石炭の採掘方法を選択する根拠は、地形、炭層の形状、上にある岩の地質、環境要件または制約などの要因によって異なります。 しかし、これらを覆すのは経済的要因です。 それらには以下が含まれます：必要な労働力の可用性、品質、およびコスト（訓練を受けた監督者および管理者の可用性を含む）。 労働者のための住居、食事、娯楽施設の適切さ (特に、鉱山が地域社会から離れた場所にある場合); 必要な設備と機械、およびそれを操作するための訓練を受けた労働者の利用可能性。 労働者、必要な物資、および石炭をユーザーまたは購入者に届けるための輸送の可用性とコスト。 事業の資金調達に必要な資本の入手可能性とコスト (現地通貨); 採掘される特定の種類の石炭の市場（すなわち、それが販売される可能性のある価格）。 大きな要因は、 剥離率、つまり、採掘できる石炭の量に比例して除去される表土材料の量。 これが増加するにつれて、マイニングのコストは魅力的ではなくなります。 残念なことに、特に露天採掘において重要な要因は、採掘作業が閉鎖されたときに地形と環境を復元するためのコストです。

健康と安全

もう XNUMX つの重要な要素は、マイナーの健康と安全を守るためのコストです。 残念なことに、特に小規模な事業では、石炭を抽出するかどうか、またはどのように抽出するかを決定する際に検討される代わりに、必要な保護対策がしばしば無視されるか、変更されません。

実際には、想定外の危険が常に存在しますが (採掘作業ではなく風雨に起因する可能性があります)、すべての関係者が安全な作業を約束していれば、どの採掘作業も安全である可能性があります。

地表炭鉱

石炭の露天採掘は、地形、採掘が行われている地域、および環境要因に応じて、さまざまな方法で行われます。 すべての方法は、石炭の抽出を可能にする表土材料の除去を伴います。 一般的に地下採掘よりも安全ですが、地上での採掘には対処しなければならない特定の危険があります。 これらの中で際立っているのは、事故に加えて、排気ガス、騒音、燃料、潤滑油、溶剤との接触を伴う重機の使用です。 大雨、雪、氷などの気候条件、視界の悪さ、過度の暑さや寒さは、これらの危険を悪化させる可能性があります。 岩層を破壊するために発破が必要な場合、爆薬の保管、取り扱い、および使用には特別な注意が必要です。

地上での作業では、表土の製品を保管するために巨大な廃棄物投棄場を使用する必要があります。 ダンプの失敗を防ぎ、従業員、一般市民、および環境を保護するために、適切な管理を実装する必要があります。

坑内採鉱

地下採掘にもさまざまな方法があります。 彼らの共通点は、表面から炭層までのトンネルの作成と、石炭を抽出するための機械および/または爆薬の使用です。 事故の頻度が高いことに加えて (石炭採掘は、統計が維持されている危険な職場のリストの上位にランクされています)、複数の人命の損失を伴う重大な事故の可能性が常に地下作業に存在します。 このような大惨事の XNUMX つの主な原因は、トンネルの設計ミスによる陥没と、メタンの蓄積および/または空中浮遊石炭粉塵の可燃レベルによる爆発と火災です。

メタン

メタンは 5 ～ 15% の濃度で非常に爆発性が高く、多くの採掘災害の原因となっています。 適切な空気の流れを提供して、ガスを爆発範囲以下のレベルまで希釈し、作動中からすばやく排出することによって、最適に制御されます。 メタンの濃度を継続的に監視し、濃度が 1 ～ 1.5% に達したら操業を停止し、濃度が 2 ～ 2.5% に達した場合は速やかに鉱山から避難するというルールを確立する必要があります。

炭塵

鉱山労働者が吸い込むと黒色肺病（炭疽病）を引き起こすほか、細かい粉塵が空気と混ざり合って発火すると爆発性になります。 空気中の石炭粉塵は、散水と排気換気によって制御できます。 再循環空気をろ過することによって収集するか、石炭粉塵/空気混合物を不活性にするのに十分な量の石粉を加えることによって中和することができます。

戻る

方法と設備の万華鏡を示す地下鉱山が世界中にあります。 約 650 の地下鉱山があり、それぞれの年間生産量は 150,000 万トンを超え、西側世界の鉱石生産量の 90% を占めています。 さらに、それぞれの生産量が 6,000 トン未満の小規模な鉱山が 150,000 あると推定されています。 各鉱山は、特定の鉱物の市場や投資のための資金の利用可能性などの経済的考慮事項だけでなく、求められる鉱物の種類、場所、地層によって決定される作業場、設備、および地下作業で独特です。 XNUMX 世紀以上にわたって操業を続けている鉱山もあれば、操業を開始したばかりの鉱山もあります。

鉱山は、ほとんどの仕事が重労働を伴う危険な場所です。 労働者が直面する危険は、陥没、爆発、火災などの大惨事から、事故、ほこりへの暴露、騒音、熱などにまで及びます。 労働者の健康と安全を守ることは、採掘作業を適切に実施する上で重要な考慮事項であり、ほとんどの国で法律や規制によって義務付けられています。

地下鉱山

地下鉱山は、地中の岩盤にある工場で、鉱山労働者が岩塊に隠れた鉱物を回収するために働いています。 彼らは、鉱石、つまり、少なくとも XNUMX つの鉱物の混合物を含む岩石にアクセスして回収するために、掘削、装入、爆破を行い、そのうちの少なくとも XNUMX つを加工して利益を上げて販売できる製品にすることができます。 鉱石は表面に運ばれ、高品位の精鉱に精製されます。

地表深くの岩塊の内部で作業するには、特別なインフラストラクチャが必要です。地表と接続し、鉱山内の労働者、機械、岩石の移動を可能にする立坑、トンネル、チャンバーのネットワークです。 立坑は、横方向のドリフトが立坑駅と生産拠点をつなぐ地下へのアクセスです。 内部ランプは、さまざまな高さ (深さ) の地下レベルを結ぶ傾斜したドリフトです。 すべての地下開口部には、排気換気と新鮮な空気、電力、水と圧縮空気、浸出する地下水を収集するための排水管とポンプ、および通信システムなどのサービスが必要です。

ホイストプラントとシステム

ヘッドフレームは、地表で地雷を識別する高い建物です。 それは立坑の真上にあり、鉱山労働者が職場に出入りし、供給品や設備が降ろされ、鉱石や廃棄物が地表に持ち上げられる鉱山の大動脈です。 シャフトとホイストの設置は、必要な容量、深さなどによって異なります。 各鉱山には、緊急時に避難するための代替ルートを提供するために、少なくとも XNUMX つの立坑が必要です。

巻き上げとシャフトの移動は、厳しい規則によって規制されています。 巻き上げ装置（ワインダー、ブレーキ、ロープなど）は、十分な安全マージンを備えて設計されており、定期的にチェックされています。 シャフトの内部は、ケージの上に立つ人によって定期的に検査され、すべてのステーションの停止ボタンが非常ブレーキをトリガーします。

ケージがステーションにないときは、立坑バリケードの前にあるゲートが開口部になります。 ケージが到着して完全に停止すると、信号がゲートをクリアして開きます。 鉱山労働者がケージに入ってゲートを閉じた後、別の信号がケージをクリアして、立坑を上下に移動します。 やり方はさまざまで、信号の命令はケージテンダーによって与えられるか、各立坑駅に掲示されている指示に従って、鉱山労働者が自分で立坑の目的地を合図することがあります。 鉱山労働者は一般に、坑道に乗ったり巻き上げたりする際の潜在的な危険性を十分に認識しており、事故はめったにありません。

ダイヤモンド掘削

採掘を開始する前に、岩石内の鉱床をマッピングする必要があります。 鉱体がどこにあるかを知り、その幅、長さ、深さを定義して、鉱床の XNUMX 次元ビジョンを実現する必要があります。

ダイヤモンド掘削は、岩塊を調査するために使用されます。 掘削は地表から、または地下鉱山のドリフトから行うことができます。 小さなダイヤモンドがちりばめられたドリル ビットは、ビットに続く一連のチューブに捕捉された円筒形のコアを切断します。 コアを取り出して分析し、岩の中に何があるかを調べます。 コアサンプルが検査され、鉱化部分が分割され、金属含有量が分析されます。 鉱床の位置を特定するには、大規模な掘削プログラムが必要です。 鉱体の寸法を特定するために、水平方向と垂直方向の両方の間隔で穴が開けられます (図 1 を参照)。

図 1. 掘削パターン、ガーペンバーグ鉱山、鉛亜鉛鉱山、スウェーデン

鉱山開発

鉱山開発には、ストープ生産に必要なインフラストラクチャを確立し、将来の操業継続に備えるために必要な掘削が含まれます。 すべてドリル ブラスト掘削技術によって生成される通常の要素には、水平ドリフト、傾斜ランプ、垂直または傾斜レイズが含まれます。

軸沈み

立坑沈下は、下方に進む岩の掘削を含み、通常、鉱山の職員によって行われるのではなく、請負業者に割り当てられます。 シャフトを沈めるヘッドフレーム、ロープに吊り下げられた大きなバケツを備えた特別なホイスト、サボテンをつかむシャフトをいじる装置など、経験豊富な労働者と特別な設備が必要です。

シャフトが沈む乗組員は、さまざまな危険にさらされています。 彼らは深い垂直掘削の底で働いています。 人、材料、爆破された岩はすべて大きなバケツを共有する必要があります。 シャフトの底にいる人は、落下物から隠れる場所がありません。 明らかに、シャフトの沈み込みは未経験者の仕事ではありません。

ドリフトとランピング

ドリフトは、岩石や鉱石の輸送に使用される水平アクセス トンネルです。 ドリフト掘削は、鉱山の開発における日常的な活動です。 機械化された鉱山では、16.0 ブームの電気油圧式ドリル ジャンボが切羽掘削に使用されます。 典型的なドリフト プロファイルは XNUMX m です。² 断面図であり、切羽は深さ 4.0 m まで掘削されています。 穴は、特別な充電トラックから爆発物、通常は大量の硝酸アンモニウム燃料油 (ANFO) で空気圧で充電されます。 短遅延の非電気（ノネル）起爆装置が使用されます。

