煤炭

开采过程的第一步是勘探和评价煤矿。煤炭公司雇佣大量的技术专家来研究土地的地形、煤层的范围、覆盖层或覆岩的厚度，以及必须在何种条件下开采煤炭。

航空和卫星摄影被用来确定最好的潜在矿区。采矿工程师定位煤炭露头，估计煤炭储量，确定财产界限，如果要使用露天开采，则选择可以堆放挖掘土的矸石区。在崎岖多山的地形中，可以使用诸如大地测定仪之类的仪器进行实地调查。大地测定仪是一种利用测量原理的电子距离测量装置雷达．

根据地形的不同，地下矿井有三种类型:漂移式、斜坡式和竖井式。一个隧道，或竖井，称为矿井入口，必须打开到地下才能到达煤层。入口有三个目的:将工人和设备带入矿井;把煤运出;还有矿井通风。

当一个隧道被水平地挖到山的一侧去采煤时，这个矿就叫做漂移矿。斜坡矿山有向上或向下倾斜煤层的巷道;它还必须有相邻的竖井，用于通风和紧急出口。竖井矿井是在平坦的地形上通过垂直竖井开采煤矿。在美国，煤矿的平均深度是250到300英尺(75到90米)，但有些矿井深达2000英尺(610米)。

连续采矿

连续采矿使用的大型机器是可移动的，在前面有一个大滚筒，上面覆盖着金属齿。当煤鼓转着圈时，它的齿将煤从工作面(煤矿中采煤的地方)上撕下来。连续式采煤机还有移动臂，将煤装载到一个短传送带上，传送带将通向附近的穿梭车。矿工将穿梭车开到一条较长的传送带前，传送带将煤运送到地面。每隔几分钟，连续矿工被移动到一个新的区域，矿工使用顶板螺栓机固定顶板。

长壁开采

现代、高产的长壁系统起源于欧洲，在美国越来越受欢迎。20世纪90年代初，长壁煤占美国地下煤产量的三分之一左右，而1980年这一比例仅为10%左右。

在长壁开采中，旋转剪切机来回扫过，以600至1000英尺(180至300米)的弧线切割煤层。煤落在支撑输送机的盘线上，在那里一次作业就从采煤工作面运输出来。由盾或千斤顶组成的液压顶板支撑系统支撑着顶板，随着采矿的进行向前推进，并在已经开采的地区允许顶板以可控的方式下降。

传统的矿业

用常规方法采煤包括四个步骤——切割、钻孔、爆破和装填。炸药装药——包括一根插有电雷管的杆子——被放置在工作工作面的钻孔中，然后引爆。炸药必须得到矿山安全与健康管理局的批准。在一些矿井中，例如那些超过1000英尺(305米)深的矿井，不需要保险丝或电火花的压力装置是破碎煤炭的首选。

躺在矿井地板上的散煤被装载机铲起，装载机是一种带有旋转爪状臂的电动机器。一个自给自足的传送带自动将煤运送到装载机后面的穿梭车。穿梭车是一种电动车辆，它可以将煤炭运送到传送带装载头，或者运送到可以装载到矿车的地方。然后由电力机车将下入物拖至地面。在一些较小的煤矿里，煤炭是用橡胶疲劳的拖车，由电池驱动的拖拉机牵引。

在竖井矿井中，煤是用煤笼或箕斗提升机升到地面的。如果使用铁笼，装载的矿车可以直接运到地表。然而，箕斗提升机在提升之前必须先从竖井底部的仓里装煤。这些箕斗可以移动相当于两到三辆矿车的装载量。

房柱开采

在这种采矿方法中，矿工通过在煤层中打入一系列“房间”来将煤从煤层中取出。实际上，这些房间是逐渐挖到煤层尽头的小入口。当矿工在煤层中工作时，他们每隔一段时间就会留下煤柱。作为屋顶支撑的柱子形状和大小各不相同。为了从矿井中回收尽可能多的煤炭，煤柱最终被拆除。煤被回收后，允许屋顶塌陷。旧矿道中破碎的废物或填充物被称为采空区。

在制备烟煤时所遵循的通常程序是将煤经过剥皮筛或挑选台，以尽可能多地除去岩石。初步破碎，以减少大块的大小可以在机器称为破碎机和破碎机。然后将破碎的煤进行筛选，将其分成粗粒度和细粒度进行洗涤操作。

分离式湿式或干式洗选机组可用于通过以下三种工艺之一来清洗粗煤和细煤:重力分离，利用重力和水分离煤和较重的杂质颗粒;浮沉法，使用水混合物和致密介质(沙子或磁铁矿);还有泡沫浮选，将煤在含有化学物质的水中搅拌，然后从泡沫中回收。

