JP6052691B1

JP6052691B1 - Mining equipment and method for mining rare earth resources in the deep sea

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Publication number: JP6052691B1
Application number: JP2016025012A
Authority: JP
Inventors: 信成井
Original assignee: 信成井
Priority date: 2016-02-12
Filing date: 2016-02-12
Publication date: 2016-12-27
Anticipated expiration: 2036-02-12
Also published as: JP2017141642A

Abstract

【課題】深海のレアアース資源泥層の広がりに対応し、安全に採掘し、揚泥できる深海におけるレアアース資源泥の採掘。【解決手段】下側が解放された鋼函製の採掘室用容器１０と、海面上の作業船から垂下され、下端が採掘室用容器１０の天井部分から軸方向には移動可能で水平方向の相対移動が規制された状態で挿入された中空筒状の揚泥管３とを有し、揚泥管３には、下端開口からの海底の泥土を水とともに上昇させるための上昇流発生手段が備えられ、採掘室用容器１０は、揚泥管３の下端部に対して抜け落ち不能に連結されていて、揚泥管３が作業船から水底に向けて繰り出されることによって水底に着底されるようになっているとともに、揚泥管３は、採掘室用容器１０が着底した状態でその下端を海底表面の泥質地盤に挿入可能となっている。【選択図】図１[PROBLEMS] To mine rare earth resource mud in the deep sea that can be mined and pumped up safely in response to the spread of the rare earth resource mud layer in the deep sea. A mine chamber container 10 made of a steel box whose lower side is released and a work ship suspended from the sea surface, the lower end of which is movable in the axial direction from the ceiling portion of the mine chamber container 10 and is horizontally aligned. And a hollow cylindrical uplift mud pipe 3 inserted in a state where relative movement is regulated, and the uplift flow generating means for raising the mud on the seabed from the lower end opening together with water. The mining chamber container 10 is connected to the lower end portion of the mud pipe 3 so as not to fall off, and is grounded to the bottom of the water by drawing the mud pipe 3 from the work boat toward the bottom of the water. The mud pipe 3 can be inserted into the muddy ground on the seabed surface with the mining chamber container 10 bottomed. [Selection] Figure 1

Description

本発明は、深海の水底の表層部分や表層から数ｍ程度下の部分に存在しているレアアースを高濃度に含有するレアアース資源泥を採掘する深海におけるレアアース資源泥の採掘装置及び同採掘方法関する。 The present invention relates to a mining apparatus and method for mining rare earth resource mud in the deep sea for mining rare earth resource mud containing a high concentration of rare earth existing in the surface layer portion of the bottom of the deep sea or a few meters below the surface layer. .

近年、深海の水底に、レアアースを高濃度に含有したレアアース資源泥地盤の存在が判明しており、その量は中国などの陸上埋蔵量より遥かに多く、その品質も陸上埋蔵型の鉱床に比べて有害物質を含まず、資源泥からのレアアースの分離も容易であることなどからその有用性が注目されている。しかし、レアアース資源泥は、水深３５００ｍ〜６０００ｍの深海に存在しており、従来の浚渫や海底鉱物採掘技術をそのまま使用することはできない。 In recent years, the existence of rare earth resource mud ground containing a high concentration of rare earth at the bottom of the deep sea has been found to be much larger than the amount of land deposits in China and other countries, and the quality is also higher than that of land deposits. Its usefulness is attracting attention because it contains no harmful substances and is easy to separate rare earth from resource mud. However, the rare earth resource mud exists in the deep sea at a depth of 3500 m to 6000 m, and conventional dredging and submarine mineral mining techniques cannot be used as they are.

水底のレアアース資源泥床の採掘方法として、水中ブルドーザや水中バツクホー等の土木機械を使用してレアアース資源泥を採掘し、これを水底に設置したステーションに集め、集められたレアアース資源泥を、ホースを通して水上に揚泥する方法が提案されている。 Mining the rare earth resource mud floor at the bottom of the water, mining the rare earth resource mud using a civil engineering machine such as an underwater bulldozer or underwater backhoe, and collecting it at a station installed at the bottom of the water. A method of pumping mud over water has been proposed.

また、海底油田の採掘のように、水上の作業船から鋼管（例えばライザー管）を垂下させてその下端を深海の水底資源泥床に到達させ、鋼管内に空気を送り込むことにより上昇流を発生させ、これに乗せて資源泥を上昇させ船上まで移動させる方法（例えば特許文献１）が提案されている。 In addition, as in the case of offshore oil field mining, a steel pipe (eg, riser pipe) is suspended from a work boat on the water, and the lower end of the steel pipe reaches the deep-sea submarine resource mud bed, and air is sent into the steel pipe to generate an upward flow. In addition, a method (for example, Patent Document 1) has been proposed in which the resource mud is raised and moved up to the ship.

特開２０１３−３６４２１号公報JP2013-36421A

しかし、上述したいずれの従来技術も、レアアース資源泥層が水深３５００ｍ以上もの深海に存在しているため、深海条件下で稼働可能な水中ブルドーザ等の土木機械の開発が未だ完成に至っていない。また、特に鋼管を使用する方法は有効ではあるが、レアアース資源泥層は、水平方向に大きな広がりを持っているため、鋼管を水平移動させながらレアアース資源泥を吸い上げる必要があるため、石油やガス資源の採掘のように固定位置での採掘では効率が悪い。 However, in any of the above-described conventional technologies, since a rare earth resource mud layer exists in the deep sea having a depth of 3500 m or more, development of civil engineering machines such as an underwater bulldozer that can operate under deep sea conditions has not yet been completed. Although the method using steel pipes is particularly effective, the rare earth resource mud layer has a large spread in the horizontal direction, so it is necessary to suck up the rare earth resource mud while moving the steel pipe horizontally. It is not efficient to mine at a fixed position like mining resources.

このため鋼管の上端を支持させた船を移動させてレアアース資源泥採掘位置を移動させる方法が考えられるが、３５００ｍ以上もの長さのある鋼管は、潮流によって湾曲するため、操船による移動では、鋼函下端位置の正確性を欠き、現実的でないという問題がある。 For this reason, a method of moving the ship supporting the upper end of the steel pipe to move the rare earth resource mud mining position can be considered, but a steel pipe with a length of 3500 m or more is bent by the tidal current. There is a problem that the accuracy of the position of the lower end of the box is lacking and it is not realistic.

また、従来考えられている鋼管を水底に挿入して水底地盤下の資源を採取する技術は、深海から石油や天然ガスを採取する技術を基本としており、作業船上で鋼管を連結して降下させる作業の繰り返し、鋼管の先端が海底に着底したら予め装備しておいた採掘機を回転させて掘り進む。これによって海底から数百ｍ程度掘るものであるが、最近は技術の進歩によりさらに深い深度まで採掘が可能になっている。 In addition, the conventional technology of collecting steel pipes into the bottom of the water and collecting resources under the bottom of the water is based on the technology of extracting oil and natural gas from the deep sea. When the work is repeated and the tip of the steel pipe reaches the bottom of the sea, the mining machine equipped in advance is rotated for digging. As a result, several hundred meters are excavated from the seabed, but recently it has become possible to dig deeper due to technological advances.

近年の水底探査船である地球船号では海底下７０００ｍまで掘る技術力があるが、あくまでも調査のための採掘であり、実際の海底下資源の採掘には実用的ではない。 In recent years, the Earth Ship, which is a submarine exploration ship, has the technical ability to dig up to 7000 m below the sea floor, but it is only for mining for investigation and is not practical for mining actual submarine resources.

また、大水深といえども鋼管が海底に突き刺されば先端の振動や水平移動は規制されるが、水底のレアアース資源泥採取においては、鋼管を海底地盤に突き刺さないため、水底地盤による水平移動の拘束ができず、海流や潮流により、大水深における鋼管は振動し始めることとなる。 In addition, even at deep water depths, if the steel pipe is pierced into the seabed, the vibration and horizontal movement of the tip are restricted.However, in collecting rare earth resources mud from the bottom of the water, the steel pipe is not pierced into the seabed ground, so It cannot be restrained, and the steel pipe at a great depth starts to vibrate due to ocean currents and tidal currents.

