見逃せない将来の鉱業の6つの主要トレンド
産業の発展に伴い、鉱物資源の需要は増加し続けています。現在、先進国、発展途上国ともに、資源の保有と開発を戦略的な施策と捉えています。その結果、鉱業開発においては、効率的、安全、かつ低コストな採掘技術や手法が数多く登場しています。資源を効果的に開発するには、先進技術への対応が不可欠です。
（I）地下鉱山における情報収集
現在、世界中の地下鉱山は効率と安全性を追求しており、機械化と自動化のレベルが継続的に向上しています。スウェーデンのキルナ鉄鉱山を例に挙げましょう。キルナ鉄鉱山は、高品位鉄鉱石（鉄含有量70％以上）の生産で有名で、世界最大級の鉄鉱山の一つです。その鉄鉱石採掘は70年以上の歴史を持ち、露天掘りから地下採掘へと移行してきました。キルナ鉄鉱山のインテリジェンスは、主に大型機械設備、インテリジェントな遠隔制御システム、最新の管理システムの活用によって実現しています。高度に自動化されたインテリジェントな採掘システムと設備は、安全で効率的な採掘を確保するための鍵となります。
開発。キルナ鉄鉱山は、立坑と斜路を組み合わせた開発システムを採用しています。鉱山には、換気、鉱石および廃石の揚重のために3本の立坑があります。人員、機材、資材は主に斜路を経由して無軌道車両で輸送されます。主昇降立坑は鉱体の麓に位置しています。これまでに採掘面と主輸送システムは6回降ろされ、現在の主輸送レベルは1,045メートルです。
掘削、装入、発破。トンネル掘削には、三次元電子計測機器を搭載した大型ドリルを使用し、正確な孔位置測定を行います。坑道掘削には、スウェーデンのアトラスコプコ社製遠隔操作式掘削リグ「シンバ W469」を使用します。この掘削リグは、孔径150mm、最大孔深55mです。レーザーシステムを用いて正確な孔位置測定を行うこのリグは、無人運転で、24時間連続稼働が可能です。年間の鉱石発破量は300万トンに達します。
遠隔地からの鉱石積み込み、輸送、ホイスト。キルナ鉄鉱山の採掘場における掘削、積み込み、輸送、ホイスト作業はすべてインテリジェント化と自動化を実現し、掘削リグとローダーは無人運転となっています。鉱石積み込みには、トロ 2500E遠隔操作ローダーが使用され、単体効率は500t/hです。地下輸送システムには、ベルトコンベアと自動鉄道輸送が含まれます。自動鉄道輸送は通常、8台の鉱石車で構成され、連続的な積み下ろしを可能にする自動底部ダンプカーです。ベルトコンベアは、鉱石を破砕ステーションから計量装置まで自動的に輸送し、シャフトスキップによる積み下ろしもすべて遠隔操作で行います。
遠隔操作によるコンクリート吹付技術と支保工補強技術。トンネル支保工には、吹付コンクリート、ロックボルト、金網が組み合わされています。これは遠隔操作のコンクリート吹付機によって完了し、ロックボルトと金網はボルトリグを用いて設置されます。
（II）浸出技術の普及
現在、低品位銅鉱石、金鉱石、ウラン鉱石などの回収には、浸出技術が広く利用されています。浸出技術には、原位置浸出、ヒープ浸出、原位置爆破浸出などがあります。米国、カナダ、オーストラリアなどの国では、0.15%～0.45%の低品位銅鉱石、2%を超える酸化銅鉱石、0.02%～0.1%のウラン鉱石の回収に、一般的にヒープ浸出と原位置爆破浸出が用いられています。
米国を例に挙げると、銅の原位置発破浸出法を採用している鉱山は20カ所以上あります。例えば、ネバダ州のマイク鉱山とアリゾナ州のゾニア銅鉱山は、それぞれ1日あたり2.2トン以上の銅を生産しています。モンタナ州のビュート鉱山とカッパークイーン・ブランチ鉱山は、1日あたり10.9～14.97トンの銅金属を生産しています。米国では、銅の浸出が総生産量の20%以上、金の浸出が30%を超え、ウランの生産の大部分は浸出採掘によるものです。
（3）深坑採掘技術
資源量の減少に伴い、採掘深度は増加しており、1,000メートルを超えることも珍しくありません。これにより、地圧の上昇、岩石温度の上昇、吊り上げ、排水、支持、換気といった作業の複雑さなど、浅採掘では発生しない多くの困難や問題が生じます。
