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石炭採掘は、地中または鉱山から石炭を採掘する プロセスです。石炭はエネルギー含有量が高いため価値があり、1880 年代から発電に広く使用されています。鉄鋼およびセメント産業では、鉄鉱石から鉄を抽出したり、セメントを製造したりするための燃料として石炭を使用しています。英国と南アフリカでは、炭鉱とその構造物は炭鉱と呼ばれ、炭鉱は「ピット」と呼ばれ、地上の採掘構造物は「ピット ヘッド」と呼ばれます。オーストラリアでは、「炭鉱」は一般に地下の炭鉱を指します。
石炭採掘は、トンネルを掘って、掘削し、カートで石炭を手作業で採掘していた初期の時代から、大規模な露天掘りや長壁採掘に至るまで、近年多くの発展を遂げてきました。この規模の採掘には、ドラグライン、トラック、コンベア、油圧ジャッキ、および剪断機を使用する必要があります。
石炭採掘産業は、地元の生態系への重大な環境悪影響、地元コミュニティと労働者の健康への影響という長い歴史があり、大気汚染や気候変動などの地球規模の環境危機に大きく貢献しています。これらの理由から、石炭は世界のエネルギー経済のさまざまな部分から段階的に廃止される最初の化石燃料の1つとなっています。しかし、中国、インドネシア、インド、オーストラリアなどの主要な石炭生産国は、生産のピークに達しておらず、ヨーロッパと米国での生産量の減少を補って生産量が増加しており[1]、提案されている鉱山が開発中です。[2]石炭採掘産業は約270万人の労働者を雇用しています。[3]
歴史
石炭採掘の歴史は数千年前に遡り、初期の鉱山は古代中国、ローマ帝国、その他の初期の歴史経済で記録されています。石炭は19 世紀と 20 世紀の産業革命で重要になり、主に蒸気機関の動力、建物の暖房、発電に使用されました。石炭採掘は今日でも重要な経済活動ですが、地球温暖化と環境問題に石炭が大きく影響し、需要の減少と一部の地域では石炭のピークを迎えているため、衰退し始めています。
木質燃料と比較して、石炭は単位質量あたりのエネルギー、比エネルギー、または質量エネルギーが高く、多くの場合、木材が容易に入手できない地域でも入手できます。歴史的には家庭用燃料として使用されていましたが、現在では石炭は主に産業、特に製錬や合金製造、発電で使用されています。大規模な石炭採掘は産業革命の間に発展し、石炭は18世紀から1950年代にかけて工業地帯の産業と輸送の主要な一次エネルギー源を提供しました。石炭は重要なエネルギー源であり続けています。 [4]石炭は、石炭層が地表に露出しているか比較的浅い場所であればどこでも、今日でも露天掘り方式で大規模に採掘されています。英国は18世紀後半以降に地下炭鉱の主な技術を開発し、19世紀から20世紀初頭の進歩によってさらなる進歩が促進されました。[4]しかし、1860年代以降は石油とガスが代替としてますます使用されるようになりました。
20世紀後半までに、石炭は、家庭用、工業用、輸送用として、石油、天然ガス、または石油、ガス、原子力、再生可能エネルギー源から生産される電力に大部分置き換えられました。2010年までに、石炭は世界のエネルギーの4分の1以上を生産しました。[5]
1890年以降、石炭採掘は政治的、社会的問題でもありました。20世紀には多くの国で炭鉱労働者の労働組合や労働組合が力を持つようになり、炭鉱労働者が左翼運動や社会主義運動の指導者になることも多かったです（イギリス、ドイツ、ポーランド、日本、チリ、カナダ、アメリカなど）[6] [7] 1970年以降、炭鉱労働者の健康、露天掘りや山頂採掘による景観の破壊、大気汚染、石炭燃焼による地球温暖化への影響など、環境問題がますます重要になってきました。
抽出方法
石炭の採掘方法は、鉱山が地下鉱山か、露天掘り（オープンキャストとも呼ばれる）かによって異なります。また、炭層の厚さと地質も採掘方法の選択の要因となります。露天掘りで最も経済的な石炭採掘方法は、電動ショベルまたはドラッグラインです。地下採掘で最も経済的な形態はロングウォールで、炭層の各セクションに沿ってカーバイドビットを備えた 2 つの回転ドラムを使用します。露天掘りと地下掘りの両方で採掘された石炭の多くは、石炭選鉱プラントで洗浄する必要があります。技術的および経済的実現可能性は、地域の地質条件、表土の特性、炭層の連続性、厚さ、構造、品質、深さ、天板と床の状態に対する炭層上下の材料の強度、地形、特に標高と傾斜、気候、採掘とアクセスのための土地の利用可能性に影響する土地の所有権、表面排水パターン、地下水の状態、労働力と資材の利用可能性、トン数、品質、目的地に関する石炭購入者の要件に基づいて評価されます。資本投資要件[8]
採掘には、露天採掘と深部地下採掘の 2 つの基本的な方法があります。採掘方法の選択は、主に炭層の深さ、密度、表土、厚さによって決まります。比較的地表に近い炭層、つまり深さ約 55 m (180 フィート) 未満の炭層は、通常露天採掘されます。[引用が必要]
深さ55～90メートル（180～300フィート）に産出する石炭は通常は深採掘されるが、露天採掘技術が使用される場合もある。例えば、米国西部の石炭の一部は深さ60メートル（200フィート）を超える場所で産出するもので、炭層の厚さが20～25メートル（60～90フィート）あるため、露天掘りで採掘される。深さ90メートル（300フィート）より下で産出する石炭は通常は深採掘される。[9]しかし、ドイツのターゲバウ・ハンバッハのように、地表下300～460メートル（1,000～1,500フィート）までの炭層で露天掘りが行われていることもある。
露天採掘
炭層が地表近くにある場合、露天掘り、オープンキャスト、露天掘り、山頂採掘、ストリップ採掘法とも呼ばれる露天掘り法で石炭を採掘すると経済的である場合があります。露天掘り法では、地層の炭層をより多く採掘できるため、地下採掘法よりも多くの石炭鉱床を回収できます。この機器には、表土を除去するドラグライン、パワーショベル、表土と石炭を輸送する大型トラック、バケットホイール掘削機、コンベアなどがあります。この採掘方法では、まず爆薬を使用して採掘エリアの表面または表土を突き破ります。次に、ドラグラインまたはショベルとトラックで表土を除去します。炭層が露出すると、掘削、破砕され、ストリップ状に徹底的に採掘されます。次に、石炭は大型トラックまたはコンベアに積み込まれ、石炭選鉱工場または直接使用される場所に輸送されます。[10]
