mine)は、石炭または亜炭を掘り出すための鉱山のこと。上記意味に対し、炭鉱と同じ読みの炭砿(旧字体では炭礦)の表記が当てられる。その理由として石炭が金属ではなく、その採掘地を金属鉱山とも呼べないため、漢字の偏が「金偏」ではなく「石偏」となるのが正しいためとも主張される。石炭採掘の坑道という意味で通常用いられる炭坑もしばしば炭鉱を指すために使われる。本項目では上記定義が示す用語を「炭鉱」に統一し記述する。外部リンク歴史[編集]石炭の採掘の歴史は、中国の考古学的形跡から紀元前約3490年以降とされる[1]。当初は鉱脈に沿って採掘する樋押採掘(英語版)、ベルピット(英語版)[訳語疑問点]と呼ばれる縦穴を掘った後に底の周囲を(鐘の形状に)採掘する手法が取られた。本格的な炭鉱開発が世界的に始まったのは18世紀に入ってからであった。その背景にはその時期に製鉄と燃料の需要が急速に高まったことを上げることができる。製鉄は、鉄を精錬するための原料に近世に入るまで木炭を利用していた。木炭は大がかりな設備への使用は適さず、期待される需要に木炭で応えるには木材の消費量が過大となり、実際に製鉄を行っている地域の木材の消費は限界に達した。その結果、燃料費が高騰し、需要の急激な増加に追いつかなかった。1612年になると、イギリスのスタードバントが石炭を原料としたコークスを使った製鉄法を発明し、後にダッド・ダドリー(英語版)、エイブラハム・ダービー1世(英語版)らの改良により鉄の生産能力が高まり、それに伴い炭鉱開発も発展を遂げるようになる。燃料としての需要は、特にイギリスにおいて後に産業革命の原動力となった蒸気機関の発展と歩調を合わせたものであった。蒸気機関が紡績工場の動力として用いられるようになると、その熱源として石炭が重宝されるようになったのである。石炭ガスの利用により、多種の化学物質を石炭から抽出等する石炭化学が発展した。1882年、トーマス・エジソンが世界で最初の石炭火力発電所パール・ストリート・ステーション(英語版)をニューヨークに建設した[2]。2009年の時点で、世界の電源構成比率における石炭火力発電の割合は約40%となっている[3]。港の開港により船舶への燃料供給の必要性が高まり、1857年(安政4年)北海道白糠町で日本初の洋式坑内掘炭鉱が開発された[4]。財政が逼迫していた諸藩が陣頭指揮をとって、炭鉱を開発していくようになる。当初は軌道に乗らなかったものの、瀬戸内地方の製塩業者向けの販路を見出すと大きく発展を遂げた。その当時の製塩では海水塩を蒸発させる燃料に松やにを利用していたが、その松やにの価格が高騰し、低コストであった石炭が歓迎されたのである。このように炭鉱の歴史は、石炭の需要拡大と歩調を合わせてきたといえる。以下に述べる採掘方法の発展や都市の発展も同様である。この節の加筆が望まれています。分布[編集]2012年石炭産出量TOP5か国の1980年から2012年にかけての産出量傾向[5]現在世界において石炭産出量の多い国は中国、ロシア、アメリカなどである。ほか、アメリカのアパラチア炭田、ロッキー炭田、カザフスタンのカラガンダ炭田、クズネツク炭田、ウクライナのドネツ炭田などであり、他に、インドのダモダル炭田、ポーランドのシロンスク炭田、日本での輸入が多いオーストラリアのモウラ炭田などが有名である。古くから産炭地として知られたが、小規模であることや設備の老朽化などに伴い規模を縮小しつつあるものには、産業革命と共に発展を歩んだイギリスのランカシャー、ヨークシャー地方、ウェールズ地方。ドイツのルール地方、ザール地方、チェコのボヘミア地方などを上げることができる。これらの中には閉山を余儀なくされたものも多い。その一方で、中小規模ながら高品質の石炭を産出することで稼働を続ける炭田として、ベトナムのホンゲイ炭田のようなものも存在する。日本では現在、坑道掘りでは太平洋炭礦を引き継いだ釧路コールマインが存続している。採掘し北海道電力へ納入している。製鉄産業および石炭化学工業、または蒸気機関車の隆盛と共に石炭産業が興隆した。知られていたが、後に安価な輸入品に押され、加えて石油へのエネルギー革命を転機に、多くの中小炭鉱が岐路に立たされ、姿を消していった。