本発明はこのような従来の問題に鑑み、水深３５００ｍよりも深い深海においても、レアアース資源泥層の水平方向の広範な広がりに対応し、安全に採掘し、揚泥できる深海におけるレアアース資源泥の採掘装置及び同採掘方法の提供を目的としてなされたものである。 In view of such a conventional problem, the present invention copes with a wide horizontal spread of rare earth resource mud layers in the deep sea deeper than 3500 m in depth, and can be used to mine and lift mud safely. It was made for the purpose of providing a mining apparatus and the mining method.

上述した従来の問題を解決するための本発明の第１の特徴は、下側が開放された鋼函製の採掘室用容器と、海面上の作業船から垂下され、下端が前記採掘室用容器の天井部分から軸方向には移動可能で水平方向の相対移動が規制された状態で挿入された中空筒状の揚泥管とを有し、前記揚泥管には、下端開口からの海底の泥土を水とともに上昇させるための上昇流発生手段が備えられ、前記採掘室用容器は、前記揚泥管の下端部に対し、該揚泥管の下端部分が採掘室用容器内に位置した状態で抜け落ち不能に連結されているとともに前記揚泥管が前記作業船から水底に向けて繰り出されることによって水底に着底されるようになっており、該採掘室用容器が着底した状態で前記作業船から水底に向けて繰り出されることによって、その下端が、前記採掘室用容器の下側の開放部分より下側に降下されるようになっており、前記採掘室用容器には、その下端に水平配置の水底泥土内沈降防止板を一体に備えていることにある。 The first feature of the present invention for solving the above-mentioned conventional problems is that the container for the mining room made of steel box with the lower side opened , and the container for the mining room suspended from the work ship on the sea surface. A hollow cylindrical pipe that is movable in the axial direction from the ceiling portion and is inserted in a state in which relative movement in the horizontal direction is restricted. Upflow generation means for raising mud together with water is provided, and the container for the mining chamber is in a state where the lower end portion of the mud pipe is located in the container for the mining chamber with respect to the lower end of the mud pipe And the mud pipe is drawn out from the work ship toward the bottom of the water so that it is grounded to the bottom of the water. By pulling out from the work boat toward the bottom of the water, It is adapted to be lowered below the lower opening portion of the container for the mining chamber, wherein the mining chamber container comprises integrally a water bottom mud in settling plate horizontally disposed at the lower end There is.

本発明の第２の特徴は、前記採掘室用容器には、前記揚泥管を水平方向に強制的に相対移動させる強制水平移動手段を備えていることにある。 The second feature of the present invention resides in that the mining chamber container is provided with forced horizontal movement means for forcibly moving the mud pipe in the horizontal direction.

本発明の第３の特徴は、前記採掘室用容器には、該採掘室用容器が水底から離れている状態時に水平位置をコントロールするための水平移動用推進装置を備えていることにある。 The third feature of the present invention resides in that the mining chamber container is provided with a horizontal movement propulsion device for controlling the horizontal position when the mining chamber container is separated from the water bottom.

本発明の第４の特徴は、前記採掘室用容器には、該採掘室用容器を上下方向に移動させる上下移動用推進装置を備えていることにある。 A fourth feature of the present invention is that the mining chamber container is provided with a vertical movement propulsion device that moves the mining chamber container in the vertical direction.

本発明の第５の特徴は、下側が開放された鋼函製の採掘室用容器と、海面上の作業船から垂下され、下端が前記採掘室用容器の天井部分から軸方向には移動可能で水平方向の相対移動が規制された状態で挿入された中空筒状の揚泥管とを有し、前記揚泥管には、下端開口からの海底の泥土を水とともに上昇させるための上昇流発生手段が備えられ、前記採掘室用容器は、前記揚泥管の下端部に対して抜け落ち不能に連結されていて、前記揚泥管が前記作業船から水底に向けて繰り出されることによって水底に着底されるようになっているとともに、前記揚泥管は、前記採掘室用容器が着底した状態でその下端を海底表面の泥質地盤に挿入可能となっている装置を使用し、前記採掘室用容器に対し、前記揚泥管の下端部分を挿入した状態で支持させ、該揚泥管を順次継ぎ足しつつ前記作業船から降下させ、前記採掘室用容器の着底後、前記上昇流発生手段を作動させつつ前記揚泥管の下端を水底地盤に挿入し、所望の深さまで前記揚泥管を海底の泥土地盤に挿入して揚泥することにある。 The fifth feature of the present invention is that the bottom container is made of a steel box mining chamber with an open lower side and is suspended from a work boat on the sea surface, and the lower end is movable in the axial direction from the ceiling portion of the mining chamber container. And a hollow cylindrical uplift pipe inserted in a state in which the relative movement in the horizontal direction is restricted, and the uplift flow for raising the bottom mud from the lower end opening together with water. Generating means, the mining chamber container is connected to the lower end of the mud pipe so as not to fall off, and the mud pipe is drawn out from the work ship toward the bottom of the water to bring it to the bottom of the water. The mud pipe uses a device that can be inserted into the muddy ground on the seabed surface in a state where the mining chamber container is bottomed, Supported with the lower end of the mud pipe inserted into the container for the mining room And lowering the mud pipe from the work ship while sequentially adding the mud pipe, and after the bottom of the container for the mining chamber is inserted, the lower end of the mud pipe is inserted into the water bottom ground while operating the upward flow generating means. The above-mentioned mud pipe is inserted into a mud floor on the seabed to a depth of 5 mm.

本発明の第６の特徴は、前記採掘室用容器の着底後、上昇流発生手段を作動させつつ前記揚泥管の下端を水底地盤に挿入し、所望の深さまで前記揚泥管を海底の泥土地盤に挿入して揚泥した後、該揚泥管をその下端が前記水底地盤表面上まで引き上げ、該揚泥管を強制水平移動手段によって、水平方向に移動させた後水底地盤表面より所望の深さまで該揚泥管の下端を水底地盤に挿入する操作を繰り返して海底の泥土を採掘することにある。 The sixth feature of the present invention is that, after the bottom of the container for the mining chamber, the lower end of the mud pipe is inserted into the water bottom ground while operating the upward flow generating means, and the mud pipe is inserted into the seabed to a desired depth. After the mud pipe is inserted into the mud ground and pumped up, the lower end of the mud pipe is pulled up to the surface of the water bottom ground, and the mud pipe is moved in the horizontal direction by forced horizontal movement means. The purpose is to mine the mud on the seabed by repeating the operation of inserting the lower end of the mud pipe into the waterbed ground to a desired depth.

本発明の第７の特徴は、前記揚泥管を採掘室用容器に対して所望の幅だけ水平移動させつつ海底の泥土を採掘した後、該揚泥管の下端及び前記採掘室用容器を水底地盤から離れるまで上昇させ、前記採掘室用容器に備えた水平移動用推進装置によって該採掘室用容器を水平移動させた後、前記所望幅の海底の泥土採掘を行うことにある。 The seventh feature of the present invention is that, after the mud pipe is horizontally moved by a desired width with respect to the container for the mining room, the mud on the seabed is mined, and then the lower end of the mud pipe and the container for the mining room are It raises until it leaves | separates from a water bottom ground, After moving the container for mining rooms horizontally with the horizontal movement propulsion apparatus with which the container for mining rooms was equipped, it is to perform the mud mining of the seabed of the desired width.