マッキングは、バケット容量が約 2 m の (ロード ホール ダンプ) LHD 車 (図 3.0 を参照) で行われます。³. 泥は鉱石パスシステムに直接運ばれ、より長い運搬のためにトラックに移されます。 傾斜路は、1:7 から 1:10 の範囲の勾配 (通常の道路に比べて非常に急な勾配) で XNUMX つまたは複数のレベルを接続する通路であり、重い自走式機器に十分な牽引力を提供します。 ランプは、らせん階段と同様に、上向きまたは下向きのらせん状に駆動されることがよくあります。 ランプ掘削は、鉱山の開発スケジュールのルーチンであり、漂流と同じ機器を使用します。

図 2. LHD ローダー

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調達

レイズとは、鉱山のさまざまなレベルをつなぐ垂直または急勾配の開口部です。 これは、ストップへのはしご道、鉱石の通路、または鉱山の換気システムの気道として機能する可能性があります。 育てるのは難しく危険ですが、必要な仕事です。 引き上げ方法は、単純な手動ドリルとブラストから、レイズ ボーリング マシン (RBM) を使用した機械的な岩盤掘削までさまざまです (図 3 を参照)。

図 3. 引き上げ方法

手動上げ

手作業による引き上げは、鉱山労働者の敏捷性、強さ、持久力に挑戦する、困難で危険で肉体的に厳しい作業です。 体調の良い経験豊富な坑夫のみに配属されるお仕事です。 原則として、レイズ セクションは木造の壁によって XNUMX つのコンパートメントに分割されます。 XNUMX つは切羽やエア パイプなどに登るために使用されるはしご用に開いたままにします。もう XNUMX つは、鉱山労働者がラウンドを掘削する際のプラットフォームとして使用する発破からの岩石で満たされます。 木材の分割は、各ラウンドの後に延長されます。 この作業には、はしご登り、材木工事、岩盤掘削、発破作業が含まれ、すべてが狭く換気の悪い場所で行われます。 ヘルパーの余地がないため、すべて XNUMX 人のマイナーによって実行されます。 鉱山は、危険で骨の折れる手作業による引き上げ方法に代わるものを探しています。

レイズ・クライマー

レイズクライマーは、はしごを登る必要がなく、手動の方法の難しさの多くを回避する乗り物です。 この車両は、岩にボルトで固定されたガイド レールのレイズを登り、鉱山労働者が上でラウンドを掘削しているときに堅牢な作業プラットフォームを提供します。 非常に高いレイズはレイズクライマーで掘削でき、手作業よりも安全性が大幅に向上します。 しかし、レイズ掘削は依然として非常に危険な仕事です。

レイズボーリングマシン

RBM は機械的に岩を砕く強力な機械です (図 4 を参照)。 計画された隆起の上に立てられ、直径約 300 mm のパイロット穴が開けられ、より低いレベルのターゲットで突破されます。 パイロット ドリルを目的のレイズ径のリーマー ヘッドに交換し、RBM を逆にしてリーマー ヘッドを回転させて上方に引っ張り、フルサイズのサーキュラー レイズを作成します。

図 4. 中ぐり盤を上げる

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地上管制

地上管制は、岩盤内で作業する人々にとって重要な概念です。 これは、ドリフト開口部が 25.0 m のゴムタイヤ装備を使用する機械化された鉱山では特に重要です。² 断面では、通常 10.0 m しかないレールドリフトのある鉱山とは対照的です。². 5.0 m の屋根は高すぎて、鉱夫がスケール バーを使用して落石の可能性をチェックすることはできません。

地下の開口部に屋根を固定するために、さまざまな手段が使用されます。 スムーズな爆破では、輪郭の穴が密集してドリルで開けられ、低強度の爆発物が装填されます。 爆風は、外側の岩を破壊することなく滑らかな輪郭を作り出します。

とはいえ、岩盤には表面に現れない亀裂が存在することが多いため、落石は常に存在する危険です。 リスクは、ロック ボルト、つまり鋼棒をボア穴に挿入して固定することで軽減されます。 ロックボルトは、岩盤を固定し、亀裂の拡大を防ぎ、岩盤を安定させ、地下環境をより安全にします。

地下採掘の方法

採掘方法の選択は、鉱床の形状とサイズ、含まれる鉱物の価値、組成、岩塊の安定性と強度、および生産量と安全な労働条件に対する要求 (時には矛盾する) に影響されます。 ）。 採掘方法は古代から進化してきましたが、この記事では、XNUMX 世紀後半に半機械化から完全機械化された鉱山で使用された方法に焦点を当てています。 それぞれの鉱山はユニークですが、安全な職場と収益性の高い事業運営という目標を共有しています。

フラット ルーム アンド ピラー マイニング

部屋と柱の採掘は、20°を超えない角度で水平から中程度の傾斜を持つ板状の鉱化作用に適用できます (図 5 を参照)。 堆積物は多くの場合堆積物起源のものであり、岩はしばしば吊り壁と有能な鉱化作用の両方にあります (鉱山労働者は、安定性が疑わしい屋根を補強するために岩ボルトを取り付けるオプションがあるため、ここでは相対的な概念です)。 ルーム アンド ピラーは、主要な坑内採炭方法の XNUMX つです。

図 5. 平らな鉱体のルーム アンド ピラー マイニング

ルームアンドピラーは、多面フロントに沿って進行する水平掘削によって鉱体を抽出し、生産フロントの背後に空の部屋を形成します。 柱、岩のセクションは、屋根が陥没しないように部屋の間に残されています。 通常の結果は、部屋と柱の規則的なパターンであり、それらの相対的なサイズは、岩塊の安定性を維持することと、できるだけ多くの鉱石を抽出することとの間の妥協点を表しています. これには、柱の強度、屋根層のスパン容量、およびその他の要素の慎重な分析が含まれます。 ロック ボルトは、柱の岩の強度を高めるために一般的に使用されます。 採掘されたストップは、鉱石を鉱山の貯蔵庫に運ぶトラックの道路として機能します。

部屋と柱の停止面は、ドリフトのようにドリルで穴を開けて爆破されます。 ストープの幅と高さはドリフトのサイズに対応しており、かなり大きくなる可能性があります。 通常の高さの鉱山では、大型の生産的なドリル ジャンボが使用されます。 コンパクトなリグは、鉱石の厚さが 3.0 m 未満の場合に使用されます。 厚い鉱体は上から段階的に採掘されるため、鉱山労働者にとって便利な高さに屋根が固定されます。 下のセクションは、平らな穴をドリルで開け、上のスペースを爆破することにより、水平スライスで回収されます。 鉱石は切羽でトラックに積み込まれます。 通常は、通常のフロントエンドローダーとダンプトラックが使用されます。 低床鉱山では、特殊な鉱山用トラックと LHD 車両が利用可能です。

部屋と柱は効率的な採掘方法です。 安全性は、開放された部屋の高さと地上管制基準に依存します。 主なリスクは、落石や機器の移動による事故です。

傾斜した部屋と柱の採掘

傾斜した部屋と柱は、水平に対して 15° と 30° の角度または傾斜を伴う板状の鉱化作用に適用されます。 これは、ゴムタイヤの車両が登るには急すぎる角度であり、重力アシストの岩の流れには平坦すぎる.

傾斜した鉱体への従来のアプローチは、手作業に依存しています。 鉱山労働者は、手持ち式のさく岩機でストップに発破孔を掘削します。 ストーブはスラッシャースクレーパーで掃除されます。

傾斜したストーブは作業しにくい場所です。 鉱山労働者は、さく岩機、ドラッグ スラッシャー プーリー、鋼線を携えて、爆破された岩の急な山を登らなければなりません。 落石や事故に加えて、騒音、粉塵、不十分な換気、熱などの危険があります。

傾斜鉱床が機械化に適している場合は、「ステップルームマイニング」が使用されます。 これは、「傾斜が難しい」フットウォールを、トラックレスマシンに便利な角度のステップを備えた「階段」に変換することに基づいています。 ステップは、鉱体を横切る選択された角度で停止と牽引ウェイのダイヤモンド パターンによって生成されます。

鉱石の抽出は、水平方向のストーブ ドライブから始まり、結合されたアクセスと牽引のドリフトから分岐します。 最初のストップは水平で、吊り壁に沿っています。 次の駅は少し下ったところから始まり、同じルートをたどります。 この手順を下方向に繰り返し、鉱体を抽出する一連のステップを作成します。

吊り壁を支えるために、鉱化作用の一部が残されています。 これは、隣接する XNUMX つまたは XNUMX つのストープ ドライブを完全にマイニングしてから、次のストープ ドライブを XNUMX ステップ下で開始し、それらの間に細長い柱を残すことによって行われます。 この柱の一部は、下のストーブから掘削および爆破されたカットアウトとして後で回収できます。

最新のトラックレス機器は、階段室採掘にうまく適応します。 停止は、標準のモバイル機器を使用して完全に機械化できます。 爆破された鉱石は、LHD 車両によってストップに集められ、立坑/鉱石パスへの輸送のために鉱山トラックに移されます。 ストップがトラックの積み込みに十分な高さでない場合、トラックは運搬用ドライブに掘削された特別な積み込みベイに積み込むことができます。

収縮停止

収縮停止は、「古典的な」採掘方法と呼ばれる可能性があり、おそらく前世紀のほとんどで最も人気のある採掘方法でした. 大部分は機械化された方法に取って代わられましたが、世界中の多くの小さな鉱山でまだ使用されています. これは、有能な岩塊にホストされた規則的な境界と急な傾斜を持つ鉱床に適用できます。 また、爆破された鉱石は、斜面での保管によって影響を受けてはなりません (たとえば、硫化鉱石は、空気にさらされると酸化および分解する傾向があります)。

その最も顕著な特徴は、鉱石処理に重力流を使用することです。ストップからの鉱石は、シュートを介して鉄道車両に直接落下します。手作業による積み込みは、伝統的に採掘で最も一般的で、最も好まれていない仕事です。 1950 年代に空気圧ロッカー ショベルが登場するまで、地下鉱山で岩石を積み込むのに適した機械はありませんでした。

収縮停止は、鉱石を水平スライスで抽出し、ストープの底から始めて上方に進めます。 爆破された岩石のほとんどはストープに残り、鉱山労働者が屋根に穴を開けるための作業プラットフォームを提供し、ストープの壁を安定させるのに役立ちます. 発破により岩石の体積が約60%増加するため、停止中に約40%の鉱石が下部に引き出され、マックパイルの上部と屋根の間に作業スペースが確保されます。 残りの鉱石は、発破がストープの上限に達した後に引き出されます。

