01

这是一个由能源驱动的世界

放眼全国大大小小的煤矿散布各地

连续10年年总产量超过30亿吨

2020年的总产量更是高达39亿吨

时至今日，

煤炭消费量仍占我国一次能源消费量的近60%

正是这些巨量而饱受争议的煤炭

保障了我们的生产与生活

成为社会发展的基础动力

煤炭与我们到底有着怎样的故事

我们的生产能力又为何如此惊人

这一切要从煤炭的形成讲起

..秦皇岛港自近代开埠起，距今已有120多年历史。新中国成立后，秦皇岛港承担起“北煤南运”的重要使命，是大秦铁路线的主要配套港口。改革开放至今，秦皇岛港累计运输煤炭40多亿吨，成为名副其实的“国民经济晴雨表”​。

02

壹　沧海桑田

亿万年来，中国大地上的很多地方都曾经历这样一幕：在温暖湿润的沼泽洼地中，各种植物竞相生长，郁郁葱葱，欣欣向荣。伴随着水体的时进时退，大量的植物遗体迅速被掩埋、堆积，与空气隔绝。在还原环境中，它们被部分分解，形成一片片泥炭沼泽。而后，沧海桑田，海陆升降，泥炭被掩埋于地下，在高温、高压等特殊条件下发生一系列物理化学变化，最终形成煤炭。这一幕还不止发生过一次。植物一次次倒下，地层一层层覆盖，煤炭也一次次形成。于是，在今天的中国大地之上，煤炭的探明储量多达1400亿吨[插图]，含煤区面积超过80万平方千米，比东北三省的总面积还要大，占全国陆地面积的8.3%，几乎每个省份都有煤炭资源分布。

03

放眼全球，如此大的储量，在200多个国家和地区中高居第四位。

如此来看，我们的煤炭家底足够厚实。可是要想将这些地下矿藏开采出来，我们还需用尽十八般武艺。

..伊敏河露天矿位于内蒙古自治区呼伦贝尔市鄂温克旗，采矿范围内剩余保有资源量为20.31亿吨。1984年，该煤矿便建成为一座百万吨级露天矿。目前，该煤矿核定产能为每年2200万吨。

贰　搬山卸岭

在内蒙古鄂尔多斯附近，起伏的山丘变成了一个个平整的立面，伴随而来的是越发清晰的机器轰鸣声。循声望去，映入眼帘的是一个硕大无比的洼地。洼地的上部，是煤层上覆盖的岩土，只有将岩土剥离，煤炭才能重见天日。完成这项工作的，是一支由各种机械组成的庞大装甲军团。

04

吊斗铲凭借高大的悬臂，轻而易举地将松散的岩土挖掘并转移至100米远。庞大的轮斗铲更加引人注目：它的前端是由数个一人高的铲斗组成的齿轮，尾端连接着数百米长的运输带，能够以极高的效率完成挖掘加运输的流水线作业。岩土被剥离之后，黑乎乎的煤炭露出，灵活的单斗铲等机械挥舞着长臂，铲装、运输破碎的煤炭。电铲在缆绳的拉扯下，将身边的煤炭装入卡车。

当然，它们也可以直接与运输带连接，组成更加连续、便捷的工作系统。之后，勤劳的“搬运工”卡车在坑场与地表之间穿梭，将煤炭和土石运出洼地。轰鸣声此起彼伏，各种机械有条不紊地密切配合，一派热火朝天的景象。经年累月的挖掘，使山丘夷为平地，平地被掏空成洼地。从高空俯瞰，竟呈现出一层层、一圈圈的台阶，蔚为壮观。这便是露天采煤的现场。

05

..年产2000万吨的安太堡露天煤矿，是中国最大的露天煤矿之一。这些开采出的巨量煤炭，会通过如蚁群般的卡车被运出。

一年之内，这里采出的煤炭将超过2000万吨。如此规模的露天煤矿，在全国范围内都屈指可数。但是，这样惊人的生产能力却来之不易。时间回溯至70多年前，旧中国遗留下来的煤矿大都规模较小、设备简陋、技术落后，而百废待兴的新中国，急需煤炭资源来进行工业建设。于是，在苏联的援建之下，十几个年产量在500万吨左右的现代化露天矿出现在大江南北。在云南，有红河的小龙潭露天矿；在辽宁，有抚顺的抚顺西露天矿，也有阜新的海州露天矿。

这些露天矿有一个共同特点，就是配备了当时最先进的设备——挖掘可靠的铲车和装载量大的蒸汽机车，二者强强联合，能够保证产量的最大化。

06

正因如此，辽宁阜新的海州露天矿还一举成为当时亚洲最大的露天煤矿。矿坑里，一列列满载煤炭的蒸汽机车，头顶着滚滚白烟，沿着铁轨奋力爬升，是那个年代最动感的画面。20世纪80年代，随着露天开采技术的进步，我们独立设计和建设了平朔、霍林河、伊敏河、元宝山、准格尔一众声名显赫的大型露天矿，人称“五大露天”​。

