鉱山へのアクセス
地下通路 地下鉱石へのアクセスは、傾斜坑（ランプ）、傾斜 垂直坑道 、または横坑 によって実現できる。
拒否ポータル 傾斜坑は 、鉱床の側面を一周するか、鉱床の周囲を一周する螺旋状のトンネルとなる。傾斜坑は、地表への入口となるボックスカットから始まる。 覆土 量と岩盤 の質によっては、安全上の理由から亜鉛メッキ鋼製の 暗渠が必要となる場合がある。また、 露天掘り 鉱山の壁面に掘削を開始することもある。立坑と は、鉱床に隣接して掘られた垂直な坑道のことです。立坑は、トラックによる地上への運搬が経済的でない鉱床のために掘られます。深部では、トラックによる運搬よりも立坑による運搬の方が経済的であり、鉱山によっては傾斜坑と斜坑の両方が設けられている場合があります。坑道と は、丘や山の斜面に掘られた水平方向の掘削坑のことです。坑道は、傾斜路や立坑を必要としない、水平またはほぼ水平な鉱床に使用されます。斜坑は、露天掘り 鉱山の高い壁面から、鉱床の品位が地下採掘作業を支えるのに十分な水準に達しているものの、剥土比が大きくなりすぎて露天掘りによる採掘が困難になった場合に、しばしば掘削が開始されます。また、地下坑道からの緊急時の安全アクセス手段として、あるいは大型機械を坑道へ移動させる手段としても、斜坑は建設・維持されることがよくあります。
鉱石へのアクセス 鉱床に到達するために、斜坑または立坑から水平方向に坑道が掘削される。次に、その坑道に対して垂直（またはほぼ垂直）に採掘坑が掘削される。
開発採掘と生産採掘 地下採掘には、開発採掘と生産採掘という2つの主要な段階がある。
開発採掘は、鉱床にアクセスするために、ほぼ完全に（価値のない）廃石を掘削することから成ります。開発採掘には、6 つのステップがあります。以前に爆破された材料の除去（マックアウトラウンド）、スケーリング（作業員や機器を損傷から保護するために、天井や側壁からぶら下がっている不安定な岩盤のスラブを除去）、ショットクリート またはその他のサポートを使用したサポートまたは/または補強の設置、岩盤の掘削、爆薬の装填、爆薬の爆破。採掘を開始するには、最初のステップは下降する経路を作ることです。経路は、上記のように「傾斜」と定義されます。傾斜を開始する前に、電力設備、掘削配置、排水、換気、および土砂排出設備のすべての事前計画が必要です。[ 2 ]
生産採掘は、さらに長孔採掘と短孔採掘の2つの方法に分けられます。短孔採掘は、鉱石中で行われる点を除けば、開発採掘と似ています。長孔採掘にはいくつかの方法があります。一般的に、長孔採掘では、鉱石中に地表から異なる高さ（15～30メートル、または50～100フィート ）に2つの掘削が必要です。2つの掘削の間に穴が掘られ、爆薬が装填されます。穴が爆破され、下側の掘削から鉱石が取り出されます。
換気 古い鉛鉱山にある換気口。正面にある鉱石ホッパーは換気装置の一部ではない。 地下硬岩採掘において最も重要な側面の一つは換気 です。換気は、掘削や発破作業（シリカ粉塵、NOxなど）、ディーゼル機器（ディーゼル微粒子、一酸化炭素など）から発生する有害ガスや粉塵を除去する主要な方法であり、岩盤から自然に発生するガス（ラドンガスなど）から作業員を保護するためにも用いられます。換気は、作業員の地下温度を管理するためにも使用されます。深くて高温の鉱山では、作業場を冷却するために換気が使用されますが、非常に寒い場所では、空気は鉱山に入る前に氷点上まで加熱されます。換気坑は通常、地表から作業場へ換気を移送するために使用され、緊急避難経路として使用できるように改造することもできます。地下硬岩鉱山における主な熱源は、未採掘の岩盤温度、機械、自動圧縮、および亀裂水です。その他、人体熱や発破もわずかながら熱源となります。
地上支援 掘削された開口部の安定性を維持するためには、何らかの支持手段が必要となる。この支持手段には、局所的な支持と広範囲にわたる支持の2種類がある。
