ホイスト（採掘）
地下鉱山では、坑道内の搬送物の昇降にホイストまたは巻上げ機[ 1 ]が用いられる。現代のホイストは通常、電動モーターで駆動される。歴史的にはウォード・レナード制御機を用いた直流駆動が用いられ、後に半導体コンバータ（サイリスタ）が用いられるようになったが、現代の大型ホイストでは可変周波数制御の交流駆動が用いられている。[ 1 ]鉱山で使用されるホイストには主に3つの種類がある。
ドラムホイスト
ドラムホイストは、北米、南アフリカ、南米で最も一般的に使用されているホイストの種類です。ドラムホイストを使用する場合、輸送手段が持ち上げられると、ホイストケーブルがドラムに巻き取られます。シングルドラムホイストは小規模な用途に使用できますが、ダブルドラムホイストでは、2 つの輸送手段をバランスよく持ち上げることが容易です（つまり、1 つのスキップが持ち上げられている間に、2 つ目のスキップが下降されます）。[ 1 ]ドラムホイストはホイスト室内のコンクリートスラブ上に設置され、ホイストロープはドラムからヘッドフレーム の上部まで上がり、シーブホイールを越えて輸送手段（ケージまたはスキップ）に接続する場所まで伸びています。
利点
ドラムホイストは、牽引ケーブルがドラムに固定されているため、休止時間が少なく、メンテナンス体制も比較的簡素であるため、摩擦式ホイストよりも日常的なメンテナンスの必要性が低い。ドラムホイストは、シャフト底部が浸水しても運転を継続でき、積載ポケット下のシャフト深度をそれほど深くする必要がない。摩擦式ホイストでは、浸水によってテールロープなどが覆われる可能性がある。ドラムホイストにはテールロープがないため、このホイストシステムは、搬送物の下での吊り作業に適している。 [ 2 ]
デメリット
ドラムホイストは、ホイストを完全に引き上げた状態では、すべての運搬ケーブルをドラム上に収容する必要があるため、摩擦ホイストよりも同じ用途でより多くのスペースを必要とします。ドラムホイストは電力需要の急激な変動を必要とするため、主電源網から電力を供給せずに現場で発電する場合、問題が発生する可能性があります。[ 2 ]
摩擦ホイスト
摩擦式（またはケープ式）ホイスト[ 3 ]は、ヨーロッパ、アジア、オーストラリアで使用されている最も一般的なタイプのホイストです。[ 1 ] 摩擦ホイストは、1877 年にフレデリック ケープによって発明されました。[ 4 ] 摩擦ホイストは、坑道の上の地上、またはヘッドフレームの上部に設置されます。摩擦ホイストはテールロープとカウンターウェイトを使用し、運搬ロープはホイールに固定されておらず、ホイールの周りを回っています。テールロープとウェイトにより、モーターが運搬ロープと巻上げロープの重量を克服する必要性が相殺されるため、全体的な消費電力は同じままで、巻上げモーターに必要な馬力が最大 30% 削減されます。摩擦ホイストはドラムホイストとは異なり、通常は複数のロープを使用できるため、より大きな積載量が得られますが、より大きな安全係数が必要となるため、非常に深い坑道には実用的ではありません。[ 3 ]
利点
新型摩擦ホイストは新型ドラムホイストよりも安価で、製造競争が激しいため納期も短くなる可能性があります。マルチロープ摩擦ホイストはドラムホイストよりも大きな揚重能力を備えています。摩擦ホイストは、同じ用途のドラムホイストよりも直径が小さいため、輸送と設置が容易です。[ 2 ]
デメリット
バランス型摩擦ホイストは、立坑内の異なる地層にある複数の積込ポケットからの巻上げには適しておらず、一般的に深い立坑には適していません。立坑底が浸水し、水がテールロープまで達した場合、摩擦ホイストは通常の速度で運転できません。[ 2 ]
ブレアマルチロープホイスト
