าเหนือศีรษะมีความคุ้มค่าทางเศรษฐกิจเท่านั้น ซึ่งจำกัดการใช้งานสำหรับการรวบรวมสินค้าที่หน้าเหมือง เนื่องจากรางรถไฟเป็นแบบชั่วคราวและมักถูกย้ายตำแหน่งบ่อยครั้ง สิ่งนี้กระตุ้นให้เกิดการพัฒนารถจักรที่ใช้แบตเตอรี่ แต่ในช่วงทศวรรษแรกของศตวรรษที่ 20 รถจักรไฟฟ้าสำหรับรวบรวมสินค้าที่ประสบความสำเร็จเป็นครั้งแรกใช้ระบบม้วน สายเคเบิล ในการวิ่งบนรางที่อยู่ห่างจากสายส่งไฟฟ้าเหนือศีรษะสายไฟจะถูกหนีบเข้ากับสายส่งไฟฟ้าเหนือศีรษะ จากนั้นจะคลายออกโดยอัตโนมัติเมื่อรถจักรเคลื่อนที่ไปข้างหน้า และม้วนเก็บเมื่อรถจักรกลับมา^{[ 54 ] [ 55 ] [ 56 ]}

รถจักรแบบปูมีเครื่องกว้านสำหรับดึงรถออกจากรางที่ไม่มีไฟฟ้า วิธีนี้ทำให้สามารถใช้รางชั่วคราวที่มีน้ำหนักเบาเกินกว่าจะรับน้ำหนักของรถจักรแบบม้วนสายเคเบิลหรือรถจักรแบบใช้แบตเตอรี่ได้ ข้อเสียของรถจักรแบบปูคือต้องมีคนดึงสายเคเบิลลากจากเครื่องกว้านไปยังหน้างาน โดยร้อยสายเคเบิล ผ่าน รอกที่ทางโค้งหักศอก^{[ 57 ] [ 58 ]}

หัวรถจักรสำหรับเหมืองแร่ที่ป้องกันการระเบิดจากบริษัท Schalker Eisenhütteถูกนำไปใช้ในเหมืองทุกแห่งที่บริษัท Ruhrkohle (ปัจจุบันคือDeutsche Steinkohle ) เป็นเจ้าของ

บริษัทGasmotorenfabrik Deutz (บริษัทเครื่องยนต์แก๊ส Deutz) ซึ่งปัจจุบันคือDeutz AGได้แนะนำหัวรถจักรเบนซินแบบสูบเดียวสำหรับใช้ในเหมืองในปี 1897 หัวรถจักรสำหรับเหมืองรุ่นแรกของพวกเขามีกำลัง6 ถึง 8 แรงม้า (4.5 ถึง 6.0 กิโลวัตต์)และมีน้ำหนัก5,280 ปอนด์ (2,390 กิโลกรัม) [ ^{59 ] เครื่องยนต์}ขนาด6 แรงม้า (4.5 กิโลวัตต์) รุ่นดั้งเดิมมีความยาว8 ฟุต 6.5 นิ้ว (2.60 เมตร) กว้าง 3 ฟุต 11 นิ้ว (1.19 เมตร)และ สูง 4 ฟุต 3.5 นิ้ว (1.31 เมตร)และมีน้ำหนัก2.2 ตัน (2.46 ตันสั้น; 2.24 ตัน) ^{[ 60} ] เครื่องยนต์สำหรับเหมือง ^ของ Deutz ทั่วไปในปี 1906 มีกำลัง8 ถึง 12 แรงม้า (6.0 ถึง 8.9กิโลวัตต์) ^{[ 61 ]} ในเวลานั้น เครื่องยนต์ สองสูบ ขนาด 18 แรงม้า (13 กิโลวัตต์) ที่ผลิตโดย Wolseley Motorsกำลังถูกนำไปใช้ในเหมืองแร่ในแอฟริกาใต้^{[ 62 ]} ในปี พ.ศ. 2457 Whitcomb Locomotive Works , Vulcan Iron Worksและ Milwaukee Locomotive Manufacturing Co. (ซึ่งต่อมาได้ควบรวมกับ Whitcomb) ได้ผลิตหัวรถจักรสำหรับเหมืองแร่ที่ใช้เชื้อเพลิงเบนซินในสหรัฐอเมริกา โดยใช้เครื่องยนต์ 4 และ6 สูบ^{[ 63 ]}                   

