掘削、発破、土壌除去まで、露天掘りの6つのプロセスを1つの記事で読んでください。
新技術： O2岩石解体システム
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露天掘り鉱山の採掘プロセスは比較的単純で、主に掘削、発破、採掘と輸送、岩石の除去で構成されています。次に、露天掘り鉱山の採掘プロセスについて詳しく説明します。
1. 掘削作業
掘削作業は露天掘りの主要工程です。露天掘りの全工程において、
掘削コストは総生産コストの約10％～15％を占めます。
1. ダウンザホールドリル
ダウンザホールドリルの掘削角度は大きく、機械化の度合いが高く、補助操作時間が短縮され、ドリルの稼働率が向上し、ダウンザホールドリルは柔軟性があり、設備が軽く、投資コストが低い。特に、さまざまな傾斜穴を掘削することで鉱石の品位を制御し、基礎をなくし、大きな破片を減らし、発破品質を向上させることができます。そのため、ダウンザホールドリルは現在、国内外の中小鉱山で広く使用されており、中硬度の鉱石岩の掘削に適しています。
2. ロータリードリルマシン
ロータリードリルは、ロータリードリルをベースに開発された現代の新しいタイプの掘削設備です。掘削効率が高く、運用コストが低く、機械化されており、自動化度が高いという特徴があります。さまざまな硬度の鉱石の掘削作業に適しています。現在、世界中の露天掘り鉱山で一般的に使用されている掘削設備となっています。
3. 岩盤掘削機
岩盤掘削機は、鉱業の発展とともに登場した新しいタイプの岩盤掘削装置であり、専用のドリルアームまたはスタンドに自動プロペラを備えた1台または数台の岩盤掘削機を設置し、歩行機構を備え、岩盤掘削機の操作を機械化します。
2. 発破作業
発破作業の目的は、硬い固体の鉱石を破砕し、採掘および積込み作業に適したサイズの掘削材料を提供することです。露天掘りの総コストのうち、発破コストは約15％〜20％を占めています。発破の品質は、採掘、輸送、粗粉砕などの設備の効率に直接影響するだけでなく、鉱山の総コストにも影響します。
1. 浅穴発破
浅孔発破で使用される発破孔の直径は比較的小さく、一般的に約 30 ～ 75 んん で、発破孔の深さは一般的に 5 メートル未満ですが、最大で約 8 メートルになることもあります。掘削トロリーを使用して穴を掘削すると、穴の深さを深くすることができます。
浅穴発破は主に、小規模露天鉱山や採石場、洞窟石、トンネル掘削、二次発破、新しい露天掘り鉱山の袋詰め処理、丘陵斜面の露天掘り単壁溝輸送路の形成、およびその他の特殊な発破に使用されます。
2. 深穴発破
深穴発破は、掘削設備でより深い穴を掘削し、鉱山用爆薬の充填空間を発破する方法です。露天掘り鉱山の深穴発破は、主に階段状の生産発破に基づいています。
深穴発破用の掘削設備は、主にダウンザホールドリルとコーンドリルを使用します。この掘削では、垂直深穴または傾斜発破孔を掘削できます。傾斜発破孔の充填はより均一で、鉱石と岩石の発破品質はより良く、採掘と積み込み作業に良好な条件を作り出します。
地震の影響を軽減し、発破の品質を向上させるために、一定の条件下では、大面積の微小差発破、発破孔内の間隔充填、底部の空気間隔充填などの対策を採用して、発破コストを削減し、より良い経済的利益を達成することができます。
3. チャンバーブラスト
チャンバー発破は、比較的大量または大量の爆薬を発破チャンバートンネル内で発破する方法です。露天掘りは資本建設期間中および特定の条件下でのみ使用され、採石場は条件が許し、採掘の需要が大きい場合に使用されます。
4. 多列孔マイクロ差ブラスト工法
近年、掘削機のバケット容量と露天掘り鉱山の生産能力が急速に増加しているため、露天掘り鉱山の通常の採掘と発破では、毎回より多くの発破が必要になります。このため、多列孔微差発破や多列孔微差押し出し発破などの大規模な発破方法が国内外の露天掘りで広く使用されています。
多列穴マイクロ差ブラストの利点:
一度に発破できる量が多いため、発破回数と発破回避時間が減り、採掘設備の利用率が向上します。