マックパイルの頂上から作業する必要があり、はしごを上げてアクセスする必要があるため、ストープで機械化された機器を使用することはできません。 鉱山労働者が一人で扱えるほど軽量な機器のみを使用することができます。 エアレッグとロック ドリルは、合わせて 45 kg の重量があり、引け止めを掘削するための通常のツールです。 マックパイルの上に立って、鉱山労働者はドリル/フィードを持ち上げ、脚を固定し、さく岩機/ドリル鋼を屋根に固定し、掘削を開始します。 それは簡単な仕事ではありません。

カットアンドフィルマイニング

切土採掘は、安定性が良好から中程度の岩塊に含まれる急勾配の鉱床に適しています。 底部の切り口から水平スライスで鉱石を取り除き、上に向かって進むことで、不規則な鉱化作用に合わせてストープ境界を調整することができます。 これにより、低品位の鉱石を残して、高品位のセクションを選択的に採掘することができます。

ストープがきれいに掘り起こされた後、次のスライスが採掘されたときに作業プラットフォームを形成し、ストープの壁に安定性を追加するために、採掘されたスペースが埋め戻されます。

無軌道環境での開削採掘の開発には、メイン レベルの鉱体に沿ったフットウォール牽引ドライブ、油圧バックフィル用の排水管を備えたストップのアンダーカット、アクセス ターンアウトを備えたフットウォールに掘削されたスパイラル ランプが含まれます。ストップと、換気と充填輸送のためのストップから上のレベルへの上昇。

オーバーハンドストップ は、埋め戻し材として乾式岩石と水硬性砂の両方を使用して、切土と盛土で使用されます。 オーバーハンドとは、厚さ 3.0 m ～ 4.0 m のスライスを発破して、鉱石を下から掘削することを意味します。 これにより、完全なストープ領域を掘削し、中断することなく完全なストープの発破を行うことができます。 「上部」の穴は、単純なワゴン ドリルで開けられます。

アップホール掘削と爆破により、屋根の荒い岩肌が残ります。 むち打ち後の高さは約7.0m。 鉱山労働者がその地域に立ち入る前に、屋根の輪郭をスムースブラストでトリミングし、続いてゆるい岩をスケーリングして、屋根を固定する必要があります。 これは、マックパイルから作業するハンドヘルドさく岩機を使用して鉱山労働者によって行われます。

In フロントストップ、トラックレス機器は鉱石生産に使用されます。 砂の尾鉱は埋め戻しに使用され、プラスチック パイプを介して地下駅に分配されます。 ストッパーはほぼ完全に埋められており、ゴムタイヤの機器が通過するのに十分なほど硬い表面を作り出しています。 停留所の生産は、ドリフトジャンボとLHD車で完全に機械化されています。 絞り面は、絞りを横切る 5.0 m の垂直壁で、その下に 0.5 m の開いたスロットがあります。 表面に長さ XNUMX メートルの水平な穴が開けられ、鉱石が底の開いたスロットに吹き付けられます。

XNUMX 回の爆風で生成されるトン数は、面の面積に依存し、オーバーハンド ストープ ブラストで生成されるトン数とは比較になりません。 ただし、無軌道装置の出力は手動方法よりもはるかに優れていますが、屋根の制御は、ストープブラストと一緒にスムーズブラスト穴をあけるドリルジャンボによって達成できます。 特大のバケツと大きなタイヤを装備した LHD 車両は、積み込みと輸送のための多用途のツールであり、盛土面を簡単に移動できます。 ダブル フェース ストップでは、ドリル ジャンボが一方の端でドリル ジャンボと係合し、他方の端で LHD がマックパイルを処理するため、機器の効率的な使用が可能になり、生産量が向上します。

サブレベル停止 オープンストップで鉱石を取り除きます。 採掘後に圧密充填でストップを埋め戻すことにより、鉱夫は後で戻ってストップ間の柱を回収することができ、鉱床の非常に高い回収率が可能になります。

サブレベル停止の開発は広範で複雑です。 鉱体は垂直高さ約 100 m のセクションに分割され、サブレベルが準備され、傾斜ランプを介して接続されます。 鉱体セクションは横方向にさらに分割され、ストッパーとピラーが交互に配置され、メール運搬ドライブが下部のフットウォールに作成され、ドローポイントの読み込み用の切り欠きがあります。

採掘されると、サブレベル ストップは鉱体を横切る長方形の開口部になります。 ストープの底はV字型になっており、ブラストされた材料をドローポイントに注ぎ込みます。 長穴リグ用の掘削ドリフトは、上部サブレベルに用意されています (図 6 を参照)。

図 6. リングドリルとクロスカットローディングを使用したサブレベル停止

発破には、岩の体積が膨張するためのスペースが必要です。 これには、長穴発破を開始する前に、幅数メートルのスロットを準備する必要があります。 これは、ストープのボトムからトップへのレイズをフルスロットに拡大することによって達成されます。

スロットを開けた後、長穴リグ (図 7 を参照) は、すべての発破孔、カラーリングの位置、穴の深さと方向を指定する、発破の専門家によって設計された詳細な計画に正確に従って、サブレベルのドリフトで生産掘削を開始します。 ドリルリグは、XNUMX つのレベルのすべてのリングが完成するまで掘削を続けます。 その後、次のサブレベルに転送され、掘削が続行されます。 その間、穴が充電され、ストープ内の広い領域をカバーする爆風パターンが、XNUMX 回の爆風で大量の鉱石を砕きます。 発破された鉱石はストープの底に落ち、ストープの下のドローポイントをいじる LHD 車両によって回収されます。 通常、長穴掘削は装入および発破より先に行われ、発破可能な鉱石を確保することで、効率的な生産スケジュールを実現します。

図 7. ロングホール ドリル リグ

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サブレベル停止は生産的なマイニング方法です。 長穴掘削に完全に機械化された生産的なリグを使用できることに加えて、リグを継続的に使用できるという事実によって、効率が向上します。 また、サブレベルのドリフト内で掘削を行い、ドローポイントをいじることで落石の可能性が排除されるため、比較的安全です。

垂直クレーター後退採掘

サブレベル停止と収縮停止のように、垂直クレーター後退 (VCR) 採掘は急傾斜地層の鉱化作用に適用できます。 しかし、岩石の自由表面から約 165 m 離れた非常に大きな直径 (約 3 mm) の穴 (「クレーター」) に配置された重く濃縮された電荷で岩石を破壊する別の爆破技術を使用します。 発破は、穴の周りの岩塊の円錐形の開口部を破壊し、発破された材料が生産段階中にストープに残ることを可能にし、ロックフィルがストープ壁を支えるのを助けることができます. 岩の安定性の必要性は、サブレベルの停止よりも少なくなります。

VCR 採掘の開発は、オーバーカットとアンダーカットの両方の掘削を必要とすることを除いて、サブレベル停止の開発と似ています。 オーバーカットは、大口径の発破孔を掘削するリグに対応するため、および穴を装填して発破する際にアクセスするために、最初の段階で必要です。 アンダーカット掘削により、VCR 発破に必要な自由表面が提供されました。 また、LHD 車両 (オペレーターはストップの外にいて遠隔操作で操作) にアクセスして、ストップの下のドローポイントから爆破された鉱石を回収することもできます。

通常の VCR ブラストでは、4.0 × 4.0 m のパターンの穴を垂直または急勾配に向けて使用し、電荷を計算された距離に慎重に配置して、下の表面を解放します。 チャージは協力して、厚さ約 3.0 m の水平な鉱石スライスを切り離します。 爆破された岩は下のストープに落ちます。 掘り出す速度を制御することにより、ストープは部分的に埋められたままになり、ロックフィルが生産段階でストープの壁を安定させるのに役立ちます。 最後の爆風はオーバーカットをストープに壊します。その後、ストープはきれいに汚され、埋め戻しの準備が整います。

VCR 鉱山では、多くの場合、鉱体への一次停止と二次停止のシステムが使用されます。 プライマリ ストップは、最初の段階で採掘され、セメントで埋め戻されます。 ストープは、塗りつぶしを統合するために残されます。 その後、鉱山労働者は戻ってきて、一次停留所と二次停留所の間の柱で鉱石を回収します。 このシステムは、セメント埋め戻しと組み合わせることで、埋蔵鉱量をほぼ 100% 回収します。

サブレベルの洞窟探検

サブレベルのケービングは、急勾配から中程度の傾斜と深さでの大きな拡張を伴う鉱物堆積物に適用できます。 鉱石は発破で扱いやすいブロックに粉砕する必要があります。 吊り壁は鉱石の抽出に続いて陥没し、鉱体の上の地表は沈下します。 （人が立ち入らないようにバリケードを張る必要があります。）

サブレベル ケイビングは、鉱石と岩石の両方を含む砕けた岩塊内の重力の流れに基づいています。 岩塊は、最初に掘削と発破によって破砕され、次に岩塊の洞窟の下にあるドリフトヘッディングから掘り出されます。 鉱夫は常にドリフトサイズの開口部内で作業するため、安全な採掘方法としての資格があります。

サブレベルのケービングは、鉱体内部に垂直間隔がかなり狭い (10.0 m から 20 0 m) で準備された規則的なドリフト パターンを持つサブレベルに依存します。 ドリフト レイアウトは各サブレベルで同じです (つまり、足壁輸送ドライブから吊り壁まで鉱体を横切る平行ドライブ) が、各サブレベルのパターンはわずかにオフセットされているため、下位レベルのドリフトはその上のサブレベルでドリフトします。 断面は、規則的な垂直方向と水平方向の間隔でドリフトするダイヤモンド パターンを示します。 したがって、サブレベルのケービングの開発は広範囲に及びます。 しかし、ドリフト掘削は簡単な作業であり、容易に機械化できます。 いくつかのサブレベルで複数のドリフトヘディングに取り組むことは、機器の高い利用率に有利に働きます。

サブレベルの開発が完了すると、長穴ドリル リグが移動して、上の岩に扇状に広がったパターンで発破孔を掘削します。 すべての発破孔の準備が整うと、長孔ドリル リグが下のサブレベルに移動します。