หัวรถจักรสำหรับรถไฟเหมืองแร่ในช่วงปลายศตวรรษที่ 19 และต้นศตวรรษที่ 20 ทำงานโดยใช้น้ำมันเบนซิน ผสมเบนซีนและแอลกอฮอล์ /เบนซีน ^{[ 64 ]}แม้ว่าเครื่องยนต์ดังกล่าวจะถูกใช้ในเหมืองโลหะในตอนแรก แต่ก็มีการใช้งานเป็นประจำในเหมืองถ่านหินตั้งแต่ปี พ.ศ. 2453 ความปลอดภัย จากก๊าซมีเทนทำได้โดยการใช้ตะแกรงลวดปิดช่องรับอากาศและช่องระบายไอเสีย รวมถึงการฉีดน้ำหล่อเย็นเข้าไปในระบบไอเสีย การเป่าไอเสียผ่านอ่างน้ำยังช่วยลดควันพิษได้อย่างมาก^{[ 63 ] [ 65 ]}

เพื่อความปลอดภัย (ทั้งควันพิษและความไวไฟของเชื้อเพลิง) หัวรถจักรไอน้ำที่ใช้ในเหมืองแร่ในปัจจุบันจึงใช้เชื้อเพลิงดีเซลเท่านั้น โดยมีตัวดักจับก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ ส่วนหัวรถจักรอื่นๆ เป็นแบบไฟฟ้า ไม่ว่าจะเป็นแบบใช้แบตเตอรี่หรือแบบใช้ไฟฟ้าจากรถเข็น

หัวรถจักรและระบบที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ได้แก้ปัญหาหลายอย่างที่เครื่องยนต์สันดาปภายในก่อให้เกิด โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเรื่องควัน การระบายอากาศ และการเกิดความร้อน เมื่อเทียบกับหัวรถจักรไฟฟ้าแบบธรรมดา หัวรถจักรที่ใช้แบตเตอรี่ไม่จำเป็นต้องใช้สายไฟลากผ่านรางแต่ละเส้น อย่างไรก็ตาม แบตเตอรี่เป็นอุปกรณ์ที่มีน้ำหนักมาก และในอดีตต้องใช้เวลานานในการชาร์จเพื่อให้สามารถใช้งานได้เต็มกำลังในระยะเวลาสั้นๆ ส่งผลให้การใช้งานมีข้อจำกัด หรือจำเป็นต้องซื้ออุปกรณ์ซ้ำซ้อน

ในศตวรรษที่ 19 มีการคาดการณ์กันอย่างมากเกี่ยวกับศักยภาพในการใช้หัวรถจักรแบตเตอรี่ในเหมือง^{[ 66 ] [ 67 ] [ 68 ]} ในปี 1899 Baldwin-Westinghouseได้ส่งมอบหัวรถจักรแบตเตอรี่ทดลองให้กับเหมืองแห่งหนึ่งในรัฐเวอร์จิเนีย การชาร์จแบตเตอรี่เกิดขึ้นทุกครั้งที่หัวรถจักรวิ่งอยู่ใต้สายไฟฟ้าในขณะที่สามารถวิ่งจากแบตเตอรี่ได้เมื่อทำงานบนรางชั่วคราวใกล้กับหน้างานหัวรถจักรนี้ประสบความสำเร็จในที่สุด แต่ก็ต่อเมื่อแรงดันไฟฟ้าในระบบไฟฟ้ามีเสถียรภาพแล้ว^{[ 69 ]} หัว รถจักรแบตเตอรี่แบบเก็บประจุล้วน ของ Siemens and Haskeถูกนำมาใช้ในเหมืองถ่านหินในเมือง Gelsenkirchen (ประเทศเยอรมนี) ในปี 1904 ^{[ 70 ]}