エリア地上支援 地盤の大規模な崩壊を防ぐために、エリア地盤支持が用いられます。背面（天井）と壁に穴を開け、長い鋼棒（またはロックボルト ）を設置して地盤を固定します。ロックボルトには、岩盤との係合方法によって3つの種類があります。[ 3 ]
グラウト充填ボルト 樹脂グラウト鉄筋は 、ポイントアンカーボルトでは支えきれないほどの強度が必要な箇所で使用されます。使用される鉄筋 はポイントアンカーボルトと同程度のサイズですが、拡張シェルはありません。鉄筋用の穴が開けられたら、ポリエステル樹脂 のカートリッジを穴に挿入します。樹脂を注入した後、鉄筋ボルトを挿入し、設置ドリルで回転させます。これにより樹脂カートリッジが開き、樹脂が混合されます。樹脂が硬化したら、ドリルの回転によって鉄筋ボルトが締め付けられ、岩盤が固定されます。樹脂グラウト鉄筋は、20～30年の耐用年数を持つ恒久的な地盤支持材とみなされています。[ 3 ] ケーブルボルトは 、上盤や大規模な掘削現場周辺の大きな岩塊を固定するために使用されます。ケーブルボルトは、標準的なロックボルトや鉄筋よりもはるかに大きく、通常は長さが6～25メートルです。ケーブルボルトはセメントグラウトで固定されます。[ 3 ]
摩擦ボルト 摩擦安定器 （一般的にスプリットセット という商標 で呼ばれることが多い）は、機械式ボルトやグラウトボルトよりもはるかに簡単に設置できます。ボルトは、ボルトよりも直径の小さいドリル穴に打ち込まれます。壁面へのボルトの圧力によって岩が固定されます。摩擦安定器は、グラウトを注入しない限り、水による腐食や錆びに特に弱いです。グラウトを注入すると、摩擦は3～4倍に増加します。[ 3 ] Swellexは 摩擦安定装置に似ていますが、ボルトの直径が穴の直径よりも小さい点が異なります。高圧の水をボルトに注入してボルトの直径を拡張し、岩を固定します。摩擦安定装置と同様に、Swellexは腐食や錆に対する保護が不十分です。[ 3 ]
現地地上支援 地盤の支持は、背面や側面から小さな岩が落下するのを防ぐために行われます。ただし、すべての発掘作業で地盤の支持が必要となるわけではありません。
溶接金網 は、 10cm×10cm （4インチ）の開口部を持つ金属製のスクリーンです 。金網は、摩擦安定ボルト、ポイントアンカーボルト、または樹脂充填鉄筋を使用して背面や壁に固定されます。ショットクリートと ～100mm 。ラテックス膜は、 ショットクリートと同様に背面やリブに吹き付けることができますが、使用量は少なくて済みます。
採掘と後退 vs. 採掘と充填
停止して退却する リッジウェイ地下鉱山で、サブレベルケービングによる地盤沈下が地表に達した。 この方法では、採掘坑の空洞を埋めずに岩石を採掘する計画が立てられています。これにより、すべての鉱石が除去された後、採掘坑の壁面が崩落して採掘坑に流れ込むようになります。その後、採掘坑は密閉され、外部からの侵入を防ぎます。
ストープして埋める 深部にある大量の鉱石を採掘する場合、あるいは鉱石柱を残すことが経済的に不利な場合は、露天掘りされた採掘坑に埋め戻し材を充填します。埋め戻し材には、セメント と岩石の混合物、セメントと砂の 混合物、またはセメントと鉱滓の 混合物などが用いられます。この方法は、埋め戻された採掘坑が隣接する採掘坑を支える役割を果たし、経済的に採算の取れる資源を完全に採掘できるため、広く用いられています。