本発明では、下側が開放された鋼函製の採掘室用容器と、海面上の作業船から垂下され、下端が前記採掘室用容器の天井部分から軸方向には移動可能で水平方向の相対移動が規制された状態で挿入された中空筒状の揚泥管とを有し、前記揚泥管には、下端開口からのレアアース資源泥を水とともに上昇させるための上昇流発生手段が備えられ、前記採掘室用容器は、前記揚泥管の下端部に対して抜け落ち不能に連結されていて、前記揚泥管が前記作業船から水底に向けて繰り出されることによって水底に着底されるようになっているとともに、前記揚泥管は、前記採掘室用容器が着底した状態でその下端を海底表面の泥質地盤に挿入可能となっていることとにより、揚泥管の下端は、水底面上に着底させた採掘室用容器によって水平方向の移動が規制されるため、揚泥管を海上の作業船から３５００ｍ〜６０００ｍもの深さまで垂下させ場合においても、水底の泥土を吸い上げる揚泥管の下端位置の調整が、容易にコントロールできることとなる。 In the present invention, a steel box mining chamber container whose lower side is open and a work ship suspended from the sea surface, the lower end is movable in the axial direction from the ceiling portion of the mining chamber container, and is horizontally relative. A hollow cylindrical pumping mud pipe inserted in a state in which the movement is restricted, and the mud pipe is provided with an upward flow generating means for raising the rare earth resource mud from the lower end opening together with water. The mining chamber container is connected to the lower end portion of the mud pipe so as not to fall out, and the mud pipe is sent out from the work ship toward the bottom of the water so that the bottom is settled on the bottom of the water. And the lower end of the mud pipe is such that the lower end of the mud pipe can be inserted into the muddy ground of the seabed surface in a state where the container for the mining chamber is bottomed, The horizontal transfer is carried out by the mining container placed on the bottom of the water. There to be regulated, in the case is drooping Agedoro pipe from sea work ship to be deep 3500m~6000m also adjust the lower end position of the Agedoro tube siphon water bottom mud, and can be easily controlled.

また、採掘室用容器により揚泥管の下端位置を拘束できるため、潮流によって揚泥管にたわみが生じたとしても、繰り返し曲げ力が作用する振動の発生が抑制され、揚泥管の繰り返し曲げ作用による劣化、損傷を少なくできる。 In addition, since the lower end position of the mud pipe can be constrained by the container for the mining room, even if deflection occurs in the mud pipe due to tidal currents, the occurrence of vibration due to repeated bending force is suppressed, and the pipe pipe is bent repeatedly. Deterioration and damage due to action can be reduced.

本発明では、採掘室用容器には、その下端に水平配置の水底泥土内沈降防止板を一体に備えていることにより、水底でのレアアース資源泥層内への沈み込みを少なくでき、所望の採泥効率を達成できる。 In the present invention, the container for the mining chamber is integrally provided with a horizontally arranged submerged mud subsidence prevention plate at the lower end thereof, so that subsidence into the rare earth resource mud layer at the bottom of the water can be reduced and desired. Achieving mud efficiency.

本発明では、採掘室用容器には、前記揚泥管を水平方向に強制的に相対移動させる強制水平移動手段を備えていることにより、水底への降下作業時には、揚泥管によって採掘室用容器をその重心上の位置に吊り持ちさせた状態で降下させることができ、更に、レアアース資源泥の採掘作業に際しては、採掘室用容器内における揚泥管の下端位置を移動させることによって、採掘室用容器の幅を限度として揚泥管下端の移動が可能となり、水底を揚泥管下端でスキャンする如き動きの採掘作業が可能となり、採掘効率が高いものとなる。 In the present invention, the container for the mining chamber is provided with forced horizontal movement means for forcibly moving the mud pipe in the horizontal direction, so that the mud pipe can be used for the mining room during the descent work to the bottom of the water. The container can be lowered while being suspended at a position above its center of gravity, and when mining rare earth resource mud, the lower end position of the mud pipe in the container for the mining room is moved to mine. The lower end of the mud pipe can be moved within the limit of the width of the room container, and the mining operation can be performed in such a manner that the bottom of the water is scanned at the lower end of the mud pipe, and the mining efficiency becomes high.

本発明では、採掘室用容器には、該採掘室用容器が水底から離れている状態時に水平位置をコントロールするための水平移動用推進装置を備えていることにより、揚泥管を水面から水底面まで垂下させる際に、潮流の作用によって湾曲するような場合であっても、自らの位置をコントロールすることができ、水底の適切な位置に揚泥管の下端位置を移動させることができる。 In the present invention, the mining chamber container is provided with a horizontal movement propulsion device for controlling the horizontal position when the mining chamber container is separated from the water bottom, so that the mud pipe can be Even when it is bent by the action of a tidal current when drooping to the bottom, it is possible to control its own position and to move the lower end position of the mud pipe to an appropriate position on the bottom of the water.

また、採掘室用容器の沈降時や沈降後に水底から離れた状態のときに、潮流速度が大きいと揚泥管には大きな水平方向の力が作用し、撓みが大きくなるが、水平移動用推進装置を使用して、水平方向力作用により揚泥管に加わる張力を適切に調整できる。 Also, if the tidal velocity is large when the container for the mining chamber is settling or after being settling, if the tidal velocity is large, a large horizontal force is applied to the mud pipe and the deflection becomes large. The device can be used to properly adjust the tension applied to the mud pipe by the action of the horizontal force.

本発明では、採掘室用容器には、該採掘室用容器を上下方向に移動させる上下移動用推進装置を備えていることにより、着底させた採掘室用容器を移動させる動作を上下移動用推進装置によって行うこと、又は浮力調整装置とともに作動させて行うことが可能となる。 In the present invention, the mining chamber container is provided with a vertical movement propulsion device that moves the mining chamber container in the vertical direction, so that the operation of moving the bottomed mining chamber container is moved up and down. It can be performed by a propulsion device or operated together with a buoyancy adjustment device.

また、上下移動用推進装置によって沈降途中において採掘室用容器に対し、上向きの推進力を作用させることにより、揚泥管に掛かる重量が軽減され、前述と同様に縦方向の振動を抑制することができる。 Also, by applying an upward propulsive force to the mining chamber container in the middle of sinking by the vertical movement propulsion device, the weight applied to the mud pipe is reduced, and the vertical vibration is suppressed in the same manner as described above. Can do.

本発明では、下側が開放された鋼函製の採掘室用容器と、海面上の作業船から垂下され、下端が前記採掘室用容器の天井部分から軸方向には移動可能で水平方向の相対移動が規制された状態で挿入された中空筒状の揚泥管とを有し、前記揚泥管には、下端開口からのレアアース資源泥を水とともに上昇させるための上昇流発生手段が備えられ、前記採掘室用容器は、前記揚泥管の下端部に対して抜け落ち不能に連結されていて、前記揚泥管が前記作業船から水底に向けて繰り出されることによって水底に着底されるようになっているとともに、前記揚泥管は、前記採掘室用容器が着底した状態でその下端を海底表面の泥質地盤に挿入可能となっている装置を使用し、前記採掘室用容器に対し、前記揚泥管の下端部分を挿入した状態で支持させ、該揚泥管を順次継ぎ足しつつ前記作業船から降下させ、前記採掘室用容器の着底後、前記上昇流発生手段を作動させつつ前記揚泥管の下端を水底地盤に挿入し、所望の深さまで前記揚泥管をレアアース資源泥地盤に挿入して揚泥した後、該揚泥管をその下端が前記水底地盤表面上まで引き上げ、該揚泥管を前記強制水平移動手段によって、水平方向に移動させた後水底地盤表面より所望の深さまで該揚泥管の下端を水底地盤に挿入する操作を繰り返してレアアース資源泥を採掘することにより、水底の表面あるいはその数ｍ下に広範な広がりをもって堆積しているレアアース資源泥を、堀残しを少なくし、効率よく、低コストでの採掘が可能となる。 In the present invention, a steel box mining chamber container whose lower side is open and a work ship suspended from the sea surface, the lower end is movable in the axial direction from the ceiling portion of the mining chamber container, and is horizontally relative. A hollow cylindrical pumping mud pipe inserted in a state in which the movement is restricted, and the mud pipe is provided with an upward flow generating means for raising the rare earth resource mud from the lower end opening together with water. The mining chamber container is connected to the lower end portion of the mud pipe so as not to fall out, and the mud pipe is sent out from the work ship toward the bottom of the water so that the bottom is settled on the bottom of the water. In addition, the pumping pipe uses a device in which the lower end thereof can be inserted into the muddy ground on the surface of the seabed in a state where the container for the mining room is bottomed, and the container for the mining room is used. On the other hand, the bottom end of the mud pipe is inserted and supported. The muddy pipe is lowered from the work ship while being sequentially added, and after the bottom of the container for the mining chamber is inserted, the lower end of the muddy pipe is inserted into the water bottom ground while operating the upward flow generating means, and a desired depth is obtained. After the mud pipe is inserted into the rare earth resource mud ground and the mud is pumped up, the lower end of the mud pipe is pulled up to the surface of the water bottom ground, and the mud pipe is moved horizontally by the forced horizontal movement means. After the movement, by repeating the operation of inserting the lower end of the mud pipe into the water bottom ground from the surface of the water bottom ground to the desired depth, the rare earth resource mud is mined, so that it has a wide spread on the surface of the water bottom or several meters below it. The accumulated rare earth resource mud can be mined efficiently, at low cost, with less leftovers.