米国の露天掘り炭鉱のほとんどは瀝青炭を採掘している。カナダ、オーストラリア、南アフリカでは、公害炭と冶金炭の両方に露天掘りが行われている。ニューサウスウェールズ州では、一般炭と無煙炭の露天掘りが行われている。オーストラリアでは露天掘りが生産量の約80％を占め、米国では生産量の約67％を占めている。世界的には、石炭生産量の約40％が露天掘りによるものである。[10]
露天掘り
露天採掘では、各炭層の上の土を取り除くことで石炭を露出させます。この取り除かれる土は「表土」と呼ばれ、長い帯状に取り除かれます。[11]最初の帯からの表土は、計画された採掘エリアの外側の領域に堆積され、ピット外投棄と呼ばれます。後続の帯からの表土は、石炭の採掘後に残った空隙と、前の帯からの表土に堆積されます。これはピット内投棄と呼ばれます。[引用が必要]
爆薬を使って表土を粉砕しなければならない場合がよくあります。これは、表土に穴をあけ、その穴に爆薬を詰め、爆薬を爆発させることで行われます。次に、ドラッグライン、ショベルとトラック、掘削機とトラック、バケットホイールとコンベアなどの大型の土木機械を使用して表土を取り除きます。この表土は、以前に採掘された（そして今は空になっている）ストリップに入れられます。表土がすべて取り除かれると、その下の石炭層が露出します（石炭の「ブロック」）。この石炭のブロックは、掘削および爆破（硬い場合）されるか、または石炭選鉱（または洗浄）プラントに輸送するためにトラックまたはコンベアに積み込まれます。このストリップから石炭がなくなると、プロセスが繰り返され、その隣に新しいストリップが作成されます。この方法は、平坦な地形の地域に最も適しています。[要出典]
使用する機器は地質条件によって異なります。たとえば、ゆるいまたは固まっていない表土を除去するには、バケットホイール掘削機が最も効果的です。一部の地域の鉱山の寿命は50年以上になる場合があります。[12]
輪郭マイニング
等高線採掘法は、尾根に沿った等高線に沿って、または丘陵の周りを周回して、層から表土を除去する方法である。この方法は、起伏のある地形から急峻な地形の地域で最も一般的に使用されている。かつては、このようにして作られたベンチの下り斜面に土砂を堆積するのが一般的であったが、この土砂処分方法は、多くの追加の土地を消費し、深刻な地滑りや浸食の問題を引き起こした。これらの問題を軽減するために、採掘されたエリアを新たに切り取った表土で埋め戻すさまざまな方法が考案された。これらの引き戻しまたは横方向移動方法は、通常、最初の切り込みで土砂を下り斜面または他の場所に堆積し、2 回目の切り込みで最初の切り込みを埋め戻すというものである。採掘エリアの外縁には、幅 15 ～ 20 フィート (5 ～ 6 メートル) の手つかずの自然素材の尾根が意図的に残されることが多い。この障壁は、土砂が崩れたり滑り落ちたりするのを防ぎ、埋め立てられた斜面に安定性を加える。[要出典]
等高線採掘の限界は、経済的にも技術的にも存在します。採掘が所定の剥土率 (表土トン数/石炭トン数) に達すると、採掘を継続しても利益が出なくなります。使用可能な機器によっては、高壁の特定の高さを超えることが技術的に不可能な場合があります。この時点で、スパイラル ドリルでベンチから横方向に高壁にトンネルを掘り、表土を取り除かずに石炭を採掘するオーガリング法で、より多くの石炭を生産できます。[要出典]
山頂採掘
山頂採炭は、山頂を削って石炭層を露出させ、採掘に伴う表土を隣接する「谷埋め」に処分する露天採炭法である。谷埋めは処分方法が限られている急峻な地形で行われる。[13]
山頂除去採掘法は、面採掘法と等高線採掘法を組み合わせたものである。起伏のある地形や急峻な地形で、尾根や丘の頂上付近に炭層がある地域では、一連の平行な切削で頂上全体が除去される。表土は近くの谷や窪地に堆積する。この方法では通常、尾根や丘の頂上は平坦な台地になる。[9]この方法は、地形の急激な変化、窪地の頭を埋める行為、または採掘残骸で谷を埋める行為、および小川を覆い生態系を破壊する行為として、非常に物議を醸している。[14] [15]
土砂は、狭く急斜面の谷や窪地の先端に堆積します。このエリアを埋め立てる準備として、植生と土壌が除去され、以前は自然の排水路があった場所を埋め立てるエリアの中央に岩盤排水路が建設されます。埋め立てが完了すると、この暗渠は谷の上端から埋め立ての下端まで連続した排水システムを形成します。典型的な窪地の先端の埋め立ては、恒久的に安定した斜面を作るために、傾斜が付けられ、段々になります。[12]
地下採掘
ほとんどの炭層は露天掘りするには地下が深すぎるため、坑内採掘が必要であり、現在、世界の石炭生産量の約 60% を占めています。[10]深部採掘では、柱と木材は炭層を支えるために立てたまま、部屋と柱またはボードと柱の方法で炭層に沿って採掘を進めます。部屋と柱の採掘が地質、換気、または経済性によって制限される停止点まで開発されると、第 2 採掘または後退採掘と呼ばれる、部屋と柱の採掘の補足バージョンが開始されるのが一般的です。鉱夫は柱の中の石炭を取り除き、それによって炭層から可能な限り多くの石炭を回収します。柱の抽出にかかわる作業エリアは、柱セクションと呼ばれます。[16]
現代の柱セクションでは、遠隔操作の機器が使用されています。これには、鉱山労働者とその機器が作業エリアを離れるまで陥没を防ぐことができる大型の油圧式可動式屋根支柱が含まれます。可動式屋根支柱は、大きなダイニング テーブルに似ていますが、脚が油圧ジャッキになっています。大きな石炭柱が採掘されると、可動式屋根支柱の脚が短くなり、安全なエリアに引き戻されます。通常、可動式屋根支柱がエリアを離れると、鉱山の屋根は崩壊します。[引用が必要]
地下採掘には主に 6 つの方法があります。