煤经过洗选后可进行二次破碎。这通常是由锤磨完成的——一个带有小锤的转子。锤子击打并粉碎了送入磨粉机的煤;这些碎片通过转子旋转的壳体底部的开口落下。

通过一系列的振动筛和带孔洞的振动筛，清洁煤被分类或分级，颗粒通过孔洞根据大小下落。然后，煤在混合输送机中混合和混合，并输送到料斗中。

制备无烟煤的方法不同于制备烟煤的方法。在原料无烟煤被清洗之前，它经历了阶段破碎，在此期间它被破碎成各种大小。尺寸是根据1947年的无烟煤标准法规定的。从大到小依次是:碎、鸡蛋、炉子、栗子、豌豆、荞麦1号到5号。

在美国，60%的煤炭是通过铁路运输到市场的。为了处理数百万吨的散装货物，铁路公司使用一列一列的煤斗车，每次可以向大型消费者运送1万吨以上的煤炭。

煤炭也通过驳船在内陆水道和大西洋沿岸运输，占总运输吨位的25%以上。煤矿船在五大湖沿岸运输煤炭，并出口到海外。越来越多的煤炭产量在较短的距离(通常为100英里(160公里)或更短)内由卡车运输。

一些电力公司在煤矿附近的发电厂燃烧煤炭。这些发电厂的能源通过高压和特高压输电线路以电力的形式进入市场。一个使用这种方法的75万伏的实验性系统——被称为“电线煤”——已经被开发出来。

煤浆管道是一种经过验证的、虽然很少使用的长距离和短距离运输大量煤炭的技术。浆料是细磨的煤和液体(通常是水)的混合物，通过管道输送。美国唯一一条运营中的输煤管道，连接亚利桑那州的一座煤矿和内华达州的一座发电厂，每年输送约500万吨煤炭，管道全长273英里(439公里)。

在英国和欧洲大陆开始使用煤取暖，大约是在美洲殖民地有人定居的时候。英国煤矿的工作条件很危险。直到17世纪中期，矿工通常是农奴或假释的囚犯，安全条件对矿主来说并不重要。

这工作完全是手工做的。工人们蹲在狭窄的煤层里，用镐把煤从墙上挖开。妇女和孩子们用篮子把煤拖到地面上，跪在低矮的入口里爬行。在选煤厂，孩子们把煤从岩石中分拣出来。每个人每天工作12到14个小时，一周工作6天。

在采矿技术和煤的工业使用方面，英国的进步比欧洲其他国家快得多。在17世纪中期，小型马匹被引入英国煤矿，沿着木轨将满载煤炭的雪橇和轮式大车拉到矿井。

矿山铁路系统和蒸汽机起源于英国。到1830年，英国人已经开始使用蒸汽机从煤矿中抽出渗水，通过矿井提升装煤的容器，用蒸汽把煤运到铁路上的市场机车．（另请参阅工业革命．)

在现在的美国，第一次使用煤炭的确切日期在古代已经丢失了。然而，历史学家发现了证据广告1000年，霍皮印第安人，在现在的亚利桑那州，用煤来烘烤他们用粘土制成的陶器。除此之外，在美国最早提到煤是在1673-74年的远征记录中发现的路易Jolliet而且雅克·马奎特神父他在伊利诺伊河附近发现了煤矿。

早在1701年，胡格诺派定居者就在詹姆斯河畔的曼纳金(Manakin)发现了煤矿，这里靠近今天的弗吉尼亚州里士满(Richmond)。美国第一批商业性的烟煤就是从那里开采出来的，这些煤是1745年左右开采的。在美国革命在美国，这个地区的煤炭被用于为美军制造武器。

后来在马里兰州的波托马克河上游附近发现了其他煤矿;西弗吉尼亚州、肯塔基州和宾夕法尼亚州;以及俄亥俄河沿岸。1804年，梅里韦瑟·刘易斯和威廉·克拉克首次在密西西比河以西的密苏里河和黄石河沿岸发现了煤炭。看到刘易斯克拉克探险队)．

直到19世纪晚期，煤在美国的使用相对较少，部分原因是广阔的森林中有丰富的木材。修建铁路时，对煤的需求增加了运河而且铁路提供了更经济的方式将其推向市场。然而，直到美国内战后几年，木材仍然是美国的主要燃料。工业机械、蒸汽机和蒸汽机车使用的增加带来了对煤炭的更大需求。

美国早期煤矿的工作条件并不比英国的好。事实上，还有更多的不满，因为这些矿场位于远离大城市的偏僻地区。矿主或矿主完全控制了这个采矿小镇。他拥有矿工的家和矿工妻子做生意的商店。他通常用代币向矿工付款，只适用于租金和公司商店的交易。在淡季，矿工被迫向经营者贷款，他可能要过好几年才能还清债务。

