炭鉱
火籠
湧水の問題を解決すると、炭鉱の規模は縦横方向に複雑になるに至った。結果17世紀後半では、炭鉱内に溜まった可燃性ガスは外に排出されず炭鉱火災は頻発し、また酸素の供給が無ければ窒息などの作業環境の悪化を招いた。その対策として、17世紀までの外と中の気温差を利用した自然対流から、排気口の下部で火を焚いたり、各所に火籠をつるし空気の対流の促進をはかった。しかし、これらの対策は可燃性ガスと空気との混合を促進したことから空気を燃えやすいものに変え火災の原因ともなった。
閉鎖とファイアマン
炭鉱内に溜まったガスに対して、とくに濃い場所は密閉し閉鎖するか、1677年に実施されたファイアマンという特殊な炭鉱夫によって、人為的にガスを燃焼させる対策が19世紀前半になるまで小規模の炭鉱で取られた。
換気体系の整備
上記の方法は大規模な炭鉱では難しく、換気システムの体系化が迫られた。
歴史的にシレジアとルブリンから採掘が行われてきた。2021年、ポーランド政府と石炭採掘組合は2049年までにすべての炭鉱を閉鎖する協定草案に合意した
石炭ガスの利用により、多種の化学物質を石炭から抽出等する石炭化学が発展した。
1882年、トーマス・エジソンが世界で最初の石炭火力発電所パール・ストリート・ステーション(英語版)をニューヨークに建設した。2009年の時点で、世界の電源構成比率における石炭火力発電の割合は約40%となっている。
上記したようなメタンガスが大量に突出すると、静電気や火花など様々な原因によって爆発事故を誘発しやすくなる。特に閉鎖空間での作業となる坑内掘りでは、ガス突出事故の早期検知目的も兼ねてメタンガスの濃度を常時監視する必要がある。また、予めボーリングを行ってガスを抜く対策が重要であるが、十分に行われない場合は大量のガス突出を招き、大規模な爆発事故につながることとなる。21世紀初頭に至り、最新の設備を充実させてもガス爆発を防ぐ抜本的な解決法は確立されておらず、途上国の炭鉱ではたびたび事故が発生している。爆発による熱や衝撃、一酸化炭素などで多数の作業員が危険に晒され、また衝撃による落盤の発生によって生存者の早期救出が阻まれる場合も多い。
採掘区域の開発手法により、2種類の採掘法がある。
柱房式採掘法(ルーム・アンド・ピラー法(英語版)) 採掘区域の炭層を幅7-8mごとに切羽と炭柱に分け、碁盤目状に炭柱を残して採掘していく方法。炭柱部分は天盤を支えるため採掘せずに残す場合が多い。技術的には比較的難易度が低く、費用も低い。炭層が厚く埋蔵量の多い炭田ではこの方法を採り続けた例が多く、アメリカの炭鉱で大規模に発達した。炭柱を残すため実収率が低い欠点があり、ドイツをはじめとする欧州や日本の炭鉱は後述の長壁式採掘法に移行した。
長壁式採掘法 採掘区域に20-200m程度の間隔で並行する2本の坑道(肩坑道と深坑道)を設け、その間の長い炭壁を切羽として一気に採掘する方法。採掘跡は広大な空洞となり、そのままでは切羽に地圧がかかって危険となるため、採掘跡の天盤を発破で崩す(「ばらし」)、ズリ等を詰める(「充てん」)などの方法で地圧を軽減する対策が採られる。炭柱を残さず実収率が高いことから、欧州や日本の炭鉱で多く採用された。
どたんば:炭鉱事故で生き埋めにされた作業員たちの救出が描かれる。
炭鉱内には石炭の粉塵が発生しやすい。これに掘削を行なう際に発生した火花などによって引火して爆発が起こることもある。またトロッコを走らせている最中にレールに付着した粉塵に車輪との摩擦熱で着火爆発した例もある。石炭の大部分が炭素であるためメタンガスによる爆発以上に一酸化炭素による死傷者が発生しやすい危険な事故である。通常は水撒きなどでリスクを最小限に抑えられる。
露頭採炭から沿層の地下採炭に移るにつれて、湧水と可燃性ガスが問題となった。これらは初期の技術力では、炭坑の寿命を決定する最大の要因になっていた。したがって排水の機械化と換気体系の成立は、深層採炭の前提条件であった。