지하 경암 채굴

Underground hard-rock mining
갱도 접근이 가능한 현대식 지하 갱도의 3D 도표

지하 경석 채굴은 "경질" 광물을 발굴하는데 사용되는 다양한 지하 채굴 기법을 말하며, 금속이 함유된 광물,[1] 예를 들어 금, 은, 철, 구리, 아연, 니켈, 주석, 납이 함유된 광석을 말한다. 그것은 또한 다이아몬드나 루비와 같은 보석 광석을 발굴하는데 사용되는 것과 같은 기술을 포함한다. 연암 채굴은 소금, 석탄, 석유 모래와 같은 부드러운 광물을 발굴하는 것을 말한다.

광산 접근권

지하 접속

지하 광석에 접근하는 것은 감소(램프), 경사 수직 축 또는 아디트를 통해 달성될 수 있다.

포털 거부
  • 하락은 예금 옆이나 예금주 둘레를 도는 나선형 터널일 수 있다. 감소는 표면의 포탈인 박스컷에서 시작된다. 과부하 양과 암반의 품질에 따라, 안전을 위해 아연도금강 암거가 필요할 수 있다. 그것들은 또한 열린 절단 광산의 벽으로 들어갈 수도 있다.
  • 샤프트는 광체 근처에 가라앉은 수직 굴착물이다. 트럭을 통해 표면으로 운반하는 것이 경제적이지 않은 광석을 위해 샤프트가 가라앉는다. 샤프트 운반은 트럭의 깊이 운반보다 더 경제적이며 광산은 감소와 경사로를 둘 다 가질 수 있다.
  • 아디트는 언덕이나 산의 측면으로 수평으로 굴착하는 것이다. 아디트는 경사로나 샤프트가 필요 없는 수평 또는 수평에 가까운 광석 본체에 사용된다.

광석 본체가 지하 채굴 작업을 지원할 수 있을 정도로 미지급 등급인 경우 개방형 절단 광산의 높은 벽 쪽에서 하락이 시작되는 경우가 많지만, 스트립 비율이 너무 커 개방형 주조물 추출 방법을 지원할 수 없게 되었다. 그것들은 또한 종종 지하 작업장에서 비상 안전 출입구로 건설되고 유지된다. 그리고 대형 장비를 작업장으로 옮기는 수단이다.

광석 접근

수위는 굴곡이나 갱도에서 수평으로 굴착되어 광석에 접근한다. 그런 다음 스톱은 광석의 레벨에 수직(또는 거의 수직)으로 굴착된다.

개발광업 vs 생산광업

지하 채굴의 주요 단계는 개발 채굴과 생산 채굴이다.

개발 채굴은 광체에 접근하기 위해 거의 전적으로 (비밸류) 폐암에서 발굴로 구성된다. 개발 광업에는 이전에 폭파된 물질을 제거(원형 제거), 스케일링(작업자와 장비를 손상으로부터 보호하기 위해 지붕과 측벽에 매달려 있는 불안정한 암석 슬래브 제거), 숏크리트 등을 이용한 지지대 설치 또는 보강, 드릴 페이스 록, 적재 폭발물 및 폭발물 설치 등 6개 단계가 있다. 채굴을 시작하려면 먼저 아래로 내려갈 수 있는 길을 만드는 게 첫걸음이다. 이 경로는 위에서 설명한 대로 '선언'으로 정의된다. 감소가 시작되기 전에, 전력 설비, 시추 배치, 탈수, 환기 및 쓰레기 철수 설비의 모든 사전 계획이 필요하다.[2]

생산광산은 더욱 긴 구멍과 짧은 구멍이라는 두 가지 방법으로 세분된다. 쇼트홀 채굴은 광석에서 발생한다는 점을 제외하면 개발 채굴과 비슷하다. 긴 구멍 채굴에는 몇 가지 다른 방법이 있다. 일반적으로 긴 구멍 채굴은 표면 아래 다른 고도(15m~30m 간격)에서 두 개의 광석 내 굴착을 필요로 한다. 두 발굴 사이에 구멍을 뚫어 폭발물을 적재한다. 구멍은 폭파되고 광석은 바닥 굴착에서 제거된다.

