JPH0213696A - 鉱物資源の坑下水力採鉱法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は採鉱に関し、更に詳細には鉱物資源の坑下水力
採鉱法に関する。

本発明は、粘土、砂、燐鉱、泥炭、酸化鉄、マンガン鉱
及びボーキサイトのような固形の鉱物資源及び建築材料
を水力採鉱するのに使用できる。

本発明は、特に大陸棚に限られる海洋採鉱プロジェクト
でガスや液体を貯蔵するための設備や産業廃棄物を廃棄
するための設備を建設するのに応用することができ、コ
ンクリートで満たされている場合に布基礎として使用で
きる捕収剤を注入するのに応用することができる。

従来の技術 鉱物資源の坑下水力採鉱法（米国特許第３．９５１，４
５７号参照）は従来技術で周知であり、この方法によれ
ば、開坑穴は地表面から下注にペイアウト層まで掘削さ
れ、ケーシングは、ケーシングのシューが６坑の面から
少なくとも４ｍ乃至６ｍのところにあるように設置され
る。下端にモニターが配置され、端面にスライム持ち上
げ手段（通常はジェットポンプ）が配置された鉱物資源
水力採鉱装置は、モニターがケーシングのシューの下方
にあるようにケーシング内に降ろされる。坑内に圧入し
た液体はモニターを通過する際に高圧の噴流になり、岩
石を破砕する。形成したスライムは地表面まで持ち上げ
られる。作動では、本装置は上方に移動してキャビティ
を形成する。キャビティの床面は、スライムがジェット
ポンプへ流れることができるように主坑に向かって下方
に傾斜している。

従来技術の鉱物資源の坑下水力採鉱法は、含水層や漂砂
を含む層で作動させる場合には非効率的である。非コン
ピーテント層では、水の噴流の範囲が短く、キャビティ
からの鉱物の産出量が少ない。鉱物を破砕して面から取
り出すとき、この場合では連続的に穴掘が行われる。こ
の穴掘は上方に重なる層に広がって被覆層の岩石に至り
、その結果、この岩石が地表面まで持ち上げられる。地
表面の陥没は、薄いペイアウト層を掘削する場合或いは
被覆層が非コンビ−テント層である場合、従来技術の鉱
物資源の坑下水力採鉱法を実施する際に起こりやすい問
題点である。これは職業上の問題点を提起し、水力採鉱
装置の安全性を危うくする。

本発明の主な目的は、鉱物資源の坑下水力採鉱法を提供
することであり、この方法によれば、主坑から基岩盤に
形成したキャビティが、含水ペイアウト層から天然資源
を水力採鉱する効果が漂砂の挙動とともに高められるよ
うにして配置される。

本発明の要旨は、主坑を掘削する工程と、ケーシングを
主坑内に嵌合する工程と、水力モニター及びスライムを
地表面まで持ち上げる手段と協働する鉱物資源水力採鉱
装置を各主坑内に導入する工程と、液体を主坑内に供給
する工程と、岩石を破砕する工程と、キャビティを鉱物
資源水力採鉱装置の水力モニターの噴流で形成する工程
と、被覆層を構成する岩石がスライム内に現れるまでス
ライムを主坑を通して地表面まで持ち上げる工程とを含
む鉱物資源の坑下水力採鉱法において、ペイアウト層の
下境界より下で且つ装置のモニターの噴流によって各主
坑から岩石を破砕する際に形成されたキャビティが基岩
盤に配置された深さまで主坑を掘削し且つケーシングを
設け、これによって、キャビティを基岩盤に形成した後
、鋼杭を掘削工具の助けでキャビデイの面の上方までキ
ャビティと連結するように各々掘削し、その結果、掘削
工具を対応する鋼杭から引き抜くと鉱物がペイアウト層
から対応するキャビティ内に直ちに入ることを特徴とす
る鉱物資源の坑下水力採鉱法である。

鉱物資源の水力採鉱の効果を高めるため、拡坑手段を鋼
杭に設置して、各鋼杭とこれらの鋼杭に対応するキャビ
ティとの連結部とペイアウト層の岩石との間の距離に亘
ってこれらの鋼杭を拡坑するのがよい。

更に、人間及び鉱物資源を水力採鉱するための地上設備
に対する安全性を確保するため、各主坑からキャビティ
を次の主坑を掘削する方向と反対方向に形成するのがよ
い。

本発明は、基岩盤中にキャビティを配置すること及び岩
石の破砕範囲を拡張することを企図しており、従って、
これを実施することによって、従来の採鉱方法及び露天
掘りによって作業を行う場合に利得を少なくする漂砂の
挙動を含む含水層から鉱物資源を水力採鉱する効果を高
めることができる。