- 長壁採掘は、地下生産の約 50 パーセントを占めています。長壁剪断機の面は 1,000 フィート (300 メートル) 以上です。これは、回転ドラムを備えた高度な機械で、広い炭層を機械的に前後に動きます。緩んだ石炭は、装甲チェーン コンベアまたはパン ラインに落ち、石炭は作業エリアから除去するためにコンベア ベルトに運ばれます。長壁システムには、採掘が進むにつれて機械とともに前進する独自の油圧式天板サポートがあります。長壁採掘装置が前進すると、石炭で支えられなくなった上部の岩石は、制御された方法で作業の後ろに落ちます。サポートにより、高いレベルの生産性と安全性が実現します。センサーは炭層に残っている石炭の量を検出し、ロボット制御により効率が向上します。長壁システムでは、周囲の地質が使用を許可している場合、60 ～ 100 パーセントの石炭回収率が可能です。石炭が除去されると (通常はセクションの 75 パーセント)、天板は安全な方法で崩壊します。[10]
- 連続採掘では、炭層から石炭を削り取るタングステンカーバイドのピックを装備した大型回転鋼ドラムを備えた連続採掘機を使用します。「部屋と柱」または「ボードと柱」システムとも呼ばれるこのシステムでは、炭層に切り込まれた 20 ～ 30 フィート (5 ～ 10 メートル) の「部屋」または作業エリアに分割された鉱山で作業が行われ、1 分間に最大 14 トンの石炭を採掘できます。これは、1920 年代の機械化されていない炭鉱が丸一日で生産する量よりも多い量です。連続採掘機は、地下の石炭生産の約 45% を占めています。コンベアは、炭層から取り除かれた石炭を運びます。遠隔操作の連続採掘機は、さまざまな困難な炭層や条件での作業に使用され、コンピューターで制御されるロボット バージョンがますます一般的になりつつあります。連続採掘は誤った名称であり、部屋と柱による石炭採掘は非常に周期的です。米国では、通常、約 20 フィート (6 メートル) まで切り取ることができます。MSHAの許可があれば、この高さを伸ばすことができる。南アフリカでは、この制限は 12 メートル (39 フィート) にもなる。掘削限界に達すると、連続採掘機のアセンブリが取り外され、ルーフ ボルターを使用してルーフが支えられる。その後、切羽を再度前進させる前に、切羽を整備する必要がある。整備中、「連続」採掘機は別の切羽に移動する。一部の連続採掘機は、石炭を掘削しながら、整備の 2 大要素である切羽のボルト締めと岩石の粉塵除去を行うことができる。訓練を受けた作業員は、換気を前進させて、真に「連続」というラベルにふさわしい作業ができるかもしれない。しかし、これを達成できる鉱山はごくわずかである。米国で使用されている連続採掘機の大半は、ボルト締めと粉塵除去の機能を備えていない。これは、ボルト締めの導入により、機械の幅が広くなり、操作性が低下することが一因であると考えられる。[17]
- 部屋と柱の採掘は、炭層に部屋のネットワークを切り込むことによって採掘される石炭鉱床から成ります。天井を維持するために石炭の柱が残されます。柱は炭層の総石炭の最大40％を占めることがあります。しかし、上部と底部の石炭を残すスペースがあった場合、18世紀の作業者がさまざまな部屋と柱の技術を使用して、その場所の石炭の92％を取り除いたという最近の露天掘りの発掘の証拠があります。ただし、これは後の段階で抽出できます（後退採掘を参照 ）。[10]
- 爆破採掘または従来型の採掘は、ダイナマイトなどの爆薬を使用して石炭層を粉砕し、その後石炭を集めてシャトルカーまたはコンベアに積み込み、中央の積載エリアに運ぶという古い手法です。このプロセスは、爆薬で爆破したときに簡単に破れるように石炭層を「切断」することから始まる一連の作業で構成されています。このタイプの採掘は、今日、米国の地下生産量全体の 5 パーセント未満を占めています。[引用が必要]
- 後退採掘とは、坑道の天井を支える柱や石炭のリブを撤去し、坑道入口に向かって採掘を進めると坑道の天井が崩壊する手法である。この方法は、いつ天井が崩壊して坑道内の作業員が押しつぶされたり閉じ込められたりする可能性があるかが不完全なため、最も危険な採掘方法の 1 つである。[要出典]
生産
石炭は50か国以上で商業的に採掘されています。2019年には79億2100万トンの石炭が生産され、1999年以来の20年間で70％増加しました。2018年の褐炭（亜炭）の世界生産量は803.2 Mtで、ドイツが166.3 Mtで世界最大の生産国でした。中国はおそらく世界で2番目に大きな亜炭の生産国および消費国ですが、亜炭の具体的な生産データは公開されていません。[1] [18]
石炭生産はアジアで最も急速に増加し、一方でヨーロッパでは減少している。2011年以降、世界の石炭生産は安定しており、ヨーロッパと米国の減少は中国、インドネシア、オーストラリアの増加によって相殺されている。[19]主要な石炭採掘国は以下のとおりである。
経済への影響
石炭採掘によるエネルギー生産は特定の地域に集中しており、この産業の社会的・経済的影響もこれらの地域に集中しています。[21]この産業は世界中で700万人以上の労働者を直接雇用しており、その結果、数百万の間接的な雇用を生み出しています。[21]
世界のいくつかの地域では、一部の経済が気候変動に対処するために化石燃料から脱却するにつれて、生産者はピークの石炭に達しています。2020年の研究では、公正な移行の一環として、これらの地域で再生可能エネルギーの雇用を創出し、石炭採掘の雇用の多くを置き換えることは実現可能であることがわかりました。しかし、圧倒的に主要な石炭採掘国である中国など、鉱山労働者が集中している一部の地域では、再生可能エネルギーは適していませんでした。[21]
廃棄物と廃棄物
石炭廃棄物（石炭廃棄物、岩、スラグ、石炭尾鉱、廃棄物、岩塊、石炭灰、石炭塊とも呼ばれる[23]）は、石炭採掘から残った物質であり、通常は尾鉱山または廃棄物捨て場として残ります。採掘で生成された無煙炭1トンごとに400kg（880ポンド）の廃棄物が残り、その中には部分的に経済的に回収可能な石炭も含まれます。[24]石炭廃棄物は、フライアッシュなどの石炭の燃焼による副産物とは異なります。
