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74. 鉱業および採石業

章の編集者:  ジェームズ・R・アームストロングとラジ・メノン


 

目次 

図表

マイニング: 概要
ノーマン・S・ジェニングス

探査
ウィリアム・S・ミッチェルとコートニー・S・ミッチェル

炭鉱の種類
フレッド・W・ハーマン

地下採掘の技術
ハンス・ハムリン

地下石炭採掘
サイモン・ウォーカー

表面採掘方法
トーマス・A・ヘスモンとカイル・B・ドットソン

地表炭採掘管理
ポール・ウェストコット

鉱石の処理
シドニー・アリソン

石炭準備
アンソニー・D・ウォルターズ

地下鉱山の地上管制
リュック・ボーシャン

地下鉱山の換気と冷却
MJハウズ

地下鉱山の照明
ドン・トロッター

鉱業における個人用保護具
ピーター・W・ピッカリル

鉱山での火災と爆発
ケイシー・C・グラント

ガスの検出
ポール・マッケンジー・ウッド

緊急時への備え
ゲイリー・A・ギブソン

鉱業および採石業の健康被害
ジェームズ・L・ウィークス

テーブル類

以下のリンクをクリックして、記事のコンテキストで表を表示します。

1. 設計風量係数
2. 衣類補正空冷パワー
3. 鉱山光源の比較
4. 温度の石炭階層の加熱
5. 緊急事態への備えの重要な要素/下位要素
6. 緊急施設、設備、資材
7. 緊急時対応トレーニング マトリックス
8. 緊急時計画の水平監査の例
9. 有害ガスの通称と健康への影響

フィギュア

サムネイルをポイントすると、図のキャプションが表示されます。クリックすると、記事のコンテキストで図が表示されます。

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日曜日、13月2011 14:50

マイニング: 概要

鉱物および鉱物製品は、ほとんどの産業のバックボーンです。 世界のほぼすべての国で、何らかの形の採掘または採石が行われています。 鉱業は、それが行われている国や地域だけでなく、それを超えて、経済、環境、労働、社会に重要な影響を及ぼします。 多くの開発途上国では、鉱業が GDP のかなりの割合を占めており、多くの場合、外貨収入と外国投資の大部分を占めています。

鉱業の環境への影響は、重大かつ長期にわたる可能性があります。 採掘地域の管理と復旧には、良い慣行と悪い慣行の多くの例があります。 鉱物の使用による環境への影響は、業界とその労働者にとって重要な問題になりつつあります。 たとえば、地球温暖化に関する議論は、一部の地域での石炭の使用に影響を与える可能性があります。 リサイクルは、必要な新しい材料の量を減らします。 また、プラスチックなどの非鉱物材料の使用の増加は、GDP 単位あたりの金属および鉱物の使用強度に影響を与えます。

競争、鉱物等級の低下、処理コストの上昇、民営化とリストラは、それぞれ、採掘会社にコスト削減と生産性向上を迫っています。 鉱業業界の多くは資本集約度が高いため、鉱業会社は自社の設備を最大限に活用するよう求められており、その結果、より柔軟で集中的な作業パターンが求められています。 生産性の向上、抜本的なリストラ、民営化により、多くの鉱業分野で雇用が減少しています。 これらの変更は、代わりの雇用を見つけなければならない鉱山労働者に影響を与えるだけではありません。 業界に残っている人は、より多くのスキルと柔軟性が求められます。 コストを削減したいという鉱業会社の願望と、自分たちの仕事を守りたいという労働者の願望との間のバランスを見つけることは、鉱業の世界全体で重要な問題となっています。 鉱業コミュニティは、縮小や閉鎖だけでなく、新しい鉱業事業にも適応しなければなりません。

鉱業は、結束の固いコミュニティや、汚れた危険な仕事をしている労働者が関与する特別な産業と見なされることがよくあります。 鉱業はまた、経営者や雇用主などのトップの多くが、企業や従業員に影響を与える問題を直接経験した元鉱山労働者または鉱業エンジニアであるセクターでもあります。 さらに、鉱山労働者はしばしば産業労働者のエリートであり、政治的および社会的変化が当時の政府が想定していたよりも速く起こったときに最前線に立つことがよくありました.

石炭を含む約 23 億トンの鉱物が毎年生産されています。 価値の高い鉱物の場合、生成される廃棄物の量は最終製品の何倍にもなります。 たとえば、12 オンスの金は約 30 トンの鉱石を処理した結果です。 50 トンの銅は、約 1.5 トンの鉱石から得られます。 価値の低い材料 (砂、砂利、粘土など) (採掘される材料の大部分を占める) の場合、許容できる廃棄材料の量は最小限です。 ただし、世界の鉱山は最終的に必要な量の少なくとも XNUMX 倍を生産しなければならないと想定しても問題ありません (地表の「土被り」の除去は後で交換されるため、XNUMX 回処理されます)。 そのため、世界中で毎年約 XNUMX 億トンの鉱石が採掘されています。 これは、毎年、スイスのサイズの深さ XNUMX メートルの穴を掘ることに相当します。

求人案内

鉱業は主要な雇用主ではありません。 それは世界の労働力の約 1% を占めており、約 30 万人が働いており、そのうち 10 万人が石炭を生産しています。 ただし、すべてのマイニング ジョブには、マイニングに直接依存するジョブが少なくとも 6 つあります。 また、上記の数字に含まれていない少なくとも300万人が小規模鉱山で働いていると推定されています。 扶養家族を考慮すると、鉱業で生計を立てている人の数は約 XNUMX 億人にのぼる可能性があります。

安全衛生

鉱山労働者は、日常的にも勤務時間中も、絶えず変化する職場環境の組み合わせに直面しています。 自然光や換気のない大気中で作業し、材料を取り除き、周囲の地層からの即時の反応がないようにしようとすることで、地球に空隙を作ります. 多くの国で多大な努力が払われているにもかかわらず、世界の鉱山労働者の死亡、負傷、病気の犠牲者は、ほとんどの国で、危険にさらされている人々の数を考慮に入れると、依然として最も危険な職業であることを意味します.

世界の労働力の 1% しか占めていませんが、鉱業は職場での死亡事故の約 8% (年間約 15,000 件) の原因となっています。 けがに関する限り、信頼できるデータは存在しませんが、職業病 (じん肺、難聴、振動の影響など) の影響を受けた労働者の数は重要であり、早期の障害や死亡さえ直接原因となる可能性があります。彼らの作業。

ILOと鉱業

国際労働機関 (ILO) は、鉱業の労働問題や社会問題に当初から取り組んできました。 ) 31 年の条約 (第 1931 号) から、176 年の国際労働会議で採択された鉱山における安全衛生条約 (第 1995 号) へ。 、労働条件、および労働安全衛生と労使関係へのトレーニング。 その結果、50 を超える合意された結論と決議が得られ、そのうちのいくつかは国家レベルで使用されています。 また、加盟国でのさまざまな訓練や支援プログラムなど、ILO の行動を引き起こしたものもあります。 いくつかは、安全慣行のコードの開発につながり、最近では新しい労働基準につながっています.

1996 年には、より短期間でより焦点を絞った三者会合の新しいシステムが導入されました。このシステムでは、関連する国や地域、国家レベル、および ILO によって、実際的な方法で問題に対処するために、話題の鉱業問題が特定され、議論されます。 . 1999 年の最初の会議では、小規模採掘の社会問題と労働問題を扱います。

鉱業における労働問題や社会問題は、経済、政治、技術、環境など、他の考慮事項と切り離すことはできません。 鉱業が関係者全員に利益をもたらす方法で発展することを保証するためのモデル的なアプローチはあり得ませんが、そうする必要があることは明らかです。 ILO は、この重要な産業の労働と社会の発展を支援するためにできる限りのことを行っています。 しかし、それだけでは機能しません。 その影響を最大化するためには、社会的パートナーの積極的な関与が必要です。 ILO はまた、他の国際機関と緊密に連携して、鉱業の社会的および労働的側面に注意を向け、必要に応じて協力しています。

鉱業は危険な性質を持っているため、ILO は常に労働安全衛生の改善に深く関心を持ってきました。 ILO の塵肺の X 線写真の国際分類は、粉塵の吸入によって引き起こされる胸部の X 線写真の異常を体系的に記録するための国際的に認められたツールです。 安全と健康に関する XNUMX つの行動規範は、地下鉱山と地表鉱山のみを対象としています。 その他は、鉱業に関連しています。

1995 年の鉱山における安全と健康に関する条約の採択は、鉱業における労働条件の改善に関する国内行動の原則を定めたものであり、次の理由から重要です。

  • 鉱山労働者は特別な危険に直面しています。
  • 多くの国で鉱業の重要性が増しています。
  • 労働安全衛生に関する初期の ILO 基準、および多くの国における既存の法律は、鉱業の特定のニーズに対応するには不十分です。

 

条約の最初の 1997 つの批准は 1998 年半ばに行われました。 それは XNUMX 年半ばに発効する。

トレーニング

近年、ILO は、意識の向上、検査の改善、救助訓練を通じて、鉱夫の安全と健康を改善することを目的としたさまざまな訓練プロジェクトを実施してきました。 これまでの ILO の活動は、国内法を国際労働基準に適合させ、鉱業における労働安全衛生のレベルを引き上げ、多くの国で進歩に貢献してきました。

労使関係と雇用

激化する競争に直面して生産性を向上させなければならないというプレッシャーは、企業が収益性や存続さえも疑わしいと認識したときに、結社の自由と団体交渉の基本原則が疑問視される結果になることがあります。 しかし、これらの原則の建設的な適用に基づく健全な労使関係は、生産性の向上に重要な貢献をすることができます。 この問題は 1995 年の会議で詳細に検討されました。重要な点は、必要なリストラを成功させ、鉱業全体が永続的な利益を得るために、社会的パートナー間の緊密な協議の必要性でした。 また、作業組織と作業方法の新しい柔軟性が労働者の権利を危険にさらしたり、健康と安全に悪影響を及ぼしたりしてはならないことが合意されました。

小規模採掘

小規模マイニングは、大きく 1 つのカテゴリに分類されます。 XNUMX つ目は、工業用および建設資材の小規模な採掘および採石であり、ほとんどがローカル市場向けであり、すべての国に存在します (図 XNUMX を参照)。 それらを管理し、課税するための規制が設けられていることが多いが、小規模な製造工場に関しては、検査の欠如と緩い施行により、非公式または違法な操業が続いている.

