部屋と柱の採掘

ルーム・アンド・ピラーまたはピラー・アンド・ストールは、ブレストーピングの変種です。これは、採掘された材料が水平面を横切って抽出され、水平に並んだ部屋と柱を作成する採掘システムです。これを行うには、鉱石の「部屋」を掘り出し、手つかずの材料の「柱」は屋根を支えるために残されます -オーバーバーデン。柱のサイズ、形状、および位置を計算することは複雑な手順であり、活発に研究されている分野です。^{[1]この技術は通常、特定の}地層に続くものなど、比較的平坦な鉱床に使用されます。ルーム・アンド・ピラー採掘は、他の地下採掘技術と比較して表面沈下のリスクが少ないため有利です。 ^[2]また、機械化でき、比較的簡単であるという利点もあります。ただし、鉱石のかなりの部分を残さなければならない可能性があるため、回収率と利益は低くなる可能性があります。^[1]ルーム・アンド・ピラー採掘は、最も早く使用された方法の1つでしたが、^[3]かなり多くの人手が必要でした。

部屋と柱のシステムは、石炭、石膏、^[4] 鉄、^[5] 石灰岩、^[6]およびウラン^[7]鉱石の採掘に使用され、特にマントまたはブランケット鉱床、石および骨材、タルク、ソーダ灰、およびカリとして発見された場合に使用されます。^{[8]チェコ共和国[2]}から中国^[9]、米国^[4 ]まで世界中で使用されています。

部屋型鉱山と柱型鉱山の開発計画は、他の採掘方法とほぼ同じ方法で行われ、^[10]鉱山の所有権を確立することから始まります。これに続いて、鉱山の地質を分析する必要があります。これにより、鉱山の寿命、生産要件、開発と維持にかかるコストなどの要素が決まります。^[10]

次に、鉱山のレイアウトを決定する必要があります。換気、電力、鉱石の運搬などの要素をコスト分析で考慮する必要があります^{[4] [10]}。通常、部屋と柱で採掘される鉱床は均質ではないため、鉱山のレイアウトは非常に慎重に計画する必要があります。^[10]部屋と柱のサイズと形状を一定に保つことが望ましいですが、計画の欠如と鉱床の特性により、この公式から外れた鉱山もあります。^[4]鉱山のレイアウトには、鉱山内の部屋と柱のサイズが含まれますが、入口の数と種類、屋根の高さ、換気、採掘順序などの要素も含まれます。^[10]

部屋型鉱山と柱型鉱山は、断層などの地質学的特徴により規則的なパターンを変更する必要がある場合を除き、グリッドベースで開発されます。柱のサイズは計算によって決定されます。採掘される物質の上下の物質の耐荷重能力と採掘される物質の容量によって柱のサイズが決まります。^[10]

鉱山の配置がランダムだと換気計画が難しく、柱が小さすぎると柱が壊れるリスクがある。炭鉱では、柱の破損は天井が圧迫されて柱が押しつぶされるため、スクイーズと呼ばれる。1本の柱が壊れると、隣接する柱の重量が増加し、結果として柱の破損が連鎖反応を起こす。いったん始まると、ゆっくりと広がったとしても、このような連鎖反応を止めるのは非常に難しい。^[11]これを防ぐために、鉱山はエリアまたはパネルに分割されている。^[10]パネルを隔てているのは、バリア柱と呼ばれる柱である。バリア柱は「パネル」柱よりもかなり大きく、パネルの柱が破損した場合にパネルの大部分を支え、鉱山の進行性崩壊を防ぐことができるサイズになっている。^[10]

伝統的に、採掘行為は 3 つのステップから成ります。まず、鉱床を「アンダーカット」します。鉱石セクションの底に沿ってできるだけ深く溝を掘ります。このアンダーカットにより、後の段階で扱いやすい岩の山ができます。2 番目のステップは、セクションの掘削と発破です。これにより、鉱石の山ができ、鉱山から積み込まれて運び出されます。これが採掘プロセスの最終ステップです。^[10]より現代的な部屋と柱の鉱山では、より「連続的な」方法が採用されており、機械を使用して岩石を同時に削り取り、地表に運び出します。^[12]

廃棄された尾鉱を採掘済みの地域に降ろす埋め戻しなどの他のプロセスも使用できますが、 ^[9]必須ではありません。後退採掘（以下）は、このようなプロセスの一例です。

