(57)【要約】      （修正有）【課題】鉱物資源の海底鉱床を掘削、溝切り、発破作業することにより、海底に存在している鉱物資源を採集可能な大きさに砕いて採掘から回収までの一連の方法と装置を提供する。【解決手段】鉱物資源が腑存する海底鉱床の真上の付近の位置に、ＧＰＳ位置保持装置付き全天候型作業本船１、貯鉱積み込船２、並びに運搬船３を海上基地とし、海底に、ドリルスタンド７、ウオータージェットカッター８、ダイナマイトチャージャー１１、流体輸送装置１０、ショベル９等が積載され、同時に供給される動力ケーブル１２接続のプラットホーム４を吊り降ろし、海底掘削作業基地を構築する。一方、作業本船より別途有線・無線操作型有人コントロール室１８が海底作業基地の近くに吊り降ろし、それに乗り込んだ作業員により、プラットホームに設置のマニプレーター５を遠隔操作して、所定の掘削作業位置に据え付け、照明装置１４、ビデオカメラ１５も併用し、採掘作業を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
海底の鉱物資源海底鉱床の腑存する位置の真上付近の海上に停泊するＧＰＳ位置保持装置付き全天候型作業本船（１）、貯鉱積み込船（２）、運搬船（３）の互いに連携した船団を設置し、その船団から海底に向ってプラットホーム用ワイヤー（１６）にて吊り降ろされ、設置された海底作業基地に相当するプラットホーム（４）、並びに、そのプラットホーム（４）に設置された有線・無線操作型マニプレーター（５）により、更に、採掘作業の場所にて、先端に着脱して使用される採掘用装置である掘削用ドリルスタンド（７）、下乃至横向きスリット溝切削用ウオータージェットカッター（８）、ショベル（９）、鉱物収集箱（１３）と一体の採掘鉱物の流体輸送装置（１０）、及び発破用ダイナマイトチャージャー（１１）が当該プラットホーム（４）に仮設置して同時に降ろされ、更に、当該プラットホーム（４）には海上に停泊する作業本船（１）他からなる船団より同時に、プラットホーム（４）に接続され、又は、設置された動力源ケーブル（１２）、ドリル（６）、照明装置（１４）、ビデオカメラ（１５）及び、動力供給用端子箱（１７）が同プラットホーム（４）と共に、併せて、吊り降ろされ、又、別途、海上の作業本船（１）より、海底に向って、昇降用ワイヤー（１９）に接続し吊り降ろされ、採掘用装置類を操作する無線・有線操作型有人コントロール室（１８）によって構成される一連の装置を用いて採掘作業を行うことを特徴とする鉱物資源の海底鉱床採掘方法
【請求項２】
請求項１記載の一連の装置
【請求項２】
海底より資源鉱物の海底鉱床のまでの被りの地層の掘削用に作られた海底使用型有線・無線操作型ドラムカッター（２０）、大型ショベル（２１）並びに大型ショベルカー（２２）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】鉱物資源の海底鉱床の採掘方法並びに装置に関する
【背景技術】
【０００２】海底鉱物資源の採掘については今まで本格的な採掘は行われてなく、グラブ又はショベル並びに、かき集める爪を持った簡単な冶具程度のものが海上の本船より吊り降ろされ、それによって海底にある鉱物をかき集めて採取し、本船まで引き揚げる方法が試験的に行われていた。
【先行技術文献】
【０００３】
【非特許文献】
【非特許文献】独立行政法人  石油天然ガス・金属鉱物資源機構  平成２５年７月付「海底熱水鉱床開発計画にかかる第１期最終評価報告書ポイント」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】鉱物資源の海底鉱床を掘削、溝切り、発破作業により、海底鉱床に存在している鉱物を採集可能な大きさに砕いて採掘し、それを収集して海上にある貯鉱積込船（２）まで引き揚げ輸送し回収する一連の方法と必要な装置を開発する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】海底鉱床のある位置の真上付近に当たる海上にＧＰＳ位置保持装置付き全天候型作業本船（１）、貯鉱積み込船（２）、及び運搬船（３）を夫々連携して配置する。
