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| エンジニアリング |
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鉱山工学とは、地中から鉱物を採掘することです。選鉱、探査、掘削、地質学、冶金学、土質工学、測量など、多くの分野と関連しています。鉱山技師は、鉱物資源の探査と発見から、フィージビリティスタディ、鉱山設計、計画策定、生産と操業、そして閉山まで、鉱山運営のあらゆる段階を管理することができます。
先史時代から現代に至るまで、鉱業は人類の存在において重要な役割を果たしてきました。文明の始まり以来、人々は地表または地表近くで採掘される石や陶器、そして後には金属を用いてきました。これらは初期の道具や武器の製造に用いられました。例えば、フランス北部とイングランド南部で発見された良質のフリントは、火を起こしたり岩を砕いたりするために使用されました。 [ 1 ]フリント鉱山は、石層に沿って地下に坑道や坑道が続いていた白亜質地域で発見されています。考古学的記録に残る最古の鉱山は、エスワティニの「ライオン洞窟」です。放射性炭素年代測定によると、この遺跡は約4万3000年前のもので、旧石器時代の人々は鉄を含む鉱物ヘマタイトを採掘していました。ヘマタイトは粉砕され、赤色顔料であるオーカーを生産していました。[ 2 ] [ 3 ]
古代ローマ人は鉱山工学の革新者であった。彼らは、水力採鉱のために導水路によって坑口まで大量の水を供給するなど、大規模な採鉱方法を開発した。露出した岩石は火入れによって処理された。これは、火を用いて岩石を加熱し、水流で急冷するものである。熱衝撃によって岩石に亀裂が生じ、それを除去することが可能になった。一部の鉱山では、ローマ人は逆オーバーショット水車などの水力機械を利用していた。これらはスペインのリオ・ティントの銅鉱山で広く使用され、1つのシーケンスは2つに16個の水車をペアで配置し、約80フィート(24メートル)まで水を汲み上げていた。[ 4 ]
黒色火薬は1627年、ハンガリー王国(現在のスロバキア)のバンスカー・シュチャヴニツァで初めて採掘に使用されました。[ 5 ] これにより、岩や土を爆破して鉱脈を緩め、露出させることが可能になり、火をつけるよりもはるかに速く採掘できました。産業革命により、改良された爆薬や蒸気動力のポンプ、リフト、ドリル など、採掘技術はさらに進歩しました。

認定鉱山技師になるには、大学または短大の学位が必要です。研修には、鉱山工学の工学士(B.Eng.またはBE)、理学士(B.Sc.またはBS)、技術士(B.Tech.)、または応用科学士(BASc.)の取得が含まれます。国や管轄区域によっては、鉱山技師の免許取得には、工学修士(M.Eng.)、理学修士(M.Sc.またはMS)、または応用科学修士(MASc.)の学位が必要となる場合があります。
他の分野、主に工学分野(機械工学、土木工学、電気工学、地理情報学、環境工学など)または科学分野(地質学、地球物理学、物理学、地理情報学、地球科学、数学など)出身の鉱山技師もいます。通常、異なる定量的な学部課程を卒業後、鉱山工学の M.Eng、MS、M.Sc.、MASc. などの大学院の学位を取得しています。
鉱山工学研究の基本的な科目には通常、次のようなものがあります。
アメリカ合衆国では、約14の大学が鉱業および鉱物工学の学士号を提供しています。評価の高い大学には、ウェストバージニア大学、サウスダコタ鉱山技術学校、バージニア工科大学、ケンタッキー大学、アリゾナ大学、 モンタナ工科大学、コロラド鉱山学校などがあります。[ 6 ]これらの大学のほとんどは、修士号と博士号を提供しています。
カナダには、鉱山工学またはそれと同等の学士課程プログラムが19ある。[ 7 ]マギル大学工学部は、鉱山工学の学士(B.Sc.、B.Eng.)と大学院(M.Sc.、Ph.D.)の学位を提供している。[ 8 ] [ 9 ]ブリティッシュコロンビア大学バンクーバー校は、鉱山工学の応用科学学士(BASc.)を提供している。[ 10 ]また、鉱山工学の大学院課程(MASc.またはM.EngとPh.D.)も提供している。[ 11 ]