石炭廃棄物の山は、鉄、マンガン、アルミニウムの残留物が水路や酸性鉱山排水に浸出するなど、環境に重大な悪影響を及ぼす可能性があります。[25] 流出により、地表水と地下水の両方が汚染される可能性があります。[26]また、石炭廃棄物の山は自然発火する可能性があり、火災の危険性もあります。ほとんどの石炭廃棄物には有毒成分が含まれているため、浜辺の草などの植物を植え直すことで簡単に再生できるわけではありません。[27] [28]
ゴブには一般的な石炭に比べて有毒な水銀が約4倍、硫黄も多く含まれています。[23]カルムとは廃棄された無煙炭のことです。[23]災害
1966 年にウェールズで起きたアバーファンの事故では、炭鉱の廃棄物置き場が崩落し、学校が水に飲み込まれ、116 人の子供と 28 人の大人が死亡しました。石炭廃棄物が関係するその他の事故としては、マーティン郡の石炭スラリー流出(米国、2000 年)、キングストン化石発電所の石炭フライアッシュ スラリー流出(米国、2008 年)、オーベッド山炭鉱流出(カナダ、2013 年) などがあります。
現代の鉱業
空気の質を監視するために高度なセンサー機器を使用することは一般的であり、カナリア（しばしば「鉱山のカナリア」と呼ばれる）などの小動物の使用に取って代わっています。[29]
米国では、技術の向上により鉱山労働者が大幅に減少しました。2015年の米国の炭鉱の従業員数は65,971人で、EIAがデータ収集を開始した1978年以来最低の数字でした。 [30]しかし、2016年の調査では、比較的少額の投資でほとんどの炭鉱労働者が太陽エネルギー産業のために再訓練を受けることができると報告されています。[31]
安全性
鉱山労働者への危険
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石炭採掘は非常に危険な活動であり、歴史上石炭採掘災害のリストは長い。米国では1900年以降、104,895人の炭鉱労働者が炭鉱事故で亡くなっており、[32]死亡者の90％は20世紀前半に発生している。1907年には3,242人が死亡し、史上最悪の年となった。2020年には5人が死亡した。[33]
露天掘りの危険は主に坑壁の崩壊と車両衝突であり、地下採掘の危険には窒息、ガス中毒、天盤の崩落、岩の破裂、噴火、ガス爆発などがある。[要出典]
可燃性ガスの爆発は、はるかに危険な石炭粉塵爆発を引き起こす可能性があり、炭鉱全体を巻き込む可能性があります。これらのリスクのほとんどは現代の炭鉱では大幅に軽減されており、先進国のほとんどの地域では複数の死亡事故は現在まれです。米国の現代の炭鉱では、炭鉱事故による死亡者は年間平均23人です（2001～2020年）。[33] [34] しかし、発展途上国や一部の発展途上国では、炭鉱での直接的な事故、または劣悪な環境での労働による健康被害により、毎年多くの炭鉱労働者が亡くなり続けています。特に中国は、世界で最も多くの石炭採掘関連の死亡者数を記録しており、公式統計では2004年に6,027人が死亡しました。 [35]比較すると、米国では同じ年に28人の死亡が報告されています。[36]中国の石炭生産量は米国の2倍であり、[37]炭鉱労働者の数は米国の約50倍であるため、中国の炭鉱での死亡者数は労働者1人当たりで米国の4倍（生産量当たりで108倍）となっている。[要出典]
米国では近年でも鉱山災害が発生している。[38]例としては、 2006年のサゴ鉱山災害や、2007年にユタ州クランドールキャニオン鉱山で発生した鉱山事故があり、 9人の鉱夫が死亡し、6人が埋葬された。[39] 2005年から2014年の10年間で、米国の石炭鉱山での死亡者数は年間平均28人だった。 [40] 2005年から2014年の10年間で最も死亡者数が多かったのは、2010年にウェストバージニア州のアッパービッグブランチ鉱山で発生した災害で、29人の鉱夫が死亡した年で、48人だった。[41]
塵肺症（黒肺）などの慢性肺疾患はかつては鉱山労働者によく見られ、寿命を縮める原因となっていた。一部の鉱山国では黒肺は今でも一般的で、米国では毎年4,000件（労働者の年間4％）、中国では毎年10,000件（労働者の0.2％）の新規症例が発生している。[42]鉱山機械に水噴霧器を使用すると、鉱山労働者の肺へのリスクが軽減される。[43]
ダンプ
有害ガスの蓄積はダンプと呼ばれます。これはおそらく、蒸気または蒸気を意味する ドイツ語のDampfに由来しています。
- 黒煙：鉱山内の二酸化炭素と窒素の混合物は窒息を引き起こす可能性があり、密閉された空間での腐食により大気中の酸素が除去されて形成される。 [44]
- アフターダンプ：ブラックダンプに似ていますが、アフターダンプは一酸化炭素、二酸化炭素、窒素で構成されており、鉱山の爆発後に形成されます。
- 火災時の湿気: 主にメタンで構成されており、非常に可燃性の高いガスで、濃度が 5% から 15% の間で爆発し、濃度が 25% になると窒息を引き起こします。
- 悪臭湿気:硫化水素ガスの腐った卵のような臭いからその名が付けられ、悪臭湿気は爆発する可能性があり、非常に有毒です。
- 白く湿った空気：低濃度でも有毒な一酸化炭素を含む空気
- 鉱山内の空気の流れを誘導し、危険なガスの蓄積を防ぐために使用される厚いカーテンは、ダンプシートとして知られています。
ノイズ
騒音は炭鉱労働者の健康に悪影響を及ぼす要因でもあります。過度の騒音にさらされると、騒音性難聴を引き起こす可能性があります。職業上の騒音にさらされた結果として発症する難聴は、職業性難聴と呼ばれます。炭鉱労働者の聴力を保護するために、米国鉱山安全衛生局(MSHA) の騒音に関するガイドラインでは、8 時間で 90 dBA の時間加重騒音を許容暴露限度 (PEL) と定めています。労働者が MSHA の行動レベルに該当する下限の 85 dBA が設定されており、このレベルは労働者に聴覚保護プログラムを適用することを義務付けています。[引用が必要]
騒音への曝露は採掘方法によって異なります。例えば、ある調査では、露天掘りの炭鉱作業の中で、ドラッグライン機器が88～112 dBAの範囲で最も大きな音を発していることがわかりました。[45]長壁セクションでは、採掘面から石炭を輸送するステージローダーと採掘に使用される剪断機が、最も高い騒音曝露の一部です。補助ファン（最大120 dBA）、連続採掘機（最大109 dBA）、およびルーフボルター（最大103 dBA）は、連続採掘セクション内で最も騒音の大きい機器の一部です。[46] 90 dBAを超える騒音への曝露は、作業員の聴力に悪影響を及ぼす可能性があります。管理的制御と工学的制御を使用して、騒音曝露を減らすことができます。[要出典]
