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鉱業技術の昔と今（鉱業技術採用チェックリスト付き）
採掘技術の歴史に触れ、現在の採掘方法と採掘道具を見直すが、最も重要なのは、生産に影響を与え始めている新技術の進歩に焦点を当てることだ。
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鉱業技術には興味深い歴史がある。採掘の黎明期には、すべてをより効率的で収益性の高いものにするために、新しい方法とツールの開発に明確な焦点が当てられていた。
その後、一時期はまだいくつかの進歩が見られたものの、現状維持の期間が長くなり、革新的な動きは少なくなった。最近、エキサイティングなトレンドが生まれつつある。より高度な新しい鉱業技術が、生産量に影響を与え始めたのだ。実際、マッキンゼーによると、鉱業の生産性は2014年から年率3％近く伸び始めた。収益と成長の減少に慣れ始めていた業界にとって、これは歓迎すべき変化である。
この記事では、採掘技術の歴史に触れ、現在の採掘方法と採掘ツールをレビューするが、最も重要なのは、生産に影響を与え始めている新技術の進歩に注目することである。
採掘とそれに関連するツールは、主に地表採掘と地下採掘の2つに分類される。これらにはそれぞれ、深さ、厚さ、鉱石の種類、地層、岩石の硬度、傾斜などの要因によって異なる、採掘のいくつかのサブカテゴリーがある。
表層採掘とは、鉱床の上の物質を除去し、鉱床を取り除くことである。しばしばストリップマイニングとも呼ばれ、プロジェクトが終了すると、土地は再利用のために埋め立てられ、修復されます。
坑内採掘は、目的の鉱石が地下深くにあり、垂直、水平、または傾斜の坑道を通ってアクセスする場合に使用される。これらの坑道は、鉱石へのアクセスを可能にし、採掘に携わる機械や人による鉱石の除去を可能にする。この記事で取り上げる採掘技術は、この両方の方法で使用するために開発されたものである。
鉱物採掘の初期には、作業は手作業で行われていた。1800年代後半のゴールドラッシュの時代には、多くの探鉱者や採掘者が金や銀を求めてカリフォルニアやコロラド、後にはアラスカやユーコンといった地域に集まった。彼らが貴金属を探索し、発見し、採取することができたのは、当て推量、紙ベースの地図、土地の主張、骨の折れる肉体労働の組み合わせによるものだった。やがて火薬や黒色火薬が一般的になり、手工具よりもはるかに速く岩を砕くことが証明されたからだ。
世紀に入って、瀝青炭の採掘が脚光を浴びるようになった。柔らかい鉱物が豊富に供給されるようになり、大量の石炭を採掘するためには、より高度な手順が必要となった。コンベアベルト、機械ドリル、蒸気ポンプなど、機械的な採掘方法が主流となった。ロウソクの火はガス灯に取って代わられ、やがて電池式の電灯に変わった。これらすべての進歩が相まって、採掘方法の生産性は飛躍的に向上した。
約40年間、ベルトコンベア、台車、トラックは大型化し、それらを所有する企業も大型化した。約50年前、これらの企業の多くが統合を開始し、事業とツールの規模を拡大した。一方、機械の使用と地表採掘技術の普及により、労働者の安全性と効率性は大幅に向上した。
過去10年間、鉱業は産業革命以来最も急速な技術革新を遂げてきた。現在広く使用されている鉱業技術や、アーリーアダプターによって受け入れられている革新的な新技術のいくつかについては、このまま読み進めてください。
直感に反すると思われるかもしれないが、現代の採掘技術の進歩に影響を与える最も大きな変化のひとつは、特定のツールによるものではなく、データの入手可能性とそれを分析する能力である。採掘ショベルやドリルのようなツール自体の進歩を考えても、継続的な品質向上を追求する上で、技術革新を決定するのは、その効率と関連コストの測定なのだ。入念な調査と分析によって、現実の道具の能力を最適化し、効率を高め、エネルギーを大幅に節約しながら作業を遂行することができる。
データの分析もまた、探鉱に関係してくる。探鉱は今や標準的な地球化学的プロセスであり、土壌、岩石、炭化水素蒸気、そしてもちろん鉱石の存在について原料を分析し、その土地の質を示す。
原料の抽出は、採掘作業の大部分を占める。その目標は、多くの場合、原料の連続的な流れを確立することです。ローダーが運搬船を満杯にすると、次のローダーが定位置に着くまでダウンタイムが発生します。
新技術がより身近で手頃なものになるにつれ、採掘事業も新技術を採用するようになっている。過去10年間、採掘技術革新が急激に増加したのは、このような新技術の普及によるものだ。
今日、世界中の鉱山会社が採用している鉱山技術の例をいくつか紹介しよう。
モノのインターネット（IoT）とは、インターネットへのアクセスを通じて接続し、追跡する能力を意味し、鉱業におけるさまざまな種類のセンサー技術を生み出した。微小地震センサーは、岩石の強度や厚さを測定するために、ジオフォンのセットで測定される小さな地震現象を利用する。一方、ロードセルは、バケットやトラックの積載物の重量を感知することができる。
鉱山会社も、機械に組み込めるセンサー・システムを利用して、車両のメンテナンスの必要性を継続的に監視している。実際、この技術は「予知保全」に利用されており、機械が故障する前に、既存のデータを利用して機器の修理が必要になる時期を予測する。また、空気の質や火災など、あらゆる種類の危険を検知するセンサーもある。
地理情報システム（GIS）により、鉱山会社はセンサーと地理空間データを組み合わせて、現場でプロジェクトや設備の位置を正確に特定できる。
デジタル・ツイン」と呼ばれることもあるGISは、プロジェクトの場所の3D（3次元）モデリングを可能にし、遠隔地からでもプロジェクトの状況を正確に把握することができる。