図 1. 西ベンガルの小規模採石場

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2 番目のカテゴリは、比較的価値の高い鉱物、特に金や貴石の採掘です (図 XNUMX を参照)。 産出物は通常、承認された代理店への販売または密輸を通じて輸出されます。 この種の小規模採掘の規模と特徴により、適用が不適切で不可能な法律が存在します。

図 2. ジンバブエの小規模金鉱山

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小規模な採掘は、特に農村地域でかなりの雇用を生み出します。 一部の国では、正規の鉱業部門よりも小規模で、多くの場合非公式の鉱業に雇用されている人がはるかに多い. 限られたデータによると、XNUMX 万人以上が小規模採掘に従事していることがわかります。 しかし、残念なことに、これらの仕事の多くは不安定で、国際的および国内の労働基準に適合していません。 小規模な鉱山での事故率は、先進国であっても、大規模な鉱山の XNUMX 分の XNUMX 倍です。 不衛生な状態に起因する病気は、多くの場所で一般的です。 これは、安全でクリーンな小規模鉱山が存在しないと言っているわけではありませんが、少数派である傾向があります。

特別な問題は、子供の雇用です。 児童労働撤廃のための国際プログラムの一環として、ILO はアフリカ、アジア、ラテンアメリカのいくつかの国で、石炭、金、宝石の鉱山から子供たちを引き離すための教育の機会と代替収入を生み出す見通しを提供するプロジェクトに着手しています。これらの国の地域。 この作業は、国際鉱山労働者組合 (ICEM) および地元の非政府組織 (NGO) および政府機関と調整されています。

NGO はまた、効率を改善し、小規模採掘の健康と環境への影響を軽減するための適切な技術を導入するために、地域レベルで熱心かつ効果的に取り組んできました。 一部の国際政府機関 (IGO) は、調査を実施し、ガイドラインと行動計画を作成しました。 これらは、児童労働、女性と先住民の役割、課税と土地所有権の改革、環境への影響に取り組んでいますが、これまでのところ、目に見える効果はほとんどないようです。 ただし、政府の積極的な支援と参加がなければ、そのような取り組みの成功には問題があることに注意する必要があります。

また、ほとんどの場合、水銀を再回収するためのレトルトなど、健康と環境への影響を軽減するための安価ですぐに利用できる効果的な技術を使用することに、小規模鉱山労働者の間ではほとんど関心がないようです。 水銀のコストは制約ではないので、そうするインセンティブはしばしばありません. さらに、特に巡回採掘者の場合、採掘が終了した後に使用するために土地を保存することに長期的な関心がないことがよくあります。 課題は、小規模の鉱山労働者に、彼らの活動を不当に制限せず、健康と富の面で、土地と国にとってより良い方法で採掘を行うためのより良い方法があることを示すことです. 1993 年に開催された小規模/中規模鉱業の開発のためのガイドラインに関する国連地域間セミナーで作成された「ハラレ ガイドライン」は、政府および開発機関がさまざまな問題に完全かつ調整された方法で取り組むためのガイダンスを提供します。 ほとんどの小規模採掘活動に使用者団体と労働者団体が関与していないことは、小規模採掘を公式部門に持ち込むという特別な責任を政府に課しています。小規模採掘の経済的および社会的利益を増加させます。 また、世界銀行が主催した 1995 年の国際円卓会議では、手掘り採掘の負の副作用 (この活動の不十分な安全性と健康状態を含む) を最小限に抑え、社会経済的利益を最大化することを目的とした手掘り採掘の戦略が策定されました。

鉱山における安全衛生条約とそれに付随する勧告 (第 183 号) は、国内法と慣行の指針となる国際的に合意された基準を詳細に定めています。 これはすべての鉱山をカバーし、フロアを提供します。これは、鉱山の運用におけるすべての変更を測定するための最低限の安全要件です。 条約の条項は、いくつかの国で新たな鉱業法や労働協約にすでに盛り込まれており、多くの鉱業国ですでに公布されている安全衛生規則は、同条約が定めた最低基準を上回っています。 条約がすべての国で批准され(批准により法的効力が生じる)、鉱業のすべての分野での規制の実施を監視できるように、適切な当局に適切な人員と資金が確保される必要があります。 . ILO はまた、条約を批准した国における条約の適用を監視します。

 

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日曜日、13月2011 15:09

探査

鉱物探査は採掘の前身です。 探査はハイリスクでコストのかかるビジネスであり、成功すれば採掘に有利な鉱物鉱床の発見につながります。 1992 年には、世界中で 1.2 億米ドルが探査に費やされました。 これは 2.7 年には約 1995 億ドルに増加しました。多くの国が探鉱投資を奨励しており、発見の可能性が高い分野での探鉱競争は激しくなっています。 今日の鉱物探査は、ほぼ例外なく、探鉱者、地質学者、地球物理学者、地球化学者の学際的なチームによって行われ、世界中のあらゆる地形で鉱物鉱床を探しています。

鉱物探査は、 偵察 or 生々しい 段階を経て進みます 目標評価 成功した場合につながる段階 高度な探査. プロジェクトが探査のさまざまな段階を経て進行するにつれて、作業の種類が変化し、健康と安全の問題も変化します。

偵察フィールドワークは、なじみのない地形でのサポートが限られた地球科学者の小さなグループによって行われることがよくあります。 偵察は、探査、地質学的マッピングとサンプリング、広域および予備的な地球化学的サンプリング、および地球物理学的調査を含む場合があります。 より詳細な探査は、許可、譲歩、リース、または鉱物請求を通じて土地が取得されると、ターゲット テスト フェーズで開始されます。 地質マッピング、サンプリング、地球物理学的および地球化学的調査を含む詳細な現場作業には、調査管理用のグリッドが必要です。 この作業では、バックホー、パワー ショベル、ブルドーザー、ドリル、場合によっては爆発物などの重機の使用を伴う、塹壕や掘削によるテストを保証するターゲットが頻繁に得られます。 ダイヤモンド、ロータリー、またはパーカッション ドリル装置は、トラックに搭載されるか、スキッドでドリル サイトに運ばれます。 時折、ヘリコプターを使用してドリル サイト間でドリルをスリングします。

一部のプロジェクトの探査結果は、鉱床の経済的可能性を評価するために大規模または大量のサンプルの収集を必要とする高度な探査を正当化するのに十分な励みになります。 これは、集中的な掘削によって達成される可能性がありますが、多くの鉱物鉱床では、何らかの形のトレンチまたは地下サンプリングが必要になる場合があります。 鉱床への地下アクセスを得るために、探査シャフト、下り坂、または坑道が掘削される場合があります。 実際の作業は鉱山労働者によって行われますが、ほとんどの鉱山会社は、探査地質学者が地下サンプリング プログラムの責任者であることを保証します。

健康と安全

過去には、雇用主が探査の安全プログラムと手順を実施または監視することはめったにありませんでした。 今日でも、探査作業員は安全に対して無頓着な態度をとることがよくあります。 その結果、健康と安全の問題が見落とされ、探検家の仕事の不可欠な部分と見なされない可能性があります。 幸いなことに、多くの鉱業探査会社は現在、従業員と請負業者が確立された安全手順に従うことを要求することにより、探査文化のこの側面を変えようと努力しています.

探査作業はしばしば季節的です。 そのため、限られた時間内に作業を完了しなければならないというプレッシャーがあり、安全性が犠牲になることもあります。 さらに、探査作業が後期に進むにつれて、リスクとハザードの数と種類が増加します。 初期の偵察フィールド作業には、少数のフィールド クルーとキャンプのみが必要です。 より詳細な探査には、通常、より多くの従業員と請負業者を収容するために、より大きな野営地が必要です。 安全性の問題、特に個人の健康問題、キャンプや作業現場の危険、機器の安全な使用、トラバースの安全性に関するトレーニングは、これまでフィールド ワークの経験がない可能性がある地球科学者にとって非常に重要になります。

探査作業は僻地で行われることが多いため、天候や日照条件によっては診療所への避難が困難な場合があります。 したがって、現場作業を開始する前に、緊急時の手順と通信を慎重に計画し、テストする必要があります。

屋外での安全は常識または「ブッシュ センス」と見なされる場合がありますが、ある文化で常識と見なされていることは、別の文化ではそれほど考慮されていない可能性があることを覚えておく必要があります。 鉱業会社は、探査の従業員に、彼らが働く地域の問題に対処する安全マニュアルを提供する必要があります。 包括的な安全マニュアルは、キャンプのオリエンテーション ミーティング、トレーニング セッション、フィールド シーズン中の定期的な安全ミーティングの基礎となります。

個人の健康被害の防止

探査作業では、従業員は地形を横切る、重い物体を頻繁に持ち上げる、潜在的に危険な機器を使用する、熱、寒さ、降雨、およびおそらく高所にさらされるなど、ハードな肉体労働を強いられます (図 1 を参照)。 従業員は、フィールドワークを開始する際に、体調と健康状態が良好であることが不可欠です。 従業員は、最新の予防接種を受け、野営地で急速に広がる可能性のある伝染病 (肝炎や結核など) に感染していない必要があります。 理想的には、すべての探査作業員が、基本的な応急処置と荒野での応急処置のスキルについて訓練を受け、認定を受けている必要があります。 大規模なキャンプや作業現場では、少なくとも XNUMX 人の従業員が高度なまたは産業用の応急処置スキルの訓練を受け、認定されている必要があります。

図 1. カナダ、ブリティッシュ コロンビア州の山でウィンキー ドリルを使用して掘削

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ウィリアム・S・ミッチェル

屋外作業者は、極度の暑さ、寒さ、雨や雪から身を守る適切な衣服を着用する必要があります。 紫外線のレベルが高い地域では、労働者はつばの広い帽子を着用し、露出した皮膚を保護するために、日焼け防止指数 (SPF) の高い日焼け止めローションを使用する必要があります。 虫除けが必要な場合は、DEET(N,N-ジエチルメタトルアミド)を配合した防虫剤が蚊に刺されないようにするのに最も効果的です。 ペルメトリンで処理された衣類は、ダニから保護するのに役立ちます.

トレーニング。 すべての現場従業員は、リフト、承認された安全装置 (安全メガネ、安全靴、人工呼吸器、適切な手袋など) の正しい使用、および熱ストレス、寒冷ストレス、脱水症状による怪我を防ぐために必要な健康上の予防措置などのトピックに関するトレーニングを受ける必要があります。紫外線への暴露、虫刺されからの保護、風土病への暴露。 開発途上国で任務に就く探査作業員は、誘拐、強盗、暴行の可能性など、現地の健康と安全の問題について自分自身を教育する必要があります。

キャンプ場の予防対策

潜在的な健康と安全の問題は、キャンプで行われる場所、規模、および作業の種類によって異なります。 野外キャンプ場は、地域の火災、健康、衛生、および安全に関する規制を満たす必要があります。 清潔で整然としたキャンプは、事故を減らすのに役立ちます。

ロケーション キャンプ場は、移動時間と輸送に伴う危険にさらされることを最小限に抑えるために、作業現場のできるだけ安全な場所に設置する必要があります。 キャンプ場は、自然災害から離れた場所に配置し、キャンプに侵入する可能性のある野生動物 (昆虫、クマ、爬虫類など) の習性と生息地を考慮に入れる必要があります。 可能な限り、キャンプはきれいな飲料水の供給源の近くにある必要があります (図 2 を参照)。 非常に高地で作業する場合、高山病を防ぐために、キャンプは標高の低い場所に配置する必要があります。

図 2. サマー フィールド キャンプ、ノースウェスト準州、カナダ

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ウィリアム・S・ミッチェル

火の制御と燃料の取り扱い。 野営地は、延焼を防止または軽減するために、テントまたは建造物の間隔を十分に空けるように設置する必要があります。 消火設備は中央のキャッシュに保管し、適切な消火器はキッチンとオフィスの構造物に保管する必要があります。 喫煙規制は、キャンプと野外の両方で火災を防ぐのに役立ちます。 すべての労働者は消防訓練に参加し、火災避難の計画を知っておく必要があります。 ランタン、ストーブ、発電機などに正しい燃料が使用されていることを確認するために、燃料には正確にラベルを付ける必要があります。 燃料貯蔵庫は、キャンプから少なくとも 100 m 離れた、潜在的な洪水や潮位より上に配置する必要があります。

衛生。 キャンプには安全な飲料水の供給が必要です。 必要に応じて、ソースの純度をテストする必要があります。 必要に応じて、飲料水は非飲料水とは分けて清潔でラベルの付いた容器に保管する必要があります。 出荷された食品は、到着時に品質を検査し、昆虫、げっ歯類、または大型動物の侵入を防ぐために、すぐに冷蔵またはコンテナに保管する必要があります。 手洗い設備は、食事エリアやトイレの近くに配置する必要があります。 トイレは公衆衛生基準に準拠する必要があり、小川や海岸線から少なくとも 100 m 離れた場所に設置する必要があります。

キャンプ用品、フィールド機器および機械。 すべての機器 (例: チェーンソー、斧、ロック ハンマー、なた、ラジオ、ストーブ、ランタン、地球物理学および地球化学機器) は、良好な状態に保たれている必要があります。 クマなどの野生動物から身を守るために銃器が必要な場合は、その使用を厳密に管理および監視する必要があります。