安全性の向上
採掘方法（長壁採掘など）、有害ガス監視（安全ランプや最新の電子ガス監視装置など）、ガス排出、電気設備、換気の改善により、落石、爆発、不健康な空気質のリスクの多くが軽減された。採掘プロセス中に放出されるガスは回収して発電し、ガスエンジンで作業員の安全性を向上させることができる。[47]近年のもう一つの技術革新は、閉回路避難用呼吸器の使用である。これは、鉱山の換気が不十分な状況向けに酸素を含む呼吸器である。[48]米国労働省鉱山安全衛生局（MSHA）が実施した統計分析によると、1990年から2004年の間に、鉱山業界では負傷率が半分以上、死亡率が3分の2減少した。しかし、労働統計局によると、死亡率で測定した場合、2006年でさえ鉱業はアメリカで2番目に危険な職業のままであった。[49] [検証が必要]しかし、これらの数字にはすべての鉱業活動が含まれており、石油とガスの採掘が死亡者の大多数を占めています。その年、石炭採掘で47人が死亡しました。[49]しかし、ある研究では、現代の鉱業の危険性は、労働者が睡眠不足などの長期的な健康への影響に直面し、時間の経過とともに蓄積され、現在ではより増大していると示唆しています。[50]
環境への影響
露天採掘は景観を著しく変え、周囲の土地の自然環境の価値を低下させます。 [51]土地の表面は、再形成および再生が可能になるまで、採掘活動専用となります。採掘が許可された場合、居住人口は採掘現場から移転しなければなりません。農業、狩猟、食料および薬用植物の採取などの経済活動は中断されます。採掘後に土地の表面がどうなるかは、採掘の実施方法によって決まります。通常、乱れた土地を土地利用状態に再生することは、元の用途と同じではありません。採掘地域では、既存の土地利用（家畜の放牧、作物および木材生産など）が一時的に排除されます。都市や交通システムなどの価値の高い集約的な土地利用地域は、通常、採掘活動の影響を受けません。鉱物の価値が十分であれば、これらの改良は隣接地域に移動される場合があります。
露天採掘は、既存の植生を除去し、遺伝的土壌プロファイルを破壊し、野生生物と生息地を移動または破壊し、現在の土地利用を変更し、採掘された地域の一般的な地形をある程度永久に変更します。[52]石炭露天採掘では、人間の関心のある地質学的特徴に悪影響が生じる可能性があります。地形的および地球物理学的特徴と優れた景観資源は、無差別採掘によって犠牲になる可能性があります。古生物学的、文化的、およびその他の歴史的価値は、石炭の爆破、剥離、掘削の破壊的な活動により危険にさらされる可能性があります。表土の剥ぎ取りは、事前に除去しない限り、考古学的および歴史的特徴を排除または破壊します。[53] [54]
植生の除去や運搬道路の建設、表土の積み上げ、表土の除去、土や石炭の運搬に関連する活動により、採掘現場周辺の粉塵の量が増加します。粉塵は周辺地域の空気の質を低下させ、植物に悪影響を及ぼし、鉱山労働者や近隣住民の健康と安全を脅かします。[53] [54]
露天掘りは、景観の美的要素をほぼすべて破壊する。土地形態の変化は、しばしば見慣れない不連続な構成を強いる。材料が採掘され、廃棄物の山が作られると、新しい線状パターンが現れる。植生が取り除かれ、表土が横に捨てられると、さまざまな色と質感が露出する。ほこり、振動、ディーゼル排気ガスの臭いが発生する（視覚、聴覚、嗅覚に影響を与える）。地元住民は、このような影響を不安に思ったり、不快に感じたりすることが多い。山頂除去の場合、山や丘の頂上が除去され、その下にある厚い石炭層が露出する。除去された土や岩は近くの谷、窪地、くぼ地に堆積し、水路が塞がれる（汚染される）ことになる。[53] [54]
石炭資源を覆う土や岩石の除去は、表土の埋没や消失を引き起こし、母材を露出させ、広大な不毛の荒れ地を作り出す可能性がある。土壌の撹乱とそれに伴う圧縮は、侵食を助長する条件をもたらす。露天掘りされる地域から土壌を除去すると、多くの自然な土壌特性が変化または破壊され、生物多様性と農業生産性が低下する。土壌構造は粉砕または骨材の崩壊によって乱される可能性がある。[53]
米国では石炭採掘が土地に与える悪影響と廃坑が多数存在することを受けて、連邦政府は1977年に表面採掘管理・再生法を制定し、将来の石炭採掘現場の再生計画を義務付けた。これらの計画は採掘開始前に連邦当局または州当局の承認を得なければならない。[52]国別の石炭採掘
2012年の石炭・褐炭生産量上位10カ国（百万トン単位）は、中国3,621、米国922、インド629、オーストラリア432、インドネシア410、ロシア351、南アフリカ261、ドイツ196、ポーランド144、カザフスタン122であった。 [55] [56]
オーストラリア
石炭はオーストラリア全土で採掘されていますが、主にクイーンズランド州、ニューサウスウェールズ州、ビクトリア州で採掘されています。石炭は主に発電に使用され、年間の石炭生産量の 75% が輸出され、その大部分は東アジアに輸出されています。
2007年、オーストラリアでは4億2800万トンの石炭が採掘された。[57] 2007年、石炭はオーストラリアの電力生産の約85％を供給した。[58] 2008 /09年度には、4億8700万トンの石炭が採掘され、2億6100万トンが輸出された。 [59] 2013/14年度には、4億3090万トンの石炭が採掘され、3億7510万トンが輸出された。[60] 2013/14年度には、石炭はオーストラリアの電力生産の約69％を供給した。[61]
2013年、オーストラリアは中国、米国、インド、インドネシアに次いで世界第5位の石炭生産国であった。しかし、生産量の輸出割合で見ると、オーストラリアは石炭生産量の約73%を輸出しており、世界第2位の石炭輸出国である。インドネシアは石炭生産量の約87%を輸出している。[61]
オーストラリアの裁判所は、新たな石炭鉱山の建設に反対する判決を下すにあたり、気候変動を理由に挙げた。[62]
