JP2013509517A - 露天掘りの改良された斜坑 - Google Patents

Abstract

本発明は、露天掘りに、得に、露天掘りの改良された斜坑に関する。この斜坑は、ほぼ垂直な縦面の表面５と、この表面の上端縁７から離間された複数の補強部材１０とを有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、露天掘りの改良された斜坑と、露天掘りの補強された岩盤斜坑を形成する方法とに関する。本発明は、露天掘りでの使用のために案出され、またこの特別な使用を参照して以下に本発明が説明される。

本発明は、採石のような露天掘りの環境の基での他の使用に対して適用でき、鉱床での使用のみに限定されることはないことは、明らかであろう。

鉱業会社は、大地から鉱石を採取するための種々の方法を使用しており、露天掘りは、かなりの量の物質を除去することが必要な方法の１つである。この物質の掘削により床を有する穴と、この床から上に延びた斜坑とが形成される。この斜坑は、横面（berm）により互いに離間された一連の縦面（batter）により形成され、落石の捕獲面や穴床への採鉱のための往来のための段違い面（ramp）を形成している。不要の物質の除去を最小にしかつ鉱石の取り出しを最大にする必要があるので、斜坑の傾斜を最大にすることが望まれている。

前記縦面は、一般的には、岩盤の性質が自然に安定するような角度となるように掘られている。この角度は、一般的には、７０°未満であり、通常は、５０°ないし７０°の範囲である。縦面の上にある横面は、段違い面として機能するか、排気筒またはポンプシテーションのような採掘に必要に基礎構造体を収容するかする場合には、更なる負荷やリスクを考慮して角度を減じることが望ましい。

９０°以外の角度は、代表的には有効ではないことが認識されるべきである。前記縦面が採掘される鉱石で出来ている場合には、９０°未満の縦面は、鉱石は後ろに残って横面を上方に維持させる。縦面が、廃棄物質で形成されている場合には、９０°未満の縦面は、廃棄物質不必要で除去される。このように有効ではないのにも係らず露天掘りは、自然の安定性を得るために、縦面の表面を７０°未満の角度にする傾向がある。

露天掘りでの安全を確実にすることは、縦面の表面から、下の横面上のへの搬送基材や人への落石に関係している。即ち、縦面が９０°未満の場合には、岩石が縦面の表面でバウンドして、縦面の下端縁から横面に飛び出すか、横面を超えて採掘場の作業領域に落下するので、悪化させる。約６０°の好ましい角度では、岩石は、縦面の下端縁から２ｍないし９ｍの所に一般的には落下するが、これを超える場合もある。このために、横面は、一般的には約１０ｍと広くなっている。

上記説明は、本発明の状況を説明する目的で明細書に記載されている。これら説明事項は、本願の基礎出願日の前にオーストラリアに存在しているような本発明に関連した分野で従来技術の一部か、一般的に知られていることである。この明細書において「露天穴（open pit）」と「露天切断部（open cut）」とは交換可能に使用されている。

本発明の一態様に係れば、複数の縦面と、各縦面の下端縁から延出した横面とを具備し、前記縦面の各々は、ほぼ垂直であり、縦面の上端縁から前記下端縁に延びた掘られた縦面の表面を有し、また、前記表面が掘られる前に設置され、所定の上端縁から離間した補強手段を具備し、この補強手段は、複数の補強部材を有し、これら補強部材の各々は、前記所定の上端縁から離間して形成され、ほぼ垂直なボーリング穴中に位置し、これらボーリング穴の各々は、少なくとも前記上端縁と下端縁との間の距離の深さまで、延びており、前記補強部材の各々は、各ボーリング穴のほぼ深さまで延びている、露天掘りの改良された斜坑が提供されている。

各ボーリング穴の深さは、前記上端縁と下端縁との間の距離よりも１５％だけ超えていることが好ましい。更に、各ボーリング穴は、隣接したボーリング穴から１０００ｍｍないし５０００ｍｍだけ離間していることが好ましい。更に、各補強部材は、２０ｍｍないし１００ｍｍの直径の棒もしくはケーブルであることが好ましい。また、前記棒もしくはケーブルは、スチールで形成されているか、代わって、各補強部材は、グラスファイバーで形成されていることが好ましい。前記補強部材は、ボーリング穴中の所定の位置にグラウトにより固定されている（grouted）ことが好ましい。また、補強部材の長さは、ボーリング穴の深さよりも長く、特に、補強部材は、ボーリング穴から突出して複数のボーリング穴間で延びている安全フエンスと相互作用することが好ましい。代わって、補強部材の長さは、補強部材がボーリング穴内に埋まる（countersunk）ように、ボーリング穴の長さより短くても良い。ほぼ垂直な面は、７５°ないし９０°の範囲内であることが、好ましい。更に、各ボーリング穴は、上端縁から８００ｍｍ以上離間していることが好ましい。

