煤矿

<image>

<image>

煤矿是指富含煤炭资源的地方，通常也指采用地下采掘或露天采掘方式生产煤炭的工厂。

## 煤矿类型

### 露天开采

<image>

<image>

当矿层接近地表时，使用露天开采的方式较为经济。矿层上方的土称为表土。在尚未开发的表土带中埋设炸药，接着使用挖泥机、挖土机、卡车等设备移除表土。这些表土则被填入之前已开采的矿坑中。表土移除后，矿层将会暴露出来；这时将矿块钻碎或炸碎，使用卡车将矿砂运往选煤厂做进一步处理。当矿石开采完毕，在隔壁重复同样的步骤。

露天开采的方式可比地下开采的方式获得较大比率的煤矿，因为较多的矿层被利用。露天开采煤矿可以覆盖数平方公里的面积。世界约40%的煤矿生产使用露天开采方式。

### 地下开采

大部分矿层均远离地表，因此无法使用露天开采的方式。地下开采目前占世界煤矿生产的60%。采煤技术包括：开拓、掘进、支护、通风、排水、运输、提升、顶板管理等。形态分为立井、斜井、平峒。

开发时，通常把煤田划分为若干较小的部分，每一部分由一个矿井生产。划给一个矿井生产的煤田的一部分，称为井田。井田的走向长度一般为：小型矿井不小于1500米，中型矿井不小于4000米，大型矿井不小于7000米，综合机械化采煤矿井不小于10000米。在中国大陆的煤矿生产组织中，通常一个煤田组建为一个“矿务局”；矿务局下属若干个煤矿（矿井）。

共有四种主要的地下开采法：

- 长壁开采–长约300米以上的采掘面。一台精密的采矿机在矿层隧道中前后移动。松动的矿石掉入输送带中，并移到工作区域。
- 连续开采–利用一台有碳化钨钻头的机器从矿层中刮下煤矿。在"房柱法"系统中操作–在一系列约10米的房间区域中工作。
- 爆破开采–传统的开采方式。使用炸药打碎矿层，将矿石收集放在矿车或运输带中。
- 短壁开采–使用连续开采的机器。类似长壁开采有着可移动的坑顶支撑。

从1960年代起，采煤机发展了四代：

- 固定滚筒式采煤机
- 单摇臂滚筒式采煤机
- 双摇臂滚筒式采煤机
- 电牵引采煤机

### 海底开采

- 中华民国第一座海底煤矿是台北县瑞芳镇（今新北市瑞芳区）的建基煤矿，于1966年完成海底大斜坑开凿工程，成为世界第四个开采海底煤矿的国家。
- 中国大陆首个海底煤矿是位于渤海湾的龙口矿业集团北皂煤矿，于2004年开始开采海底煤矿，成为继英国、日本、美国、中华民国、澳大利亚之后，第六个海底采煤地区。

## 煤矿生产

煤矿在超过50个国家中商业开采。世界一年（2006年估计）约生产53亿7000万公吨的硬煤。2006年的前十大产煤国为：

排名｜国家｜产量（百万吨）｜比率 1｜中国｜2482｜46.2% 2｜美国｜990｜18.4% 3｜印度｜427｜8.0% 4｜309｜5.8% 5｜南非｜244｜4.5% 6｜俄罗斯｜233｜4.3% 7｜印度尼西亚｜169｜3.1% 8｜波兰｜95｜1.8% 9｜哈萨克斯坦｜92｜1.7% 10｜哥伦比亚｜64｜1.2% ｜主要煤炭出口国（2006年估计）排名｜国家｜数量（百万吨） 1｜231 2｜印度尼西亚｜129 3｜俄罗斯｜92 4｜南非｜69 5｜中国｜63 主要煤炭进口国（2006年估计）排名｜国家｜数量（百万吨） 1｜日本｜178 2｜大韩民国｜80 3｜中华民国（台湾）｜64 4｜51 5｜德国｜41

世界上大部分国家都有煤矿储藏。以目前的生产量与消费量，已探明的煤矿储藏量估计可再使用147年。

## 历史

<image>

早在新石器时代，人类便有使用煤的记录。煤矿的主要用途是作为燃料。古代煤窑的采煤方法是手工开采。中国河南鹤壁发现的金、元时期的古煤井为圆形竖井，直径2.5m，井筒深46m，井下巷道最长100m，高1米余，无顶板支撑。

古代煤窑通常为“巷道式采煤法”，采掘不分，以掘代采。竖井延伸到可采煤层后，沿煤层走向和倾向挖掘煤层巷道；在巷道两壁开采出一个个煤峒，即“掌子面”。一般不回采，使用方形煤柱自然支撑顶板，扩散通风。煤炭回收率在20~30%。中国现在禁止巷道式采煤。

美国最早的商业煤矿位于维吉尼亚州的Midlothian，1748年开始开采。

煤炭成为18世纪工业革命中的主要能量来源，蒸汽火车、蒸汽船等开始成为工业国家中的主要交通运输工具。同时炼钢业也需要大量的煤矿。城市的照明、暖气和烹调等也需要使用煤气。英国在18世纪末发明了许多地下采煤的科技，以爆破采煤为主，进入了大规模商业开采的时代。挖煤的机器约在1880年代左右发明；在那之前，采矿需要以人工用铲子或十字镐挖掘。到了1912年，蒸汽挖土机科技方面的进步使得露天开采变得可能。

