我国煤炭产业的历史发展
(1)古代煤炭产业的发展
我国是世界上最早开发和利用煤炭资源的国家。流传久远的神话传说充分说明,我国很早就已发现和利用煤炭。
1973年10月在沈阳“新乐遗址”出土的文物中,有97块煤精雕刻制品和煤块,经鉴定为抚顺煤田西部本层煤,“新乐遗址”出土文物属于新石器时代,早、中期,这说明我国抚顺煤田早在距今6800—7200年以前就被发现和利用了。1938年有抚顺还发现过一处距今2000多年前汉代居民点遗址燃煤的遗迹。
从汉代开始,煤炭已经用于冶铁过程中。西汉时期,开始采煤炼铁东汉末年三国时期,煤炭的开采和使用得到了进一步发展。
晋代以及南北朝时期,江西高安、新疆库车和山西大同等地区煤炭开发比较突出。
隋文帝初年,煤炭就成了宫廷中的重要燃料。唐元和四年(公元809年),炼丹家清虚子发明了黑火药,使采矿业进入了爆破开采的时代。从唐代开始,我国煤炭开发利用的知识逐渐传播到国外,在一些外国著作中,记述了中国人民利用煤炭的情况,成为中外友好交往的象征。
宋代的煤炭开发利用以现今河南、河北、陕西、山东等地最为突出。在宋代,我国人民就已经利用焦炭,炼焦技术已臻成熟。
元代,在全国统一之后,以蒙古贵族为首的统治集团为了巩固统治,大力发展生产,注重矿业。特别是都城大都(今北京)的西山地区,采煤业发展较为普遍,成为最大的煤炭生产基地。
明代,我国煤炭开发利用得到了比较明显的发展。当时煤炭业不仅在河南、河北、山东、山西、陕西等地有了普遍进步,且在江西、安徽、四川、云南等地也不同程度地得到了发展。
清代的采煤业,在明代的基础上,得到了进一步发展。从清初到道光,历代统治者对煤炭生产都是比较重视,并对煤炭开发采取扶植措施。由于各级官府对煤炭开发比较重视,加上社会的迫切需要和各地人民的辛勤劳动,从而使清代采煤业有了普遍的发展,尤其是在乾隆年间(公元1736~1795年),出现了我国古代煤炭开发史上的又一个高潮。
(2)近代煤炭产业的发展
中国正式建成的第一个近代煤矿是台湾基隆煤矿。至1895年为止,各地开办了十几个规模较小的近代煤矿,使中国的采煤业进入了一个新的历史时期,此为中国近代煤矿发展的第一阶段。
1895~1936年,在外资和民族资本家争相投资中国煤矿的情况下,又出现一批新式合资煤矿企业。1929年国民党政府建设委员会开办淮南煤矿同年,成立山西晋北矿务局,开采大同煤矿至1936年,全国年产5万t以上的新式煤矿61个,全国原煤产量3900万t,平均效率为每工0.3t。
这一时期的基本特点是:①各帝国主义相继攫取中国矿权,以单独经营或同中国合资经营的方式,控制了中国主要煤矿。这期间外国人投资的煤矿32个,投资额占中国煤矿总投资额的51.78%。1933年全国煤产量属于有外资的产额占61.3%。②中国民族资本在资金不足,技术力量薄弱的条件下,开办了一批煤矿,其效率较低,成本较高,经受不住外煤倾销的打击,往往亏损。③生产环节的机械配置极不合理,矿井提升、通风、排水用新式机器,而回采工作面主要是手镐刨煤,巷道运输多靠人力和畜力。④煤矿企业分布极不合理,主要集中于河北、山东、辽宁、山西、河南5省。1936年这5省煤产量占全国煤产量的76.5%。
(3)抗日战争时期的煤炭产业
1937年抗日战争爆发,日本帝国主义继1931年侵占东北所有煤矿之后,又陆续侵占华北、华中煤矿。日本帝国主义在东北、华北、华中占领区进行掠夺性开采,煤矿开采有以下几个特点:①日本帝国主义为解决设备不足的困难,而又能更多、更快地掠夺中国煤炭资源,煤田开拓方式主要采用小斜井和小立井,例如东北有大小煤坑267个,其中立井8个,露天矿7个,斜井252个采煤方法绝大多数为残柱式,回收率仅20%左右。②增产主要靠增加劳动力,很少增加机械设备。③生产效率逐年下降,煤炭成本逐年提高。④缺少保安设备和措施,灾害事故严重,1942年本溪湖煤矿发生世界罕见的瓦斯煤尘爆炸事故,死亡1549人。