彼时的中国，汽车工业取得较大的发展，灵活的卡车逐渐成为新的煤炭运输工具。与拥有大运量的列车相比，虽然单辆卡车的运力有限，但是众多卡车一齐出动，便组成了一支灵活的机动部队，其总运力绝不逊色。在铲车与卡车这对新组合的“加持”下，生产效率得到大幅提升，这些煤矿的年产量可突破1500万吨。

可是，随着矿坑越挖越深，卡车的运输距离变得越来越长，运输效率也变得越发低下。于是，一项新设备——胶带输送机应运而生。

07

它的运输能力可与标准铁路抗衡，而成本只有卡车的50%，具有多重优势。此外，根据实际的地形条件，煤炭还可以“乘坐”索道，横跨峡谷，完成运输。截至目前，露天煤矿里的装甲军团成员越来越多，性能也越来越强大。它们灵活配合，使得露天煤矿的年生产能力突破3000万吨。

..三道岭煤矿曾是西北地区最大的露天煤矿之一，由于煤炭资源逐渐枯竭，如今这里已不复往日盛景，中国最后一批运煤蒸汽机车也已在这里退役，成为历史。

铲车、移动式破碎机、胶带运输机三者相互配合，实现了煤炭开采与运输的连续作业。

..小龙潭煤矿从20世纪50年代开始开采，矿区以南盘江为界分为两个井田，江北井田由小龙潭露天矿开采，江南井田由布沼坝露天矿开采。到20世纪八九十年代，小龙潭露天矿成为云贵煤炭基地重点矿区，附近电厂承担着云南电网主力发电任务。

08

..布尔台煤矿位于内蒙古鄂尔多斯市伊金霍洛旗，井田面积193平方千米，矿井设计可采储量为20.16亿吨，矿井设计生产能力为每年2000万吨，是一座集生产、洗选、储装、外运综合布局的特大型高产高效现代化矿井。

进入21世纪，一大批露天矿更是喷薄而出。2008年，内蒙古乌珠穆沁的白音华露天矿建成投产。2014年，内蒙古鄂尔多斯的哈尔乌素露天矿建成投产。2019年，陕西神木的西湾露天矿建成投产。

截至2017年，全国露天煤矿约有420座，其中年产量超过1000万吨的大型露天煤矿达到19座。不过，露天开采只适用于那些埋深较浅且厚度较大的煤层。到2017年，全国露天煤矿年产量仅有5.28亿吨，只占当年全国煤炭总产量的15%左右。那么，面对深部的煤层，在没有像露天开采那样宽敞的作业空间时，我们又会遇到怎样的难题？

09

叁　地下世界

在我国，超过29亿吨、约占全国煤炭总产量85%的煤炭是从黑暗的地下世界中开采出来的。可是，地下煤层往往深达数百米，有的甚至超过千米。怎样才能采出规模如此巨大且埋藏如此之深的煤炭？

首先，人们必须想方设法在地表和煤层之间，开凿出一条条或水平、或倾斜、或垂直的通道，搭建起一个合理的井下生产空间。这些通道不仅是输送煤炭、土石的运输通道，也是输送人员和设备的运输通道，更是深井之下人员、运输、通风、排水、供电、通信、救援等的安全保障通道。

沿着这些通道，人们终于能够触及深埋于地下的煤层。然而有些煤层过于庞大，它们横向延伸数千米，厚度达到上百米。在没有机械的时代，面对这样的“庞然大物”​，人们只能手刨肩背，将煤炭一点点从煤层上剥落，再一筐筐背送至地面。在条件相对优越的地方，可以使用炸药炸碎煤层，借助井下轨道和矿车完成煤炭运输。

10

即便如此，其难度仍然超乎想象。幸好机械化的进步让井下作业发生了转机，煤层破碎、装载、运输，以及地下空间的支护等工作开始逐渐被机械取代，开采效率也随之大幅提升。

其中，最先进的地下开采工作均由机械完成，这意味着人工采煤的时代将彻底终结。

以内蒙古鄂尔多斯神东矿区的上湾煤矿为例，在200多米深的矿井下，工作人员通过控制台便可操控世界最大采煤机，一次性可采出8.8米厚的煤层。

与此同时，在开采的工作面上，128台液压支架一字排开，长度接近300米。液压支架接收指令，有序进退，实现对采煤现场顶部岩石的安全支护。

采下的煤炭则沿着数千米长的运输胶带，被及时输送至地表。所有工作井然有序，一气呵成。截至2019年，全国已有98%的大型煤矿实现了机械化采煤，井下事故遇难的人数从2004年的6027减少至316，事故发生系数下降超过97%。

11

在一些机械化智能生产煤矿，从采煤机割煤、支架移架，到刮板输送机推溜等采煤动作，已全部实现自动化。煤炭生产不再需要人员直接接触，只需在集中控制室完成操作指令，这不仅让工作人员的安全得到了保障，也大大提高了生产效率。

此外，在多种机械的助力之下，即使面对错综复杂的地下世界，采煤工作也变得游刃有余。对于近水平状、厚度小于7.5米、赋存条件简单的煤层，人们可以沿着煤层推进，一次性将煤炭采出，此即长壁采煤法。

