露天掘り
この鉱山の規模に比べれば機械はごくわずかです。
アメリカ合衆国ネバダ州にある大規模な露天掘りツインクリークス金鉱山での岩石発破。スケール感を示すために掘削機の大きさ（手前左）と、鉱山の底が見えないことに注目してください
ドイツのラインラント炭鉱にある巨大なバケットホイール掘削機は、世界最大級の陸上車両の一つです。

露天採掘は、露天掘りやオープンカット採掘とも呼ばれ、大規模な場合にはメガマイニングとも呼ばれ、[ 1 ]地中から 岩石や鉱物を採掘する表面採掘技術です。

露天掘りは、商業的に有用な鉱石や岩石の鉱床が地表近く、表土が比較的薄い場合に用いられます。一方、より深部の鉱床には、地下採掘によって到達可能です。[ 2 ]

フィンランドのキッティラにあるキッティラ金鉱山は、ヨーロッパ最大の金の一次生産国です。[ 3 ] [ 4 ]

この形態の採掘は、採掘者の健康と安全にいくつかのリスクを伴い、環境にも重大な悪影響を及ぼす可能性があります。

採掘

キャプションを参照してください。
オーストラリアのサンライズダム金鉱山の角度がついて階段状になった側面に注目してください。
2008年にドイツのガルツヴァイラー露天掘り鉱山から褐炭を採掘するバケットホイール掘削機

鉱山労働者は通常、地下の鉱床を見つけるために一連の試掘孔を掘削します。採取されたサンプルから鉱石の範囲を特定することができます。これは、鉱脈や鉱床段の推定位置とその商業的価値を判断するのに役立ちます。[ 5 ]建築資材や規格石材を生産する露天掘り鉱山は、一般的に採石場と呼ばれます。

露天掘りは、穴の垂直レベルを示すベンチの上で掘られます。ベンチの間隔は、採掘される鉱床、採掘される鉱物、および使用される機械のサイズによって異なります。一般的に、大規模な鉱山ベンチの厚さは 12～15 メートルです。[ 6 ]一方、多くの採石場では、ベンチは通常浅いため使用されません。[ 6 ]採掘は一度に複数のベンチで行うことができ、異なるベンチへのアクセスはランプ システムによって行われます。各ベンチの幅は、使用される機器のサイズによって決まり、通常は 20～40 メートルの幅です。[ 5 ]下向きのランプは、新しいレベルでの採掘を開始できるように作成されます。この新しいレベルは徐々に広くなり、新しいピットの底を形成します。[ 5 ]

坑道の壁のほとんどは、一般的に垂直よりも緩やかな角度で採掘されます。坑道が深くなるにつれて廃岩が剥ぎ取られるため、この角度は落石による損害や危険を防止し、最小限に抑えるための安全対策です。ただし、これは岩石の風化や侵食の程度、そして含まれる岩石の種類によって異なります。また、断層、せん断、節理、片理など、岩石内部に生じる構造的な弱点の程度にも左右されます。

壁は階段状になっています。傾斜部分はバッターと呼ばれ、平坦な部分はベンチまたはバームと呼ばれます。壁の階段は、落石が壁面全体に広がるのを防ぐのに役立ちます。場合によっては、追加の地盤補強が必要となり、ロックボルト、ケーブルボルト、ショットクリートが使用されます。排水ボーリングは、壁に水平に掘削することで水圧を軽減するために使用されますが、それだけで壁の破損を引き起こすのに十分な場合がよくあります。[ 7 ]

運搬道路は通常、坑道の脇に設置されており、鉱石や廃石を運ぶトラックが通行できる傾斜路を形成している。[ 8 ]

閉鎖後

露天掘り鉱山は通常、鉱物資源が枯渇するか、表土と鉱石の比率が増加して採掘が経済的に不可能になるまで採掘されます。[ 9 ]露天掘り鉱山は閉鎖後、固形廃棄物処理のための埋め立て地に転用されることがあります。鉱山の坑道が湖にならないようにするには、通常、何らかの水管理が必要です。かつての露天掘り鉱山のいくつかは意図的に人造湖に変えられ、ルジッツ湖水地方、中央ドイツ湖水地方、オーバープファルツ湖水地方などの地域が形成されています。これらの湖の形成において特に懸念されるのは、酸性鉱山排水です。

影響

露天掘りは産業界の中で最も危険な部門の一つと考えられており、鉱夫の健康に重大な害を及ぼす可能性があります。また、採掘される鉱物の種類や採掘プロセスの種類によっては、環境に重大な悪影響を及ぼす可能性があります。[ 10 ]