作業本船（１）は海上で全天候型のＧＰＳ使用の定位置を保持出来る構造を有していて、定位置に継続停泊出来、又、所要の電力、油圧、空圧、高圧ウオータージェット等の動力発生装置、並びに作業員の生活、宿泊に必要な諸設備を有すると共に、作業用プラットホーム（４）等の海底への吊り降ろし、乃至吊り上げのため、大型クレーン設備を備える。
貯鉱積み込船（２）は海底から流体輸送装置（１０）経由、海上に収集された鉱物を貯鉱し運搬船に積み込むための積み込装置を有すると同時に流体輸送装置（１０）用の動力源を有する。【０００６】海底鉱床のある位置には採掘作業の中心的な作業装置の作業床となる箱状プラットホーム（４）を、それが積み込まれている作業本船（１）よりプラットホーム用ワイヤー（１６）で釣り降ろし海底に着底させる。【０００７】プラットホーム（４）には中央部に作業用マニプレーター（５）が装備されており、採掘のための各機器、設備使用の際のロボットハンドになって、ドリルスタンド（７）、ウオータージェットカッター（８）、ショベル（９）、及び鉱物収集箱（１３）が先に付いている流体輸送装置（１０）を当該ロボットハンドに当たるマニプレーター（５）の先端に都度、着脱して所定の作業場所に移設して設置し、作業員の操作で採掘作業を行える構造になっている。【０００８】プラットホーム（４）の側面に地中掘削用ドリル装置（６）が取り付けられている。【０００９】プラットホーム（４）により海底鉱床下向き乃至横向き掘削用ドリルスタンド（７）がプラットホーム（４）にワイヤーで係留、連結されている。この他に、横向き乃至下向きスリット溝切削関係設備として、ウオータージェットカッター（８）、鉱物収集用ショベル（９）、鉱物流体輸送装置（１０）、ダイナマイトチャージャー（１１）がプラットホーム（４）にワイヤーで係留された状態で海底に降ろされる。
これらの装置は、海底に降ろされる際には、同プラットフォーム（４）の上部床面に仮止めされて設置されていると同時に、ワイヤーで接続されている。【００１０】先端に鉱物収集箱（１３）が付いた流体輸送装置（１０）には、そこから海上の貯鉱積込船まで採集した鉱物の流体輸送用のホースとそれに沿って流体輸送装置（１０）用送り出し装置用動力ケーブルが繋がれている。【００１１】プラットホーム（４）の上面には照明装置（１４）、ビデオカメラ（１５）、動力源供給用端子箱（１７）が設置されている。【００１２】作業本船（１）より、輸船・無線操作用有人コントロール室（１８）及び、巻き上げ，巻き下げ用昇降用ワイヤー（１９）、並びにそれに沿って通信ケーブル類が一体になって接続されている。【００１３】海上作業本船（１）より動力源ケーブル（１２）がプラットホーム（４）上の動力源供給用端子箱（１３）に接続される。  動力源ケーブル（１２）には、電力ケーブル、油圧ホース、圧縮空気ホース、高圧ウオータージェットホース、操作用電源ケーブル、その他ウオータージェットカッター（８）用アブレッシブ類供給装置等の各種動力源並びに通信用ケーブルが合わさって供給されるよう束状に１本に纏められて接続されている。【００１４】マニプレーター（５）、ドリル（６）、ドリルスタンド（７）、ウオータージェットカッター（８）及びダイナマイトチャージャー（１１）の各設備には、動力源供給端子箱（１３）より所定の動力源並びに附帯の副資材供給装置、通信ケーブル等が所定の長さを持つケーブル又はホース類で接続されている。