長穴の爆風は、サブレベルのドリフトの上の岩塊を砕き、吊り壁の接触から始まり、サブレベルの鉱体を横切るまっすぐな前線に沿ってフットウォールに向かって後退する洞窟を開始します。 垂直断面は、上の各サブレベルが下のサブレベルよりも XNUMX 段進んでいる階段を示します。

爆風は地下の前線を鉱石と廃棄物の混合物で満たします。 LHD 車両が到着すると、洞窟には 100% の鉱石が含まれています。 積み込みが続くと、オペレータが廃棄物の希釈が高すぎると判断して積み込みを停止するまで、廃石の割合が徐々に増加します。 ローダーがマッキングを続けるために次のドリフトに移動すると、ブラスターが入って次の穴のリングをブラスト用に準備します。

サブレベルをいじることは、LHD 車両にとって理想的なアプリケーションです。 特定の状況に合わせてさまざまなサイズが用意されており、バケツを満たし、約 200 m 移動し、バケツを鉱石パスに空にして、別の積荷のために戻ります。

サブレベルのケービングは、独立して実行される反復作業手順 (開発漂流、長穴掘削、装入と発破、積み込みと輸送) を備えた概略レイアウトを特徴としています。 これにより、手順をあるサブレベルから別のサブレベルに継続的に移動できるため、作業員と機器を最も効率的に使用できます。 実際、鉱山は部門別の工場に似ています。 ただし、サブレベル マイニングは他の方法より選択性が低いため、特に効率的な抽出率は得られません。 洞窟には約 20 ～ 40% の廃棄物が含まれており、15 ～ 25% の範囲で鉱石が失われています。

ブロックケイビング

ブロックケイビングは、ケイビングしやすい岩塊に含まれる全方向で 100 億トン程度の鉱化作用に適用可能な大規模な方法です (つまり、岩塊の支持要素を除去した後、採掘されたブロックの破砕)。 年間生産量は 10 万から 30 万トンに及ぶと予想されます。 これらの要件は、ブロックケイビングをいくつかの特定の鉱床に制限します。 世界中に、銅、鉄、モリブデン、およびダイヤモンドを含む鉱床を利用するブロックケイビング鉱山があります。

ブロック マイニングレイアウトを指します。 鉱体は大きなセクション、ブロックに分割され、それぞれが長年の生産に十分なトン数を含んでいます。 ケービングは、長穴掘削と爆破によって破砕された 15 m の高さの岩石セクションであるアンダーカットによって、ブロックの直下にある岩塊の支持力を除去することによって誘発されます。 大陸の動きを引き起こすものと同様に、かなりの大きさの自然の地殻変動力によって生じる応力は、岩塊に亀裂を生じさせ、ブロックを破壊し、うまくいけば鉱山のドローポイントの開口部を通過します。 しかし、自然界では、特大の岩を処理するために鉱山労働者の助けが必要になることがよくあります。

ブロックケイビングの準備には、ブロックの下の掘削の複雑なシステムを含む、長期的な計画と大規模な初期開発が必要です。 これらはサイトによって異なります。 通常、アンダーカット、ドローベル、大型の岩石を制御するためのグリズリー、および鉱石を列車に積み込むための鉱石パスが含まれます。

ドローベルは、アンダーカットの下に掘削された円錐形の開口部で、広い領域から鉱石を集めて、下の生産レベルのドローポイントに注ぎ込みます。 ここで、鉱石は LHD 車両で回収され、鉱石パスに移されます。 バケツには大きすぎる岩はドローポイントで爆破され、小さい岩はグリズリーで処理されます。 グリズリー (粗い物質をふるいにかけるための平行棒のセット) は、一般的にブロックケイビング鉱山で使用されますが、ますます油圧ブレーカが好まれるようになっています。

ブロックケイビング鉱山の開口部は、高い岩圧を受けます。 したがって、ドリフトなどの開口部は、可能な限り最小のセクションで掘削されます。 それにもかかわらず、開口部を無傷に保つには、大規模なロック ボルトとコンクリート ライニングが必要です。

適切に適用されたブロックケイビングは、低コストで生産性の高い大量採掘方法です。 ただし、岩塊の洞窟への適応性は常に予測できるとは限りません。 また、必要な包括的な開発により、鉱山が生産を開始するまでのリードタイムが長くなります。収益の遅れは、投資を正当化するために使用される財務予測に悪影響を及ぼす可能性があります。

ロングウォール採掘

ロングウォール採掘は、均一な形状、限られた厚さ、および大きな水平方向の広がりを持つ層状堆積物に適用できます (例: 石炭層、カリ層または岩礁、南アフリカの金鉱山で開発された石英小石層)。 これは、石炭を採掘するための主要な方法の XNUMX つです。 ミネラルを直線に沿ってスライスして回収し、それを繰り返してより広い範囲で材料を回収します。 切羽に最も近いスペースは開いたままで、吊り下げられた壁は鉱山労働者とその機器の後ろの安全な距離で崩壊することが許されています。

ロングウォール採掘の準備には、採掘エリアへのアクセスと採掘された製品のシャフトへの輸送に必要なドリフトのネットワークが含まれます。 鉱化作用は広い範囲に広がるシート状であるため、通常、ドリフトは模式的なネットワーク パターンで配置できます。 牽引ドリフトは縫い目自体に準備されています。 隣接する XNUMX つの牽引ドリフト間の距離によって、ロングウォール面の長さが決まります。

バックフィル

坑口の埋め戻しは、岩盤の崩壊を防ぎます。 これは、安全性を促進し、目的の鉱石のより完全な抽出を可能にする岩塊の固有の安定性を維持します。 バックフィルは伝統的にカット アンド フィルで使用されますが、サブレベル ストップや VCR マイニングでも一般的です。

伝統的に、鉱山労働者は、開発からの廃石を地表に運ぶ代わりに、空き地に投棄してきました。 たとえば、カット アンド フィルでは、廃石がスクレーパーまたはブルドーザーによって空き区画に分散されます。

油圧埋め戻し 鉱山の選鉱工場からの尾鉱を使用し、ボアホールとプラスチックチューブを通して地下に分配します。 尾鉱は最初にスライムを取り除き、粗い部分だけを充填に使用します。 フィルは砂と水の混合物で、その約 65% が固形物です。 最後の注入にセメントを混合することにより、充填物の表面が硬化し、ゴムタイヤ装備用の滑らかな路盤になります。

埋め戻しは、サブレベルの停止と VCR 採掘でも使用され、砕石が砂の埋め立てを補完するものとして導入されます。 近くの採石場で生産された破砕されふるいにかけられた岩石は、特別な埋め戻しレイズを通じて地下に運ばれ、そこでトラックに積み込まれ、ストップに運ばれ、そこで特別なフィルレイズに投棄されます。 プライマリストップは、ロックフィルがストップに分配される前に、セメントフライアッシュスラリーをロックフィルに噴霧することによって生成されるセメントロックフィルで埋め戻されます。 セメントで固められたロックフィルが硬化して固体の塊になり、二次ストープを採掘するための人工柱が形成されます。 セメント スラリーは、固い土間を作るための最後の流し込みを除いて、一般に、XNUMX 次ストップが埋め戻される場合には必要ありません。

地下採掘用機器

地下採掘は、状況が許す限りますます機械化されています。 ゴムタイヤ、ディーゼル駆動、8 輪牽引、連結ステア キャリアは、すべての移動式地下機械に共通です (図 XNUMX を参照)。

図 8. 小型のフェイス リグ

アトラスコプコ

開発掘削用フェイスドリルジャンボ

あらゆる岩石掘削作業に使用される鉱山では欠かせない主力製品です。 油圧式さく岩機を備えた 60 つまたは 4.0 つのブームを搭載しています。 制御盤に XNUMX 人の作業員がいて、深さ XNUMX m の XNUMX 個の発破孔のパターンを数時間で完成させます。

長穴生産ドリルリグ

このリグ (図 7 を参照) は、ドリフトの周りに放射状に広がる爆破穴を掘削します。この穴は、岩の広い領域をカバーし、大量の鉱石を分割します。サブレベルの停止、サブレベルのケービング、ブロックケービング、および VCR 採掘で使用されます。強力な油圧式削岩機とエクステンション ロッド用のカルーセル ストレージ、オペレータはリモート コントロールを使用して安全な位置から削岩作業を実行します。

充電トラック

充電トラックは、漂流するジャンボに必要な補完物です。 キャリアには、油圧サービス プラットフォーム、加圧された ANFO 爆薬コンテナ、装填ホースが取り付けられており、オペレーターは非常に短時間で顔全体の発破孔を埋めることができます。 同時に、個々の爆発の正確なタイミングのために、ノネル起爆装置を挿入することができます。

左ハンドル車

汎用性の高いロード・ホール・ダンプ車両 (図 10 を参照) は、鉱石生産やマテリアル・ハンドリングなどのさまざまなサービスに使用されます。 採掘者が各タスクと各状況に最も適したモデルを選択できるように、サイズを選択できます。 鉱山で使用される他のディーゼル車両とは異なり、LHD 車両エンジンは通常、フルパワーで長時間連続して稼働し、大量の煙と排気ガスを発生させます。 これらの煙を希釈して排出できる換気システムは、積載エリアで許容される呼吸基準に準拠するために不可欠です。

地下運搬

鉱体に沿って広がるストップで回収された鉱石は、巻き上げシャフトの近くにある鉱石ダンプに輸送されます。 特別な運搬レベルは、より長い横移動のために用意されています。 それらは通常、鉱石輸送用の列車を備えた線路の設置を特徴としています。 鉄道は、無軌道鉱山で使用されるディーゼル駆動のトラックのように地下の大気を汚染しない電気機関車を使用して、大量の貨物を長距離にわたって運ぶ効率的な輸送システムであることが証明されています。

鉱石の取り扱い

ストップからホイスト シャフトまでのルートで、鉱石はさまざまなマテリアル ハンドリング技術を備えたいくつかのステーションを通過します。

　 スラッシャー スクレーパーバケットを使用して、ストープからオアパスに鉱石を引き込みます。 前後のスクレーパー ルートを生成するように配置された回転ドラム、ワイヤー、プーリーが装備されています。 スラッシャーはストープ床の準備を必要とせず、ラフマッックパイルから鉱石を引き出すことができます。