ブレア・マルチロープホイスト（BMRホイスト）は、ダブルドラムホイストの派生型で、スキップごとに2つのドラムと2本の巻上ケーブルを使用します。スキップの荷重は両方のケーブルで均等に分散され、スキップ上部のバランスホイール（シーブ）などの機構により、2本のケーブル間のわずかな変動が均等化されます。この構成は、南アフリカの非常に深い鉱山の坑道で使用するためにロバート・ブレアによって開発されました。最初の例は1958年に設置され、ブレアホイストは現在でも南アフリカで最も一般的に使用されています。[ 5 ] [ 1 ]
利点
2本のケーブルを使用することで、1本のケーブルを使用する場合に比べてケーブル径を大幅に小さくすることができます。これは、荷重が2本のケーブルで分担されるためと、安全規制により2本のケーブルを使用することで安全係数を小さくすることができるためです。ケーブル重量の軽減は、非常に深い立坑において有利となります。[ 5 ]
ケーブル径が小さいため、より小さい直径の巻き取りドラムを使用することも可能になり、部品をシャフトに降ろして地下でホイストを組み立てる際に有利となる。[ 5 ]
デメリット
二重ケーブル構造のため、スキップとホイストケーブルを接続する従来のデタッチングフックの使用は容易ではありません。デタッチングフックは、スキップとケージが坑道から持ち上げられるような過巻事故の際に、ケージに乗っている鉱夫を保護するために必須の安全機構です。デタッチングフックや同様の安全システムとの互換性が低いことが、ブレアホイストがシングルドラムホイストやダブルドラムホイストよりもホイスト作業員向けに設計されることが少ない理由の一つです。[ 5 ]
ブレアホイストには、1つまたは2つの巻取ドラムセクションではなく、4つの巻取ドラムセクションが必要です。4つのドラムすべてを1つの共通シャフトに配置すると、4本のケーブルすべてをヘッドフレームに導くために必要な角度が不利になるか、ホイストとヘッドフレームの間に追加の距離を置く必要が生じます。この問題を解決するにはいくつかの方法がありますが、いずれもホイストの機械的な複雑さを増します。1組のドラムを最初のドラムの後ろにずらして配置し、ギア付きドライブトレインで接続するか、共通シャフトにユニバーサルジョイントを挿入して2組のドラムをわずかに異なる角度で配置することができます。また、2組のドラムを完全に分離し、動作方向に応じて発電機またはモーターとして機能する、電気的に接続された2つのモーターを使用して駆動することも可能です。 [ 5 ]
ホイストの例
- ホイストの例
シングルドラムホイスト- ダブルドラムホイスト
- 摩擦式（ケーペ式）ホイスト
- ブレアマルチロープホイスト
- 円錐ドラム
- スパイラルドラム
参照
脚注
- ^ a b c d eデ・ラ・ヴェルニュ、ジャック (2003).ハードロック鉱山労働者のハンドブック.テンピ/ノースベイ: マッキントッシュ・エンジニアリング. pp. 114– 124. ISBN 0-9687006-1-6. 2017年5月4日時点のオリジナルよりアーカイブ。2008年10月29日閲覧。
- ^ a b c dデ・ラ・ヴェルニュ、ジャック (2003).ハードロック鉱山労働者のハンドブック.テンピ/ノースベイ: マッキントッシュ・エンジニアリング. pp. 64– 65. ISBN 0-9687006-1-6. 2017年5月4日時点のオリジナルよりアーカイブ。2008年10月29日閲覧。
- ^ a bデ・ラ・ヴェルニュ、ジャック（2003年）『ハードロック鉱山労働者のハンドブック』テンピ/ノースベイ：マッキントッシュ・エンジニアリング、pp. 125– 134. ISBN 0-9687006-1-6. 2017年5月4日時点のオリジナルよりアーカイブ。2008年10月29日閲覧。
- ^ハートマン、ハワード・L. (1992). 「17」 .中小企業鉱山工学ハンドブック. 第2巻. p. 1648. ISBN 0-87335-100-2. 2010年4月10日閲覧。
- ^ a b c d eカルボニョ、アルフレッド. 「21世紀前半の深坑における鉱山の巻き上げ」(PDF) . Acta Montanistica Slovaca . コシツェ工科大学. 2025年1月10日閲覧。