日本は世界最大の石炭輸入国であり、主要な輸入先のひとつがインドネシアである。現在、インドネシアの石炭生産量の99%は露天掘りにより採掘されてい る。しかし露天掘りでは、経済的な剥土比を超えた場合には貴重な石炭資源が未採掘のまま放棄され、また、地形的に採掘が困難あるいは環境破壊を伴うといっ た問題点がある。ハイウォールマイニングとは、露天採掘後に残される残壁（ハイウォール）面から採炭するもので、坑内掘りと露天掘りの中間と言える採掘方 式であり、大型の掘削機械を用いてほぼ水平方向に炭層が掘削される。本研究では、このハイウォールマイニングの設計において重要な検討項目となるハイ ウォールや坑道周辺の安定性を、ハイウォールの角度、ピラー幅の影響などに着目して、三次元有限差分プログラムFLAC3Dを用いて解析的検討を行った。
2. 解析モデル砂岩中に厚さ3mの水平炭層が存在するモデルを想定した。深度100mまでを露天掘りで採掘し、その後ハイウォールから炭層に坑道を2本掘削する。坑道 の長さは100m、幅は5mとした。岩盤は弾塑性体とし、その破壊はMohr-Coulombの破壊基準を用いた。このモデル（図１）の境界条件は以下の 通りである。
①上端は地表面とし、拘束しない。
②右端・左端では水平方向は固定、鉛直方向は可動。
③下端では水平方向は可動、鉛直方向は固定。
また、ハイウォールの角度は60°・70°・80°、ピラー幅は3m・5m・8mの各々３条件とした。なお、計算時間短縮のため、対称性を利用して計算 を行った。
４．結果およびまとめ
FAボイドは、他の滑材と比較して経過時間に伴う劣化が少なく、長期的に摩擦係数が小さい値で維持することから他の滑材よりも優れていることが分かっ た。しかし、圧送性については他の滑材と比較して粘度が高いことから、材料の圧送性についてはこれまでの滑材より劣ることが分かった。
| １） |
ハイウォール周辺の応力状態 ハイウォールの角度が増加するほど、ハイウォール周辺にかかる応力は大きくなる。また、ハイウォール底部での応力状態は複雑で、ハイウォールマイニング を実施する場合、二次元解析では解析できず、三次元解析を行う必要がある。 |
２） |
斜面の安定性 岩盤中に直接すべり面となるような地質的な不連続面が存在しない本研究のモデルでは、岩盤中にすべり面が新たに生成される場合に発生する円弧すべりを起 こす可能性がある。それぞれのモデルのハイウォール底部の斜面で破壊が起きている。ハイウォールの角度が増加するほど土被りが増加し、圧縮応力が大きくな るので、斜面はより不安定になってくる。 |
| 3） |
坑道・ピラー周辺の応力状態 最も圧縮応力が集中するのは坑道終端付近
のピラー側壁部である。ハイウォールの角度による影響がよく表れており、角度が増加するほど坑道・ピラー周辺の
応力は大きくなる。また、ピラー幅による影響も顕著に表れており、ピラー幅が減少するほど応力の集中が起こる（図2）。 |
| ４） |
破壊領域 剥土した段階でハイウォール底部の砂岩部
において破壊が起きる。坑道四隅での破壊が卓越し、ハイウォール角度の増加によって破壊領域は大きくなる。ピ
ラー幅が小さいほど破壊は卓越する（図3）。 |