煤矿

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美國懷俄明州的露天開採煤礦

煤矿是指富含煤炭资源的地方,通常也指採用地下採掘或露天採掘方式生產煤炭的工厂。

煤矿类型[编辑]

露天开采[编辑]

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[1]。世界約40%的煤礦生產使用露天開採方式[2]

地下开采[编辑]

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%[2]。在礦坑,通常使用房柱法在礦層中推進,樑柱用來支持礦坑。

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。

海底開採[编辑]

  • 中華民國第一座海底煤礦是臺北縣瑞芳鎮建基煤礦,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/地區。

煤矿生產[编辑]

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[3]。2006年的前十大產煤國為:

前十大產煤國 (2006年估計)[3]
排名 國家 產量
(百萬噸)
比率
1  中华人民共和国 2482 46.2%
2  美國 990 18.4%
3  印度 427 8.0%
4  澳大利亚 309 5.8%
5  南非 244 4.5%
6  俄羅斯 233 4.3%
7  印尼 169 3.1%
8  波蘭 95 1.8%
9  哈萨克斯坦 92 1.7%
10  哥伦比亚 64 1.2%
主要煤炭出口國 (2006年估計)[3]
排名 國家 數量
(百萬噸)
1  澳大利亚 231
2  印尼 129
3  俄羅斯 92
4  南非 69
5  中华人民共和国 63
主要煤炭進口國 (2006年估計)[3]
排名 國家 數量
(百萬噸)
1  日本 178
2  韩国 80
3  中華民國 (台灣) 64
4  英國 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[3]

歷史[编辑]

軌道上的搬運機車,1920年

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

美國最早的商業煤礦位於維吉尼亞州的Midlothian,1748年開始開採[4]

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,從此採煤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。

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、核能可再生能源等所取代。

1908年美國的未成年礦工

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氧化亞氮溫室氣體,並可能是造成全球暖化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[5]。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[6]。2007年中國首度成為了煤炭進口國[7]

煤矿事故[编辑]

1968年美國西維吉尼亞州的Farmington 礦難,共造成78人罹難

世界上最严重的矿难发生在1942年中国的日本佔領區「滿州國」;见本溪湖煤矿爆炸,共1549人死亡。

爆炸[编辑]

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[编辑]

沼氣本身對人體無害,但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[编辑]

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。若坑道被熱及堵住出口,同時發生缺的情況,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。是比坑内火災更糟糕的情況,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[编辑]

慢性肺部疾病,如塵肺病曾經在礦工中非常普遍,導致预期寿命減少。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[8]

中國的空氣污染被認為和近年來的大量燃煤有關

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[9]

煤矿之最[编辑]

註解[编辑]

參見[编辑]

外部連結[编辑]