JP2016153556A - Marine mineral mining method, marine mineral mining device and marine mineral mining system - Google Patents

Marine mineral mining method, marine mineral mining device and marine mineral mining system Download PDF

Info

Publication number
JP2016153556A
JP2016153556A JP2015031473A JP2015031473A JP2016153556A JP 2016153556 A JP2016153556 A JP 2016153556A JP 2015031473 A JP2015031473 A JP 2015031473A JP 2015031473 A JP2015031473 A JP 2015031473A JP 2016153556 A JP2016153556 A JP 2016153556A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mining
mineral
seabed
slurry
cylinder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2015031473A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6530925B2 (en
Inventor
名塚 龍己
Tatsuki Nazuka
龍己 名塚
文雄 湯浅
Fumio Yuasa
文雄 湯浅
喜保 渡辺
Yoshiyasu Watanabe
喜保 渡辺
啓介 渡邉
Keisuke Watanabe
啓介 渡邉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Furukawa Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=56760974&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=JP2016153556(A) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Furukawa Co Ltd filed Critical Furukawa Co Ltd
Priority to JP2015031473A priority Critical patent/JP6530925B2/en
Publication of JP2016153556A publication Critical patent/JP2016153556A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6530925B2 publication Critical patent/JP6530925B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Drilling And Exploitation, And Mining Machines And Methods (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a marine mineral mining method, a marine mineral mining device and a marine mineral mining system capable of preventing or curbing dispersion of marine minerals mined under the sea.SOLUTION: A marine mineral mining system comprises: a mining mother vessel 1 on the sea SL as a seaborne mining base; mining stations 20 on the seabed SB; and a mineral pumping unit 4. In the system, a plurality of marine stations 20 function as subsea mining bases. Each marine station 20 has a plurality of mining devices 30. Each mining device 30 is adapted to construct a bottomed vertical hole by drilling a seafloor deposit and mine the marine minerals by turning the same into slurry in the vertical hole. The slurry marine minerals mined by each mining device 30 are transferred to the subsea mineral pumping unit 4 through a suction pipe 5. The mineral pumping unit 4 pumps the marine minerals to the mining mother vessel 1 through a mineral pumping pipe 6.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、海底鉱物の採掘方法、並びに、海底鉱物採掘装置および海底鉱物の採掘システムに関する。   The present invention relates to a seabed mineral mining method, a seabed mineral mining apparatus, and a seabed mineral mining system.

近年、各種産業機器を製造する上で必要不可欠な金属であり存在量が少ない有用金属の価格が高騰している。有用金属は産業上必要不可欠なものであるが、可採量が少ないだけでなく、産出国が限られているため地政学的リスクが存在している。そこで、海底鉱物の中でも、海底下に存在する有用金属含有鉱物が注目されている。
海底鉱物中には、現在地上で採掘されている鉱物と比較して、高濃度で有用金属が存在していることが各種調査で明らかにされている。そこで、近年、様々な機関で試掘調査が行なわれ、また、海底鉱物の採掘方法や採掘システムも種々提案されている(例えば特許文献1参照)。
In recent years, the price of useful metals, which are indispensable for manufacturing various industrial equipment and have a small abundance, has been rising. Useful metals are indispensable in the industry, but not only are the yields small, but geopolitical risks exist because of the limited production. Therefore, among the seabed minerals, useful metal-containing minerals present under the seabed have attracted attention.
Various surveys have revealed that useful minerals are present in seabed minerals at higher concentrations than minerals currently mined on the ground. Thus, in recent years, trial drilling has been conducted at various institutions, and various methods and systems for mining seabed minerals have been proposed (see, for example, Patent Document 1).

特許文献1には、海底鉱物の採掘システムが開示されている。同文献記載の採掘システムは、海底鉱床の表面を研削可能な研削ツールを有する海底移動装置を備える。海底移動装置は、海面側の供給源から電力および制御信号を受けて海底を移動しつつ、開放型の研削ツールにより海底鉱床の表面を研削する。研削によって生産された研削物は、分級手段によって所定のサイズを超えないように分級され、分級された研削物が海上まで運搬される。   Patent Document 1 discloses a seabed mineral mining system. The mining system described in the document includes a seabed moving device having a grinding tool capable of grinding the surface of a seabed deposit. The seabed moving device grinds the surface of the seabed deposit by an open grinding tool while moving the seabed by receiving electric power and a control signal from a supply source on the sea surface side. The ground product produced by grinding is classified by classifying means so as not to exceed a predetermined size, and the classified ground product is transported to the sea.

特開2013−528726号公報JP 2013-528726 A

しかしながら、特許文献1記載の技術では、開放型の研削ツールにより海底鉱床の表面を研削するので、生産された研削物が海水中に舞い上がって飛散してしまう。そのため、海水が懸濁して採掘作業の効率を妨げるという問題がある。また、海水の懸濁による環境上の問題が懸念される。さらに、海底鉱床の表面研削によって生産された研削物は粒子径のばらつきが大きい。そのため、研削物を海上若しくはその近傍まで運搬するに際し、分級する必要があるという問題がある。   However, in the technique described in Patent Document 1, the surface of the seabed deposit is ground by an open grinding tool, so that the produced ground material rises and scatters in the seawater. Therefore, there exists a problem that seawater suspends and hinders the efficiency of mining work. There are also concerns about environmental problems due to suspension of seawater. Furthermore, the abrasives produced by surface grinding of the seabed deposits have large particle size variations. Therefore, there is a problem that it is necessary to classify the ground object when it is transported to or near the sea.

そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、海中で採掘した海底鉱物の飛散を防止または抑制し得る海底鉱物の採掘方法、並びに、海底鉱物採掘装置および海底鉱物の採掘システムを提供することを課題とする。   Therefore, the present invention has been made paying attention to such problems, and is a method for mining seabed minerals that can prevent or suppress scattering of seabed minerals mined in the sea, as well as a seabed mineral mining apparatus and a seabed. The objective is to provide a mineral mining system.

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る海底鉱物の採掘方法は、海底鉱床にさく孔により有底穴を形成することで海底鉱物を採掘する採掘工程と、該採掘工程で採掘された海底鉱物を前記有底穴の内部でスラリーにするスラリー生成工程と、該スラリー生成工程で生成されたスラリーを前記有底穴の内部から回収する回収工程とを含むことを特徴とする。   In order to solve the above problems, a method for mining a seabed mineral according to one aspect of the present invention includes a mining process for mining a seabed mineral by forming a bottomed hole by drilling in a seabed deposit, and mining in the mining process. A slurry generating step of making the submarine mineral into a slurry inside the bottomed hole, and a recovery step of recovering the slurry generated in the slurry generating step from the inside of the bottomed hole.

本発明の一態様に係る海底鉱物の採掘方法によれば、研削ではなく、衝撃力によるさく孔により海底鉱物を採掘するので、採掘された海底鉱物は、粒子径が非常に細かく粒度が均一になる。そのため、採掘された海底鉱物を分級せずに容易にスラリーにすることができる。そして、海底鉱床にさく孔により有底穴を形成しつつ、当該さく孔により採掘された海底鉱物を有底穴の内部でスラリーにするので、スラリー化された海底鉱物が有底穴内にある。そのため、採掘された海底鉱物が海水中に舞い上がって飛散してしまうことが防止または抑制される。さらに、そのスラリーを有底穴の内部から回収するので、揚鉱時の海水中への飛散も防止または抑制することができる。   According to the method for mining submarine minerals according to one aspect of the present invention, since the submarine minerals are mined by drilling by impact force, not by grinding, the mined submarine minerals have a very fine particle size and a uniform particle size. Become. Therefore, it is possible to easily make a slurry without classifying the mined seabed mineral. And while forming a bottomed hole by a drill hole in the seabed deposit, the seabed mineral mined by the drill hole is made into a slurry inside the bottomed hole, so that the slurry seabed mineral is in the bottomed hole. Therefore, the mined seabed minerals are prevented or suppressed from flying up and scattering in the seawater. Furthermore, since the slurry is recovered from the inside of the bottomed hole, it is possible to prevent or suppress scattering of the slurry into the seawater during the pumping.

また、上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る海底鉱物採掘装置は、海底鉱床にさく孔により有底穴を形成することで海底鉱物を採掘する採掘部と、該採掘部で採掘された海底鉱物を前記有底穴の内部でスラリーにするスラリー生成部と、該スラリー生成部で生成されたスラリーを前記有底穴の内部から回収する回収部とを有することを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problem, a seabed mineral mining apparatus according to one aspect of the present invention includes a mining unit that mines seabed minerals by forming a bottomed hole by drilling in a seabed deposit, and the mining unit. It has a slurry generation part which makes mined seabed mineral slurry inside the bottomed hole, and a recovery part which collects slurry generated in the slurry generation part from the inside of the bottomed hole .

本発明の一態様に係る海底鉱物採掘装置によれば、採掘部は、さく孔により海底鉱物を採掘するので、採掘された海底鉱物の粒子径が非常に細かく粒度が均一になる。そのため、採掘された海底鉱物を分級せずに容易にスラリーにすることができる。そして、スラリー生成部は、さく孔により採掘された海底鉱物を有底穴の内部でスラリーにするので、スラリー化された海底鉱物が有底穴内にある。そのため、採掘された海底鉱物が海水中に舞い上がって飛散してしまうことが防止または抑制される。さらに、回収部は、スラリー生成部で生成されたスラリーを有底穴の内部から回収するので、揚鉱時の海水中への飛散も防止または抑制することができる。   According to the submarine mineral mining apparatus according to one aspect of the present invention, the mining unit mines the submarine mineral through the drill holes, so that the particle diameter of the mined seabed mineral is very fine and the particle size is uniform. Therefore, it is possible to easily make a slurry without classifying the mined seabed mineral. And since the slurry production | generation part makes the seabed mineral mined by the drilling hole into a slurry inside the bottomed hole, the slurryed seabed mineral is in the bottomed hole. Therefore, the mined seabed minerals are prevented or suppressed from flying up and scattering in the seawater. Furthermore, since the recovery unit recovers the slurry generated by the slurry generation unit from the inside of the bottomed hole, it is possible to prevent or suppress scattering into the seawater at the time of pumping.

ここで、本発明の一態様に係る海底鉱物採掘装置において、前記採掘部は、シリンダと、該シリンダの内部に前後進可能に摺嵌されるハンマと、該ハンマの前方に前後進可能に設けられる打撃用の破砕工具と、前記ハンマの前後に画成されたシリンダ前室およびシリンダ後室と、前記ハンマを前記シリンダ内で前後進させるように前記シリンダ前室またはシリンダ後室に高圧水を給排するハンマ往復動切換機構と、該ハンマ往復動切換機構に前記高圧水を供給する高圧水供給管とを有し、前記スラリー生成部は、前記ハンマ往復動切換機構を経て排出された高圧水と前記打撃用の破砕工具によるさく孔で採掘された海底鉱物とを前記有底穴内で混合させる混合流路を有し、前記回収部は、前記混合流路に連通して前記混合流路内のスラリーを前記有底穴の内部から直接回収する回収管路を有することは好ましい。   Here, in the submarine mineral mining apparatus according to one aspect of the present invention, the mining portion is provided with a cylinder, a hammer that is slidably fitted in the cylinder so as to be able to move forward and backward, and a forwardly movable forward of the hammer. A crushing tool for striking, a cylinder front chamber and a cylinder rear chamber defined before and after the hammer, and high pressure water in the cylinder front chamber or the cylinder rear chamber so that the hammer moves forward and backward in the cylinder. A hammer reciprocation switching mechanism for supplying and discharging; and a high-pressure water supply pipe for supplying the high-pressure water to the hammer reciprocation switching mechanism, wherein the slurry generator is discharged through the hammer reciprocation switching mechanism. A mixing channel that mixes water and a seabed mineral mined by a hole drilled by the hammering crushing tool in the bottomed hole; and the recovery unit communicates with the mixing channel and the mixing channel The slurry in Having a collecting pipe for recovering directly from the interior of the serial bottomed hole preferred.