其他弊端则是美国工业迅速扩张的间接结果。在第一次世界大战前的半个世纪里，煤炭开采是增长最快的行业之一;该行业的产量每八、九年就翻一番。然而，在推动增加产量的过程中，煤矿的管理和当时的其他工业一样，往往不顾工人的需要。

1900年以后，公众开始要求采取行动，消除这种公然的虐待。雇主责任法、安全运动和其他立法减少了工业事故的死亡人数。

更好的道路和新通讯手段的发展，如电话，帮助打破了许多矿区的孤立状态。煤矿工人在一定程度上受益于总体经济增长。矿工们还通过集体或工会行动来帮助他们自己的事业。（另请参阅劳工运动．)

美国第一个煤矿工人工会于1848年在宾夕法尼亚州的无烟煤地区成立。1861年，美国矿工协会在伊利诺斯州靠近密苏里州圣路易斯的贝尔维尔成立。这是第一个成员来自一个以上州的矿工工会，一直持续到1867年。其他矿工团体在后来的几年里也被组织起来。

美国矿工联合会(UMWA)成立于1890年。在约翰·米切尔的领导下，烟煤矿工在1898年赢得了他们的第一个集体谈判协议。无烟煤矿工的罢工由美国总统任命的仲裁委员会解决西奥多。罗斯福在1902年。

在20世纪20年代，煤炭行业的过度扩张导致了煤矿经营者之间的激烈竞争，并导致了煤炭价格的下降。数千座煤矿被废弃，约15万名矿工失去了工作。石油和天然气等燃料使用的增加进一步削减了煤炭市场，导致煤炭价格下降和采矿业工作岗位的流失。

多年来，当国家陷入大萧条时，国会一直在努力制定立法，以帮助恢复正常的盈利经营，而不为垄断行为开辟道路。1937年，国会通过了《烟煤法》，禁止不公平竞争，建立了全行业的集体谈判，并规定了公平的最低价格。

20世纪40年代，煤炭工业失去了一个主要市场。铁路从使用燃煤蒸汽机车改为使用柴油发动机．然而，与此同时，国家快速发展的电力系统开始更多地依赖煤炭作为主要燃料。

在两次世界大战之间，UMW成为了全美煤矿工人的集体谈判代理人。工会为矿工争取到了加薪和许多其他好处。在20世纪下半叶，UMW的成员只占美国煤炭生产员工总数的30%左右。然而，该工会仍然是代表煤炭行业劳工的最具主导地位的单一工会。（另请参阅劳工运动．)

20世纪50年代，煤矿经营者启动了通过提高机械化来提高产量的计划。在工会的合作下，这些项目帮助煤炭行业在很大程度上恢复了以前的经济稳定。此外，尽管一些煤炭市场有所下降，但电力公司对煤炭消费量的增加导致对这种燃料的需求上升。

20世纪60年代，单列火车的引入使一次运输大量煤炭跨越很远的距离成为可能。到1969年，公用事业消耗的煤炭占美国煤炭消耗总量的60%以上。

1973年和1974年的世界石油价格和石油供应危机导致对煤炭的需求急剧增加，并促使人们对新的煤炭加工技术进行广泛的调查。与此同时，《清洁空气法》和其他国家法律的颁布要求采取严格的污染控制措施，有助于大大减少煤炭生产和使用对环境造成的更有害的影响。

在20世纪80年代和90年代初，美国每消耗10吨煤就有8吨用于发电。作为一个产业，煤炭每年为美国经济贡献810亿美元。此外，煤炭行业每增加一个工作岗位，就会在相关行业创造7个工作岗位。至于保护环境，联邦政府和工业界联合开展的清洁煤炭技术项目正在开发和测试更清洁、更高效的煤炭使用方法。

即使有了重大的技术进步，煤矿开采仍然是一项艰苦的工作，通常是在潜在的不安全和不健康的条件下进行的。煤炭行业的管理和劳工，以及美国联邦政府的煤矿安全与健康管理局，一直致力于减少事故，改善矿工培训，并尽量减少不健康的工作环境。例如，在矿工开始工作之前，通过对矿井空气的测试，发现了高度爆炸性甲烷气体的聚集。几乎所有的矿井都有单独的通风井，通风井配有大功率风扇，用于循环空气。煤矿粉尘浓度过高会导致煤矿工人的尘肺病(又称黑肺病)，政府会不断监测其水平，以确保符合联邦健康标准。

矿工在开始工作前必须完成严格的培训课程;他们必须每年参加进修课程。自从引进现代安全和培训方法以来，煤矿的事故率已经大大降低，而生产力却有了显著提高。