환기

주요 기사: 지하 갱도 환기
오래된 납 광산의 환기를 위한 문. 앞쪽에 있는 광석 호퍼는 환기의 일부가 아니다.

지하 경암 채굴의 가장 중요한 측면 중 하나는 환기다. 환기는 시추 및 발파 활동(예: 실리카 분진, NOx), 디젤 장비(예: 디젤 미립자, 일산화탄소)에서 생성되거나 암석으로부터 자연적으로 방출되는 가스(예: 라돈 가스)로부터 보호되는 유해 가스 및/또는 먼지를 제거하는 일차적인 방법이다. 환기는 또한 근로자들의 지하 온도를 관리하는 데도 사용된다. 깊은 곳에서는 뜨거운 광산 환기가 작업장을 식히기 위해 사용되지만, 매우 추운 곳에서는 공기가 광산에 들어가기 전에 얼기 직전까지 가열된다. 환기 인상은 일반적으로 환기를 표면에서 작업장으로 옮기는 데 사용되며, 비상 탈출 경로로 사용하도록 수정할 수 있다. 지하 하드록 광산의 주요 열원은 처녀암온도, 기계류, 자동압축, 핵분열수 등이다. 다른 작은 요인으로는 인체의 열과 폭발이 있다.

접지 지지대

굴착되는 개구부의 안정성을 유지하기 위해서는 몇 가지 지원 수단이 필요하다. 이 지원은 지역 지원과 지역 지원의 두 가지 형태로 이루어진다.

면적 접지 지지대

영역 접지 지지대는 중대한 접지 고장을 방지하기 위해 사용된다. 뒷면(천장)과 벽에 구멍을 뚫고, 지면을 함께 고정할 수 있도록 긴 강철봉(또는 바위볼트)을 설치한다. 록볼트에는 세 가지 범주가 있는데, 호스트 록과의 결합 방법에 따라 구별된다.[3] 다음 구성 요소:

기계 볼트

  • 점 앵커 볼트(또는 팽창 셸 볼트)는 일반적인 영역 접지 지지 스타일이다. 포인트 앵커볼트는 지름 20mm~25mm, 길이 1m~4m의 금속봉(광산의 공학과에서 크기를 결정한다)이다. 볼트 끝에는 구멍에 삽입되는 팽창 셸이 있다. 설치 드릴로 볼트를 조이면 팽창 셸이 팽창하고 볼트가 바위를 단단히 고정시킨다. 기계식 볼트는 연마되지 않아 부식에 의해 수명이 줄어들기 때문에 임시 지지대로 간주된다.[3]

그라우팅 볼트

  • 레진 그릴 보강 철근은 포인트 앵커 볼트가 제공할 수 있는 것보다 더 많은 지지대가 필요한 부위에 사용된다. 사용된 철근은 점 앵커볼트와 비슷한 크기지만 신축 셸이 없다. 철근용 구멍이 뚫리면 구멍에 폴리에스테르 수지 카트리지를 설치한다. 철근볼트는 레진 후 설치 드릴에 의해 스펀으로 설치된다. 이것은 수지 카트리지를 열고 섞는다. 일단 수지가 굳으면 돌멩이를 고정시키는 드릴이 철근볼트를 꽉 조인다. 수지 갈은 철근은 수명이 20~30년인 영구지반 지지대로 간주된다.[3]
  • 케이블 볼트는 매달린 벽과 큰 굴착물 주위에 많은 암석 덩어리를 묶는 데 사용된다. 케이블 볼트는 보통 길이가 10~25m인 표준 암석 볼트와 철근보다 훨씬 크다. 케이블 볼트는 시멘트 그라우트로 격자된다.[3]

마찰 볼트

  • 마찰 스태빌라이저(일반적으로 일반화된 상표인 스플릿 세트로 불림)는 기계식 볼트나 그링 볼트보다 설치하기가 훨씬 쉽다. 볼트는 드릴 구멍에 해머로 박혀 있는데, 이 구멍은 볼트보다 지름이 작다. 벽에 있는 볼트로부터의 압력은 바위를 함께 지탱한다. 마찰 안정기는 특히 갈지 않는 한 물에서 나오는 부식 및 녹에 취약하다. 일단 갈기면 마찰이 3-4배 증가한다.[3]
  • 스왈렉스(swellex)는 볼트 직경이 구멍 직경보다 작다는 점을 제외하면 마찰 안정기와 유사하다. 볼트에 고압수를 주입하여 볼트 직경을 확장하여 바위를 함께 고정시킨다. 마찰 스태빌라이저와 마찬가지로 스켈렉스는 부식 및 녹으로부터 잘 보호되지 않는다.[3]