また、上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る海底鉱物の採掘システムは、海底で採掘した鉱物資源を海上まで揚鉱するシステムであって、海上に配置される海上採鉱基地と、海中に配置されて海底に立設される海中採鉱基地と、前記海中採鉱基地に配置されて海底鉱床に有底穴をさく孔しつつ採掘された海底鉱物を有底穴の内部でスラリーにして有底穴内から直接回収する海底鉱物採掘装置と、前記海底鉱物採掘装置で回収したスラリーを前記海上採鉱基地に移送可能に前記海上採鉱基地と前記海中採鉱基地とを繋ぐ揚鉱ユニットとを有することを特徴とする。   In order to solve the above problems, a seabed mineral mining system according to one aspect of the present invention is a system for unloading mineral resources mined on the seabed to the sea, and a seawater mining base disposed on the sea. An underwater mining base installed in the sea and standing on the seabed; and a submarine mineral that is placed in the undersea mining base and drilled while drilling a bottomed hole in the seabed deposit is made into a slurry inside the bottomed hole. A submarine mining device that directly recovers from the bottomed hole, and a pumping unit that connects the offshore mining base and the subsea mining base so that the slurry recovered by the subsea mineral mining device can be transferred to the offshore mining base. It is characterized by that.

本発明の一態様に係る海底鉱物の採掘システムによれば、海中採鉱基地に海底鉱物採掘装置が装備され、この海底鉱物採掘装置は、さく孔による有底穴の採掘によって採掘した海底鉱物を有底穴内でスラリーにすることができる。そのため、採掘された海底鉱物を分級せずに容易にスラリー化しつつ、スラリー状の海底鉱物が海水中に舞い上がって飛散してしまうことを防止または抑制できる。さらに、揚鉱ユニットは、海底鉱物採掘装置で採掘されたスラリー状の海底鉱物を有底穴内から海上採鉱基地に移送可能に海上採鉱基地と海中採鉱基地とを繋ぐので、海上採鉱基地に揚鉱時の海水中への飛散も防止または抑制することができる。   According to the submarine mineral mining system according to one aspect of the present invention, a submarine mining base is equipped with a submarine mineral mining device, and the submarine mineral mining device has a submarine mineral mined by drilling a bottomed hole by a drill hole. A slurry can be formed in the bottom hole. Therefore, it is possible to prevent or suppress the slurry-like seabed mineral from flying up into the seawater and scattering while easily slurrying the mined seabed mineral without classification. In addition, the pumping unit connects the offshore mining base and the subsea mining base so that slurry-like seabed minerals mined by the submarine mining equipment can be transferred from the bottomed hole to the offshore mining base. Spattering into the seawater at the time can also be prevented or suppressed.

ここで、本発明の一態様に係る海底鉱物の採掘システムにおいて、前記海中採鉱基地は、ベースフレームと、該ベースフレームを支持する複数の支持脚と、前記ベースフレームに設けられて移動機構により移動可能な移動フレームとを備え、前記海底鉱物採掘装置は、前記移動機構の駆動により前記ベースフレームに沿ってX方向およびY方向の少なくとも一方に移動可能に前記移動フレームに装着されていることは好ましい。   Here, in the submarine mineral mining system according to an aspect of the present invention, the subsea mining base includes a base frame, a plurality of support legs that support the base frame, and a moving mechanism provided on the base frame. It is preferable that the submarine mining device is mounted on the moving frame so as to be movable in at least one of the X direction and the Y direction along the base frame by driving the moving mechanism. .

また、本発明の一態様に係る海底鉱物の採掘システムにおいて、前記海底鉱物採掘装置は、前記移動フレームに固定されて上下方向に延びるガイドシェルと、前記ガイドシェル上部に取り付けられた給進機構と、前記給進機構に連結されて該給進機構の駆動によって前記ガイドシェルに沿って上下動する採掘装置本体と、前記採掘装置本体のロッドに連結されて該ロッドとともに前記採掘装置本体を回転させる回転機構とを有することは好ましい。   Further, in the seabed mineral mining system according to one aspect of the present invention, the seabed mineral mining apparatus includes a guide shell that is fixed to the moving frame and extends in a vertical direction, and a feeding mechanism that is attached to the upper part of the guide shell. A mining device body that is connected to the feed mechanism and moves up and down along the guide shell by driving the feed mechanism, and is connected to a rod of the mining device body and rotates the mining device body together with the rod It is preferable to have a rotation mechanism.

また、本発明の一態様に係る海底鉱物の採掘システムにおいて、前記支持脚は、前記支持脚を上下にスライド移動およびその移動位置の保持が可能なジャッキ機構を介して前記ベースフレームに固定されていることは好ましい。また、前記ベースフレームは、相互に水平方向にスライド移動可能に組み合わされた複数のフレームと、該複数のフレーム相互を水平方向にスライド移動させる移動機構とを有することは好ましい。   Further, in the submarine mineral mining system according to one aspect of the present invention, the support leg is fixed to the base frame via a jack mechanism that can slide the support leg up and down and hold the movement position. It is preferable. The base frame preferably includes a plurality of frames combined so as to be slidable in the horizontal direction and a moving mechanism for sliding the plurality of frames in the horizontal direction.

上述のように、本発明によれば、海中で採掘した海底鉱物の飛散を防止または抑制することができる。   As described above, according to the present invention, scattering of seabed minerals mined in the sea can be prevented or suppressed.

本発明の一態様に係る海底鉱物の採掘システムの全体構成の一実施形態を説明する模式図である。It is a mimetic diagram explaining one embodiment of the whole composition of the mining system of the seabed mineral concerning one mode of the present invention. 図1の採掘システムの海中採鉱基地の模式的説明図であり、同図(a)は平面視、(b)は一の海中採鉱基地の正面視(但し、海底鉱床の部分は断面のイメージ(以下正面視にて同様))をそれぞれ模式的に示している。FIG. 2 is a schematic explanatory view of an underwater mining base of the mining system of FIG. 1, in which (a) is a plan view, (b) is a front view of one subsea mining base (however, the seabed deposit is an image of a cross section) In the following, the same applies to the front view)). 図2の海中採鉱基地の一実施形態を説明する模式的斜視図である。It is a typical perspective view explaining one Embodiment of the subsea mining base of FIG. 海中採鉱基地に装備される海底鉱物採掘装置を説明する模式的正面図である。It is a typical front view explaining the submarine mineral mining apparatus with which an underwater mining base is equipped. 図4の海底鉱物採掘装置の採掘装置本体の説明図(ハンマ前進状態)であり、同図では軸線を含む縦断面を示している。It is explanatory drawing (hammer advance state) of the mining apparatus main body of the seabed mineral mining apparatus of FIG. 4, The vertical cross section containing an axis line is shown in the figure. 図4の海底鉱物採掘装置の採掘装置本体の説明図(ハンマ後退状態)であり、同図では軸線を含む縦断面を示している。It is explanatory drawing (hammer retreat state) of the mining apparatus main body of the seabed mineral mining apparatus of FIG. 4, In the same figure, the longitudinal cross section containing an axis line is shown. 図1の採掘システムによる海底鉱物の採掘方法の説明図であり、同図(a)は一の海中採鉱基地の正面視、(b)は海底鉱床の平面視をそれぞれ模式的に示している。It is explanatory drawing of the submarine mineral mining method by the mining system of FIG. 1, The figure (a) shows the front view of one subsea mining base, (b) has each shown the planar view of the seabed deposit. 図1の採掘システムによる海底鉱物の採掘方法の説明図であり、同図(a)は一の海中採鉱基地の正面視、(b)は海底鉱床の平面視をそれぞれ模式的に示している。It is explanatory drawing of the submarine mineral mining method by the mining system of FIG. 1, The figure (a) shows the front view of one subsea mining base, (b) has each shown the planar view of the seabed deposit. 本発明の一態様に係る海底鉱物採掘装置の変形例の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the modification of the seabed mineral mining apparatus which concerns on 1 aspect of this invention. 本発明の一態様に係る海中採鉱基地の変形例の模式的平面図((a)〜(c))である。It is a schematic plan view ((a)-(c)) of the modification of the underwater mining base which concerns on 1 aspect of this invention.

以下、本発明の一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。なお、図面は模式的なものである。そのため、厚みと平面寸法との関係、比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記の実施形態に特定するものではない。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings as appropriate. The drawings are schematic. For this reason, it should be noted that the relationship between the thickness and the planar dimension, the ratio, and the like are different from the actual ones, and the dimensional relationship and the ratio are different between the drawings. Further, the following embodiments exemplify apparatuses and methods for embodying the technical idea of the present invention, and the technical idea of the present invention is the material, shape, structure, and arrangement of components. Etc. are not specified in the following embodiments.

まず、本実施形態の採掘システムの全体構成について説明する。
この採掘システムは、図1に示すように、海上採鉱基地として海上SLに配置される採鉱母船1と、海底SBに配置される採鉱ステーション20および揚鉱ユニット4とを有する。この採掘システムでは、複数の採鉱ステーション20を海中採鉱基地とする。各採鉱ステーション20には複数の海底鉱物採掘装置30が装備されている(以下、「採掘装置30」とも呼ぶ)。
各採掘装置30は、海底鉱床ODにさく孔により有底穴である竪穴を形成可能に構成されている。また、各採掘装置30は、海底鉱物を竪穴内でスラリー状にして採掘可能に構成されている。そして、この採掘システムは、各採掘装置30で採掘されたスラリー状の海底鉱物を、吸込管5を介して海中の揚鉱ユニット4に移送し、揚鉱ユニット4は、揚鉱管6を介して採鉱母船1に揚鉱するように構成されている。
First, the overall configuration of the mining system of this embodiment will be described.
As shown in FIG. 1, the mining system includes a mining mother ship 1 that is disposed on the sea SL as a marine mining base, and a mining station 20 and a pumping unit 4 that are disposed on the seabed SB. In this mining system, a plurality of mining stations 20 is used as an underwater mining base. Each mining station 20 is equipped with a plurality of submarine mineral mining devices 30 (hereinafter also referred to as “mining devices 30”).
Each mining device 30 is configured to be able to form a dredging hole that is a bottomed hole by a hole drilled in the seabed deposit OD. Each mining device 30 is configured to be able to mine seabed minerals in the form of a slurry in a pit. In this mining system, the slurry-like submarine minerals mined by each mining device 30 are transferred to the undersea mining unit 4 via the suction pipe 5, and the mining unit 4 passes through the mining pipe 6. The mining mother ship 1 is configured to be pumped.

詳しくは、本実施形態の例では、採鉱母船1、架設配置用母船2および運搬船3が目的とする海域の海上SLに停泊される。架設配置用母船2は、揚鉱ユニット4および採鉱ステーション20を運搬するとともに、これらを海底SBに架設配置するための架設配置用の母船である。架設配置用母船2には、揚鉱ユニット4および採鉱ステーション20を、海底SBに架設配置するためのクレーン等の作業機11が装備されている。架設配置用母船2は、海底鉱床ODの所定の位置まで採鉱ステーション20を搬送し、作業機11のワイヤ11wで採鉱ステーション20を垂下して海底SBに立設する。また、同様にして、架設配置用母船2は、海底SBの適切な位置に揚鉱ユニット4を配置する。   Specifically, in the example of the present embodiment, the mining mother ship 1, the construction placement mother ship 2, and the transport ship 3 are anchored at the sea SL in the target sea area. The construction placement mother ship 2 is a construction placement mother ship for transporting the mining unit 4 and the mining station 20 and placing them on the seabed SB. The erection and placement mother ship 2 is equipped with a working machine 11 such as a crane for laying and placing the ore unit 4 and the mining station 20 on the seabed SB. The construction placement mother ship 2 transports the mining station 20 to a predetermined position of the seabed deposit OD, and hangs the mining station 20 with the wire 11w of the work machine 11 and stands on the seabed SB. Similarly, the erection and placement mother ship 2 arranges the ore unit 4 at an appropriate position on the seabed SB.