廃棄物

露天掘り鉱山は大量の廃棄物を生み出します。最大の鉱山では1日に約100万トンの鉱石と廃岩を移動させることができ、小規模な鉱山では1日に数千トンを移動させることができます。[ 5 ]鉱山では通常、この負荷に寄与する4つの主要な作業があります。掘削、発破、積込み、運搬です

廃石は廃棄物置き場に運ばれます。廃棄物置き場は、採掘中の坑道の表面、または以前に採掘された坑道に積み上げられます。

鉱石処理後に残る廃棄物は尾鉱と呼ばれ、通常はスラリー状です。これは尾鉱ダムまたは沈殿池に汲み上げられ、そこで水は再利用または蒸発されます。尾鉱ダムは、抽出されなかった硫化鉱物、脈石に含まれるある種の有毒鉱物、そしてしばしばシアン化物浸出プロセスで金鉱石を処理するために使用されるシアン化物の存在により、有毒となる可能性があります。適切な環境保護が実施されていない場合、この毒性は周囲の環境に悪影響を及ぼす可能性があります。[ 11 ]

汚染物質

露天採掘では地盤を掘削する作業が伴い、大気汚染物質が発生します。大気汚染物質の主な発生源は鉱物の輸送ですが、掘削、発破、表土の積み下ろしなど、様々な要因があります。[ 12 ]これらの汚染物質は、大気質の悪化に加え、公衆衛生と安全に重大な損害をもたらします。これらの汚染物質を吸入すると、肺に問題が生じ、最終的には死亡率を高める可能性があります。[ 12 ]さらに、これらの汚染物質は露天採掘場周辺の動植物にも影響を与えます。

露天掘りの金採掘は、大気と水質の化学的性質に影響を与えるため、環境に対する潜在的な脅威として最も高いものの一つです。露出した粉塵は有毒物質や放射性物質を含む可能性があり、作業員や周辺地域の健康に懸念が生じます。[ 13 ]

森林破壊

フィリピンやインドネシアなどの発展途上国では、露天掘りのニッケル採掘が環境悪化と汚染を引き起こしています。[ 14 ] [ 15 ] 2024年には、ニッケルの採掘と加工がインドネシアにおける森林破壊の主な原因の一つでした。[ 16 ] [ 17 ]コンゴ民主共和国では、露天掘りのコバルト採掘が森林破壊と生息地の破壊を引き起こしています。[ 18 ]

安全

露天掘りは産業界の中で最も危険な部門の一つと考えられており、鉱夫の健康に重大な影響を及ぼす可能性があります

鉱業における水文学

地下水が豊富な地域で操業する露天掘り鉱山は、最終的には水文学的問題に直面する可能性があります。これには、過度の揚水圧力による坑底の隆起や破裂が含まれます。水文学的問題に対処するには、地下水管理システムを設置する必要があります。適切な露天掘り斜面設計の策定は、鉱山の存続期間を通じて変化します。これは主に、斜面に作用する地下水やそれに伴う圧力を含む岩盤の状態に関する理解を深めることに基づいています。間隙水圧に関連する地下水の減少は、露天掘り斜面の土質工学設計が実現可能かどうかを判断する上で重要な側面です。排水井や減圧井を含む地下水管理システムも、地域の地下水に大きな影響を与える可能性があります。そのため、地域および広域の水文地質学的影響が許容範囲内であることを保証するために、最適化に基づく制御システムが必要です。[ 19 ]

露天掘り減圧とは、鉱山の様々な場所から張力や圧力を取り除くプロセスです。減圧により、露天掘り鉱山はより安定し、安全になります。統合された鉱山斜面減圧プログラムを使用することで、鉱山計画を達成できる可能性が、リスクを許容できるレベルで大幅に高まります。[ 19 ] [ 20 ]減圧により鉱山の大幅な拡張が可能になり、鉱山の寿命を10年から15年延ばすことができます。減圧に使用される技術の1つがアニーリングです。アニーリングとは、金属、合金、またはガラスをゆっくりと加熱および冷却することです。このゆっくりとした加熱および冷却により、周囲の内部応力が軽減されます。アニーリングにより材料の作業性および耐久性が向上し、露天掘り鉱山の安全性が全体的に向上します。[ 21 ]露天掘りで地下水圧が問題を引き起こす場合、水平排水溝を使用して斜面の減圧プロセスを加速します。これは、鉱山での大規模な斜面崩壊を防ぐのに役立ちます。水平排水溝は地下水頭を下げることで間隙水圧を下げ、斜面の安定性を高めるために使用されます。[ 19 ]