筑豊炭田は大規模であったが、良質炭の涸渇による品質劣化や施設の老朽化などが急速に進んだため1975年(昭和50年)までに500近くに上った全ての炭鉱が姿を消した。石狩炭田はスクラップアンドビルドを打ち出し、最新鋭技術の集積、高収益体制を行うなど効率化を図ったが、鉄鋼不況によるコークス販売不振や一向に減らなかった炭鉱事故(後述)がとどめを刺し、1995年(平成7年)に北炭空知(歌志内市)が閉山したのを最後に全てが閉鎖された。三池炭田は品質の優れた瀝青炭が中心であり、最新鋭の技術を投じたため上述2炭田より長く稼動したものの、依然として輸入品より高額であり、国が火力発電所の燃料としての買い上げを打ち切ると、1997年(平成9年)に閉山に追い込まれた。九州で唯一残った池島炭鉱も2001年(平成13年)に幕を下ろした。炭鉱での採掘法[編集]地表近くに鉱床が存在する炭田では露天掘りが行われるが、それに適さない場合は地表から炭層まで坑道を掘り下げ、炭層に切羽という作業現場を作り採炭を行う「坑内掘り」が行われる。露天掘り[編集]露天掘りを参照。坑内掘り[編集]開発手法による分類[編集]採掘区域の開発手法により、2種類の採掘法がある。柱房式採掘法(ルーム・アンド・ピラー法(英語版))採掘区域の炭層を幅7-8mごとに切羽と炭柱に分け、碁盤目状に炭柱を残して採掘していく方法[6]。炭柱部分は天盤を支えるため採掘せずに残す場合が多い[6]。技術的には比較的難易度が低く、費用も低い[6]。炭層が厚く埋蔵量の多い炭田ではこの方法を採り続けた例が多く、アメリカの炭鉱で大規模に発達した。20-200m程度の間隔で並行する2本の坑道(肩坑道と深坑道)を設け、その間の長い炭壁を切羽として一気に採掘する方法[6]。採掘跡は広大な空洞となり、そのままでは切羽に地圧がかかって危険となるため、採掘跡の天盤を発破で崩す(「ばらし」)、ズリ等を詰める(「充てん」)などの方法で地圧を軽減する対策が採られる。炭柱を残さず実収率が高いことから、欧州や日本の炭鉱で多く採用された[6]。切羽での採炭方法は、技術の発達により改良が重ねられた。おもな採炭法を以下に示す。手掘りおもにつるはしを用いて人力で採炭する方法。つるはしは磨耗が激しくひんぱんに交換が必要となるため、採炭用には先端部のみを交換するように改良されたものが使用された。ドリルなどで穴を開けて爆薬を装てんし、爆破して崩すことにより採炭する方法。切羽に沿って動作する炭壁切削刃(ホーベル)によって連続して炭壁を崩して採炭する方法[7]。ドイツで開発され、1950年代後期頃から日本の炭鉱にも導入された[7]。ホーベルの動作ガイドを兼ねてコンベアトラフが敷設され、ホーベルはこのガイド上で切羽に並行に往復動作を行う。ホーベルの切削刃が炭層に密着するようコンベアトラフは背後からシフター(空気圧または水圧ピストン)によって切羽に押し付けられ、切削によって切羽面が前進するとそれに合わせて機材全体も前進する。採炭と搬出を一連のシステムで行う機材として開発され[7]、後にカッター採炭法に発展した。ホーベル自体も、カッター採炭に適さない環境(炭層中に硬い珪化木が多い等)の炭鉱向けに使用が続けられ[7]、自走枠[8]との組み合わせ等の改良も行われた。炭壁を機械的に破砕する重機(コールカッター)によって採炭する方法。コールカッターは元来、切削刃を植えたチェーンソー様式の機械で、発破の前工程として炭壁に切削溝(「透かし」と称する)を刻み込み、炭壁を崩しやすくする採炭補助機材であった[7]。その切削部を、円筒型の回転体にスパイラル状に切削刃を植えたドラムカッター様式とし、カッター自体で連続的に採炭を行うよう改良されたものが開発され、さらに、ホーベル採炭機の炭壁切削部をこのドラムカッターに置き換えてコンベアトラフと組み合わせた採炭・搬出システムに発達した。ホーベルの場合と比較して一度に削り取る幅が大きく、より効率的となっている[7]。その後、採炭現場を保護する鉄柱・鉄梁(「カッペ」)を一体化した自走枠[8]システムとも組み合わせることで機械化採炭システムへと発達し[9]、1980年代頃には日本の主要炭鉱の多くがこの発達型を採用していた。炭鉱によってはSD採炭法とも称された。水力採炭法ノズル(「モニター」と呼ばれる)からの高圧放水により炭壁を破砕して採炭し、破砕した石炭をポンプで水とともに流送して坑外に搬出する採炭方法[10]。