採鉱母船1には、発電機12および貯蔵器13、並びに不図示の制御用コンピュータが搭載されている。貯蔵器13は換装可能に船上に載置されている。制御用コンピュータおよび発電機12は、アンビリカルケーブル8を介して海底SBに配置された採鉱ステーション20および揚鉱ユニット4に接続され、採鉱ステーション20および採掘装置30、並びに揚鉱ユニット4の作動に必要な電力や制御信号を供給可能になっている。   The mining mother ship 1 is equipped with a generator 12 and a storage 13 and a control computer (not shown). The reservoir 13 is placed on the ship in a replaceable manner. The control computer and the generator 12 are connected to the mining station 20 and the mining unit 4 arranged on the seabed SB via the umbilical cable 8, and are necessary for the operation of the mining station 20 and the mining device 30 and the mining unit 4. Power and control signals can be supplied.

揚鉱ユニット4は、揚鉱用ポンプ25と、サイクロン装置を有する分級器27とを備える。分級器27は、その吐出側が、揚鉱ユニット4の内部で揚鉱用ポンプ25の吸い込み側に接続される。分級器27の吸入側は、吸込管5を介して採鉱ステーション20と接続される。吸込管5内には海水が満たされる。分級器27には、排出管7の一端が接続され、排出管7の他端が、分級で不要とされた鉱物の戻し置き場まで配管される。なお、吸込管5、揚鉱管6および排出管7にはフレキシブル管を用いている。   The pumping unit 4 includes a pump 25 for pumping and a classifier 27 having a cyclone device. The classifier 27 is connected at its discharge side to the suction side of the pumping pump 25 inside the pumping unit 4. The suction side of the classifier 27 is connected to the mining station 20 via the suction pipe 5. The suction pipe 5 is filled with seawater. One end of the discharge pipe 7 is connected to the classifier 27, and the other end of the discharge pipe 7 is piped to a mineral return place that is not required for classification. Note that flexible pipes are used for the suction pipe 5, the pumping pipe 6, and the discharge pipe 7.

揚鉱用ポンプ25は、上記揚鉱管6を介して採鉱母船1と接続される。揚鉱管6は、採鉱ステーション20で採掘したスラリー状の鉱物を採鉱母船1まで揚鉱するためのフレキシブル性を有する円筒状管路である。揚鉱管6内には海水が満たされる。揚鉱管6の上部は、海上SLの採鉱母船1まで到達し、採鉱母船1の船底を介して貯蔵器13に接続される。貯蔵器13は、揚鉱管6から揚鉱用ポンプ25で揚鉱されたスラリー状の鉱物を貯蔵する。運搬船3は、貯蔵器13を採鉱母船1と換装して、採鉱母船1に揚鉱された海底鉱物を必要な場所に移送する。   The pumping pump 25 is connected to the mining mother ship 1 through the pumping pipe 6. The pumping pipe 6 is a cylindrical pipe line having flexibility for pumping the slurry-like mineral mined at the mining station 20 to the mining mother ship 1. The pumping pipe 6 is filled with seawater. The upper part of the uplift pipe 6 reaches the mining mother ship 1 of the offshore SL and is connected to the reservoir 13 through the bottom of the mining mother ship 1. The reservoir 13 stores the slurry-like mineral pumped from the pumping pipe 6 by the pumping pump 25. The transport ship 3 replaces the reservoir 13 with the mining mother ship 1 and transfers the seabed minerals that have been pumped to the mining mother ship 1 to a necessary place.

次に、上記採鉱ステーション20について詳しく説明する。
図2に示すように、採鉱ステーション20は、矩形枠体状のベースフレーム21を有する。ベースフレーム21は、枠体の四隅が複数(この例では4脚)の支持脚26で支持されている。各支持脚26は、ジャッキ機構49を介してベースフレーム21に固定されている。ジャッキ機構49は、不図示のモータ、減速機構およびラック・ピニオン機構を有する。ラックは支持脚26の軸方向に沿って形成されている。ジャッキ機構49は、モータで減速機構を介してラック・ピニオン機構を駆動することにより、支持脚26を上下方向(Z方向)にスライド移動可能に且つその移動位置の保持が可能になっている。
Next, the mining station 20 will be described in detail.
As shown in FIG. 2, the mining station 20 includes a base frame 21 having a rectangular frame shape. The base frame 21 is supported by a plurality of (four legs in this example) support legs 26 at the four corners of the frame. Each support leg 26 is fixed to the base frame 21 via a jack mechanism 49. The jack mechanism 49 has a motor, a speed reduction mechanism, and a rack and pinion mechanism (not shown). The rack is formed along the axial direction of the support leg 26. The jack mechanism 49 can slide the support leg 26 in the vertical direction (Z direction) and can hold the movement position by driving the rack and pinion mechanism via a speed reduction mechanism with a motor.

この例では、ベースフレーム21には、図3に示すように、X方向に沿って二つの移動フレーム43が張り渡されている。移動フレーム43は、例えばトラス構造を有する。各移動フレーム43の両端は、Y方向用移動機構44を介してベースフレーム21にそれぞれ支持される。Y方向用移動機構44は、不図示のモータ、減速機構およびラック・ピニオン機構を有し、モータで減速機構を介してラック・ピニオン機構を駆動することにより、移動フレーム43をベースフレーム21沿ってY方向にスライド移動可能になっている。   In this example, as shown in FIG. 3, two moving frames 43 are stretched over the base frame 21 along the X direction. The moving frame 43 has, for example, a truss structure. Both ends of each moving frame 43 are supported by the base frame 21 via the Y-direction moving mechanism 44. The Y-direction moving mechanism 44 includes a motor, a speed reduction mechanism, and a rack and pinion mechanism (not shown). The moving frame 43 is moved along the base frame 21 by driving the rack and pinion mechanism via the speed reduction mechanism with the motor. The slide movement is possible in the Y direction.

各移動フレーム43には、ガイドシェル48が縦に配置されている。ガイドシェル48は、採掘装置30のZ方向の送り機構を構成している。ガイドシェル48は、X方向用移動機構52を介して移動フレーム43に支持されている。X方向用移動機構52は、不図示のモータ、減速機構およびラック・ピニオン機構を有し、モータで減速機構を介してラック・ピニオン機構を駆動することにより、ガイドシェル48を移動フレーム43沿ってX方向にスライド移動可能になっている。   A guide shell 48 is vertically disposed on each moving frame 43. The guide shell 48 constitutes a feed mechanism in the Z direction of the mining device 30. The guide shell 48 is supported by the moving frame 43 via the X-direction moving mechanism 52. The X-direction moving mechanism 52 includes a motor, a speed reduction mechanism, and a rack and pinion mechanism (not shown), and the guide shell 48 is moved along the moving frame 43 by driving the rack and pinion mechanism via the speed reduction mechanism. It can slide in the X direction.

さらに、ベースフレーム21には、動力ユニット45および吸込チャンバ51が設けられている。動力ユニット45には、上記アンビリカルケーブル8が接続されている。動力ユニット45には、採鉱ステーション20および採掘装置30を駆動するために、以下不図示の、高圧水供給ポンプと、高圧水供給ポンプを駆動するモータと、採鉱ステーション20全体の作動を制御する制御部とが内蔵されている。
これにより、各採鉱ステーション20は、採鉱母船1からアンビリカルケーブル8を介して必要な電力や制御信号の供給を動力ユニット45に受ける。動力ユニット45は、採鉱母船1側の制御用コンピュータの指令に基づいて、ジャッキ機構49の駆動により、採鉱ステーション20の姿勢を制御する。
さらに、X方向用移動機構52およびY方向用移動機構44の駆動により、ガイドシェル48をX方向およびY方向に移動するとともに、高圧水供給ポンプの駆動により、取水した海水を高圧水として採掘装置30に供給し、ガイドシェル48に設けられた採掘装置30を駆動可能になっている。
Further, the base frame 21 is provided with a power unit 45 and a suction chamber 51. The umbilical cable 8 is connected to the power unit 45. In the power unit 45, in order to drive the mining station 20 and the mining device 30, a high pressure water supply pump (not shown), a motor for driving the high pressure water supply pump, and a control for controlling the operation of the entire mining station 20 are controlled. And built-in part.
As a result, each mining station 20 receives power and control signals supplied from the mining mother ship 1 via the umbilical cable 8 to the power unit 45. The power unit 45 controls the attitude of the mining station 20 by driving the jack mechanism 49 based on a command from the control computer on the mining mother ship 1 side.
Further, the guide shell 48 is moved in the X direction and the Y direction by driving the X-direction moving mechanism 52 and the Y-direction moving mechanism 44, and the seawater taken is mined as high-pressure water by driving the high-pressure water supply pump. 30, and the mining device 30 provided on the guide shell 48 can be driven.

次に、採鉱ステーション20に装備された採掘装置30について詳しく説明する。
図4に示すように、ガイドシェル48には、スライダ46を介して採掘装置30が装備されている。ガイドシェル48の上部には、ガイドシェル48に沿ってスライダ46をZ方向にスライド移動させるスライド移動機構47が設けられている。スライド移動機構47は、不図示のモータ、減速機構およびラック・ピニオン機構を有し、モータで減速機構を介してラック・ピニオン機構を駆動することにより、ガイドシェル48に沿ってスライダ46をZ方向にスライド移動可能になっている。
Next, the mining apparatus 30 equipped in the mining station 20 will be described in detail.
As shown in FIG. 4, the guide shell 48 is equipped with a mining device 30 via a slider 46. A slide moving mechanism 47 that slides the slider 46 in the Z direction along the guide shell 48 is provided above the guide shell 48. The slide moving mechanism 47 has a motor, a speed reduction mechanism, and a rack and pinion mechanism (not shown), and drives the rack and pinion mechanism via the speed reduction mechanism by the motor, thereby moving the slider 46 along the guide shell 48 in the Z direction. The slide can be moved.

採掘装置30は、スライダ46に装着されるハウジング部71を有する。ハウジング部71には、不図示の回転駆動機構およびスイベルが内蔵されている。ハウジング部71は、ハウジング部71の上部が、高圧水供給管9を介して上記動力ユニット45の高圧水供給ポンプに接続される。また、ハウジング部71の側面には、この採掘装置30の駆動により採掘されたスラリー状の鉱物を吸入するための吸込管5の一端が接続される。吸込管5の他端は、上記吸込チャンバ51を介して分級器27に接続される。   The mining device 30 has a housing portion 71 attached to the slider 46. The housing portion 71 incorporates a rotation drive mechanism and a swivel (not shown). The upper part of the housing part 71 is connected to the high-pressure water supply pump of the power unit 45 through the high-pressure water supply pipe 9. Further, one end of a suction pipe 5 for sucking slurry-like mineral mined by driving the mining device 30 is connected to the side surface of the housing portion 71. The other end of the suction pipe 5 is connected to the classifier 27 through the suction chamber 51.

次に、上記採掘装置30の採掘装置本体の構成についてより詳しく説明する。
図5に採掘装置本体の部分を拡大して示すように、この採掘装置30は、二重管ロッド40よりも前方の部分に採掘装置本体10が装備される。採掘装置本体10は、円筒状のシリンダ31を備える。シリンダ31の内周面には、略円筒状のシリンダライナ33が嵌め込まれている。シリンダ31とシリンダライナ33との間には、シリンダ31の軸方向に沿って通水孔32が形成されている。
Next, the configuration of the mining device main body of the mining device 30 will be described in more detail.
As shown in an enlarged view of the portion of the mining device main body in FIG. 5, the mining device 30 is equipped with the mining device main body 10 in a portion ahead of the double tube rod 40. The mining device main body 10 includes a cylindrical cylinder 31. A substantially cylindrical cylinder liner 33 is fitted on the inner peripheral surface of the cylinder 31. A water passage hole 32 is formed between the cylinder 31 and the cylinder liner 33 along the axial direction of the cylinder 31.

