煤炭开采
煤炭利用与开采技术
是一种黑色、像岩石的物质。在距今3亿年前的古生代石炭纪,气候潮湿温和,大量植物腐败分解沉落于沼泽,形成泥煤,随着时间、压力、温度、地层变迁及地球变化的影响,形成煤。煤有三种主要类型:褐煤、烟煤、无烟煤。除了木材以外,煤是人类最古老的燃料。
我国西汉已经正式用煤炼铁,河南等地的煤田已经开始开采。对采煤技术有较详细记载的书是《天工开物》。书中曾说:“凡取煤经久者,从土面能辨有无之色。然后挖掘。深至五丈许,方始得煤。初见煤端时,毒气灼人。有将巨竹凿去中节,尖锐其末,插入炭中,其毒烟从竹中透上,人从其下施攫拾取者。或一井而下,炭纵横广有,则随其左右阔取。其上支板以防压崩耳”。可见我国自古已有了较科学的掘井采煤与排除煤层中瓦斯的技术。
煤的开采有两种主要方法:露天开采和地下开采。在煤层接近地表的.地方,可用剥离覆盖层的方法,露天开采。露天煤矿可用大型机械开采,产量高、成本低。煤层埋藏较深的地方只有用地下开采法,传统的地下开采有三种方法:竖井开采、斜井和横井开采。
人工挖掘采煤方式已经落后,现在地下开采大多使用机械。传统的开采法是将开采坑道支撑起来,然后挖掘、钻孔、爆破、装载,最后将煤运到地上。还有一种连续开采法,是用机械不断地挖掘和钻孔,再用其它机械将煤输出坑道。这种方式每分种大约可生产12吨煤。
采出的煤还要经过品质分析、分选大小、清洗、破碎等过程。煤的处理方式根据用途而定。
在20世纪初,英国领导着全世界的采煤业。1913年,英国煤的年产量达l亿吨之多。随后,德国、波兰也跟了上来。第二次世界大战后,美国开始大量输出廉价煤。但随着石油的大量开采,煤发日渐被取而代之。但70年代由于出现了中东石油危机,煤又重新引起人们的注意。今天在世界上所使用伪能源有三分之一是从煤而来。目前,全世界煤藏量仍很丰富,若以现代化的方法开采,这种既可靠又经济的能源可供应世界能源需求的一半以上。许多国家在研究提高煤的利用技术,其中把煤进行气化和液化是发展现代煤炭利用技术的重点。
(1)据图一看出自1790年开始,英国煤产量逐年提高,主要原因是工业革命的推动,1785年以后瓦特改进的蒸汽机首先在纺织部门投入使用,大大提高了生产效率,后来广泛用于许多的生产部门,从此人类进入蒸汽时代.
(2)从图上看出1879-1900年世界石油产量大幅度增加,主要原因就是内燃机的发明和大量使用,德国人卡尔•本茨发明内燃机和以内燃机作动力的汽车,内燃机使用汽油或柴油,而汽油或柴油都是从石油中提炼来的,因而促进了英国石油产量的迅速增长.
(3)煤炭和石油的大量使用造成了的环境污染已经严重威胁到我们的生活,我们要注意趋利避害,保护环境,走可持续发展道路.
故答案为:
(1)工业革命的推动.
(2)内燃机和以内燃机作动力的汽车.
(3)煤炭和石油的大量使用造成了的环境污染已经严重威胁到我们的生活,我们要注意趋利避害,保护环境,走可持续发展道路.