本発明では、揚泥管を採掘室用容器に対して所望の幅だけ水平移動させつつレアアース資源泥を採掘した後、該揚泥管の下端及び前記採掘室用容器を水底地盤から離れるまで上昇させ、前記採掘室用容器に備えた水平移動用推進装置によって該採掘室用容器を水平移動させた後、前記所望幅のレアアース資源泥採掘を行うことにより、水底の表面あるいはその数ｍ下に広範な広がりをもって堆積しているレアアース資源泥を、堀残しを極力少なくし、より低コストでの採掘が可能となる。 In the present invention, the rare earth resource mud is mined while moving the mud pipe horizontally with respect to the container for the mining room, and then the lower end of the mud pipe and the container for the mining room are raised until they are separated from the water bottom ground. And moving the mining chamber container horizontally by the horizontal movement propulsion device provided in the mining chamber container, and then performing the rare earth resource mud mining with the desired width, thereby reducing the surface of the water bottom or several meters below it. Rare earth resource mud accumulated over a wide area can be mined at a lower cost by reducing the amount of uncut residue as much as possible.

本発明に係る深海におけるレアアース資源泥の採掘装置の一例の概略を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the outline of an example of the mining apparatus of the rare earth resource mud in the deep sea which concerns on this invention. 図１に示す装置におけるエアリフト用給気管の例を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows the example of the air supply pipe for air lifts in the apparatus shown in FIG. 図１に示す装置の揚泥管途中に設置する脱気装置の例を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows the example of the deaeration apparatus installed in the middle of the pumping pipe of the apparatus shown in FIG. 図１に示す装置における採掘室用容器を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the container for mining rooms in the apparatus shown in FIG. 同上の平面図である。It is a top view same as the above. 図４に示す採掘室容器に備えた水平移動架台を示す縦断正面図である。It is a vertical front view which shows the horizontal movement mount frame with which the mining chamber container shown in FIG. 4 was equipped. 同縦断側面図である。It is the longitudinal section side view. （ａ）〜（ｃ）は、本発明方法における採掘室用容器を水底へ降下する工程の説明図である。(A)-(c) is explanatory drawing of the process of descend | falling the container for mining chambers to a water bottom in the method of this invention. （ａ）〜（ｄ）は、本発明方法における揚泥管の採掘室容器に対する移動状態を示す説明図である。(A)-(d) is explanatory drawing which shows the movement state with respect to the mining chamber container of a mud pipe in the method of this invention. （ａ）〜（ｄ）は、本発明方法における採掘時における水底面の採掘穴の状態を示す説明図である。(A)-(d) is explanatory drawing which shows the state of the mining hole of the water bottom at the time of mining in the method of this invention.

本発明の実施の形態を、図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は本発明に係る深海におけるレアアース資源泥の採掘装置の一例の概略構成を示している。図において符号1はレアアース資源泥採取船１である。このレアアース資源泥採取船１には、水底のレアアース資源泥層２からレアアース資源泥を上昇させるための揚泥管３であり、その下端が水底のレアアース資源泥層２に達する長さに垂下されている。 FIG. 1 shows a schematic configuration of an example of a mining apparatus for rare earth resource mud in the deep sea according to the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes a rare earth resource mud sampling vessel 1. This rare earth resource mud sampling vessel 1 has a pumping pipe 3 for raising the rare earth resource mud 2 from the underwater rare earth resource mud layer 2, and its lower end is suspended to reach the bottom of the rare earth resource mud layer 2. ing.

揚泥管３は、複数の鋼管を順次継ぎ足しつつ水底に達する長さとしており、船上の揚泥管垂下装置５によって上下に移動させることができるようになっている。また、揚泥管３は、図２に示すように、内部にエアリフト用給気管６が固定されており、その下端が揚泥管３の開口部内に上向きに開口され、エアリフト用の空気を揚泥管３内に供給するようになっている。 The uplift pipe 3 has a length that reaches the bottom of the water while sequentially adding a plurality of steel pipes, and can be moved up and down by the uplift pipe hanging device 5 on the ship. In addition, as shown in FIG. 2, the air lifting air supply pipe 6 is fixed inside the lifting pipe 3, and its lower end is opened upward in the opening of the lifting mud pipe 3 to lift air for air lifting. The mud pipe 3 is supplied.

尚、揚泥管３としては、鋼管の他に、またCFPR（炭素繊維補強管）を使用してもよく、このCFPRの使用によって揚泥管の水中重量を軽減され、鋼管使用の際の水中重量増大に関する問題は解決される。 In addition to the steel pipe, CFPR (carbon fiber reinforced pipe) may be used as the mud pipe 3, and the weight of the mud pipe in water is reduced by using this CFPR, so that The problem with weight gain is solved.

揚泥管３には、潮流によって繰り返し曲げ力が作用した場合においても材料の疲労が防止されるために、その外周に補強凸条を一体に固着させることが好ましい。この補強凸条は揚泥管３の外周に螺旋状に巻きつけた形状や、揚泥管３の長さ方向に向けた直線状のものを揚泥管３周囲に一定間隔を隔てて複数設けた形状のものを使用できる。 In order to prevent fatigue of the material even when a bending force is repeatedly applied by the tidal current, it is preferable that the reinforcing protrusion is integrally fixed to the outer periphery of the mud pipe 3. A plurality of reinforcing ridges are spirally wound around the outer periphery of the mud pipe 3 and a plurality of straight ridges oriented in the length direction of the mud pipe 3 are provided around the mud pipe 3 at regular intervals. Different shapes can be used.

更に、揚泥管３には、上下に間隔を隔てた所定の位置に脱気装置７を設け、揚泥管３の下端に供給されたエアリフト用空気が揚泥管３中を上昇中における水圧低下によって必要以上に膨張した空気の一部を揚泥管３外に排気させるようになっている。 Further, the degassing pipe 3 is provided with a deaeration device 7 at a predetermined position spaced vertically, and the water pressure when the air lift air supplied to the lower end of the muddy pipe 3 is rising in the muddy pipe 3. A part of the air expanded more than necessary due to the lowering is exhausted outside the mud pipe 3.

脱気装置７は、例えば図３に示すように揚泥管３の途中にリボンスクリュー８を設置しておき、螺旋流を形成させることにより、遠心力を利用して水管中心部に空気を集め、その一部を管中心部に挿入した脱気管９を通じて排気させる構造が採用できる。 For example, as shown in FIG. 3, the deaerator 7 collects air at the center of the water pipe using centrifugal force by installing a ribbon screw 8 in the middle of the mud pipe 3 and forming a spiral flow. A structure in which a part of the gas is exhausted through a deaeration pipe 9 inserted in the center of the pipe can be adopted.