　 左ハンドル車、ディーゼル駆動でゴムタイヤで移動し、バケツ（サイズはさまざま）に保持されたボリュームを、マックパイルから鉱石パスまで運びます。

　 鉱石パス 垂直または急勾配の開口部で、重力によって上層から下層に岩が流れます。 鉱石パスは、上部レベルから運搬レベルの共通の配送ポイントに鉱石を収集するために、垂直方向に配置されることがあります。

　 オアパスの下部にあるゲートです。 鉱石のパスは通常、運搬ドリフトの近くの岩で終わります。そのため、シュートが開くと、鉱石が流れてその下のトラックの車を満たすことができます。

シャフトの近くでは、鉱石列車が通過します ゴミ捨て場 負荷が落ちる可能性がある場所 収納箱、 グリズリー ダンプステーションで、特大の岩がビンに落ちるのを防ぎます。 これらの岩は、爆破または油圧ハンマーによって分割されます。 a 粗粉砕機 さらにサイズを制御するために、グリズリーの下に設置することもできます。 収納ビンの下には、 メジャーポケット 荷物の体積と重量がスキップとホイストの容量を超えていないことを自動的に確認します。 空のとき スキップ、垂直移動用のコンテナが到着します ガソリンスタンド、計量ポケットの底にシュートが開き、スキップを適切な負荷で満たします。 後に ホイスト 積載されたスキップを表面のヘッドフレームまで持ち上げると、シュートが開き、積載物が表面の保管ビンに排出されます。 スキップホイストは、閉回路テレビを使用してプロセスを監視することで自動的に操作できます。

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坑内での石炭生産は、最初にアクセス トンネル (坑道) から始まり、地表の露頭から継ぎ目に採掘されました。 しかし、石炭を地表に運ぶための不十分な輸送手段と、ろうそくやその他の裸火ライトからのメタンのポケットに引火するリスクの増加によって引き起こされた問題により、初期の地下鉱山で作業できる深さは制限されました。

産業革命中の石炭需要の増加は、より深い石炭埋蔵量にアクセスするためのシャフト沈下のインセンティブを与え、1970 世紀半ばまでには、世界の石炭生産のはるかに多くの割合が地下操業からもたらされました。 1980 年代から 1990 年代にかけて、特に米国、南アフリカ、オーストラリア、インドなどの国で、新しい地表炭鉱の開発が広範囲に行われました。 しかし、1990 年代になると、坑内採掘への新たな関心が高まり、以前の露天採掘の最深部から新しい採掘が (たとえば、オーストラリアのクイーンズランドで) 開発されました。 45 年代半ばには、世界中で採掘された硬質炭のおそらく 30% を坑内採掘が占めていました。 実際の割合は大きく異なり、オーストラリアとインドの 95% 未満から中国の約 XNUMX% まで幅がありました。 経済的な理由から、亜炭や褐炭は地下で採掘されることはめったにありません。

地下炭鉱は、本質的に XNUMX つのコンポーネントで構成されています。 立坑または衰退のふもとへの石炭輸送。 そして、石炭を地表に持ち上げるか運ぶかのいずれかです。 生産には、鉱山の将来の生産エリアへのアクセスを許可するために必要な準備作業も含まれ、結果として、最高レベルの個人的リスクを表します。

鉱山開発

石炭層にアクセスする最も簡単な方法は、表面の露頭から炭層をたどることです。これは、上にある地形が急勾配で、層が比較的平らな地域で今でも広く実践されている手法です。 その一例が、米国ウェストバージニア州南部のアパラチア炭田です。 シームで使用される実際の採掘方法は、この時点では重要ではありません。 重要な要素は、アクセスが安価で最小限の建設労力で得られることです。 アディットは、低技術の石炭採掘の分野でも一般的に使用されており、アディットの採掘中に生産された石炭を使用して開発コストを相殺することができます。

アクセスの他の手段には、下り坂 (またはランプ) と垂直シャフトが含まれます。 選択は通常、作業中の石炭層の深さに依存します。層が深ければ深いほど、車両またはベルトコンベヤがそれに沿って動作できる傾斜傾斜路を開発するのに費用がかかります。

立坑を地表から垂直に下向きに採掘する立坑沈降は、費用と時間がかかり、建設の開始から最初の石炭の採掘までのリードタイムが長くなります。 ほとんどのヨーロッパ諸国や中国のように層が深い場合、立坑はしばしば石炭層の上にある水を含む岩に沈めなければなりません。 この場合、地面の凍結やグラウト注入などの専門技術を使用して、水がシャフトに流れ込むのを防ぐ必要があります。シャフトは、スチールリングまたはキャストコンクリートで裏打ちされ、長期的なシールを提供します。

デクラインは通常、露天採掘には深すぎるが、まだ比較的地表に近いシームにアクセスするために使用されます。 たとえば、南アフリカのムプマランガ (東トランスバール) 炭田では、採掘可能な層は 150 m 以下の深さにあります。 露天掘りで採掘される地域もあれば、地下採掘が必要な地域もあり、その場合、採掘設備へのアクセスを提供したり、採掘された石炭を鉱山から運び出すために使用されるベルトコンベアを設置したりするために下り坂が使用されることがよくあります。

デクラインは通常、石炭ではなく岩で掘削され (シームが一定の割合で沈下しない限り)、車両とコンベアのアクセスを最適化するために一定の勾配で採掘されるという点で、アディットとは異なります。 1970 年代以降の技術革新は、生産能力と信頼性の点で従来のシャフト ホイストよりも優れたシステムである深鉱山の生産を運ぶために、減少傾向にあるベルト コンベヤを使用することでした。

採掘方法

坑内採炭には XNUMX つの主要な方法が含まれており、個々の作業における採掘条件に対処するために、多くのバリエーションが進化しています。 部屋と柱の抽出には、定期的なグリッド上の採掘トンネル (または道路) が含まれ、多くの場合、屋根を長期間サポートするためにかなりの柱が残ります。 ロングウォール採掘では、炭層の大部分を完全に抽出し、屋根の岩を掘り出された領域に崩壊させます。

ルームアンドピラーマイニング

ルーム・アンド・ピラー・マイニングは、最古の地下採炭システムであり、鉱山労働者を保護するために通常の屋根支持の概念を初めて使用したものです。 ルーム アンド ピラー マイニングという名前は、提供するために定期的なグリッドに残された石炭の柱に由来します。 現場の 屋根まで支えます。 それは高生産性の機械化された方法に発展しており、一部の国では、総地下生産量のかなりの割合を占めています. たとえば、米国の坑内石炭生産の 60% は、ルーム アンド ピラー鉱山によるものです。 規模の面では、南アフリカの一部の鉱山では、最大 10 m の厚さの継目で複数の生産セクションを運用することにより、年間 6 万トンを超える生産能力を導入しています。 対照的に、米国の多くのルーム アンド ピラー鉱山は小規模で、1 m という薄いシームの厚さで操業しており、市場の状況に応じて生産を迅速に停止および再開することができます。

ルーム アンド ピラー採掘は通常、浅い継ぎ目で使用されます。この場合、支柱に重なる岩石によって加えられる圧力が過度ではありません。 このシステムには、ロングウォール採掘に比べて 60 つの重要な利点があります。それは、その柔軟性と固有の安全性です。 その主な欠点は、石炭資源の回収が部分的であることであり、正確な量は、地表下の継ぎ目の深さとその厚さなどの要因に依存します。 最大XNUMX%の回収が可能です。 抽出プロセスの第 XNUMX 段階として柱を掘り出すと、XNUMX% の回収が可能です。

このシステムは、労働集約的な技術 (石炭の輸送を含む採掘のほとんどの段階が手作業である「バスケット採掘」など) から、高度に機械化された技術まで、さまざまなレベルの高度な技術に対応することもできます。 火薬や連続採掘機を使用して切羽から石炭を掘り出すことができます。 車両またはモバイル ベルト コンベヤは、機械化された石炭輸送を提供します。 ルーフボルトと金属または木材のストラップを使用して、道路の屋根と、開いたスパンが大きい道路間の交差点を支えます。

クローラートラックに取り付けられたカッティングヘッドと石炭ローディングシステムを組み込んだ連続採掘機は、動作するように設計されている動作高さ、設置された電力、および必要なカット幅に応じて、通常 50 ～ 100 トンの重量があります。 一部には、石炭の切断と同時に屋根のサポートを提供するオンボードのロックボルト設置機が装備されています。 それ以外の場合は、別々の連続採掘機とルーフボルター機が連続して使用されます。

石炭運搬船には、アンビリカル ケーブルから電力を供給するか、バッテリーまたはディーゼル エンジンを動力とすることができます。 後者はより大きな柔軟性を提供します。 石炭は、連続採鉱機の後部から車両に積み込まれます。車両は通常 5 ～ 20 トンのペイロードをメイン ベルト コンベア システムのフィード ホッパーまでの短い距離で運びます。 粉砕機をホッパーフィーダーに組み込んで、シュートを塞いだり、輸送システムに沿ってさらにコンベヤーベルトを損傷したりする可能性のある大きすぎる石炭や岩石を破砕することができます。

車両輸送に代わるものは、連続運搬システムです。これは、切断された石炭を連続採鉱機からホッパーに直接輸送する、クローラーに取り付けられた柔軟なセクショナル コンベヤです。 これらは、人員の安全性と生産能力の面で利点を提供し、同じ理由で、それらの使用は長壁ゲートウェイ開発システムに拡張されています。

道路は幅 6.0 m まで採掘され、通常は継ぎ目の全高です。 ピラーのサイズは、表面下の深さによって異なります。 15.0 m の中心にある 21.0 m の四角い柱は、浅くて浅い鉱山の柱の設計を代表するものです。

ロングウォール採掘

ロングウォール鉱業は、200 世紀の開発であると広く認識されています。 しかし、この概念は実際には 1950 年以上前に開発されたと考えられています。 主な進歩は、以前の操作は主に手動でしたが、XNUMX 年代以降、機械化のレベルが高まり、長い壁の面が非常に少数の作業員で操作できる生産性の高いユニットになりました。