资本主义的美国,因具有丰富资源条件,因此走上了工业化道路。
1834年,以普鲁士为中心,十八个邦国组成了"(北)德意志关税同盟"。其后,西南各邦国也相继加入进来。这个同盟的理论指导者李斯特主张,为确保德意志经济的自立,建立保护关税体制并推进近代化极为必要。
这种主张与必须在德意志范围内形成统一市场的主张共鸣,加速了统一国家的构想迅速变成现实的步伐。这就是普鲁士宰相俾斯麦主导的彻底的增产兴业、富国强兵政策路线和在1871年以普鲁士为中心形成的德意志帝国。
德国自然与英国,或者比利时、法国不同,正式启动工业化的时间较晚。但是,在某种意义上讲,它具有后发的有利条件。以作为能源的煤炭、钢铁以及机械制造等生产资料为中心的工业化,配合上从国外引进的技术和资本,从一开始就得到政策的强力推动。
另一方面,德国也建立了包括储蓄银行和实业银行两方面特征的银行制度,很好地保证了国内资金的流动。德国近代化所采取的方式,往往被那些与德国同样的后发资本主义国家或多或少地学习,如俄国、北欧各国、意大利以及日本等。
同样作为后发资本主义国家的美国,由于具有广阔的国土和丰富的资源条件,走上了与欧洲不同的工业化道路。此文将视野限定在了欧洲,所以不涉及美国的工业化概况。上文已述,自19世纪70年代中叶到90年代,世界同时陷入了经济危机时期。
1873年开始的这场大危机的主要原因是不成熟市场中的生产过剩,但是以此为界,早已开始了的经济结构转换和经济基础重整彻底完成。这一变化通常称作第二次产业革命,但是当我们通盘观察欧洲的整体情况时,就会发现这是主导产业彻底从农业转换为工业、在渡过危机的过程中经济中心从初期工业化时的轻工业变成此时的重化学工业的一系列转换过程。
经济中心从以纤维制品等轻工业为中心的消费品生产,重整为以包括炼铁业在内的金属、机械、化学、电机产业等重化学工业为中心的生产资料的生产。英国的工业产品出口总额从19世纪30年代到19世纪80年代增加了约5倍,但包括棉织品在内的纤维制品所占的比例则从72%减少到44%。
而在纤维制品的主要出口地方面,19世纪20年代欧洲地区占5成以上,但到19世纪中叶,欧洲比例锐减,取而代之的是拉丁美洲和亚洲的比例增加。到19世纪80年代,仅亚洲的份额就已经在50%以上。欧美加在一起所占的份额才10%而已。
这种情况反映了在欧美地区以纤维产业为中心的英国的优势地位已经完全相对化,经济中心已经转移到了生产资料的生产上来。此外,在生产资料的生产上,英国也面临着其他国家的赶超。19世纪末,超越英国的国家不是很早就互相竞争霸权的法国,而是后发的德国和美国。
例如,在作为能源的煤炭生产方面,19世纪70年代,英国的煤炭产量是1亿7000万吨,而德国仅3700万吨,美国仅3300万吨。但是在30年后的1900年,英国的煤炭产量已经增加到2亿4000万吨,但与此相比,德国的煤炭产量增加到1亿4000万吨,美国则增加到2亿4500万吨,最终超过了英国。
在蒸汽机利用方面也是同样,在利用率急剧上升的19世纪70年代以后,英国已经不占有绝对优势。钢铁产量方面,英国在1850年占世界钢铁总产量的六成以上,但是到了19世纪末降到了两成,被美国和德国赶超上来。
19世纪末,工业化从英国一强独霸的状态迎来了多极化的局面。正如上文所述,产业经济的中心也已经不是轻工业,而是转换成重化学工业。利用国家军备扩张带来的需求增大这一有利时机,钢铁业方面的德国克虏伯、法国施耐德这样的巨型企业确立了地位。
像克虏伯总部的埃森市、施耐德总部的克鲁梭市等沿着巨型企业的父权家长主义路线成长起来的工业城市也得以出现。19世纪末也诞生出一大批此前不曾存在的全新产业。例如,生产合成肥料、化学纤维、合成药品乃至炸药等制品的化学产业;发电、输电以及制造电气相关设备和器具的电机产业;配备石油驱动的新式内燃机的汽车产业等。