ダイナマイトチャージャー（１１）には装填を容易にするため、予め筒状にセットされた起爆剤付きダイナマイトが専用ケースに収められている。【００１５】プラットホーム（４）は中空の鋼板製直方体になっており、昇降時、内部空気又は海水等排出又は取入れ出来るように開口部を有する。【００１６】ウオータージェットカッター（８）には移動するウオータージェットノズル付きの往復動の油圧駆動リニアーガイドが付いており、ウオータージェットノズルには高圧ウオータージェットホース及び切断用アブレッシブ又はアブレッシブスラリー供給装置が連結されている。【００１７】有線・無線操作型有人コントロール室（１８）は作業場所の海底深度に耐える耐圧構造で、内部は生命維持出来る構造で、外部が観察できる構造に作られており、通常プラットホーム（４）の近くで、それに連結された採掘作業用の各装置を無線及び有線で操作するために通常作業員が中に乗り込み、作業本船（１）より昇降用ワイヤー（１９）で釣り降ろされる。
操作対象装置及び範囲は、海上停泊の船団への通信連絡以外に、海底に降ろされたすべての装置の運転操作、並びに作業操作が出来るように、作業本船（１）経由、有線でも操作できるように通信ケーブル（１２）の中を経由して、プラットフォーム（４）に連携し繋がれている装置類に接続されている。
なを、本有線・無線操作型有人コントロール室（１８）に限らず、海底で使用される装置類は必要な耐圧強度、防水性能を有する。【００１８】作業本船（１）、貯鉱積み船（２）、及び運搬船間は通信ケーブルで相互に接続されていと同時に、作業員が緊急時に限らず適宜容易に移動できるタラップ又は渡り廊下を有する。【００１９】海底より鉱物鉱床までの被りの地層がある場合には、鉱物資源鉱床の採掘に入る前に、作業本船（１）の大型クレーンにより、別途、ワイヤーで海底に吊り降ろされた請求項２項の海底使用型有線・無線操作型のドラムカッター（２０）、大型ショベル（２１）、及び大型ショベルカー（２２）を使用し、その被りになっている地層を撤去する。
撤去された地層の被りは鉱物資源鉱床の採掘作業に支障のない場所に移設する。
必要があれば、その被りの地層をドリルスタンド（１１）、および、ダイナマイトチャージャー（７）により、発破作業して、運搬できる大きさに破砕する。
また、被り地層が無く、鉱床が海底に露出している場合、又は、極く薄い場合で、鉱物資源が直接、採掘作業可能な場合にはドラムカッター（２０）、大型ショベル（２１）等を使用して採掘作業を行う。
なを、ドラムカッター（２０）、大型ショベル（２１）及び大型ショベルカー（２２）には、作業本船より動力源が供給される。
【発明の効果】
【００２０】作業本船（１）全天候型で、ＧＰＳを利用した海上定位置装置を装備しており、停泊した後、その位置より、海底に向って、作業用プラットホーム（４）を、それに付随している動力ケーブル（１２）と併せ、海底に着底するまで吊り降ろして採掘の基地を構築する。そのため、作業本船（１）は、天候に左右されず、採掘されるべき海底鉱床のほぼ真上付近の海上の停泊位置を保持できる。作業員の宿泊設備が完備されているため長期採掘作業に適している。【００２１】有線・無線操作型有人コントロール室（１８）も同様作業船のクレーンで、昇降用ワイヤーによりプラットホーム（４）の近くの海中に吊り降ろされて、以降、同無線操作型コントロール室に乗り込んでいる作業員により採掘作業状況を目視、監視しながら無線操作又は、有線操作によっても作業が出来るため、安全に、確実に効率的に作業出来る。【００２２】その際、照明装置（１４）、及びビデオビカメラ装置（１５）により、現場の状況を監視、確認把握しながら、プラットホーム（４）上に設置されて海底に降ろされた、諸装置であるドリルスタンド（７）、ウオータージェットカッター（８）、ショベル（９）、ダイナマイトチャージャー（１１）、流体輸送装置（１０）及び付随する鉱物収集箱（１３）、を海底鉱床上の所定位置にプラットホーム（４）上のマニプレーター（５）を使用して設置出来、現場に適し、即した採掘作場所が構築できる。【００２３】海底に鉱物が散在して体積している場合又は、容易に集鉱出来る場合には、マニプレーター（５）の先取り付けられたショベル（９）により直接貯鉱収集箱（１３）に採掘鉱物として搬入される。