揚泥管３の下端は、水底に沈めた採掘室用容器１０内に挿入され、その天井部の挿入位置を規制するとともに揚泥管３を水平方向に強制的に相対移動させることができるようになっている。
更に、揚泥管３には、その長さ方向に所定の間隔をあけて浮力体３８が固定されている。この浮力体としては、一例としてシンタクチックフォーム（ｓｙｎｔａｃｔｉｃｆｏａｍ）と称されている、ガラス・金属・高分子などでできた中空の微小球を樹脂で固めた、軽量かつ高強度の複合材料であって、従来深海調査船の浮力体として利用される材料が利用できる。 The lower end of the mud pipe 3 is inserted into the mining chamber container 10 submerged in the bottom of the water so that the insertion position of the ceiling portion is restricted and the mud pipe 3 can be forcibly moved in the horizontal direction. It has become.
Further, a buoyancy body 38 is fixed to the mud pipe 3 at a predetermined interval in the length direction. This buoyant body is a lightweight and high-strength composite material in which hollow microspheres made of glass, metal, polymer, etc., which are called syntactic foam as an example, are solidified with resin. Thus, materials conventionally used as buoyancy bodies for deep sea research vessels can be used.

採掘室用容器１０は、図４に示すように筒状をした中空の胴部１１を有し、その下端が開放され上端が天井板１２により閉鎖された円筒状に形成されている。胴部１１の下端外周には、水平配置の水底泥土内沈降防止板３９が一体に備えられており、これによって水底の軟弱土上に着底させた際の泥土内への沈み込みを少なくするようになっているとともに、採掘室用容器１０の下端の変形防止のための補強となっている。 As shown in FIG. 4, the mining chamber container 10 has a cylindrical hollow body portion 11 and is formed in a cylindrical shape whose lower end is opened and whose upper end is closed by a ceiling plate 12. On the outer periphery of the lower end of the trunk portion 11, a horizontally arranged submerged mud sediment prevention plate 39 is integrally provided, thereby reducing the sinking into the mud when the bottom is settled on the soft soil. In addition, the reinforcement for preventing deformation of the lower end of the mining chamber container 10 is provided.

胴部１１は鋼板性の内筒１１ａと外筒１１ｂとによる二重壁構造となっており、両筒１１ａ，１１ｂを同心配置とし、両者間の空隙部にスペーサを介在させて、所定の間隔を維持させている。この二重壁間に浮力調整装置を構成する浮力調整用空洞部１３が形成されており、内部空洞の容積を調整することによって、浮力を調整するようになっている。また、二重壁構造は、水圧に対する補強の役目をも受け持つ。 The body 11 has a double-wall structure composed of a steel plate inner cylinder 11a and an outer cylinder 11b, the cylinders 11a and 11b are arranged concentrically, and a spacer is interposed in the gap between the two to form a predetermined interval. Is maintained. A buoyancy adjusting cavity 13 constituting a buoyancy adjusting device is formed between the double walls, and the buoyancy is adjusted by adjusting the volume of the internal cavity. The double wall structure also serves to reinforce water pressure.

尚、この浮力調整用空洞部１３は、胴部１１の上半部に、その周方向に複数設け、各浮力調整用空洞部１３、１３......の浮力を個別に調整することによって採掘室用容器１０全体の姿勢を制御できるようになっている。 A plurality of the buoyancy adjustment cavities 13 are provided in the circumferential direction in the upper half of the body 11, and the buoyancy of each of the buoyancy adjustment cavities 13, 13... Is adjusted individually. This makes it possible to control the attitude of the entire mining chamber container 10.

浮力調整用空洞部１３による浮力は、内部に注排水することによって行っており、図には示してないがポンプによって内部に水を強制的に注排水させることによって空気容積を変化させることにより調整するようになっている。 Buoyancy by the buoyancy adjustment cavity 13 is performed by pouring water into the interior, and is adjusted by changing the air volume by forcibly pouring water into the interior by a pump (not shown). It is supposed to be.

胴部１１の上端には、図５に示すように鋼材を使用した桁材による格子状の天端補強構１５が、天端内を閉じる配置に一体化され、その下側に天井板１２が固定されている。この天井板１２により胴部１１の上端を、後述するスリット１７部分を除き閉鎖している。 As shown in FIG. 5, a lattice-like top end reinforcing structure 15 made of a steel material is integrated at the upper end of the body 11 so as to close the inside of the top end, and a ceiling plate 12 is provided below the top end. It is fixed. The ceiling plate 12 closes the upper end of the body 11 except for a slit 17 described later.

天端補強構１５の上には、採掘室用容器自体の水中重量を軽減させる浮力体４０が取り付けられている。この浮力体としては、前述したシンタクチックフォームが使用できる。 On the top end reinforcing structure 15, a buoyancy body 40 for reducing the weight in water of the mining chamber container itself is attached. As the buoyancy body, the above-described syntactic foam can be used.

天端補強構１５及び天井板１２には、胴部１１の中心を通る配置に揚泥管３移動用のスリット１７が形成されており、このスリット１７に沿って移動する水平移動架台１８が備えられ、この架台１８に開けられた揚泥管挿入穴１９内に揚泥管３が上下に移動可能に挿入されている。 The top end reinforcing structure 15 and the ceiling board 12 are provided with a slit 17 for moving the mud pipe 3 in an arrangement passing through the center of the trunk portion 11, and a horizontal moving base 18 that moves along the slit 17 is provided. The mud pipe 3 is inserted into the mud pipe insertion hole 19 opened in the frame 18 so as to be movable up and down.

移動架台１８は、駆動手段によって強制移動されるようになっており、駆動手段としては、例えば図５〜図７に示すように、スリット１７の両縁に備えたラック２０と、架台１８に備えたピニオン２１と、該ピニオン２１を正逆方向に回転させる駆動モータ２２とを使用することができる。 The moving gantry 18 is forcibly moved by driving means. As the driving means, for example, as shown in FIGS. 5 to 7, a rack 20 provided on both edges of the slit 17 and a gantry 18 are provided. In addition, a pinion 21 and a drive motor 22 that rotates the pinion 21 in forward and reverse directions can be used.

揚泥管３の下端部外周には、採掘室用容器１０内から抜け止めさせるための抜け止め手段が備えられている。この抜け止め手段２３によって揚泥管３がその下端部分を採掘室用容器１０内に挿入された状態で抜け止めされ、これによって揚泥管３をレアアース資源泥採取船１によって引き上げることにより、採掘室用容器１０が水底面より引き離されて上昇されるようになっている。 On the outer periphery of the lower end portion of the mud pipe 3, a retaining means for retaining from the inside of the mining chamber container 10 is provided. By means of this retaining means 23, the mud pipe 3 is prevented from coming off with its lower end portion being inserted into the mining chamber container 10, and thereby the mud pipe 3 is pulled up by the rare earth resource mud sampling ship 1, thereby mining. The room container 10 is lifted away from the water bottom.

抜け止め手段２３としては、揚泥管３の外周に突設したフランジ２４を使用することができ、このフランジ２４がスリット１７の下側に当たり、採掘室用容器１０に対する上側への相対移動を阻止させることができる。 As the retaining means 23, a flange 24 projecting from the outer periphery of the mud pipe 3 can be used, and this flange 24 hits the lower side of the slit 17 to prevent the relative movement upward with respect to the container 10 for the mining chamber. Can be made.

採掘室用容器１０には、図４、図５に示すように、水平移動用推進装置２８と、上下移動用推進装置２９が装備されている。水平移動用推進装置２８は、回転軸を水平方向に向けた水平移動用スクリュー３０，３０......が使用され、これらは回転軸方向を水平３６０度方向に調整することができるようになっている。上下移動用推進装置２９は、回転軸を上下方向に向けた上下移動用スクリュー３１，３１......が使用されている。これらのスクリュー３０,３１は図示してないが電動モータにて駆動されるようになっている。 As shown in FIGS. 4 and 5, the mining chamber container 10 is equipped with a horizontal movement propulsion device 28 and a vertical movement propulsion device 29. The horizontal movement propulsion device 28 uses horizontal movement screws 30, 30... With the rotation axis oriented in the horizontal direction so that the rotation axis direction can be adjusted in the horizontal 360 degree direction. It has become. The vertical movement propulsion device 29 uses vertical movement screws 31, 31... With the rotation axis directed in the vertical direction. Although not shown, these screws 30 and 31 are driven by an electric motor.