通信。 定期的なコミュニケーションスケジュールを確立することが重要です。 良好なコミュニケーションは士気と安全を高め、緊急対応計画の基礎を形成します。

トレーニング。 従業員は、すべての機器を安全に使用するためのトレーニングを受ける必要があります。 すべての地球物理学者とヘルパーは、高電流または高電圧で動作する可能性がある地上 (地球) 地球物理機器を使用するように訓練されている必要があります。 関連する場合、追加の訓練トピックには、防火、防火訓練、燃料の取り扱い、銃器の取り扱いを含める必要があります。

現場での予防対策

ターゲットのテストと探査の高度な段階では、より大きなフィールド キャンプと作業現場での重機の使用が必要です。 訓練を受けた作業員または許可された訪問者のみが、重機が稼働している作業現場に入ることが許可されるべきです。

重装備。 重機を操作できるのは、適切なライセンスを取得し、訓練を受けた担当者のみです。 作業員は常に警戒を怠らず、オペレーターが自分の居場所、何をしようとしているのか、どこに行こうとしているのかを確実に把握していない限り、決して重機に近づかないようにしなければなりません。

図 3. オーストラリアのトラック搭載ドリル

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ウィリアムズ・S・ミッチェル

ドリルリグ。 乗組員は、その仕事のために十分な訓練を受ける必要があります。 彼らは、適切な個人用保護具 (例えば、ヘルメット、スチール製のつま先のブーツ、聴覚保護具、手袋、ゴーグル、防塵マスク) を着用し、機械に巻き込まれる可能性のあるゆったりとした衣服の着用を避ける必要があります。 ドリルリグは、すべての安全要件に準拠する必要があります (機械のすべての可動部分をカバーするガード、クランプで固定された高圧エアホース、安全チェーンなど) (図 3 を参照)。 労働者は、足元が滑りやすい、湿っている、脂っこい、または凍っている状態に注意し、掘削エリアを可能な限り整然とした状態に保つ必要があります (図 4 を参照)。

図 4. カナダの凍った湖での逆循環掘削

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ウィリアム・S・ミッチェル

発掘。 ピットとトレンチは、崩壊を防ぐためにサポート システムを使用するか、側面を 45 度にカットバックして、安全ガイドラインを満たすように構築する必要があります。 これらの掘削は容易に崩壊し、労働者を埋葬する可能性があるため、たとえ短時間であっても、労働者は一人で作業したり、ピットや溝に一人で留まるべきではありません。

爆発物。 爆発物を扱うのは、訓練を受けて認可を受けた人員だけです。 爆発物および起爆装置の取り扱い、保管、および輸送に関する規則には、注意深く従う必要があります。

地形を横断する際の予防措置

探査作業員は、フィールド エリアの地形と気候に対処する準備を整えておく必要があります。 地形には、砂漠、沼地、森林、またはジャングルの山岳地帯または氷河および雪原が含まれる場合があります。 条件は、暑かったり寒かったり、乾燥していたり​​湿っていたりする場合があります。 自然災害には、落雷、山火事、雪崩、土砂崩れ、鉄砲水などがあります。 昆虫、爬虫類、および/または大型動物は、生命を脅かす危険をもたらす可能性があります。

労働者は、サンプルを確保するためにチャンスをつかんだり、危険にさらされたりしてはなりません。 従業員は、働く場所の地形や気候条件に合わせた安全な移動手順のトレーニングを受ける必要があります。 低体温症、高体温症、脱水症を認識して対処するためのサバイバル トレーニングが必要です。 従業員はペアで作業し、緊急事態が発生した場合に予想外の XNUMX 泊または XNUMX 泊を現場で過ごすことができるように、十分な備品、食料、水を携帯する (または緊急保管庫にアクセスできる) 必要があります。 フィールド ワーカーは、ベース キャンプとの定期的な連絡スケジュールを維持する必要があります。 すべてのフィールド キャンプは、フィールド ワーカーが救助を必要とする場合に備えて、緊急対応計画を確立し、テストしておく必要があります。

輸送における予防措置

探査現場への搬入出の際には、多くの事故・事件が発生しています。 車両やボートの運転中の過度の速度および/またはアルコール消費は、関連する安全上の問題です。

車両。 車両事故の一般的な原因には、危険な道路および/または気象条件、車両の過積載または不適切な積載、危険なけん引方法、ドライバーの疲労、経験の浅いドライバー、路上の動物または人 (特に夜間) が含まれます。 予防措置には、あらゆるタイプの車両を操作する際の次の防衛運転技術が含まれます。 車やトラックの運転手と同乗者は、シートベルトを着用し、安全な積み込みと牽引の手順に従う必要があります。 4 輪駆動車、2 輪モーター バイク、全地形万能車 (ATV)、スノーモービルなど、フィールド エリアの地形や気象条件で安全に操作できる車両のみを使用する必要があります (図 5 を参照)。 車両は定期的なメンテナンスを受け、サバイバル ギアを含む適切な装備を備えている必要があります。 ATV または 2 輪モーター バイクを操作する場合は、防護服とヘルメットが必要です。

図 5. カナダでの冬の野外輸送

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ウィリアム・S・ミッチェル

航空機。 遠隔地へのアクセスは、固定翼航空機とヘリコプターに依存することがよくあります (図 6 を参照)。 よく整備された設備と良好な安全記録を備えたチャーター会社のみが関与する必要があります。 タービンエンジンを搭載した航空機が推奨されます。 パイロットは、法定の許容飛行時間を決して超えてはならず、疲労しているときに飛行したり、容認できない気象条件で飛行するように求められたりしてはなりません。 パイロットは、すべての航空機の適切な積載を監視し、ペイロードの制限を遵守する必要があります。 事故を防ぐために、探査作業員は航空機の周りで安全に作業できるように訓練を受ける必要があります。 彼らは安全な乗船と積み込みの手順に従わなければなりません。 プロペラやローターブレードの方向に歩いてはいけません。 移動中は見えません。 ヘリコプターの着陸地点には、ローター ブレードの下降気流で空中に飛散する可能性のある破片がないようにしておく必要があります。

図 6. カナダ、ノースウェスト準州の Twin Otter からフィールド用品を降ろす

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ウィリアム・S・ミッチェル

スリング。 ヘリコプターは、物資、燃料、ドリル、キャンプ用品の移動によく使用されます。 いくつかの主要な危険には、過負荷、玉掛け装置の不適切な使用または不十分な保守、破片や装置が吹き飛ばされる可能性のある乱雑な作業場、突き出た植生、または荷物が引っかかる可能性のあるものなどがあります。 さらに、パイロットの疲労、人員訓練の欠如、関与する関係者間の誤解 (特にパイロットとグラウンドマンの間)、限界気象条件により、スリングのリスクが高まります。 安全な玉掛けと事故防止のために、すべての関係者は安全な玉掛け手順に従い、十分に警戒し、相互の責任を明確に理解した上で十分な説明を受ける必要があります。 スリングの貨物重量は、ヘリコプターの吊り上げ能力を超えてはなりません。 積荷は安全に配置し、カーゴネットから何も滑り出さないようにする必要があります。 非常に長いロープでスリングする場合 (ジャングル、非常に背の高い木のある山岳地帯など)、空のスリングやランヤードをぶら下げた状態で飛行してはならないため、丸太の山または大きな岩を使用して帰りのスリングの重さを軽減する必要があります。スリングフックから。 重量のないランヤードが飛行中にヘリコプターの尾翼やメイン ローターに衝突し、死亡事故が発生しています。

ボート。 沿岸水域、山の湖、小川、または川での野外輸送をボートに依存している労働者は、風、霧、急流、浅瀬、および水没または半水没した物体による危険に直面する可能性があります。 ボートの事故を防ぐために、オペレーターはボート、モーター、およびボート能力の限界を知り、それを超えないようにする必要があります。 作業に使用できる最大で最も安全なボートを使用する必要があります。 すべての労働者は、小型ボートで移動および/または作業するときは常に、高品質の個人用浮揚装置 (PFD) を着用する必要があります。 さらに、すべてのボートには、法的に必要なすべての装備に加えて、スペアパーツ、ツール、サバイバルおよび応急処置の装備が含まれている必要があり、常に最新の海図と潮汐表を携帯して使用する必要があります。

 

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日曜日、13月2011 15:35

炭鉱の種類

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。

 

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日曜日、13月2011 15:49

地下採掘の技術

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

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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

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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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アトラスコプコ

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

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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

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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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アトラスコプコ

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

MIN040F5

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。

このアプリケーションには、XNUMXµmおよびXNUMXµm波長で最大XNUMXWの平均出力を提供する 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。

このアプリケーションには、XNUMXµmおよびXNUMXµm波長で最大XNUMXWの平均出力を提供する 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。

このアプリケーションには、XNUMXµmおよびXNUMXµm波長で最大XNUMXWの平均出力を提供する 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。

このアプリケーションには、XNUMXµmおよびXNUMXµm波長で最大XNUMXWの平均出力を提供する 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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日曜日、13月2011 15:57

地下石炭採掘

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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日曜日、13月2011 16:03

表面採掘方法

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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日曜日、13月2011 16:05

地表炭採掘管理

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。

    このアプリケーションには、XNUMXµmおよびXNUMXµm波長で最大XNUMXWの平均出力を提供する 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。

                  このアプリケーションには、XNUMXµmおよびXNUMXµm波長で最大XNUMXWの平均出力を提供する 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。

                   

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                  日曜日、13月2011 16:11

                  鉱石の処理

                  利用されてきたほとんどすべての金属やその他の無機物質は、地球の地殻を構成する鉱物を構成する化合物として発生します。 地球の表面を形作った力とプロセスは、これらの鉱物をさまざまな量で濃縮しました. この濃度が十分に高く、鉱物を経済的に利用して回収できる場合、鉱床は鉱石または鉱体と呼ばれます。 しかし、その場合でも、ミネラルは通常、目的の最終製品への即時処理に必要な純度を備えた形で入手できません. アグリコラ (1950) は、鉱物処理に関する XNUMX 世紀の著作で次のように書いています。それらが製錬される前であること。

                  貴重な鉱物は、最初に商業的価値のないものから分離する必要があります。 ギャング. 鉱石処理とは、十分に高品位の鉱物濃縮物を生成するための、採掘された材料のこの初期処理を指し、さらに純粋な金属または他の最終製品に十分に処理されます。 鉱石を構成する鉱物のさまざまな特性を利用して、さまざまな物理的方法によってそれらを互いに分離し、一般に鉱物の化学組成を変更しません。 (石炭の処理については、記事「石炭の準備」で具体的に説明されています)

                  破砕・粉砕

                  処理プラントに到着する材料の粒子サイズは、使用される採掘作業と鉱石の種類によって異なりますが、比較的大きくなります。 粉砕ゴツゴツした鉱石の粒子サイズを段階的に小さくすることは、XNUMX つの理由で実行されます。材料をより便利なサイズに小さくすることと、効果的な分離と回収に向けた最初のステップとして、廃棄物から貴重な成分を解放することです。 実際には、粉砕は通常、より大きなサイズの材料を破砕し、続いて、回転する製鉄所でタンブリングして材料をより細かいサイズに砕くことで構成されます。

                  押しつぶす

                  非常に大きな塊から細かい材料まで、XNUMX 回の操作または XNUMX 台の機械で処理することはできません。 したがって、破砕は通常、一次、二次、三次と呼ばれる段階で通常行われる乾式操作です。

                  一次破砕機は、鉱石を 1.5 m から 100 ~ 200 mm まで縮小します。 ジョークラッシャーや回転クラッシャーなどの機械は、大きな粒子に破砕力を加え、鉱石を圧縮して破砕します。

                  ジョークラッシャーでは、鉱石は固定された破砕板と移動する破砕板の間のくさび形の空間に落ちます。 材料は、壊れて解放されるまで挟まれて絞られ、顎が開閉するにつれてさらに下に挟まれ、最終的に底に設定された隙間から抜け出します.

