他の露天採掘と区別される露天炭採掘の地質学的特徴は、地層の性質とその比較的低い値であり、露天炭坑では、広い範囲にわたって大量の表土を移動させる必要があることがよくあります (つまり、剥土率が高い)。 ）。 その結果、露天炭鉱は特殊な設備と採掘技術を開発してきました。 例としては、幅 30 から 60 m の細片を採掘する引き綱ストリップ鉱山や、長さ 50 km までの坑内で材料を横流しするなどがあります。 修復は、関連する領域の重大な混乱のため、採掘サイクルの不可欠な部分です。
地表炭鉱は、小規模 (すなわち、年間生産量 1 万トン未満) から大規模 (年間生産量 10 万トン以上) までさまざまです。 必要な労働力は、鉱山の規模と種類、設備の規模と量、石炭と表土の量によって異なります。 労働力の生産性と規模を示すいくつかの典型的な測定値があります。 これらは：
1. 鉱山労働者 5,000 人あたりの産出量は、年間の鉱山労働者 40,000 人あたりのトン数で表されます。 これは、鉱山労働者 XNUMX 人あたり年間 XNUMX トンから、鉱山労働者 XNUMX 人あたり年間 XNUMX トンまでの範囲になります。
2. 鉱山労働者 100,000 人あたりの年間移動量の総トン数。 この生産性指標は、石炭と表土を組み合わせたものです。 年間 400,000 人あたり XNUMX トンの生産性は低く、XNUMX 人あたり XNUMX トンはスケールの非常に生産的な終わりです。
多額の設備投資が必要なため、多くの炭鉱は XNUMX 日間連続シフトで操業しています。 これには XNUMX 人の乗務員が関与します。XNUMX 人はそれぞれ XNUMX 時間の XNUMX 交代制で勤務し、XNUMX 人目の乗務員は名簿上の休暇をカバーします。
鉱山計画
地表炭鉱の採掘計画は反復的なプロセスであり、チェックリストにまとめることができます。 このサイクルは、地質学とマーケティングから始まり、経済評価で終わります。 プロジェクトが承認と開発のさまざまな段階を経るにつれて、計画の詳細 (およびコスト) のレベルが上がります。 実現可能性調査は、開発前の作業を対象としています。 生産開始後も同じチェックリストを使用して、年次および XNUMX 年計画、ならびにすべての石炭が抽出されたときに鉱山を閉鎖し、地域を修復するための計画を作成します。
重要なことに、計画の必要性は継続しており、採掘の進行に伴って学習した市場、技術、法律、および鉱床に関する知識の変化を反映するために、計画を頻繁に更新する必要があります。
地質学的影響
地質学的特徴は、特定の露天炭鉱で使用される採掘方法と設備の選択に大きな影響を与えます。
縫い目の姿勢、通称 ディップ、採掘されているシームと水平面の間の角度を表します。 傾斜が急であるほど採掘が難しくなります。 傾斜は鉱山の安定性にも影響します。 ドラグライン操作の制限傾斜は約 7° です。
力 石炭と廃石の量によって、使用できる機器と、材料を爆破する必要があるかどうかが決まります。 東ヨーロッパやドイツで一般的に使用されているバケットホイール式掘削機などの連続採鉱設備は、発破を必要としない非常に強度の低い材料に限定されています。 しかし、典型的には表土は硬すぎて発破せずに掘ることができず、岩を小さな破片に砕き、シャベルや機械装置で掘削することができます。
として 深さ 炭層の数が増えると、廃棄物と石炭を地表またはダンプに輸送するコストが高くなります。 ある時点で、露天掘りよりも坑内採掘の方が経済的になるでしょう。
50 mm 程度の薄層も採掘できますが、石炭の回収はより困難になり、費用もかかります。 縫い目の厚さ 減少します。
水文学 石炭および表土中の水の量を指します。 かなりの量の水が安定性に影響を与え、ポンプの要件がコストに追加されます。
石炭の大きさ 予約済み 操作の規模は、使用できる機器に影響します。 小規模な鉱山は、より小型で比較的高価な設備を必要としますが、大規模な鉱山は規模の経済と生産単位あたりの低コストを享受します。
環境特性 採掘後の表土の挙動を指します。 一部の表土は「酸生成」と呼ばれます。これは、空気や水にさらされると、環境に有害で特別な処理が必要な酸を生成することを意味します。
上記の要因とその他の要因の組み合わせによって、特定の露天炭鉱に適した採掘方法と設備が決まります。
マイニングサイクル
露天炭採掘の方法論は、一連のステップに分けることができます。
表土の除去 そして、それを保管するか、修復されている地域でそれを交換することは、サイクルの重要な部分です。その目的は、土地利用を少なくとも採掘開始前と同じくらい良好な状態に戻すことです. 表土には植物の栄養素が含まれているため、重要な構成要素です。