深坑道鉱山でよくある問題:
揚重能力。採掘深度が深くなると、まず鉱山の揚重能力が問題となります。現在の揚重機は、最大揚重高度2000mを超える揚重が可能です。例えば、カナダの鉱山では最深揚重が2172m、南アフリカの金鉱山では立坑深度2310.4mに達します。揚重機の能力は、大規模な深坑鉱山の要件を十分に満たしています。
岩石温度と換気冷却。採掘深度が深くなるにつれて、岩石温度も上昇します。例えば、日本の豊羽銅亜鉛鉱山では、地下600m（地表から約1200m）の岩石温度は100℃を超えますが、多くの国では地下温度は28℃を超えてはならないと規定されています。深坑では、地下の換気量を増やし、空冷式や水冷式を用いて空気を冷却することが一般的です。いずれか、または両方を選択する際には、温度を下げることに加えて、地下の機械設備、ディーゼル設備、冷凍設備自体からの放熱を抑えることにも注意する必要があります。
地面 プレッシャー 管理 そして 鉱業 方法. 深い 軸 鉱山 一般的に 確立する a 完了 地面 プレッシャー 測定 そして 監視 システム, どれの 直接 影響 かどうか 鉱業 生産 できる 進む スムーズに そして その レベル の 生産 コスト. ロック バースト は a 目立つ 問題 で 深い 軸 鉱業. に 予測する ロック バースト, 多くの 鉱山 インストール 微小地震 監視 デバイス 地下, そのような として その U.S. サンシャイン 銀 私の, どれの インストール済み 微小地震 監視 で その 2254 m レベル のために 24-時間 監視.
自発的 燃焼 そして 爆発. 深い 軸 鉱業 5月 また 出会い 自発的 燃焼 の 硫化物 鉱石 期限 に 高い 鉱石 気温 そして 自己-爆発 その間 爆発的な 充電, どれの 必要 十分な 注意.
で 現在, その 鉱業 深さ の 非-石炭 鉱山 で 中国 一般的に する ない 超える 700–800 m, しかし で 最近の 年, いくつかの 鉱石 預金 埋葬された で 深さ の について 1000 m は いる 発展した, 含む その 東葛山 銅 私の 下 銅陵 非鉄金属 金属 会社 そして その 金川 いいえ. 2 鉱業 エリア.
(IV) 私の 環境 保護 仕事
で 外国 国, 特に 発展した 国家, 包括的な 対策 は 採用された のために 私の 環境 管理. 厳しい テクニカル 基準 適用する に 廃水, 排気 ガス, スラグ, ほこり, ノイズ, 等., 退院した から 鉱山. 多くの 低い-学年 鉱山 できない なれ 建設された または 置く の中へ 生産 期限 に 過剰 環境 処理 コスト.
現在, そこには は 一つの 強調 海外 の上 確立する 無駄-無料 そして クリーン 鉱山. ドイツ's ウォルサム 石炭 私の で その ルール地方 工業用 エリア は a 成功 例. それ 用途 石炭 スライム から その 石炭 洗浄 植物, 灰 から 石炭-解雇された 力 世代, そして 押しつぶされた 地下 無駄 ロック 混合 と セメント, 活性化された そして かき混ぜた, それから ポンプ 地下 と a 首相 ポンプ に 埋める ボイド. その 私の 退院 いいえ 固体 無駄 外部的に.
(V) 充填 鉱業 テクノロジー
違う 充填 材料 は 使用済み ベース の上 変化する 条件:
地域 サポート. 高い-品質 硬い 充填 材料 は 必要 に 減らす 弾力性のある 音量 閉鎖 そして その 危険 の ロック バースト.
ロック 地層 コントロール. 充填 材料 品質 要件 は ない 厳しい, しかし 大きい-規模 充填 は 必要, そして その 充填 すべき ない 縮む 後 配置.
マルチ-静脈 鉱業. 充填 材料 必要とする 剛性 下 低い ストレス 条件 に 最小化 ロック 変形 そして 変位.
環境 コントロール. に 確保する その ぶら下がっている 壁 は 封印された に 防ぐ 気流 を通して その 採掘された-外 エリア, その 充填 材料 すべき ない 縮む, そして 大きい-エリア 充填 は 必須.