在这些新兴产业上,德国和美国从一开始就占据了主导地位。那么,上述世纪末所发生的变化,能否完全动摇了被称作"不列颠治世"的英国优势地位呢?未必如此。作为首都伦敦中心的金融城(City ofLondon)维持着资本主义世界体系金融中心的地位,英镑依然是世界经济的基础货币。
在海运和保险领域,英国的优势也没有完全崩溃。英国从19世纪中叶开始倡导的自由贸易论,是唯有以本国的绝对经济优势地位为前提才能够成立的主张,因此后发资本主义国家自然反对。偶尔也会有国家通过缔结两国通商条约而采取自由贸易体制,如1860年拿破仑三世时期的法国与英国缔结的通商条约。
不过,就算在这一条约中,法国为进一步推进工业化而希望从英国引进技术的意图更强。因此,在多数后发国家在工业化方面取得了一定成就,但普遍陷入世界性经济危机的19世纪末,世界各国又再次转向了保护关税体制之下的霸权争斗。英法间的自由贸易体制也成为一时之物,走向终结。
19世纪后半期到世纪末,在经济结构转换、经济中心发生巨大变化的过程中,各国不再局限于欧美,而是在全世界寻求更广阔的市场,以及工业生产所必需的原料和资源。欧美各国在东亚地区正式施加开国压力,强迫建立经济关系,同时,在非洲掀起瓜分非洲的狂潮。
这些动向均与经济结构转换、经济中心变化以及霸权向多极化转变的局势相关。世界各地被纳入不断重整的全球规模的资本主义关联结构的周边,在此过程中的各自时期产生了种种压力。这一系列的变动并不是在和平环境下进行的。欧美各国的经济霸权争夺激化,为了贯彻各自的意图,不惜使用武力在世界各地扩张。
为了追求"富国"这一国家目标而采取的"强兵"政策,给国家财政造成了沉重的负担,甚至出现讨论海外扩张究竟划不划算的事例。但是另一方面,军备扩张进一步促进了本国的工业化、工业化的进展又使军备扩张成为可能的这种产军互助的循环被进一步强化,这一点也不能忽视。
就像知名的、进入20世纪后迅速激化的英德海军军备竞赛那样,欧美各国因相互猜忌、相互牵制而开展军备竞争和摸索军事同盟关系。这类消耗性活动使整个国家发展的重点开始转向了非生产方向。
与以轻工业为中心的初期工业化相比,以重化学工业为中心的产业经济所必需的资金总量自然也极为庞大。为了调配尽可能多的资本,19世纪中叶后,股份制公司在各国都成为了理所应当的经营组织形态。股份公司在增发股票之外采取发行公司债券的形式筹措新的必要资金。作为寻求资金的企业和追逐利益的投资家交汇的场所,随着时间的发展,股票市场对经济的重要性日益增强。
2.英国率先完成工业革命,成为世界上第一个工业国家,机器生产代替了手工劳动,科学技术发挥了越来越大的作用,工厂取代手工工场,彻底改变了传统生产方式,促进了美、俄、德、意的革命、改革,拉开了欧美实惠工业化及现代化进程,使资本主义世界体系初步形成;
3.在工业社会中日益分裂为两大对立阶级--工业资产阶级和工业无产阶级,19世纪30、40年代,工人运动兴起;
4.开始了城市化的进程;先进的生产方式和技术传播到各地,冲击着旧制度、旧思想,改变了人们的生活观念;
5.加快了整体世界的最终形成,东方从属于西方,殖民侵略导致了民族解放运动高涨。
人类与地质环境相互作用,是从人类有意识地制造工具开始的。在此之前,人类与动物没有太多差别,本能地、被动地依附于地质环境。从人类文明的历史发展过程分析,可将人类与地质环境的相互作用的历史进程大致划分为以下几个时期。
(一)文明史前时期
在这一时期,人类从被动地依附于地质环境转向主动地求助于地质环境,从周围的地质环境中有目的、有意识地就地选取合适的矿产材料作为原料来制造工具。以当时人们开发利用的主要矿产种类为依据,历史学家将文明史前时期划分为旧石器时代、新石器时代、青铜器时代和铁器时代。