1937年以后,随着华北主要产煤区被日本帝国主义的侵占,国民党政府不得不把煤炭开发事业转向西南、华南和西北。从1937~1945年,国民党政府管辖区新建或扩建日产50t以上的煤矿57个,规模最大的是天府煤矿,年产30多万t,其他煤矿年产量多在2万t以下。从1938~1945年国民党政府管辖区共计产煤4562万t。
(4)解放战争时期的煤炭产业
1945年日本投降后,所侵占的煤矿大部分为国民党政府接收。这些煤矿因受日帝掠夺破坏和战争影响,多数处于停产或半停产状态。西南等地的煤矿因销路不旺,产量锐减。1946~1948年国民党政府资源委员会直辖的29个煤矿只生产原煤1252万t。
在中国解放区,民主政府先是从日帝手中接管了一批煤矿,嗣后又陆续从国民党政府手中接管了除台湾省以外的所有煤矿。这些煤矿都曾遭到严重破坏。民主政府在器材物资极端缺乏的条件下,进行艰苦的修复工作,逐步恢复生产。从1946~1949年,中国解放区约生产原煤2000万t。
(5)新中国成立后的煤炭产业
新中国在建立之初,从旧中国接收了约40个煤矿企业、200处矿井和少数几个露天煤矿,加上解放区民主政府兴办的小煤矿、公私合营煤矿和私人开办的小煤窑,1949年生产原煤32.43Mt。
在三年恢复时期(1950~1952年),全面恢复了原有煤矿的生产,对32处矿井进行了改扩建,并开工建设新井17处,设计生产能力12.51Mt/a,初步奠定了煤矿开采发展的基础。
“一五”时期(1953~1957年)开始了大规模的煤矿生产建设,重点扩建了开滦、大同、阜新、鹤岗等15个老矿区,又开发建设了平顶山、鹤壁、包头、潞安、石嘴山等10个新矿区,开工建设矿井194处,设计生产能力75.37Mt/a建成投产矿井205处,设计生产能力63.76Mt/a恢复矿井38处,设计生产能力11.34Mt/a,1957年全国原煤产量达到130.73Mt。
1958年开始的三年大跃进及这期间出现的高指标、瞎指挥等不科学的做法,导致不适当地扩大了煤矿建设规模,一些新建矿井简易投产,一些生产矿井重采轻掘,推行了不合理的采矿方法,出现严重的采掘失调。针对大跃进带来的问题,煤炭工业进行了第一次大调整。
“三五”(1966~1970年)和“四五”(1971~1975年)时期,煤炭开发战略和建设重点有重大改变。在此期间,集中建设了煤炭工业“大三线”——西南和西北煤炭生产基地,突击性开发江南煤田。在西南主要建设了六盘水(六枝、盘县、水城三个矿区的总称)和攀枝花矿区,建设矿井共28处,设计生产总能力14.11Mt/a,建成投产矿井21处,设计生产能力9.40Mt/a在西北的贺兰山基地和渭北基地。
“四五”期间,建设总规模达到42处,设计生产能力12.82Mt/a建成矿井(露天)13处,设计生产能力11.22Mt/a,满足了西南和西北用煤的需要,显著改善了煤炭开发布局。为扭转北煤南运的局面,“三五”时期对江南煤田进行了大规模的煤田地质勘探和分布范围广阔的矿区建设,到“四五”期末,建成矿井295处,设计生产能力39.36Mt/a。由于建设部署不符合江南煤田实际,尽管做出了巨大努力,但“扭转北煤南运”的原定目标仍未能实现。
针对20世纪70年代偏重挖掘生产矿井潜力,新井建设规模缩小,一些生产矿井又出现采掘失调的情况,从70年代后期起,又进行了煤炭工业第二次大调整。加大了新井建设规模,建设重点由西南、江南转向北方和东部,加强了生产矿井的开拓延深,改善了安全生产条件。
进入20世纪80年代,随着改革开放的深化,煤矿开采在质与量方面都有很大发展,新开发了10多个新矿区,新建设一批现代化的大型矿井和露天矿,大力推广采矿机械化和综合机械化,有重点地建设多层次的高产高效矿井,大力发展了地方煤矿,开办了遍布全国的乡镇煤矿,有选择地建设了重点产煤县,使煤矿开采在更大规模和高质量的基础上持续向前发展。
