鉱山排水

鉱山排水とは、鉱山から地下水を除去する作業です。鉱山が地下水面より下まで伸びている場合、重力により地下水が鉱山の作業場に浸透します。一部のプロジェクトでは、地下水は軽微な障害であり、その場その場で対処できます。他の鉱山や地質学的状況では、排水は鉱山の存続に不可欠であり、非常に大きなリソースと管理が必要になる場合があります。^[1]

歴史

操業中の鉱山から水を汲み出す行為は、新石器時代から行われてきました。過去には、シャドーフを使用したり、重力で水が排出されるように深い堤防を掘ったり、革製の水を入れたバケツを水車に取り付けたり^[2]、他に何もない場合は、水を入れたバケツを手で運んだりして行われました。歴史的には、アルキメデスのスクリューも鉱山から水を汲み出すために使用されていました。排水技術が効果的でない場合は、洪水のために鉱山を閉鎖しなければなりませんでした。^[3]

15世紀には、ドイツのランメルスベルク鉱山（ニーダーザクセン州）で最初の機械化された木製ポンプが使用され、鉱山排水技術は技術的に進歩しました。その後、16世紀にはエーレンフリーダースドルフ鉱山（ザクセン州）でも使用されました。^[4]^[5]

産業革命により、石炭の需要が高まり、ますます深い鉱山の排水も必要になった。水はバケツに入れられ、トレッドミルの上で馬が動かすロープコンベアで排出された。^[6] トーマス・セイヴァリは、蒸気機関を使って鉱山から水を汲み上げられることに初めて気づき、初期の蒸気機関の特許を取得した。しかし、彼が提案した機関は非効率的で、設計に問題があった。水面から9メートル（30フィート）以上高いところまで水を汲み上げることができなかった。

1712年にトーマス・ニューコメンが発明した大気圧エンジンは、トーマス・セイヴァリの特許によりニューコメンがパートナーを組まざるを得なかったセイヴァリと、デニス・パパンのピストンの発明を組み合わせたものである。これは鉱山における蒸気エンジンの最初の実用化であり、石炭鉱山や錫鉱山の排水に使用された。最初の信頼性の高い金属ポンプは、ヨージェフ・カーロイ・ヘルが開発し、 1749年にシェムニッツで使用された。^[7]

20世紀には、水中ポンプが鉱山排水に新たな革新をもたらしました。現在、排水技術とシステムは非常に進歩しており、露天掘りや地下採掘など鉱山の種類ごとに明確に定義されているため、数千メートルの深さの鉱山でも排水に成功しています。^[7]^[8]^[9]^[10]

鉱山排水の問題

完全にまたは部分的に浸水した鉱山の排水、あるいは通常の鉱山活動における通常の手順であっても、多くの問題を引き起こす可能性があり、そのほとんどは環境関連です。^[11]これは露天掘りでも地下鉱山でも起こり得ます。また、廃坑では酸性の鉱山排水が蓄積しており、水が鉱山内に留まり露出した岩石と反応するにつれて問題が拡大し、大きな問題になっています。^[12]適切な管理と十分な資金があれば、問題を緩和することができます。^[13]

鉱山排水に関する最も関連のある懸念は、酸性鉱山排水と汚染された水が他の水源に拡散し、一般環境が深刻な汚染源となることです。

脱水技術とシステムの種類

露天掘り鉱山と地下鉱山の排水方法は異なります。それぞれの方法には、異なる服装と技術が必要です。

露天掘り鉱山の排水には以下のものが使用されます: ^[14]^[15]^[16]

フィルターウェル
廃棄井戸
逆さ井戸
真空ドレナージ
水平排水溝
壁の密閉
壁を切り落とす
監視井戸

地下では、以下の方法が使用されています。^[17]