矿产资源的开发利用,对人类社会文明的发展产生了巨大的、无可代替的作用。旧石器时代人们将石料打制为生产工具,维持采集和狩猎的原始生活。我国考古工作者发现,最早为人们所利用的矿产主要是石料、石英和燧石[29]。例如,脉石英是周口店附近来源比较丰富的一种原料,北京人在长期实践中发明了砸击法将脉石英打制为石制品,使这种劣质原料的制品成为石制品的主要组成部分[30]。大约在公元前3500年,古美索不达米亚人已经学会用太阳晒干的粘土砖块建造永久性居所。到了新石器时代,石料矿产的利用更加广泛,制作的工具除石刀、石箭外,还有石斧、石镰、石犁等。同时,人们开发利用粘土、陶土等非金属矿产作为原料来烧制陶器,开发利用多种矿物作为原料来制作玉器、首饰和绘画。之后,人们发现铜熔炼后加入少许锡硬度会大大增强,开始向青铜器过渡,最先为人们所利用的金属包括铜、铅、锡和锌,逐渐达到繁荣,之后又向铁器时代过渡[31]。实际上,铁器在很多方面劣于青铜器。铁器能推广应用,在很大程度上,是由于青铜器原材料的缺乏。铁矿可能是最早的基于经济原因而出现的其他金属矿的替代品。虽然某些矿产资源发生了缺乏或耗竭的现象,但当时的决策者并没有意识到资源匮乏对社会经济发展的影响。
大约六七千年以前,人们开始开发利用地下水。考古学家在浙江余姚河姆渡原始社会遗址发现了我国最早的水井。这口水井原先可能是一个天然的或人工挖的锅底形水坑,为防止井壁坍塌,向坑中打入四排木桩,组成一个方形的桩木墙,将墙内的泥土挖出,就建成了水井[32]。原始社会末期,人们已经打出了深达六七米,直径两米的生活用水井。随着井的大量开凿,人们对地下水的性质也有了新的认识。《管子》记载了地下水埋藏深度、地下水质和相应的地表土壤情况。引泉水灌溉也属于地下水利用的一个方面,《水经注》中多处提到古代利用泉水灌溉,如山西汾阴(今山西万荣县西)引瀵水种稻等。
虽然在矿产、地下水、土壤开发利用方面取得了缓慢的进步,但是在自然界面前人类仍处于任由摆布的地位,对地震、滑坡、泥石流等突发型的地质灾害完全无能为力。对自然灾害,人们认为是上天降罚于人类,这便产生了天命主义禳弭思想[33]。人们想要免除自然灾害,只能祈求上天宽恕。
由上述论述可知,这一时期人类与地质环境的关系,主要表现在人类向地质环境资源的单纯索取上。
(二)农业文明时期
从原始社会末期到近代资本主义萌芽,人类经历了漫长的农业文明时期。这一时期,人类在向地质环境索取更多的生活生产资料的同时,主动地顺应地质环境,利用缓慢进步的技术改造地质环境随着人口的增加与技术的进步,人们对地质环境改造的能力在局域内超越了地质环境承载力,引发了当时难以解决的地质环境问题。
越来越多的矿种被不同程度地开发利用。我国秦汉时期,盐矿、铁、铜、金、银、铅、锡、汞等矿产的开采进入一个兴盛时期。魏晋时期,煤炭已用作生活燃料,人们已经懂得将石油做燃料用于战争中的火攻。隋唐时期,盐业、铜矿开采得到了大力发展。到宋代,煤炭已经成为人们日常生活和手工业较为普遍使用的燃料。山西已有很多人以采煤为生,煤矿开采已经有一套比较完整的技术。从鹤壁古煤矿遗址知道,当时是先由地面开凿圆形竖井,深达46m,然后依地下自然煤层的变化开掘巷道。巷道高1m多,形状上窄下宽,上宽1m,下宽1.4m,再把需要开采的煤田凿成若干小区,运用“跳格式”的先内后外的方法逐步后撤。井下排水一方面用辘轳往外抽水,另一方面把地下水引进采完煤的坑洼地区贮积起来。古代英国早期主要砍伐森林获得所需的燃料,但是随着森林资源的大规模开伐,木材供应紧张,人们开始开发煤炭以替代木材。1300年,纽卡斯尔和英格兰东北部煤炭开采业已经有了一定规模,人们将开采的煤炭用船水运到伦敦供居民使用,到1600年煤炭的使用已经相当普遍了。到1700年工业革命前夕,英国煤炭产量达到了300万t[34]。