本発明の他の態様に係れば、所定のボーリング穴の深さに複数のボーリング穴を穿孔することと、ほぼボーリング穴の深さに等しい長さの補強部材を各ボーリング穴中に位置させることと、各補強部材をボーリング穴中に固定することと、ボーリング穴から離間して縦面の上端縁を配置ボーリング穴とほぼ平行となるように縦面の表面に掘ることと、を具備し、上端縁から下端縁までの縦面の前記表面の高さは、この表面に近接したボーリング穴の深さよりも長く、また、前記表面に掘ることは、補強部材が、前記ボーリング穴中に固定された後になされる、露天掘りの補強された岩盤斜坑を形成する方法を提供する。

直径が３００ｍｍ以下となるように、前記ボーリング穴を穿孔することが、好ましい。また、前記補強部材が、８００ｍｍ以上縦面の上端縁から後方に位置するように、各ボーリング穴から縦面の上端縁を離間させるとが、好ましい。更に、各ボーリング穴は、隣接したボーリング穴から、中心間で１０００ｍｍ以上離間されることが好ましい。また、前記補強部材を直径が４０ｍｍ以上の補強棒の形態に形成することが好ましい。更に、前記ボーリング穴を、ボーリング穴の底が少なくとも１５％だけ縦面の表面の高さを越えるように、穿孔することが好ましい。また、前記補強部材の長さは、補強部材がボーリング穴内に埋まるように、ボーリング穴の深さよりも短くかくなるように、設定することが好ましい。前記表面に掘る方法は、７５°ないし９０°の範囲内のほぼ垂直表面を形成するように、穿孔かつ爆破することを有することが好ましい。

図１は、本発明に係る改良された斜坑を概略的に示す断面図である。 図２は、縦面に掘る前の改良されていない前の斜坑の概略図である。 図３は、掘られた縦面を備えた改良された斜坑を示す。

以下に、本発明の例示的な実施の形態を示す添付の図面を参照して、本発明を詳細に説明する。図面並びに関連した説明の特徴点は、特許請求の範囲により特定された本発明の広い限定の概要に代わるものとして理解されるものではない。

最初に、露天掘りの改良された斜坑２を形成するように掘られた自然の表面レベル１を示した図１を参照する。この改良された斜坑２は、各々が垂直な縦面４により離間された複数の水平な横面３を有する。各縦面は、縦面の下端縁６から上端縁７に延びた表面を有する。この斜坑は、自然の表面レベルから穴の床へと延びている。

次に、掘る前の露天掘りの鉱床の一部を示した図２を参照する。提案された縦面の上端縁７は、選定されており、また、上端縁７から離間した一連のボーリング穴９が、ボーリング穴の深さに穿孔されている。この間隔Ｘは、好ましくは８００ｍｍ以上であるが、このような間隔は、単に好ましいだけである。他の距離の間隔Ｘが、明らかに可能であるけれど、縦面が掘られたときに間隔Ｘが露出される可能性を減じることができるように、前記間隔Ｘが選定されることが、一般的に好ましい。縦面の前記表面５は、上端縁７を砕くことができる穿孔並びに爆破の技術により露出されている。従って、ボーリング穴９は、爆破されたときにボーリング穴が露出されないように、１５００ｍｍだけ上端縁から離間されていることが好ましい。

各ボーリング穴９は、３００ｍｍ以下の直径を有していることが好ましいが、このような寸法は、単に好ましいだけである。このボーリング穴９の機能は、補強部材１０を収容することであり、従って、ボーリング穴の直径は、補強部材１０の特徴に応じて設定される。更に、前記補強部材１０は、ボーリング穴の中にグラウド
により所定の位置に固定されるのが好ましく、このために、ボーリング穴の直径は、特に補強部材１０がスチール製の棒の場合には、安全で最小限で覆う要求に従って選定される必要がある。従って、ボーリング穴９の直径は、変更されることが判るけれども、この直径は、３００ｍｍ未満であることが、一般的には好ましい。