参照

参考文献

^ 「鉱山排水」。GWE。英国ホーバリー：地下水工学。2014年5月22日。 2020年4月7日閲覧。
^ Younger, PL (2004)。「水を作る」：英国の初期の鉱山技師たちの水文地質学的冒険。Spec. Publ., Geol. Soc. London、225、p. 121-157。
^ Sheperd, R. (1993). 古代の鉱業. エルゼビア、ロンドン. 494 pp.
^ アグリコラ、G. (1556)。デ・レ・メタリカ・リブレXII。ホルツシュニット、バーゼル、273 pp.
^ クライビッチ、M & アイスバイン、M. (2003 年頃)。ゲオルギウス・アグリコラとエーレンフリーダースドルファー・ラドプンペの死。エーレンフリーダースドルフ、34 ページ。
^ 建設排水：新しい方法とアプリケーション、7ページ
^ ab Wolkersdorfer, Christian (2008). 廃坑となった浸水地下鉱山における水管理: 基礎、トレーサーテスト、モデリング、水処理。ベルリン: Springer。p. 84。ISBN 9783540773313. 2020年4月7日閲覧。
^ Vutukuri, VS & Singh, RN (1993): 地下金属鉱山におけるポンプシステムの最近の開発。鉱山水環境、12、p. 71-94。
^ Duane, MJ, Pigozzi, G. & Harris, C. (1997). 南アフリカ、ウィッツウォーターズランド盆地西部の金鉱山深層水の地球化学。J. Afr. Earth Sci.、24、1-2、p. 105-123。
^ Oberholzer, Phillip Johannes (2015). 鉱山排水システムの自動化と制御に関するベストプラクティス (論文).
^ Hollyday, EF (1963)。「アリゾナ州コチース郡トゥームストーンの鉱山排水と水開発に関する地質水文学的分析」。 {{cite journal}}:ジャーナルを引用するには|journal=(ヘルプ)が必要です
^ Schmidt, Robert D. (1985)。地下炭鉱における地下水流入を制御するための破砕帯排水。米国内務省、鉱山局。
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^ Kecojevic, VJ, Mrugala, MJ, Simic, RD & Stankovic, RM (2003). 露天採掘における排水施設の設計のためのコンピュータ支援システム。Mine Water Env., 22, 3, ベルリン、p. 149-154。
^ Wolkersdorfer, C.、2008 年：「廃坑となった浸水地下鉱山における水管理 - 基礎、トレーサーテスト、モデリング、水処理」、465 ページ。

[1] 「鉱山排水」。GWE。英国ホーバリー：地下水工学。2014年5月22日。 2020年4月7日閲覧。

[2] Younger, PL (2004)。「水を作る」：英国の初期の鉱山技師たちの水文地質学的冒険。Spec. Publ., Geol. Soc. London、225、p. 121-157。

[3] Sheperd, R. (1993). 古代の鉱業. エルゼビア、ロンドン. 494 pp.

[4] アグリコラ、G. (1556)。デ・レ・メタリカ・リブレXII。ホルツシュニット、バーゼル、273 pp.

[5] クライビッチ、M & アイスバイン、M. (2003 年頃)。ゲオルギウス・アグリコラとエーレンフリーダースドルファー・ラドプンペの死。エーレンフリーダースドルフ、34 ページ。

[6] 建設排水：新しい方法とアプリケーション、7ページ

[Wolkersdorfer-7] Wolkersdorfer, Christian (2008). 廃坑となった浸水地下鉱山における水管理: 基礎、トレーサーテスト、モデリング、水処理。ベルリン: Springer。p. 84。ISBN 9783540773313. 2020年4月7日閲覧。

[8] Vutukuri, VS & Singh, RN (1993): 地下金属鉱山におけるポンプシステムの最近の開発。鉱山水環境、12、p. 71-94。

[9] Duane, MJ, Pigozzi, G. & Harris, C. (1997). 南アフリカ、ウィッツウォーターズランド盆地西部の金鉱山深層水の地球化学。J. Afr. Earth Sci.、24、1-2、p. 105-123。

[10] Oberholzer, Phillip Johannes (2015). 鉱山排水システムの自動化と制御に関するベストプラクティス (論文).

[11] Hollyday, EF (1963)。「アリゾナ州コチース郡トゥームストーンの鉱山排水と水開発に関する地質水文学的分析」。 {{cite journal}}:ジャーナルを引用するには|journal=(ヘルプ)が必要です

[12] Schmidt, Robert D. (1985)。地下炭鉱における地下水流入を制御するための破砕帯排水。米国内務省、鉱山局。

[13] Akcil, Ata; Koldas, Soner (2006-01-01). 「酸性鉱山排水 (AMD): 原因、治療、ケーススタディ」。Journal of Cleaner Production。鉱業における環境、経済、倫理的パフォーマンスの向上。第 2 部。ライフサイクルとプロセス分析および技術的問題。14 ( 12): 1139–1145。doi :10.1016/ j.jclepro.2004.09.006。ISSN 0959-6526 。

[14] Plotnikov, NI, Roginets, II & Viswanatan, S. (1989). 鉱床の水文地質学: ロシア語翻訳シリーズ、72、ロッテルダム、290 頁。

[15] Vergne、J. (2003)。ハードロックマイナーのハンドブック。第 3 版、テンペ、314 ページ。

[16] Kecojevic, VJ, Mrugala, MJ, Simic, RD & Stankovic, RM (2003). 露天採掘における排水施設の設計のためのコンピュータ支援システム。Mine Water Env., 22, 3, ベルリン、p. 149-154。

[17] Wolkersdorfer, C.、2008 年：「廃坑となった浸水地下鉱山における水管理 - 基礎、トレーサーテスト、モデリング、水処理」、465 ページ。