原始社会末期,人们开始开发利用一种新的资源,并很快取代矿产成为最重要的地质资源,这种资源就是土壤。土壤的开发利用,标志着农业的出现。农业的出现是人类发展史上的一次重要革命。随着农业的发展,越来越多的土地留下了人们耕作的痕迹,人类对地质环境的作用随着农田的扩大而在空间上不断扩展和延伸。农业的发展,促进了人口增长和经济发展。由于人口增加,大片宜耕或不宜耕的土地被开垦成农田,原来的森林、草原、湖沼、山原不断为农田景观所取代。农业是直接依托地质环境而发展的生产部门,无限制的土壤开发带来了人们意想不到的地质环境问题。古代美索不达米亚土壤开发就是一个典型的实例。美索不达米亚地处幼发拉底河和底格里斯河之间的冲积平原,地势平坦,土地肥沃,但是气候干旱,土壤渗透性差。为了得到充足的水源,苏美尔人开凿运河,开挖沟渠,引底格里斯河和幼发拉底河河水灌溉农田,农业开发取得了前所未有的成功。据吉尔苏城邦文献记载,在公元前2400年平均粮食产量高达每公顷2537L。然而,长期的只灌不排和过度灌溉导致当地地下水位不断上升,在蒸发作用下,地下水中的盐分不断在土壤中累积,导致土壤次生盐渍化问题,原来肥沃的土地逐渐退化。粮食产量不断下降,到公元前2100年下降到每公顷1460L,到公元前1700年下降到每公顷897L[35]。同时,引来的河水携带着大量的泥沙,不断淤积在运河与沟渠附近的农田,在破坏农田的同时,形成了多堤岗、多沼泽的地貌特征,给人类生活生产造成了巨大影响。据考古学家研究,我国楼兰古国处于塔里木河下游一个绿洲上。由于汉代政府采取了在西域驻兵屯田的策略,塔里木河中上游的农业开发规模日益扩大,用水日渐增多,破坏了下游楼兰的水资源条件,引起绿洲地质环境恶化,土壤沙化日益严重,原本水草茂盛、水网交织、森林密布的绿洲最终退化为不适合人类居住的地质环境,楼兰古国亦随之而倾[36]。针对大规模的森林砍伐和土地开荒,1666年日本幕府已经意识到发生土壤流失、河流淤积、洪水泛滥等灾害的危险,向人们发出警告并鼓励植树造林蓄养土地[37]。
随着古代人口增长和城邦的发展,不同城市间货物贸易推动了交通道路的建设。大约在公元前600年,古埃及人开凿了连接地中海和红海的第一条运河,运河宽60m深13m,长约160Km,大量挖掘出来的土壤堆放在运河沿岸。用400年的时间,古代罗马人采用泥沙、碎石和岩块铺设了30万Km道路。约公元前100年,人们广泛采用石灰石烧制混凝土,用作建筑材料[38]。
(三)工业革命时期
18世纪中叶,以蒸汽机的发明为标志,人类社会进入了工业革命时期。这一时期人类与地质环境的关系主要表现为经济活动对地质环境无约束的大规模扰动、改造和污染。随着科学技术水平的快速提高,人类征服自然的能力空前提高,矿产、地下水和土地(土壤)资源开发规模日益扩大农业生产、交通水利设施建设、矿冶工程、城市化等经济活动对地质环境作用强度不断加大矿山环境问题、土壤流失、地面沉降、土壤污染等地质环境问题逐步显现、恶化,对人类生活生产形成了越来越严重的威胁人类保护地质环境的意识缓慢觉醒,工业化国家开始制定相应的法律法规来约束人们的经济活动。
工业革命极大地推动了煤炭、铁矿等矿产资源的开发利用,矿产对于经济社会的重要性再次超过了土壤。1795年,William WilKinson发明了熔炼铁矿石的熔铁炉1815年,Humphry Davy发明了防止煤矿瓦斯爆炸的安全灯1856年,Henry Bessemer发明了底吹酸性过程技术。随着一系列技术的发明,人们开发利用矿产资源的能力不断提高。据Flinn估算,1750~1830年英国煤炭产量从520万t增长到3040万t,80年间增长了6倍左右[39]生铁产量从1740年的1.74万t增长到1880年的774.92万t[40],140年间增长了约445倍。