拡張現実（Augmented Reality）とは、人の現実世界の視点にデジタル情報を重ねる機能で、鉱業でも人気が高まっている。ARは、安全な環境でトレーニングを実施したり、実際の状況でデータの形で付加価値を与えるために使用することができる。例えば、サービス技術者は、ARビューファインダーやメガネで特定の部品や機械を見ながら、機器のサービス履歴や修理手順を確認することができる。
鉱業会社は、より高度なソフトウェアを使用してビジネスを行うことが増えている。典型的なビジネス管理ツールだけでなく、GIS情報やセンサーデータのようなデータの有効活用を支援する特定のソフトウェアプラットフォームも登場している。
ソフトウェアのコストが下がったことで、少数のエンジニアが管理する高価なソフトウェアを1つインストールするという従来のモデルではなく、チーム全体をつなげる動きが出てきた。SaaSモデルでは、企業はソフトウェアにアクセスするために定期的な月額料金を支払い、ソフトウェア会社はツールの維持と進歩に責任を負う。現場作業員は、自分のスマートフォンを使って重要なデータにその場でアクセスできるため、より効率的で知識豊富な作業が可能になる。
例えば、Matidorは現実世界のプロジェクト管理のためのプラットフォームで、企業はすべてのGISデータを他のデータ（予算、サービススケジュール、生産性など）の複数のレイヤーとともに表示することができる。別の例としては、SensorUpがある。SensorUpは、任意の数のIoTセンサー（上記と同様）からのデータを組み込み、リアルタイムのプロジェクト状況を1つの便利なビューで正確に把握することができる。
人工知能（AI）は、利用可能なデータと機械学習を利用して、加工や探査、メンテナンス・スケジュールなどを評価し、予測することもできる。AIはまた、自律型採掘機器の操作にも利用されている。
10年近く前から、採掘作業には自律走行式の運搬システムが使われている。小型でAI制御のドローンは、特に地下では、人間が運転するドローンに比べてナビゲーションが容易だ。明らかな安全性への影響も無視できない。
マッキンゼー・リサーチの報告書によると、オーストラリアの採掘事業では、自律走行車を使用することで最大20％の効率化が報告されている。
デジタルツインやリッチデータ技術の進歩が進む一方で、カメラ技術も急速な進歩を遂げている。カメラはこれまで、プロジェクト現場において「あれば便利」な資産だったが、新しい鉱業専用カメラは、鉱業技術スタックにおいてより重要なピースとなりつつある。
埃っぽく、しばしば過酷な環境に置かれる鉱山では、これまで作業環境を一貫した視覚イメージで維持することが困難でした。エクセルセンスのタフアイTMのようなセルフクリーニングカメラを使用することで、管理者は材料搬送ポイント、コンベアベルト、ドリルなど、あらゆるものを見通すことができます。
従来のカメラ・システムのような継続的な保守や清掃を必要としないため、使用環境に関係なく、継続的な保守を必要とせずに利用可能で安定した状態を維持することができます。この重要な違いにより、これらのカメラは重要なオペレーション・センサーとして使用することができます。
ToughEyeは、鉱山などの過酷な採掘環境向けに開発された、外付け部品のない一体型デザインです。メンテナンスフリーのセルフクリーニング機能により、ダウンタイムやメンテナンスの必要がなく、生産性を最大限に高めることができます。
新しい技術革新の調達と導入には、法外なコ ストがかかると考えるのは簡単だ。採掘事業の規模によっては、新技術の導入に大きな機会費用がかかることもある。しかし、新しいツールのテストは、オール・オア・ナッシングのコミットメントを意味する必要はない。
利用可能な新しいツールを最大限に活用するために、鉱山会社はテクノロジー導入に対してデータファーストのアプローチを取るべきである。つまり、定量化されたパフォーマンス指標を維持し、新技術の導入によって誘発される変化を測定するための明確なプロセスを持つことである。
こうした新技術の運用がより身近になる一方で、その力を真に活用するには、ビジネスへの影響を正確に測定する能力が必要である。例えば、新しいテクノロジーがダウンタイムの削減を約束するものであれば、まず、既存のダウンタイムデータと過去のダウンタイムデータを分析し、次に、テクノロジー導入後のダウンタイムを測定するための明確な計画を立てることである。現場とサプライヤーが相互に理解し、策定した計画であれば、おそらく最もスムーズに実行され、サプライヤーのサポートを最大限に活用し、サプライズを最小限に抑えることができるだろう。
最近、新しい技術を試す一般的な方法は、段階的にアプローチすることである。ハードウェアメーカーがパイロットプログラムを実施するのはよくあることで、マイニング企業はその技術の大規模な展開に投資する前に、小規模な展開で実験を行うことができます。これにより、エンドユーザーは、そのソリューションを大規模に展開するためのビジネスケースがあるかどうかを確認するための実験を行う機会を得ることができます。
ここでは、鉱業における新技術採用のための簡単なチェックリストを紹介する。
新しい技術導入の成功がどのようなものかを理解した上で投資することで、会社とその経営にとって最善の利益となる、十分な情報に基づいたビジネス上の意思決定を行うことができる。
についてもっと知るには エクセルセンス・テクノロジーズの採掘用カメラ をご覧いただき、パイロットプロジェクトについてご相談ください、 見積もりを依頼する.
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