シリンダライナ33内には、略円筒状のハンマ34が往復摺動可能に保持されている。シリンダ31の後端は、連結部材35を介して、採掘装置30の二重管ロッド40に連結されている。二重管ロッド40は、外筒40aと内筒40bとを同軸に有する二重管から構成されている。外筒40aと内筒40bとの相互の隙間には給水路40cが形成されている。給水路40cの上流側は、上記ハウジング部71のスイベルを介して高圧水供給管9に接続される。高圧水供給管9は、採鉱ステーション20の動力ユニット45に設けられた高圧水供給ポンプの吐出側に接続される。給水路40cの下流側は、連結部材35の内部の給水路35cに連通している。   A substantially cylindrical hammer 34 is held in the cylinder liner 33 so as to be slidable back and forth. The rear end of the cylinder 31 is connected to the double tube rod 40 of the mining device 30 via a connecting member 35. The double tube rod 40 is composed of a double tube having an outer tube 40a and an inner tube 40b coaxially. A water supply path 40c is formed in a gap between the outer cylinder 40a and the inner cylinder 40b. The upstream side of the water supply path 40 c is connected to the high-pressure water supply pipe 9 through the swivel of the housing part 71. The high-pressure water supply pipe 9 is connected to the discharge side of the high-pressure water supply pump provided in the power unit 45 of the mining station 20. The downstream side of the water supply path 40 c communicates with the water supply path 35 c inside the connecting member 35.

シリンダ31の後端側には、連結部材35の前端面との間にシリンダブシュ36が挿入されている。シリンダブシュ36の前側には、シリンダ後室42を形成するためのリング39が挿入されている。これにより、リング39とハンマ34の後方部分との間にシリンダ後室42が画成されている。シリンダブシュ36には、給水路35cに連通する連通孔36cが軸方向に沿って設けられている。   A cylinder bush 36 is inserted between the rear end side of the cylinder 31 and the front end surface of the connecting member 35. A ring 39 for forming a cylinder rear chamber 42 is inserted on the front side of the cylinder bush 36. Thus, a cylinder rear chamber 42 is defined between the ring 39 and the rear portion of the hammer 34. The cylinder bush 36 is provided with a communication hole 36c communicating with the water supply passage 35c along the axial direction.

シリンダ31の前端には、打撃用の破砕工具であるビット50が装着される。ビット50の後端とハンマ34の前方部分との間にシリンダ前室41が画成される。ビット50は、シリンダ前室41の前側面を塞ぐとともに、ハンマ34からの打撃力を自身後端が受けて、軸方向で所定ストロークの往復摺動が可能に装着されている。ハンマ34の外周面には、複数の制御溝34a、34cおよび連通流路34bが形成されている。   At the front end of the cylinder 31, a bit 50 that is a crushing tool for striking is mounted. A cylinder front chamber 41 is defined between the rear end of the bit 50 and the front portion of the hammer 34. The bit 50 is mounted so as to block the front side surface of the cylinder front chamber 41 and to receive a striking force from the hammer 34 at its rear end so that it can reciprocate for a predetermined stroke in the axial direction. A plurality of control grooves 34 a and 34 c and a communication channel 34 b are formed on the outer peripheral surface of the hammer 34.

シリンダ31内には、シリンダブシュ36の前側とリング39との間に第一入水孔31bが形成されている。第一入水孔31bは、シリンダブシュ36の連通孔36cとシリンダライナ33の後端部の連通孔33eとを連通させている。シリンダライナ33の連通孔33eは、上記通水孔32に連通している。通水孔32は、ハンマ34の軸方向での位置に応じて、シリンダライナ33の複数の連通孔33a〜33dに対し、ハンマ34の制御溝34a、34cを所期の位置で連通させることで、ハンマ34をシリンダ31内で前後進させるようにシリンダ前室41またはシリンダ後室42に高圧水を給排するハンマ往復動切換機構を構成している。   In the cylinder 31, a first water inlet hole 31 b is formed between the front side of the cylinder bush 36 and the ring 39. The first water inlet hole 31 b allows the communication hole 36 c of the cylinder bush 36 to communicate with the communication hole 33 e at the rear end of the cylinder liner 33. The communication hole 33 e of the cylinder liner 33 communicates with the water passage hole 32. The water passage hole 32 communicates the control grooves 34a and 34c of the hammer 34 at the intended positions with the plurality of communication holes 33a to 33d of the cylinder liner 33 according to the position of the hammer 34 in the axial direction. The hammer reciprocating switching mechanism is configured to supply and discharge high-pressure water to the cylinder front chamber 41 or the cylinder rear chamber 42 so that the hammer 34 moves forward and backward in the cylinder 31.

更に、シリンダ31内には、円筒状のスリーブ38がシリンダ31と同軸に設けられている。スリーブ38は、内部に吸入孔38tが軸方向に沿って貫通形成されている。スリーブ38は、その後部に形成された段部が、シリンダブシュ36とリング39とに挿入されて軸方向の位置が保持されている。スリーブ38の吸入孔38tの後端は、連結部材35の吸入孔35tを介して、二重管ロッド40の内筒40bの吸入孔40t前端に連通している。
スリーブ38の中間部分は、ハンマ34内部に貫通形成された連通孔34dに隙間を隔てて貫挿されるとともに、スリーブ38の前端部分が、ビット50内部に貫通形成された連通孔50dに隙間を隔てて挿入されている。スリーブ38は、ハンマ34およびビット50に挿入されている径方向での間隙部が、シリンダ前室41およびシリンダ後室42からの排水用通路38aになっている。
Further, a cylindrical sleeve 38 is provided coaxially with the cylinder 31 in the cylinder 31. In the sleeve 38, a suction hole 38t is formed so as to penetrate along the axial direction. In the sleeve 38, a step portion formed at the rear portion thereof is inserted into the cylinder bush 36 and the ring 39 so that the axial position is maintained. The rear end of the suction hole 38 t of the sleeve 38 communicates with the front end of the suction hole 40 t of the inner tube 40 b of the double tube rod 40 via the suction hole 35 t of the connecting member 35.
An intermediate portion of the sleeve 38 is inserted through a communication hole 34d formed through the hammer 34 with a gap therebetween, and a front end portion of the sleeve 38 is formed between the communication hole 50d formed through the bit 50 with a gap therebetween. Inserted. In the sleeve 38, a radial gap inserted into the hammer 34 and the bit 50 serves as a drainage passage 38 a from the cylinder front chamber 41 and the cylinder rear chamber 42.

スリーブ38には、排水用通路38aの先端側の位置に吐出孔38gが穿孔されている。吐出孔38gは、スリーブ38の外周から中心の吸入孔38tに向けて且つ二重管ロッド40の方向に向けて後方側に傾斜している。スリーブ38の吸入孔38tには、吐出孔38gの出口に、シリンダ前室41への土砂等の侵入を防ぐ為の可撓性のチェックバルブ37が取り付けられている。   The sleeve 38 is provided with a discharge hole 38g at a position on the distal end side of the drainage passage 38a. The discharge hole 38 g is inclined rearward from the outer periphery of the sleeve 38 toward the central suction hole 38 t and toward the double tube rod 40. A flexible check valve 37 is attached to the suction hole 38t of the sleeve 38 at the outlet of the discharge hole 38g to prevent intrusion of earth and sand into the cylinder front chamber 41.

ビット50の前端には、スリーブ38中心の吸入孔38tに連通する吸水孔50kが開口している。これにより、採掘装置30は、吐出孔38gから吸入孔38tに向けて後方側に吐出される高圧水の流速により、吸水孔50kに負圧を生じさせ、吸水孔50kから吸引した海底鉱物が、吸入孔38t内で海水と混合されるようになっている。   A water absorption hole 50k communicating with the suction hole 38t at the center of the sleeve 38 is opened at the front end of the bit 50. As a result, the mining device 30 generates a negative pressure in the water suction hole 50k due to the flow velocity of the high-pressure water discharged backward from the discharge hole 38g toward the suction hole 38t, and the seabed mineral sucked from the water suction hole 50k is It is mixed with seawater in the suction hole 38t.

したがって、この採掘装置30によれば、さく孔により破砕された海底鉱物を排水流によって採掘装置30の内部に吸引し、吸入孔38tの内部で海水と混合してスラリーを生成することができる。また、この採掘装置30によれば、二重管ロッド40の内筒40bの吸入孔40tから、生成されたスラリーを回収することができる。さらに、揚鉱用ポンプ25は、二重管ロッド40の内筒40bの上端に吸込管5を介して接続され、ビット50の吸水孔50kからさく孔により破砕された海底鉱物を吸引し、海上の採鉱母船1に揚鉱可能である。   Therefore, according to this mining device 30, the seabed mineral crushed by the drill hole can be sucked into the mining device 30 by the drainage flow and mixed with seawater inside the suction hole 38t to generate a slurry. Further, according to the mining device 30, the generated slurry can be recovered from the suction hole 40 t of the inner cylinder 40 b of the double tube rod 40. Further, the pump 25 for pumping is connected to the upper end of the inner cylinder 40b of the double pipe rod 40 via the suction pipe 5 and sucks the seabed minerals crushed by the drill holes from the water suction holes 50k of the bit 50, The mining mother ship 1 can be pumped.

次に、上述の採掘システムによって、海底鉱床ODから鉱物を揚鉱する手順、並びにこの海底鉱物の採掘システム並びに採掘装置30による海底鉱物の採掘方法の作用・効果について説明する。
まず、図1に示したように、採鉱母船1、および架設配置用母船2を目的とする海域の海上SLに停泊する。次いで、架設配置用母船2に設置されているクレーン等の作業機11を用い、採鉱ステーション20および揚鉱ユニット4を海中に降ろし、これらの機材が図1に示す配置となるように海底SBの適切な位置に設置する。これらの機材の設置前または設置後に、吸込管5、揚鉱管6および排出管7、並びにアンビリカルケーブル8等の必要な配管および配線を行い、各配管内には海水を満たす。
Next, the procedure for pumping minerals from the seabed deposit OD by the above-described mining system, and the operation and effect of the seabed mineral mining system and the seabed mineral mining method by the mining apparatus 30 will be described.
First, as shown in FIG. 1, the mining mother ship 1 and the erection and placement mother ship 2 are anchored on the sea SL in the target sea area. Next, using the work machine 11 such as a crane installed in the laying arrangement mother ship 2, the mining station 20 and the ore unit 4 are lowered into the sea, and the equipment of the seabed SB is arranged so that these equipments are arranged as shown in FIG. Install in an appropriate position. Prior to or after installation of these equipment, necessary piping and wiring such as the suction pipe 5, the pumping pipe 6 and the discharge pipe 7, and the umbilical cable 8 are performed, and each pipe is filled with seawater.

機材の設置後、採鉱母船1からアンビリカルケーブル8を介して動力ユニット45および揚鉱ユニット4に必要な電力や制御信号を供給し、採鉱ステーション20および採掘装置30並びに揚鉱ユニット4を駆動して海底鉱床ODに有底穴である竪穴VHをさく孔しつつ海底鉱物を粉砕する。なお、本実施形態において、採鉱ステーション20を海底鉱床ODに配置する際は、海底SBの凹凸形状に応じ、ベースフレーム21の姿勢が水平になるように、ベースフレーム21四隅の支持脚26をジャッキ機構49により上下にスライド移動させておく。   After the equipment is installed, necessary power and control signals are supplied from the mining mother ship 1 to the power unit 45 and the mining unit 4 via the umbilical cable 8, and the mining station 20, the mining device 30 and the mining unit 4 are driven. Seabed minerals are crushed while drilling a hole VH, which is a bottomed hole, in the seabed deposit OD. In this embodiment, when the mining station 20 is arranged on the seabed deposit OD, the support legs 26 at the four corners of the base frame 21 are jacked so that the posture of the base frame 21 is horizontal according to the uneven shape of the seabed SB. It is slid up and down by the mechanism 49.

