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採鉱 さいこうmining

翻訳|mining

ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典の解説

採鉱
さいこう
mining

鉱山などから鉱石を採取する作業。厳密には採取した原鉱石を精選する選鉱までをさすこともある。採鉱法は坑内掘り露天掘りとに大別され,それぞれに残柱法,柱房法,長壁法,階段法などの方法がある。埋蔵鉱脈資源の乏しい日本には露天掘りは石灰石鉱山以外にはほとんどないが,外国の著名鉱山では,豊富な露頭に恵まれて大規模な露天掘りが行われているところが多い。採鉱法は,鉱床の規模,形状,深度,鉱石の種類,品位,その他安全性,コストなどによって決定される。

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デジタル大辞泉の解説

さい‐こう〔‐クワウ〕【採鉱】

[名](スル)鉱山で鉱石を採掘すること。

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百科事典マイペディアの解説

採鉱【さいこう】

鉱石を採掘する作業。広義には掘削,運搬,支保など,選鉱,製錬を除く鉱山の関連する全作業をさす。地上での採鉱を露天掘り,地下採鉱を坑内掘といい,後者には無充填(じゅうてん)法,支柱法,充填法,ケービング法(切羽(きりは)の天盤を人工的に崩落させて採掘する方法)などがある。
→関連項目鉱山測量採炭

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世界大百科事典 第2版の解説

さいこう【採鉱 mining】

採鉱という語は,広い意味で,鉱山での作業全体を指す場合と,その中でとくに鉱石を採掘するための作業を指す場合とがある。ここでは,狭い意味での採鉱について述べる。 日本の一般の鉱山における採鉱課の業務,すなわち鉱床開発のための作業や鉱石の採掘が採鉱であるが,普通には,さらに鉱石を探すために行う坑道の掘進や,採鉱作業に使用する各種の機械類の運転なども採鉱の中に含ませる。採鉱の活動はこのように鉱山活動の中心をなすものであって,地下の鉱石を安全に,経済的に,しかも完全に採取することを目的としている。

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大辞林 第三版の解説

さいこう【採鉱】

( 名 ) スル
鉱石を掘り取ること。

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日本大百科全書(ニッポニカ)の解説

採鉱
さいこう
exploitationmining

狭義では鉱山で地中にある鉱物を採掘することをいうが、広義では鉱山の鉱石採掘に関する作業全体をいい、鉱山におけるすべての作業を含む。採掘の対象鉱種に応じて石炭採鉱、石油採鉱などともいうが、これらの場合、通常は採炭、採油などといい、採鉱とは通常は金属鉱物、たとえば金、銀、銅、鉄など、および非金属鉱物、たとえば石灰石、珪石(けいせき)、長石、粘土などを採掘することをいう。
 地殻中の鉱物の集合体で経済的に採掘できるものを鉱床といい、鉱床の中で経済的に採掘できる鉱物の集まりを鉱石、鉱床の中で鉱石とならない無価値の鉱物集合体を脈石(みゃくせき)、鉱床を含む周囲の岩石を母岩という。鉱石を採掘したときこれに混入し、選鉱過程で廃棄される脈石や母岩を廃石または「ずり」あるいは「ぼた」という。地表で鉱石を採掘することを坑外採掘または露天掘り、坑内で採掘することを坑内採掘または坑内掘りという。露天掘りでも坑内掘りでも鉱石を採掘するためには関連する多くの作業が必要である。露天掘りでは、鉱床を覆う表土または価値のない岩石層の剥土(はくど)、採掘した鉱石の運搬、排水その他の保安作業が必要であり、坑内掘りでは、坑口設定の開坑作業、採鉱準備のための坑道掘進、採掘した鉱石の運搬、新鮮な空気の供給および有害性または可燃性のガスの排除を図る通気、坑内で湧(わ)き出す水の排除、坑道や採鉱切羽(きりは)の崩落を防ぐ保坑その他の保安作業が必要である。このほか、坑内外で埋蔵鉱量を増やし適切な採鉱計画をたてるための探鉱、採掘した粗鉱から廃石を除き、粒度をそろえ、鉱石の種類によっては主要含有鉱種に従って分離して精鉱とする選鉱なども鉱山の主要作業として採鉱作業に関係している。すなわち鉱床探査の結果は採鉱方法の選定その他の採鉱計画を定めるのに関係し、採掘した鉱石の品位、共存鉱物の状態などが変化すれば選鉱技術にも大きな影響を及ぼすことがある。鉱山事情は地質鉱床から環境条件まで鉱山ごとに特異性があるので、広義の採鉱計画では前述の各要素技術のすべてが合理的に計画され実施されなければ、安全で経済的な鉱石の採掘はできない。[房村信雄]