鉱石と岩石の破砕品質が向上し、大ブロック率は単列穴爆破よりも 40%～50% 低くなります。
作業時間の利用率の向上、穿孔設備の操作回数と発破後の充填エリアの削減により、穿孔設備の効率が約10％～15％向上します。
採掘・輸送設備の効率を約10%～15%向上します。
5. 多列穴微小差押し出しブラスト工法
多列孔微差押し出し発破とは、作業面にスラグパイルが残っている場合に行う発破を指します。スラグパイルの存在は押し出しの条件を作り出します。一方では、発破の有効作用時間を延長し、爆発エネルギーの利用と破砕効果を向上させることができます。他方では、発破パイルの幅を制御し、鉱石や岩石の飛散を防ぐことができます。多列孔微差押し出し発破の微差間隔時間は、通常の微差発破より30％〜50％大きいことが好ましいです。我が国の露天掘り鉱山では、50〜100msがよく使用されています。
多列穴マイクロ差押し出しブラストの利点は次のとおりです。
（1）鉱石と岩石の破砕効果がより優れています。これは主に前方のスラグ山の閉塞によるものです。第1列を含む各列の掘削孔は、スラグ山の圧力下で充填量を増加させ、完全に破砕することができます。
（２）発破杭の集中度が増し、鉄道輸送を利用する鉱山では、発破前に線路をそのまま残すことができるため、採掘・輸送設備の効率が向上する。
多列穴マイクロ差押し出しブラストの欠点は次のとおりです。
（１）爆発物の大量消費
（２）作業台はスラグ山を収容するために広い幅が必要である。
（３）発破杭の高さが比較的高いため、掘削機の作業の安全性に影響を及ぼす可能性がある。
Ⅲ. 斜面付近の発破対策
露天掘り鉱山が下方へと広がるにつれ、斜面の安定性がますます顕著になります。斜面を保護するために、斜面近くの発破は厳密に管理する必要があります。国内外の経験によると、主な対策は、微差発破、前割発破、平滑発破です。
1. 振動を減らすためにマイクロディファレンスブラストを使用する
微差発破の主な機能の一つは、発破による地震の影響を軽減することです。微差発破の衝撃吸収効果を十分に発揮させるには、発破区間を増やし、微差間隔時間を制御することが重要です。
2. 事前分割発破を使用して斜面を隔離する
斜面付近の事前分割発破は、斜面の境界に沿って密集した平行ボーリング孔を一列に掘削し、各孔に少量の爆薬を装填し、採掘区域を発破する前に爆発させて、各ボーリング孔を貫通する一定幅の亀裂を得る方法です。この事前亀裂は採掘区域と斜面を分離するため、その後の採掘発破の地震波は亀裂面で強い反射を生み出し、そこを通過する地震波を大幅に弱め、それによって斜面を保護します。
3. 斜面を保護するために滑らかな発破を使用する
斜面付近の平滑発破は、境界線に沿って密集した平行なボーリング孔を一列に掘削し、その孔に少量の爆薬を装填し、採掘ボーリング孔を発破した後に発破し、密集したボーリング孔に沿って平行な岩壁を形成する方法です。平滑発破と事前分割発破の主な違いは、爆発時間です。平滑発破孔の爆発は、前の列の採掘孔の爆発よりも遅く、通常は50〜75ミリ秒の遅れがあります。
さらに、最後の数列の穴の発破を制御するための別の対策があります。斜面に近い最後の数列の穴の電荷量と抵抗線を減らす必要があり、これをバッファ発破と呼び、掘削発破による斜面への損傷を軽減できます。
4. 鉱業と輸送
採掘と積み込み
採掘積込とは、積込機械を使用して、地下または発破坑から直接鉱石や岩石を掘り出し、輸送機械の台車に積み込むか、指定された場所に直接降ろすことです。これは露天掘りプロセスの中心的なリンクであり、発破や輸送などの他の生産プロセスはすべて採掘積込のためです。
主な採掘および積載設備: 掘削機、ドラグライン、油圧ショベル、タイヤフロントローダー。
交通機関
露天採掘の過程において、鉱山輸送の資本建設投資は鉱山資本建設投資総額の約60％を占め、輸送費と労働力はそれぞれ鉱石総費用と総労働力の半分以上を占めています。これは露天採掘における輸送の重要な位置を示しています。
露天掘り鉱山の輸送方法には、自動車輸送、鉄道輸送、ベルト輸送、法面バケットリフト輸送、複合輸送方法があり、その中でダンプトラック輸送が最も一般的です。