鉱床が海底下に腑存している際は採掘のため、先ず、ドリルスタンド（７）により鉱床中にドリルで掘削して発破作業を行うのに必要なダイナマイト装填用の穴を掘削する。
次に、その穴に、ダイナマイトチャージャー（１１）により起爆剤付ダイナマイトを装填して発破作業を行い、塊状にばらばらになって採掘された鉱物をショベル（９）により鉱物収集箱（１３）にかき集め採集することが出来る。そのため、鉱床の腑存状態に合わせ採掘作業が可能となる。【００２４】鉱物収集箱（１３）に集められた鉱物は、当該装置と一体になっている流体輸送装置（１０）によって海上に停泊中の貯鉱積み込船（２）に搬入され貯鉱される。貯鉱された鉱物は同貯鉱積み込船（１０）に設置されているクレーンにより運搬船（３）に積み込まれ、所定の目的地へ海上輸送される。  鉱物輸送に流体輸送法を使用するため、海底深度の深い高水圧のかかる場所からの海上までの輸送が容易になる。【００２５】プラットフォーム（４）の側面に設置されているドリル（６）は海底中に穿孔作業が出来、地層中の鉱床の試掘の他、ダイナマイトチャージャー（１１）の前作業として穿孔作業に使用することも出来る。【００２６】海底での採掘作業は、通常、無線操作型有人コントロール室（１８）に乗り込む作業員により行うが、ビデオカメラ装置（１５）を使用し、作業本船（１）から遠隔操作で行うことも可能である。【００２７】ウオータージェットカッター（８）は超高圧ウオータージェットのノズルのところにガーネット等の砥粒が供給されてウオータージェットの噴流と同時に噴出されるため、ドリルスタンド（７）で穿孔されたダイナマイト装填用掘削穴の近くに、１ないし複数個所，鉱床に床に切り目を入れて溝をつくったり、一部を切断したりすることが出来、ダイナマイト発破時に採掘する鉱物量を大幅に増量することが出来る。
又、ガーネット等のアブレッシブ砥粒の代わりに切断用スラリーを使用することにより、ノズル部の摩耗を大幅に軽減しながら、切削スピード等効果の上がる切削法を提供できる。
また、ウオータージェットカッター（８）は、横向きにも切断作業出来るため、熱水鉱床の採掘にも威力を発揮する。【００２８】海底より鉱物鉱床までの被りの地層がある場合には、鉱物資源鉱床の採掘に入る前に、作業本船（１）の大型クレーンにより、別途、ワイヤーで海底に吊り降ろされた請求項２項の海底使用型有線・無線操作型のドラムカッター（２０）、大型ショベル（２１）、及び大型ショベルカー（２２）を使用し、その被りになっている地層を撤去した後、請求項１に記載の一連の装置を使用し、鉱物資源を採掘で出来るので、効率よく、海底で直接、鉱物資源鉱床を採掘できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】は本発明の方法並びに構成する装置の見取り図をあらわす。
【図２】は鉱物資源鉱床の上位部に、地層の被りがある場合の採掘方法並びに装置の見取り図をあらわす。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
【実施例】
【００３１】本発明を実施するための形態を図１を用いて説明する。