実施例 鉱物資源の坑下水力採鉱法を以下に説明する。

第１図を参照すると、主坑１が地表面（或いは洋上プラ
ットホーム又は採鉱現場）から掘削済み層又はペイアウ
ト層３の下境界２より下の深さまで掘削されている。金
属製のケーシング４をその下端面５がペイアウト層３の
下境界２より下にあるように各主坑１内に設置する。ケ
ーシング４のド端面５とペイアウト層３の岩との間に形
成した環状空間をコンクリートで満たし、これは固化し
た後、ペイアウト層３と基岩盤６との間の境界のところ
で主坑１の水封じ、即ち水シール７として役立つ。主坑
１内に形成したコンクリートのプラグを穿孔する。水力
モニター９及びスライムを地表面まで持ち上げるジェッ
トポンプ形態の装置と協働する鉱物資源水力採鉱装置８
を、モニター９がケーシング４の下端面５より下の深さ
に配置されるように各主坑内に設置する。

ペイアウト層３の下境界２と各主坑１の面１１との間の
距離は、ペイアウト層３の下境界２とケーシング４の下
端面５との間の距離によって決まり、この距離は１ｍ乃
至１．５ｍである。モニター９と装置８の下端面１２と
の間での装置８の長さは、２ｍ乃至３ｍである。主坑１
の、スライムを集める水溜１３の深さは１ｍ乃至２ｍで
ある。

更に、ペイアウト層３の下境界２と各主坑１の而１１と
の間の距離は、約４ｍ乃至６ｍである。

沈澱物や混和材を含む産業水であってもよい液体を主坑
１内に圧送し、この液体は装置８のモニター９に到達す
る。モニター９から出る高圧の噴流は基岩盤６を破砕し
てクレータ−を形成し、次いで、これのクレータ−は、
装置８を主坑１の軸線１４に沿って滑らかに移動させる
際にキャビティ１５に形態を変える。次に、装置８のモ
ニター９を最初の深さに戻し、次のキャビティ１５の位
置に向かって廻し、このキャビティを形成するように作
動の準備をする。この工程を繰り返すことによって、垂
直なキャビティ１５（第２図参照）をキャビティセクタ
１６内に形成する。キャビティ１５の床面１７（第１図
参照）は、水平方向に対して５″乃至７″の角度αを構
成するため、基岩盤６の破砕によるスライムは重力によ
って主坑１の水溜１３に流入する。各キャビティ１５の
上壁１８は、ペイアウト層３の下境界２に近接して配置
される。即ち、モニター９を水平に設置した場合、ペイ
アウト層３の下境界２から約１ｍ乃至１．５ｍのところ
に配置される。装置８のモニター９がペイアウト層３の
下境界２より下の深さで作動するため、その作動範囲は
最大１１ｍ乃至１３ｍであり、この範囲は、キャビティ
をペイアウト層に繋げることなく基岩盤６にキャビティ
１５を形成するのに使用される。かくして、キャビティ
１５は主坑１から脱水岩内に形成され、そのため、装置
８の高圧モニター９はその最大効率範囲でイ′１動し、
基Ｖ↑盤６の破砕速度は同様に最大である。

各装置８のモニター９の軸線及びこのモニター９から出
る高圧噴流は、主坑１の軸線１４に直角に差し向けられ
ている。砂及び粘土では、キャビティ１５の傾斜した床
１７は、キャビティ１５の面１９から主坑１の水溜１３
へ流れるスライムの浸蝕効果によって形成される。コン
ピーテント層の岩石では、キャビティ１５の傾斜した床
１７は、軸線が鉱物資源水力採鉱装置８の軸線１４と血
かな角度をなすモニター９の高圧噴流の助けで形成され
る。

ドリルビット２２を備えた掘削工具２１を使用して鋼杭
２０をキャビティ１５に向かって下方に連続的に掘削し
てこの主坑１に連結する。これらの鋼杭は、主坑１から
所定距離のところでキャビティ１５の而１９よりも上方
に配置される。この距離は、基岩盤６のところで行う破
砕の最大範囲と等しい。ドリルビット２２を各鋼杭２０
から引き抜くと、鉱物がχ・１応するキャビティ１５内
に排出される。

直径が１８０止乃至２５０關の各副坑２０は、対応する
キャビティ１５に連結されたとき、掘削工具２１を副坑
２０から取り除くと、ペイアウト層３の鉱物をキャビテ
ィ１５を介して１坑１に送るための通路を提供する。そ
の後、掘削プラットホームを外して人間を副坑２０の口
から遠ざける。