20世纪的最后10年,我国煤矿开采以提高经济效益为中心,应用现代高新技术与采矿技术及装备相结合,加速推进煤矿生产技术的现代化,进行了高产高效矿井(露天)建设,并建成129处高产高效煤矿(井工123处,露天6处),少数矿井达到了世界最先进的水平,获得了巨大的经济效益和社会效益,也开拓出了我国煤矿开采21世纪发展的新道路。[1]
进入21世纪以来,我国煤炭行业发展迅速,掀起了煤矿开发及开采的新高潮。据国家统计局发布的《2012年国民经济和社会发展统计公报》指出,2012年我国原煤产量已达36.5亿t。图1-1为近六年来我国原煤产量及增长情况。
图1-1 近六年来原煤产量及增长比例
是石炭纪、二叠纪、侏罗纪。
石炭纪的聚煤时期主要在晚石炭世,形成了华北、华东及中南地区的煤系,著名的太原组煤系就在这个时期形成,山西、河北地区的大矿区如西山、开滦、阳泉、晋城、潞安、汾西等都属该煤系;
二叠纪的早二叠世和晚二叠世都有较强的聚煤作用,早二叠世主要形成了以华北为中心的山西组煤系;晚二叠世则主要形成了贵州境内的龙潭煤系;
侏罗纪时期由于“燕山运动”遍及全国,此时期形成的煤田最多,主要集中于华北及西北地区;著名的煤田主要有神府、东胜煤田,大同煤田以及新疆地区的尚未开发的煤田;侏罗纪煤田储量最丰。
古生代的石炭纪和二叠纪,成煤植物主要是孢子植物.主要煤种为烟煤和无烟煤.
中生代的侏罗纪和白垩纪,成煤植物主要是裸子植物.主要煤种为褐煤和烟煤.
新生代的第三纪,成煤植物主要是被子植物.主要煤种为褐煤,其次为泥炭,也有部分年轻烟煤.
地质史上有三大成煤期,分别是二叠纪,侏罗纪和白垩纪。而且各个时期煤层的厚度都是不一样的,其中侏罗纪的煤层是最厚的。
煤炭一直以来都是现代社会重要的矿产资源,可以说煤炭承载的人类发展进步的重要责任。无论是在古代社会又或者是在现代社会,煤炭都是每个国家赖以生存的物资。这是一种非常重要的能源资源,能够在一定程度上代替石油。虽然过度使用煤炭,很有可能会对地球自然环境造成损失,但是这也是一种发展人类社会的重要手段之一而已。
各个时期的煤层厚度是不一样的。首先我们要明白煤炭是怎么来的,煤炭直白一点就是古代的动植物在死亡之后由于地质演变的作用深埋地下。再经过长时间的发酵以及化学作用下,最终形成了现代社会看到的煤炭。同时在地球发展的历史上,总共有三个比较大的煤炭形成期。而每一个煤炭形成基形成的煤炭厚度都是不同的。
煤炭的厚度与地球环境有关。煤炭的厚度是与当时地球外部的自然环境是有关的,煤炭是由动植物的尸体死亡之后才最终演变而成。所以,只有动物以及植物的尸体足够多,那么形成的煤炭厚度也就会更多。而在三大成煤期当中,白垩纪的动植物生存数量以及种类都要远远超过其他两个时期。所以在这一时期形成的煤炭厚度是最高的。
煤炭并不是一种绿色能源。相比于甲烷等其他自然能源而言,煤炭对于环境的破坏要远远超过于石油。我们要知道煤炭在充分燃烧之后会产生很多的二氧化硫等其他有毒气体。如果人类长时间在这样的气体环境中生存,会对健康系统造成沉重的打击。同时也会对自然环境造成破坏,增加温室效应。
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。
我国是世界上最早利用煤的国家。据考古学家考查发现,辽宁省新乐古文化遗址中,就发现有煤制品,河南巩义市也发现有西汉时用煤饼炼铁的遗址。在我国汉代的冶铁遗址里,有冶炼时使用的各种燃料,其中就有煤饼即蜂窝煤。这一重要发现,说明在西汉时期,煤已经不仅用于工业,而且那时的人已经会把开采出来的煤制成煤饼。在史籍记载中,《山海经》中曾写道“女床之山其阴多石涅。”这里的石涅就是煤。可见煤作为一种矿物质,最迟在战国时期,就已被我国古代的劳动人民所发现和利用。据史料记载,三国时期曹操在修筑铜雀台时,在室井内储存了煤,以备打仗时燃用。后魏时期郦道元的《水经注》上,有这样一段话:“邺县西三台,中曰铜雀台,上有冰室。室有数井,藏冰及石墨。石墨可书,又燃之难尽,亦谓之石炭。”由此可见,当时的皇家贵族已经开始利用煤作为燃料。至隋代,煤在民间已经开始通用。历代王朝都把煤作为政府的专卖品,为的是增加财政收入。宋代朝廷已经设有专门卖煤的职务了。至元代,人们把“石炭”开始称为“煤炭”。明代的煤业生产在当时已经是一个大的生产行业,煤的开采与使用也已经十分广泛。明末清初,我国的煤业已经达到当时世界上最高的水平,而且已经能炼出焦炭。
