煤炭是如何从地下挖出来的?
煤炭从地下挖出来,一个方法是煤炭是从地面向下挖竖井,把煤炭开采出来,然后再运到井上;另一个方法是从地面比较大面积的挖开,成为露天煤矿,然后把煤挖出来,这是浅层的煤矿挖煤的方法。
盐、铁之外,煤炭是山西地区的又一重要矿产资源,蕴藏量大,埋藏较浅,有的地方还有“露头”显示,这就使山西煤田易于发现和开采,而成为我国煤炭最早发现和利用的地区之一。
关于最早发现煤炭的时间,明朝人陆深曾提出女娲氏“炼石补天”的传说与煤炭的发现有联系,顾炎武也赞同此说。这是从神话传说作出的推断,当然无法证实,但人类在最初发现和使用火的过程中,对煤炭有所认识也不是不可能的。“譬如大同煤田侏罗纪煤层最早在第四纪早更新世,即距今约二百万年前就开始自燃,仅在雁崖三号和11号煤层古火区就已烧掉了大约2000万吨煤,燃烧特征十分明显。”我们古老的祖先很可能从煤炭的自燃中得到一些启示。至于山西地区煤炭的最早记载,见于春秋末战国初的《山海经》,其《北山经》云:“孟门之山,其上多苍玉,多金,其下多黄玉,多涅石。”“贲门之山,其上多苍玉,其下多黄垩,多涅石。”这“涅石”就是古代对煤炭的称呼,而“孟门之山”,据考为今河东煤田南部的吉县山区,“贲门之山”为泛指太行山地区。由这则记载可以得知,早在春秋战国之际,人们对山西地区的煤炭就有了了解,而其最初发现的年代还要比见于记载的时间早得多。
煤炭发现之后,首先用于生活方面,《北史·王劭传》记载,王劭在作晋阳县令时,曾说“今温酒及炙肉用石炭火”;日本僧人圆仁法师于唐开成五年( 804年)前往长安途中,也看到了太原附近普遍用煤烧饭的情形,“出城西行三四里,到石山名为晋山,遍地有石炭,近远诸州人,尽求而燃,料理饭食,极有火势。”此外,煤还被用作治疗一种疮的药物,有的地方还用煤来写字、作画,故又称煤为“石墨”。
煤炭具有热力高和燃烧时间长的特点,比木炭更适应于金属冶炼,随着冶铁业的发展,煤便被用于冶铁了。1958年在河南省巩县铁生沟汉代冶铁遗址中,曾发现了煤渣、煤块和用煤末掺和粘土、石英砂制成的煤饼,证明当时已使用煤炭制铁。联系汉代桓宽的《盐铁论》中“盐、冶之处大概皆依山川近铁炭”的记载,推测富有铁煤矿藏的三晋地区在汉代也已经将煤炭运用于冶铁业中了。由于使用煤炭作燃料,三晋地区的冶铜、冶铁业发展很快,唐朝时太原的铜镜、并州的刀剪,都是驰名全国的精品,每年都要上贡朝廷。宋代时,以无烟煤作燃料和还原剂的方炉治润炼铁法在三晋地区得到广泛运用,更促进了冶铁业的发展,故有“河东铁、炭最盛”(《宋史·食货志》)的说法。 随着采煤业的迅速发展,煤炭的利润也更为可观,宋王朝遂对煤炭实行官卖制度,在产煤地区设官,掌管煤炭开采和销售,向采煤窑户和卖煤商人课税。由于课税重,“煤利至微,窑户至苦”,一些地方官员也代窑户请求减除煤税,如庆历五年(1045年)陈尧佐任河东路转运使(驻太原府)时,就曾上疏朝廷云:“河东路以地寒民贫,仰石炭为生,奏除其税。”(《宋史·陈尧佐传》)然而,向煤炭业课税的做法一直延续下来,元、明、清政府都把煤炭课税视为国家财政收入的重要来源之一,山西地区则以煤炭蕴藏丰富、开采量大,而在其中占有重要地位。