これらのスクリュー３０の回転軸方向をすべて同じ向きとすることによって採掘室用容器１０を所望の向きに推進させることができ、また、全てのスクリュー３０を採掘室用容器１０の外周縁方向に向けることによって採掘室用容器１０を旋回させることができる。 By making all the rotation axis directions of these screws 30 the same direction, the mining chamber container 10 can be propelled in a desired direction, and all the screws 30 are directed toward the outer peripheral edge of the mining chamber container 10. Thus, the mining chamber container 10 can be swiveled.

採掘室用容器１０の下部外周及び内部の適宜の位置にライト付カメラ３２（図４に示す）が設置され、このカメラを通じて水底の状態、これに対する採掘室用容器１０の下端及び揚泥管３の下端の状態を船上にて監視できるようになっている。 A lighted camera 32 (shown in FIG. 4) is installed at an appropriate position in the lower outer periphery and inside of the mining chamber container 10, and through this camera, the bottom of the water, the lower end of the mining chamber container 10 and the mud pipe 3 The state of the lower end of can be monitored on board.

また、レアアース資源泥採取船１上では、図には示してないが、揚泥管３の上端と、空気と水及びレアアース資源泥を分離する分離槽との間が送泥ホースにより連通され、分離槽内に沈殿したレアアース資源泥を底部から泥溜槽に送り出すようになっている。 In addition, on the rare earth resource mud sampling vessel 1, although not shown in the drawing, the upper end of the mud pipe 3 and the separation tank for separating air, water, and rare earth resource mud are communicated by a mud hose. The rare earth resource mud settled in the separation tank is sent from the bottom to the mud tank.

次に、上述した深海におけるレアアース資源泥の採掘装置を使用した採掘方法について説明する。 Next, a mining method using the above-described rare earth resource mud mining device in the deep sea will be described.

採掘室用容器１０を陸上の制作ヤードやドックで製造し、自らの浮力によって洋上に浮かべるか、台船に乗せる等してレアアース資源泥採掘現場に移動させる。採掘現場では、図８（ａ）に示すように、揚泥管３の最下端部管３ａを採掘室用容器１０上の水平移動架台１８の揚泥管挿入穴１９に下側より通し、これをレアアース資源泥採取船１の揚泥管垂下装置５にセットする。 The mining room container 10 is manufactured in an onshore production yard or dock, and is moved to the rare earth resource mud mining site by floating on the ocean by its own buoyancy or by placing it on a trolley. At the mining site, as shown in FIG. 8 (a), the lowermost end pipe 3 a of the mud pipe 3 is passed from the lower side to the mud pipe insertion hole 19 of the horizontal moving rack 18 on the mining chamber container 10. Is set in the lifting pipe dripping device 5 of the rare earth resource mud sampling ship 1.

尚、この時揚泥管挿入穴１９が採掘室用容器１０の重心を通る垂直線状にあるように水平移動架台１８の位置を調整するとともに、採掘室用容器１０の浮力調節用空洞部に注水し、浮力を採掘室用容器１０の自重により後述する揚泥管３の降下速度程度の速度で沈降する状態とし、採掘室用容器１０が最下端部管３ａによって水面下に吊り下げられた状態とする。 At this time, the position of the horizontal moving gantry 18 is adjusted so that the mud pipe insertion hole 19 is in a vertical line passing through the center of gravity of the mining chamber container 10, and the buoyancy adjustment cavity of the mining chamber container 10 is adjusted. Water was poured, and the buoyancy was set to a state where the deadweight of the digging chamber container 10 was lowered, and the digging chamber container 10 was suspended below the surface of the water by the lowermost end tube 3a. State.

この状態で最下端部管３ａを降下させ、その上端がレアアース資源泥採取船１上で次の分割揚泥管３ｂ、３ｂ......順次継ぎ足しつつ降下させる。この降下中に潮流の影響によって揚泥管３に対して横向きの力が加わり、採掘室用容器１０がレアアース資源泥採取船１の直下に降下されない場合は、水平移動用スクリュー３０を必要な向きに調整してこれを駆動させることにより、レアアース資源泥採取船１の直下に降下されるようにコントロールする。 In this state, the lowermost end pipe 3a is lowered, and the upper end of the lowermost pipe 3a is lowered on the rare earth resource mud sampling ship 1 while sequentially adding the next divided mud pipes 3b, 3b. If a lateral force is applied to the mud pipe 3 due to the influence of the tidal current during this descent, and the mining chamber container 10 is not lowered directly under the rare earth resource mud sampling ship 1, the horizontal movement screw 30 is required. It is controlled so that it is lowered directly below the rare earth resource mud sampling ship 1 by adjusting it to be driven.

このようにして分割揚泥管３ｂを順次連結しつつ採掘室用容器１０を水底のレアアース資源泥層２上に着底させる。この状態では図８（ｂ）に示すように揚泥管３の下端は採掘室用容器１０のほぼ中央内に垂下され、レアアース資源泥層２に達しない高さにある。採掘室用容器１０の着底後、その浮力調整用空洞部１３内に注水し、浮力を減じ、自重によって着底状態を安定させる。レアアース資源泥採取船１上では揚泥管３の上端に分離槽３２に通じる送泥ホース３３を連結する。 In this way, the mining chamber container 10 is bottomed on the rare earth resource mud layer 2 at the bottom of the water while sequentially connecting the divided mud pipes 3b. In this state, as shown in FIG. 8 (b), the lower end of the mud pipe 3 hangs down substantially in the center of the mining chamber container 10 and does not reach the rare earth resource mud layer 2. After the bottom of the mining chamber container 10, water is poured into the buoyancy adjustment cavity 13 to reduce the buoyancy and stabilize the bottomed state by its own weight. On the rare earth resource mud sampling vessel 1, a mud feed hose 33 communicating with the separation tank 32 is connected to the upper end of the mud pipe 3.

尚、浮力調整空洞部１３の水圧対する耐力以上の水深である場合には、その水深に到る前に内部を水で満たすことによって浮力調整空洞部の破損を防ぐことができる。 In addition, when it is the water depth more than the yield strength with respect to the water pressure of the buoyancy adjustment cavity part 13, damage to a buoyancy adjustment cavity part can be prevented by filling the inside with water before reaching the water depth.

次いで、水平移動架台１８を図８（ｃ）に示すようにスリット１７の一端側に移動させ、エアリフト用給気管６にエアリフト用の空気を送り込み、揚泥管３内に噴出させ、揚泥管３内部に上昇流を生じさせる。この状態でレアアース資源泥採取船１の揚泥管垂下装置５を揚泥管垂下側に作動させ、揚泥管３の下端をレアアース資源泥層２に徐々に近づける。 Next, as shown in FIG. 8 (c), the horizontal movement base 18 is moved to one end side of the slit 17, air lift air is fed into the air lift supply pipe 6, and the air is blown into the lift mud pipe 3. 3 Ascending flow is generated inside. In this state, the mud pipe drooping device 5 of the rare earth resource mud sampling ship 1 is operated to the droop pipe hanging side, and the lower end of the mud pipe 3 is gradually brought closer to the rare earth resource mud layer 2.

これによってレアアース資源泥層２の表面のレアアース資源泥は揚泥管３内に上昇流によって揚泥管３の下端開口より吸い上げられて上昇し、送泥管を通して分離槽に送り込まれる。 As a result, the rare earth resource mud on the surface of the rare earth resource mud layer 2 is sucked up by the upflow from the lower end opening of the mud pipe 3 into the mud pipe 3 and is sent to the separation tank through the mud pipe.

このようにして図９（ａ）に示すように、所望の深さまで揚泥管３を降下させてレアアース資源泥を採掘する。この時、水底面採掘状態は図９（ａ）に示すようにほぼ円形の採掘孔３６ａが形成される。 In this way, as shown in FIG. 9A, the mud pipe 3 is lowered to a desired depth to mine rare earth resource mud. At this time, as shown in FIG. 9A, the water bottom mining state forms a substantially circular mining hole 36a.