アントッピング

露天採掘の一種は、「アントッピング」と呼ばれることがあります。これは、以前の地下鉱山が採算が取れなくなったり、採掘が困難になったりした場合でも、貴重な岩石をそのまま残しておく場合に行われます。これは、多くの場合、採掘室と採掘柱による採掘の結果として行われます。アントッピングは、その上の表土を取り除き、鉱山を上から開けて、以前に「閉じ込められていた」鉱物を採取できるようにします

アントッピングは1930年代から2000年代にかけてのウェールズのスレート採掘の特徴であり、レックウェッドのマネージャーであるマーティン・ウィリアムズ・エリスは、初期のビクトリア朝時代の採掘では、柱状岩石を採取するための大量掘削のための新しい機械化技術によって収益性を維持できることを発見しました。最近では、採掘済みの鉱山でも同様のことが起こりました。[ 22 ]

復興

稼働中の鉱山の隣の埋め立て地は、現在、草に覆われた丘になっています
アメリカ合衆国ワイオミング州ノース・アンテロープ・ロシェル露天掘り炭鉱の荷降ろし場と再生地

ある場所での採掘が終了した後、鉱山区域では土地の再生が行われることがあります。廃棄物集積場は平坦化され、さらに安定化されます。鉱石に硫化物が含まれている場合、通常は粘土層で覆われます。これは、雨や空気中の酸素の侵入を防ぐためです。空気中の酸素は硫化物を酸化させて硫酸を生成する可能性があり、この現象は酸性鉱山排水として知られています。[ 23 ]その後、通常は土で覆われ、鉱石の固化を助けるために植生が植えられます。この層は最終的に侵食されますが、覆土によって酸の浸出速度が遅くなり、環境が酸やそれに伴う重金属の負荷に対処できるようになることが期待されています。 [ 24 ]大規模な露天掘りが行われてきた期間が比較的短いため、これらの覆土の有効性に関する長期的な研究はありません。廃棄物集積場によっては、「酸が中性」になり、環境への浸出が止まるまでには、数百年から数千年かかる場合があります。廃棄物置き場は通常、家畜が植物を食い荒らすのを防ぐためにフェンスで囲まれている。露天掘りはフェンスで囲まれて立ち入りが禁止され、最終的には地下水で満たされるのが一般的だ。乾燥地帯では地下水位が高いため満たされないこともある。[ 25 ]世界最大の褐炭生産国であるドイツ（現在ではほぼ全量が露天掘りで採掘されている）では、かつての鉱山は通常、人造湖に変えられている。前述の酸性鉱山排水の問題を緩和するため、地下水だけを使うのではなく、近くの川の水を使って湛水を行うことが多い。場合によっては、酸化カルシウムなどの塩基性化学物質を水に加えてpH値を中和する必要がある。

人工湿地
ポーランドのタルノブジェクにある露天掘り硫黄鉱山。土地の修復が行われている。

典型的なオープンカットグレード

露天掘りの金は通常1～5ppm（百万分の一）で抽出されますが、場合によっては0.75ppmでも経済的です。これは、オーストラリアのニューサウスウェールズ州西部、ダボ近郊のピークヒル鉱山で、バルクヒープリーチングによって達成されました。[ 26 ]

ニッケルは、一般的にラテライトとして、露天掘りで0.2%まで採掘されます。銅は0.11%から0.2%という低い品位で採掘されることもあります。

最大の露天掘り鉱山

露天掘りは、地球から鉱物やサンプルを採掘する一般的な方法です。費用対効果が高いため、この方法は非常に人気があり、世界中で使用されています。2015年の世界最大の露天掘り鉱山10ヶ所をご紹介します。[ 27 ]