カナダ
カナダは2010年に世界第15位の石炭生産国となり、総生産量は6,790万トンに達した。カナダの石炭埋蔵量は世界第12位で、その大部分はアルバータ州に集中している。[63]
北米初の炭鉱はノバスコシア州のジョギンズとポートモリエンにあり、1600年代後半からフランス人入植者によって採掘された。石炭はアナポリスロイヤルのイギリス軍駐屯地やルイブール要塞の建設に使用された。[要出典]
チリ
他の南米諸国と比較すると、チリの石炭資源は限られている。同様に乏しいのはアルゼンチンだけである。[64]チリの石炭は、チリ中央部のアラウコ盆地の瀝青炭を除いて、ほとんどが亜瀝青炭である。[65]
中国
中国は圧倒的に世界最大の石炭生産国で、2007年には28億トン以上の石炭を生産した。これは同年、世界で生産された石炭の約39.8%にあたる。[57]ちなみに、世界第2位の生産国である米国の2007年の生産量は11億トン以上である。中国の石炭採掘産業では、推定500万人が働いている。毎年、2万人もの炭鉱労働者が事故で亡くなっている。[66]中国の炭鉱のほとんどは地下深くにあり、露天掘りでよく見られる地表の破壊は起こらない。採掘跡地を公園として再生利用している証拠はあるものの、中国では大規模な再生は必要なく、むしろかなりの面積の採掘跡地が放棄されており、農業やその他の人間の利用には不向きで、固有の野生生物にとっても住みにくい場所となっている。中国の地下炭鉱では、しばしば深刻な地表陥没（6～12メートル）が発生し、排水が悪くなるため農地に悪影響を与えている。中国は沈下した土地の一部を養殖池として利用しているが、養殖池の必要量を超えている。沈下した土地の埋め立ては中国では重大な問題である。中国の石炭のほとんどは国内消費用であり、大気汚染防止装置をほとんどまたは全く使用せずに燃やされているため、石炭を燃料として使用している工業地帯では目に見える煙や深刻な大気汚染に大きく寄与している。中国の総エネルギーの 67% は炭鉱から供給されている。[要出典]
コロンビア
南米には世界最大級の石炭埋蔵量があり、コロンビアのセレホン露天掘り炭鉱は世界最大級の露天掘り炭鉱である。2004年の炭鉱生産量は2,490万トン（世界の石炭総生産量は46億トン）であった。同年のコロンビアの石炭輸出量5,200万トンのうち、セレホンはおよそ半分を占め、コロンビアは主要石炭輸出国中6位であった。同社は2008年までに生産量を3,200万トンに拡大する計画である。同社は炭鉱とカリブ海沿岸のプエルト・ボリバルにある石炭積み込みターミナルを結ぶ全長150kmの標準軌鉄道を所有している。120両編成の列車が2本あり、1往復あたり12,000トンの石炭を積載する。列車の往復時間は、積み込みと積み下ろしを含めて約12時間である。港の石炭施設は、最大載貨重量 175,000 トンの船舶に 1 時間あたり 4,800 トンを積み込むことができます。炭鉱、鉄道、港は 24 時間稼働しています。セレホンは 4,600 人の労働者を直接雇用しており、さらに 3,800 人が請負業者に雇用されています。セレホンの埋蔵量は、硫黄分が少なく灰分が少ない瀝青炭です。石炭は主に発電に使用され、一部は鉄鋼製造にも使用されます。現在の契約の採掘可能な表面埋蔵量は 3 億 3,000 万トンです。ただし、深さ 300 メートルまでの証明済み埋蔵量は合計 30 億トンです。[引用が必要]
セレホン鉱山の拡張は地元住民の強制移住の原因であると非難されている。[67] [68]
ドイツ
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ドイツには中世に遡る長い石炭採掘の歴史がある。石炭採掘は産業革命とそれに続く数十年間に大幅に増加した。主な採掘地域はアーヘンとルール地方の周辺で、ドイツの他の地域にも多くの小規模な地域があり、1945年までは上部シレジアでも行われ、ザールラントは繰り返しフランスの支配下にあった。これらの地域は石炭採掘と石炭処理によって成長し、形作られ、これは石炭採掘の終了後もまだ見ることができる。[69] [70]
石炭採掘は20世紀前半に最盛期を迎えました。1950年以降、石炭生産者は財政的に苦境に陥り始めました。1975年に補助金（電気料金の一部としての石炭ペニー、Kohlepfennig ）が導入されましたが、1990年代に廃止されました。2007年、EU規制により、ドイツ連邦議会は2018年までに補助金を廃止することを決定しました。その結果、ドイツに残る2つの炭鉱、プロスパー・ハニエルとイッベンビューレンを所有するRAG AGは、2018年までにすべての炭鉱を閉鎖すると発表し、これによりドイツでの地下炭鉱は終了しました。
電力用の露天掘り褐炭採掘は、ノルトライン＝ヴェストファーレン州、および東部のブランデンブルク州、ザクセン州、ザクセン＝アンハルト州で継続されている。
ギリシャ
ギリシャでは1873年から褐炭の採掘が行われており、現在では同国のエネルギーの約75%を供給している。主な採掘地域は西マケドニア（プトレマイオス）とペロポネソス半島（メガロポリス）にある。[71]
インド
インドの石炭採掘は、1774年に東インド会社のジョン・サムナーとスエトニウス・グラント・ヒートリーがダモダル川西岸のラニガンジ炭田で商業的に採掘を始めたことに始まる長い歴史がある。1853年に蒸気機関車が導入されるまで、石炭の需要は低迷していた。その後、生産量は年間平均100万トンにまで増加し、第一次世界大戦中の需要増加を受けて、1900年までに年間612万トン、1920年までに年間1800万トンを生産したが、1930年代前半に不況を経験した。生産量は1942年までに2900万トン、1946年までに3000万トンのレベルに達した。独立後、国は5ヵ年開発計画に着手した。第 1 次計画の開始時には、年間生産量は 3,300 万トンにまで達しました。第 1 次計画期間中、石炭産業の体系的かつ科学的な開発によって石炭生産を効率的に増加させる必要性が感じられました。1956 年に鉄道会社が所有する炭鉱を中核としてインド政府の事業である国立石炭開発公社 (NCDC) を設立したことは、インドの石炭産業の計画的な開発に向けた最初の大きな一歩でした。1945 年からすでに操業していたシンガレニ炭鉱会社 (SCCL) は 1956 年にアーンドラ プラデーシュ州政府の管理下で国営企業となり、インドには 1950 年代に 2 つの国営石炭会社が存在したことになります。SCCL は現在、テランガーナ州政府とインド政府の共同事業となっています。[出典が必要]