方法 切土・盛土採掘の概略図 採掘方法は、採掘対象となる鉱床の規模、形状、向き、種類によって決定されます。鉱床は、ウィットウォーターズランドの金鉱山のように細い鉱脈の場合もあれば、南オーストラリア州のオリンピック・ダム鉱山 やニューサウスウェールズ州の ケイディア・リッジウェイ鉱山 のように巨大な鉱床の場合もあります。鉱床の幅や大きさは、鉱石の品位と分布によって決まります。鉱床の傾斜 も採掘方法に影響を与えます。例えば、水平方向に狭い鉱脈の鉱床は、柱状採掘法や長壁採掘法で採掘されますが、垂直方向に狭い鉱脈の鉱床は、露天採掘法や切羽充填採掘法で採掘されます。さらに、鉱石の強度や周囲の岩盤の強度についても考慮する必要があります。強固な自立岩盤中に存在する鉱床は、露天掘り採掘法で採掘できるが、貧弱な岩盤中に存在する鉱床は、鉱石を採掘しながら空隙を連続的に埋め戻す切土充填採掘法で採掘する必要があるかもしれない。
選択的採掘方法 カットアンドフィル 採掘は、傾斜が急な鉱床や不規則な鉱床、特に上盤が 長孔採掘法の使用を制限する場合に使用される短孔採掘法です。鉱石は水平またはわずかに傾斜したスライス状に採掘され、その後、廃石、砂、または尾鉱で埋められます。どちらの充填オプションも、マトリックスに凝集性を加えるために結合剤でセメント化することも、セメント化せずに使用することもできます。カットアンドフィル採掘は高価ですが選択的な方法であり、鉱石の損失と 希釈が 少ないという利点があります。[ 4 ] ドリフト ・アンド・フィル工法シュリンケージストーピング [ 4 ] VRM / VCR : 垂直後退採掘 (VRM) は、垂直クレーター後退 (VCR) とも呼ばれ、[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]
大量採掘方法 ブロックケービングは、 脆性 が高く、傾斜が急で品位が低い巨大な鉱床を採掘 するために使用されます。鉱床の下に運搬路を備えたアンダーカットが掘削され、運搬路の上端とアンダーカットの底の間に「ドローベル」が掘削されます。ドローベルは、崩落した岩が落ち込む場所として機能します。アンダーカットの上部の鉱床は掘削され、爆破され、鉱石は運搬路から取り出されます。鉱床の脆性のため、最初の爆破の上の鉱石は崩落してドローベルに落ち込みます。ドローベルから鉱石が取り出されると、鉱床が崩落し、安定した鉱石の流れが生まれます。[ 4 ] 突風 の可能性があります。 [ 8 ] コロラド州 のクライマックス鉱山 やヘンダーソン鉱山 のような地表の窪みになることがあります。このような地形は、鉱夫たちが「グローリーホール」と呼ぶ地形の1つです。容易に崩落しない鉱体は、水圧破砕、発破、またはその両方を組み合わせた前処理によって準備されることがある。水圧破砕は、石炭採掘 長壁採掘 パネル上の強固な天井岩盤の前処理や、石炭鉱山および硬岩鉱山における崩落の誘発に用いられてきた。
柱状採掘法 ：柱状採掘法は、平坦または緩やかに傾斜した層状鉱床で一般的に行われます。柱は規則的なパターンでそのまま残され、その間に部屋が採掘されます。多くの柱状採掘法では、採掘口から最も遠い地点から柱の除去を開始し、天井が崩落して採掘口を埋めます。これにより、柱に残る鉱石が少なくなるため、回収率が向上します。サブレベルケービング [ 9 ] レイズケービング ：これは、地域応力が高い深部の高角度鉱体向けに設計された方法です。レイズケービングでは、鉱体の傾斜に平行なスロットを設けることで岩盤の応力が軽減されます。 [ 10 ] これは、スウェーデン北部 のLKAB が開発中の新しい方法です。 [ 11 ]
最も深い鉱山 世界で最も深い鉱山は、南アフリカのウィットウォーターズランド地域にある ムポネン鉱山 とタウトナ （ウェスタン・ディープ・レベルズ）金 鉱山で、現在3,900 メートル（12,800 フィート） を超える深さで操業している。[ 13 ] アジアで最も深い廃坑は、インドのカルナータカ 州にあるコラール鉱山 です。2001年に閉鎖されたこの鉱山の主坑道は、深さ10,560 フィート（3,220 メートル） に達していました。この地域は、気温が最高45 ℃（113 °F） にも達する、硬岩採掘にとって最も過酷な環境でもあります。