美国工业革命也伴随着矿产资源的大规模开发。据统计,美国煤炭产量经历了两次快速增加的时期:第一次为1867~1918年,煤炭产量从0.13亿t迅速增加到6.14亿t,之后的1918~1964年,受多种因素影响,煤炭产量在3亿~6亿t之间变动第二次为1965~1998年,煤炭产量从4.73亿t快速增长到10.14亿t(图1-13)。同时,随着经济规模的扩大,金属矿产产量持续增加(图1-14)。由于矿产资源开发利用引发地质环境问题往往在时间上存在滞后效应,人们在意识到地质环境问题的危害时,很可能已遭受了惨痛的教训。英国LanarKshire,HicKleton,Northwich等矿区先后发生了地面沉降。据SherlocK估计,到20世纪初英国因采矿导致的地面沉降相当于59.1亿立方码的岩石被从地表挖走[42]。1971年,美国西弗吉尼亚南部一座煤矿由于露天开采的疏忽,大雨造成煤炭泥浆池决口,洪水导致118人死亡和4000人无家可归。
图1-13 美国煤炭产量变化示意图(1867~1990年)[41]
图1-14 美国典型金属矿产品产量变化示意图(1867~1990年)
农业和城市发展对地下水的需求不断增加。在1900年以前,美国主要通过自流井开采地下水。随着各个州自流井数量越来越多,自流井自流水量不断衰减。到20世纪30年代,Tolman发现了地下水开采所引发的海水入侵和地面沉降现象。含水层枯竭、地下水污染、海水入侵和地面沉降等问题的先后出现,使人们认识到开发地下水需要进行合理规划和科学管理。
交通、矿产开采、城市化、农业开发等工程经济活动规模的日益扩大,使人类活动逐渐成为作用于地质环境的一种主要地质营力。在火车发明之前,英国主要依靠水运运输矿产和货物。为了扩大运输范围,英国自1731年开始开凿运河。从第一条Newry运河开始到最后一条Liverpool Junction运河完成,持续了近一个世纪的时间。据统计,到19世纪末,英国开凿运河挖掘岩土约2.53亿立方码,修建铁路搬移岩土约30.31亿立方码,道路建设搬移岩土约6.24亿立方码,采矿搬移岩土约196.92亿立方码,房屋建设搬移岩土约5.00亿立方码。由于农业开荒、矿产开采和城市化,1770~1980年欧洲森林面积从2.30亿hm2减少到2.12亿hm2,减少了7.8%草地面积从1.90亿hm2减少到1.38亿hm2,减少了27.4%农田面积从0.67亿hm2增长到1.37亿hm2,增加了104.5%。从全球范围来看,1770~1980年森林面积从62.15亿hm2减少到50.53亿hm2,减少了18.7%农田面积从2.65亿hm2增长到15.01hm2,增加了466.4%城市化水平从3%增长到41%,城市人口达到18.1亿人[43]。可以看出,在越来越多的地区人们对地质环境的扰动超过了自然营力的作用。
(四)信息革命时期
20世纪末,人类社会经历了前所未有的来自知识信息革命的冲击。在发展中国家加快工业化的同时,发达国家进入了知识经济时代。这一时期人类与地质环境的关系主要表现为开发与保护并重,从过去无节制的大规模扰动、改造和污染模式转向人地协调相处模式。在技术进步的推动下,全球经济一体化的步伐加快,发展中国家在全球产业分工中多处在产业链低端,以生产资源环境密集型产品为主。一方面,发达国家加大治理工业化过程中遗留的地质环境问题力度,加强地质环境涵养与保护另一方面,发展中国家承载了越来越多的资源消耗和地质环境污染,地质环境压力不断增大。