後退採掘は、多くの場合、部屋と柱の採掘の最終段階です。この方法で鉱床が枯渇したら、最初に残された柱は取り除かれ、または「引き抜かれ」、鉱山の入口に向かって後退します。柱が取り除かれた後、採掘エリアの後ろの天井 (または背面) が崩壊します。崩壊地の支柱の応力によって残りの柱に高い応力がかかるため、作業員へのリスクを減らすために、柱の除去は非常に正確な順序で行われなければなりません。

後退採掘は特に危険な採掘方法です。鉱山安全衛生局（MSHA）によると、柱回収採掘は石炭採掘産業のわずか10％を占めるに過ぎないにもかかわらず、歴史的にアメリカの石炭採掘における天井や壁の破損による死亡事故の25％は柱回収採掘によるものでした。^[13]後退採掘は地盤沈下が許容されない地域では使用できず、収益性が低下します。^[13]

時には後退採掘が利用されず、地下空間が気候制御された倉庫やオフィススペースとして再利用されることもあります。^{[14] [15]}

多くの部屋型鉱山と柱型鉱山は100年もの間放置されています。^[5]これにより、適切なメンテナンスが行われない限り、地盤沈下の危険性が大幅に高まりますが、^[5]メンテナンスは頻繁に行われません。^[7]

部屋と柱の採掘は最も古い採掘方法の一つです。初期の部屋と柱の採掘は多かれ少なかれランダムに開発され、柱のサイズは経験的に決定され、都合の良い方向に坑道が掘られました。^[16]

部屋と柱の採掘は、ヨーロッパでは13世紀にはすでに行われており^[17]、米国では18世紀後半から行われています。米国では今でも行われていますが^[12] 、ヨーロッパの一部では採掘が減速したり完全に停止したりしています。^[17]

米国の石炭採掘は、当初ははるかに多くの人員を投入して行われていたものの、ほぼ常に部屋と柱のレイアウトで行われてきました。^[10]

石膏の部屋と柱の採掘は1892年からアイオワ州で行われていましたが、回収率の低さと、より実用的、安全、費用対効果の高い露天採掘を可能にする技術の開発により、1927年に段階的に廃止されました。 ^[4]最近では、アイオワ州メディアポリス近郊の米国ジプサムスペリー鉱山が1961年にオープンしました。この部屋と柱の採掘は、地表から620フィート（190メートル）下にあり、一辺に高さ37フィート（11メートル）の四角い柱があり、厚さ約10フィート（3.0メートル）の石膏層に同じ幅の部屋を仕切っています。^[18]

多くの塩鉱山では、部屋と柱のレイアウトが採用されています。オンタリオ州ゴドリッチにある世界最大のシフト塩鉱山は、1959年に開設されました。この鉱山は、主にヒューロン湖の地下533メートル（1,749フィート）の深さにある厚さ30メートル（98フィート）の塩層を採掘しています。^[19]オハイオ州クリーブランドのエリー湖の地下1,700フィート（520メートル）にあるカーギル塩鉱山も同様です。^[20]

現代の部屋型採掘機や柱型採掘機は、ほとんど存在しません。これは、地盤沈下に伴う採掘者の危険、機械化が進んだ他の採掘方法の使用の増加、露天採掘のコスト低下など、多くの要因によるものです。^{[引用が必要]}

ルーム・アンド・ピラー採掘は、鉱床の深さに特に依存しません。特に深い深さでは、除去する必要のある表土が大幅に少ないため、ルーム・アンド・ピラー採掘は露天採掘に比べてコスト効率が高くなります。 ^[9]つまり、今日では、ルーム・アンド・ピラー採掘は主に高品位だが小規模で深い鉱床に使用されています。^[要出典]

回収率が40%と低い場合もあるため^{[4] 、部屋採掘と柱採掘は、}長壁採掘や露天採掘などの多くの近代的で機械化された採掘方法と収益性の面で競争することができません。^[要出典]

廃坑は崩落する傾向があります。遠隔地では、崩落は野生生物にとって危険となる可能性がありますが^[21]、廃坑の陥没は上部および近隣のインフラに危険をもたらす可能性があります^{[5] [17]。}かなりの量の石炭が屋根を支える柱の上に残されています。

• 長壁採掘
• 米国の石炭採掘
• 露天採掘

注記