ヨーロッパでは、ほとんどのプログラムはボローニャ・プロセスに従って統合(BSとMSを1つに統合)されており、修了には5年かかります。ポルトガルでは、ポルト大学が鉱業および地質環境工学のM.Eng.を提供しており[ 12 ] 、スペインではマドリード工科大学が鉱山工学の学位を提供しており、鉱山技術、採鉱作業、燃料と爆薬、冶金のコースがあります[ 13 ] 。英国では、カムボーン鉱山学校が鉱山工学やその他の鉱山関連分野で幅広いBEngおよびMEngの学位を提供しています。これはエクセター大学を通じて行われます。[ 14 ]ルーマニアでは、ペトロシャニ大学(以前はペトロシャニ鉱山大学、まれにペトロシャニ石炭大学として知られていた)が、鉱山工学、鉱山測量、地下鉱山建設の学位を提供する唯一の大学であるが、ジュー渓谷の炭鉱が閉鎖されてからは、ほとんどの高校卒業生にとってこれらの学位への関心は薄れていた。[ 15 ]
南アフリカの主要教育機関としては、プレトリア大学があり、4年間の工学士(鉱山工学)の学位のほか、岩石工学、数値モデリング、爆発物工学、換気工学、地下採掘法、鉱山設計などの様々な専門分野で大学院課程を提供しています。[16] また、ウィットウォータースランド大学では、4年間の工学士(B.Sc.(Eng.))の学位のほか、鉱山工学の大学院課程(M.Sc.(Eng.)およびPh.D.)を提供しています。[ 17 ]また、ウィットウォータースランド大学では、4年間の工学士(B.Sc.(Eng.))の学位のほか、鉱山工学の大学院課程(M.Sc.(Eng.)およびPh.D.)を提供しています。[ 18 ]
鉱山技師の中には、哲学博士(Ph.D.、DPhil)、工学博士(D.Eng.、Eng.D.)などの博士号取得プログラムに進む人もいます。これらのプログラムは、独自の研究要素を多く含み、通常、学術界への入り口と見なされます。
ロシア連邦では、全連邦管区の85の大学で鉱物資源分野の専門家を養成している。36の大学では固体鉱物の抽出と処理(鉱業)の専門家を養成している。49の大学では液体および気体鉱物(石油とガス)の抽出、一次処理、輸送の専門家を養成している。37の大学では地質探査(応用地質学、地質調査)の専門家を養成している。鉱物資源分野の専門家を養成する大学のうち、7つは連邦大学、13つはロシアの国立研究大学である。[ 19 ]ロシアの大学における鉱物資源分野の人材育成は、現在、以下の主な専門分野の養成(専門学位)で行われている。鉱山技師の資格を取得するための「応用地質学」(5年間の養成)鉱山技師資格取得のための「鉱業または石油・ガス生産における物理的プロセス」(5.5年間の研修);鉱山技師資格取得のための「石油・ガス工学と技術」(5.5年間の研修)。大学は、プロファイル(プログラム名)を作成し、研修の方向と専門分野における高等教育の主要な専門教育プログラムを開発・実施します。例えば、「鉱業」という専門分野の枠組みにおいて、大学はしばしば「露天掘り」、「鉱床の地下採掘」、「測量」、「鉱物濃縮」、「採鉱機械」、「技術安全と鉱山救助」、「鉱山・地下建設」、「発破作業」、「鉱業の電化」といった古典的なプログラム名を採用しています。しかし、過去10年間、様々な要因の影響を受けて、「鉱業と地質情報システム」、「鉱業生態学」といった新しいプログラム名が登場し始めています。このように、大学は専門家のための新たな養成プログラムを自由に編成することで、将来を見据え、鉱山技術者の新しい職業を予見しようとしています。専門家の学位取得後、すぐに大学院(博士課程に相当する4年間の研修)に入学することができます。[ 19 ]
他の職種のエンジニアと同様に、鉱山エンジニアの給与は他の職種と比較して比較的高くなっています。また、鉱山エンジニアは安定した就職市場であり、求人はほぼ常に豊富にあります。
雇用の増加
鉱山技師の給与は世界的に上昇傾向にあり、一般的な傾向として上昇傾向にあります。この職種は、情報源によって異なりますが、2~5%の成長が見込まれており、これは他の多くの職種よりも緩やかな伸びです。[ 20 ] [ 21 ]平均成長率14%と比較すると雇用の伸びは小さいものの、鉱山業界には依然として多くの求人があります。これは、卒業生の数が比較的少なく、定年退職者が絶え間なく続いているためです。
仕事の安定性