经济活动对地质环境的作用在空间上不断延伸,在强度上不断加大。矿产资源的开发不再局限于陆域地表浅部。一是向海域进军,探索海底蕴藏的矿产资源。几十年前人们还仅是开发大陆架的石油和天然气,而目前正在试图探索、勘查深海洋底。二是向地壳深部进军,探索地表500m以下蕴藏的矿产资源。据估计,目前人类每年从地质环境开发的矿产资源总量高达300亿t以上,人均消费量达到6t左右[44]。城市化、工程建设、矿产开采、农业开发等工程经济活动搬运和移动的土壤与岩石量达到了前所未有的程度。HooKe根据不同历史时期典型国家的工程经济活动规模,估算出了不同历史时期人均搬运岩土量(图1-15)。如果以人均搬运岩土量表示人类对地质环境作用强度,从图1-15可以得出,在距今200年以前的人类漫长历史进程中人类对地质环境的作用强度很弱近100年人类对地质环境的作用强度急剧增大,到目前人类每年搬移土壤和岩石总量已经超过了全球沉积循环的自然的土壤和岩石流动。
图1-15 人类不同历史时期人均搬移土壤和岩石量估算曲线图[31]
在可持续发展的框架下,各个国家先后出台了相关的法律、规定、政策和规划,加强地质环境保护与管理。美国1977年颁布了露天采矿与复垦法,在1990年和1992年进行了大幅度的修改和完善,对矿产开采、矿山闭坑、土地复垦等活动做出法律规定,并建立了废弃矿山复垦基金和矿山环境恢复履约保证金等制度,防治矿山开采所引发的地质环境问题。2002年欧盟出台了“第六环境行动计划”,目的是促进自然资源的可持续利用和废弃物管理,强调资源消费不能超过环境承载能力[45]。2006年欧盟发布了“土壤主题战略”,通过建立土地框架指南,以期解决土壤流失、土壤污染、盐渍化等土壤地质环境问题。
1870年的时候,英国的工业产量还占了世界总产量的1/3,工业产品出口量占2/5;到80年代的时候,美国的钢铁产量就超过了英国,不久美国在生铁制造等行业也超过了英国;10年后,德国的钢铁产量超过了英国,位居世界第三;到1913年的时候,英国煤炭产量占世界比例从1900年的29.7%下降到了21.8%。因此,英国在19世纪末的时候,已经结束了其独霸世界的时代;相反,美国经济则迅速赶超,到1913年,美国钢铁产量超过了英国和德国的总和。
煤炭是世界上最丰富的化石能资源。它的种类有硬煤(烟煤和无烟煤)、褐煤和泥煤。世界上的煤炭总储量共有107539亿吨,其中硬煤81300亿吨,褐煤26229亿吨。拥有煤炭资源的国家大约70个,其中储量较多的国家有中国、俄罗斯、美国、德国、英国、澳大利亚、加拿大、印度、波兰和南非地区。它们的储量总和占世界的88%。世界现已探明的煤炭储量是石油的6.3倍。如果煤炭的实测储量按1950—1976年期间煤炭产量的增长速度计算,可以开采百年以上。
人类对煤炭的认识最早可追溯到公元前,古中国、希腊、古罗马等地都有使用煤炭的记录。距今大约2000多年前,古希腊开始开采和利用煤炭,而中国早在6800~7200年以前,煤炭就被发现和利用作为燃料,是世界上最早利用煤的国家。但是,由于生产力的限制,此时对煤炭的认识尚处于早期,柴草是当时最主要的能源。
直到17世纪后,随着手工业的蓬勃发展,木柴作为燃料越来越满足不了人类日益增长的需求,煤炭真正得到广泛利用,取代木柴成为世界的主要能源。
18世纪开始,煤炭成为西方国家的主要工业和运输能源。早期工业化国家发达的煤炭产业,为工业发展和人民生活水平的提高提供了大量能源,为优化资源配置,促进经济进一步发展打下了坚实的基础。蒸汽机的推广,冶金工业的勃兴及交通运输的发展,都需要大量的煤炭。因此,各国几乎都在产业革命的同时,迅速兴起近代煤炭工业。18世纪中叶由于工业革命的进展,英国对炼铁用焦炭的需要量大幅度地增加,炼焦炉应运而生。
随着钢铁工业的兴盛,西方工业国家,尤其是英国,迎来了“煤钢时代”。此时英国的主要煤矿产区大都经历了一个钢铁行业耗煤量占煤炭总产量的一半甚至七八成的时段,但是其峰值大多出现在1870年之前。
