煤礦

煤礦是指富含煤炭資源的地方，通常也指採用地下採掘或露天採掘方式生產煤炭的工廠。

## 煤礦類型

### 露天開採

當礦層接近地表時，使用露天開採的方式較為經濟。礦層上方的土稱為表土。在尚未開發的表土帶中埋設炸藥，接著使用挖泥機、挖土機、卡車等設備移除表土。這些表土則被填入之前已開採的礦坑中。表土移除後，礦層將會暴露出來；這時將礦塊鑽碎或炸碎，使用卡車將礦砂運往選煤廠做進一步處理。當礦石開採完畢，在隔壁重覆同樣的步驟。

露天開採的方式可比地下開採的方式獲得較大比率的煤礦，因為較多的礦層被利用。露天開採煤礦可以覆蓋數平方公里的面積。世界約40%的煤礦生產使用露天開採方式。

### 地下開採

大部份礦層均遠離地表，因此無法使用露天開採的方式。地下開採目前占世界煤礦生產的60%。採煤技術包括：開拓、掘進、支護、通風、排水、運輸、提升、頂板管理等。形態分為立井、斜井、平峒。

開發時，通常把煤田劃分為若干較小的部分，每一部分由一個礦井生產。劃給一個礦井生產的煤田的一部分，稱為井田。井田的走向長度一般為：小型礦井不小於1500米，中型礦井不小於4000米，大型礦井不小於7000米，綜合機械化採煤礦井不小於10000米。在中國大陸的煤礦生產組織中，通常一個煤田組建為一個「礦務局」；礦務局下屬若干個煤礦（礦井）。

共有四種主要的地下開採法：

- 長壁開採–長約300公尺以上的採掘面。一台精密的採礦機在礦層隧道中前後移動。鬆動的礦石掉入輸送帶中，並移到工作區域。
- 連續開採–利用一台有碳化鎢鑽頭的機器從礦層中刮下煤礦。在"房柱法"系統中操作–在一系列約10公尺的房間區域中工作。
- 爆破開採–傳統的開採方式。使用炸藥打碎礦層，將礦石收集放在礦車或運輸帶中。
- 短壁開採–使用連續開採的機器。類似長壁開採有著可移動的坑頂支撐。

從1960年代起，採煤機發展了四代：

- 固定滾筒式採煤機
- 單搖臂滾筒式採煤機
- 雙搖臂滾筒式採煤機
- 電牽引採煤機

### 海底開採

- 中華民國第一座海底煤礦是臺北縣瑞芳鎮（今新北市瑞芳區）的建基煤礦，於1966年完成海底大斜坑開鑿工程，成為世界第四個開採海底煤礦的國家。
- 中國大陸首個海底煤礦是位於渤海灣的龍口礦業集團北皂煤礦，於2004年開始開採海底煤礦，成為繼英國、日本、美國、中華民國、澳大利亞之後，第六個海底採煤地區。

## 煤礦生產

煤礦在超過50個國家中商業開採。世界一年（2006年估計）約生產53億7000萬公噸的硬煤。2006年的前十大產煤國為：

排名｜國家｜產量（百萬噸）｜比率 1｜中國｜2482｜46.2% 2｜美國｜990｜18.4% 3｜印度｜427｜8.0% 4｜309｜5.8% 5｜南非｜244｜4.5% 6｜俄羅斯｜233｜4.3% 7｜印度尼西亞｜169｜3.1% 8｜波蘭｜95｜1.8% 9｜哈薩克斯坦｜92｜1.7% 10｜哥倫比亞｜64｜1.2%｜主要煤炭出口國（2006年估計）排名｜國家｜數量（百萬噸） 1｜231 2｜印度尼西亞｜129 3｜俄羅斯｜92 4｜南非｜69 5｜中國｜63 主要煤炭進口國（2006年估計）排名｜國家｜數量（百萬噸） 1｜日本｜178 2｜大韓民國｜80 3｜中華民國（臺灣）｜64 4｜51 5｜德國｜41

世界上大部分國家都有煤礦儲藏。以目前的生產量與消費量，已探明的煤礦儲藏量估計可再使用147年。

## 歷史

早在新石器時代，人類便有使用煤的記錄。煤礦的主要用途是作為燃料。古代煤窯的採煤方法是手工開採。中國河南鶴壁發現的金、元時期的古煤井為圓形豎井，直徑2.5m，井筒深46m，井下巷道最長100m，高1米餘，無頂板支撐。

古代煤窯通常為「巷道式採煤法」，採掘不分，以掘代采。豎井延伸到可採煤層後，沿煤層走向和傾向挖掘煤層巷道；在巷道兩壁開採出一個個煤峒，即「掌子面」。一般不回採，使用方形煤柱自然支撐頂板，擴散通風。煤炭回收率在20~30%。中國現在禁止巷道式採煤。

美國最早的商業煤礦位於維吉尼亞州的Midlothian，1748年開始開採。

煤炭成為18世紀工業革命中的主要能量來源，蒸汽火車、蒸汽船等開始成為工業國家中的主要交通運輸工具。同時煉鋼業也需要大量的煤礦。城市的照明、暖氣和烹調等也需要使用煤氣。英國在18世紀末發明了許多地下採煤的科技，以爆破採煤為主，進入了大規模商業開採的時代。挖煤的機器約在1880年代左右發明；在那之前，採礦需要以人工用鏟子或十字鎬挖掘。到了1912年，蒸汽挖土機科技方面的進步使得露天開採變得可能。