旧ソ連で開発・実用された。日本にも技術導入され、炭層が急傾斜である等採掘条件が厳しい炭鉱(三井砂川炭鉱など)で採用された。この節の加筆が望まれています。炭鉱の構造(坑内掘りの場合)[編集]この節の加筆が望まれています。炭鉱は石炭の採掘地に作られるものであるが、石炭の分布、すなわち炭層は幾重にも重なっている。したがって採炭条件もそれにしたがい、採炭地である切羽の場所も深層化していく。排水や通風のための道を開ける必要もあり、最低二本以上の主要坑道を掘っていく。この坑道には人員を載せる人車、採掘した石炭を乗せる炭車を走行させる。呼ばれるが、日本では斜坑が多く、継ぎ接ぎされて段重ねになっていた。1961年(昭和36年)での日本の炭鉱における平均切羽深度は地下250mである。ところが、日本より早く採炭が進んだイギリス、ドイツでは750mにも達していた。これは前述の長壁式採掘法の発展と関係しており、労働の集約、産炭の効率化を図った結果であり、ルール炭田では特に優れた合理化システムが確立していた。日本では後に斜坑での限界を感じ、立坑にシフトしている。これは日本の炭鉱が地層の年代が相対的に若く、そのため地形が褶曲(しゅうきょく)し、採掘が困難であるほか、ガスや水が多く含まれているため、それによる品質の劣化、あるいは大規模な事故を幾度となく体験してきたためである。炭鉱構造発展の歴史[編集]露頭採炭から沿層の地下採炭に移るにつれて、湧水と可燃性ガスが問題となった。これらは初期の技術力では、炭坑の寿命を決定する最大の要因になっていた。したがって排水の機械化と換気体系の成立は、深層採炭の前提条件であった[11]。自然排水から排水具へ14世紀中葉から炭層が水準上にある丘陵地帯の炭坑では、山腹に搬出路を兼ねた排水通洞を堀り自然排水する横坑採炭[12]、搬出は竪坑で専用の排水通洞を掘った横洞式浅層採炭[13]が採用され、1600年代には一般的なものとなった。この方法では平野や横穴が掘れない構造などの困難があり、17世紀初頭に排水通洞の普及と共に排水具が一般的なものとして導入された。人や馬を動力とする釣瓶式排水機(windlass)や手動ポンプが導入され、これらはそれまでの横坑式の炭坑構造に対して、竪坑構造を中心に斜坑採炭を行うイギリス式の採掘法を決定づける原型となった。それらの導入でも揚水能力は最大地下15m程度で、一般的に行われた途中に溜池を作り段階的に揚水しても炭鉱の深さが72mを超えるものはほとんどなかった。当時は限界に達すれば、すぐ次の場所で採掘する為、炭鉱の寿命も大抵1年程度であった。Friend」を発明し炭鉱に導入した。揚水能力のロスが大きく、信頼性・運用性に問題があった。それらは1705年にダートマスの鍛治職人トーマス・ニューコメンが発明した大気圧機関によって改善された。これらの発明は数々の炭鉱に導入されたが、特許料の関係で一般的な普及には特許の切れる1733年まで待たなければならなかった。湧水の問題を解決すると、炭鉱の規模は縦横方向に複雑になるに至った。結果17世紀後半では、炭鉱内に溜まった可燃性ガスは外に排出されず炭鉱火災は頻発し、また酸素の供給が無ければ窒息などの作業環境の悪化を招いた。その対策として、17世紀までの外と中の気温差を利用した自然対流から、排気口の下部で火を焚いたり、各所に火籠をつるし空気の対流の促進をはかった。これらの対策は可燃性ガスと空気との混合を促進したことから空気を燃えやすいものに変え火災の原因ともなった。閉鎖とファイアマン炭鉱内に溜まったガスに対して、とくに濃い場所は密閉し閉鎖するか、1677年に実施されたファイアマンという特殊な炭鉱夫によって、人為的にガスを燃焼させる対策が19世紀前半になるまで小規模の炭鉱で取られた。上記の方法は大規模な炭鉱では難しく、換気システムの体系化が迫られた。air制度に発展した。Splittingシステムを構築した。二本の竪坑1862年にハートレー炭鉱事故(英語版)が発生した。この事故はビームエンジン(英語版)のビーム(天秤の竿)の片側が落下して、落下中に接触したブラティス(英語版)と呼ばれる通気用の木製パイプのほとんどが破損した。結果、炭鉱下部に居た炭鉱夫全員が一酸化炭素中毒で窒息死した。