ロングウォーリングには、ルーム アンド ピラー マイニングと比較して 20 つの決定的な利点があります。それは、XNUMX 回のパスでパネルを完全に抽出することができ、総石炭資源のより高い割合を回収できることです。 しかし、この方法は比較的融通が利かず、大量の採掘可能な資源と実行可能な販売の保証の両方を必要とします。これは、最新のロングウォール フェースの開発と装備に伴う高い資本コスト (場合によっては XNUMX 万ドル以上) のためです。

過去には、個々の鉱山が複数の長い壁を同時に運用することが多かった (ポーランドなどの国では、多くの場合、鉱山ごとに XNUMX を超える) が、現在の傾向は、採掘能力をより少数の頑丈なユニットに統合することです。 これの利点は、必要な労働力の削減と、大規模な地下インフラストラクチャの開発と保守の必要性が少なくなることです。

ロングウォール採掘では、シームが採掘されるときに屋根が意図的に崩壊します。 地下の主要なアクセス ルートのみが支柱によって保護されています。 屋根の制御は、1.1 本または XNUMX 本の脚の油圧サポートによって長い壁の面に提供されます。これは、上にある屋根の負荷を即座に受け止め、採掘されていない面とパネルの両側の柱に部分的に分散させ、面の機器を保護します。そして、サポートラインの後ろにある崩壊した屋根からの人員。 石炭は、通常 XNUMX つの石炭切断ドラムを備えた電動剪断機によって切断され、通過ごとに表面から最大 XNUMX m の厚さの石炭のストリップを採掘します。 せん断機はそれに沿って走り、切り出された石炭を装甲コンベヤに積み込みます。装甲コンベヤは、削面サポートの連続的な動きによって各切断後に前方に蛇行します。

端面では、切断された石炭が地表への輸送のためにベルトコンベアに移されます。 前進するフェースでは、フェースの開始点からの距離が増加するにつれて、ベルトを規則的に伸ばす必要がありますが、後退するロングウォールではその逆が適用されます。

過去 40 年間に、採掘された長壁切羽の長さと、個々の長壁パネル (切羽が通過する石炭のブロック) の長さの両方が大幅に増加しました。 実例として、米国では、150 年の 1980 m から 227 年の 1993 m に、ロングウォールの平均フェース長が上昇しました。ドイツでは、1990 年代半ばの平均は 270 m で、300 m を超えるフェースの長さが計画されています。 英国とポーランドの両方で、顔は長さ 300 m まで採掘されます。 パネルの長さは、主に断層などの地質条件や鉱山の境界によって決まりますが、現在、良好な状態では一貫して 2.5 km を超えています。 米国では、最大 6.7 km の長さのパネルの可能性が議論されています。

リトリート採掘は業界標準になりつつありますが、ロングウォールが開始される前に、各パネルの最も遠い範囲まで道路を開発するための初期資本支出が高くなります。 可能な場合、道路は、岩の動きに受動的に反応するのではなく、上にある岩に積極的な支持を提供するために、以前に使用されていた鋼製のアーチとトラスをロックボルトサポートに置き換えて、継続的な鉱山労働者を使用して継ぎ目で採掘されています。 ただし、有能なルーフロックへの適用は限られています。

安全上のご注意

ILO の統計 (1994 年) は、石炭採掘で発生する死亡率の地理的ばらつきが大きいことを示していますが、これらのデータは採掘の高度化のレベルと国ごとの雇用労働者数を考慮に入れる必要があります。 多くの先進国では状況が改善されています。

エンジニアリング基準が改善され、耐火性がコンベアベルトや地下で使用される作動油などの材料に組み込まれたため、主要な採掘事故は現在では比較的まれになっています. それにもかかわらず、人的または構造的損害のいずれかを引き起こす可能性のある事故の可能性は残っています。 換気方法が大幅に改善されたにもかかわらず、メタンガスと石炭粉塵の爆発は依然として発生しており、屋根の落下は世界中の重大事故の大部分を占めています。 機器上または自然発火の結果として発生する火災は、特定の危険を表します。

労働集約型採掘と高度に機械化された採掘という XNUMX つの両極端を考慮すると、事故率と関連するインシデントの種類の両方に大きな違いがあります。 小規模な手作業の鉱山で雇用されている労働者は、道路の屋根や側壁から岩石や石炭が落下して怪我をする可能性が高くなります。 また、換気システムが不十分な場合、粉塵や可燃性ガスにさらされるリスクが高くなります。

部屋と柱の採掘と、長壁パネルへのアクセスを提供する道路の開発の両方で、屋根と側壁の岩を支える必要があります。 サポートの種類と密度は、シームの厚さ、上にある岩の能力、シームの深さなどの要因によって異なります。 鉱山で最も危険な場所は支えられていない屋根の下であり、ほとんどの国では、支えが設置される前に開発される可能性のある道路の長さに厳しい法的制約を課しています. 部屋と柱の操作における柱の復旧は、突然の屋根の崩壊の可能性を通じて特定の危険をもたらし、作​​業員へのリスクの増加を防ぐために慎重に計画する必要があります。

最新の生産性の高いロングウォール フェイスでは、XNUMX ～ XNUMX 人のオペレーターのチームが必要になるため、潜在的な危険にさらされる人の数が大幅に減少します。 ロングウォール剪断機から発生する粉塵は大きな懸念事項です。 したがって、石炭の切断は切羽に沿った一方向に制限されることがあり、換気の流れを利用して、剪断作業者から粉塵を運び去ります。 切羽の範囲内でますます強力な電気機械によって生成される熱も、特に地雷が深くなるにつれて、切羽作業員に潜在的に有害な影響を及ぼします。

せん断機が顔に沿って作業する速度も増しています。 45 年代後半には、毎分 1990 m までの切断速度が活発に検討されています。 労働者が 300 m の長さの切羽を繰り返し移動する採炭機に物理的に追いつくことができるかどうかは疑わしい。実際のオペレーターとしてではなく、モニターとして。

フェース機器の回収と新しい作業現場への移動は、作業者に特有の危険をもたらします。 移動作業中の岩石落下のリスクを最小限に抑えるために、長壁の屋根と面炭を固定するための革新的な方法が開発されました。 ただし、機械の個々のアイテムは非常に重く (大きな面サポートの場合は 20 トン以上、剪断機の場合はかなりの重量)、特注設計のトランスポーターを使用しているにもかかわらず、長壁の回収中に個人が押しつぶされたり持ち上げたりして怪我をする危険性が残っています。 .

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鉱山開発

ピットの計画とレイアウト

露天採掘における全体的な経済目標は、最も市場価値のある鉱物製品を処理することにより、投資に対する最大の利益を得る一方で、最小限の量の材料を除去することです。 鉱床の等級が高いほど、価値が高くなります。 鉱床内の最も価値の高い物質にアクセスしながら資本投資を最小限に抑えるために、鉱体が抽出および処理される方法を正確に詳述する鉱山計画が開発されます。 多くの鉱床は均一な形状ではないため、鉱山計画の前に大規模な試掘を行い、地質と鉱体の位置をプロファイルします。 鉱床のサイズによって、鉱山のサイズとレイアウトが決まります。 地表鉱山のレイアウトは、その地域の鉱物と地質によって決まります。 ほとんどの露天掘り鉱山の形状はほぼ円錐形ですが、開発中の鉱床の形状を常に反映しています。 露天掘り鉱山は、一連の同心円状の出っ張りまたはベンチで構成されており、それらは鉱山へのアクセスによって二分され、ピットの縁から底までらせん状またはジグザグ方向に傾斜している運搬道路によって構成されています。 規模に関係なく、鉱山計画には、ピット開発、インフラストラクチャー (保管、オフィス、保守など) の輸送、設備、採掘率、採掘率に関する規定が含まれています。 採掘率と採掘率は、鉱体の枯渇または経済的限界の実現によって定義される鉱山の寿命に影響を与えます。

現代の露天掘り鉱山の規模は、XNUMX 日あたり数百トンの鉱石を処理する小規模な民間企業から、XNUMX 日あたり XNUMX 万トン以上の材料を採掘する政府や多国籍企業が運営する拡張工業団地までさまざまです。 最大の作戦には、数平方キロメートルの面積が含まれる場合があります。

表土の剥ぎ取り

表土は、下にある鉱体を露出させるために除去する必要がある、固結および未固結の材料からなる廃岩です。 目的の鉱石にアクセスするためには、表土をできるだけ少なくすることが望ましいですが、鉱床が深くなると、より多くの廃岩が掘削されます。 ほとんどの撤去技術は、抽出 (掘削、発破、積み込み) と撤去 (運搬) の段階で中断を伴う周期的です。 これは、最初に穴を開けて発破しなければならない硬い岩の表土に特に当てはまります。 この周期的な影響の例外は、水圧露天採掘で使用される浚渫船と、バケット ホイール エクスカベーターを使用した一部のタイプのルース マテリアル採掘です。 掘削された鉱石に対する廃岩の割合は、ストリッピング率として定義されます。 大規模な採掘作業では、2:1 から 4:1 までのストリッピング比率は珍しくありません。 商品によっては、6:1 を超える比率は経済的に実行可能性が低くなる傾向があります。 除去された表土は、道路や鉱滓の建設に使用できます。また、埋土として鉱業以外の商業的価値を持つ場合もあります。

マイニング機器の選択

採掘設備の選択は、採掘計画の機能です。 鉱山設備の選択で考慮される要素には、ピットとその周辺地域の地形、採掘される鉱石の量、処理のために鉱石を輸送しなければならない速度と距離、推定鉱山寿命などが含まれます。 一般に、最新の露天採掘作業のほとんどは、モバイル ドリル リグ、油圧ショベル、フロント エンド ローダー、スクレーパー、および運搬用トラックに依存して、鉱石を抽出し、鉱石処理を開始します。 採掘事業が大規模になればなるほど、採掘計画を維持するために必要な設備の容量も大きくなります。