しかし、大規模な冷凍設備によって、温度は約28 ℃（82 °F） まで下げられています。 北米で最も深い廃坑となった硬岩鉱山は、カリフォルニア州グラスバレーにあるエンパイア鉱山 である。1956年に閉鎖されたこの鉱山は、主坑道が傾斜深度11,007 フィート（3,355 メートル） に達していた。全坑道の全長は367マイル（591 キロメートル） である。 北米で最も深い現役の硬岩鉱山は、カナダのオンタリオ州ティミンズにあるキッド鉱山で、亜鉛と銅を採掘しています。最大 深度 は9,889 フィート （3,014 メートル）で、この 鉱山 は世界で最も深い非鉄金属 鉱山であり、地表の標高が低いため、鉱山の底は地球上でアクセス可能な非海域の最も深い地点となっています。[ 14 ] [ 15 ] ラロンドの ペンナ坑（第3坑）は、西半球で最も深い単一昇降坑であると考えられている。新しい第4坑は、2,840 m（9,320 フィート）の深さで底に達する。ラロンド鉱山の拡張は、2016 年 6 月に 3,008 m（9,869 フィート） の深さで完了し、世界で最も深い長孔露天掘り鉱山となった。[ 16 ] ユーラシア大陸とアジア大陸で最も深い現役鉱山は、タルナフ にあるノルニッケル社 のスカリスティ鉱山です。2018年9月には、地表下2,056 メートル（6,745 フィート） の深さに達しました。[ 17 ] ヨーロッパで最も深い鉱山は、チェコ共和国の プシーブラム にあるウラン鉱山の第16坑 で、深さは1,838 メートル（6,030 フィート） です。[ 18 ] オーストラリアで最も深い硬岩鉱山は、クイーンズランド 州マウントアイザにある 銅 と亜鉛の 鉛 鉱山で、深さは1,800 メートル（5,900 フィート） です。[ 19 ] 世界で最も深いプラチナ ・パラジウム 鉱山は、南アフリカのメレンスキーリーフにあり、資源量は2億300万 トロイオンスで、現在約 2,200 メートル（7,200 フィート） の深さまで採掘されています。 最も深い掘削孔は、ロシアの ムルマンスク州 にあるコラ超深度掘削孔 です。深さ12,262 メートル（40,230 フィート） で、地球上で人工的に掘られた最深地点 となっています。
参考文献 ↑ de la Vergne, Jack (2003). Hard Rock Miner's Handbook Tempe / North Bay : McIntosh Engineering. p. 2. ISBN 0-9687006-1-6 。 ↑ Brazil, M. 「制約付き経路最適化を用いた地下鉱山における傾斜設計」 (PDF) . math.uwaterloo.ca . 2010年11月24日に オリジナル (PDF)からアーカイブ済み。 2023年 6月19日 取得 。 1 2 3 4 5 6 プハッカ、トゥラ (1997)。 地下掘削および積み込みハンドブック 。フィンランド：タムロック社。 153～ 170ページ 。 1 2 3 プハッカ、トゥラ (1997)。 地下掘削および積み込みハンドブック 。フィンランド：タムロック社。 98–130 ページ 。 ↑ 「穴掘りドリル ｜ ダーティ・グレート・マシーンズ ｜ ディスカバリー・サイエンス」 。 2017年2月2日にオリジナルから アーカイブ済み。 2017年1月29日 に取得 。 ↑ 「Vale Incoのクレイトン鉱山：日々深く掘り進む」 。Viewpoint (3): 2. 2008年。2015年6月21日にオリジナルからアーカイブ済み 。 垂直 後退 採掘（VRM）は、切土充填採掘方法に代わるものとして1980年代半ばに導入された。VRMを改良したスロットスラッシュ採掘方法は、1990年代後半に導入され、VRM採掘に取って代わった。 ↑ 「鉱業と冶金学入門」 。