对于近水平状、厚度一般超过5米的厚煤层，人们可以自上而下，分多层开采。当然，也可以自下而上进行放顶煤开采，这种开采方法是先在煤层底部采出2到3米的高度，再利用顶板压力或者人工方法，使顶部煤层直接垮落、破碎、放出。

12

任凭地下煤层肆意展布，人们只管见招拆招。截至目前，我国的采煤方法多达十几种，是世界上采煤方法种类最多的国家。相较于露天开采，从挖掘各种地下通道到应对不同形态的煤层和地表，地下开采的每一步都异常艰难。当然，煤层开采的“艺术”并非一成不变，人们可根据实际情况，在两种开采方式间切换或组合使用。

当露天开采的成本超出合理的经济范围时，就需要转向地下开采。而当地下环境变得恶劣时，人们就不得不转为露天开采。以宁夏石嘴山的大峰煤矿为例，煤层的自燃使得地下温度居高不下，严重危害作业人员的安全。

所以，自2007年起，该煤矿的开采方式从地下转向了露天。如果煤层向地层深处延伸极大，可以露天和地下同时开采。例如山西平朔的安家岭煤矿，人们在其露天矿场的周围同时进行地下开采，是我国第一座“露井联采”的现代化大型煤矿。

13

至此，从浅部煤层的露天开采到深部煤层的地下开采，近4700座大大小小的煤矿在中国大地上遍地开花。它们热火朝天，日夜不休，让中国成为名副其实的“煤炭帝国”​。

亿万年的地质演变，将巨大的生物能量封存在地表之下，人们用尽十八般武艺才让它们重见天日。如今，煤炭正以各种各样的方式，支撑起人类庞大的能源需求。这种黑漆漆的东西到底从哪里来，人们又是如何开采和利用它们的，我们尝试在这里给出答案。

肆　功与过

时至今日，我国的煤炭年产量已经达到39亿吨，是70多年前的120倍。

与此同时，全国的火力发电装机容量增长了708倍，总量居世界第一；钢铁产量增长了6300倍，总量居世界第一。熊熊燃烧的煤炭，点亮了万家灯火，筑起了钢铁森林，也融入了14亿人的生活，更成为这个觉醒的东方大国拼命追赶、飞速前进的动力。

14

然而，我们也付出了不小的代价。煤炭的大规模生产占用了大量土地，尤其是露天开采，它直接破坏了地表土层和植被。地下开采则导致地下水污染，引发地面沉陷，让生态脆弱区不堪重负。而煤炭的直接燃烧，将烟尘、二氧化硫、氮氧化物等大量污染物排入大气。

如此粗犷的使用造成了酸雨、雾霾等环境污染问题，给人们的生活带来了极大的挑战。我们对煤炭的开采和利用真的就一定要付出沉重的代价吗？答案显然是否定的。

人们正在努力改善煤炭的开采方式，比如将开采产生的矸石用作采空区回填的材料，以减少地面沉陷。对露天矿场进行复土造田，重新种植植被。以山西平朔煤田为例，截至2017年，土地复垦面积超过4万亩，形成了采矿、复垦、还地的绿色开采模式。

15

曾经的露天开采现场，也可以变身为绿色的矿山公园。对于矿井水，会进行统一洁净处理，再用作矿井及矿区的生产生活用水。正是通过这些方式，如今我国煤矿区的土地复垦率达到52%，煤矸石综合利用率达到71%，矿井水综合利用率已经超过75.8%。

内蒙古呼伦贝尔扎赉诺尔国家矿山公园是中国首批建设的国家矿山公园之一。扎赉诺尔是一座因煤兴起的城镇，经过百年的开采，这里的煤炭资源渐趋枯竭，人们便将废弃的矿山建设为公园，修复受损的环境。

不仅如此，人们也在改变着煤炭的使用方式。比如在大型露天煤矿附近，直接建造起坑口火电厂，改煤炭运输为电力运输，实现污染物的统一管理和排放。煤炭燃烧之后，还要经过除尘、除硫、脱硝等程序，确保气体达标排放。

16

正如中国工程院院士谢克昌所说：​“实现了清洁高效利用的煤炭就是清洁能源。​”

与此同时，人们还在积极寻找和开发利用煤炭资源替代品。除了石油、天然气等传统化石能源，水能、风能、光能、核能等新型清洁能源，已经逐渐成为人类能源的重要构成。以中国一次能源消费来看，煤炭的消费占比已经从70多年前的90%以上下降至60%左右，未来还会继续降低。

..“一五”时期建成的洛阳矿山机械厂，是我国第一座现代化矿山机械厂。它曾攻克多项铸锻件难题，为我国采矿机械化、现代化贡献了巨大的力量。

在未来的某一天，煤炭的能源效用或许会被彻底取代，从此在我们的世界中消失。

但到那时，当再次谈及煤炭时，我们一定还会感慨万千：正是它，点燃了新中国的第一把工业之火；正是它，点燃了一个热火朝天的时代。