ここで、採鉱ステーション20のベースフレーム21に設けられた高圧水供給ポンプから供給される高圧水は、図5において、採掘装置30の二重管ロッド40の内筒40bと外筒40aの間の給水路40cを通って、連結部材35の給水路35cから第一入水孔31bから連通孔33eを経て通水孔32に入る。
通水孔32に入った高圧水は、ハンマ往復動切換機構に導入される。ハンマ往復動切換機構において、ハンマ前進状態での高圧水は、シリンダライナ33の連通孔33b〜制御溝34a〜連通孔33c〜32L〜33dの順に通り、ハンマ34前端のシリンダ前室41に入る。このとき、制御溝34cは連通孔33aとハンマ34の外周面で遮断されている。これにより、ハンマ34は後退(図5において上方に移動)する。
Here, the high-pressure water supplied from the high-pressure water supply pump provided in the base frame 21 of the mining station 20 is between the inner tube 40b and the outer tube 40a of the double tube rod 40 of the mining device 30 in FIG. The water enters the water passage 32 through the water supply passage 40c, the water supply passage 35c of the connecting member 35, the first water introduction hole 31b, and the communication hole 33e.
The high-pressure water that has entered the water passage hole 32 is introduced into the hammer reciprocation switching mechanism. In the hammer reciprocation switching mechanism, the high-pressure water in the hammer advance state passes through the communication hole 33 b of the cylinder liner 33, the control groove 34 a, the communication holes 33 c to 32 L to 33 d in this order, and enters the cylinder front chamber 41 at the front end of the hammer 34. At this time, the control groove 34 c is blocked by the communication hole 33 a and the outer peripheral surface of the hammer 34. As a result, the hammer 34 moves backward (moves upward in FIG. 5).

ハンマ34の後退により、ハンマ34後方のシリンダ後室42内の海水は、排水用通路38aを通り、吐出孔38gからチェックバルブ37を経て吸入孔38tに向けて吐出される。   As the hammer 34 moves backward, the seawater in the cylinder rear chamber 42 behind the hammer 34 passes through the drainage passage 38a and is discharged from the discharge hole 38g through the check valve 37 toward the suction hole 38t.

次いで、ハンマ34が、図6に示すように、後退限に達すると、シリンダライナ33に形成された通水孔33bがハンマ34の外周面で遮断される。一方、通水孔33aは、ハンマ34の外周面に形成されている制御溝34cと連通する。そのため、シリンダ31の通水孔32からの高圧水は、ハンマ34後側のシリンダ後室42に流入する。
この高圧水のシリンダ後室42への流入により、ハンマ34は後退から前進に転じ、所期の打撃位置でビット50の後端面を打撃する。打撃されたビット50は、先端のチップ50bがさく孔面に衝撃力を加えて海底鉱物を破砕する。
Next, as shown in FIG. 6, when the hammer 34 reaches the retreat limit, the water passage hole 33 b formed in the cylinder liner 33 is blocked by the outer peripheral surface of the hammer 34. On the other hand, the water passage hole 33 a communicates with a control groove 34 c formed on the outer peripheral surface of the hammer 34. Therefore, the high-pressure water from the water passage hole 32 of the cylinder 31 flows into the cylinder rear chamber 42 on the rear side of the hammer 34.
Due to the flow of the high-pressure water into the cylinder rear chamber 42, the hammer 34 turns from backward to forward, and strikes the rear end face of the bit 50 at the desired strike position. The hit bit 50 applies an impact force to the hole surface drilled by the tip 50b at the tip, and crushes the seabed mineral.

高圧水供給ポンプから採掘装置30に高圧水が供給され続けることにより、ハンマ34は、上述の往復移動によりビット50の後端面への打撃を繰り返す。そして、ビット50でのさく孔面への打撃とともに、ガイドシェル48に設けられた送り機構47による採掘装置30の給進駆動がなされるとともに、ハウジング部71の回転機構による採掘装置30の回転駆動がなされる。
そのため、この採掘装置30によれば、海底鉱床ODにさく孔により竪穴VHを形成しつつ海底鉱物の採掘を継続することができる。そして、この採掘装置30によれば、竪穴VH内に自身の採掘装置本体10が存在しているので、竪穴VHの開口側を塞いだ状態のままさく孔を進めることができる。したがって、海底鉱物の破砕粉が海中に流出することが防止または抑制される。そのため、海水の懸濁が防止または抑制される(採掘部、採掘工程に対応)。
As the high-pressure water is continuously supplied from the high-pressure water supply pump to the mining device 30, the hammer 34 repeatedly strikes the rear end surface of the bit 50 by the above-described reciprocation. Then, along with striking the drill surface with the bit 50, the feed mechanism 47 provided in the guide shell 48 drives the mining device 30, and the rotation mechanism of the housing portion 71 rotates the mining device 30. Is made.
Therefore, according to the mining device 30, it is possible to continue the mining of the seabed mineral while forming the pit VH by the hole drilled in the seabed deposit OD. And according to this mining apparatus 30, since the own mining apparatus main body 10 exists in the dredging hole VH, the drilling hole can be advanced while the opening side of the dredging hole VH is closed. Therefore, the crushed powder of the seabed mineral is prevented or suppressed from flowing into the sea. Therefore, suspension of seawater is prevented or suppressed (corresponding to the mining part and mining process).

そして、この採掘装置30によれば、ビット50の前端には、スリーブ38の吸入孔38tに連通する吸水孔50kが開口しており、吸入孔38tは、二重管ロッド40の方向に向けて傾斜した吐出孔38gに沿って開放されているので、吸入孔38tを通る高圧水の流速により、吸水孔50kに負圧が生じる。これにより、ビット50の吸水孔50kから、さく孔により破砕した海底鉱物が吸引されるとともに、吸引した海底鉱物を吸入孔38t内で海水と混合することができる。   According to the mining device 30, the water suction hole 50 k communicating with the suction hole 38 t of the sleeve 38 is opened at the front end of the bit 50, and the suction hole 38 t is directed toward the double tube rod 40. Since it is opened along the inclined discharge hole 38g, a negative pressure is generated in the water suction hole 50k due to the flow velocity of the high-pressure water passing through the suction hole 38t. Thereby, the seabed mineral crushed by the drill hole is sucked from the water suction hole 50k of the bit 50, and the sucked seabed mineral can be mixed with seawater in the suction hole 38t.

ここで、衝撃力によるさく孔であると、さく孔により生じる破砕された海底鉱物は、その粒子径が非常に細かくて粒度が均一になる。そのため、この採掘装置30によれば、さく孔により生じる破砕された海底鉱物を排水流の作用によって吸引し、採掘装置30の吸入孔38t内部で海水と混合したスラリーとすることができる(スラリー生成部、スラリー生成工程に対応)。   Here, if the holes are drilled by an impact force, the crushed submarine minerals generated by the holes are very fine in particle size and uniform in particle size. Therefore, according to the mining device 30, the crushed seabed mineral generated by the drilling holes can be sucked by the action of the drainage flow to be a slurry mixed with seawater inside the suction hole 38 t of the mining device 30 (slurry generation). Part, corresponding to slurry generation process).

さらに、この採掘装置30によれば、スリーブ38の吸入孔38tは、二重管ロッド40の内筒40bの吸入孔40tを経て吸込管5に直接導入され、揚鉱ユニット4は、採掘装置30で採掘されたスラリー状の鉱物を海水と共に吸込管5から吸入できる。よって、スラリー状の海底鉱物が海水中に舞い上がって飛散してしまうことを防止または抑制できる(回収部、回収工程に対応)。   Further, according to the mining device 30, the suction hole 38 t of the sleeve 38 is directly introduced into the suction pipe 5 via the suction hole 40 t of the inner tube 40 b of the double tube rod 40, and the ore unit 4 is connected to the mining device 30. The slurry-like mineral mined in step 1 can be sucked from the suction pipe 5 together with seawater. Therefore, it is possible to prevent or suppress the slurry-like seabed mineral from flying up into the seawater and scattering (corresponding to the recovery unit and the recovery process).

次いで、吸込管5で吸入されたスラリー状の鉱物は分級器27に移送される。分級器27は、鉱物粒子の比重差によって遠心力により所望の鉱物とそうでない不要な鉱物とを分離する。分級で不要とされた鉱物は、図1に示すように、分級器27に接続された排出管7を介して海底の戻し置き場に導かれる。
一方、分離されたスラリー状の鉱物のうち、所望の比重の鉱物は、揚鉱用ポンプ25に送られ、揚鉱管6を介して採鉱母船1の貯蔵器13に揚鉱される。採鉱母船1では、貯蔵器13に貯蔵するときに、スラリー状の鉱物を海水と分離し、海底鉱物が貯蔵器13内部に貯蔵され、分離された海水は海中に排出される。
Next, the slurry-like mineral sucked through the suction pipe 5 is transferred to the classifier 27. The classifier 27 separates desired minerals from unnecessary minerals by centrifugal force due to the specific gravity difference of the mineral particles. As shown in FIG. 1, the minerals that are made unnecessary in the classification are guided to the seabed return place through the discharge pipe 7 connected to the classifier 27.
On the other hand, among the separated slurry-like minerals, a mineral having a desired specific gravity is sent to the pumping pump 25 and is pumped to the storage 13 of the mining mother ship 1 through the pumping pipe 6. In the mining mother ship 1, when storing in the reservoir 13, the slurry-like mineral is separated from seawater, the seabed mineral is stored inside the reservoir 13, and the separated seawater is discharged into the sea.

各採鉱ステーション20は、採掘装置30それぞれの最大さく孔深度まで採掘したら採掘装置30を後退した後に、採掘装置30をX−Y平面で移動して、図7(b)に示すように、X−Y平面全体を走査するように順次にさく孔を行う。X−Y平面での移動および移動後のさく孔は、本実施形態のように、コンピュータにより自動的に行ってもよいし、各採鉱ステーション20の状況をオペレータが監視しつつ、オペレータの手動操作によって行ってもよい。
特に、この採掘装置30およびこれを備える海底鉱物の採掘システムによる揚鉱方法によれば、オペレータが監視しつつ手動操作を行う場合、海水中への海底鉱物の飛散が防止または抑制されているため、採掘作業の効率を向上させる上で好適である。
Each mining station 20 retreats the mining device 30 after mining to the maximum drilling depth of each mining device 30 and then moves the mining device 30 in the XY plane, as shown in FIG. -Drill holes sequentially to scan the entire Y plane. The movement in the XY plane and the drilled hole after the movement may be automatically performed by a computer as in this embodiment, or the operator manually operates the operator while monitoring the status of each mining station 20. You may go by.
In particular, according to the mining device 30 and the pumping method using the seabed mineral mining system provided with the mining apparatus 30, when the operator performs manual operation while monitoring, the seafloor mineral is prevented from being scattered in the seawater. It is suitable for improving the efficiency of the mining operation.

ここで、採鉱ステーション20は、上記実施形態のように、複数台を用いて広範囲を同時に採掘することができるが、装着するビットの径についても、細径のものから大径のものまで、種々のビットを用いることができる。
例えば、図7(a)に示すように、細径のビット50を装着した採鉱ステーション20で採掘後に、同じ領域に対して、図8に示すように、大径のビット50Bを装着した他の採鉱ステーション20、または大径のビット50Bに換装した同一の採鉱ステーション20で更に採掘することもできる。
Here, the mining station 20 can mine a wide range at the same time using a plurality of units as in the above embodiment, but the diameter of the bit to be mounted varies from a small diameter to a large diameter. Can be used.
For example, as shown in FIG. 7 (a), after mining at the mining station 20 to which the small-diameter bit 50 is attached, the other region having the large-diameter bit 50B attached to the same region as shown in FIG. Further mining can be performed at the mining station 20 or the same mining station 20 replaced with the large-diameter bit 50B.

このように、この採掘装置30およびこれを備える海底鉱物の採掘システムによる揚鉱方法によれば、スラリー状の海底鉱物が竪穴VH内にあるので、海底鉱物が海水中に舞い上がって飛散してしまうことが防止または抑制される。さらに、本実施形態の採掘システムは、採掘装置30で採掘されたスラリー状の海底鉱物を竪穴VH内部から吸込管5に直接導入するので、揚鉱時の海水中への飛散も防止または抑制することができる。   In this way, according to the mining apparatus 30 and the pumping method using the seabed mineral mining system equipped with the mining apparatus 30, since the slurry-like seabed mineral is in the pit VH, the seabed mineral soars into the seawater and scatters. Is prevented or suppressed. Furthermore, since the mining system of this embodiment introduces slurry-like seabed minerals mined by the mining device 30 directly into the suction pipe 5 from the inside of the pit VH, it prevents or suppresses scattering into the seawater during uplifting. be able to.