設備容量のマッチングを考慮した上で、地表鉱山の規模の経済性に適合するように、設備は一般的に利用可能な最大のものです。 たとえば、小型のフロントエンド ローダーは大型の運搬用トラックを積載できますが、効率的ではありません。 同様に、大きなショベルは小さなトラックに積み込むことができますが、トラックのサイクル時間を短縮する必要があり、XNUMX つのショベル バケットに複数のトラックに十分な量の鉱石が含まれている可能性があるため、ショベルの利用を最適化することはできません。 バケットの半分だけを積み込もうとしたり、トラックが過負荷になったりすると、安全性が損なわれる可能性があります。 また、選択した機器の規模は、利用可能なメンテナンス施設と一致する必要があります。 大型機器は、確立された保守施設への輸送に伴う物流上の問題により、故障した場所で保守されることがよくあります。 可能であれば、鉱山のメンテナンス施設は、鉱山設備の規模と量に対応できるように設計されています。 したがって、採掘計画に新しい大型設備が導入されると、運搬道路のサイズと品質、工具、保守施設などのサポート インフラストラクチャにも対処する必要があります。

従来の露天採掘方法

露天採掘とストリップ採掘は、露天採掘の 90 つの主要なカテゴリであり、世界の露天採掘生産量の XNUMX% 以上を占めています。 これらの採掘方法の主な違いは、鉱体の場所と機械的抽出方法です。 ルースロック採掘の場合、プロセスは本質的に連続しており、抽出と運搬のステップが連続して実行されます。 固体岩石の採掘では、積み込みと運搬の段階の前に、掘削と発破の不連続なプロセスが必要です。 ストリップマイニング (または露天採掘) 技術は、地表近くにあり、比較的平坦または平板状の鉱体と鉱物の継ぎ目の抽出に関連しています。 ショベル、トラック、ドラッグ ライン、バケット ホイール掘削機、スクレーパーなど、さまざまな種類の機器を使用します。 ほとんどのストリップ鉱山は、非硬岩鉱床を処理します。 石炭は、地表の継ぎ目からストリップ採掘される最も一般的な商品です。 対照的に、 露天掘り 播種および/または深い層に位置する硬岩鉱石を除去するために使用され、通常、ショベルおよびトラック機器による抽出に限定されます。 金、銀、銅など、多くの金属が露天掘り技術によって採掘されています。

採石場 は、局地的な鉱床から高度な圧密と密度を備えた固体岩を抽出する特殊な露天採掘技術を表すために使用される用語です。 採石された材料は、ドロマイトや石灰岩などの骨材または建築用石を生成するために破砕されたり、壊されたり、セメントや石灰を生成するために他の化学物質と組み合わされたりします。 建設資材は、輸送コストを削減するために、材料の使用場所に近接した採石場から生産されます。 敷石、花崗岩、石灰岩、大理石、砂岩、スレートなどの寸法石は、採石された材料の XNUMX 番目のクラスを表します。 寸法石の採石場は、地理的に離れている場合とそうでない場合があり、ユーザー市場への輸送が必要な、望ましい鉱物特性を持つ地域にあります。

多くの鉱体はあまりにも拡散して不規則であるか、小さすぎたり深すぎたりするため、ストリップ法や露天掘り法で採掘することはできず、地下採掘のより外科的なアプローチによって抽出する必要があります。 露天採掘がいつ適用されるかを判断するには、サイトと地域の地形と標高、遠隔性、気候、道路などのインフラストラクチャ、電力と水の供給、規制と環境の要件、勾配など、多くの要因を考慮する必要があります。安定性、表土の処分、製品の輸送など。

地形と標高: 地形と標高も、採掘プロジェクトの実現可能性と範囲を定義する上で重要な役割を果たします。 一般に、標高が高く、地形が粗いほど、鉱山の開発と生産は困難になる可能性があります。 アクセスできない山岳地帯にある高品位の鉱物は、平坦な場所にある低品位の鉱石よりも採掘効率が低くなる可能性があります。 より低い標高にある鉱山は、鉱山の探査、開発、生産において、悪天候に関連した問題を経験することは一般的に少ない. このように、地形と場所は、採掘方法と経済的実現可能性に影響を与えます。

鉱山開発の決定は、探査によって鉱床の特性が明らかになり、実現可能性調査によって鉱物の抽出と処理のオプションが定義された後に行われます。 開発計画の策定に必要な情報には、鉱体中の鉱物の形状、サイズ、等級、表土を含む材料の総量またはトン数、および水文学やプロセス水の供給源へのアクセス、入手可能性などのその他の要因が含まれる場合があります。電力源、廃石の保管場所、輸送要件、および労働力をサポートするための人口密集地の場所や町の開発の必要性を含むインフラストラクチャの機能。

輸送要件には、道路、高速道路、パイプライン、空港、鉄道、水路、および港が含まれる場合があります。 露天採掘の場合、既存のインフラストラクチャがない可能性がある大規模な土地が一般に必要です。 そのような場合、道路、ユーティリティ、および生活の手配を最初に確立する必要があります。 ピットは、必要な統合の程度に応じて、廃石貯蔵エリア、破砕機、濃縮器、製錬所、精製所などの他の処理要素と関連して開発されます。 これらの事業の資金調達には多額の資本が必要であるため、開発の残りの資金を調達するために、可能な限り早期に販売またはリース可能な鉱物を利用するために、開発を段階的に実施することができます。

生産と設備

掘削と発破

機械による掘削と発破は、ほとんどの開発された露天掘り鉱山から鉱石を抽出するための最初のステップであり、硬い岩の表土を除去するために使用される最も一般的な方法です。 固い岩石を緩めることができる機械装置は数多くありますが、爆薬に含まれるエネルギーの破砕能力に匹敵する機械装置は現在のところないため、爆薬が好ましい方法です。 一般的に使用される硬岩爆薬は硝酸アンモニウムです。 掘削装置は、鉱石の性質と、15 日に指定されたトン数の鉱石を破砕するのに必要な穴の速度と深さに基づいて選択されます。 例えば、60mの鉱石のベンチを採掘する場合、採掘するベンチの長さにもよりますが、一般的に現在の泥の表面から15m後方にXNUMX個以上の穴が掘削されます。 これは、後続の積み込みおよび運搬作業のための現場準備を可能にする十分なリードタイムで発生する必要があります.

ローディング

現在、露天採掘は通常、テーブル ショベル、フロント エンド ローダー、または油圧ショベルを使用して行われています。 露天採掘では、積載装置は、ショベルの XNUMX ～ XNUMX サイクルまたはパスで積載できる運搬用トラックに対応しています。 ただし、さまざまな要因が積載機器の優先順位を決定します。 鋭利な岩や硬い掘削や湿気の多い気候では、トラック付きシャベルが適しています。 逆に、ゴムタイヤローダーは資本コストがはるかに低く、少量で掘りやすい材料の積み込みに適しています。 さらに、ローダーは非常に可動性が高く、ある領域から別の領域への迅速な移動が必要な採掘シナリオや、鉱石の混合要件に適しています。 ローダーはまた、運搬トラックによって粉砕機の近くに積み上げられたブレンド ストック パイルから粉砕機に材料を積み込み、運搬し、投棄するためにも頻繁に使用されます。

油圧ショベルとケーブルショベルには、同様の利点と制限があります。 硬岩の掘削には油圧ショベルは好ましくなく、ケーブル ショベルは通常、より大きなサイズで入手できます。 したがって、生産量が 50 日あたり 200,000 トンを超える鉱山では、ペイロードが約 XNUMX 立方メートル以上の大型ケーブル ショベルが好まれます。 油圧ショベルは、鉱山の表面でより用途が広く、オペレーターの制御により、鉱山の表面の下半分または上半分から選択的にロードすることができます。 この利点は、積載ゾーンで鉱石から廃棄物を分離できる場合に役立ち、それによって運搬および処理される鉱石の品位が最大化されます。

運搬

露天掘り鉱山やストリップ鉱山での運搬は、運搬用トラックで行うのが最も一般的です。 多くの露天鉱山での運搬トラックの役割は、積み込みゾーンとピット内破砕ステーションまたは搬送システムなどの移送ポイントとの間のサイクリングに限定されています。 運搬用トラックは、1960 年代まで好まれた運搬方法であった鉄道に比べて操作の柔軟性に基づいて好まれています。 しかし、地表の金属ピットと非金属ピットで材料を輸送するコストは、一般に、鉱山の総運用コストの 50% を超えています。 ピット内破砕とベルトコンベヤシステムによる搬送は、輸送コスト削減の主な要因となっています。 ディーゼル エンジンや電気駆動などの運搬用トラックの技術開発により、はるかに大容量の車両が登場しました。 いくつかのメーカーは現在、240 トン容量のトラックを生産しており、近い将来には 310 トン容量を超えるトラックが期待されています。 さらに、コンピューター化された配車システムと全地球測位技術を使用することで、効率と生産性を向上させて車両を追跡し、スケジュールを立てることができます。

運搬道路システムは、単方向または双方向の交通を使用する場合があります。 トラフィックは、左または右の車線構成のいずれかです。 非常に大型のトラックでは、オペレータがタイヤの位置を把握しやすくするために、左車線の通行が好まれることがよくあります。 左側通行の安全性も向上し、道路中央での運転席側衝突の可能性が減少します。 運搬道路の勾配は、通常、持続的な運搬のために 8 ～ 15% に制限され、最適には約 7 ～ 8% です。 安全と排水には、45 m の厳しい勾配ごとに最大勾配が 2% の、少なくとも 460 m のセクションを含む長い勾配が必要です。 道路と隣接する掘削の間に位置する路肩 (高い土の境界) は、露天鉱山の標準的な安全機能です。 また、反対側の交通を分離するために、道路の真ん中に配置することもできます。 スイッチバック式運搬道路が存在する場合、長く急な坂道の終点に上昇する避難車線を設置することができます。 バームなどの道路端のバリアは標準であり、すべての道路と隣接する掘削の間に配置する必要があります。 高品質の道路は、安全なトラック速度を最大化し、メンテナンスのためのダウンタイムを短縮し、ドライバーの疲労を軽減することにより、生産性を最大化します。 運搬用トラックの道路整備は、燃料消費量の削減、タイヤの寿命の延長、修理費の削減を通じて、運用コストの削減に貢献します。

最良の条件下での鉄道輸送は、鉱石を鉱山の外に長距離輸送するための他の輸送方法よりも優れています。 しかし、実際問題として、電気トラックやディーゼル駆動トラックの出現以来、露天採掘では鉄道による運搬はもはや広く使用されていません。 運搬用トラックとピット内コンベア システムの汎用性と柔軟性を活用するために、鉄道運搬車が置き換えられました。 鉄道では、上り坂の運搬には 0.5 ～最大 3% の非常に緩やかな勾配が必要です。 鉄道エンジンと軌道要件への資本投資は非常に高く、投資収益率を正当化するには、長い鉱山寿命と大量の生産量が必要です。