採鉱法の種類と選定

狭義の採鉱法とは鉱石を採掘する切羽の設け方をいう。採鉱作業は鉱山のもっとも主要な作業であるから、どのような方法で採鉱するかを決定することはきわめて重要な問題である。採鉱法選定の原則は、(1)作業が安全にできること、(2)採鉱実収率が高いこと、(3)経費がかからないこと、の三つである。鉱山とくに坑内では危険要素が多いので、労働者に対してできるだけ危険のおそれがない採鉱法を選定しなければならない。次に鉱物資源には限りがあるので、対象とする鉱床の鉱石をできるだけ余すところなく採掘する必要がある。また鉱業は経済の支配を受けているので、できるだけ費用が安くなるような方法が必要である。これらの3原則は互いに矛盾する場合が多いが、3原則ができるだけ満たされるように、鉱床の位置・範囲・深さ・大きさ・形状、鉱石の種類・含有鉱物・品位・物性、母岩の岩種・物性、坑木、充填(じゅうてん)材料、その他の必要材料の入手の難易、労務事情、鉱石運搬方法などを考慮して適切な採鉱法を選定する。一つの鉱山でも鉱床の状態によっていくつかの異なった採鉱法を採用している例が多い。また経済事情や技術の発達によって採鉱法がしだいに変遷している例も少なくない。おもな坑内採鉱法をあげれば次のとおりである。
〔1〕無充填採鉱法 採掘跡に充填しないで空洞のままにしておく方法で、水平な鉱床で所々に鉱柱を残しながら上下盤の間を採鉱する方法を地並払(じなみばらい)、緩傾斜の岩層または塊状、層状の鉱床で、一定の大きさの鉱画の中に規則的に鉱柱を残して採鉱する柱房式、傾斜が急な脈状鉱床で上部から下方へ掘り進む下向き採鉱法、または下方から上方へ掘り進む上向き採鉱法、塊状鉱床または幅の広い鉱脈で上下の主要運搬坑道の間を中段(サブレベルという)で切っていくつかの水平鉱柱をつくり、これを順次採鉱していくサブレベルストーピング(サブレベル採鉱法)などがある。無充填採鉱は充填や支保を行わないので経費がかからないが、鉱石および岩盤が堅固な鉱床でなければ適用できない。また、天盤を支えるために鉱柱を残さなければならないことがあるので、品位の高い鉱石には適さない。
〔2〕支柱採鉱法 採鉱切羽の支持に坑木を用いる方法で、鉱石を採掘するとともに坑木で枠を組んで天盤や側壁を支えるスクエアセット法が代表的である。切羽の進め方は多くの場合、上向き採鉱法であるが、下向き採鉱法による場合もある。またスクエアセットの中は無充填とするが、支持強度が必要な場合などには中に廃石を充填することもある。この方法は坑木を多量に必要とするので経費がかかるが、鉱石や岩盤が崩壊しやすい場合でも安全に採掘できる。
〔3〕充填式採鉱法 採掘跡に廃石などを充填する採鉱法で、一般に鉱石の採掘に引き続いて充填を行い、採掘と充填とが交互に繰り返されるのでカット・アンド・フィル採鉱法ともよばれる。充填材には、坑内から出る廃石も用いられるが、選鉱場の浮遊選鉱の廃棄物である微細な尾鉱(スライムslime)をパイプで流送して用いる場合が多い。切羽の進め方には、上向きで切羽面が階段状になる上向き階段法、天盤を層状に採掘し、その厚さだけ下盤側に充填し順次上方に向かう上向き水平段欠(だんかき)法、同様に下向きに進む下向き階段法、下向き水平段欠法、充填面が傾斜をなす斜(ななめ)段欠法、鉱床をいくつかの水平層に分け上方または下方から坑道掘進のように小さい断面積で採掘し、その跡をただちに充填するクロスカット法などがある。充填採鉱法は充填のための経費と時間を要するが、鉱床の実収率を高め作業の安全性が高いのが特徴である。また坑道掘進などで出る廃石を充填材として使用し坑外へ搬出しないですむ。