採掘すべき海底鉱床の真上の付近の海上の位置に全天候型ＰＧＳ位置保持装置付き作業本船（１）とそれに係留された貯鉱積み込船（２）、及び運搬船（３）をつないで係留し配置し海上基地とする。【００３２】海底鉱床上には採掘作業の中心になるプラットフォーム（４）が作業本船上のクレーンによりプラットホーム用ワイヤー（１６）で吊り下げられて設置される。【００３３】前項プラットホーム（４）には作業用ロボットハンドとして使用されるマニプレーター（５）が設置されており、海底に吊り降ろされる際にはドリルスタンド（７）、ウオータージェットカッター（８）、ショベル（９）、鉱物収集箱（１３）付き流体輸送装置（１０）及びダイナマイトチャージャー（１１）が上部に仮設置され、海底まで一緒に吊り降ろされる。【００３４】プラットホーム（４）自体には、この他に同時に作業本船（１）より動力等供給するための、動力供給用端子箱（１７）に接続した動力源ケーブル（１２）が一緒に付随して接続されて降ろされており、又、プラットホーム（４）の側面にはドリル（６）、照明装置（１４）、テレビカメラ（１５）が設置されており、海底に設置された後は、昇降用ワイヤー（１９）で作業本船（１）よりクレーンで吊り下げ降ろされた有線・無線操作型有人コントロール室（１８）に乗っている作業員により、ロボットハンドに相当するマニプレーター（５）を使用し、ドリルスタンド（７）、ウオータージェットカッター（８）、ショベル（９）、流体輸送装置（１０）、ダイナマイトチャージャー（１１）は所定の作業位置に降ろされる。【００３５】プラットホーム（４）上の動力源供給端子箱（１７）よりプラットホーム（４）上に設置されている照明装置（１４）及びビデオカメラ（１５）に動力及通信ケーブルを接続し、照明を点灯して作業場の照明を確保し、さらに、テレビカメラ装置（１５）が作業場所で使用出来るように調整しておく。【００３６】上記３４項及び３５項記載の採掘作業用各設備には既に電力、油圧、空圧、水圧等尚の動力源並びに通信ケーブル、その他所要の附帯設備が接続されており、作業員の操作で、稼働出来る状態に準備される。【００３７】作業員による有線・無線による操作指示でドリルスタンド（７）、ダイナマイトチャージャー（１１）、並びに、ウオータージェットカッター（８）を個別に稼働させ、ドリルスタンド（７）によって掘削された穴に、ダイナマイトチャージャー（１１）により、起爆剤がセットされたダイナマイト装填し、発破作業の後、採掘された鉱物はショベル（９）を使用し、流体輸送装置（１０）の鉱物収集箱（１３）に集積し、同時に、海上の貯鉱積み込船（３）に流体輸送し貯鉱される。
これらの、作業は有線・無線操作型有人コントロール室（１８）に乗り組んでいる作業員の操作指示により行われる。
貯鉱された鉱物は貯鉱積み込船（２）に設置のクレーンにより運搬船（３）に積み移され、所定の場所へ海上輸送される。【００３８】海底面より採掘すべき鉱物資源の鉱床まで被りの地層がある場合には図２にあらわした方法で、別途、有線・無線操作型ドラムカッター（２０）、大型ショベル（２１）、大型ショベルカー（２２）を作業本船（１）よりワイヤーで海底に吊り降ろし、有線・無線操作型有人コントロール室の作業員の操作により、その被り地層の撤去作業を行う。
【産業上の利用可能性】
【００３９】鉱物資源の海底鉱山、熱水鉱床、マンガン団鉱、ニッケルリッチクラスト、メタンハイドレート等の各種鉱物、鉱石資源の採掘方法として利用出来る
【符号の説明】
【００４０】（１）は作業本船、（２）は貯鉱積み込船、（３）は運搬船、（４）はプラットホーム、（５）はマニプレーター、（６）はドリル、（７）はドリルスタンド、（８）はウオータージェットカッター、（９）はショベル、（１０）は流体輸送装置、（１１）はダイナマイトチャージャー、（１２）は動力源ケーブル、（１３）は鉱物収集箱、（１４）は照明装置、（１５）はテレビカメラ、（１６）はプラットホーム用ワイヤー、（１７）は動力供給用端子箱、（１８）は有線・無線操作型有人コントロール室、（１９）は昇降ワイヤー、（２０）はドラムカッター、（２１）は大型ショベル、（２２）は大型ショベルカー
【図１】
2015151856.tif 000003
【図２】
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