地质史上主要的“成煤期”有三个,在这三个时期地球上存在着大量的植被,也为煤炭的形成提供了一定的条件。煤层的形成机制主要是地球上的大地无时无刻都在进行一个缓慢的运动当中,这种变化是不会被大家所熟知的,而能够被大家所感知到的,就是由地震所引起的短期内地质变化,这个时候在地球土地表面上的一些植物或者泥土会埋入到地下深层当中,如果埋入的越深,承受的压力和温度也会更高一些,当这些都达到一定条件的时候,这些沉积物逐渐的就会转化成褐煤,有一些还会转变成为烟煤或者无烟煤,不过具体的话也是根据地质变化所影响的,在经过很长的一段时间之后,有一些埋藏在地下的煤还会逐渐的被运送到地表上来,这个时候被人们发现的时候,就会进行采矿和使用。
煤炭的形成是需要经过非常复杂的生物,包括物理上的化学才会逐渐的转变成为在最开始的时候,主要是因为植物在死了之后,会被堆积在水当中,这些死去的植物就会被时间不断的分解化合,从而聚集成腐熟的泥土,但是这个过程是需要很长的一段时间才能够演变而成的。后来这些泥土在地下当中经过压力就会逐渐的老化和硬结成为煤炭。
煤炭的用处是非常多的,而我们国家主要将煤炭应用于火电,钢铁,建材和化工,这些对于我们国家的经济发展来说都是非常有用的。但是煤炭在使用的过程中外面会造成空气污染,所以也会让全球变暖,对于这个情况我们国家也一直在促进煤炭的清洁高效利用,这对于煤炭能源使用也是有一定作用的。
最后煤炭的形成是需要花费很多时间和精力的,可是在这种情况下,我们国家的经济发展是比较快的,所以需要的煤炭也比较多,而且煤炭作为一种不可再生的资源,是很有可能会造成煤炭枯竭。
孔子时代应该就使用煤炭了,但还用的不多。
沼泽类型
根据水源补给条件,沼泽可分为低位沼泽和高位沼泽。由地下水补给的低位沼泽,含丰富的矿物质,有3种基本类型:
(1)树沼或森林沼泽,一般为淡水,覆水浅,有高大乔木和灌木共生,因植物生长繁茂,遗体大量堆积,易形成厚的泥炭层。
(2)草沼,覆水略深,有水生植物和草类生长,一般为低位沼泽,分布在海岸附近的为咸水至半咸水,内陆环境的为淡水。
(3)漂浮沼泽,分布于湖泊或沼泽中的开阔水域,是低位沼泽深覆水区顶部的特殊沼泽类型。漂浮沼泽的表面几乎全被沉水植物、特别是菅茅和草类覆盖,有薄泥炭层形成并浮于水面,植物根可穿透泥炭层,又称沼泽湖或颤沼。此外,某些低位沼泽以占优势的植物群落命名,如分布在海岸潮间带半咸水的红树林沼泽;淡水、酸性土壤、有泥炭藓和菅茅生长的泥炭藓沼泽;淡水、碱性土壤、以芦苇为主的芦苇沼泽等。
高位沼泽的地貌景观不同于低位沼泽,中心凸起呈圆盘状,周缘地势较低,常由低位沼泽演化而成。沼泽地区地下水面略低于这类沼泽的表面,由大气降水补给,缺乏矿物质补充,因此沼泽发育后期植物矮化、属种单调。如潜水面不发生变化,沼泽环境难以长期持续。
当气候或构造等因素引起沼泽水面或地下水潜水面发生变化时,上述不同沼泽类型可以发生互相转化,尤其是低位沼泽发育到晚期,常演化成高位沼泽。不同沼泽类型形成不同煤岩类型的煤(见煤相
从早古生代腐泥煤类的石煤至第四纪泥炭,共有14个聚煤期,其中最重要的聚煤期是:华北石炭-二叠纪,华南二叠纪,晚三叠纪,西北早,中侏罗世,东北晚侏罗-早白垩世,以及东北,西南及沿海第三纪,共7个主要的聚煤期。早,中侏罗世聚煤期煤炭资源量占全国总量的60%,华北石炭-二叠纪聚煤期资源量占全国资源总量的26%。