地面の準備 大きな岩を砕くために爆発物を使用する場合があります。 場合によっては、機械的な力を使って岩を小さな破片に砕くリッパーを備えたブルドーザーによってこれが行われます。 岩の強度が低い一部の鉱山では、掘削機が岸から直接掘ることができるため、地面の準備は必要ありません。
廃棄物除去 炭層の上にある岩を採掘し、それをダンプに運ぶプロセスです。 ダンプが隣接するストリップにあるストリップ鉱山では、サイドキャスト操作です。 ただし、一部の鉱山では、継ぎ目の構造と利用可能なダンプ スペースのために、ダンプが数キロ離れている場合があり、トラックまたはコンベヤーによるダンプへの輸送が必要です。
石炭鉱業 鉱山の露出面から石炭を取り除き、坑外に搬出する工程です。 次に何が起こるかは、石炭市場の場所とその最終用途によって異なります。 オンサイトの発電所に供給される場合は、粉砕されてボイラーに直接送られます。 石炭の品位が低い場合は、準備プラントで石炭を「洗浄」することによってアップグレードできます。 これにより、石炭と表土が分離され、よりグレードの高い製品が得られます。 通常、この石炭は市場に出荷される前に、均一なサイズにするために破砕し、品質のばらつきを抑えるために混合する必要があります。 道路、コンベア、列車、はしけ、または船で輸送できます。
リハビリテーション 地形を復元し、排水基準を満たすようにダンプを整形し、表土を交換し、植生を植えて元の状態に戻します。 その他の環境管理の考慮事項には、次のものがあります。
- 水管理：既設水路の分流、鉱山用水の土砂ダムによる管理、汚染水を排出しないための再利用
- ビジュアルプランニング : 視覚的な影響を最小限に抑える
- 植物と動物: 樹木や植生を回復させ、固有の野生生物に取って代わる
- 考古学: 文化的に重要な場所の保存および/または修復
- 最後のボイド: 採掘が停止した後に穴をどうするか (例: 埋められるか、湖に変わる可能性があります)
- 送風と振動、建物が近くにある場合、特定の技術によって管理する必要がある発破による
- 騒音と粉塵、近くの住居やコミュニティに迷惑をかけないように管理する必要があります。
地表採炭が環境全体に与える影響は甚大ですが、企業のすべての段階で適切な計画と管理を行うことで、すべての要件を満たすように管理できます。
採掘方法と設備
露天炭採掘には、トラックとシャベルの XNUMX つの主要な採掘方法が使用されます。 ドラグライン; バケットホイール掘削機やピットクラッシャーなどのコンベアベースのシステム。 多くの鉱山ではこれらを組み合わせて使用しており、オーガ採掘や連続ハイウォール採掘などの特殊な技術もあります。 これらは、地上炭鉱の総生産量のほんの一部を占めています。 ドラグラインとバケットホイールのシステムは、露天採炭用に特別に開発されましたが、トラックとショベルの採掘システムは採掘業界全体で使用されています。
トラックとシャベル 採掘方法には、電動ロープショベル、油圧ショベル、フロントエンドローダーなどの掘削機を使用して、表土をトラックに積み込みます。 トラックのサイズは、35 トンから 220 トンまでさまざまです。 トラックは表土を採掘面から投棄エリアに運び、そこでブルドーザーが岩を押して積み上げ、リハビリのために投棄場を形成します。 トラックとシャベルの方法は、その柔軟性で知られています。 例は、世界のほとんどの国で見られます。
ドラグライン は、表土を採掘するための最も安価な方法の 100 つですが、一般に 100 m の長さのブームの長さによって操作が制限されます。 ドラグラインはその中心点でスイングするため、現在の場所から約 XNUMX m 離れた場所に材料を投棄できます。 この形状では、鉱山を細長い帯状に配置する必要があります。
ドラグラインの主な制限は、約 60 m の深さまでしか掘れないことです。 これを超えると、トラックやシャベルのフリートなど、別の形態の補助的な表土除去が必要になります。
コンベアベースの採掘システム トラックの代わりにコンベアを使用して表土を輸送します。 表土の強度が低い場合は、バケットホイール掘削機で切羽から直接採掘できます。 表土と石炭を途切れることなく供給するため、「連続」採掘法と呼ばれることがよくあります。 ドラグラインとシャベルは周期的で、各バケットへの積み込みには 30 ～ 60 秒かかります。 より硬い表土は、コンベアに供給するために、ブラストまたはピットクラッシャーとショベルローディングの組み合わせが必要です。 コンベアベースの露天採炭システムは、表土をかなりの距離またはかなりの高さまで輸送する必要がある場合に最適です。
まとめ
露天炭採掘には、広い地域から大量の廃棄物と石炭を除去できる特殊な設備と採掘技術が含まれます。 リハビリテーションは、プロセスの不可欠かつ重要な部分です。