拡坑手段を副坑２０内に降ろしてこれらの坑を、これら
の坑とキャビティ１５との連結部とペイアウト層３の岩
石との間の距離に亘って拡げる。拡坑作業鋼杭の３倍乃
至５倍の直径を持つ室２３を作る。

拡坑手段として使用するのに適当な手段は、機械式の拡
坑機、モニター、及び爆薬である。ペイアウト層３から
取り出した岩石は、キャビティ１５から装置８のジェッ
！・ポンプ１０の人口が配置されている１坑の水溜１３
内に落ち、装置８によって地表面までＶ７ち土げられる
。

被覆層２４の岩石がスライム内に現れるまで、スライム
を地表面まで１坑１に亘って持ち上げ続ける。次いで、
装置８をこの１坑から引き抜いて次の１坑に入れる。

第２図を参照すると、キャビティ１５は各１坑１から形
成され、副坑２０はキャビティ１５の而１９に向かって
、次の１坑１が掘削される方向と反対方向に延びている
。各１坑１からのキャビティ１５が内側に形成されてい
るセクタ１６の弧は、基岩盤６の地質学的な特徴及びペ
イアウト層３の漂砂の挙動によって決定される。セクタ
１６の弧は１８０’を越えてはならない。

鉱物を全て取り出すと、被覆層２４（第１図参照）は、
凹み２５が副坑２０の上方に形成されるように沈降する
が、この四部は資源が枯渇した１坑２６の口から所定距
離のところに配置されるため、装置及び人間には危険が
全くない。

発明の効果 鉱物資源の机下水力採鉱は、水力採鉱の効果を高め、地
表設備及び人間に対する安全を確保する。

【図面の簡単な説明】

第１図はペイアウト層を本発明に従って加工するための
設備を断面で示す全体図、第２図は本発明による第１図
の■−■線に沿った断面図である。 １・・・１坑、２・・・ペイアウト層の下境界、３・・
・ペイアウト層、４・・・ケーシング、５・・・ケーシ
ングの下端面、６・・・基岩盤、７・・・水シール、８
・・・鉱物資源水力採鉱装置、９・・・モニター、１０
・・・ジェットポンプ、１１・・・１坑の面、１２・・
・鉱物資源水力採鉱装置の下端面、１３・・・水溜、１
４・・・１坑の軸線、１５・・・キャビティ、１６・・
・キャビティのセクタ、１７・・・キャビティの床面、
１８・・・キャビティの土壁、１９・・・キャビティの
面、２０・・・副坑、２１・・・掘削工具、２２・・・
ドリルビット、２３・・・室、２４・・・被覆層、２５
・・・トラフ、２６・・・資源が枯渇した１坑。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、主坑１を掘削し、ケーシング２を前記主坑１内に嵌
   合し、水力モニター９及びスライムを地表面まで持ち上
   げる手段と協働する鉱物資源水力採鉱装置８を各主坑１
   内に導入し、液体を各主坑１内に供給し、岩石を破砕し
   、キャビティ１５を前記鉱物資源水力採鉱装置８の前記
   水力モニター９の噴流によって形成し、被覆層２４を構
   成する岩石がスライム内に現れるまでスライムを前記主
   坑１を通して地表面まで持ち上げる鉱物資源の坑下水力
   採鉱法において、 ペイアウト層３の下境界２より下で且つ装置８のモニタ
   ー９の噴流によって各主坑１から岩石を破砕する際に形
   成されたキャビティ１５が基岩盤６に配置された深さま
   で前記主坑１を掘削し且つケーシング４を設け、これに
   よって、キャビティ１５を基岩盤６に形成した後、副坑
   ２０を掘削工具２１の助けでキャビティ１５の面１９の
   上方までキャビティ１５と連結するように各々掘削し、
   その結果、掘削工具２１を対応する副坑２０から引き抜
   くと鉱物がペイアウト層３から対応するキャビティ１５
   内に直ちに入ることを特徴とする鉱物資源の坑下水力採
   鉱法。 ２、拡坑手段を副坑２０に設置し、各副坑とこれらの副
   坑に対応するキャビティ１５との連結部と、ペイアウト
   層３の岩石との間の距離に亘ってこれらの副坑を拡坑す
   ることを特徴とする請求項１に記載の方法。 ３、キャビティ１５を、次の主坑を掘削する方向と逆方
   向に各主坑１から形成することを特徴とする請求項１又
   は請求項２に記載の方法。