www.miningbasics.com 。 2011年12 月 6日にオリジナルから アーカイブ済み 。 2017年1月27日 に取得。 ↑ Fowler, JCW; Hebblewhite, BK (2003). "鉱業出版物" (PDF) . ニューサウスウェールズ州。 2006年9月20日のオリジナルから アーカイブ (PDF) 。 2007年5月30日 取得 。 ↑ Sjöberg, J., F. Perman, D. Lope Álvarez, BM. Stöckel, K. Mäkitaavola, E. Storvall and T. Lavoie. "深部サブレベルケーブ採掘と地表の影響", in: Deep Mining 2017: 第 8 回深部および高応力採掘に関する国際会議 (パース、2018 年 3 月 28 ～ 30 日). Wesseloo, J. (編), pp. 357 –372. パース: オーストラリア地質力学センター、パース、ISBN 978-0-9924810-6-3、2017 年。 ↑ トビアス、ラディニグ。ワーグナー、ホルスト。ウィマー・カールソン。グリニエンコ、ミハル (2022)。 「Raise Caving — 現在の深部洞窟採掘の課題に対処するハイブリッド採掘方法 」 BHM ベルク ウント ヒュッテンメンニッシェ モナトシェフテ 。 167 (4): 177–186 。 Bibcode : 2022BHM...167..177L 。 土井 ： 10.1007/s00501-022-01217-3 。 ↑ "LKAB utvecklar ny brytningsmetod – så går metoden raise caving until" 。 SVT (スウェーデン語)。 2021-06-08 . 2024 年 6 月 21 日 に取得 。 ↑ http://www.mineweb.com/archive/greGreener地下採掘 ↑ 「タウトナ、アングロゴールド、南アフリカ」 。2009年。 2019年5月12日にオリジナルから アーカイブ済み 。 2009年5月1日 に取得。 ↑ ゴドキン、デイビッド（2014年2月1日）。 「安全であることは偶然ではない」 。 カナディアン・マイニング・ジャーナル 。 2019年7月19日のオリジナルから アーカイブ済み。 2020年 2月19日 取得 。 ↑ 「ホーム | Kidd Operations」 。 2020年3月2日に オリジナルからアーカイブ済み 。 2020年2月19日 に取得。 ↑ 「Agnico Eagle Mines Limited - Operations - Operations - LaRonde Complex」 。www.agnicoeagle.com 。 2022年2月1日にオリジナルから アーカイブ済み 。 2022年2月1日 に取得 。 ↑ 「スカリスティ鉱山が地表下2,056mの設計深度に到達 - Nornickel」 。 ↑ 「鉱床：その起源から環境への影響まで」 テイラー＆フランシス、1995年 。ISBN 978-9054105503 。↑ 「マウント・アイザ」 。 ラルヴォット・リソーシズ・リミテッド。 2025年3月10日 取得 。
さらに読む ブラウン、ロナルド・C. 『硬岩鉱夫たち：インターマウンテン西部、1860年～1920年 』（2000年） デ・ラ・ヴェルニュ、ジャック。『硬岩鉱夫の手引き 』（2003年）テンピ／ノースベイ：マッキントッシュ・エンジニアリング。ISBN 0-9687006-1-6 。 マクエルフィッシュ・ジュニア、ジェームズ・M. 『硬岩採掘：環境保護に対する州の取り組み 』（1996年） ワイマン、マーク。『ハードロック叙事詩：西部の鉱夫と産業革命、1860年～1910年 』（1989年）