                  ジャイロトリークラッシャーでは、長いスピンドルが重くて硬いスチール製の円錐形の粉砕要素を支えており、粉砕チャンバーまたはシェル内の下部ベアリングスリーブによって偏心的に動かされます。 破砕面の相対運動は、偏心して取り付けられたコーンが外部チャンバーに対して回転することによって生成されます。 通常、このマシンは、高いスループット能力が必要な場合に使用されます。

                  二次破砕により、粒子サイズを5~20mmまで小さくします。 コーンクラッシャー、ロール、ハンマーミルは、使用される機器の例です。 コーンクラッシャーは、吊り下げられていないが、ヘッドの下のベアリングでサポートされている短いスピンドルを備えた修正された回転式クラッシャーです。 ロール クラッシャーは、互いに回転する XNUMX つの水平シリンダーで構成され、ロールは鉱石をそれらの間のギャップに引き込み、シングル ニップの後に生成物を排出します。 ハンマーミルは代表的なインパクトクラッシャーミルです。 粉砕は、作業スペース内のローターに取り付けられたハンマーによって高速で適用される鋭い打撃の衝撃によるものです。

                  研削

                  粉砕の最終段階である粉砕は、タンブリングミルとして知られる回転する円筒形の鋼製容器で行われます。 ここで、鉱物粒子は 10 ~ 300 μm に縮小されます。 鋼球、ロッド、小石などの粉砕媒体 (材料のバルクフィードよりもはるかに大きいサイズの鉱石の塊) をミルに追加して、鉱石を希望のサイズに粉砕します。 小石の使用は呼ばれます 自生研削. 鉱石の種類が適切な場合は、Run-of-Mine (ROM) 製粉を使用できます。 この形式の自生粉砕では、鉱山からの鉱石の流れ全体が事前粉砕なしで直接粉砕機に供給され、鉱石の大きな塊が粉砕媒体として機能します。

                  ミルには通常、粉砕された鉱石と粉砕媒体が半分以下まで充填されます。 研究によると、フライス加工によって生じる破損は、衝撃と摩耗の両方の組み合わせであることが示されています。 ミルライナーは、ミルシェルを摩耗から保護するために使用され、その設計により、粉砕媒体の滑りを減らし、フライス加工の持ち上げと衝撃部分を改善します.

                  貴重な成分を効果的に分離および回収するために、鉱石を粉砕する必要がある最適なサイズがあります。 アンダーグラインディングは、不完全な解放と不十分な回復をもたらします。 過剰に粉砕すると、高価なエネルギーを過剰に使用するだけでなく、分離が難しくなります。

                  サイジングセパレーション

                  破砕と粉砕の後、製品は通常、サイズに応じて簡単に分離されます。 主な目的は、さらなる処理のために適切なサイズの飼料材料を生産することです。 オーバーサイズの素材は、さらなる削減のためにリサイクルされます。

                  パーテーション類

                  スクリーニングは一般に、かなり粗い材料に適用されます。 また、必要に応じて、後続の操作で適度に均一なフィード サイズを生成するために使用することもできます。 グリズリーは、非常に粗い素材を選別するフレームにセットされた一連の重い平行棒です。 トロンメルは、傾斜した回転する円筒形のスクリーンです。 異なるサイズのスクリーンの多数のセクションを使用することにより、複数のサイズの製品を同時に生産できます。 さまざまな他のスクリーンおよびスクリーンの組み合わせを使用することができる。

                  分類器

                  分級とは、流体中の沈降速度に従って粒子を分離することです。 密度、大きさ、形状の違いを有効活用。 分級機は、粗い材料と細かい材料を分離するために使用され、それによって大きなサイズ分布を分別します。 典型的なアプリケーションは、閉回路研削操作を制御することです。 サイズの分離が主な目的ですが、通常、密度の違いにより鉱物の種類による分離が発生します。

                  スパイラル分級機では、すくい機構によって粗い砂がスラリー プールから持ち上げられ、きれいにスライム除去された製品が生成されます。

                  ハイドロサイクロンは遠心力を利用して沈降速度を加速し、微細な粒子を効率的に分離します。 スラリー懸濁液は、接線方向に高速で円錐形の容器に導入されます。 旋回運動により、より速く沈降する大きくて重い粒子は、速度が最も低い外壁に向かって移動し、下方に沈降します。一方、軽くて小さい粒子は、軸に沿って低圧のゾーンに向かって移動します。上に運んだ。

                  濃度分離

                  濃縮分離では、粒子を貴重な鉱物の粒子または脈石粒子として区別し、それらを濃縮物と尾鉱生成物に効果的に分離する必要があります。 目的は、さらなる加工や販売に適した等級で貴重な鉱物を最大限に回収することです。

                  鉱石選別

                  最も古く、最も単純な濃縮方法は、粒子を視覚的に選択し、手作業で除去することです。 ハンドソーティングには、多くの電子的方法における現代的な同等物があります。 測光法では、粒子認識はさまざまな鉱物の反射率の違いに基づいています。 次に、圧縮空気の噴射が作動して、移動中の材料ベルトからそれらを取り除きます。 異なる鉱物の異なる導電率は、同様の方法で利用することができます。

                  重中分離

                  重い媒体または濃い媒体の分離は、鉱物間の密度の違いのみに依存するプロセスです。 分離するXNUMXつのミネラルの密度の間にある密度の液体に混合物を導入することを含み、軽いミネラルは浮き、重いミネラルは沈みます. 一部のプロセスでは、最終粉砕前の鉱物の予備濃縮に使用され、石炭準備の洗浄ステップとして頻繁に使用されます。

                  相対密度が 2.96 のテトラブロモエタンなどの重い有機流体が特定の用途で使用されますが、商業規模では、単純なニュートン流体のように振る舞う細かく粉砕された固体の懸濁液が一般的に使用されます。 使用される材料の例は、マグネタイトとフェロシリコンです。 これらは低粘度で不活性で安定した「流体」を形成し、懸濁液から磁気的に容易に除去されます。

                  重力

                  河川系などの自然分離プロセスにより、重い大きな粒子が軽い小さな粒子から分離された砂鉱床が生成されました。 重力技術は、これらの自然のプロセスを模倣します。 分離は、重力に応じた粒子の動きと、分離が行われる流体によって加えられる抵抗によってもたらされます。

                  何年にもわたって、多くのタイプの重力分離機が開発されており、それらの継続的な使用は、このタイプの分離の費用対効果の高さを証明しています。

                  治具 ミネラル粒子の床は、水の脈動によって懸濁液(「流動化」)になります。 各サイクルの間に水が排出されると、密度の高い粒子が密度の低い粒子の下に落ち、小さな粒子、特に小さな密度の高い粒子が排出されている間に、大きな粒子の間の空間に浸透し、ベッドの下に沈みます。 このサイクルが繰り返されると、分離の度合いが増します。

                  振動台 ジグよりも細かい素材を扱います。 テーブルは、前から後へ、そして一方の端から他方の端へとわずかに傾斜している平らな面で構成されています。 木製のさざ波がテーブルを縦方向に直角に分割します。 飼料は上端に沿って入り、粒子は水の流れによって下方に運ばれます。 同時に、それらは縦軸または横軸に沿って非対称の振動を受けます。 さざ波の後ろに閉じ込められがちな高密度の粒子は、振動によってテーブルを横切ってシャッフルされます。

                  磁気分離

                  すべての物質は磁場の影響を受けますが、ほとんどの場合、影響が小さすぎて検出できません。 ただし、混合物の鉱物成分の XNUMX つが適度に強い磁化率を持っている場合、これを使用して他の成分から分離することができます。 磁気分離機は、低強度機械と高強度機械に分類され、さらに乾式飼料分離機と湿式飼料分離機に分類されます。

                  ドラム型セパレーターは、回転する非磁性ドラムで構成されており、そのシェル内に極性が交互に変化する固定磁石が含まれています。 磁性粒子は磁石によって引き付けられ、ドラムに固定され、磁場の外に運ばれます。 カルーセル型の湿式高強度分離器 (WHIMS) は、強力な電磁石を通過する鉄球の同心回転マトリックスで構成されています。 スラリー状の残留物は、電磁石が作動するマトリックスに注がれ、磁性粒子が磁化されたマトリックスに引き付けられ、スラリーの大部分がベースグリッドを通過して出ます。 電磁石のすぐ先で、磁場が逆転し、水流を使用して磁気部分が除去されます。

                  静電分離

                  かつて一般的に使用されていた静電分離は、浮選の出現によってかなりの程度に取って代わられました。 しかし、他の方法では困難であることが証明され、鉱物の導電性が静電分離を可能にする、ルチルなどの少数の鉱物にうまく適用されます。

                  この方法は、さまざまな鉱物の電気伝導率の違いを利用しています。 ドライフィードは、粒子がイオン衝撃によって荷電されるイオン化電極のフィールドに運ばれます。 導電性粒子は、この電荷を接地されたローターに急速に失い、遠心力によってローターから投げ出されます。 非導体はよりゆっくりと電荷を失い、静電気力によってアース導体にくっついたままになり、収集ポイントに運ばれます。

                  浮選

                  浮選は、さまざまな鉱物の物理化学的表面特性の違いを利用する分離プロセスです。

                  コレクターと呼ばれる化学試薬がパルプに加えられ、貴重な鉱物粒子の表面と選択的に反応します。 形成された反応生成物は、鉱物の表面を疎水性または非湿潤性にするため、気泡に容易に付着します。

                  浮選回路の各セルでは、パルプが攪拌され、導入された空気がシステム内に分散されます。 疎水性ミネラル粒子が気泡に付着し、適切な起泡剤が存在すると、これらは表面に安定した泡を形成します。 これは、浮遊選鉱セルの側面から絶え間なく溢れ出し、そのミネラル負荷を運びます。

                  浮選プラントは、相互接続されたセルのバンクで構成されています。 より粗いバンクで生成された最初の濃縮物は、よりクリーンなバンクで不要な脈石成分が除去され、必要に応じて細胞の XNUMX 番目のバンクで再洗浄されます。 追加の貴重なミネラルは、XNUMX 番目の銀行で回収され、尾が最終的に廃棄される前に、よりきれいな銀行にリサイクルされる場合があります。

                  脱水

                  ほとんどの操作に続いて、分離プロセスで使用される水を、生成された濃縮物または廃棄脈石材料から分離する必要があります。 乾燥した環境では、水をリサイクルして再利用できるようにすることが特に重要です。

                  セトリング タンクは円筒形の容器で構成されており、パルプはフィード ウェルを介して中央に供給されます。 これは、沈殿した固体の乱れを最小限に抑えるために表面の下に配置されます。 浄化された液体は、タンクの側面からオーバーフローして洗濯機に流れ込みます。 ブレードを備えたラジアル アームが、沈降した固形物を中心に向かって掻き集め、そこから回収します。 凝集剤を懸濁液に添加して、固体の沈降速度を速めることができる。

                  ろ過とは、流体から固体粒子を除去して、乾燥および輸送できる濃縮物のケーキを生成することです。 一般的な形式は連続真空フィルターで、代表的なのはドラムフィルターです。 水平な円筒形のドラムが開放タンク内で回転し、下部がパルプに浸されます。 ドラムのシェルは、フィルター媒体で覆われた一連のコンパートメントで構成されています。 内側の二重壁シェルは、中央シャフトのバルブ機構に接続されており、真空または圧力を適用できます。 パルプに浸された部分に真空が適用され、フィルターを通して水が引き出され、布の上に濃縮物のケーキが形成されます。 真空は、スラリーからケーキを脱水します。 切片がスラリーに再び入る直前に、ケーキを吹き飛ばすために圧力をかけます。 ディスクフィルターは同じ原理で動作しますが、中央のシャフトに取り付けられた一連のディスクで構成されています。

                  尾鉱の処分

                  採掘された鉱石のごく一部のみが貴重なミネラルで構成されています。 残りは脈石であり、処理後に処分しなければならない尾鉱を形成します。

                  尾鉱の処分における XNUMX つの主な考慮事項は、安全性と経済性です。 安全性には XNUMX つの側面があります。 人の健康に影響を与え、環境に損害を与える可能性のある廃棄物による汚染。 尾鉱は、安全性に見合った、可能な限り費用対効果の高い方法で処分する必要があります。

                  最も一般的には尾鉱のサイズが決められ、選択された場所にダムを建設するために粗い砂の部分が使用されます。 細かい部分またはスライムは、ダムの壁の後ろの池にポンプでくみ上げられます。

                  廃水中にシアン化物などの有毒化学物質が存在する場合、地下水の汚染の可能性を防ぐために、ダムの土台に特別な準備 (例えば、プラスチック シートの使用による) が必要になる場合があります。

                  ダムから回収された水は可能な限り再利用されます。 これは、乾燥地域では非常に重要である可能性があり、化学汚染物質による地下水と地表水の汚染を防止することを目的とした法律によってますます要求されるようになっています.

