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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。 インドネシアの露天掘り石炭鉱山のピットでは、ハイウォールの斜面角度が60°〜70°と急傾斜であり、ローウォールは通常45°程度と比較的緩傾斜で あるが、炭層傾斜が約30°から40°ではローウォールをフットウォールにする場合が多く、フットウォール岩盤が軟弱であると斜面の安定性は低下し、斜面 の崩壊を引き起こす可能性がある。さらに、多量の降雨に伴うフットウォール岩盤の強度低下やスレーキング現象により斜面の不安定性が加速される。 そこで、本研究ではインドネシアABK炭鉱で問題となっている上述の課題を解決するために、2006年11月に調査に赴き、岩盤や石炭の各種力学試験を 行うとともに、フットウォール岩盤より強度の大きな炭層を一部残して採掘する方式および犬走りをフットウォールに残して採掘する方式の２種類の対応策を取 り上げ、二次元有限要素解析を行うことにより、採掘計画段階での斜面の安定性に関する種々の検討を行った。 |
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本研究では、二次元有限要素ソフトウェアPhase²を用いて、ABK炭鉱のフットウォールの安定性解析を行った。図1に解析に用いたモデルを示す。な
お、解析に用いたパラメータは表１に示すとおりであり、これらは現地から採取してきた試料を力学試験に供した結果を用いた。 本解析では、フットウォール角度が炭層斜面と同じ40°とし、炭層の有無によってフットウォールの安定性にどのような相違があるかについて検討するため に、フットウォールに炭層を残さない場合(model 1)、0.5ｍ残す場合(model2 )、2.0ｍ残す場合(model 3)について解析した。また、各モデルについて0ｍ、20m、30ｍの犬走りを設けた場合についても解析した。なお、解析は実際の採掘に近いステップ解析 を行った。 |
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| 図１ 解析モデル |
表1 入力物性値 |
| 一例として、フット
ウォールに炭層を残さない場合で犬走り の幅を変化させた解析結果を図2に示す。図中の実線は変位量 を、コンター分布は安全率を表し、×印はせん断破壊、○印は 引張破壊した要素を表す。なお、コンター分布は暖色系から寒 色系になるにつれて安全率が向上することを意味する。これら の図より、犬走りの有無により、法尻付近の破壊領域が若干異 なることが分かる。すなわち、犬走りを設けていない場合には、 破壊状態が法肩の方まで進展し、地山の状態によってはさらに 進展してすべり破壊の発生が危惧される。一方、犬走りを設ける ことにより破壊領域が法尻付近で抑制されるため、すべり破壊が 発生し難くなると思われる。 |
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