日本
日本には中世にまで遡る長い石炭採掘の歴史がある。1469年に九州中央部にある大牟田近郊の農家の夫婦が初めて石炭を発見したと言われている。[72] 1478年に農民が島の北部で燃える石を発見し、筑豊炭田の開発につながった。[73]
日本の工業化に伴い、北日本でも炭田が発見された。北海道で最初の炭鉱の一つは北炭幌内炭鉱であった。[74]
ニュージーランド
ポーランド
ポーランドの石炭は、一部は採掘され、一部は輸入されている。2012年には1億4400万トンの石炭が採掘され、同国の一次エネルギー消費の55％を賄った。ポーランドはドイツに次いでヨーロッパで2番目に大きな石炭採掘国であり、世界で9番目に大きな石炭生産国である。同国は採掘した石炭のほぼすべてを消費しており、もはや主要な石炭輸出国ではない。[82]
炭鉱は主に上シロンスク地方に集中しています。最も収益性の高い炭鉱はマルセル炭鉱とゾフィウフカ炭鉱でした。共産主義時代（1945年～1989年）に最も重要かつ最大の炭鉱の1つは1マヤ炭鉱でした。
2020年、石炭はポーランドのエネルギーミックスで重要な役割を果たし、国のエネルギー生産の69.5％ 、電力生産の68.5％を占めました。石炭は総エネルギー供給（TES）の40.2％を占めました。石炭消費の最大の割合は電力と熱の生成であり、総需要の75.6％を占めました。産業部門がそれに続き、14.5％を利用し、建物は石炭使用量の9.9％を占めました。[83]
2023年にはポーランドの電力の60％以上が石炭から発電される。[84]しかし、採掘はますます困難で高価になってきており、より安価で高品質のロシアからの輸入品との競争力がなくなってきている。 [85]業界は現在、政府の補助金に依存しており、年間16億ユーロの政府エネルギー部門支援のほぼすべてを占めている。 2020年9月、政府と鉱山労働組合は2049年までに石炭を段階的に廃止する計画に合意したが、[86]これは気候変動を制限するパリ協定と両立するには遅すぎると環境保護論者から批判されている。[87]
2022年初頭の時点で、ポーランドは石炭の約5分の1を輸入しており、そのうち75％はロシアから輸入されている。[88] 2022年3月下旬、ポーランド政府は、2022年のロシアのウクライナ侵攻を理由にロシア産石炭の輸入を禁止し、2022年4月または5月までにロシアからの輸入を完全に停止すると発表した。 [89] [90]ロシア産石炭の大部分は民間企業によって輸入されているため、いかなる貿易禁止も欧州連合（EU ）の規則に違反する可能性があり、この決定の有効性は疑問視されている。 [91]ポーランド政府は、ロシアからの輸入（2021年にポーランドに輸入された石炭全体の約66％に相当する830万トン[91] ）をどのように置き換えるか、または石炭供給の減少にどのように対処するかについての計画を明らかにしていない。ロシアのエネルギー省は、ポーランドがロシア産石炭を迅速に置き換えることができるかどうか疑問視している。[92]ロシア
ロシアは2010年に3億1,690万トンの総生産量で世界第5位の石炭生産国となった。ロシアは世界第2位の石炭埋蔵量を誇っている。 [93]ロシアの石油と天然ガスの輸出は注目を集めるが、ロシアは世界第3位の石炭輸出国であり、これらの輸出は重要な外貨収入源であり、石炭採掘コミュニティにとって重要である。[94]ロシアとノルウェーは、スヴァールバル条約に基づき、北極圏のスヴァールバル諸島の石炭資源を共有している。[要出典]
スペイン
スペインは、2010年に世界で30番目の石炭生産国にランクされました。スペインの炭鉱労働者は、スペイン内戦で共和派として活躍しました。1934年10月、アストゥリアスでは、組合炭鉱労働者などがオビエドとヒホンで15日間の包囲攻撃を受けました。カタルーニャ地方には、セルクス炭鉱博物館と呼ばれる炭鉱に関する博物館があります。[要出典]
2018年10月、サンチェス政権とスペイン労働組合は、2018年末にスペインの炭鉱10ヶ所を閉鎖することで合意した。政府は、早期退職、職業訓練、構造改革に2億5000万ユーロを支出することを約束した。2018年、スペインで生産された電力の約2.3％が石炭火力発電所で生産された。[95]
南アフリカ
南アフリカは世界 第10位の石炭生産国の一つであり[96] [97]、第4位の石炭輸出国である[98] 。
台湾
台湾では、石炭は主に北部に分布している。商業的に利用可能な石炭鉱床はすべて、上部炭層、中部炭層、下部炭層という3つの中新世の石炭層に存在していた。中部炭層は、分布が広く、炭層の数が多く、潜在的埋蔵量も大きいことから、最も重要な炭層であった。台湾の石炭埋蔵量は1億～1億8千万トンと推定されている。しかし、石炭の産出量は少なく、2000年に事実上生産が停止するまで、4つの炭鉱から毎月6,948トンしか産出されていなかった。[99]
新北市平渓区の廃炭鉱は現在、台湾炭鉱博物館となっている。[100]
七面鳥
ウクライナ
2012年のウクライナの石炭生産量は8594万6000トンで、2011年より4.8%増加した。 [ 113]同年の石炭消費量は6120万7000トンで、2011年と比較して6.2%増加した。[113]
ウクライナの石炭生産の90％以上はドネツ盆地から来ている。[114]同国の石炭産業は約50万人を雇用している。[115]ウクライナの炭鉱は世界でも最も危険な炭鉱の一つであり、事故は頻発している。[116]さらに、同国は極めて危険な違法炭鉱に悩まされている。[117]
イギリス