鉱山工学は、他の職業に比べて雇用の安定性が非常に高いです。多くの産業が採掘された原料を必要とするため、鉱業への需要は常に存在します。しかしながら、今後10年以内に多くの人材が業界から引退することから、労働力不足が懸念されています。[ 22 ]現在予測されている新規参入者数では、引退する人材の補充と、業界の成長に伴う新規雇用の需要を満たすには不十分です。[ 22 ]
給料
鉱山技師の給与は世界的に上昇傾向にあり、米国、カナダ、オーストラリアの技師が比較的高い収入を得ています。[ 21 ]鉱山技師は、最も給与の高い技師グループの一つであり、多くのランキングで上位10位以内にランクインしています。これは、鉱山工学の分野である石油工学が、石油の市場需要の高さから特に収益性が高いことに一部起因しています。[ 23 ] [ 24 ]
| 国 | 平均給与 |
|---|---|
| アメリカ合衆国 | 12万1945ドル |
| カナダ | 125,934ドル |
| バハマ | 86,212ドル |
| ブルガリア | 49,124 ルヴ |
| 中国 | 360,032円 |
| チェコ共和国 | 1,063,590 コルナ |
| エクアドル | 37,401ドル |
| フランス | 7万8633ユーロ |
| ドイツ | 94,959ユーロ |
| 香港特別行政区 | 70万8776ドル |

採掘作業には相当の資本支出が必要となるため、採掘作業を行う価値があるかどうかを評価するために、通常、一連の採掘前活動が実行されます。
鉱物探査とは、鉱物の所在を特定し、その濃度(品位)と量(トン数)を評価し、採掘可能な商業的に採算の取れる鉱石かどうかを判断するプロセスです。鉱物探査は、鉱物探査よりもはるかに集中的で、組織的かつ複雑で、専門的です。ただし、鉱物探査では、採掘事業の実施可能性に関する必要な事前調査に地質学者や測量士を参加させるなど、サービス探査が頻繁に活用されます。鉱物探査と埋蔵量の推定により、採算条件を決定し、必要な採掘の形態と種類を決定できます。
鉱物の発見は、鉱物地図、学術的な地質学報告書、政府の地質学報告書などの調査から行うことができます。その他の情報源としては、地質分析や地元の口コミなどがあります。鉱物調査には通常、堆積物、土壌、ボーリングコアのサンプリングと分析が含まれます。土壌のサンプリングと分析は、鉱物探査で最も一般的なツールの1つです。[ 26 ] [ 27 ]その他の一般的なツールには、衛星や航空調査、磁気測定マップやガンマ線分光マップを含む空中地球物理学などがあります。[ 28 ]鉱物探査が公有地で行われない限り、土地の所有者が探査プロセスで重要な役割を果たし、鉱床の最初の発見者である可能性があります。[ 29 ]
有望な鉱物が発見された後、鉱山地質学者と技術者は鉱石の特性を決定します。これには、サンプルの組成を特定するための化学分析が含まれる場合があります。鉱物の特性が特定されたら、次のステップは鉱石の量の決定です。これには、鉱床の範囲と鉱石の純度の決定が含まれます。[ 30 ]地質学者は追加のコアサンプルを掘削して鉱床または層の境界を特定し、存在する貴重な物質の量を推定します。
鉱物の識別と埋蔵量が適切に決定されたら、次のステップは鉱床の回収の実現可能性を判断することです。鉱床発見直後に実施される予備調査では、鉱物の需給状況、一定量の鉱物を回収するために必要な鉱石の運搬量、操業関連コストの分析といった市場状況が検討されます。この予備的実現可能性調査では、採掘プロジェクトが収益性が高いかどうかを判断します。収益性が高い場合は、鉱床のより詳細な分析が行われます。鉱床の全範囲が判明し、技術者による調査が行われた後に、実現可能性調査では、初期資本投資額、採掘方法、操業コスト、投資回収期間の見積もり、総収益と純利益率、土地の再販価格の可能性、埋蔵量の総寿命、口座の総額、将来のプロジェクトへの投資、そして土地所有者(複数可)との契約について検討します。さらに、環境への影響、埋め立て、法的影響の可能性、そして政府による許可についても考慮されます。[ 31 ] [ 32 ]これらの分析ステップにより、鉱山会社とその投資家は鉱物の採掘を進めるべきか、それともプロジェクトを放棄すべきかが決定されます。鉱山会社は、自ら開発するのではなく、埋蔵量の権利を第三者に売却することを決定するかもしれません。あるいは、採掘を進める決定を、市場環境が好転するまで無期限に延期する可能性もあります。