なお、本発明に係る海底鉱物の採掘方法、並びに、海底鉱物採掘装置および海底鉱物の採掘システムは、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能なことは勿論である。   The seabed mineral mining method, the seabed mineral mining apparatus, and the seabed mineral mining system according to the present invention are not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Of course it is possible.

例えば、上記実施形態では、海上採鉱基地として採鉱母船1を例に説明したが、これに限定されず、海上揚鉱基地として機能すれば、例えば海上に建設されたプラットホームなどであってもよい。
また、例えば上記実施形態では、スラリー状の鉱物を、採鉱母船1内に設けられた貯蔵器13まで運搬する例で説明したが、これに限定されず、海底で採掘した鉱物を有底穴である竪穴VH内部から直接運搬すれば、海上の近傍や海面下(例えば船底近くに貯蔵器を設ける)で揚鉱もしくは貯蔵、または分級を行ってもよい。
また、例えば上記実施形態では、有底穴の一例として竪穴VHをさく孔する例で説明したが、本発明に係る有底穴は、その軸線の向きが垂直方向に限定されない。つまり、本発明は、さく孔により有底穴を形成し、その有底穴の内部で海底鉱物をスラリーとし、そのスラリーを有底穴の内部から回収可能であればよい。よって、本発明に係る有底穴は、その軸線を水平とする横穴であってもよいし、また、軸線が斜めであってもよい。
For example, in the above-described embodiment, the mining mother ship 1 has been described as an example of the offshore mining base. However, the present invention is not limited to this.
Further, for example, in the above-described embodiment, an example in which the slurry-like mineral is transported to the reservoir 13 provided in the mining mother ship 1 is described. If it is transported directly from inside a certain pit VH, it may be pumped or stored or classified near the sea or below the sea surface (for example, a reservoir is provided near the bottom of the ship).
Further, for example, in the above-described embodiment, the example in which the hole VH is drilled as an example of the bottomed hole has been described, but the bottomed hole according to the present invention is not limited to the vertical direction of the axis. That is, the present invention only needs to form a bottomed hole by drilling holes, make the seabed mineral a slurry inside the bottomed hole, and recover the slurry from the inside of the bottomed hole. Therefore, the bottomed hole according to the present invention may be a horizontal hole whose axis is horizontal, or the axis may be oblique.

また、例えば上記実施形態では、揚鉱ユニット4が分級器27を有し、この分級器27により海中でスラリー状の鉱物を分級する例を示したが、これに限定されず、本発明に係る採掘装置によれば、採掘した鉱物がスラリー状であり、粒子径が非常に細かくて粒度が均一になるので、スラリー状の海底鉱物を分級することなしに揚鉱してもよい。   In the above embodiment, for example, the pumping unit 4 has the classifier 27, and the classifier 27 classifies the slurry-like mineral in the sea. However, the present invention is not limited to this, and the present invention relates to the present invention. According to the mining device, the mined mineral is in the form of a slurry, and the particle diameter is very fine and the particle size becomes uniform. Therefore, the mining may be carried out without classifying the slurry-like seabed mineral.

また、例えば上記実施形態では、採掘装置30は、外筒40aと内筒40bとを有する二重管ロッド40を有する例で説明したが、これに限定されず、例えば図9に示すように、単管ロッドを用いて採掘装置を構成してもよい。
すなわち、同図に示すように、この採掘装置130は、単管のロッド57を有し、ロッド57の前方に採掘装置本体100が装着されている。採掘装置本体100は、ロッド57の先端にテーパねじ部56aで連結されたシリンダ56を有する。シリンダ56には、上方から順に、チェックバルブ51、ハンマ54およびビット50が内装され、ハンマ54の前後には、シリンダ前室52とシリンダ後室53が画成されている。
Further, for example, in the above-described embodiment, the mining device 30 has been described as an example having the double tube rod 40 having the outer tube 40a and the inner tube 40b. However, the embodiment is not limited thereto, for example, as shown in FIG. The mining device may be configured using a single tube rod.
That is, as shown in the figure, this mining device 130 has a single-tube rod 57, and the mining device main body 100 is mounted in front of the rod 57. The mining device main body 100 has a cylinder 56 connected to the tip of a rod 57 by a taper screw portion 56a. A check valve 51, a hammer 54, and a bit 50 are housed in the cylinder 56 in order from above, and a cylinder front chamber 52 and a cylinder rear chamber 53 are defined before and after the hammer 54.

この採掘装置130を駆動する高圧水は、上記実施形態同様に、ロッド57上端のハウジング部71に、高圧水供給ポンプから高圧水供給管9を介して供給される。供給された高圧水は、上記実施形態同様に、シリンダ56とハンマ54の内外周面に形成されたハンマ往復動切換え機構により、ハンマ54をシリンダ56内で前後進させるようにシリンダ前室52またはシリンダ後室53に給排される。また、ロッド57は、上記実施形態同様に、ガイドシェル48に据え付けた送り機構47とハウジング部71の回転機構により回転および給進される。   The high-pressure water that drives the mining device 130 is supplied from the high-pressure water supply pump 9 through the high-pressure water supply pipe 9 to the housing portion 71 at the upper end of the rod 57 as in the above embodiment. The supplied high-pressure water is supplied to the cylinder front chamber 52 or the cylinder front chamber 52 so as to move the hammer 54 back and forth in the cylinder 56 by a hammer reciprocating switching mechanism formed on the inner and outer peripheral surfaces of the cylinder 56 and the hammer 54 as in the above embodiment. It is supplied to and discharged from the cylinder rear chamber 53. Further, the rod 57 is rotated and fed by the feed mechanism 47 installed on the guide shell 48 and the rotation mechanism of the housing portion 71 as in the above embodiment.

ここで、この採掘装置130は、シリンダ56には、さく孔口の周囲を囲繞するように、フートパッド58がさく孔口側に向けて押圧可能且つ軸方向に沿ってスライド移動可能に設けられている。フートパッド58の上部側面には、スラリーを海底鉱物資源として採掘する吸込管5が接続される。   Here, the mining device 130 is provided on the cylinder 56 so that the foot pad 58 can be pressed toward the drilling hole and slidable along the axial direction so as to surround the periphery of the drilling hole. Yes. A suction pipe 5 for mining slurry as a seabed mineral resource is connected to the upper side surface of the foot pad 58.

この採掘装置130において、高圧水は、上部のチェックバルブ51を通り、ハンマ往復動切換え機構により、シリンダ前室52とシリンダ後室53とに給排されてハンマ54を前後に駆動し、ハンマ54がビット50を打撃した衝撃によって海底鉱床ODに有底穴である竪穴VHをさく孔する(採掘部、採掘工程に対応)。
打撃後の高圧水は、ビット50の軸心に設けた吸入孔50aを経てビット先端に出るが、さく孔で採掘された海底鉱物は、竪穴VH内で海水と混合されてスラリーとなる(スラリー生成部、スラリー生成工程に対応)。
In the mining device 130, the high-pressure water passes through the upper check valve 51, and is supplied and discharged to the cylinder front chamber 52 and the cylinder rear chamber 53 by the hammer reciprocating switching mechanism to drive the hammer 54 forward and backward. Drills a hole VH, which is a bottomed hole, in the seabed deposit OD by the impact of hitting the bit 50 (corresponding to the mining part and mining process).
The high-pressure water after hitting is discharged to the tip of the bit through a suction hole 50a provided in the shaft center of the bit 50. The seabed mineral mined by the drill hole is mixed with seawater in the pit VH to become a slurry (slurry Corresponding to the production section and slurry production process).

そして、竪穴VH内で生成されたスラリーは、シリンダ56の外側とさく孔内壁VHnとの隙間、ないし、さく孔内壁VHnに接して海水中まで延設されたロッド57外側とさく孔内壁VHnとの隙間を通り、フートパッド58の内側から吸込管5を介して竪穴VH内から直接回収される(回収部、回収工程に対応)。よって、この採掘装置130のような構成であっても、海中での採掘鉱物の飛散を防止または抑制することができる。   And the slurry produced | generated in the coffin hole VH is the clearance gap between the outer side of the cylinder 56, and a drill hole inner wall VHn, or the rod 57 outer side extended in the seawater in contact with the drill hole inner wall VHn, and the hole inner wall VHn. And is directly collected from the inside of the foot hole VH through the suction pipe 5 from the inside of the foot pad 58 (corresponding to the collecting unit and the collecting step). Therefore, even if it is a structure like this mining apparatus 130, the scattering of the mining mineral in the sea can be prevented or suppressed.

また、例えば上記実施形態では、採鉱ステーション20が自らは移動しない例で説明したが、これに限らず、例えば、図10に示すように、採鉱ステーションが自ら移動可能な機構を有する構成とすることもできる。すなわち、同図(a)に示すように、この採鉱ステーション120は、第一のベースフレーム21Aと、第二のベースフレーム21Bと、第三のベースフレーム21Mとからなる3つのベースフレームで構成されている。   Further, for example, in the above embodiment, the example in which the mining station 20 does not move by itself has been described. However, the present invention is not limited thereto, and for example, as illustrated in FIG. You can also. That is, as shown in FIG. 2A, the mining station 120 is composed of three base frames including a first base frame 21A, a second base frame 21B, and a third base frame 21M. ing.

第一のベースフレーム21Aと第二のベースフレーム21Bとは、互いにコ字状の枠体からなる。第一および第二のフレーム21A、21Bは、コ字状をなす二つの角部に、上記実施形態同様に、ジャッキ機構49を介して支持脚26がそれぞれ設けられている。
第一のベースフレーム21Aのコ字状の幅は、第二のベースフレーム21Bのコ字状の幅よりも狭い。第一のベースフレーム21Aと第二のベースフレーム21Bとは、相互のフレーム21A、21Bのコ字状の開口部分が組み合わせ可能に対向配置される。相互のフレーム21A、21Bの横枠は、不図示の第一のラック・ピニオン機構およびリニアガイド等の第一のスライド案内装置を介して対向面で係合しており、不図示の第一のモータで第一のラック・ピニオン機構を駆動することにより、X方向に相対的にスライド移動可能になっている。
The first base frame 21A and the second base frame 21B are made of a U-shaped frame. The first and second frames 21 </ b> A and 21 </ b> B are respectively provided with support legs 26 at two corners having a U-shape via a jack mechanism 49 as in the above embodiment.
The U-shaped width of the first base frame 21A is narrower than the U-shaped width of the second base frame 21B. The first base frame 21A and the second base frame 21B are opposed to each other so that the U-shaped opening portions of the frames 21A and 21B can be combined. The horizontal frames of the mutual frames 21A and 21B are engaged with each other on a facing surface via a first rack and pinion mechanism (not shown) and a first slide guide device such as a linear guide. By driving the first rack and pinion mechanism with a motor, it can slide relative to the X direction.

第三のベースフレーム21Mは、Y方向に延びる縦枠からI字状に構成されている。第三のベースフレーム21Mは、I字状の両端に、上記実施形態同様に、ジャッキ機構49を介して支持脚26がそれぞれ設けられている。また、第三のベースフレーム21Mは、Y方向用移動機構およびガイドシェル48を有し、ガイドシェル48を移動フレーム43沿ってY方向にスライド移動可能になっている。なお、ガイドシェル48には、上記実施形態同様の採掘装置が装備される。   The third base frame 21M is formed in an I shape from a vertical frame extending in the Y direction. The third base frame 21M is provided with support legs 26 at both ends of the I-shape via jack mechanisms 49 as in the above embodiment. The third base frame 21M includes a Y-direction moving mechanism and a guide shell 48, and the guide shell 48 can be slid along the moving frame 43 in the Y direction. The guide shell 48 is equipped with a mining device similar to the above embodiment.