                  ヒープと その場で 浸出工程

                  鉱石処理によって生成される精鉱の多くは、湿式製錬法によってさらに処理されます。 金属値は鉱石から浸出または溶解され、異なる金属が互いに分離されます。 得られた溶液を濃縮し、金属を沈澱および電解または化学析出などの工程によって回収する。

                  多くの鉱石は、予備濃縮のコストを正当化するには品位が低すぎます。 廃棄物には、一定量の金属価値が含まれている場合もあります。 場合によっては、そのような材料は、ヒープ浸出またはダンプ浸出として知られる湿式冶金プロセスのバージョンによって経済的に処理される場合があります。

                  ヒープ リーチングは、300 年以上前にスペインのリオ ティントで確立されました。 低品位の鉱石の山をゆっくりと浸透する水は、鉱石の酸化によって生じる溶解した銅塩によって青色に着色されました. 銅はスクラップ鉄上への沈殿により溶液から回収された。

                  この基本的なプロセスは、世界中の低品位および廃棄物の酸化物および硫化物のヒープ浸出に利用されています。 材料の山またはダンプが作成されると、適切な可溶化剤(例えば酸溶液)が山の上に散水または浸水することによって適用され、底に浸透した溶液が回収される。

                  ヒープリーチングは長い間成功裏に実施されてきましたが、プロセスにおける特定のバクテリアの重要な役割が認識されたのは比較的最近のことです. これらの細菌は、鉄酸化種として同定されています チオバチルス・フェロオキシダンス および硫黄酸化種 チオバチルス・チオオキシダンス. 鉄酸化細菌は、第一鉄イオンから第二鉄イオンへの酸化と、硫化物から硫酸塩への酸化による硫黄酸化種からエネルギーを引き出します。 これらの反応は、金属硫化物の可溶性金属硫酸塩への加速酸化を効果的に触媒する。

                  原位置で リーチング (ソリューション マイニングとも呼ばれます) は、事実上、ヒープ リーチングの一種です。 それは、放棄された鉱山、作業中の洞窟、遠く離れた作業領域、またはこれらが溶液に対して透過性であることが示されている鉱体全体に溶液をポンプで送ることで構成されています. 岩層は、浸出溶液と接触し、必要な酸素を利用できるようにする必要があります。

                   

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                  日曜日、13月2011 16:14

                  石炭準備

                  石炭準備は、未加工の採掘炭を、消費者が指定した一貫したサイズと品質の販売可能なクリーンな石炭製品に変えるプロセスです。 石炭の最終用途は、次の一般的なカテゴリに分類されます。

                  • 発電: 石炭を燃やして熱を供給し、発電するタービンを駆動します。
                  • 製鉄: 石炭は、空気がない状態でオーブンで加熱され、ガス (揮発性物質) を追い出してコークスを生成します。 コークスは高炉で鉄鋼を製造するために使用されます。 石炭は、微粉炭注入 (PCI) プロセスのように高炉に直接追加することもできます。
                  • 産業: 石炭は冶金産業で還元剤として使用され、その炭素含有量は冶金プロセスで酸素を除去 (還元) するために使用されます。
                  • 暖房: 石炭は、暖房用燃料として家庭用および工業用に使用できます。 また、セメント製造用の乾式キルンの燃料としても使用されます。

                   

                  粉砕と破壊

                  ピットからの採掘された石炭は、調合プラントで処理するために、許容できる上部サイズまで破砕する必要があります。 典型的な破砕および破砕装置は次のとおりです。

                  • フィーダーブレーカー: 石炭を破砕するピックを取り付けた回転ドラム。 石炭はスクレーパーコンベアで運ばれ、ドラムは石炭の流れと同じ方向に回転します。 フィーダーブレーカーは一般的に地下で使用されますが、選炭回路の地表で使用されているものもあります。
                  • ロータリーブレーカ: 穴あきプレートが取り付けられた内側回転ドラムを備えた外側固定シェルのブレーカー回路。 ドラムの典型的な回転速度は 12 ~ 18 rpm です。 リフター プレートが採掘された石炭を拾い上げ、それがドラムの直径を横切って落下します。 軟らかい石炭は壊れて穿孔を通過し、硬い岩は出口に運ばれます。 ロータリーブレーカは、岩石の除去によるサイズ縮小と選鉱のXNUMXつの機能を実現します。
                  • ロールクラッシャー: ロールクラッシャーは、単一の回転ロールと固定アンビル (プレート)、または互いに同じ速度で回転する 50 つのロールのいずれかで構成できます。 ロール面は通常、歯付きまたは波型です。 破砕機の一般的な形態は二段または四本ロール破砕機で、最初の双ロール破砕機からの生成物が、より小さな口径に設定された XNUMX 番目の双ロール破砕機に落下し、XNUMX 台の機械で大規模な削減を達成できます。 . 典型的な用途は、採掘された材料を XNUMX mm まで破砕することです。

                   

                  市場の要求を満たすために大きなサイズの石炭が粉砕される場合、石炭洗浄プロセスに続いて粉砕が使用されることがあります。 通常、ロールクラッシャーまたはハンマーミルが使用されます。 ハンマーミルは、シャフト上で回転する自由にスイングするハンマーのセットで構成され、石炭を叩いて固定プレートに投げつけます。

                  サイジング

                  石炭は、選鉱(洗浄)プロセスの前後にサイジングされます。 石炭のサイズごとに異なる洗浄プロセスが使用されるため、選炭プラントに入る原炭は 6 つまたは 0.5 つのサイズにふるいにかけられ、適切な洗浄プロセスに進みます。 スクリーニングプロセスは、通常、メッシュまたはパンチプレートスクリーンデッキを備えた長方形の振動スクリーンによって実行されます。 XNUMX mm 未満のサイズではウェット スクリーニングを使用してサイジング操作の効率を上げ、XNUMX mm 未満のサイズでは効率を向上させるために振動スクリーンの前に静的湾曲スクリーン (ふるいの曲がり) を配置します。

                  選鉱プロセスに続いて、きれいな石炭は、工業用および国内の石炭市場向けのさまざまな製品にスクリーニングすることによってサイズが調整されることがあります。 精炭のサイジングは、発電用の石炭 (一般炭) や製鋼用の石炭 (原料炭) にはめったに使用されません。

                  保管と備蓄

                  石炭は通常、準備および処理チェーンの XNUMX つのポイントで保管および備蓄されます。

                  1. 鉱山と準備工場の間の原炭の貯蔵と備蓄
                  2. 準備プラントと鉄道または道路の積み込みポイントの間のクリーンな石炭貯蔵および備蓄
                  3. 鉱山によって管理されている場合と管理されていない場合がある港でのクリーンな石炭貯蔵。

                   

                  通常、原炭の貯蔵は破砕後に行われ、通常はオープン ストックパイル (円錐形、細長い、または円形)、サイロ (円筒形)、またはバンカーの形をとります。 調合工場に均質な製品を供給するために、この段階でシームブレンディングが行われるのが一般的です。 ブレンディングは、さまざまな石炭を円錐形のストックパイルに順次堆積させるだけでなく、スタッカー コンベヤーやバケット ホイール リクレーマーを使用して高度な操作を行うこともできます。

                  きれいな石炭は、オープン ストックパイルやサイロなど、さまざまな方法で保管できます。 クリーンな石炭貯蔵システムは、鉄道車両や道路トラックへの迅速な積み込みを可能にするように設計されています。 通常、クリーン コール サイロは線路の上に建設され、最大 100 両のユニット トレインをサイロの下にゆっくりと引き込み、既知の重量まで充填できるようにします。 移動中の計量は、通常、連続操作を維持するために使用されます。

                  備蓄された石炭には固有の危険性があります。 備蓄が不安定な場合があります。 内部の崩壊が発生する可能性があり、開拓が警告なしに開始される可能性があるため、備蓄の上を歩くことは禁止する必要があります。 バンカーやサイロの詰まりやハングアップを物理的に掃除する場合は、一見安定しているように見える石炭が突然滑り落ちてしまう可能性があるため、細心の注意を払って処理する必要があります。

                  石炭の洗浄(選鉱)

                  原炭には、「純粋な」石炭から岩石までの物質が含まれており、その間にさまざまな物質があり、相対密度は 1.30 から 2.5 の範囲です。 石炭は、低密度の物質 (販売可能な製品) を高密度の物質 (廃棄物) から分離することによって浄化されます。 分離の正確な密度は、石炭の性質とクリーン コールの品質仕様によって異なります。 微粉炭を密度で分離することは現実的ではないため、石炭と岩石の表面性状の違いを利用したプロセスによって、0.5 mm の原炭が分離されます。 採用される通常の方法は泡浮選です。

                  密度分離

                  採用される基本的な方法は XNUMX つあります。XNUMX つは水を使用するシステムで、原炭が水中で移動する結果、軽い石炭は重い岩石よりも大きな加速度を持ちます。 XNUMXつ目は、石炭と岩石の中間の密度の液体に原炭を浸し、石炭を浮かせて岩石を沈める方法です(高密度媒質分離)。

                  水を使用するシステムは次のとおりです。

                  • ジグ: この用途では、原炭が脈動する水浴に導入されます。 原炭は、水が脈動する多孔板を横切って移動します。 重い岩石が下部に、軽い石炭が上部にある成層層が確立されます。 排出端では、精炭からゴミが取り除かれます。 治具で処理される典型的なサイズ範囲は 75 mm から 12 mm です。 長石人工岩盤を使用した特殊用途のファインコールジグがあります。
                  • 集中表: 濃縮テーブルは、さざ波に平行な方向に急速な往復運動を与えるヘッド機構に接続された、支持機構で運ばれるさざ波付きのラバーデッキで構成されています。 テーブルのスライドスロープを調整できます。 水のクロスフローは、デッキの上部に沿って取り付けられた洗濯機によって提供されます。 飼料は給水の直前に入り、差動運動と重力流によってテーブル デッキ上に広げられます。 原炭粒子は、水平ゾーン (または層) に成層化されます。 きれいな石炭はテーブルの下側にあふれ、廃棄物は奥側に取り除かれます。 テーブルは、5 × 0.5 mm のサイズ範囲で動作します。
                  • らせん: 螺旋による微粉炭の処理は、原微粉炭が水の流れの中の螺旋経路を運ばれ、遠心力が軽い石炭粒子を流れの外側に、重い粒子を内側に導くという原理を利用しています。 排出端のスプリッター装置は、微粉炭を微粉から分離します。 スパイラルは、2mm × 0.1mm サイズの画分の洗浄装置として使用されます。
                  • 水のみのサイクロン: 水上で運ばれた原炭は加圧下でサイクロンに接線方向に供給され、渦巻き効果が生じ、遠心力により重い物質がサイクロンの壁に移動し、そこから頂点 (またはスピゴット) のアンダーフローに運ばれます。 より軽い粒子 (石炭) は、渦渦の中心に残り、パイプ (渦ファインダー) を介して上方に除去され、オーバーフローに報告されます。 分離の正確な密度は、圧力、ボルテックス ファインダーの長さと直径、頂点の直径を変えることで調整できます。 水のみのサイクロンは通常、0.5 mm × 0.1 mm のサイズ範囲の材料を処理し、分離効率を向上させるために XNUMX 段階で動作します。