既存の鉱山で働く鉱山技師は、操業改善、さらなる鉱物探査、そして鉱山内のどこに設備や人員を追加するかを決定する操業資本増強の技師として働くことがあります。また、監督・管理業務や、設備や鉱物の販売員として働くこともあります。エンジニアリングと操業に加えて、鉱山技師は環境・健康・安全管理者や設計技師として働くこともあります。
採掘行為には、資源の鉱物学、地質、および場所に応じて異なる抽出方法が必要です。鉱物の硬度、鉱物の層構造、そしてその鉱物へのアクセスなどの特性が、抽出方法を決定します。
一般的に、採掘は地表または地下から行われます。また、同じ埋蔵量において、地表採掘と隠密採掘の両方が行われる場合もあります。採掘活動は、鉱物を採取するためにどのような方法が用いられるかによって異なります。
世界の鉱物生産量の90%は露天採掘によって占められています。露天採掘は、地表近くの層から鉱物を採掘する採掘方法です。鉱石の採取は、土地を自然のままの状態のままで材料を採取することによって行われます。露天採掘は、土地の特性、形状、地形、地質構造を変化させることがよくあります。
露天採掘は、切削、割裂、破砕機械を用いて鉱物を採掘・掘削する作業です。破砕を促進するために、通常は爆薬が使用されます。石灰岩、砂、砂利、粘板岩などの硬い岩石は、一般的にベンチ状に採掘されます。
露天採掘は、機械式ショベル、トラックドーザー、フロントエンドローダーを用いて、粘土やリン酸塩などの軟質鉱物を除去するために行われます。この方法では、より滑らかな炭層も採掘できます。
砂鉱採掘に加え、浚渫採掘では湖、河川、小川、さらには海の底から鉱物を採取することもできます。さらに、鉱床に溶解剤を散布し、ポンプで鉱石を回収する原位置採掘(in-situ mining)も可能です。ポンプで汲み上げた鉱石は、浸出液に浸出し、さらに処理されます。水圧採掘では、水ジェットを用いて表土または鉱石自体を洗い流します。[ 33 ]
このセクションの例と視点は主にアメリカ合衆国に関するものであり、この主題に関する世界的な見解を代表するものではありません。必要に応じて、( 2010年12月) |
鉱山における健康と安全に対する法的関心は、19世紀後半に始まり、ほとんどの鉱山現場に一般的な安全規定が追加されました。それ以来、鉱山安全に関する具体的かつ詳細な規制を制定することが世界中で広く行われています。これは、鉱山現場での作業は労働者にとって多くの危険を伴うため、安全規定を制定することで職場での事故の可能性を最小限に抑えることができるため、重要です。
鉱山技師は、鉱山の従業員として、業務においてこれらの安全規則を遵守しなければなりません。鉱山安全技師は、鉱山技師の一部であり、特にこれらの安全規則の策定と実施に携わっています。彼らは、鉱山災害の記録と分析を行い、可能な限り同じ過ちが二度と繰り返されないように努めています。
アメリカ合衆国議会は、1977年連邦鉱山安全衛生法(通称「鉱山労働者法」)を可決し、米国労働省傘下に鉱山安全衛生局(MSHA)を設立した。この法律は、鉱山労働者に対し、違反を報告したことに対する報復を受けない権利を与え、金属鉱山および非金属鉱山を含む石炭鉱山の規制を統合し、MSHAに報告された違反を審査する独立した連邦鉱山安全衛生審査委員会を設立した。[ 35 ]
連邦規則集第30条(CFR § 30)に規定されている法律は、操業中の鉱山で働くすべての鉱夫に適用されます。操業中の鉱山技師は、他の鉱山労働者と同様に、権利、違反、義務的な健康・安全規則、および義務的な研修の対象となります。鉱山技師は法的に「鉱夫」とみなされます。[ 36 ]
この法律は鉱山労働者の権利を規定している。鉱山労働者はいつでも危険な状態を報告し、検査を要求することができる。鉱山労働者は、検査、検査前会議、検査後会議に参加する鉱山労働者代表を選出することができる。鉱山労働者と鉱山労働者代表は、すべての検査および調査に要した時間に対して報酬を受け取る。[ 37 ]
インドの鉱業の大部分は、1952年の鉱山法と1955年の鉱山規則によって規制されている。[ 38 ] これらの規則は、すべての鉱山が従わなければならない操業、健康、安全基準のすべてを概説している。2017年の石炭鉱山規則などの一部のサブセクションは、鉱業のよりニッチなサブセクションでの慣行を概説するために作成された。これらの規則の施行は、連邦労働雇用省(MOL&E)の鉱山安全総局(DGMS)によって管理されている。これらの概要は法律であるため、罰金、鉱山免許の取り消し、懲役などの法的結果をもたらすこともある。[ 39 ]鉱山技術者は、これらの規則が個別に遵守されるように緊密に取り組んでいる。
