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May 09, 2024May 09, 2024

Scientific Reports volume 13、記事番号: 1190 (2023) この記事を引用

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1 オルトメトリック

メトリクスの詳細

水力採掘技術は、瀝青炭採掘の有望な方法と考えられています。 この論文は、現場での実験キャンペーンの結果とハイドロ切断技術応用のモデル化を示しています。 提案された革新的な技術は、ノズルからの水の出口と側壁の間の距離、ウォータージェットの圧力、およびノズルのタイプが水力採掘の有効性に及ぼす影響に関してテストされました。 ポーランドの実験鉱山「バルバラ」で行われた炭層の水力切断試験では、20〜40 MPaの範囲の水圧の増加は石炭面の構造にわずかな影響しか与えないが、80〜100 MPaの高圧では石炭層の構造に影響を与えないことが証明されました。石炭面の構造に大きな影響を与えます。 実験結果はまた、石炭切羽採掘の有効性に対するウォータージェットの距離だけでなく運転時間の主要な影響も示した。

特に採掘条件がますます困難になることを考慮すると、瀝青炭掘削の革新的な技術の開発は依然として重要です1、2、3。 高速の水流 (ウォーター ジェット) を使用して岩石を切断する研究は、岩石を破壊するために必要なメカニズムと閾値条件が研究された 1960 年代に遡ります。 速度が不十分なウォータージェットでは岩石を切断することはできず、岩石の表面から接着が不十分な粒子を洗い流すだけであることが判明しました8,9。 また、同じ圧力であれば、ノズル直径が大きいほど (つまり、流量が大きいほど) 切削深さを大きくできることも判明しました 10、11、12、13、14、15。 ウォータージェットは、マイクロスケールで、ターゲット表面上の粒子に対して水圧揚力を生成し、ジェットの切断圧力が粒子の耐浸食性を超えるまで、そのような粒子を洗い流します。 このような力と切削ダイナミクスの予測モデルが開発されました。 さらに、42 種類の異なる天然石に対するアブレイシブ ウォーター ジェットを使用した切断深さも検査されました。 岩石の硬度、表面の耐摩耗性、岩石の密度が最も重要な岩石の特性である一方、ウォータージェット衝撃圧力とトラバースツールの速度が切削深さに影響を与える最も重要な操作パラメータであることが判明しました。 オーストラリアでは、露天掘りでいわゆる「油圧採掘」16が使用され、採掘効率を 500 Mg/h レベルおよび水圧 1.0 から最大 1.0 の水圧で監視する水圧モニターが使用されていました。 4.0MPa、3.5~5m3/minの大吐出量でベッドに到達します。 ニュージーランドの炭鉱では、約 20 m の距離にある剪断機から石炭層を切断する際に、圧力約 10.0 MPa のウォーター ジェットが使用されました 17,18。 石炭は石炭の頬から「洗い流され」、重力によって床の上を輸送ギャラリーまで流れ落ち、そこで余分な水とともに機械(「ガズラー」)によって収集されました。 それからそれはパイプラインに入り、炭鉱の最も低い場所まで輸送され、そこで水と石炭が分離されました。 カナダのサスカチュワン州では、高度に鉱化された屋根層 (約 17 ~ 23% の U3O8) の洞窟を採掘することにより、ウラン鉱石の採掘にウォーター ジェットが使用されました。 採掘場の下に位置する層から開発ボーリング孔を掘削するジェットボーリング採掘法が適用されました。 ポーランドにおける瀝青炭水力採掘の最初の試みは、1956 年にミコフとヴィリの国境に位置する瀝青炭露天掘り「カシア II」で行われました 19,20。 水は約 25.0 MPa の圧力でノズルから放出され、石炭の頬に向けられました。 達成された生産量は約 80 Mg/h でした。 Formiczew と Krowiak21 は、プラウ採掘の前に水切断を使用する場合の石炭水力機械採掘の効果的な適用の実現可能性を分析しました。 このアイデアは、凝集力と岩石への石炭層の付着を減少させるために、最初に高圧水 (10.0 MPa) で石炭の頬をその床と屋根のレベルで事前に切断することでした 22。 その結果、岩石の採掘に必要な力が大幅に減少し、プロセスのエネルギー効率が向上しました。 非常に高い圧力と1 mm以下の小さなノズルの条件下での水噴射による石炭頬のハイドロ切断(打撃)が使用されました。 この種のプロセスにより非常に正確な石炭の切断が行われますが、水の放出エネルギーは非常に急速に拡散し、1 m 未満の非常に短い距離ではその力を失います。