〔4〕シュリンケージ採鉱法 採掘した鉱石の一部を下から抜き取り、残りの鉱石をそこにためておき、これを足場として上向きに採掘していく採鉱法である。鉱床中の鉱石や岩盤中の岩石が採掘されると塊状の破片となるので地山(じやま)中にあったときよりも見かけの容積が増大する。その割合を増積率といい、鉱石や岩石の性質に応じて30~80%にも及ぶ。シュリンケージshrinkage法は鉱石のこのような性質を応用したもので、上向きの切羽面の採掘で破砕された鉱石は増積するので、破砕鉱石面と次の採掘すべき天盤切羽面との間の空間が適当になるように、下部坑道の鉱石抜き取り口から鉱石を抜き取る。このようにして1区画の採掘が終わると、採掘跡に残しておいた鉱石は下部抜き取り口から抜き取る。その跡は無充填のままのこともあり、廃石で充填することもある。この方法は、鉱床の傾斜が60度以上で形が規則正しい場合に適し、硫化鉱など貯鉱中に自然発火するおそれがある鉱石には適さないが、経費を要せず採掘しやすい。
〔5〕ケービング採鉱法 切羽の天盤を崩落させて鉱石を採掘する方法。坑内掘りで鉱石の性質が崩壊性のときは採掘跡に充填や支保を施しておかなければ、その天盤はしだいに沈降して崩落する。この崩落をケービングcavingといい、この現象を利用して採掘する方法がケービング法である。これには、鉱床をいくつかのスライスslice(水平層)に分け、その上層から採掘し、一つのスライスが採掘し終わると足元の鉱床上に人工天盤材料を設けて採掘跡の天盤をその上に崩落させ、ついでその次のスライスを採掘していくトップスライシング法、鉱床をサブレベルでいくつかのスライスに分け、スライスを崩落させながら採掘するサブレベルケービング法、鉱床を大きな区画に分け、その下部を下透(したすか)しとよばれる掘り方で採掘し、その鉱体を崩落させるブロックケービング法などがある。これらの方法は、鉱床が大きく鉱石が崩壊性で品位があまり高くない場合に適し、経費をあまり要さず大規模な操業ができるのが特徴である。
〔6〕鉱石を採掘しない採鉱法 適当な薬液を用いて鉱石から有用金属成分を化学的に溶かして回収する方法をリーチング法といい、使用する薬液を浸出液、有用金属成分を含む液を貴液という。坑内の採掘跡の残鉱や低品位の鉱床に浸出液を流し込んでリーチング法を応用して貴液を回収する方法をインプレスリーチング法という。その回収効率を高めるため特殊の細菌を使用する方法はバクテリアリーチング法とよばれている。銅鉱山の坑内水に多量の銅イオンが含まれているとき、これに鉄くずを入れると銅イオンと鉄イオンとが置換して沈殿銅が回収される。坑外から鉱床までボーリングを行い、これを通して水または高温水を送り鉱石を溶解または破砕して回収する方法もある。
 露天掘りには、傾斜面採鉱法、グローリーホール法、階段採鉱法などの地山採鉱法と、水力採鉱法、浚渫(しゅんせつ)法などの砂鉱採鉱法とがある。坑内掘りの場合に比して鉱床が地表近くにあり、切羽準備のため除去しなければならない表土と採鉱できる鉱石の割合である剥土(はくど)比が小さい場合にのみ経済的に採用できる。一般に露天掘りは坑内掘りに比して採鉱費が安く、実収率が高くかつ安全性がよいが、日本では地質構造の関係で大規模な露天掘りができるのは石灰石のような非金属鉱物に限られている。海外では鉄、銅、鉛、亜鉛などの金属鉱物、石炭、褐炭などの燃料鉱物も大規模な露天掘りで採掘されている例が多い。[房村信雄]