削減 無駄 ロック 吊り上げ. 準備中 そして 粉砕 無駄 ロック 地下 のために 充填 材料, それによって 改善中 効率.
現在 考慮事項 のために 充填:
実用的で信頼性の高いシステムの構築に注力する。採掘サイクルと充填作業を統合するための効果的な充填技術を研究開発する。充填システムの管理に重点を置く。
高品質充填材の粒度分布、ハイドロサイクロンおよび粉砕における充填材調製プロセスの改善、圧力損失、摩耗、腐食、充填システム全体の設計などの搬送技術の最適化など、既存システムを最適化する技術を研究します。
充填材の準備、搬送、配置、荷重変形プロセスに関する定量的な理解を強化し、安全で安定した効率的な採掘の基盤を築きます。国際的に採用されている充填プロセスには、水硬性砂充填、乾式充填、高水分固形物充填、セメント充填などがあります。セメント充填はさらに、細分尾鉱水硬性充填（高濃度重力輸送）、その他の充填材水硬性充填（高濃度重力輸送）、全尾鉱ペースト重力充填、全尾鉱ペーストポンプ充填に分類されます。国際的に推奨されているのは、全尾鉱ペーストポンプ充填です。
現在、カナダには高濃度ペースト充填法を採用した鉱山が12カ所あり、南アフリカとオーストラリアでも新型ペースト充填システムが稼働しています。新たな充填プロセスは、資源保護、環境保護、効率向上、そして鉱山開発といった要件をより適切に満たすでしょう。充填採掘は、21世紀の鉱業においてより広い展望を持つでしょう。
（6）海洋多金属団塊採掘
多金属団塊は、水深約3000～5000メートルの海底に存在します。これらの採掘には、実現可能な採掘方法が不可欠です。そのため、世界各国は信頼性の高い採掘方法の開発を優先し、広範な実験研究を行っており、中には中規模の深海採掘試験を実施している国もあります。1960年代後半から現在に至るまで、国際的に開発・試験されてきた海洋採掘方法は、主に連続ラインバケット（CLB）採掘、海底遠隔操作ビークル採掘、流体リフト採掘の3つのカテゴリーに分類されます。
連続ラインバケット（CLB）採掘法。この方法は1967年に日本人によって提案されました。比較的シンプルで、主に採掘船、曳航索、バケット、曳航船で構成されています。バケットは一定の間隔で曳航索に接続され、海底まで降ろされます。曳航船によって駆動される曳航索は、バケットを下降、すくい上げ、上昇させます。この無段階ロープ循環操作により、連続的な採掘ループが形成されます。CLBの主な特徴は、深度の変化に適応し、通常の操業を維持できることです。しかし、CLBの生産量は最大100トン/日に過ぎず、産業採掘の要件をはるかに下回っています。そのため、CLB採掘法は1970年代後半に廃止されました。
海底遠隔操作型採掘機（SRV）採掘法。この方法は主にフランスによって提案されました。SRVは無人潜水採掘機で、主に鉱石収集、自航、浮力制御、バラストの4つのシステムで構成されています。水上母船からの監視の下、採掘機は指令に従って海底に潜り、鉱石を採掘します。鉱石が満載になると浮上し、母船の受入容器に鉱石を降ろします。水上母船は通常、複数の採掘機を同時に制御できます。この採掘システムには多額の投資が必要であり、製品価値が低く、数十年にわたって経済的利益が得られなかったため、フランス海洋鉱石研究開発協会は1983年に研究を中止しました。しかし、この採掘機の採掘・輸送原理は有望視されています。
流体リフト採掘法。現在、国際的に認められ、最も産業応用の可能性を秘めた採掘法は流体リフト採掘です。採掘船が採掘地域に到着すると、コレクターとリフトパイプが接続され、徐々に海中に降ろされます。コレクターは海底堆積物から団塊を集め、初期処理を行います。油圧または空気圧による揚水により、パイプ内の水は十分な速度で上昇し、団塊を露天掘り船まで輸送します。
21世紀における人類の海洋開発・利用の進展に伴い、海洋採掘技術は特に重要になっています。現代のハイテク技術の発展は海洋資源の開発への道を切り開き、その形成と発展は世界の海洋経済、文化、そして人類の海洋意識に、プラスの影響を与えるでしょう。
