炭鉱
アレクセイ・スタハノフ
ベンジャミン・スミス・ライマン:明治期の日本政府に雇われた炭鉱開発技術者
石炭は重量物であり陸運輸送だと費用が多く掛かる。そのためコストを削減するために石炭産地、炭鉱の近辺に原料炭の加工工場が設けられた(原料立地型)。そして、その炭田、あるいは工場で労働する人材を確保するために各企業は炭鉱住宅などを設け、そこに一つの集落を形成していくようになり、大がかりなものになるとそこに病院、学校、公園などを設けた一つの都市を形成するようになる。
都市が大きくなり、インフラの整備と並行して、労働者を相手にした飲食産業、映画館、風俗産業などの娯楽産業も発展し、賑わいを見せるようになった。北海道の石狩炭田に点在する美唄、夕張、三笠、赤平、芦別、歌志内などはその典型であり、市域に大小無数の集落が点在し、雇用企業と共に成り立っていた。
空知や筑豊地方では石炭を輸送するための貨物列車を走らせる炭鉱鉄道が開通され、それは同時に住民の交通の足となって大消費地と直結していた。尚、日本以外では中国の撫順(既に閉山)や大同、米アパラチア山脈の滝線都市、ドイツのルール工業地帯、ロシアのクズネツク地方(ノヴォクズネツクなどケメロヴォ州南東のトミ川流域)、カザフスタンのカラガンダ地方、ウクライナのドネツ地方などが代表である。
切羽での採炭方法は、技術の発達により改良が重ねられた。主な採炭法を以下に示す。
手掘り 主につるはしを用いて人力で採炭する方法。つるはしは磨耗が激しくひんぱんに交換が必要となるため、採炭用には先端部のみを交換するように改良されたものが使用された。
ピック採炭法 圧縮空気で作動するコールピック(採炭用に改良された小型削岩機の一種)で採炭する方法。
発破採炭法 炭壁にドリルなどで穴を開けて爆薬を装てんし、爆破して崩すことにより採炭する方法。
ホーベル採炭法 切羽に沿って動作する炭壁切削刃(ホーベル)によって連続して炭壁を崩して採炭する方法。ドイツで開発され、1950年代後期頃から日本の炭鉱にも導入された。ホーベルの動作ガイドを兼ねてコンベアトラフが敷設され、ホーベルはこのガイド上で切羽に並行に往復動作を行う。ホーベルの切削刃が炭層に密着するようコンベアトラフは背後からシフター(空気圧または水圧ピストン)によって切羽に押し付けられ、切削によって切羽面が前進するとそれに合わせて機材全体も前進する。採炭と搬出を一連のシステムで行う機材として開発され、後にカッター採炭法に発展した。ホーベル自体も、カッター採炭に適さない環境(炭層中に硬い珪化木が多い等)の炭鉱向けに使用が続けられ、自走枠との組み合わせ等の改良も行われた。
1972年6月6日 : ブルワヨの北320kmにあったウォンキー鉱で爆発事故。468人が生き埋め。
18世紀初めに木製の遮断壁(一時的な布製の物はカーテンと呼ばれた)を坑道に設ける Face Airingの制度が考案され、1760年にスペンディングが考案した木製やレンガ製の遮断壁で入気坑と排気坑を分離し、各所に連絡用のトラップドアを設置するcoursing the air制度に発展した。それだけでは不十分で1810年には、ジョン・バドル(英語版)が更に発展させ、炭鉱内の通気エリアを区分して制御するAir Splittingシステムを構築した。
二本の竪坑
1862年にハートレー炭鉱事故(英語版)が発生した。この事故はビームエンジン(英語版)のビーム(天秤の竿)の片側が落下して、落下中に接触したブラティス(英語版)と呼ばれる通気用の木製パイプのほとんどが破損した。結果、炭鉱下部に居た炭鉱夫全員が一酸化炭素中毒で窒息死した。一本だけの竪坑では換気に問題があると考えられたため、1862年8月7日議員立法が可決され、すべての新鉱山には排気用と通気用の二本の竪坑が義務付けられ、既存の鉱山も1864年末までに同様に義務付ける鉱山条例が制定された。
換気扇の設置
1849年には、換気扇が導入されていた。
炭鉱は石炭の採掘地に作られるものであるが、石炭の分布、すなわち炭層は幾重にも重なっている。したがって採炭条件もそれにしたがい、採炭地である切羽の場所も深層化していく。そのため、人員、採掘機具、あるいは排水や通風のための道を開ける必要もあり、最低二本以上の主要坑道を掘っていく。この坑道には人員を載せる人車、採掘した石炭を乗せる炭車を走行させる。
掘り方によって立坑、斜坑、水平坑などと呼ばれるが、日本では斜坑が多く、継ぎ接ぎされて段重ねになっていた。1961年(昭和36年)での日本の炭鉱における平均切羽深度は地下250mである。ところが、日本より早く採炭が進んだイギリス、ドイツでは750mにも達していた。これは前述の長壁式採掘法の発展と関係しており、労働の集約、産炭の効率化を図った結果であり、ルール炭田では特に優れた合理化システムが確立していた。しかし、日本では後に斜坑での限界を感じ、立坑にシフトしている。これは日本の炭鉱が地層の年代が相対的に若く、そのため地形が褶曲(しゅうきょく)し、採掘が困難であるほか、ガスや水が多く含まれているため、それによる品質の劣化、あるいは大規模な事故を幾度となく体験してきたためである。
埋蔵量は世界で2番目に大きい1,730億トンであり、そのほとんどはクズネツク炭田、カンスク・アチンスク炭田(英語版)の物である。