このように採掘穴３６ａを形成した後、レアアース資源泥採取船１上から揚泥管３をその下端がレアアース資源泥層２の表面高さまで引き上げる。図９（ｂ）図１０（ｂ）に示すように、水平移動架台１８を所定の採掘穴ピッチ分だけ水平移動させる。この時、揚泥管３の下端部はレアアース資源泥採取船１に対して振り子軌跡上を移動することとなるが、水深が３５００ｍ以上もある深海では、揚泥管３の下端はほとんど上下等することなくほぼ水平に移動する。 After forming the mining hole 36 a in this way, the lower end of the mud pipe 3 is pulled up from the rare earth resource mud sampling vessel 1 to the surface height of the rare earth resource mud layer 2. As shown in FIG. 9 (b) and FIG. 10 (b), the horizontal movement gantry 18 is horizontally moved by a predetermined mining hole pitch. At this time, the lower end portion of the mud pipe 3 moves on the pendulum trajectory with respect to the rare earth resource mud sampling vessel 1, but in the deep sea where the water depth is 3500 m or more, the lower end of the mud pipe 3 is almost up and down. Move almost horizontally without.

このようにして１採掘ピッチ分だけ水平移動させた状態で、図９（ｃ）、図１０（ｃ）に示すように、再度揚泥管３を降下させ、先に採掘した採掘穴３６ａの側部を同様にして採掘する。このようにして次の採掘穴３６ｂを先の採掘穴３６ａ隣に連続させた状態に形成する。 In this way, in the state horizontally moved by one mining pitch, as shown in FIGS. 9 (c) and 10 (c), the mud pipe 3 is lowered again to the side of the mining hole 36a mined first. Mines in the same way. In this way, the next mining hole 36b is formed in a state of being adjacent to the previous mining hole 36a.

このように揚泥管３を降下−上昇−水平移動−降下−上昇を繰り返し、図９（ｄ）、図１０（ｄ）に示すように採掘穴３６ａ、３６ｂ......を互いに側面間が連なった状態に順次形成することにより採掘溝３７が形成されるようにレアアース資源泥採掘を行う。 In this way, the mud pipe 3 is repeatedly lowered, lifted, horizontally moved, lowered and lifted, and the mining holes 36a, 36b,... As shown in FIG. 9 (d) and FIG. Rare earth resource mud mining is performed so that the mining groove 37 is formed by sequentially forming them in a continuous state.

このようにして水平移動架台１８が図９（ｄ）に示すように、スリット１７の他端側まで到達した後、図１０（ｅ）に示すように採掘室用容器１０を採掘溝３７と直交する側に、該採掘溝３７の幅分だけ移動させる。この時の採掘室用容器１０の移動は、揚泥管３を作業船上から、その下端が水底面から離れる高さまで上昇させ、採掘室用容器１０をその浮力調整用空洞部１３内を排水して自らの浮力を増加させるとともに、上下移動用推進装置２９を作動させて離底させる。この状態で水平移動用スクリュー３０を稼働させて、前記採掘溝の幅方向にその幅分だけ移動させる。 In this way, after the horizontally movable base 18 reaches the other end side of the slit 17 as shown in FIG. 9D, the container 10 for the mining chamber is orthogonal to the mining groove 37 as shown in FIG. It is moved by the width of the mining groove 37 to the side to be made. The movement of the mining chamber container 10 at this time raises the mud pipe 3 from the work boat to a height at which the lower end thereof is separated from the bottom of the water, and drains the mining chamber container 10 through the buoyancy adjustment cavity 13. The buoyancy is increased, and the vertical movement propulsion device 29 is operated to release the floor. In this state, the horizontal movement screw 30 is operated and moved in the width direction of the mining groove by the width.

尚、水底地盤の条件等の要因によって採掘室用容器１０の浮力増加分及び上下移動用推進装置２９の上向きの推進力だけでは離底させることができない場合は、船上より揚泥管３を引き上げることによって採掘室用容器１０を離底させる。 If the bottom of the bottom 10 cannot be lifted by the buoyancy increase of the mining chamber container 10 and the upward thrust of the vertical movement propulsion device 29 due to factors such as the condition of the bottom of the ground, the mud pipe 3 is pulled up from the ship. As a result, the container 10 for the mining room is removed from the bottom.

尚、上述した採掘室用容器１０を使用した採掘作業を行う水底の深さが浮力調整空洞部１３の水圧対する耐力以上の水深である場合には、その水深に到る前に内部を水で満たしておき、上下移動用推進装置２９の上向きの推進力及び船上における揚泥管３の上下操作によって採掘室用容器１０を上下させる。 In addition, when the depth of the water bottom for performing the mining operation using the above-described container 10 for the mining chamber is greater than the proof strength of the buoyancy adjusting cavity 13 with respect to the water pressure, the inside is filled with water before reaching the water depth. The container 10 for mine room is moved up and down by the upward driving force of the vertical movement propulsion device 29 and the vertical operation of the mud pipe 3 on the ship.

尚、上述した実施例では、揚泥管３内に上昇流発生手段としてエアリフトを使用しているが、この他、揚泥管３の途中にスクリュー羽根や水中ポンプなどの各種の水流発生手段を使用してもよく、作業船上での減圧ポンプによって揚泥管３内に負圧を生じさせることによって上昇流を発生させてもよい。 In the above-described embodiment, the air lift is used as the upward flow generating means in the mud pipe 3, but in addition, various water flow generating means such as screw blades and submersible pumps are provided in the middle of the mud pipe 3. It may be used, and an upward flow may be generated by generating a negative pressure in the lifting pipe 3 by a decompression pump on a work ship.

また、事前の水底地質調査によって、レアアース資源泥を採取しようとする水底の地盤が、揚泥管３内に上昇流による吸引のみでは採取できない程度の硬さであることが判明している場合には、予め揚泥管３の下端に、海底地盤を攪乱する水底地盤攪乱手段を取り付けた揚泥管３を使用する。 In addition, when it is known from the preliminary submarine geological survey that the ground of the submarine where the rare earth resource mud is to be collected has a hardness that cannot be collected only by suction through the uplift pipe 3. Uses a pumped-up pipe 3 in which a bottom-floor ground disturbing means for disturbing the seabed ground is attached to the lower end of the pumped-up mud pipe 3 in advance.

水底地盤攪乱手段としては、港湾等で使用している浚渫用回転カッターや、揚泥管３の下端からジェット水を噴射して地盤を掘削するジェット水式の掘削装置等、各種の掘削装置が使用できる。 Various types of excavation equipment such as a rotary cutter for dredging used in harbors and jet water excavation equipment that injects jet water from the lower end of the mud pipe 3 to excavate the ground are used as the submarine ground disturbance means. Can be used.

１レアアース資源泥採取船
２レアアース資源泥層
３揚泥管
３ａ最下端部管
３ｂ分割揚泥管
５揚泥管垂下装置
６エアリフト用給気管
７脱気装置
８リボンスクリュー
９脱気管
１０採掘室用容器
１１胴部
１２天井板
１１ａ内筒
１１ｂ外筒
１３浮力調整用空洞部
１５天端補強構
１７スリット
１８水平移動架台
１９揚泥管挿入穴
２０ラック
２１ピニオン
２２駆動モータ
２３抜け止め手段
２４フランジ
２８水平移動用推進装置
２９上下移動用推進装置
３０水平移動用スクリュー
３１上下移動用スクリュー
３２ライト付カメラ
３６ａ，３６ｂ採掘穴
３７採掘溝
３８浮力体
３９水底泥土内沈降防止板
４０浮力体 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rare earth resource mud sampling ship 2 Rare earth resource mud layer 3 Pumping pipe 3a Bottom end pipe 3b Divided mud pipe 5 Pumping mud pipe hanging device
6 Air Lift Supply Pipe 7 Deaeration Device 8 Ribbon Screw 9 Deaeration Pipe 10 Mining Chamber Container 11 Body 12 Ceiling Plate 11a Inner Tube 11b Outer Tube 13 Buoyancy Adjustment Cavity 15 Top End Reinforcement Structure 17 Slit 18 Horizontal Moving Mount 19 Lifting pipe insertion hole 20 Rack 21 Pinion 22 Drive motor 23 Retaining means 24 Flange 28 Horizontal movement propulsion device 29 Vertical movement propulsion device 30 Horizontal movement screw 31 Vertical movement screw 32 Lighted camera 36a, 36b Mining hole 37 Mining groove 38 Buoyant body 39 Subsidence prevention plate in bottom mud 40 Buoyant body