국부 접지 지지대

국부적 지반 지지대는 등이나 갈비뼈에서 작은 바위가 떨어지는 것을 막기 위해 사용된다. 모든 발굴이 현지 지상 지원이 필요한 것은 아니다.

  • 용접 와이어 메쉬는 10cm x 10cm(4인치) 개구부가 있는 금속 스크린이다. 메쉬는 점 앵커 볼트 또는 수지 그래이트 보강철근을 사용하여 후면에 고정된다.
  • 숏크리트(Shotcrete)는 콘크리트의 섬유 강화 스프레이로, 등받이와 갈비를 코팅해 작은 바위가 떨어지는 것을 방지한다. 숏크리트 두께는 50mm~100mm 사이일 수 있다.
  • 라텍스 막은 숏크리트와 유사하지만 적은 양으로 등이나 갈비뼈에 분사할 수 있다.

보폭과 후퇴 vs 보폭과 채움

스토프 앤 리턴

리지웨이 지하 갱도에서 지하 1층 침하가 수면 위로 닿는다.

이 방법을 사용하여, 광산은 빈 곳을 채우지 않고 스톱에서 바위를 추출할 계획이다. 이것은 광석이 모두 제거된 후 벽 바위가 추출된 바위에 동굴로 들어갈 수 있게 한다. 그런 다음, 접근을 막기 위해 봉인된다.

스토프 앤 필

대형 벌크 광석 본체를 매우 깊이 채굴해야 하거나, 광석 기둥을 남기는 것이 비경제적인 경우, 열린 광석에는 시멘트와 암석 혼합물, 시멘트와 모래 혼합물 또는 시멘트와 미행 혼합물이 될 수 있는 백필이 채워진다. 리필된 스톱이 인접 스톱에 대한 지원을 제공해 경제적 자원의 완전 추출이 가능해 인기가 높다.

방법들

절단 및 채우기 마이닝의 도식도

선택한 채굴 방법은 채굴할 광체의 크기, 형태, 방향 및 종류에 따라 결정된다. 이 광체는 위트워터스랜드의 금광과 같은 좁은 정맥일 수 있으며, 이 광체는 사우스 오스트레일리아의 올림픽 댐 광산이나 뉴사우스웨일스의 캐디아-리지웨이 광산처럼 거대할 수 있다. 광체의 폭이나 크기는 광석의 분포뿐만 아니라 등급에 의해 결정된다. 광체의 딥은 또한 채굴 방법에 영향을 미친다. 예를 들어 좁은 수평 정맥 광체는 방, 기둥 또는 긴 벽 방식으로 채굴되는 반면, 수직의 좁은 정맥 광체는 열린 정지 또는 절단 및 채우기 방식으로 채굴된다. 주변 바위는 물론 광석의 강도에 대해서도 더 많은 검토가 필요하다. 강한 자생암에서 호스팅되는 광체는 오픈 스톱 방식으로 채굴할 수 있으며, 가난한 암석에서 호스팅되는 광체는 광석을 제거할 때 빈 공간이 계속 채워지는 절단 및 채우기 방식으로 채굴할 필요가 있다.