山西人民长期以来开采煤炭,用之于生活之中,用之于冶铁、冶铜、烧石灰、烧砖、制陶、酿酒等手工业生产,还从煤中提炼黑矾、硫磺,逐渐地对乌黑的煤炭产生了感情,产生了“旺火”的习俗,“上元之夕,家家烧炭,至夜炼(燃)之达旦,火焰焰然,光气上属,天为之赤”(光绪《平定州志》),这种风俗也叫“塔火”、“棒槌火”,有些地方一直到现在仍旧保留着。在家、金时期,还有一种用煤炭殉葬的习俗,这在洪洞县场堆村金代墓葬遗址和稷山县南宋末期墓葬遗址中都有发现。
山西地区盐、铁、煤矿藏的开采,不仅给古代人民的生产、生活带来了巨大的影响,满足了生活的需求,促进了生产的进步和社会的发展,而且是封建国家财政收入的重要来源,并被运用到边防和军队的建设中去,因而提高了山西地区在历史上的地位。在社会主义的今天,这些丰富的矿藏又继续为把山西建设成为能源重化工基地,发挥着巨大的作用.
煤炭的形成原因
煤炭是千百万年来植物的枝叶和根茎,在地面上堆积而成的一层极厚的黑色的腐植质,由于地壳的变动不断地埋入地下,长期与空气隔绝,并在高温高压下,经过一系列复杂的物理化学变化等因素,形成的黑色可燃沉积岩,这就是煤炭的形成过程。
一座煤矿的煤层厚薄与这地区的地壳下降速度及植物遗骸堆积的多少有关。地壳下降的速度快,植物遗骸堆积得厚,这座煤矿的煤层就厚,反之,地壳下降的速度缓慢,植物遗骸堆积的薄,这座煤矿的煤层就薄。又由于地壳的构造运动使原来水平的煤层发生褶皱和断裂,有一些煤层埋到地下更深的地方,有的又被排挤到地表,甚至露出地面,比较容易被人们发现。还有一些煤层相对比较薄,而且面积也不大,所以没有开采价值,有关煤炭的形成至今尚未找到更新的说法。
煤炭是这样形成的吗?有些论述是否应当进一步加以研究和探讨。一座大的煤矿,煤层很厚,煤质很优,但总的来说它的面积并不算很大。如果是千百万年植物的枝叶和根茎自然堆积而成的,它的面积应当是很大的。因为在远古时期地球上到处都是森林和草原,因此,地下也应当到处有储存煤炭的痕迹;煤层也不一定很厚,因为植物的枝叶、根茎腐烂变成腐植质,又会被植物吸收,如此反复,最终被埋入地下时也不会那么集中,土层与煤层的界限也不会划分得那么清楚。
但是,无可否认的事实和依据,煤炭千真万确是植物的残骸经过一系统的演变形成的,这是颠簸不破的真理,只要仔细观察一下煤块,就可以看到有植物的叶和根茎的痕迹;如果把煤切成薄片放到显微镜下观察,就能发现非常清楚的植物组织和构造,而且有时在煤层里还保存着像树干一类的东西,有的煤层里还包裹着完整的昆虫化石。在地表常温、常压下,由堆积在停滞水体中的植物遗体经泥炭化作用或腐泥化作用,转变成泥炭或腐泥;泥炭或腐泥被埋藏后,
由于盆地基底下降而沉至地下深部,经成岩作用而转变成褐煤;当温度和压力逐渐增高,再经变质作用转变成烟煤至无烟煤。泥炭化作用是指高等植物遗体在沼泽中堆积经生物化学变化转变成泥炭的过程。腐泥化作用是指低等生物遗体在沼泽中经生物化学变化转变成腐泥的过程。腐泥是一种富含水和沥青质的淤泥状物质。冰川过程可能有助于成煤植物遗体汇集和保存。