一本だけの竪坑では換気に問題があると考えられたため、1862年8月7日議員立法が可決され、すべての新鉱山には排気用と通気用の二本の竪坑が義務付けられ、既存の鉱山も1864年末までに同様に義務付ける鉱山条例が制定された。換気扇の設置1849年には、換気扇が導入されていた。主要炭鉱では19世紀中葉から機械化が進んでいった。それまでは児童や女性や成人男性や馬がワゴンを運んでいた。炭鉱は1900年代初めに電灯が開発されるまで、蝋燭などによる照明に頼っていた。代用品として、生物発光を起こす「乾いた魚の皮」[14]、蛍の入ったボトルが利用された[15]。火花なら発火しないと考え、回転する金属のディスクと歯車を接触させる装置を使用した。幸運にも1人死亡ですんだ[16]。ろうそくを床から持ち上げるとき、炎の先端が伸び青い光を放ったら可燃性ガスがあると判断する[17]。石炭を含む炭層には、石炭が生成される時の副産物としてメタンガスが溜まっていることが多い。これを大量に含む個所を掘り抜いた時に発生する。メタンガスそのものは人体には無害であり、空気よりも軽いため通常は上昇するが、閉鎖空間の坑内で大量に噴出すると空気が追い出され、作業員は酸素欠乏症や、最悪の場合は窒息死することになる。一酸化炭素などの有毒ガスが同時に溜まっている場合、ガス中毒者を出すこともある。可燃性のメタンガスが一挙に噴出するため、直後にガス爆発などが発生することが多い。上記したようなメタンガスが大量に突出すると、静電気や火花なと様々な原因によって爆発事故を誘発しやすくなる。閉鎖空間での作業となる坑内掘りでは、ガス突出事故の早期検知目的も兼ねてメタンガスの濃度を常時監視する必要がある。ボーリングを行ってガスを抜く対策が重要であるが、十分に行われない場合は大量のガス突出を招き、大規模な爆発事故につながることとなる。21世紀初頭に至り、最新の設備を充実させてもガス爆発を防ぐ抜本的な解決法は確立されておらず、途上国の炭鉱ではたびたび事故が発生している。石炭の粉塵が発生しやすい。これに掘削を行なう際に発生した火花などによって引火して爆発が起こることもある。トロッコを走らせている最中にレールに付着した粉塵に車輪との摩擦熱で着火爆発した例もある。石炭の大部分が炭素であるためメタンガスによる爆発以上に一酸化炭素による死傷者が発生しやすい危険な事故である。中でも特に被害が大きくなりやすい事故である。ガスや炭塵の爆発に続いて発生することが多い。通常の火災と違い、周囲に可燃物である石炭が大量に存在するため、鎮火するまでに長時間かかることがほとんどである。北炭夕張炭鉱の神通坑では1924年に発生した火災が90年以上経った2016年現在においても鎮火していない[19]。坑道が煙突となって熱や煙、一酸化炭素の通り道になるため、一度発生すると多くの犠牲者を出すことになる。坑道の入口を塞いで酸欠状態にすることで火を消し止める手法が一般的だが、最終手段として近くの川などから注水して坑道を水没させる手法も採られることがある。いずれの場合も作業員を事前に救出する手段を講じる必要があるが、1981年に発生した北炭夕張新炭鉱ガス突出事故では、坑内に安否不明の作業員が取り残された状態で注水作業を開始せざるを得なかったため、会社側は多くの批判を浴びた。海底に鉱区がある炭鉱で落盤が起きた時に発生する事故である。海底炭鉱では坑内火災をも超える最悪の事故で、噴出した大量の海水によって坑道が短時間のうちに水没するため、深層部にいた作業員を中心にほとんどが逃げ遅れて溺死する可能性が高い。排水や救出はおろか遺体の搬出すら不可能であり、そのまま坑道が放棄されることになる。日本の炭鉱事故[編集]日本では明治年間になると殖産興業の名の下、鉱山開発が盛んに行われた。当時の鉱山は利益優先で、労働環境は二の次であったため安全対策は劣悪な場合が多く、特にガス爆発や粉塵爆発が発生しやすい炭鉱においては、しばしば大規模な事故が発生した。充実すると事故の発生件数は劇的に減少したが、高コスト、流体エネルギーへの転換、輸入炭の増大などから閉山が相次ぐことになった。事故も完全になくなったわけではなく、そのため事故に対する労働者や遺族への補償も経営者の大きな痛手となり、日本の炭鉱衰退に拍車を掛けた。