エネルギー供給、燃料供給により、その上に泥や砂が堆積します。

石炭すると地圧と地熱が高まって脱水・脱炭

2.3.1 石炭の起源・賦存状況・採掘方法

酸・脱メタンが進行し、黒色の光沢を帯石炭の起源は、3 億 6 千年前の古生代から中生代・新生びた石炭になります（石炭化）。石炭化の代にかけて繁茂した植物です。石炭には炭化の進行程度に進行による色調と名称の変化は、褐炭（褐よって、褐炭、亜瀝青炭、瀝青炭、無煙炭の 4 種類があり、色）→亜瀝青炭（黒色）→瀝青炭（黒色）発熱量や水分が異なります。採掘方法には露天掘りと、深→無煙炭（光沢のある黒色）の順序です。

く掘り下げる坑内堀があります。採炭後はクラッシャーで大きさを 5 センチ程度に粉砕し、選炭設備に送って混入し2．石炭の成分と発熱量．ている岩石を分離・除去します。
石炭の主な成分は、炭素（C）、水素（H）、酸素（O）ですが、天然ガスや石油と比べると水素

１．石炭の起源と種類と酸素が少なく、炭素分が多いのが特徴です。また、一般的に天然ガスや石油より窒素（N）や硫黄

石炭は 3 億 6 千年前から 2 百万年前までの、古（S）が多いだけでなく、燃焼に寄与しない灰分も生代・中生代・新生代にかけて形成されています。

多いので、燃焼には石炭の成分に応じた大気汚染

起源は湿地帯や海岸地帯に繁茂した植物で、枯死防止対策が必要です。表 1 に褐炭、亜瀝青炭、瀝して水中に浸かった上に、新たに生育して枯死し青炭、無煙炭の発熱量と水分を示します。褐炭はた植物が重なる現象が続いた結果です（図 1）。水

水分が多く発熱量が小さいので商品価値が低く、中に沈積した植物は、年月の経過とともに厚さが輸出入量は多くありません。しかし産炭地域では、増し、微生物の作用で分解が進み、炭化して褐色発電用や生活用の燃料に広く使われています。無の泥炭になります（泥炭化）。泥炭の層は地殻変動

煙炭は鉄鉱石の焼結用、瀝青炭は発電用やセメント用に広く使用されています。
表 1．石炭の発熱量と水分含有量
発熱量

水分（kcal/kg）（％）

褐炭2,500～4,000

30 ～60低亜瀝青炭4,000～6,000

15～30中瀝青炭

4,500～7,000

15 以下

高無煙炭

4,000～8,000

10 以下

高炭化度

出典：石炭エネルギーセンター資料

３．石炭の埋蔵量と分布
石炭の埋蔵量は、2007 年の統計資料によると約図 1．石炭の形成過程

2.8 兆トンです。しかし、この数字は理論的な埋蔵（出典：石炭エネルギーセンター資料）
1

量で、採掘が可能な可採埋蔵量は約三分の一の表 2．石炭の可採埋蔵量

8,609 億トンです（2010 年の統計）。このうち瀝
地域

青炭と無煙炭が約半分の 4048 億トン、亜瀝青炭が約 3 割の 2608 億トン、褐炭が約２割の 1953

ロシア億トンです。可採年数は、現在の石炭消費量が年埋蔵量億トン

％

1570

18に 67 億トンなので、約 130 年になります。なお、
天然ガスの可採年数が約 60 年、石油の可採年数ヨーロッが約 40 年と言われているので、石炭の可採年数108013は 2 倍以上です。しかし、可採年数は確認埋蔵量と現在の消費量から計算するので、新規の埋蔵量中国が確認されれば長くなり、消費量が増えれば短く114513なります。表 2 に可採埋蔵量の分布を示します。
ロシア、ヨーロッパ、中国、オーストラリア、ア
インドメリカの埋蔵量が多いです。産炭国の石炭の種類

6067を表 2 の右欄に記しましたが、ロシア、中国、インド、アフリカの石炭は、良質な瀝青炭や無煙炭

南アフリカ

302の割合が多く、ヨーロッパ、オーストラリア、アアフリカ

15ジア、カナダの石炭は褐炭の割合が多いです。

（南ア外）％

瀝青・無煙31

亜瀝青炭62褐炭

7瀝青・無煙20

亜瀝青炭6褐炭

64

瀝青・無煙55

亜瀝青炭29褐炭

16瀝青・無煙92褐炭

8瀝青・無煙100

亜瀝青炭89

瀝青・無煙11瀝青・無煙40亜瀝青炭42褐炭

18

瀝青・無煙48

亜瀝青炭

3

褐炭

49

瀝青・無煙53

グラインは大型の建設機械で、機体に長い鉄骨の亜瀝青炭

２ブームを装着しています。ブームの先端にはワイ褐炭

45

瀝青・無煙

53

ながら土砂や砂利などを掘削します。採炭用のド亜瀝青炭

13

ラグラインは、バケットの容量が 50～100 ㎥もあ褐炭

34

インド

3

種類

55

ネシア

４．石炭の採掘（採炭）方法
石炭の採掘には露天掘りと坑内掘りの 2 種類がオーストラ

764

9リアあります。露天掘りでは、最初に炭層を覆っている表土を、巨大なドラグラインやトラックと、ブルトザーやパワーショベルで剥ぎ取ります。ドラ

アジア

ヤロープでバケットを吊るし、手前へたぐりよせカナダります。パワーショベルも掘削用の建設機械で、

476

66

１

瀝青・無煙45

採炭用バケットの容量は 5～10 ㎥です。表土が剥亜瀝青炭

42

ぎ取られた後は、同じ方法で採炭作業に移りま褐炭13瀝青・無煙94亜瀝青炭6瀝青・無煙10亜瀝青炭90アメリカ

す。露天掘りは坑内掘りに比べて大規模な採炭がコロンビア

2373

667281可能で、安全性が高いのが特徴です。また、費用が安く軟弱地盤や多様な地質にも適応できるの南米（コロンが利点です。一方、広い面積の自然環境破壊をとビア以外）もなうのと、採炭作業が天候によって影響を受け258１