第三のベースフレーム21Mは、第一のベースフレーム21Aと第二のベースフレーム21Bに対して横枠と直交する方向に配置される。第三のベースフレーム21Mは、第一および第二のフレーム21A、21Bの横枠に対し、不図示の第二のラック・ピニオン機構およびリニアガイド等の第二のスライド案内装置を介して対向面で係合しており、不図示の第二のモータで第二のラック・ピニオン機構を駆動することにより、X方向に相対的にスライド移動可能になっている。   The third base frame 21M is arranged in a direction orthogonal to the horizontal frame with respect to the first base frame 21A and the second base frame 21B. The third base frame 21M is opposed to the horizontal frames of the first and second frames 21A and 21B via a second slide guide device such as a second rack and pinion mechanism and a linear guide (not shown). The second rack and pinion mechanism is driven by a second motor (not shown) so as to be relatively slidable in the X direction.

この採鉱ステーション120において、移動する際は、同図(b)に示すように、まず、第一のベースフレーム21Aのジャッキ機構49を駆動して、第一のベースフレーム21Aの二本の支持脚26を上方に移動させて非支持状態とする。次いで、第一のモータで第一のラック・ピニオン機構を駆動し、これにより、第一のベースフレーム21Aを第二のベースフレーム21Bに対してX方向の正方向に相対的にスライド移動させる。スライド移動後に、第一のモータを停止し、ジャッキ機構49を駆動して、第一のベースフレーム21Aの二本の支持脚26を下方に移動させて支持状態とする。   When moving in the mining station 120, as shown in FIG. 5B, first, the jack mechanism 49 of the first base frame 21A is driven to drive the two support legs of the first base frame 21A. 26 is moved upward to be in an unsupported state. Next, the first rack and pinion mechanism is driven by the first motor, thereby causing the first base frame 21A to slide relative to the second base frame 21B in the positive direction of the X direction. After the slide movement, the first motor is stopped, the jack mechanism 49 is driven, and the two support legs 26 of the first base frame 21A are moved downward to be in the support state.

次いで、同図(c)に示すように、まず、第二のベースフレーム21Bのジャッキ機構49を駆動して、第二のベースフレーム21Bの二本の支持脚26を上方に移動させて非支持状態とする。次いで、第一のモータで第一のラック・ピニオン機構を駆動し、これにより、第二のベースフレーム21Bを第一のベースフレーム21Aに対してX方向の正方向に相対的にスライド移動させる。スライド移動後に、第一のモータを停止し、ジャッキ機構49を駆動して、第二のベースフレーム21Bの二本の支持脚26を下方に移動させて支持状態とする。   Next, as shown in FIG. 5C, first, the jack mechanism 49 of the second base frame 21B is driven, and the two support legs 26 of the second base frame 21B are moved upward to be unsupported. State. Next, the first rack and pinion mechanism is driven by the first motor, thereby causing the second base frame 21B to slide relative to the first base frame 21A in the positive direction of the X direction. After the slide movement, the first motor is stopped, the jack mechanism 49 is driven, and the two support legs 26 of the second base frame 21B are moved downward to be in the support state.

次いで、第三のベースフレーム21Mのジャッキ機構49を駆動して、第三のベースフレーム21Mの二本の支持脚26を上方に移動させて非支持状態とする。次いで、第二のモータで第二のラック・ピニオン機構を駆動し、これにより、第三のベースフレーム21Mを、第一および第二のベースフレーム21A、21Bに対してX方向の正方向に相対的にスライド移動させる。スライド移動後に、第二のモータを停止し、ジャッキ機構49を駆動して、第三のベースフレーム21Mの二本の支持脚26を下方に移動させて支持状態とする。これにより、3つのベースフレーム21A、21B、21M全体は、スライド移動量の分だけ全体がX方向の正方向に移動しつつ、同図(a)に示す状態となる。
よって、この採鉱ステーション120によれば、上記のようにして、3つのベースフレーム21A、21B、21Mを順次に移動させることにより、採鉱ステーション120全体をX方向に自ら移動させることができる。なお、スライド移動に際し、ベースフレーム21A、21Bが片持ち状態でオーバーハングするが、相互はスライド案内装置を介して対向面で係合しているので、水平姿勢が保持される。
Next, the jack mechanism 49 of the third base frame 21M is driven, and the two support legs 26 of the third base frame 21M are moved upward to be in an unsupported state. Next, the second rack and pinion mechanism is driven by the second motor, whereby the third base frame 21M is made to be relative to the first and second base frames 21A and 21B in the positive direction of the X direction. Slide. After the slide movement, the second motor is stopped, the jack mechanism 49 is driven, and the two support legs 26 of the third base frame 21M are moved downward to be in the support state. As a result, the entire three base frames 21A, 21B, and 21M are in the state shown in FIG.
Therefore, according to the mining station 120, the entire mining station 120 can be moved in the X direction by moving the three base frames 21A, 21B, and 21M sequentially as described above. When the slide is moved, the base frames 21A and 21B are overhanging in a cantilever state, but the horizontal posture is maintained because the base frames 21A and 21B are engaged with each other on the opposing surface via the slide guide device.

そして、第三のベースフレーム21Mには、上記実施形態同様に、Y方向用移動機構を有し、ガイドシェル48を移動フレーム43沿ってY方向にスライド移動可能であり、ガイドシェル48には、上記実施形態同様の採掘装置30が装備されるので、第三のベースフレーム21Mを移動させていないタイミングで、Y方向移動を適宜行いつつ、採掘装置30を駆動することができる。
したがって、このような構成であっても、X方向およびY方向に移動可能であり、さく孔により有底穴である竪穴を形成しつつ海底鉱物を採掘し、その海底鉱物を竪穴内でスラリーにするとともに、そのスラリーを竪穴の内部から直接回収することができる。
The third base frame 21M has a Y-direction moving mechanism, and can slide the guide shell 48 in the Y direction along the moving frame 43, as in the above embodiment. Since the mining device 30 similar to the above embodiment is equipped, the mining device 30 can be driven while appropriately moving in the Y direction at a timing when the third base frame 21M is not moved.
Therefore, even in such a configuration, it is possible to move in the X direction and the Y direction, and the seabed mineral is mined while forming the bottom hole with the drilled hole, and the seabed mineral is slurried in the hole. In addition, the slurry can be recovered directly from the inside of the well.

1 採鉱母船(海上採鉱基地)
2 架設配置用母船
3 運搬船
4 揚鉱ユニット
5 吸込管
6 揚鉱管
7 排出管
8 アンビリカルケーブル
9 高圧水供給管
10 採掘装置本体
11 作業機
12 発電機
13 貯蔵器
20 採鉱ステーション(海中採鉱基地)
21 ベースフレーム
25 揚鉱用ポンプ
26 支持脚
27 分級器
30 採掘装置
31 シリンダ
32 通水孔
33 シリンダライナ
34 ハンマ
35 連結部材
36 シリンダブシュ
37 チェックバルブ
38 スリーブ
39 リング
40 二重管ロッド
41 シリンダ前室
42 シリンダ後室
43 移動フレーム
45 動力ユニット
48 ガイドシェル
49 ジャッキ機構
50 ビット
71 ハウジング部
SL 海上
SB 海底
OD 海底鉱床
VH 竪穴(有底穴)
1 Mining mother ship (offshore mining base)
2 Mothership for construction 3 Transport ship 4 Pumping unit 5 Suction pipe 6 Pumping pipe 7 Discharge pipe 8 Umbilical cable 9 High pressure water supply pipe 10 Mining equipment main body 11 Working machine 12 Generator 13 Storage 13 Mining station (underwater mining base)
21 Base frame 25 Pump for pumping 26 Support leg 27 Classifier 30 Mining device 31 Cylinder 32 Water passage hole 33 Cylinder liner 34 Hammer 35 Connecting member 36 Cylinder bushing 37 Check valve 38 Sleeve 39 Ring 40 Double pipe rod 41 Cylinder front chamber 42 Cylinder rear chamber 43 Moving frame 45 Power unit 48 Guide shell 49 Jack mechanism 50 Bit 71 Housing part SL Marine SB Seabed OD Seabed deposit VH Drainage hole (bottomed hole)

Claims (8)

海底鉱床にさく孔により有底穴を形成することで海底鉱物を採掘する採掘工程と、該採掘工程で採掘された海底鉱物を前記有底穴の内部でスラリーにするスラリー生成工程と、該スラリー生成工程で生成されたスラリーを前記有底穴の内部から回収する回収工程とを含むことを特徴とする海底鉱物の採掘方法。   A mining process for mining seabed minerals by forming a bottomed hole by drilling holes in the seabed deposit, a slurry generating process for slurrying the seabed mineral mined in the mining process inside the bottomed hole, and the slurry And a recovery step of recovering the slurry generated in the generation step from the inside of the bottomed hole. 海底鉱床にさく孔により有底穴を形成することで海底鉱物を採掘する採掘部と、該採掘部で採掘された海底鉱物を前記有底穴の内部でスラリーにするスラリー生成部と、該スラリー生成部で生成されたスラリーを前記有底穴の内部から回収する回収部とを有することを特徴とする海底鉱物採掘装置。   A mining part for mining seabed minerals by forming a bottomed hole by drilling holes in the seabed deposit, a slurry generating part for slurrying the seabed mineral mined in the mined part inside the bottomed hole, and the slurry A seabed mineral mining apparatus, comprising: a recovery unit that recovers the slurry generated by the generation unit from the inside of the bottomed hole. 前記採掘部は、シリンダと、該シリンダの内部に前後進可能に摺嵌されるハンマと、該ハンマの前方に前後進可能に設けられる打撃用の破砕工具と、前記ハンマの前後に画成されたシリンダ前室およびシリンダ後室と、前記ハンマを前記シリンダ内で前後進させるように前記シリンダ前室またはシリンダ後室に高圧水を給排するハンマ往復動切換機構と、該ハンマ往復動切換機構に前記高圧水を供給する高圧水供給管とを有し、前記スラリー生成部は、前記ハンマ往復動切換機構を経て排出された高圧水と前記打撃用の破砕工具によるさく孔で採掘された海底鉱物とを前記有底穴内で混合させる混合流路を有し、前記回収部は、前記混合流路に連通して前記混合流路内のスラリーを前記有底穴の内部から直接回収する回収管路を有する請求項2に記載の海底鉱物採掘装置。   The mining part is defined in front of and behind the cylinder, a hammer that is slidably fitted inside the cylinder, a hammering crushing tool that can be moved forward and backward in front of the hammer, and a hammer. A cylinder front chamber and a cylinder rear chamber; a hammer reciprocation switching mechanism for supplying and discharging high-pressure water to the cylinder front chamber or the cylinder rear chamber so that the hammer moves forward and backward in the cylinder; and the hammer reciprocation switching mechanism A high-pressure water supply pipe for supplying the high-pressure water, and the slurry generating unit is a seabed mined by high-pressure water discharged through the hammer reciprocation switching mechanism and a hole formed by the crushing tool for striking A recovery pipe that mixes the mineral with the bottomed hole, and the recovery unit communicates with the mixing path and recovers the slurry in the mixed path directly from the inside of the bottomed hole Claims with roads Seabed mineral mining apparatus according to. 海底で採掘した鉱物資源を海上まで揚鉱するシステムであって、
海上に配置される海上採鉱基地と、海中に配置されて海底に立設される海中採鉱基地と、前記海中採鉱基地に配置されて海底鉱床に有底穴をさく孔しつつ採掘された海底鉱物を有底穴の内部でスラリーにして有底穴内から直接回収する海底鉱物採掘装置と、前記海底鉱物採掘装置で回収したスラリーを前記海上採鉱基地に移送可能に前記海上採鉱基地と前記海中採鉱基地とを繋ぐ揚鉱ユニットとを有することを特徴とする海底鉱物の採掘システム。
A system that pumps mineral resources mined on the sea floor to the sea,
An offshore mining base located on the sea, an undersea mining base placed on the sea and standing on the seabed, and an offshore mineral mined while drilling a bottomed hole in the undersea mining base. A submarine mineral mining device that directly collects slurry from the bottomed hole into a slurry inside the bottomed hole, and the offshore mining base and the subsea mining base so that the slurry recovered by the submarine mineral mining device can be transferred to the offshore mining base A mining system for submarine minerals, characterized in that it has an uplifting unit that connects the two.
前記海中採鉱基地は、ベースフレームと、該ベースフレームを支持する複数の支持脚と、前記ベースフレームに設けられて移動機構により移動可能な移動フレームとを備え、
前記海底鉱物採掘装置は、前記移動機構の駆動により前記ベースフレームに沿ってX方向およびY方向の少なくとも一方に移動可能に前記移動フレームに装着されている請求項4に記載の海底鉱物の採掘システム。
The subsea mining base includes a base frame, a plurality of support legs that support the base frame, and a moving frame that is provided on the base frame and is movable by a moving mechanism.
5. The seabed mineral mining system according to claim 4, wherein the seabed mineral mining device is attached to the moving frame so as to be movable in at least one of the X direction and the Y direction along the base frame by driving the moving mechanism. .
前記海底鉱物採掘装置は、前記移動フレームに固定されて上下方向に延びるガイドシェルと、前記ガイドシェル上部に取り付けられた給進機構と、前記給進機構に連結されて該給進機構の駆動によって前記ガイドシェルに沿って上下動する採掘装置本体と、前記採掘装置本体のロッドに連結されて該ロッドとともに前記採掘装置本体を回転させる回転機構とを有する請求項5に記載の海底鉱物の採掘システム。   The submarine mineral mining device includes a guide shell fixed to the moving frame and extending in the vertical direction, a feeding mechanism attached to the upper part of the guide shell, and a driving mechanism coupled to the feeding mechanism. The seabed mineral mining system according to claim 5, comprising a mining device main body that moves up and down along the guide shell, and a rotating mechanism that is connected to a rod of the mining device main body and rotates the mining device main body together with the rod. . 前記支持脚は、前記支持脚を上下にスライド移動およびその移動位置の保持が可能なジャッキ機構を介して前記ベースフレームに固定されている請求項5または6に記載の海底鉱物の採掘システム。   The submarine mineral mining system according to claim 5 or 6, wherein the support leg is fixed to the base frame via a jack mechanism capable of sliding the support leg up and down and holding the movement position. 前記ベースフレームは、相互に水平方向にスライド移動可能に組み合わされた複数のフレームと、該複数のフレーム相互を水平方向にスライド移動させる移動機構とを有する請求項7に記載の海底鉱物の採掘システム。   The submarine mining system according to claim 7, wherein the base frame includes a plurality of frames combined so as to be slidable in the horizontal direction and a moving mechanism for sliding the plurality of frames in the horizontal direction. .
JP2015031473A 2015-02-20 2015-02-20 Submarine Mineral Mining Equipment and Submarine Mineral Mining System Active JP6530925B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015031473A JP6530925B2 (en) 2015-02-20 2015-02-20 Submarine Mineral Mining Equipment and Submarine Mineral Mining System