Claims

下側が開放された鋼函製の採掘室用容器と、海面上の作業船から垂下され、下端が前記採掘室用容器の天井部分から軸方向には移動可能で水平方向の相対移動が規制された状態で挿入された中空筒状の揚泥管とを有し、
前記揚泥管には、下端開口からの海底の泥土を水とともに上昇させるための上昇流発生手段が備えられ、
前記採掘室用容器は、前記揚泥管の下端部に対し、該揚泥管の下端部分が採掘室用容器内に位置した状態で抜け落ち不能に連結されているとともに前記揚泥管が前記作業船から水底に向けて繰り出されることによって水底に着底されるようになっており、該採掘室用容器が着底した状態で前記作業船から水底に向けて繰り出されることによって、その下端が、前記採掘室用容器の下側の開放部分より下側に降下されるようになっており、
前記採掘室用容器には、その下端に水平配置の水底泥土内沈降防止板を一体に備えていることを特徴としてなる深海におけるレアアース資源泥の採掘装置。 Steel box mining chamber container open on the bottom and suspended from a work boat on the sea surface, the lower end is movable in the axial direction from the ceiling portion of the mining chamber container, and the relative movement in the horizontal direction is restricted. And a hollow cylindrical pumping pipe inserted in a
The lifting mud pipe is provided with upward flow generating means for raising the mud on the seabed from the lower end opening together with water,
The container for the mining chamber is connected to the lower end portion of the mud pipe so that the lower end portion of the mud pipe is located in the container for the mining room so that it cannot fall out and the mud pipe is used for the work. By being drawn out from the ship toward the bottom of the water, the bottom of the mine is grounded, and when the container for the mining chamber is attached to the bottom, the lower end is drawn out from the work ship toward the bottom of the water. It is adapted to be lowered below the open part on the lower side of the container for the mining room,
A mining device for rare earth resource mud in the deep sea, characterized in that the container for the mining chamber is integrally provided with a horizontally arranged subsidence prevention plate in the bottom of the mud at the lower end thereof .

前記採掘室用容器には、前記揚泥管を水平方向に強制的に相対移動させる強制水平移動手段を備えている請求項1に記載の深海におけるレアアース資源泥の採掘装置。 2. The rare earth resource mud mining device in the deep sea according to claim 1, wherein the mining chamber container is provided with a forced horizontal moving means for forcibly moving the mud pipe in a horizontal direction.

前記採掘室用容器には、該採掘室用容器が水底から離れている状態時に水平位置をコントロールするための水平移動用推進装置を備えている請求項１又は２の何れか１に記載の深海におけるレアアース資源泥の採掘装置。 3. The deep sea according to claim 1, wherein the mining chamber container is provided with a horizontal movement propulsion device for controlling a horizontal position when the mining chamber container is separated from the water bottom. Mining equipment for rare earth resources mud in Japan.

前記採掘室用容器には、該採掘室用容器を上下方向に移動させる上下移動用推進装置を備えている請求項１〜３の何れか１に記載の深海におけるレアアース資源泥の採掘装置。 The rare earth resource mud mining device in the deep sea according to any one of claims 1 to 3, wherein the mining chamber container includes a vertical movement propulsion device that moves the mining chamber container in the vertical direction.

下側が開放された鋼函製の採掘室用容器と、海面上の作業船から垂下され、下端が前記採掘室用容器の天井部分から軸方向には移動可能で水平方向の相対移動が規制された状態で挿入された中空筒状の揚泥管とを有し、
前記揚泥管には、下端開口からの海底の泥土を水とともに上昇させるための上昇流発生手段が備えられ、
前記採掘室用容器は、前記揚泥管の下端部に対して抜け落ち不能に連結されていて、前記揚泥管が前記作業船から水底に向けて繰り出されることによって水底に着底されるようになっているとともに、前記揚泥管は、前記採掘室用容器が着底した状態でその下端を海底表面の泥質地盤に挿入可能となっている装置を使用し、
前記採掘室用容器に対し、前記揚泥管の下端部分を挿入した状態で支持させ、該揚泥管を順次継ぎ足しつつ前記作業船から降下させ、
前記採掘室用容器の着底後、前記上昇流発生手段を作動させつつ前記揚泥管の下端を水底地盤に挿入し、所望の深さまで前記揚泥管を海底の泥土地盤に挿入して揚泥することを特徴としてなる深海におけるレアアース資源泥の採掘方法。 Steel box mining chamber container open on the bottom and suspended from a work boat on the sea surface, the lower end is movable in the axial direction from the ceiling portion of the mining chamber container, and the relative movement in the horizontal direction is restricted. And a hollow cylindrical pumping pipe inserted in a
The lifting mud pipe is provided with upward flow generating means for raising the mud on the seabed from the lower end opening together with water,
The mining chamber container is connected to the lower end portion of the mud pipe so as not to fall off, and the mud pipe is settled to the bottom of the water by being drawn out from the work ship toward the bottom of the water. And the pumping pipe uses a device that can be inserted into the muddy ground on the surface of the seabed with the bottom end of the container for the mining chamber being bottomed,
Supporting the mining chamber container with the lower end portion of the mud pipe inserted, and lowering the mud pipe from the work ship while sequentially adding the mud pipe,
After the bottom of the container for the mining room, the lower end of the mud pipe is inserted into the submarine ground while operating the upward flow generating means, and the mud pipe is inserted into the mud ground on the sea floor to a desired depth. Mining method of rare earth resource mud in the deep sea, characterized by mud.

前記採掘室用容器の着底後、上昇流発生手段を作動させつつ前記揚泥管の下端を水底地盤に挿入し、所望の深さまで前記揚泥管を海底の泥土地盤に挿入して揚泥した後、該揚泥管をその下端が前記水底地盤表面上まで引き上げ、該揚泥管を強制水平移動手段によって、水平方向に移動させた後水底地盤表面より所望の深さまで該揚泥管の下端を水底地盤に挿入する操作を繰り返して海底の泥土を採掘する請求項５に記載の深海におけるレアアース資源泥の採掘方法。 After the bottom of the container for the mining chamber, the lower end of the mud pipe is inserted into the water bottom ground while operating the upward flow generating means, and the mud pipe is inserted into the mud ground on the sea bottom to a desired depth. Then, the lower end of the mud pipe is pulled up to the surface of the water bottom ground, and the mud pipe is moved in the horizontal direction by forced horizontal movement means, and then the mud pipe is moved to a desired depth from the surface of the water bottom ground. 6. The method for mining rare earth resource mud in the deep sea according to claim 5, wherein the operation of inserting the lower end into the submarine ground is repeated to mine the seabed mud.

前記揚泥管を採掘室用容器に対して所望の幅だけ水平移動させつつ海底の泥土を採掘した後、該揚泥管の下端及び前記採掘室用容器を水底地盤から離れるまで上昇させ、前記採掘室用容器に備えた水平移動用推進装置によって該採掘室用容器を水平移動させた後、前記所望幅の海底の泥土採掘を行う請求項６に記載の深海におけるレアアース資源泥の採掘方法。
After mining the mud on the sea bottom while moving the mud pipe horizontally with respect to the container for the mining room, the lower end of the mud pipe and the container for the mining room are raised until they are separated from the water bottom ground, The method for mining rare earth resource mud in the deep sea according to claim 6, wherein the mining chamber container is horizontally moved by a horizontal movement propulsion device provided in the mining room container, and then the seabed mud of the desired width is mined.