1940年代，英國、蘇聯開始生產使用採煤機，德國使用刨煤機，進入了機械化採煤時代。

煤炭在18世紀至1950年代是西方國家的主要工業和運輸能量來源。另一方面，石油的開採技術在20世紀初得到很大的發展，在美國、中東和印尼發現了大規模油田。石油作為燃料的優點多於煤炭。石油及其附屬品在1950年代以後開始成為主要的燃料。很快的蒸汽機被內燃機所取代。至20世紀末，煤炭在家庭、工業和運輸上很大的一部分被石油、天然氣、核能或可再生能源等所取代。

自1890年開始，採煤也開始成為政治和社會上的爭議來源。使用童工、剝削礦工、惡劣的工作環境等使得工會開始形成，社會主義思想開始興起。另外，機器的大量使用也造成許多礦工失業，造成許多社會問題。環境標準的限制、西部大規模露天礦場的開採等，使得美國的地下採煤業在1970年代後急劇衰退。1914年最盛期時，美國有18萬名無煙煤礦工，到1970年只剩6千名。瀝青的工作從1923年70.5萬人的顛峰，下降到1970年的14萬人及2003年的7萬人。礦工聯合會（UMW）的活躍會員也由1980年的16萬人減少到2005年的1.6萬人。

1973年與1979年的兩次石油危機使得各國政府開始尋找替代能源。在開發核能、風力、太陽能等新能源的同時，煤炭的重要性也再度受到重視。

不過，自1970年代開始，環保意識抬頭，人們開始注意包括景觀破壞、空氣污染與其他燃燒煤炭所可能產生的問題等。和其他化石燃料比較，燃燒煤炭比石油或天然氣產生更多的二氧化碳、二氧化硫及氧化亞氮等溫室氣體，並可能是造成全球暖化及酸雨等問題的主要原因之一。

煤炭在今日仍是重要的能源，因為其經濟的價格和豐富的儲藏量，特別是用於發電。煤炭目前在中國是最重要的能源，2005年中國約有80%的能源來自於燃煤。2007年中國首度成為了煤炭進口國。

## 煤礦事故

世界上最嚴重的礦難發生在1942年中國的日本佔領區「滿州國」，即本溪湖煤礦爆炸，共1549人死亡。

### 爆炸

煤層中經常伴隨沼氣（甲烷等）的存在。沼氣容易引起爆炸事故。因此在封閉的空間工作時，需要經常監測沼氣濃度。

若氣體中有一定濃度的粉塵，也有可能因為火星引起爆炸。粉塵體積細小，但表面面積大。若周圍空氣中有充足的氧，對於燃燒反應便會非常敏感。

### 氣體噴出

沼氣本身對人體無害，但在密閉的坑內可能造成缺氧，且有時伴隨著一氧化碳等有毒氣體。若大量的沼氣一次噴出，通常煤氣爆炸的可能性也迅速增加。

### 火災

煤礦事故中最壞的情況。與一般的火災不同，周圍有許多可燃物（煤）大量存在。若坑道被熱及煙堵住出口，同時發生缺氧的情況，通常會造成重大的傷亡。

在水底（海底、湖泊或水庫附近）的礦區坍塌時發生的事故。是比坑內火災更糟糕的情況，幾乎沒有生還的可能。大量洪水在很快的時間內將坑道吞沒，造成全體工作人員死亡。通常生還者無法救援、遺體無法回收，坑道也同樣被放棄。

## 環境影響

慢性肺部疾病，如塵肺病曾經在礦工中非常普遍，導致預期壽命減少。在一些採礦國家，塵肺病仍非常普遍；在美國一年約有4,000個黑肺病例（其中約1,500人為前礦工），中國則每年約有10,000個新病例。

採煤對環境造成多種衝擊。露天煤礦讓土地無法再使用。洗煤廠所產生的酸性礦山排水可能滲入河流中，造成生態污染或人體健康的不良影響。

美國賓夕法尼亞州的森特勒利亞（Centralia）的地下礦坑火災自1962年以來持續焚燒至今超過40年，造成地下水蒸發，地層下陷。由於礦脈延伸了整個城鎮，使得地面經常出現裂縫冒出火苗。當地人口亦從極盛時期的2000人減少到2007年的9人。

## 煤礦之最

- 全世界單井口產量之最：山西省塔山礦，設計年產煤1500萬噸，2009年實際產量1700萬噸，正在進行年產2000萬噸技術改造。新華社：全球最大單井口礦井首創千萬噸新礦"驗收當年達產"紀錄，2009年11月13日
- 中國設計產煤最多的露天礦：準格爾煤田哈爾烏素露天煤礦，設計年產煤炭2000萬噸。新華網：中國目前設計產能最大露天煤礦在內蒙古建成投產，2008年12月18日
- 亞洲最大的露天煤礦：撫順西露天礦，長6.6公里，寬2.2公里，礦坑總面積10.87平方公里。