石炭

**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，第六個海底採煤國家。

## 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：

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。

## 註解

## 參見

* 臺灣煤礦
* 煤田地火

## 外部連結

* 世界煤炭協會（WCI） （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* 國家煤炭網