深坑道、爆発装置、石炭ガス化技術などを使用せず、ブルドーザー、パワーショベル、トラックで採掘できるほど石炭や他の物質の鉱脈が表面に近い場合に、地表採掘技術が使用されます。 地表採掘は、鉱脈に沿ってトンネルを掘るなどの従来の技術が使えないほど、採掘する鉱石が岩にほとんど含まれていない場合に特に有効である。 地表採掘では、石炭や鉱物の層の上にある土や岩を取り除き、その残骸を土砂として片側に寄せる。 鉱石が露出している部分を取り除き、その場で予備処理を行うか、トラックで加工工場に運びます。 採掘作業が終わると、地表は再整地、修復、および埋め立てられます。
表面採鉱はすでに世界の鉱物生産全体の60%以上を占めており、この割合は大幅に増加しています。 地表採掘の普及には多くの要因がある。 地下の鉱山が8年かかるのに対して、地上の鉱山は平均4年で開発できる。 地表鉱山の作業員の生産性は、地下鉱山の作業員の生産性の3倍以上である。 地表鉱山の資本コストは販売可能な石炭1トン当たり年間で20～40ドル、地下鉱山の操業開始費用はその2倍以上で、平均して1トン当たり年間で80ドル前後である。 トレンチ掘削とコア掘削により、石炭層だけでなく、表土やその場所の一般的な地質組成に関する情報を得ることができる。 上層部のドリルコアを分析することは、環境破壊を防ぐために重要なステップである。 例えば、石炭層とその下の地層の間にある頁岩が採掘によって乱されると、酸を発生することがあります。 このような地層の不安定性をドリルコアの分析で発見できれば、適切な鉱山設計によって酸の流出を回避することができる。 予備掘削で得られたデータは、地形図にプロットされ、鉱脈と地層の関係が明確になる。 試験結果やその他の関連データをすべて入手した後、情報をコンピュータシステムに入力して解析する。最適な鉱山設計を決定するために、さまざまな鉱山設計や採掘順序をコンピュータモデルで試験し、技術的・経済的基準に従って評価する。 探鉱の段階では、通常、衛星写真や航空写真が撮影されます。 これらの写真は、採掘前の実際の環境状態を視覚的に記録するのに役立ち、埋め立ての際に頻繁に利用される。
表層鉱業にはいくつかの種類があり、エリアマイニング、コンターマイニング、オーガーマイニング、オープンピットマイニングなどがある。 エリアマイニングは、中西部や西部の山岳地帯で主に行われており、石炭層が地表に水平に横たわっている場所である。 採掘は、石炭の露頭（鉱石が地表に最も近い位置にある場所）の近くで開始されます。 大型のシャベルやドラッグラインで平行に長い溝を掘り、表土を除去して鉱石を露出させる。 掘り出した土砂は、すでに石炭が採掘されている前の溝に投げ入れる。 農夫が畑を耕すように、溝を掘っていくのだ。 エリアマイニングでは急な斜面や険しい地形がよく見られるため、鉱石は通常、フロントエンドバケットローダー、ブルドーザー、トラックなどの小型の機械で回収される。 このような地域鉱山は、一般に山頂除去として知られています。 この方法で採掘される山は、一般的に長い尾根を持ち、その下に鉱脈がある。 その尾根に平行に切り込みを入れ、さらにその尾根に平行に切り込みを入れることで、山の頂上全体を平らにしていく。
輪郭採掘は主に、アパラチア山脈のような急傾斜で、地表に最も近いところにある層で使用される。 これらの地域では、石炭は通常、平らな連続した層にあり、掘削は山の側面に沿って続けられる。 そのため、細長い溝ができ、その溝に沿って高層壁が伸びていくが、これが水平炭層の等高線となる。 最近の連邦政府の規制により、露出した高壁や山腹に廃棄物を残すなど、多くの等高線採掘が違法となった。
オーガー法は主に引き揚げ作業で使用される。 高壁の重荷を取り除くことがもはや経済的に有益でない場合、オーガー技術はさらなるトン数を回収するために利用される。 オーガは最終的な高壁の下をボーリングすることで石炭を抽出する。
露天掘り鉱山は主に西部の州で使用され、石炭層の厚さが少なくとも100フィート（30m）あるところである。 薄い表土を取り除き、トラックで現場から運び出し、露出した炭層を残す。
表層採掘で使用される機器は、ブルドーザー、フロントエンドバケットローダー、スクレーパー、トラックから、巨大なパワーショベル、バケットホイール掘削機、ドラッグラインまで多岐にわたる。 この10年間、技術開発は機械化、重機開発に集中してきた。 経済的な要因から、機器メーカーは新技術の開発ではなく、既存機器の性能向上に重点を置いてきた。 1980年代の不況以降、バケット容量や従来機の大型化が進んだ。 生産技術の集中は、連続輸送システムと統合されたコンピュータを備えた採掘装置を産業のあらゆる側面に取り入れる採掘システムを生み出しました
表面採掘は環境に深刻な影響を与えることがあります。 このプロセスでは、すべての植物を除去し、微生物相や微生物を破壊します。 土壌、下層土、地層が破壊され、除去されます。
地表採掘に伴う水文学は、環境に大きな影響を及ぼします。 表土の除去は、その地域からの水の排水、帯水層の流れの方向の変更、水位低下など、多くの方法で地下水を変化させる可能性がある。 また、汚染された水が他の帯水層の水と混ざり合うような水路を作ることもある。 採掘作業から流出する酸性水は、その地域や他の水源を汚染する可能性があります。
連邦政府の規制では、採掘が完了した後に表土を再分配することが義務付けられていますが、多くの人はこの要件を十分だとは考えていないようです。 土を取り除くと、土壌の構造が壊れて圧縮され、正常な有機物が土壌に入り込むことができなくなります。 微生物は、土壌の変化と有機成分の不足によって破壊されてしまいます。 採掘場の植生や残土の除去は、すべての野生生物を追い出し、その大部分が完全に破壊されることもあります。 鳥や狩猟動物のような一部の野生動物は、その地域から安全に脱出することができますが、冬眠したり、穴を掘ったりするものは、通常、採掘の結果、死んでしまいます。
短期的な環境影響に加え、地表採掘は採掘地域の動植物にも長期的な影響を及ぼします。 表層土砂を除去する際に露出する塩分、重金属、酸、その他の鉱物は、成長速度や生産性を抑制する。 土壌の組成が変化するため、多くの在来種の植物が適応できない。 植生が失われることは、餌場が失われることを意味し、その結果、移動のパターンを混乱させる。 移動した種は近隣の生態系を侵食し、過剰繁殖や隣接する生息地の崩壊を引き起こす可能性がある。
Surface Mining Control and Reclamation Actも参照
RESOURCES
PERIODICALS
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