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015031473A JP6530925B2 (en) 2015-02-20 2015-02-20 Submarine Mineral Mining Equipment and Submarine Mineral Mining System

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016153556A true JP2016153556A (en) 2016-08-25
JP6530925B2 JP6530925B2 (en) 2019-06-12

Family

ID=56760974

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015031473A Active JP6530925B2 (en) 2015-02-20 2015-02-20 Submarine Mineral Mining Equipment and Submarine Mineral Mining System

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6530925B2 (en)

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106545342A (en) * 2016-10-17 2017-03-29 浙江海洋大学 A kind of deep-sea ore in sand form excavating gear
JP2018096075A (en) * 2016-12-12 2018-06-21 古河機械金属株式会社 Mining method of sea-floor hydrothermal deposit, explosive loading device for sea-floor hydrothermal deposit and explosive cartridge for sea-floor hydrothermal deposit
CN108412497A (en) * 2018-05-03 2018-08-17 长沙矿冶研究院有限责任公司 A kind of Seafloor Sulfide mining pilot system and its lay recovery method
JP2018172891A (en) * 2017-03-31 2018-11-08 古河機械金属株式会社 Undersea mining base
JP2019002238A (en) * 2017-06-19 2019-01-10 古河機械金属株式会社 Underwater mining base and method of excavating submarine deposit using the same
JP2019011569A (en) * 2017-06-29 2019-01-24 国立大学法人 東京大学 Marine resource ore lifting device and marine resource ore lifting method using the same
JP2019011568A (en) * 2017-06-29 2019-01-24 国立大学法人 東京大学 Marine resource ore lifting device and marine resource ore lifting method using the same
JP2019044491A (en) * 2017-09-04 2019-03-22 三菱重工機械システム株式会社 Seawater pressure drive device, mining machine, and method of using seawater pressure drive device
JP2019078018A (en) * 2017-10-20 2019-05-23 国立大学法人 東京大学 Mining device, marine resources lifting device provided with the same and marine resources lifting method
JP2019085703A (en) * 2017-11-01 2019-06-06 古河機械金属株式会社 Mining system of seabed deposit, mining machine and diving machine used for mining of the same, and mining method of the same
JP2019529752A (en) * 2016-09-30 2019-10-17 エム・ハー・ヴィアト ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングMHWirth GmbH Method, system and apparatus for mining methane hydrate, and method and system for recovering methane from methane hydrate
JP2020002601A (en) * 2018-06-27 2020-01-09 古河機械金属株式会社 Dredging station and dredging system
JP2020002602A (en) * 2018-06-27 2020-01-09 古河機械金属株式会社 Dam dredging method
JP2021018173A (en) * 2019-07-22 2021-02-15 有限会社手島通商 Method for preventing or reducing earthquake occurrence and excavator used for the same

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4838806A (en) * 1971-09-23 1973-06-07
JP2005030138A (en) * 2003-07-10 2005-02-03 Nishimatsu Constr Co Ltd Dredging device
US20090218136A1 (en) * 2008-02-29 2009-09-03 Yoshio Asakawa Water bottom ore sampler and method of using the same
JP2012202108A (en) * 2011-03-25 2012-10-22 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd Seabed mineral resource mining system and control method thereof
JP2015031097A (en) * 2013-08-05 2015-02-16 新日鉄住金エンジニアリング株式会社 Methane hydrate collection system, and methane hydrate collection method

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4838806A (en) * 1971-09-23 1973-06-07
JP2005030138A (en) * 2003-07-10 2005-02-03 Nishimatsu Constr Co Ltd Dredging device
US20090218136A1 (en) * 2008-02-29 2009-09-03 Yoshio Asakawa Water bottom ore sampler and method of using the same
JP2012202108A (en) * 2011-03-25 2012-10-22 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd Seabed mineral resource mining system and control method thereof
JP2015031097A (en) * 2013-08-05 2015-02-16 新日鉄住金エンジニアリング株式会社 Methane hydrate collection system, and methane hydrate collection method

Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019529752A (en) * 2016-09-30 2019-10-17 エム・ハー・ヴィアト ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングMHWirth GmbH Method, system and apparatus for mining methane hydrate, and method and system for recovering methane from methane hydrate
JP7014784B2 (en) 2016-09-30 2022-02-01 エム・ハー・ヴィアト ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング Methods, systems and equipment for mining methane hydrate, and methods and systems for recovering methane from methane hydrate.
CN106545342B (en) * 2016-10-17 2018-10-12 浙江海洋大学 A kind of deep-sea ore in sand form excavating gear
CN106545342A (en) * 2016-10-17 2017-03-29 浙江海洋大学 A kind of deep-sea ore in sand form excavating gear
JP2018096075A (en) * 2016-12-12 2018-06-21 古河機械金属株式会社 Mining method of sea-floor hydrothermal deposit, explosive loading device for sea-floor hydrothermal deposit and explosive cartridge for sea-floor hydrothermal deposit
JP2018172891A (en) * 2017-03-31 2018-11-08 古河機械金属株式会社 Undersea mining base
JP2019002238A (en) * 2017-06-19 2019-01-10 古河機械金属株式会社 Underwater mining base and method of excavating submarine deposit using the same
JP2019011569A (en) * 2017-06-29 2019-01-24 国立大学法人 東京大学 Marine resource ore lifting device and marine resource ore lifting method using the same
JP2019011568A (en) * 2017-06-29 2019-01-24 国立大学法人 東京大学 Marine resource ore lifting device and marine resource ore lifting method using the same
JP2019044491A (en) * 2017-09-04 2019-03-22 三菱重工機械システム株式会社 Seawater pressure drive device, mining machine, and method of using seawater pressure drive device
JP2019078018A (en) * 2017-10-20 2019-05-23 国立大学法人 東京大学 Mining device, marine resources lifting device provided with the same and marine resources lifting method
JP2019085703A (en) * 2017-11-01 2019-06-06 古河機械金属株式会社 Mining system of seabed deposit, mining machine and diving machine used for mining of the same, and mining method of the same
CN108412497A (en) * 2018-05-03 2018-08-17 长沙矿冶研究院有限责任公司 A kind of Seafloor Sulfide mining pilot system and its lay recovery method
CN108412497B (en) * 2018-05-03 2024-03-22 长沙矿冶研究院有限责任公司 Submarine sulfide mining test system and distribution and recovery method thereof
JP2020002601A (en) * 2018-06-27 2020-01-09 古河機械金属株式会社 Dredging station and dredging system
JP2020002602A (en) * 2018-06-27 2020-01-09 古河機械金属株式会社 Dam dredging method
JP7082912B2 (en) 2018-06-27 2022-06-09 古河機械金属株式会社 Dam dredging method
JP7107767B2 (en) 2018-06-27 2022-07-27 古河機械金属株式会社 Dredging station and dredging system
JP2021018173A (en) * 2019-07-22 2021-02-15 有限会社手島通商 Method for preventing or reducing earthquake occurrence and excavator used for the same

Also Published As

Publication number Publication date
JP6530925B2 (en) 2019-06-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2016153556A (en) Marine mineral mining method, marine mineral mining device and marine mineral mining system
US20160084083A1 (en) Borehole Mining System and Methods Using Sonic-Pulsed Jetting Excavation and Eductor Slurry Recovery Apparatus
CN102686821B (en) Boring method and jet flow drilling system
CN101730783A (en) Method and system for particle jet boring
JP6859050B2 (en) Underwater mining bases and mining base monitoring equipment and chimney avoidance methods for submarine deposits
US20130033089A1 (en) Material handling system for mining machine
US7493966B2 (en) System and method for drilling using a modulated jet stream
US9995126B1 (en) Low-frequency pulsing sonic and hydraulic mining system
CN103089151B (en) For forming underwater drilling device and the method in hole
US20050183891A1 (en) Tool and method for drilling, reaming, and cutting
CN102791952B (en) Boring method and AJD assembly
KR20130037705A (en) Method and apparatus for bulk seafloor mining
US20150107905A1 (en) Hydraulic borehole mining system and method
JP6810937B2 (en) Marine resource landing equipment and marine resource landing method using it
SE542879C2 (en) Drilling apparatus and method for collecting research sample
EP2917455B1 (en) Sampling apparatus
EP1689966B1 (en) Nozzle unit and method for excavating a hole in an object
CN104018841A (en) Seabed ore sand pulling sucker
US3790213A (en) Sub-surface particle recovery
CN203891885U (en) Submarine ore sand haling and sucking head
WO1995033119A1 (en) Drilling apparatus
CN105134080A (en) Particle drilling method
JP2018031654A (en) Seabed deposit exploration method, seabed deposit exploration base, seabed deposit exploration device, and fluorescent x-ray analysis device
CN105780783A (en) Trenching construction method of large-inclination angle steep rock
CN205636754U (en) Big inclination abrupt slope rock trenching construction equipment

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180110

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20181031

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20181127

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190110

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20190514

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20190520

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6530925

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250