                   

                  密度分離の XNUMX 番目のタイプは、高密度媒体です。 重い液体(高密度媒体)では、液体よりも密度の低い粒子(石炭)が浮き、密度の高い粒子(岩石)が沈みます。 高密度媒体の最も実用的な産業用途は、水中のマグネタイトの細かく粉砕された懸濁液です。 これには多くの利点があります。

                  • 混合物は、無機または有機流体と比較して良性です。
                  • マグネタイト/水の比率を変えることで、密度をすばやく調整できます。
                  • 磁鉄鉱は、磁気分離器で製品の流れから取り除くことで、簡単にリサイクルできます。

                   

                  75 mm から 12 mm の範囲の粗炭用の槽型または容器型の分離器と、5 mm × 0.5 mm の範囲の石炭を洗浄するサイクロン型の分離器です。

                  バスタイプのセパレーターは、フロート材料がバスのリップを越えて運ばれ、シンク材料がスクレーパーチェーンまたはパドルホイールによってバスの底から抽出される、深いまたは浅いバスにすることができます。

                  サイクロンタイプの分離機は、遠心力で重力を増強します。 遠心加速度は、バスセパレーター内の粒子に作用する重力加速度の約 20 倍です (この加速度は、サイクロンの頂点での重力加速度の 200 倍に近づきます)。 これらの大きな力が、サイクロンの高い処理能力と小さな石炭を処理する能力を説明しています。

                  高密度媒体分離器からの生成物、すなわちきれいな石炭と廃棄物は両方とも、マグネタイト媒体が除去されて分離器に戻される排水スクリーンとすすぎスクリーンを通過します。 すすぎスクリーンからの希釈された磁鉄鉱は、再利用のために磁鉄鉱を回収するために磁選機に通されます。 磁気分離器は、固定ドラム シャフトに取り付けられた固定セラミック磁石を含む回転ステンレス スチール シリンダーで構成されます。 ドラムは、希釈マグネタイト懸濁液を含むステンレス鋼タンクに浸されます。 ドラムが回転すると、固定された内部磁石の近くにマグネタイトが付着します。 マグネタイトは槽から磁場の外に運ばれ、スクレーパーを介してドラム表面からストックタンクに落下します。

                  核密度ゲージと核オンストリーム分析器の両方が石炭準備プラントで使用されます。 放射線源機器に関する安全上の注意事項を遵守する必要があります。

                  泡立て

                  フロス浮選は、石炭粒子表面への気泡の選択的付着とゴミ粒子の非付着に依存する物理化学的プロセスです。 このプロセスでは、適切な試薬を使用して、浮遊する固体に疎水性 (撥水性) の表面を確立します。 タンク(またはセル)内に気泡が発生し、表面に浮上する際に試薬をコーティングした微細な石炭粒子が気泡に付着し、石炭以外のゴミがセルの底に残ります。 石炭を含む泡はパドルによって表面から取り除かれ、ろ過または遠心分離によって脱水されます。 廃棄物 (または尾鉱) は排出ボックスに送られ、通常は尾鉱貯留池にポンプで送られる前に濃縮されます。

                  石炭の泡浮選に使用される試薬は、一般に泡立て器とコレクターです。 泡立て器は、安定した泡(すなわち、壊れない泡)の生成を促進するために使用されます。 それらは水の表面張力を低下させる化学物質です。 石炭浮選で最も一般的に使用される泡立て器は、メチル イソブチル カルビノール (MIBC) です。 コレクターの機能は、浮遊する粒子の上に薄いコーティングを形成することにより、粒子を撥水性にすることによって、石炭粒子と気泡との接触を促進することです。 同時に、コレクターは選択的でなければなりません。つまり、浮遊させない粒子 (つまり尾鉱) をコーティングしてはなりません。 石炭浮選で最も一般的に使用されるコレクターは燃料油です。

                  ブリケット

                  石炭の練炭には長い歴史があります。 1800 年代後半には、比較的価値のない微粉炭またはスラックが圧縮されて、「特許燃料」または練炭が形成されました。 この製品は、国内市場と産業市場の両方に受け入れられました。 安定したブリケットを形成するために、バインダーが必要でした。 通常、コールタールとピッチが使用されました。 国内市場向けの練炭産業は、ここ数年衰退傾向にあります。 ただし、技術とアプリケーションにはいくつかの進歩がありました。

                  高水分の低品位炭は、熱乾燥とそれに続く固有の水分または「閉じ込められた」水分の一部の除去によってアップグレードされる場合があります。 ただし、このプロセスからの製品は砕けやすく、水分の再吸収と自然発火を起こしやすいです。 低品位炭をブリケッティングすることで、安定した輸送可能な製品を作ることができます。 ブリケッティングは無煙炭産業でも使用され、大型製品の販売価格は大幅に高くなります。

                  練炭は新興国でも使用されており、農村地域では練炭が調理用燃料として使用されています。 製造工程には通常、「煙の出ない」家庭用燃料を製造するために、練炭の前に余分なガスや揮発性物質を追い出す揮発分除去工程が含まれます。

                  したがって、ブリケッティングプロセスには通常、次の手順があります。

                  • 石炭の乾燥: ブリケットの強度に影響を与えるため、水分含有量は重要です。 使用される方法は、直接乾燥 (高温ガスを使用する気流乾燥機) と間接乾燥 (蒸気熱を使用するディスク乾燥機) です。
                  • 揮発分除去: これは、低ランクの高揮発性石炭にのみ適用されます。 使用設備はレトルトや蜂の巣型コークス炉です。
                  • 粉砕: 粒子サイズが小さいほど練炭が強くなるため、石炭はしばしば粉砕されます。
                  • バインダー: バインダーは、ブリケットが通常の取り扱いに耐える十分な強度を確保するために必要です。 使用されている結合剤の種類は、コークス炉ピッチ、石油アスファルト、リグノ硫酸アンモニウム、デンプンです。 典型的な添加率は5~15重量%です。 微粉炭とバインダーは、パグミルまたはパドルミキサーで高温で混合されます。
                  • 練炭の製造: 石炭とバインダーの混合物は、表面がへこんでいる二重ロール プレスに供給されます。 ローラーのくぼみの種類により、さまざまなブリケット形状を作ることができます。 練炭の最も一般的な形態は枕型です。 圧力は、石炭バインダー混合物の見かけの密度を 1.5 倍から 3 倍に増加させます。
                  • コーティングとベーキング: 一部のバインダー (リグノ硫酸アンモニウムと石油アスファルト) では、ブリケットを硬化させるために 300°C の範囲での熱処理が必要です。 熱処理オーブンは密閉されたコンベアであり、高温ガスで加熱されます。
                  • 冷却/急冷: 冷却オーブンは、ブリケットの温度を周囲条件に下げるために通過する再循環空気を備えた密閉型コンベアです。 オフガスは集められ、洗浄され、大気に放出されます。 練炭を冷却するために、水で急冷することもあります。

                   

                  含水率が 60 ~ 70% の軟質褐炭のブリケッティングは、上記のプロセスとは多少異なります。 褐炭は、石炭を約 15% の水分に粉砕、ふるい分け、乾燥し、バインダーなしでコンパクトに押し出すことを含むブリケッティングによって頻繁にアップグレードされます。 ドイツ、インド、ポーランド、オーストラリアでは、大量の石炭がこの方法で処理されています。 使用する乾燥機は、蒸気加熱式ロータリーチューブドライヤーです。 押し出しプレスに続いて、圧縮された石炭は切断され、冷却されてから、鉄道車両、道路トラック、または貯蔵庫へのベルトコンベアに移されます。

                  練炭プラントは、石炭粉塵と空気の爆発性の混合物に関連する大量の可燃性物質を処理します。 粉塵の制御、収集、取り扱い、および適切な清掃はすべて、安全な操作にとって非常に重要です。

                  ごみと尾鉱の処理

                  廃棄物処理は、現代の石炭準備プラントの不可欠な部分です。 スラリー状の粗大ごみと微細尾鉱の両方を、環境に配慮した方法で輸送および廃棄する必要があります。

                  粗大ごみ

                  粗大ごみは、トラック、ベルトコンベヤ、空中ロープウェイで、通常は尾鉱貯留の壁を形成する固形物処分エリアに運ばれます。 ごみは露天ピットに戻すこともできます。

                  粗大廃棄物の革新的な費用対効果の高い輸送形態が現在使用されています。つまり、破砕し、スラリーの形でポンプで貯水池に輸送し、空気圧システムで地下貯蔵庫に輸送します。

                  露出面の量が最小限であると同時に安定性が良好な処分場を選択する必要があります。 すべての面が露出している構造は、より多くの表面排水を可能にし、近くの水路で沈泥が形成される傾向が高くなり、自然発火の可能性も高くなります. これらの両方の影響を最小限に抑えるには、より多くの量のカバー材料、圧縮およびシーリングが必要です。 理想的な処分工事は谷埋め方式です。

                  準備工場の廃棄物堤防は、いくつかの理由で失敗する可能性があります。

                  • 弱い基盤
                  • 過度の高さの過度に急な斜面
                  • ダンプからの水と細かい材料の浸透の不十分な制御
                  • 極端な降雨イベント中の不十分な水の制御。

                   

                  石炭ごみの廃棄に伴う環境への危険を大幅に軽減できる設計および建設技術の主なカテゴリは次のとおりです。

                  • ゴミの山の中からの排水
                  • 表面排水の迂回
                  • 自然発火を最小限に抑えるための廃棄物の圧縮
                  • 廃棄物のパイルの安定性。

                   

                  尾鉱

                  テーリング (水中の細かい固形廃棄物) は通常、パイプラインで貯水池に運ばれます。 しかし、場合によっては、尾鉱の貯留は環境的に受け入れられず、代わりの処理が必要です。つまり、ベルトプレスまたは高速遠心分離機による尾鉱の脱水と、脱水された製品のベルトまたはトラックによる粗ごみエリアへの処分です。

                  尾鉱貯水池 (池) は、尾鉱が底に沈殿し、その結果浄化された水が再利用のためにプラントに戻されるという原則に基づいて動作します。 池のプールの高さは、嵐の流入が貯留され、ポンプまたは小さなデカントシステムによって引き出されるように維持されます. 貯水池の寿命を延ばすために、定期的に小さな貯水池から堆積物を取り除く必要があるかもしれません。 貯水池の擁壁は通常、粗大ごみで構成されています。 排水不良による擁壁の設計不良や尾鉱の液状化は、危険な状況につながる可能性があります。 通常、カルシウムベースの化学物質である安定剤は、セメンテーション効果を生み出すために使用されてきました。

                  通常、鉱滓の貯留は、鉱山の寿命の長い期間にわたって発生し、条件は絶えず変化します。 したがって、貯水池構造の安定性は、慎重かつ継続的に監視する必要があります。

                   

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                  日曜日、13月2011 16:15

                  地下鉱山の地上管制

                  地上統制の主な目的は、岩石や土壌の安全な掘削を維持することです (用語 階層制御 および 斜面管理 また、それぞれ地下鉱山と露天鉱山でも使用されます)。 地上管制は、トンネル、水力発電所、核廃棄物貯蔵所などの土木プロジェクトにも多くの用途があります。 これは、日常の採掘に岩盤の力学を実際に適用するものとして定義されています。 米国岩石力学委員会は、次の定義を提案しています。 それは、物理的環境の力場に対する岩石と岩塊の反応に関係する力学の分野です。」