掘削法

鉱床から鉱石を採掘するには、どのような採鉱法で切羽づくりをしても、鉱床から鉱石を掘り出さなければならない。この技術を掘削法といい、鉱石の性質、存在状態、母岩の性質、採鉱量の規模などに応じて種々の掘削法が行われている。
〔1〕発破法 掘削すべき切羽面に深さ1.5~2メートルの発破孔を削岩機で必要な数だけ削孔し、爆薬を装填(そうてん)して発破し、鉱石を爆砕する方法である。発破孔の深さ、方向、配列方法、爆薬の装薬量、起爆の順序などを調整して、爆砕に必要な爆薬量をなるべく少なくし、かつ鉱石が取り扱いやすい手ごろな大きさに爆砕されるように発破することが発破技術の要件である。鉱山によっては切羽事情に応じた発破規格または発破計画をあらかじめ定めておき、これに従って発破孔を設け所定の発破を行うようにしている。発破法の特徴は切羽作業がサイクル化することである。たとえば、削孔―爆薬の装填―発破―爆砕鉱石の積み込み、運搬とこれらの付帯作業、を一つのサイクルとし、少なくとも1作業時間(通常の実働時間は6時間前後)に1サイクルを済ますように計画されている。一般の金属、非金属鉱山では坑内掘りでも露天掘りでも、鉱石の掘削はほとんど発破法によっている。発破孔に対して爆薬のかわりに膨張性化学薬品、あるいは高圧ガスの膨張力を利用して発破にかえる方法も行われた。
〔2〕機械的掘削法 発破を必要としない軟質の鉱石や岩石は掘削機械で掘削することができる。連続的掘削ができる機械には、炭鉱で沿層掘進法によって柱房式採炭を行うコンティニアスマイナーやロードヘッダーなど、長壁式採炭で切羽面に沿って炭層を切削するドラムカッター、ホーベルなどがある。これらは主として炭鉱用であるが、軟質の堆積(たいせき)層などを採掘する鉱山では採鉱法によっては使用できる。砂鉱(砂金、砂錫(さすず)、砂鉄など)を掘削する浚渫(しゅんせつ)船も連続的掘削機械の一種である。断続的掘削機械にはパワーショベル、バックホウなどがある。とくにパワーショベルは露天掘りで石炭、褐炭、鉄鉱石、銅鉱石、リン灰石などの掘削および表土の剥土に広く用いられ、パワーショベル採鉱法ともよばれている。
〔3〕水力掘削法 堆積砂鉱鉱床、露天掘りの表土、石炭採掘などで30~100気圧の高圧水を水力モニター(噴射機)から噴射して掘削することができる。日本では北海道の炭鉱で水力採炭を効率よく実施していた例がある。また、水を3000気圧以上に圧縮して噴射すると、硬い岩石でも切削、破砕することができ、近い将来その実用化が期待されている。
〔4〕手持ち工具による掘削法 軟質鉱体を中小規模で掘削する場合には、つるはし、ショベル、ピックハンマー、ブレーカーなどの手持ち工具を用いることがある。つるはしやショベルはまったくの人力によるが、ピックハンマーやブレーカーは圧縮空気による衝撃力を利用する工具であり、熟練者によればかなり効率も高い。[房村信雄]