선택적 채굴 방법

  • 커트·채움 채굴은 가파르게 담기거나 불규칙한 광석 구역에서 사용하는 쇼트홀 채굴 방식으로, 특히 행벽이 장홀 방법의 사용을 제한하는 경우다. 광석은 수평 또는 약간 기울어진 조각으로 채굴된 다음 폐암, 모래 또는 꼬리로 채워진다. 채우기 옵션은 콘크리트와 통합하거나 통합되지 않은 채로 둘 수 있다. 절단 및 채우기 채굴은 비용이 많이 들지만 선택적인 방법으로 광석 손실이 적고 희석되는 장점이 있다.[4]
  • 표류·채우기 등은 표류 방법이 채굴할 수 있는 것보다 넓은 광석 영역에서 사용된다는 점을 제외하면 절단·채우기 등과 비슷하다. 이 경우 첫 번째 드리프트는 광석에서 개발되며, 통합된 채움을 사용하여 역충전된다. 두 번째 드리프트는 첫 번째 드리프트에 인접하여 구동된다. 이 작업은 광석 지대가 전체 폭까지 채굴될 때까지 계속되며, 이때 첫 번째 절단 지점부터 두 번째 절단 작업이 시작된다.
  • 수축 중지는 광석을 가파르게 담그기에 적합한 짧은 구멍 채굴 방법이다. 이 방법은 파열된 후 부서진 광석을 주변 암석을 떠받치고 작업할 플랫폼으로 사용하는 광석에 남겨두는 것을 제외하고는 광산을 자르고 채우는 것과 비슷하다. 다음 슬라이스를 시추하고 터뜨릴 수 있을 만큼 충분한 광석만 이 광석에서 제거된다. 광석이 모두 터지면 가마니도 비어버린다. 선별성이 뛰어나 희석율이 낮지만 광석 대부분이 채굴이 완료될 때까지 광석 안에 머무르기 때문에 자본 투자 수익률이 지연되고 있다.[4]
  • VRM/VCR : 수직분화구(VCR)라고도 하는 수직퇴로 채굴(VRM)은 개방형 정지, 상향식 채굴을 이용해 수심이 약 50m인 수직구역으로[clarification needed] 채굴하는 방식이다. 긴 구멍의 직경이 큰 구멍을 인더홀(ITH)[5][clarification needed] 드릴로 위에서부터 광체 속으로 수직으로 뚫은 다음 광체의 수평 슬라이스를 언더컷으로 폭파한다. 회수한 광석이 단계적으로 파괴되었다. 이 검색은 개발된 섹션의 하단에서 수행된다. 광석의 마지막 청소는 원격으로 제어되는 LHD 기계를 통해 이루어진다. 1차 및 2차 정지 시스템은 VCR 마이닝에서 종종 사용되는데, 1차 정지부는 1단계에서 채굴한 다음 시멘트로 채워져 연속 정지 폭발에 대한 벽 지지대를 제공한다. 측면 챔버는 채우기 부분이 응고된 후 사전 계획된 순서대로 채굴된다.[6][7]

대량 채굴 방법

  • 블록 케이빙은 높은 친화력을 가진 엄청나게 가파르게 담그는 광물(일반적으로 낮은 등급)을 채굴하는 데 사용된다. 하역 접근성이 있는 언더컷이 광체 아래쪽으로 구동되며, 하역 레벨 상단과 언더컷 하단 사이에 "드로벨"이 출토된다. 드로벨은 바위가 떨어지는 장소의 역할을 한다. 광체는 언더컷 위로 드릴로 뚫려 폭파되고, 광석은 운반대 접근을 통해 제거된다. 광체의 친화성 때문에 첫 번째 폭발 동굴 위의 광석은 추첨 벨에 떨어진다. 광석이 드로벨에서 제거되면서 광체는 동굴 안으로 들어가 광석의 흐름을 꾸준히 제공한다.[4] 케이빙이 중단되고 드로벨에서 광석을 제거하면 큰 공백이 형성되어 광산 전체에 갑작스럽고 큰 붕괴와 잠재적으로 치명적인 풍력발전으로 이어질 수 있다.[8][better source needed] 케이빙이 계속되면, 지표면은 콜로라도에 있는 클라이맥스나 헨더슨 몰리브덴 광산과 같은 지표면 침체로 붕괴될 수 있다. 이러한 구성은 광부들이 "영광 구멍"이라는 용어를 사용하는 몇 가지 구성 중 하나이다.

쉽게 굴하지 않는 광석은 때로는 유압파쇄, 폭발, 또는 둘 다의 조합에 의해 전제되기도 한다. 수압파쇄술은 석탄장벽판 위의 튼튼한 지붕암을 전제하고 석탄광산과 경질암광산에서 모두 케이빙을 유도하는 데 적용됐다.