                  岩塊は非常に複雑な挙動を示し、1950 年代以来、岩の力学と地上制御は、世界中でかなりの基礎研究と応用研究の対象となってきました。 多くの点で、地上管制は科学というより工芸品です。 地上管理には、構造地質、岩石の特性、地下水と地盤応力体制、およびこれらの要因がどのように相互作用するかを理解する必要があります。 ツールには、現場調査と岩盤試験の方法、発破による岩盤への損傷を最小限に抑えるための対策、設計技術の適用、監視と地上支援が含まれます。 近年、岩石力学と地上制御においていくつかの重要な発展が行われました。これには、鉱山設計のための経験的設計とコンピューター解析技術の開発、さまざまな地上監視機器の導入と幅広い使用、特殊な地上支援ツールの開発が含まれます。そしてテクニック。 多くの採掘事業には、専門のエンジニアや技術者が配置された地上管制部門があります。

                  地下の開口部は、岩や土の斜面よりも作成および維持が難しいため、一般に、地下の鉱山は地上の鉱山や採石場よりも多くのリソースと設計努力を地上管理に費やす必要があります。 シュリンクやカットアンドフィルなどの従来の坑内採掘方法では、労働者は鉱石地帯の潜在的に不安定な地面に直接さらされます。 発破孔停止などのバルク採掘方法では、労働者は鉱石地帯に立ち入りません。 過去数十年間で、選択的方法からバルク方法へと移行する傾向がありました。

                  地絡の種類

                  岩石構造と岩石応力は、鉱山の不安定性の重要な原因です。

                  特定の岩塊は、無傷の岩石と任意の数の岩石構造または構造的不連続性で構成されています。 岩石構造の主な種類には、層理面(個々の地層を分離する分割面)、褶曲(岩層の屈曲)、断層(動きが発生した割れ目)、堤防(火成岩の板状貫入)および節理(地質の割れ目)が含まれます。目に見える変位がない原点)。 構造的不連続性の次の特性は、岩塊の工学的挙動に影響を与えます: 方向、間隔、持続性、粗さ、開口部、および充填材料の存在。 エンジニアや地質学者による関連する構造情報の収集は、採掘作業における地上管理プログラムの重要な要素です。 構造データや、地表または地下鉱山のくさびの形状と安定性を分析するための高度なコンピューター プログラムが利用できるようになりました。

                  岩石の応力も鉱山の不安定性を引き起こす可能性があります。 岩塊の応力-ひずみ挙動に関する知識は、健全なエンジニアリング設計に不可欠です。 ドリル コアから採取した岩石の円筒形試験片を実験室で試験すると、無傷の岩石に関する有用な強度と変形性に関する情報が得られます。 岩石の種類が異なれば、塩の塑性挙動から多くの硬い岩の弾性的で脆い挙動まで、異なる挙動を示します。 接合は岩盤全体の強度や変形性に大きく影響します。

                  露天鉱山や採石場では、いくつかの一般的なタイプの岩盤斜面の破損があります。 スライディング ブロックの破損モードは、XNUMX つまたは複数の岩石構造 (平面せん断、ステップ パス、ウェッジ、ステップ ウェッジ、またはスラブの破損) に沿って移動が発生する場合に発生します。 回転せん断破壊は、土壌または弱い岩盤斜面で発生する可能性があります。 追加の故障モードには、構造物を急に浸すことによって形成されたブロックの転倒やほつれ (たとえば、凍結融解や雨によるブロックの脱落) が含まれます。

                  斜面の不安定性は運用上の観点から必ずしも斜面崩壊を意味するわけではありませんが、大規模な斜面崩壊は壊滅的なものになる可能性があります。 個々のベンチの安定性は、通常、ほとんど警告なしに故障が発生し、人命の損失や機器の損傷を招く可能性があるため、運用にとってより差し迫った懸念事項です。

                  地下鉱山では、不安定性は、構造的不安定性の結果としての岩石ブロックの移動と崩壊、高い岩石応力条件の結果としての開口部周辺の岩石の破損、応力による岩石破損と構造的不安定性の組み合わせ、および引き起こされる不安定性に起因する可能性があります。ロックバーストによって。 岩石構造は、安定した掘削スパンを制御し、要求能力と沈下をサポートできるため、地下採掘方法の選択と採掘レイアウトの設計に影響を与える可能性があります。 深部の岩石は、上層の地層の重量と構造起源の応力に起因する応力を受け、水平応力はしばしば垂直応力よりも大きくなります。 採掘を開始する前に、地面の応力レベルを測定するための機器を利用できます。 鉱山の開口部が掘削されると、この開口部の周囲の応力場が変化し、岩盤の強度を超えて不安定になる可能性があります。

                  地下硬岩鉱山で一般的に観察されるさまざまな種類の破損もあります。 応力レベルが低い場合、破損は大部分が構造的に制御されており、くさびやブロックが屋根から落下したり、開口部の壁から滑り落ちたりします。 これらのくさびまたはブロックは、交差する構造的不連続性によって形成されます。 ゆるいくさびまたはブロックが支えられていない限り、開口部が自然にアーチ状になるまで、破損が続く可能性があります。 層状堆積物では、層理面に沿ってベッドの分離と破損が発生する可能性があります。 応力レベルが高い場合、接合部がほとんどない巨大な岩塊の場合の脆性スポーリングとスラブ化から、接合部の多い岩塊のより延性のタイプの破損まで、破損が発生します。

                  ロックバーストは、突然または激しい方法で発生し、地震イベントに関連する掘削への損傷として定義できます。 さまざまなロックバースト損傷メカニズムが特定されています。つまり、開口部周辺の破砕による岩の膨張または座屈、地震の揺れによって引き起こされる落石、および遠隔地の地震源からのエネルギー伝達による岩の放出です。 一部の石炭、塩、その他の鉱山では、岩石の高い応力と大量の圧縮メタンまたは二酸化炭素の結果として、岩石とガスの噴出が壊滅的に発生します。 採石場や露天鉱山では、岩床の突然の座屈や隆起も経験されています。 かなりの研究がいくつかの国で行われ、落石の原因と可能な緩和について行われました。 破裂を最小限に抑えるための技術には、抽出の形状、方向、および順序の変更、デストレス ブラストとして知られる技術の使用、固い地雷の埋め戻し、特殊なサポート システムの使用が含まれます。 洗練されたローカルまたは鉱山全体の地震監視システムは、震源メカニズムの特定と分析に役立ちますが、現時点では、岩盤バーストの予測は信頼できないままです。

                  カナダのオンタリオ州では、高度に機械化された採鉱産業における地下での死亡事故のほぼ 1986 分の 1995 が、落石や落石によるものです。 0.014 年から 200,000 年までの落石と落石による死亡率は、地下作業 XNUMX 時間あたり XNUMX でした。 あまり機械化されていない坑内採掘産業、または地上支援が広く使用されていない場所では、地面の落下や落石による負傷や死亡の頻度がかなり高くなることが予想されます。 地上鉱山および採石場の地上管制関連の安全記録は、一般に地下鉱山よりも優れています。

                  設計方法

                  地下掘削の設計は、掘削や岩の柱の位置、サイズ、形状、採掘の順序、サポート システムの適用などに関する工学的決定を下すプロセスです。 露天採掘では、ピットの各セクションに最適な傾斜角を選択する必要があり、その他の設計面や傾斜面のサポートも必要です。 鉱山の設計は動的なプロセスであり、採掘中の観察と監視を通じてより多くの情報が利用可能になるにつれて、更新および改良されます。 経験的、観察的、および分析的な設計手法が一般的に使用されます。

                  経験的方法 多くの場合、岩塊分類システム (岩塊システムや岩石トンネル品質指数など、いくつかのそのようなスキームが開発されています) を使用し、受け入れられた慣行の知識に基づく設計上の推奨事項によって補完されます。 オープンストップ設計のための安定グラフ法など、いくつかの経験的設計手法がうまく適用されています。

                  観察方法 測定可能な不安定性を検出するための掘削中の地面の動きの実際の監視と、地面とサポートの相互作用の分析に依存しています。 このアプローチの例としては、新オーストリア トンネル法や収束閉じ込め法などがあります。

                  分析手順 開口部周辺の応力と変形の解析を利用します。 初期の応力解析技術のいくつかは、閉じた形式の数学的解法または光弾性モデルを利用していましたが、ほとんどの地下掘削は複雑な XNUMX 次元形状のため、その適用は制限されていました。 最近では、コンピュータベースの数値計算法が数多く開発されています。 これらの方法は、鉱山の開口部を取り囲む岩石の応力、変位、および破損の問題に対する近似解を得るための手段を提供します。

                  最近の改良には、XNUMX 次元モデルの導入、構造の不連続性と岩盤と支持体の相互作用をモデル化する機能、およびユーザー フレンドリーなグラフィカル インターフェイスの可用性が含まれています。 数値モデルには限界がありますが、複雑な岩石の挙動について真の洞察を得ることができます。

                  上記の XNUMX つの方法論は、独立した技術ではなく、地下掘削の設計に対する統一されたアプローチの重要な部分と見なされるべきです。 設計エンジニアは、さまざまなツールを使用し、利用可能な情報の量と質によって必要に応じて設計戦略を再評価する準備ができている必要があります。

                  掘削および発破制御

                  ロックブラストで特に懸念されるのは、掘削のすぐ近くにある岩への影響です。 不適切な爆破設計または掘削手順によって、近接場の岩石で激しい局所的な破砕と、連動して接合されたアセンブリの完全性の破壊が生じる可能性があります。 発破エネルギーが遠方界に伝達されることにより、より広範な損傷が引き起こされる可能性があり、鉱山構造の不安定性を引き起こす可能性があります。

                  爆破結果は、岩石の種類、応力状態、構造地質、および水の存在の影響を受けます。 爆風による損傷を最小限に抑えるための対策には、爆薬の適切な選択、事前分割爆破 (掘削の周囲を定義する平行で狭い間隔の穴) などの周囲爆破技術の使用、デカップリング装薬 (爆薬の直径がブラストホールのそれ)、遅延タイミングおよびバッファー ホール。 掘削された穴の形状は、壁制御爆破の成功に影響します。 穴のパターンと位置合わせは慎重に制御する必要があります。

                  発破振動の監視は、発破パターンを最適化し、岩盤への損傷を回避するためによく実行されます。 経験的損傷爆風損傷基準が開発されました。 爆破監視装置は、表面実装型またはダウン ザ ホール トランスデューサ、増幅システムにつながるケーブル、およびデジタル レコーダーで構成されます。 爆破設計は、破砕、泥のプロファイル、爆破孔の背後の亀裂貫通など、爆破性能を予測するためのコンピューター モデルの開発によって改善されました。 これらのモデルの入力データには、掘削の形状、掘削および装填されたパターン、爆薬の爆発特性、岩石の動的特性が含まれます。

                  掘削の屋根と壁のスケーリング

                  スケーリングとは、掘削の屋根や壁から緩い岩のスラブを取り除くことです。 これは、スチール製またはアルミニウム製のスケーリング バーを使用して手動で行うか、機械式スケーリング マシンを使用して行うことができます。 手動でスケーリングする場合、鉱山労働者は屋根を叩いて岩の健全性をチェックします。 ドラムのような音は、通常、地面が緩んでいて、禁止する必要があることを示しています。 鉱山労働者は、スケーリング中に怪我をしないように、厳格な規則に従わなければなりません (たとえば、適切な地面からチェックされていない地面にスケーリングする、適切な足場と後退するための明確な領域を維持する、スケーリングされた岩が落下する適切な場所を確保するなど)。 手動スケーリングにはかなりの肉体的労力が必要であり、リスクの高いアクティビティになる可能性があります。 たとえば、カナダのオンタリオ州では、落石による怪我の XNUMX 分の XNUMX がスケーリング中に発生しています。