切羽運搬法

切羽で鉱石を掘削したとき、これら破砕された鉱石を切羽から主要運搬経路に移す方法にも多くの種類があり、鉱石の種類、採鉱法、掘削法、採掘規模などによって次のような運搬法のいずれかが選定される。
〔1〕直接運搬法 採鉱切羽で採掘機械が鉱体から鉱石を掘削するそばからただちにコンベヤーないしシャトルカーなどの運搬機に積み込まれて運搬される方法である。機械的掘削法のコンティニアスマイナーはシャトルカーと組み合わせ、ドラムカッター、ホーベルなどはコンベヤーと組み合わせて切羽運搬を行う。水力掘削法では水圧破砕した鉱石をその水とともにパイプまたは水路で流体輸送する。露天掘りでパワーショベルを用いて鉱石または表土を掘削するときは、鉱石または表土を直接鉱車または運搬車両に積み込む。パワーショベルは発破で破砕した鉱石の積み込みに用いられることもある。
〔2〕間接運搬法 発破またはケービングの自壊作用で破砕された鉱石をローダー(積込み機)で鉱車、運搬車両、コンベヤーなどに積み込むか、スクレーパーで鉱石をかき寄せて坑井へ落とすか、スクープトラム、LHDなどとよばれる積込み運搬機で鉱石を運搬車両または坑井まで運搬するなどの方法がある。ローダーは積込み方法にかき寄せ式と掬(すくい)込み式があり、走行方法にレール上を走るものと車輪またはキャタピラーで坑道面を走るものとがある。スクレーパーは一種のかき寄せ装置でワイヤロープを用いウィンチで遠隔操作する。スクープトラムなどの積込み運搬機はローダーを大型化し、掬込みバケットの容積も2~10立方メートルに及び、鉱石を積み込んで離れた地点まで運搬することができる。
〔3〕特殊法 シュリンケージ採鉱法では切羽天盤の鉱石が掘削されると、その量の一部に相当する鉱石を下部のシュートchute(漏斗(ろうと)口)から引き出し、残りは採掘場内に残しておくので切羽運搬は行われない。上向きまたは下向きの無充填採鉱法、サブレベル採鉱法なども切羽面で掘削された鉱石はすべて下へ落ち、下部のシュートから引き出されて鉱車、運搬車両などに積み込まれる。
 従来の鉱山では、主要坑道から末端の坑道までレールを敷設して、機関車ないし巻上げ機などで鉱車運搬を行っていた。最近はレールを敷設せず、切羽の掘削機械や積込み運搬機はディーゼルエンジンによる自走式としたものを用い、坑内から坑外への鉱石運搬にはベルトコンベヤーまたはディーゼル車両とする鉱山が多くなっている。このような方法をトラックレス採鉱法trackless mining(軌道を必要としない採掘方式の意)といい、安全性が高く経済性がよい採鉱法であるとされている。[房村信雄]

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世界大百科事典内の採鉱の言及

【鉱業】より

…すなわち,銅,鉛,亜鉛などの非鉄金属では金属の生産までを鉱業という場合が多いが,鉄では原料の鉄鉱石の運搬までが鉱業といわれ,鉄鉱石から鉄鋼を生産する段階は鉄鋼業といわれて,鉱業には含めない。また鉱業にあたる英語のminingということばは,主として探鉱,採鉱,選鉱までの段階を意味し,溶鉱炉や電気炉を用いて金属を生産するプロセスは通常smeltingといい,日本語では製錬業という。例えば,アルミニウムでは原料のボーキサイトの採鉱は鉱業に含まれるが,ボーキサイトからアルミニウムを生産する段階はアルミニウム製錬業といわれる。…

【鉱山】より

…地中に存在する有用鉱物を採取する作業を採鉱といい,この活動の行われる場所を鉱山という。有用鉱物は鉱床として限られた区域に存在することが普通であるが,その存在の状態はきわめて多様である。…

※「採鉱」について言及している用語解説の一部を掲載しています。

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