1952年鉱山法は、鉱山の操業に関する適切な手順を定め、鉱山の健康と安全に関する基準を施行しています。その一例としては、労働者に週6日以上働かせないよう義務付ける休日の導入が挙げられます。安全基準の一例としては、すべての鉱山に設置すべき救急キットに適切な構成部品が含まれていることが求められます。
この法律は、鉱山における事故における健康と安全に関する記録の実施開始についても規定しています。これらの事故が記録されるようになって以来、炭鉱における事故件数は着実に減少しています。[ 40 ]現在報告されている主なカテゴリーは死亡事故と重大事故であり、事故の種類や原因による分類はされていません。鉱山技術者はこれらの事故の報告に取り組んでおり、将来の事故発生を防ぐための規制の策定に取り組んでいます。
この法律は、インドにおける鉱山における健康と安全に関する規制の法的構造と影響を明確にするものです。鉱山において、従業員への報告や従業員からの報告、そして保管すべき書類を規定しています。これには、医療記録、検査書類、採掘免許などが含まれます。
この法律は、鉱山で働くすべての従業員に与えられるべき福利厚生と給付についても規定しています。これには、500人以上の従業員を雇用するすべての鉱山に福利厚生管理職員を配置する必要があることが含まれます。[ 41 ]鉱山技師もこれらの給付を受けます。
オーストラリアにおける鉱山の検査と安全に関する法律は、1900年代初頭、南オーストラリア州で1920年に制定された鉱山・工場検査法にまで遡ります。また、1999年頃から他の州や準州でも法規制が大幅に強化され、現在も続いています。[ 42 ]
オーストラリアのほとんどの州と準州は、職場における健康と安全に関する詳細な規定であるWHS(労働安全衛生法)にも従っています。オーストラリアの鉱山におけるWHS(労働安全衛生法)は、中央政府ではなく州と準州によって監督されているため、各州または準州の規定には若干の相違が生じる可能性があります。[ 42 ]さらに、多くの州と準州では、鉱山に関する追加規制をそれぞれの州法で施行しています。
オーストラリアの鉱山技師は、他の国と同様に、事故を綿密に監視し、報告書を作成しています。世界第3位の石炭埋蔵量を誇る国であるため、炭鉱や炭鉱関連災害に特化した鉱山技師が多数存在します。(6)
| 州/準州 | 鉱業法 |
|---|---|
| ニューサウスウェールズ州 | 2011年労働安全衛生法 2017年労働安全衛生規則 2013年労働安全衛生(鉱山および石油施設)法 2022年労働安全衛生(鉱山および石油施設)法 |
| ビクトリア | 2017年労働安全衛生規則第5.3章 |
| クイーンズランド州 | 2011年労働安全衛生法 2011年労働安全衛生規則 1999年鉱業および採石安全衛生法 2017年鉱業および採石業安全衛生規則 1999年石炭鉱業安全衛生法 2017年石炭鉱業安全衛生規則 |
| 西オーストラリア州 | 2020年労働安全衛生法 2022年労働安全衛生(一般)規則 2022年労働安全衛生(鉱山)規則 |
| 南オーストラリア州 | 2012年労働安全衛生法 2012年労働安全衛生規則 1920年鉱山・工場検査法 2013年鉱山および工場検査規則 |
| タスマニア | 2012年労働安全衛生法 2022年労働安全衛生規則 2012年鉱山労働安全衛生(補足要件)法 鉱山労働安全衛生(補足要件)規則2022 |
| オーストラリア首都特別地域 | 2011年労働安全衛生法 2011年労働安全衛生規則 |
| ノーザンテリトリー | 2011年労働安全衛生(全国統一法)法 2011年労働安全衛生(全国統一法)規則第10章(鉱山) |
鉱物の採掘プロセスから発生する廃棄物や非経済的な物質は、鉱山周辺における主要な汚染源です。採掘活動は、その性質上、鉱物が存在する地域内外の自然環境を撹乱します。したがって、鉱山技術者は、鉱物製品の生産と加工だけでなく、採掘中および採掘後の採掘地域の変化に伴う環境への被害の軽減にも配慮する必要があります。
この記事には、CC BY 4.0ライセンスのもとで利用可能な Petrov, VL によるテキストが組み込まれています。