                  鉱山労働者がハイバックを手動でスケーリングできるように拡張可能なブームにバスケットを使用すると、落下する岩によってスケーリングプラットフォームがひっくり返る可能性など、追加の安全上の危険が生じます。 機械式スケーリング リグは、現在、多くの大規模な採掘作業で一般的になっています。 スケーリングユニットは、可動シャーシに取り付けられたピボットアームに取り付けられた重い油圧ブレーカ、スクレーパー、またはインパクトハンマーで構成されています。

                  地上支援

                  地上支持の主な目的は、岩盤自体の支持を助けることです。 岩盤補強では、岩盤内にロックボルトを設置します。 鋼または木材セットによって提供されるような岩盤支持では、外部支持が岩盤に提供されます。 地上支援技術は、一部には最終的なピットの形状が不確実であり、一部には腐食の懸念があるため、露天採掘や採石に広く適用されていません。 多種多様なロックボルトシステムが世界中で利用可能です。 特定のシステムを選択する際に考慮すべき要因には、地盤条件、掘削の計画耐用年数、設置の容易さ、入手可能性、およびコストが含まれます。

                  機械的に固定されたロックボルトは、拡張シェル (さまざまな岩の種類に合わせてさまざまなデザインが用意されています)、スチール ボルト (ねじ付きまたは鍛造ヘッド付き)、およびフェース プレートで構成されています。 拡張シェルは一般に、可鍛鋳鉄の歯付きブレードで構成され、ボルトの一端に円錐形のくさびがねじ込まれています。 ボルトが穴の中で回転すると、コーンがブレードに押し込まれ、ドリル穴の壁に押し付けられます。 拡張シェルは、ボルトの張力が増加するにつれて、岩へのグリップを増加させます。 さまざまな長さのボルトとさまざまなアクセサリが用意されています。 機械的に固定されたロックボルトは比較的安価であるため、地下鉱山での短期間のサポートに最も広く使用されています。

                  グラウト付きダボは、掘削孔に挿入され、その全長にわたって岩石に結合されたリブ付きの補強バーで構成され、岩盤に長期的な補強を提供します。 数種類のセメントとポリエステル樹脂グラウトが使用されています。 グラウトは、ポンピングまたはカートリッジを使用して掘削孔に配置でき、迅速かつ便利です。 さまざまな直径のスチール製およびファイバーグラス製のダボが利用可能で、ボルトは引っ張られていない場合と引っ張られている場合があります。

                  摩擦安定装置は通常、全長に沿ってスロットが設けられたスチール チューブで構成されており、わずかに小さめのドリル穴に打ち込むと、スチール チューブと岩石の間に摩擦が発生して圧縮されます。 このボルトを有効にするには、ドリル穴の直径を厳密な許容範囲内で制御する必要があります。

                  Swellex ロックボルトは、ドリル穴に挿入され、ポータブル ポンプを使用して油圧によって拡張されるインボリュート スチール チューブで構成されます。 さまざまなタイプと長さの Swellex チューブが利用可能です。

                  グラウト ケーブル ボルトは、ケービングを制御し、地下の屋根や壁を安定させるために頻繁に設置されます。 通常、ポートランド セメント ベースのグラウトが使用されますが、ケーブルの形状と設置手順はさまざまです。 大容量の鉄筋やロック アンカーも、管状のグラウト可能な機械的に固定されたボルトなど、他の種類のボルトと共に鉱山で使用されています。

                  スチール ストラップまたはメッシュは、織られたワイヤーまたは溶接されたワイヤーでできており、多くの場合、開口部の屋根または壁に取り付けられ、ボルト間の岩を支えます。

                  採掘作業は、地上支援が効果的であることを確認するために、さまざまなフィールド テストを含むことができる品質管理プログラムを開発する必要があります。 不十分な地上支持の設置は、不適切な設計 (地上の状態に適した地上支持のタイプ、長さ、またはパターンを選択しないこと)、標準以下の地上支持材料 (メーカーから供給されたもの、または取り扱い中または保管条件による損傷) の結果である可能性があります。設置の不備(機器の欠陥、設置のタイミングの悪さ、岩盤表面の不適切な準備、乗組員の不十分な訓練、または指定された手順に従わないこと)、設計段階では予測できなかった採掘による影響(応力の変化、応力または爆風による破砕/剥離、接合部の緩和またはロックバースティング) または鉱山の設計変更 (掘削形状の変更または当初の予想よりも長い耐用年数)。

                  強化または支持された岩塊の挙動は、完全には理解されていません。 経験則、岩盤分類システムおよびコンピュータ プログラムに基づく経験的設計ガイドラインが開発されました。 ただし、特定の設計の成功は、地上管制エンジニアの知識と経験に大きく依存します。 構造上の不連続性がほとんどなく、耐用年数が限られている小さな開口部を備えた高品質の岩塊は、サポートをほとんど、またはまったく必要としません。 ただし、この場合、潜在的に不安定であると特定されたブロックを安定させるために、選択した場所にロックボルトが必要になる場合があります。 多くの鉱山では、屋根や壁を安定させるために規則的なグリッドにロックボルトを体系的に設置するパターン ボルトが、すべての掘削に指定されることがよくあります。 いずれの場合も、採掘者と監督者は、追加のサポートが必要な領域を認識できる十分な経験を持っている必要があります。

                  最も古く、最も単純なサポートは木材ポストです。 不安定な地面を採掘する際に、木材の支柱やベビーベッドが設置されることがあります。 鋼製アーチと鋼製セットは、トンネルや道路を支えるために使用される耐荷重性の高い要素です。 地下鉱山では、追加の重要な地盤サポートが鉱山の埋め戻しによって提供されます。これは、廃岩、砂、または製粉所の尾鉱とセメント剤で構成される場合があります。 バックフィルは、地下採掘によって生じた隙間を埋めるために使用されます。 その多くの機能の中で、埋め戻しは大規模な破損を防ぎ、閉じ込めて岩柱に残留強度を与え、岩石応力の伝達を可能にし、表面沈下を減らし、最大の鉱石回収を可能にし、一部の採掘方法で作業プラットフォームを提供します。

                  多くの鉱山での比較的最近の革新は、 ショットクリート、岩肌に吹き付けられたコンクリートです。 他のサポートなしで岩石に直接塗布することも、メッシュやロックボルトの上にスプレーして統合サポート システムの一部を形成することもできます。 特定の特性を付与するために、鋼繊維を他の混和剤や混合設計とともに追加することができます。 乾式混合と湿式混合と呼ばれる XNUMX つの異なるショットクリート プロセスが存在します。 吹き付けコンクリートは、鉱山で多くの用途が見出されています。これには、他の方法では接合部が密集しているためにほつれてしまう岩肌を安定させることが含まれます。 露天採掘では、進行性のほつれ破壊を安定させるために吹付けコンクリートも使用されています。 その他の最近の技術革新には、地下鉱山でのポリウレタン スプレー式ライナーの使用が含まれます。

                  落石時に効果的に機能するために、支持システムは、変形やエネルギー吸収など、特定の重要な特性を備えている必要があります。 ロックバースト条件下でのサポートの選択は、いくつかの国で進行中の研究の対象であり、新しい設計の推奨事項が開発されています。

                  地下の小さな開口部では、通常、ストッパー ドリルを使用して手動で地上サポートを設置します。 大規模な掘削では、半機械化された機器 (機械化された掘削とロックボルト取り付け用の手動機器) と完全に機械化された機器 (機械化された掘削と、ボルトで固定された屋根の下にある操作パネルから制御されるロックボルト取り付け) が利用可能です。 手作業による地上サポートの設置は、リスクの高い作業です。 たとえば、カナダのオンタリオ州では、1986 年から 1995 年の間に落石による負傷の 8 分の XNUMX がロックボルトの設置中に発生し、地下での負傷の XNUMX% が​​ロックボルトの設置中に発生しました。

                  その他の危険には、セメント グラウトや樹脂の飛び散りが目に入ったり、化学物質のこぼれによるアレルギー反応や疲労が含まれる可能性があります。 機械化されたボルト締め機を使用することで、多数のロックボルトの取り付けがより安全かつ効率的になります。

                  地盤状況のモニタリング

                  鉱山の地盤条件の監視は、岩盤の変形能や岩石の応力など、鉱山の設計に必要なデータを取得するなど、さまざまな理由で実行される場合があります。 設計データと仮定を検証することで、コンピュータ モデルのキャリブレーションとマイニング方法の調整を可能にし、安定性を向上させます。 既存の地上サポートの有効性を評価し、場合によっては追加のサポートの設置を指示する。 地絡の可能性を警告します。

                  地面の状態の監視は、視覚的に、または専用の機器を使用して行うことができます。 地表および地下の検査は、必要に応じて高輝度の検査ライトを使用して慎重に行う必要があります。 鉱山労働者、監督者、エンジニア、地質学者はすべて、定期的な検査を実施する上で重要な役割を担っています。

                  鉱山の地盤条件の変化の視覚的または聴覚的な兆候には、ダイヤモンド ドリル コアの状態、岩種間の接触、ドラム状の地盤、構造的特徴の存在、地盤サポートの明らかな荷重、床の隆起、新しい亀裂が含まれますが、これらに限定されません。壁や屋根、地下水、柱の故障。 鉱山労働者は、屋根の動きが発生したことを視覚的に警告するために、単純な器具 (亀裂内の木製のくさびなど) に頼ることがよくあります。

                  監視システムの計画と実装には、プログラムの目的と監視対象の変数の定義、必要な測定精度の決定、機器の選択と設置、観測の頻度とデータ表示の手段の確立が含まれます。 監視装置は、経験豊富な担当者が設置する必要があります。 機器のシンプルさ、冗長性、信頼性は重要な考慮事項です。 設計者は、何が安全性または安定性に対する脅威となるかを判断する必要があります。 これには、これらの警告レベルを超えた場合の緊急時対応計画の準備が含まれる必要があります。

                  監視システムのコンポーネントには、監視対象の変数の変化に応答するセンサーが含まれます。 ロッド、電気ケーブル、油圧ライン、または無線テレメトリーラインを使用して、センサー出力を読み取り位置に送信する送信システム。 読み取りユニット(例えば、ダイヤルゲージ、圧力計、マルチメーターまたはデジタルディスプレイ); 記録・処理装置(例:テープレコーダ、データロガー、マイクロコンピュータ)。

                  装置の操作にはさまざまなモードがあります。

                    • 機械的: 多くの場合、検出、送信、および読み出しの最も簡単で安価で信頼性の高い方法を提供します。 機械式運動検出器は、一方の端を岩に固定し、もう一方の端をダイヤル ゲージまたは電気システムに接触させたスチール ロッドまたはテープを使用します。 機械式システムの主な欠点は、遠隔読み取りや連続記録に適していないことです。
                    • 光学: 掘削プロファイルを確立し、掘削境界の動きを測定し、表面沈下を監視する従来の正確な写真測量法で使用されます。
                    • 油圧および空圧: 水圧、支持荷重などの測定に使用されるダイアフラム トランスデューサ。 測定される量は、金属、ゴム、またはプラスチック製の柔軟なダイアフラムの片側に作用する流体圧力です。
                    • 電気: 鉱山で使用される最も一般的な計器モードですが、機械システムは依然として変位監視で広く使用されています。 電気システムは、電気抵抗ひずみゲージ、振動ワイヤ、自己インダクタンスの XNUMX つの原理のいずれかで動作します。

                           

                          最も一般的に監視される変数には、動きが含まれます (調査方法、クラック ゲージやテープ伸び計などの地表デバイス、ロッド伸び計や傾斜計などのボアホール デバイスを使用)。 岩石応力 (絶対応力またはボアホール デバイスからの応力変化); 地上支持装置(ロードセルなど)の圧力、荷重、ひずみ。 地震イベントと爆風振動。

                           

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                          内容

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