各ボーリング穴９は、ボーリング穴が近接したボーリング穴から好ましくは２０００ｍｍ以上離間するように、間隔Ｙを有して前記上端縁の後方に、好ましくは穿孔されている。この位置では、前記横面は、重要な鉱床の下部構造（critical mine infrastructure）を支持していない。前記横面が、段違い面（ramp）として機能しているか、ポンプステーションもしくは換気シヤフトのような重要な鉱床の下部構造を支持する場合には、ボーリング穴間の間隔は、２０００ｍｍ未満であることが必要である。各ボーリング穴は、隣接したボーリング穴から２０００ないし５０００ｍｍの間隔Ｙで離間していることが好ましい。この間隔Ｙは、補強部材１０により補強される岩盤構造の性質と斜坑の安定に対する信頼性のレベルに特に依存している。例えば、岩盤の構造が、断層、節理、断口のような弱さの多数の近接した層を含んでいる場合には、隣接したボーリング穴間の間隔Ｙを比較的短くすることが、好ましい。反対に、岩盤が、少数の弱い層を含んでいる場合には、間隔Ｙを比較的長くすることが、好ましい。いずれの場合でも、間隔Ｙは、隣接したボーリング間の地質調査や変動での調査情報に従って設定されることができる。

各ボーリング穴９中に配置される補強部材１０としては、適当な形態をとることができる。補強部材の好ましい形態は、スチールにより形成された棒もしくはケーブルであるが、異なる形態としてグラスファイバー製の棒により形成され得る。この補強部材がスチール製の棒の場合には。棒の直径は、２０ｍｍないし１００ｍｍであることが好ましい。この棒の直径は、岩盤の性質、ボーリング穴の深さ、並びに／もしくは斜坑の安定性に対する信頼度に応じて選定される。棒は、所定の場所に配置されて、グラウトによりその位置に固定される、
好ましい一実施の形態において、各補強部材１０の長さは、ボーリング穴９の深さを超えないことが好ましい。補強部材１０とグラウトとは、補強部材１０の上端縁部が露出される可能性を減じるように、埋められる。補強部材１０の上端縁部が露出されていると、上端縁は、縦面の表面の爆破のときに砕かれてしまう。従って、１０００ｍｍ以上の深さへの埋め込みが好ましい。しかし、ある適用においては、補強部材１０は、補強部材１０がボーリング穴から突出可能にするようにボーリング穴の深さより長い場合もある。この突出した補給部材１０は、適当な目的のために使用され得、複数の近接したボーリング穴間で延びている安全用のフェンスと組み合わされることがある。この異なる実施の形態は、図２並びに３を参照して説明される。

掘られる上端縁を越えた物質１２は、適当な手段により掘られることができる。図２に示されたこの適当な手段は、縦面４の前記上端縁７の所で上端縁を越えて複数の更なるボーリング穴１３を穿孔することを含んでいる。挿入物（charges）が、これらボーリング穴１３中に配置され、物質が、当業者に知られまた理解されているドリル並びに爆破技術（drill and blast techniques）を使用して移動される。

９０°で下端縁に向かって下方に延びた縦面の露出した表面５を備えた改良された斜坑を示す図３を参照する。本発明に係る縦面の表面５は、ほぼ垂直であり、７５°ないし９０°の範囲内であることが一般的に好ましい。

本発明に係る補強部材１０を有するボーリング穴９は、縦面の表面５の上端縁７と下端縁６との間の距離に少なくとも等しい深さへと延びている。ボーリング穴の深さが、下端縁を越えて延びていることが、図３から判り、このボーリング穴の深さは、１５％以内で下端縁から延びていることが好ましい。この距離だけ補強されたボーリング穴が延びていることにより、縦面の下端縁の所での縦面のせん断による破損の可能性を減じることが理解される。

前述したような改良された斜坑は、７０°未満の縦面角度を有する斜坑に関連した非効率を減じることが前の説明から判るであろう。本発明は、また、落石が生じる横面らの距離を減じて、労働環境を安全にできる。更に、横面の表面５を掘る前の縦面の補強は、比較的安全な操作であると考えられる。

種々の変更、変形並びに／もしくは追加が、明細書で規定されたような精神もしくは範囲から逸脱しないで、本発明に導入することが可能である。

Claims (20)