  • 방 및 기둥 채굴: 방 및 기둥 채굴은 보통 평평하거나 부드럽게 침상된 광석체에서 이루어진다. 기둥은 규칙적인 패턴으로 남겨져 있고, 방은 채굴되어 있다. 많은 방과 기둥 광산에서는 기둥을 돌로 접근하는 가장 먼 지점에서부터 빼내어 지붕이 무너지고 돌로 채워지게 한다. 이것은 기둥에 남아 있는 광석이 적기 때문에 더 큰 회복을 가능하게 한다.

광석제거

거친 광석을 제거하기 위해 고무 피로 장비를 사용하는 광산에서는 광석(또는 "muck")을 중앙 연결식 차량(bogger 또는 LHD(Load, Harve, Dump Machine)으로 칭함)을 사용하여 광석(또는 "mucked out" 또는 "bogged"라고 함)에서 제거한다. 이러한 장비는 디젤 엔진 또는 전기 모터를 사용하여 작동할 수 있으며, 저인격 전면 엔드 로더와 유사하다. 전기로 작동되는 LHD는 유연하고 릴에 연장 또는 접힐 수 있는 후행 케이블을 사용한다. [9]

그 광석은 트럭에 버려져 표면으로 운반된다. 더 깊은 광산에서, 광석은 채집 수준으로 떨어지는 광석 고갯길(수직 또는 수직 부근의 굴착물)에 버려진다. 수집 수준에서, 그것은 턱이나 원뿔형 파쇄기를 통해서 또는 암벽 파쇄기를 통해서 일차 파쇄를 받을 수 있다. 그런 다음 광석은 컨베이어 벨트, 트럭 또는 때때로 열차에 의해 이동되어 버킷이나 스킵으로 표면으로 들어올려지고 방앗간으로 운반하기 위해 표면 헤드프레임 아래의 빈으로 비워진다.

어떤 경우에는 지하 1차분쇄기가 경사진 축을 통해 광석을 표면으로 직접 전달하는 경사 컨베이어 벨트를 공급한다. 광석은 광석 통과를 통해 공급되며, 채굴장비는 표면으로부터의 감소를 통해 광석 본체에 접근한다.

가장 깊은 광산

주요 기사: 가장 깊은 광산 목록
  • 세계에서 가장 깊은 광산은 남아프리카의 위트워터스랜드 지역에 있는 음포농과 타우토나(서부 딥 레벨) 금광으로 현재 3900m(1만2800ft)를 넘는 깊이에서 작업 중이다.[10]
  • 아시아에서 가장 활동이 뜸한 광산은 인도의 카르나타카 지역에 있는 Kolar이다. 2001년에 닫힌 메인 샤프트는 10,560피트(3,220m)의 깊이에 도달했다.
  • 이 지역은 또한 최대 45 °C(113 °F)의 대기온도로 하드 암석 채굴에 있어 가장 가혹한 조건의 장소다. 그러나 대규모 냉동공장은 온도를 약 28°C(82°F)까지 낮추기 위해 사용된다.
  • 북아메리카에서 가장 활동적이지 않은 단단한 암석 광산은 그라스 밸리 캘리포니아에 있는 엠파이어 광산이다. 1956년에 닫힌 메인 샤프트는 경사 깊이가 11,007피트(3,355m)에 달했다. 모든 샤프트의 총 길이는 367마일(591km)이다.
  • 북아메리카에서 가장 깊이 활동 중인 하드 록 광산은 온타리오 주 팀민스에서 아연과 구리를 채굴하는 캐나다의 키드 광산이다. 최대 수심 9,889피트(3,014m)에서 이 광산은 세계에서 가장 깊은 기층 금속 광산으로, 지표면 고도가 낮다는 것은 광산의 바닥이 지구상에서 가장 깊이 접근할 수 있는 비해상 지점이라는 것을 의미한다.[11][12]
  • 라론데의 페나 샤프트(#3 샤프트)는 서반구에서 가장 깊은 단일 리프트 샤프트로 여겨진다. 새로운 4번 샤프트는 2,840m(9,320ft) 아래쪽에 있다. 라론드 광산 확장은 2016년 6월 세계에서 가장 깊은 롱홀 오픈 스톱인 3008m(9,869ft) 깊이에서 완공됐다.[13]
  • 유라시아와 아시아에서 가장 활동이 깊은 광산은 탈나크에 위치한 노니켈의 스칼리스티 광산이다. 2018년 9월에 그것은 표면 아래 2,056m(6,745ft)의 깊이에 도달한다.[14]
  • 유럽에서 가장 깊은 광산은 체코 피브람에 있는 우라늄 광산의 16번째 갱도로 1,838m(6,030ft)이다.[15]
  • 호주에서 가장 깊은 단단한 암석 광산은 1800m(5,900ft)의 퀸즐랜드 이사산에 있는 구리 및 아연 납 광산이다.[citation needed]
  • 세계에서 가장 깊은 백금팔라듐 광산은 남아프리카의 메렌스키 암초에 있으며, 2억 3천만 트로이온스의 자원으로 현재 약 2,200m(7,200ft)의 깊이까지 작업하고 있다.[citation needed]
  • 가장 깊은 보어홀은 러시아 무르만스크 주(州)에 있는 콜라 슈퍼딥 보어홀이다. 12,262m(40,230ft)로 지구에서 가장 깊은 인공극점이다.