参照

参考文献

  1. ^セラフィニ、パウラ（2018年5月4日）「アルゼンチンの『巨大採掘』に対する闘い」「 . The Conversation . 2021年4月22日閲覧。
  2. ^ NAP.edu の「鉱業における進化的かつ革新的な技術」を参照。 2002年。doi : 10.17226/ 10318。ISBN 978-0-309-07340-0。
  3. ^ 「ヨーロッパ最大の金鉱山に100個以上のバルブを供給」 AVKインターナショナル。2023年12月11日閲覧
  4. ^ Chen, Jackson (2023年10月27日). 「フィンランドのキッティラ鉱山でAgnicoの操業許可が回復」 . Mining.com . 2023年12月11日閲覧。
  5. ^ a b c d「鉱業」。ブリタニカ百科事典。2019年4月1日閲覧。
  6. ^ a bマーク・A・プレラス、ガリーナ・ポポヴィチ、ルイス・K・ビゲロー（1997年9月23日）。『工業用ダイヤモンドとダイヤモンドフィルムハンドブック』CRCプレス、pp. 496– 。ISBN 978-0-8247-9994-6。
  7. ^「露天掘り地表鉱山」鉱山技術者コミュニティ（2000年）2011年12月19日アクセス
  8. ^ GE Blight、AB Fourie、GR Wardle（1999年1月1日）。アフリカ開発途上国のための地盤工学：土質力学と地盤工学に関する第12回アフリカ地域会議議事録、南アフリカ、ダーバン、1999年10月25～27日。CRC Press。49頁～。ISBN 978-90-5809-082-9。
  9. ^「9.2.1：露天掘り」。MNG 230：鉱山工学入門。ペンシルベニア州立大学。2026年1月9日閲覧
  10. ^ Chen, Jianping; Li, Ke; Chang, Kuo-Jen; Sofia, Giulia; Tarolli, Paolo (2015-10-01). 「露天採掘における地形的特徴の特徴づけ」. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation . 42 : 76–86 . doi : 10.1016/j.jag.2015.05.001 . hdl : 11577/3159353 . ISSN 0303-2434 . 
  11. ^「鉱山廃棄物」欧州委員会環境局（2011年11月17日）2011年12月19日閲覧
  12. ^ a bウエルタス、ホセ I.ウエルタス、マリア E.イスキエルド、セバスティアン。ゴンサレス、エンリケ D. (2012 年 1 月) 「コロンビア北部の複数の露天掘り炭鉱の大気質影響評価」。環境管理ジャーナル。93 (1): 121–129。Bibcode : 2012JEnvM..93..121H。土井：10.1016/j.jenvman.2011.08.007。PMID 22054578。 
  13. ^ Abdul-Wahab, Sabah; Marikar, Fouzul (2012-01-01). 「金鉱山の環境影響：重金属による汚染」 . Open Engineering . 2 (2): 304. Bibcode : 2012CEJE....2..304A . doi : 10.2478/s13531-011-0052-3 . ISSN 2391-5439 . S2CID 3916088 .  
  14. ^リック・ミルズ（2024年3月4日）「インドネシアと中国がニッケル市場を破壊」MINING.COM
  15. ^ 「土地収奪と森林消失：クリーンな電気自動車が原因か？」アルジャジーラ、 2024年3月14日。
  16. ^ 「インドネシアの大規模な金属鉱山建設で、バッテリー用の森林が伐採される」 AP通信2024年7月15日
  17. ^ 「EU、インドネシア産ニッケルで環境ジレンマに直面」ドイチェ・ヴェレ、2024年7月16日。
  18. ^ 「コンゴにおける『現代の奴隷制』が充電式バッテリー経済をいかに支えているか」 NPR 2023年2月1日。
  19. ^ a b cリーチ、サイモン、マクギャン、マシュー (2008). 「水平排水管を用いた露天掘り斜面の減圧 - ケーススタディ」(PDF) .国際鉱山水協会.
  20. ^ Stephen P. White、Ashley L. Creighton、Paul F. Bixley、Warwick M. Kissling（2004年8月）「パプアニューギニア、リヒル露天掘り金鉱山の排水および減圧のモデリング」Geothermics . 33 (4): 443– 456. Bibcode : 2004Geoth..33..443W . doi : 10.1016/j.geothermics.2003.09.011 .
  21. ^ S. Mohan; PK Sreejith; SK Pramada (2007年7月1日). 「シミュレーテッドアニーリング法を用いた露天掘り鉱山の減圧システムの最適化」.油圧工学. 133 (7).
  22. ^ 「採石場所有者 - ウェールズとイングランドの起業家」 Slatesite 、 2002年10月17日。
  23. ^ウォルター・ゲラー、ヘルムート・クラッパー、ウィム・サロモンズ（2012年12月6日）『酸性鉱山湖：酸性鉱山排水、湖沼学、再生』シュプリンガー・サイエンス＆ビジネス・メディア、 ISBN 978-3-642-71954-7。
  24. ^ヴァスデヴァン・ラジャラム、スビジョイ・ダッタ、クリシュナ・パラメスワラン（2005年6月30日）。『持続可能な鉱業の実践：世界的な視点』CRCプレス、207～209ページ。ISBN 978-1-4398-3423-7。
  25. ^「鉱山再生」鉱山石油省（2006年10月）2011年12月19日アクセス
  26. ^「ピークヒル金鉱山」主要金属鉱山、鉱床、プロジェクト（2010年）2011年12月19日アクセス
  27. ^ Mining Global (2015年9月9日). 「世界最大の露天掘り鉱山トップ10」 .
ウィキメディア・コモンズには、露天掘りに関連するメディアがあります
「 https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=露天掘り&oldid =1334671150」より取得