1940年代，英国、苏联开始生产使用采煤机，德国使用刨煤机，进入了机械化采煤时代。

煤炭在18世纪至1950年代是西方国家的主要工业和运输能量来源。另一方面，石油的开采技术在20世纪初得到很大的发展，在美国、中东和印尼发现了大规模油田。石油作为燃料的优点多于煤炭。石油及其附属品在1950年代以后开始成为主要的燃料。很快的蒸汽机被内燃机所取代。至20世纪末，煤炭在家庭、工业和运输上很大的一部分被石油、天然气、核能或可再生能源等所取代。

<image>

自1890年开始，采煤也开始成为政治和社会上的争议来源。使用童工、剥削矿工、恶劣的工作环境等使得工会开始形成，社会主义思想开始兴起。另外，机器的大量使用也造成许多矿工失业，造成许多社会问题。环境标准的限制、西部大规模露天矿场的开采等，使得美国的地下采煤业在1970年代后急剧衰退。1914年最盛期时，美国有18万名无烟煤矿工，到1970年只剩6千名。沥青的工作从1923年70.5万人的颠峰，下降到1970年的14万人及2003年的7万人。矿工联合会（UMW）的活跃会员也由1980年的16万人减少到2005年的1.6万人。

1973年与1979年的两次石油危机使得各国政府开始寻找替代能源。在开发核能、风力、太阳能等新能源的同时，煤炭的重要性也再度受到重视。

不过，自1970年代开始，环保意识抬头，人们开始注意包括景观破坏、空气污染与其他燃烧煤炭所可能产生的问题等。和其他化石燃料比较，燃烧煤炭比石油或天然气产生更多的二氧化碳、二氧化硫及氧化亚氮等温室气体，并可能是造成全球暖化及酸雨等问题的主要原因之一。

煤炭在今日仍是重要的能源，因为其经济的价格和丰富的储藏量，特别是用于发电。煤炭目前在中国是最重要的能源，2005年中国约有80%的能源来自于燃煤。2007年中国首度成为了煤炭进口国。

## 煤矿事故

<image>

世界上最严重的矿难发生在1942年中国的日本占领区“满州国”，即本溪湖煤矿爆炸，共1549人死亡。

### 爆炸

煤层中经常伴随沼气（甲烷等）的存在。沼气容易引起爆炸事故。因此在封闭的空间工作时，需要经常监测沼气浓度。

若气体中有一定浓度的粉尘，也有可能因为火星引起爆炸。粉尘体积细小，但表面面积大。若周围空气中有充足的氧，对于燃烧反应便会非常敏感。

### 气体喷出

沼气本身对人体无害，但在密闭的坑内可能造成缺氧，且有时伴随着一氧化碳等有毒气体。若大量的沼气一次喷出，通常煤气爆炸的可能性也迅速增加。

### 火灾

煤矿事故中最坏的情况。与一般的火灾不同，周围有许多可燃物（煤）大量存在。若坑道被热及烟堵住出口，同时发生缺氧的情况，通常会造成重大的伤亡。

在水底（海底、湖泊或水库附近）的矿区坍塌时发生的事故。是比坑内火灾更糟糕的情况，几乎没有生还的可能。大量洪水在很快的时间内将坑道吞没，造成全体工作人员死亡。通常生还者无法救援、遗体无法回收，坑道也同样被放弃。

## 环境影响

慢性肺部疾病，如尘肺病曾经在矿工中非常普遍，导致预期寿命减少。在一些采矿国家，尘肺病仍非常普遍；在美国一年约有4,000个黑肺病例（其中约1,500人为前矿工），中国则每年约有10,000个新病例。

<image>

采煤对环境造成多种冲击。露天煤矿让土地无法再使用。洗煤厂所产生的酸性矿山排水可能渗入河流中，造成生态污染或人体健康的不良影响。

美国宾夕法尼亚州的森特勒利亚（Centralia）的地下矿坑火灾自1962年以来持续焚烧至今超过40年，造成地下水蒸发，地层下陷。由于矿脉延伸了整个城镇，使得地面经常出现裂缝冒出火苗。当地人口亦从极盛时期的2000人减少到2007年的9人。

## 煤矿之最

- 全世界单井口产量之最：山西省塔山矿，设计年产煤1500万吨，2009年实际产量1700万吨，正在进行年产2000万吨技术改造。新华社：全球最大单井口矿井首创千万吨新矿"验收当年达产"纪录，2009年11月13日
- 中国设计产煤最多的露天矿：准格尔煤田哈尔乌素露天煤矿，设计年产煤炭2000万吨。新华网：中国目前设计产能最大露天煤矿在内蒙古建成投产，2008年12月18日
- 亚洲最大的露天煤矿：抚顺西露天矿，长6.6公里，宽2.2公里，矿坑总面积10.87平方公里。