ปัญหาหนึ่งของหัวรถจักรที่ใช้แบตเตอรี่คือการเปลี่ยนแบตเตอรี่ ปัญหานี้ได้รับการแก้ไขให้ง่ายขึ้นโดยการใช้กล่องแบตเตอรี่แบบถอดได้ ในที่สุดก็มีการพัฒนากล่องแบตเตอรี่ที่มีล้อเพื่อให้สามารถกลิ้งออกจากหัวรถจักรได้^{[ 71 ]} แม้ว่าแรงจูงใจเริ่มต้นจะเกี่ยวข้องกับการบำรุงรักษาแบตเตอรี่ แต่การใช้งานหลักของแนวคิดนี้คือที่สถานีชาร์จซึ่งสามารถกลิ้งกล่องแบตเตอรี่ที่หมดแล้วออกและเปลี่ยนด้วยกล่องที่ชาร์จใหม่ได้^{[ 72 ]}

แม้ว่าจะเป็นที่นิยม แต่ระบบแบตเตอรี่มักถูกจำกัดการใช้งานในทางปฏิบัติเฉพาะในเหมืองที่มีระบบระยะทางสั้น และใช้ในการขนย้ายแร่ที่มีความหนาแน่นค่อนข้างต่ำซึ่งอาจระเบิดได้ง่าย ปัจจุบัน แบตเตอรี่สำหรับงานหนักสามารถใช้งานได้เต็มกะ (8 ชั่วโมง) โดยมีแบตเตอรี่สำรองหนึ่งก้อนหรือมากกว่านั้นสำหรับการชาร์จ

1. Pradeisstollen, Radmerในสติเรีย
2. เหมืองเงินชวาซ

เฮสเซ

1. เหมือง Grube Fortuna, Solms , เหมืองสำหรับนักท่องเที่ยวที่มีปล่องเหมืองที่ยังใช้งานอยู่, พื้นที่ และพิพิธภัณฑ์ทางรถไฟในเหมือง พร้อมรางวงกลม ขนาด600  มม. ( 1 ฟุต11 + 5 ⁄ 8นิ้ว)ยาว2.3 กม . (1.4 ไมล์)     

โลเวอร์แซกโซนี

1. Barsinghausen , Klosterstollen , 600  มม. ( 1 ฟุต11 + 5 ⁄ 8นิ้ว)ยาว13 กม . (8.1 ไมล์)     
2. Clausthal-Zellerfeld – Clausthal , Ottiliae Shaft , ทางรถไฟแบบเปิดไปยังสถานีเก่าใน Clausthal 600  มม. ( 1 ฟุต11 + 5 ⁄ 8นิ้ว) , 2.2 กม. (1.4 ไมล์)     
3. กอสลาร์ , แรมเมลส์เบิร์ก
4. ลางเกลส์ไฮม์– เลาเทนธาล , เลาเทนธาลส์ กลึค พิท

นอร์ทไรน์-เวสต์ฟาเลีย

1. เบสต์วิก– แรมส์เบ็ค , เหมืองแร่แรมส์เบ็ค
2. Kleinenbremenเหมืองนักท่องเที่ยวไคลเนนเบรเมน

ไรน์แลนด์-พาลาทิเนต

1. ชไตน์บาค/ซีก , บินด์ไวเด พิท

แซกโซนี

1. Annaberg-Buchholz , Markus Röhling Stolln, 600  มม. ( 1 ฟุต11 + 5 ⁄ 8นิ้ว)   
2. Ehrenfriedersdorf , Sauberg (ส่วนใต้ดินเท่านั้น), 600  มม. ( 1 ฟุต11 + 5 ⁄ 8นิ้ว)   

แซกโซนี-อันฮัลท์

1. Elbingerode (Harz) , เหมืองของผู้มาเยือน Drei Kronen และ Ehrt , 600  มม. ( 1 ฟุต11 + 5 ⁄ 8นิ้ว)   
2. Sangerhausen – Wettelrode , Röhrigschachtแสดงของฉัน

ทูริงเกีย

1. Ilfeld – Netzkater , Rabensteiner Stollen , 600  มม. ( 1 ฟุต11 + 5 ⁄ 8นิ้ว)   

1. Minièresbunn , Fond-de-Gras , 700  มม. ( 2 ฟุต3 + 9 ⁄ 16นิ้ว)ยาว4 กม . (2.5 ไมล์)     
2. พิพิธภัณฑ์เหมืองแร่เหล็กแห่งชาติลักเซมเบิร์กเส้นทางวงกลม