1. 複数の縦面と、各縦面の下端縁から延出した横面とを具備し、前記縦面の各々は、ほぼ垂直であり、縦面の上端縁から前記下端縁に延びた掘られた縦面の表面を有し、
   また、前記表面が掘られる前に設置され、所定の上端縁から離間した補強手段を具備し、この補強手段は、複数の補強部材を有し、これら補強部材の各々は、前記所定の上端縁から離間して形成され、ほぼ垂直なボーリング穴中に位置し、これらボーリング穴の各々は、少なくとも前記上端縁と下端縁との間の距離の深さまで、延びており、前記補強部材の各々は、各ボーリング穴のほぼ深さまで延びている、露天掘りの改良された斜坑。
2. 前記ボーリング穴の各々の深さは、前記上端縁と下端縁との距離を、１５％以下延びている請求項１の改良された斜坑。
3. 前記ボーリング穴の各々は、隣接したボーリング穴相互が１０００ｍｍないし５０００ｍｍ離間されている請求項１又は２の改良された斜坑。
4. 前記補強部材の各々は、２０ｍｍないし１００ｍｍの直径の棒もしくはケーブルである請求項１ないし３のいずれか１の改良された斜坑。
5. 前記棒もしくはケーブルは、スチールにより形成されている請求項４の改良された斜坑。
6. 前記補強部材の各々は、グラスファイバーにより形成されている請求項１ないし４のいずれか１の改良された斜坑。
7. 前記補強部材は、前記ボーリング穴中の所定位置に固定されている請求項１ないし６のいずれか１の改良された斜坑。
8. 前記補強部材の長さは、前記ボーリング穴の深さを超えている請求項１ないし７のいずれか１の改良された斜坑。
9. 前記補強部材は、前記複数のボーリング穴間に延びている安全用のフェンスと組み合わされるようにボーリングから外方に延びている請求項８の改良された斜坑。
10. 前記補強部材の長さは、補強部材が前記ボーリング穴中に埋められるように、ボーリング穴の長さよりも短い請求項１ないし７のいずれか１の改良された斜坑。
11. 前記ほぼ垂直な表面は、７５゜ないし９０°の範囲である請求項１ないし９のいずれか１の改良された斜坑。
12. 前記ボーリング穴の各々は、前記上端縁から８００ｍｍ以上離間されている請求項１ないし１１のいずれか１の改良された斜坑。
13. 所定のボーリング穴の深さに複数のボーリング穴を開けることと、ほぼボーリング穴の深さに等しい長さの補強部材を各ボーリング穴中に位置させることと、各補強部材をボーリング穴中に固定することと、ボーリング穴から離間して縦面の上端縁を配置ボーリング穴とほぼ平行となるように縦面の表面に掘ることと、を具備し、上端縁から下端縁までの縦面の前記表面の高さは、この表面に近接したボーリング穴の深さよりも長く、また、前記表面に掘ることは、補強部材が、前記ボーリング穴中に固定された後になされる、露天掘りの補強された岩盤斜坑を形成する方法。
14. 前記複数のボーリング穴を穿孔することは、直径が３００ｍｍ以下となるように、前記ボーリング穴を穿孔することを含む請求項１３の方法。
15. 前記補強部材が、８００ｍｍ以上縦面の上端縁から後方に位置するように、各ボーリング穴から縦面の上端縁を離間させることを具備する請求項１３又は１４の方法。
16. 前記ボーリング穴を、隣接したボーリング穴から、中心間で１０００ｍｍ以上離間させることを具備する請求項１３ないし１５のいずれか１の方法。
17. 前記補強部材を直径が４０ｍｍ以上の補給棒の形態に形成することを含む請求項１３ないし１６のいずれか１の方法。
18. 前記複数のボーリング穴を穿孔することは、ボーリング穴の底が少なくとも１５％だけ縦面の表面の高さを越えるように、穿孔することを含む請求項１３ないし１７のいずれか１の方法。
19. 前記補強部材の長さは、補強部材がボーリング穴内に埋まるように、ボーリング穴の深さよりも短くかくなるように、設定することを具備する請求項１３ないし１８のいずれか１の方法。
20. 前記表面に掘る方法は、７５°ないし９０°の範囲内のほぼ垂直表面を形成するように、穿孔かつ爆破することを有する求項１３ないし１９のいずれか１の方法。

Images