참고 항목

참조

  1. ^ de la Vergne, Jack (2003). Hard Rock Miner's Handbook. Tempe/North Bay: McIntosh Engineering. p. 2. ISBN 0-9687006-1-6.
  2. ^ https://www.math.uwaterloo.ca/~nwormald/paper/DOT2.pdf.;제한된 경로 최적화를 사용하여 지하 광산에서의 설계 선언
  3. ^ Jump up to: a b c d e f Puhakka, Tulla (1997). Underground Drilling and Loading Handbook. Finland: Tamrock Corporation. pp. 153–170.
  4. ^ Jump up to: a b c Puhakka, Tulla (1997). Underground Drilling and Loading Handbook. Finland: Tamrock Corporation. pp. 98–130.
  5. ^ http://www.sciencechannel.com/tv-shows/dirty-great-machines/dirty-great-machines-videos/the-in-the-hole-drill/
  6. ^ https://mining.cat.com/cda/files/2785508/7/Creighton_Eng.pdf.;VIEWPOINT: 현대 채굴에 대한 관점; 2페이지; 인용: '수직 후퇴 채굴(VRM)'은 절단 채굴 방식을 대체하기 위해 1940년대 중반에 도입되었다. 슬롯슬래시 채굴 방식인 변형 VRM은 1990년대 후반에 도입되어 VRM 채굴 방식을 대체하였다.'
  7. ^ "Mining & Metallurgy 101". www.miningbasics.com.
  8. ^ Fowler, J. C. W.; Hebblewhite, B. K. (2003). "Mining publication" (PDF). New South Wales.
  9. ^ http://www.mineweb.com/archive/greGreener 지하 채굴
  10. ^ "TauTona, Anglo Gold, South Africa". 2009.
  11. ^ Godkin, David (1 February 2014). "Being safe is no accident". Canadian Mining Journal.
  12. ^ https://www.kiddoperations.ca/EN/Pages/home.aspx
  13. ^ https://agnicoeagle.com/English/operations-and-development-projects/operations/laronde/
  14. ^ https://www.nornickel.com/news-and-media/press-releases-and-news/skalisty-mine-reaches-design-depth-of-2-056-m-below-surface/?redirect_url=/news-and-media/press-releases-and-news/
  15. ^ "Mineral deposits: from their origin to their environmental impacts". Taylor & Francis. January 1995. ISBN 9789054105503.

추가 읽기

  • 브라운, 로널드 C. 하드록 광부: 1860-1920년 (2000년)
  • 데 라 베르그네, 잭.하드락 광부 핸드북(2003) 템페/노스베이: 매킨토시 엔지니어링. 페이지 2. ISBN 0-9687006-1-6.
  • 맥엘피쉬 주니어, 제임스 M. 하드록 채굴: 환경 보호에 대한 주의 접근(1996)
  • 와이먼, 마크 하드록 에픽: 서부 광부와 산업 혁명, 1860-1910 (1989년)