やすいのが欠点です。

５．石炭の品質調整
坑内掘りには、ルームアンドピラー（柱房式）採炭法と、ロングウォール（長壁式）採炭法がありま採掘しただけの石炭は大きさが不統一で、岩石す。ルームアンドピラー採炭法は、炭層内に坑道や燃料にならない鉱物が含まれています。このたを格子状に掘りながら採炭し、格子の間に残されめ、採炭後に大きさをそろえ、不純物を除去してた石炭は四角い柱状に残します。この採炭法の歴

石炭の品質を高める調整が行われます。調整の最史は古く、採炭する石炭層の厚さや方向が変わっ

初の工程は、クラッシャーによる石炭の破砕で、ても適応しやすいのですが、残す石炭の量が多い約 5 センチ程度以下に粉砕して選炭機に送ります。

ので実収率が低い欠点があります。ロングウォー
ル（長壁式）採炭法は、実収率を高めると同時に効選炭方法には比重選別法と浮遊選鉱法（浮選法）

率よく採炭するために開発された機械的な方法でがあります。比重選別法は、石炭の比重（約 1.3～す。この方法では、ドラムカッターと称する回転1.4）と岩石の比重（約 2.2～2.5）の差を利用した切削機とベルトコンベアを使って、100～300ｍの選別で、ほとんどの炭鉱が採用しています。比重幅で石炭を一気に採掘します。採掘後の坑道は、選別機には図２に示す水を利用したジグ選別機と、自走枠（支柱枠を連続的に設置する機械）で強度

図 3 に示す重液サイクロンがあります。ジグ選別を保持します。坑内掘りは地中深く掘り下げるの機は、石炭を入れた水槽の水面を上下に振動させ、で、絶えず坑内に新鮮な空気を送り込み、発生す比重の小さい石炭を上に、比重の大きい岩石を下る炭酸ガスや細かい粉塵を含んだ空気を排出するに移動させてスクリーン（網）で分離します。

必要があります。坑道は一般的に長く伸びているので、多くの場所で通気の方向や粉塵を確認し、通気量を調整しています。坑内ではメタン濃度が 5％を超えると、火気さえあれば爆発します。このため、１％以下に薄めて爆発を防ぐのも通気の重要な役割です。メタンガスの発生量が多く、通気しても１％以下にできなくなると、パイプラインを使うガス抜き作業が行われます。
露天掘りと坑内掘りの選択は、主に採掘コスト、石炭生産量、および剥土処理量で決まります。露天掘りの経済的な限界としては、剥土量（㎥）を原炭（ｔ）の量で割った剥土比が指標になります。通常、一般炭で剥土比が 7～10、原料炭で 12～15 より少なければ露天掘り、上回る場合は坑内堀が採用されま
図 2．ジグ選別機（出典：Wikipedia）

す。なお、剥土コストには採炭後の環境修復（リクラメーション）費用も含まれます。
3６．石炭の出荷から需要家まで

重液サイク
ロンでは、石炭を比重の大産炭地の炭鉱から出荷された石炭は、図 5 に示

きい水（重液）すように鉄道、バージ、トラックで内陸の需要家とともに、遠に、輸出向けには港湾の貯炭施設に搬入します。

心力が働くサ炭鉱から港湾の貯炭施設まで運ぶ鉄道には、オー

イクロンに投ストラリア、アメリカ、南アフリカなどではユニ入します。すットトレインと呼ばれる専用車両が使われていまると比重の大す。100 両を超える編成で、全長が 2km にも達す

きい岩石が外ることがあります。港湾の貯炭施設には、外航船側に移動してに積み込むために、ベルトコンベアなどの出荷設落下するので備が設けられています。港湾からは小型なら 6 万

下部から抜きトン以下、中型は 6 万トン～8 万トン、大型は 11

図 3．重液サイクロン

出し、比重の万トン～15 万トンのバラ積み船で需要国に運ば小さい石炭は上部から抜き出します。重液は水にれます。需要国には大規模な発電所や製鉄所など鉄鉱石の粉末を添加し、比重を大きくした水です。

特定の需要家と、不特定多数の需要家があります。
このため、特定の需要家向けには需要側が保有す浮遊選鉱法（浮選法）は、石炭と岩石の濡れ性のる専用港に陸揚げし、不特定多数の需要家向けに差を利用した選別法です。石炭は疎水性で水にぬはバルクターミナルに陸揚げします。バルクターれにくく油にぬれやすい特性があります。一方、ミナル（コールセンターとも呼ばれる）からは、内ほとんどの岩石は親水性で、水ぬれやすく油にぬ航タンカーや鉄道、およびトラックで需要家に届れにくい特性があります。そこで粉砕した石炭にけられます。炭鉱から需要家までの流通・輸送ルパイン油などの油性物質を加え、図 4 のように水－トはコールチェーンと呼ばれています。

中で気泡を吹き込むと、 気泡が付着した石炭が浮（おわり）上するので分離します。気泡と共に浮上させるの

参考：石炭エネルギーセンター資料

で、粒子径が0.5mm よりも小さい微粒子の選別にも適しています。浮遊選鉱法は銅の採掘でも広く採用されています。
図 4．浮遊選鉱法

図 5．コールチェーン4