英国における石炭採掘の歴史はローマ時代にまで遡り、国内のさまざまな地域で行われていました。英国の炭田は、ノーサンバーランド、ダラム、北ウェールズ、南 ウェールズ、ヨークシャー、スコットランド中央ベルト、ランカシャー、カンブリア、イースト・ミッドランド、ウェスト・ミッドランド、ケントに広がっています。1972年以降、石炭採掘は急速に衰退し、21世紀までにはほとんど姿を消しました。[118]石炭の消費量は、主に電力用で、1970年の1億5,700万トンから2023年にはわずか58万7,000トンに減少しました。[119]炭鉱での雇用は、1920年のピーク時の119万1,000人から、1956年には69万5,000人、1976年には24万7,000人、1993年には4万4,000人、2015年には2,000人、そして2022年には360人に減少しました。[120]
英国の陸上石炭資源のほぼすべては石炭紀の岩石中に存在し、その一部は北海の底に広がっている。英国の炭田のほとんどには瀝青炭が存在し、その86%から88%は炭素である。北アイルランドには、通常の燃焼温度での酸化（燃焼）に基づくとエネルギー密度が低い褐炭の大規模な鉱床がある。 [121]ユーラコールによると、英国には35億6000万トンの確認された硬質石炭資源があり、推定残存石炭資源は1870億トンに上る可能性がある。[122]
2020年、ウッドハウス炭鉱計画は計画許可を得たが、法的争いが続いており、海洋管理機構から海底採掘の許可が出ていないため、工事はまだ始まっていない。炭鉱の計画許可は後に高等裁判所によって取り消された。[123]
アメリカ合衆国
アメリカ合衆国では18世紀初頭に石炭の採掘が始まり、1730年頃にバージニア州ミッドロジアンで商業採掘が始まった。[124] 世界の石炭生産量に占める米国のシェアは1980年から2005年まで約20%で安定しており、年間約10億ショートトンであった。アメリカ合衆国は2010年に世界第2位の石炭生産国となり、世界最大の石炭埋蔵量を保有している。2008年、当時のジョージ・W・ブッシュ大統領は石炭が最も信頼できる電力源であると述べた。[125]
2011年、バラク・オバマ前米大統領は、米国は二酸化炭素排出量が少ないかゼロの、よりクリーンなエネルギー源にもっと依存すべきだと述べた。[126]一時期、国内の電力用石炭消費が天然ガスに置き換えられる一方で、輸出は伸びた。[127]米国の石炭純輸出量は2006年から2012年にかけて9倍に増加し、2012年には1億1,700万ショートトンでピークを迎えたが、2015年には6,300万トンに減少した。2015年には、米国の純輸出量の60%が欧州向け、27%がアジア向けだった。米国の石炭生産は、ワイオミング州とモンタナ州のパウダーリバー盆地など、米国西部の露天掘り炭鉱で行われることが増えている。[11] [128]
石炭は天然ガスと再生可能エネルギーによる継続的な価格圧力にさらされており、その結果、米国での石炭の急速な衰退と、ピーボディ・エナジーを含むいくつかの有名な倒産につながった。2016年4月13日、同社は石炭価格の下落により収益が17％減少し、前年に20億ドルの損失を出したと報告した。[129]その後、2016年4月13日に連邦破産法第11章の適用を申請した。 [129] ハーバード・ビジネス・レビューは、米国の太陽光発電関連の仕事の急増を理由に、石炭労働者を太陽光発電関連の仕事に再訓練することを取り上げた。 [130] 2016年の調査では、これは技術的に可能であり、エネルギー業界全体で石炭労働者に雇用保障を提供するためには、単年の産業収益のわずか5％で済むことが示された。[31]
ドナルド・トランプは2016年の米国大統領選挙で石炭産業の雇用を復活させると公約し、大統領として環境保護を削減する計画を発表した。特にクリーン・パワー・プラン（CPP）を廃止する計画だ。しかし、業界関係者は、これが鉱山産業の雇用の急増につながるとは限らないと警告している[131] 。
エネルギー情報局による2019年の予測では、CPPがない場合の石炭生産量は、CPPが有効であると想定した同局の2017年の予測よりも速いペースで今後数十年にわたって減少すると推定された。[132]
参照
- 黒色肺病 – 石炭粉塵への長期曝露によって引き起こされる人間の病気
- ジョージ・ブレッツ（写真家） – アメリカの写真家
- 児童労働 – 労働による児童の搾取
- 石炭対策
- ペンシルベニア州プリマスの石炭採掘
- 石炭スラリー貯留 – 石炭準備の製品
- 石炭列車 – 鉄道による貨物輸送の実践
- 石炭採掘地域 – 石炭鉱床のある盆地
- 石炭採掘用語集
- 石炭産業の環境への影響
- アパラチア地方の環境正義と石炭採掘 – 環境保護と公平性
- 急ぐ – 鉱山から地表まで石炭を運ぶ
- 石炭採掘に関する書籍一覧
- 鉱山火災 – 石炭鉱床の地下くすぶり
- 鉱山事故 – 鉱物の採掘中に発生する事故
- 石炭採掘における問題
- 古い炭鉱からの熱回収 - 環境修復の一環です
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- トンジ、ジェームズ。石炭採掘の原理と実践（1906年）
フィクション
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- ゾラ、エミール、ジェルミナル（小説、1885年）1860年代の北フランスの炭鉱労働者のストライキを描いた現実的な物語
政府文書と一次資料
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- 米国下院天然資源委員会。「アメリカの鉱業：パウダーリバー盆地の石炭採掘、その利点と課題」（2013年）オンライン
外部リンク
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- 鉱業用語集
- グローバル炭鉱トラッカー、グローバルエネルギーモニター
- 炭鉱の探査と保存
- 廃鉱山研究
- 採掘方法 – 石炭採掘方法の概要と図
- イギリス諸島の石炭採掘（北部鉱山研究協会）
- イングランド国立石炭鉱業博物館
- NIOSH 石炭労働者健康監視プログラム
- パデュー大学 –石油・石炭
- ウーロンゴン大学 – 長壁採鉱に関する教育リソース
- 仮想炭鉱 2019年9月27日アーカイブ-長壁面の包括的な表示を備えた視覚的なeラーニングソース
- 世界石炭協会 – 石炭採掘 2006年10月7日アーカイブ、Wayback Machineにて