伴随着能源消耗和产业转型,煤炭产业在20世纪初迎来了繁荣时期。二战前,煤炭生产集中在美、英、德和(前)苏联,合占世界总产量的3/4。1913年,世界煤炭产量13.20亿t,占世界一次能源总产量的92.2%,比1860年增加7倍,从而进入了能源“煤炭时代”。
1929年爆发的经济危机,大批煤矿被关闭,众多矿工被解雇,这又引发了不断的煤矿工人罢工。与此同时石油的大量开发,又夺走了许多煤炭市场,迫使煤炭产量出现了下降和徘徊局面。20世纪30年代,煤炭产业进入了最暗淡、最困难的时期。
第二次世界大战的爆发加速了美国经济的复兴,20世纪30年代末到40年代初、中期,美国煤炭产量迅速回升,支持了美国的战争和战后欧洲的复兴。第二次世界大战前夕及大战期间,煤化工也取得了全面而迅速的发展。1950年,世界煤炭产量比1913年增长39.8%,达18.18亿t,占世界能源消费的62.3%。
20世纪50年代开始,煤炭在工业文明中的重要地位不断式微,煤钢时代的几个传统大国在二战后也都不复当年之辉煌。新兴的美国和石油一起逐渐成为世界的主导力量,天然气与核能也在总的能源利用中占据越来越重要的地位。总体而言,1950~1973年,是石油的黄金时代,其间煤炭产业发展缓慢。1951~1974年,是煤炭生产的萧条时期,20多年间煤炭产量只增加12.2%。一些传统煤炭生产国弃煤开油,西方国家的煤炭工业一度衰落。由于大量廉价石油和天然气的开采,除炼焦工业随钢铁工业的发展而不断发展外,工业上大规模由煤制取气体燃料的生产暂时中止,不少工业化国家用天然气代替了民用煤气。以石油和天然气为原料的石油化工飞速发展,致使以煤为基础的乙炔化学工业的地位大大降低。
进入20世纪70年代末,石油危机使煤炭工业重现生机,产量加速增长,生产和利用都有很大发展。1980年煤炭产量达37.89亿t,比1970年增长29.3%1989年世界煤炭产量达48.8亿t,比1976年增加50%1990年世界煤产量达47.167亿t,为历史最高水平,比1980年增长59.4%。
进入20世纪90年代中期,世界煤炭生产发生戏剧性的变化,由20世纪80年代的高速增长变为负增长,1996年产量为46.3亿t,比1990年下降1.8%。主要原因是:前苏联经济严重滑坡,煤产量陡降,从1990年的7.03亿t降至1996的4.192亿t,下降40.5%西欧国家逐步取消煤炭生产补贴,导致产量大幅下降,英国从1990年的0.944亿t降至1996年的0.505亿t,下降46.5%,德国从3.975亿t降至2.351亿t,下降45.8%全球环境浪潮的冲击,使发达国家煤炭需求减少,OECD国家煤炭总需求量从1990年的13.552亿t煤当量减至1996年的13.35亿t煤当量,减少1.5%世界第1和第3产煤国中国和印度煤产量增长速度趋缓。此外,曾是世界主要产煤国的法国和日本,煤炭工业即将消失,1996年产量已分别降到990万t和650万t。
进入21世纪,纵观当今世界各主要产煤国的煤炭工业,煤炭企业的发展正逐步走向集团化、集约化、信息化和国际化。除中国外,目前世界主要产煤国家的前4家煤炭企业的市场占有率均在40%以上(美国45.8%、南非62%、澳大利亚64%),单井平均生产规模200万t左右(德国280万t、波兰200万t、英国180万t)。
EIA近期发布的一篇报道称:作为世界第一大煤炭生产国,2010年,中国的煤炭产量几乎占了世界煤炭产量的50%,是世界第二大煤炭生产国美国煤炭产量的3倍之多,差不多是继中国之后十大煤炭生产国的产量之和。世界排名前五的中国、美国、印度、澳大利亚和印度尼西亚,煤炭生产占了全球煤炭总产量的75%,总产量增长占到了98%而世界其他国家煤炭增长仅占7%。2000~2010年间,全球煤炭产量上涨了66%,年产量一度超过80亿t。