鉱石ハンドリング（運搬）

ピット内での破砕と運搬は、1950 年代半ばに最初に実施されて以来、人気が高まっている方法論です。 鉱山ピット内にセミモバイルクラッシャーを配置し、その後コンベヤシステムによってピットから輸送することで、従来の車両運搬に比べて大幅な生産上の利点とコスト削減が実現しました。 高コストの運搬道路の建設と保守が削減され、運搬トラックの運転とトラックの保守と燃料に関連する人件費が最小限に抑えられます。

インピットクラッシャーシステムの目的は、主にコンベアによる鉱石の輸送を可能にすることです。 ピット内破砕機システムは、常設設備から完全に移動可能なユニットまでさまざまです。 しかし、より一般的には、破砕機はモジュール形式で構築され、鉱山内での携帯性を確保しています。 粉砕機は XNUMX 年から XNUMX 年ごとに移転する可能性があります。 ユニットのサイズと複雑さ、および移転距離によっては、移転を​​完了するのに数時間、数日、または数か月かかる場合があります。

運搬用トラックに対するコンベヤーの利点には、瞬時の始動、自動および連続運転、最大 90 ～ 95% の可用性による高度な信頼性が含まれます。 それらは通常、悪天候によって損なわれることはありません。 また、運搬用トラックに比べて、コンベヤの労働要件ははるかに低くなります。 トラックの運用と維持には、同等の容量のコンベア システムの 30 倍の乗組員が必要になる場合があります。 また、トラックの最大勾配は通常 10% ですが、コンベヤは最大 XNUMX% の勾配で動作できます。 急勾配を使用すると、低勾配の表土を除去する必要性が低くなり、高コストの運搬道路を確立する必要性が減少する可能性があります。 コンベアシステムは、多くの地表石炭作業でバケットホイールショベルにも統合されているため、運搬用トラックが不要になります。

ソリューション マイニング方法

溶液採掘は、XNUMX 種類の水採掘の中で最も一般的であり、従来の採掘方法では効率が低く経済的でない場合に、可溶性鉱石を抽出するために使用されます。 浸出または表面浸出としても知られるこの技術は、金および銀の浸出採掘のように主要な採掘方法である場合もあれば、低品位の銅酸化物鉱石を浸出する場合のように、製錬および精製の従来の乾式冶金工程を補う場合もあります。 .

露天採掘の環境側面

地雷の環境への重大な影響は、地雷がどこにあっても注目を集めています。 地形の変化、植物の破壊、固有の動物への悪影響は、露天採掘の必然的な結果です。 地表水と地下水の汚染は、特に溶液採掘での浸出剤の使用と水圧採掘からの流出で、しばしば問題を引き起こします。

世界中の環境保護主義者の関心が高まり、航空機や航空写真が使用されるようになったおかげで、鉱業企業は、目的の鉱石の採掘が完了したときに、もはや自由に「掘って走る」ことができなくなりました。 法律や規制は、ほとんどの先進国で公布されており、国際機関の活動を通じて、まだ存在していない場所では促進されています。 彼らは、すべての採掘プロジェクトに不可欠な要素として環境管理プログラムを確立し、予備的な環境影響評価などの要件を規定しています。 土地の輪郭の復元、再植林、固有の動物相の再植林、固有の野生生物の再飼育などを含む漸進的なリハビリテーション プログラム。 同時および長期のコンプライアンス監査 (UNEP 1991、UN 1992、環境保護庁 (オーストラリア) 1996、ICME 1996)。 これらは、必要な政府のライセンスに必要な文書のステートメント以上のものであることが不可欠です。 基本原則は、現場のマネージャーによって受け入れられ、実践され、すべてのレベルの労働者に伝達されなければなりません。

必要性や経済的利点に関係なく、すべての表面処理方法には 1 つの共通の特徴があります。(2) 鉱石は通常の方法で採掘され、その後備蓄されます。 （２）鉱石ストックの頂部に水溶液が適用され、関心のある金属と化学的に反応し、そこから得られた金属塩溶液が収集および処理のためにストックパイルを通って送られる。 表面溶液採掘の適用は、ボリューム、目的の鉱物と関連する母岩の冶金、および操作を経済的に実行可能にするのに十分な大きさの浸出ダンプを開発するために利用可能な面積と排水に依存します。

ソリューションマイニングが主要な生産方法である露天鉱山での浸出ダンプの開発は、鉱石がミルではなくダンプのみに向けられていることを除いて、すべての露天掘り操作と同じです。 粉砕法と溶解法の両方を使用する鉱山では、鉱石は粉砕部分と浸出部分に分離されます。 たとえば、ほとんどの硫化銅鉱石は、製錬と精製によって市場グレードの銅に粉砕および精製されます。 一般に乾式冶金処理に適していない酸化銅鉱石は、浸出操作に送られます。 ダンプが開発されると、ソリューションは、ダンプの設計パラメーター、適用される溶液の性質と量、および金属の濃度と鉱物学によって制御される予測可能な速度で、周囲の岩石から可溶性金属を浸出させます。鉱石。 可溶性金属を抽出するために使用される溶液は、 寛大な. この鉱業部門で使用される最も一般的な浸出剤は、金にはアルカリ性シアン化ナトリウム、銅には酸性硫酸、マンガンには二酸化硫黄水溶液、ウラン鉱石には硫酸-硫酸鉄の希薄溶液です。 ただし、ほとんどの浸出ウランと可溶性塩は、 その場 事前の機械的抽出を行わずに浸出剤を鉱体に直接注入する採掘。 この後者の技術は、鉱床から鉱石を抽出することなく、低品位の鉱石を処理することを可能にします。

健康と安全面

溶液採掘における鉱石の機械的抽出に関連する職業上の健康および安全上の危険は、従来の露天採掘作業の場合と本質的に類似しています。 この一般化の例外は、従来の処理のためにミルに運ばれる前に、非浸出鉱石が地表の鉱山ピットで一次粉砕を受ける必要があることです。ソリューションマイニング。 したがって、ソリューションマイニングの労働者は、粉塵、騒音、物理的危険などの主要な粉砕の危険にさらされることが少なくなります。

露天採掘環境での負傷の主な原因には、マテリアルハンドリング、スリップと落下、機械、ハンドツールの使用、動力運搬、および電源接触が含まれます。 ただし、溶液採掘に特有なのは、輸送、浸出現場活動、および化学処理および電解処理中に化学浸出剤にさらされる可能性があることです。 酸性ミストへの暴露は、金属の電解抽出タンクハウスで発生する可能性があります。 ウラン採掘では、抽出から濃縮に比例して増加する電離放射線の危険に対処する必要があります。

油圧採掘方法

水圧採掘、または「液圧採掘」では、高圧水スプレーを使用して、ゆるく固結または未固結の物質を処理用のスラリーに掘削します。 水圧法は、主に金属および骨材の鉱床に適用されますが、石炭、砂岩、および金属ミル尾鉱もこの方法に適しています。 最も一般的で最もよく知られているアプリケーションは次のとおりです。 砂鉱採掘 ここでは、金、チタン、銀、スズ、タングステンなどの金属が漂砂鉱床 (プレーサー) から洗い流されます。 水の供給と圧力、流出のための地面の勾配、採掘面から処理施設までの距離、採掘可能な材料の圧密の程度、および廃棄物処理エリアの利用可能性はすべて、水力採掘作業の開発における主な考慮事項です。 他の露天採掘と同様に、適用可能性は場所によって異なります。 この方法によるマイニングの固有の利点には、比較的低い運用コストと、シンプルで頑丈なモバイル機器の使用による柔軟性が含まれます。 その結果、多くの油圧操作は、インフラストラクチャ要件が制限されていない遠隔地の採鉱地域で開発されています。

他のタイプの露天採掘とは異なり、油圧技術は、採掘と採掘された材料の運搬 (「スライシング」) の両方の媒体として水に依存しています。 高圧水スプレーは、モニターまたはウォーター キャノンによってプレーサー バンクまたは鉱床に送られます。 それらは、砂利と未固結の材料を分解し、収集および処理施設に洗い流します。 水圧は、非常にゆるい細かい物質の通常の重力流から、固結していない堆積物の平方センチメートルあたり数千キログラムまでさまざまです。 ブルドーザー、グレーダー、またはその他の移動式掘削装置を使用して、より圧縮された材料の採掘を容易にすることがあります。 歴史的に、そして現代の小規模事業では、スラリーまたは流出物の収集は、少量の水門とキャッチで管理されています。 商業規模の操業は、XNUMX 時間あたり非常に大量のスラリーを処理できるポンプ、封じ込めおよび沈殿池、分離装置に依存しています。 採掘される鉱床のサイズに応じて、水モニターの操作は手動、遠隔制御、またはコンピューター制御のいずれかになります。

水圧採掘が水中で行われる場合、それは浚渫と呼ばれます。 この方法では、フローティング処理ステーションが、粘土、シルト、砂、砂利、および関連する鉱物などの緩い堆積物を、バケット ライン、ドラッグ ライン、および/または水中のウォーター ジェットを使用して抽出します。 採掘された材料は、水力または機械で浚渫装置の一部である洗浄ステーションに輸送されるか、分離して処理を完了するための後続の処理ステップで物理的に分離されます。 浚渫は商業用の鉱物を抽出し、石を集約するために使用されますが、水路や氾濫原をきれいにして深くするために使用される技術として最もよく知られています。

健康と安全

水圧採掘の物理的危険性は、露天採掘法とは異なります。 掘削、爆発物、運搬、および削減活動の最小限の適用により、安全上の危険は、ほとんどの場合、高圧水システム、モバイル機器の手動移動、電源と水に関連する近接の問題、および建物の崩壊に関連する近接の問題に関連する傾向があります。鉱山の顔とメンテナンス活動。 健康上の危険には、主に騒音やほこりへの暴露、および機器の取り扱いに関連する人間工学的な危険が含まれます。 採掘媒体として水を使用するため、従来の露天採掘ほど粉塵への曝露は一般的に問題になりません。 管理されていない溶接などの保守活動も、作業員の曝露に寄与する可能性があります。

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