Coal Resources Development and Environmental Harmony

Clean Coal Day in JAPAN 2003
“Clean Coal for a Bright Future”
主催：クリーン・コール・デー実行委員会
Proceedings
国際フォーラム
2003
（アジア・太平洋石炭技術ワークショップ 2003）
―石炭資源開発と自然環境の調和―
International Forum 2003
- Coal Resources Development and Environmental Harmony -
September 4, 2003
新エネルギー・産業技術総合開発機構／財団法人
石炭エネルギーセンター
New Energy and Industrial Technology Development Organization (NEDO) /
Japan Coal Energy Center (JCOAL)
Contents
Keynote Speech
1
JCOAL
Harmony between Developing Coal Resources and Preserving the Natural
Environment
- Can Coal be a Stable, Safe Energy Source?
Dr. Katsuyoshi Ando
President, JCOAL
・・・・・・1
2
WCI
Environmental Issues in Coal Resource Development
Dr. Malcolm Keay
Chief Executive Officer, World Coal Institute
・・・・・・7
Speech
1
UNIDO
Coal Bed Methane Recovery and Commercial Utilization in India
Mr. Morel Oprisan
Technical Adviser, Industrial Energy-Efficiency Branch,
United Nations Industrial Development Organization (UNIDO)
・・・・・・17
2
U.S.A
Coal and the Environment in the United States
Mr Clark Talkington
Coalbed Methane Outreach Program,
U.S. Environmental Protection Agency (EPA)
・・・・・・29
3
Australia
Coal Development and Environment in Australia: Developing Sustainable ・・・・・・41
Rehabilitation Strategies through Research
Dr. David Mulligan
Director, Centre for Mined Land Rehabilitation
4
Vietnam
Recent Improvement and Renovation in Underground Coalmine
Technology for Increasing Quantity and Effectiveness of Coal Production
in Vietnam
Dr. Phung Manh Dac
General Director, Institute of Mining Science and Technology (IMSAT)
・・・・・・55
5
Indonesia
Current Coal Development and Environment Issues in Indonesia
・・・・・・65
Dr. Mahyudin Lubis
Director, Directorate Mineral and Coal Enterprise (DMCE)
6
China
Recent Development of Coal Industry and Clean Coal Technology in ・・・・・・75
China
Dr. Zhu Deren
Vice President, China National Coal Association
Keynote Speech
K. Ando; International Forum 2003 - Coal Resources Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
Harmony between Developing Coal Resources and Preserving the
Natural Environment
- Can Coal Be a Stable, Safe Energy Source? Dr. Katsuyoshi Ando
President, Japan Coal Energy Center
2. World’s energy supply-demand trends
and the position of coal
I have the honor of making a keynote speech today
here at the Clean Coal Day in Japan 2003,
International Forum 2003 (Asia-Pacific Workshop on
According to IEA data-
Coal Technology). The main topic of this forum is
¾ Fossil fuels account for 90% of the world’s
primary energy consumption.
“Harmony between Developing Coal Resources and
Preserving the Natural Environment”. I will talk about
¾ The demand of world’s primary energy is
“Can Coal Be a Stable, Safe Energy Source?” on the
estimated to remarkably increase at the annual
basis of this topic.
rate of 2% (Table 1 and Figure 1)
¾ In particular, the annual increase will be 3% in
1. Introduction
Asia and the Pacific area. (Figure 2)
st
¾ Coal accounts for about 25% of the world’s
As a basic view, I recognize that the 21 century for
energy is the era of the followings:
primary energy. Asia is more reliant on coal,
(1) Energy diversification
which makes up about 40% of the primary energy.
(2) Highly efficient energy use
This ratio will probably change little in the
(3) Clean use of energy
future.
Table 1 World Total Primary Energy Consumption by Fuel, 1971-2000 (unit: Mtoe)
Growth
History
Projections
Rates
1971
1997
2010
2020
(97-20)
2,461
3,541
4,589
5,494
1.9%
Oil
49.1%
40.5%
40.3%
40.1%
900
1,911
2,724
3,551
2.7%
Coal
18.0%
21.9%
23.9%
25.9%
1,446
2,255
2,820
3,350
1.7%
Natural Gas
28.9%
25.8%
24.8%
24.4%
29
624
690
617
0.0%
Nuclear
0.6%
7.1%
6.1%
4.5%
176
410
566
697
2.3%
Hydro/Renewable
3.5%
4.7%
5.0%
5.1%
Total
5,012
8,743
11,390
13,710
2.0%
Source: IEA World Energy Outlook 2000
1
K. Ando; International Forum 2003 - Coal Resources Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
(toe)
13710
Other Developing Countries
14000
Asia (excludes Japan)
11390
Former USSR and C/E Europe
12000
15
OECD Countries
15
8743
10000
30
13
26
8000
6000
21
5012
6
11
11
12
8
18
4000
44
50
55
68
2000
0
1971
1997
2010
(Year)
2020
Source:OECD/IEA WORLD ENERGY OUTLOOK 2000
Figure 1. World Total Primary Energy Consumption by Area, 1971-2020
(Mt)
5,000
3,979
4,000
3,328
3,000
2,737
2,203
2,000
1,857
1,549
2,858
2,467
2,077
2,058
1,888
3,270
2,326
2,203
1,664
1,000
0
1990
1995
2000
EIA High Economic Growth Case
2005
2010
EIA Reference Case
2015
2020
EIA Low Economic Growth Case
Source: EIA International Energy Outlook 2001
Figure 2 Asia Coal Demand Projections
2
K. Ando; International Forum 2003 - Coal Resouces Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
3. Issues with coal for the 21st century
(aiming to widen the range of
applications of coal)
placed on developing coal resources. These
regulations are affecting our society and economy
seriously. The development of coal resources has
st
I would like to talk about issues with coal for the 21
to do with the following problems.
century. What issues does coal have to overcome to
¾ Restrictions on the quality of coal (sulfur
widen the range of its applications?
content and ash content) and regulations on water
(1) It is basically necessary for coal to be superior to
quality (pollution of rivers)
other fossil fuels. Coal maintains its superiority in
¾ Restrictions on deforestation and surface
the following points:
destruction (subsidence)
i) Stable supply
ii) SOx, NOx, soot and dust, water pollutants, and
ii) Economical efficiency
other contaminants, which are said to be the main
iii) Price reliability
culprits of regional contamination, still remain a
Still, there is one big issue to be resolved for using
serious problem for utilizing coal.
coal.
iii) In addition to these conventional environmental
(2) The bottleneck of environmental issues must be
problems, action against greenhouse effect gases
overcome. It is essential to wipe out the image of
(CO2 and CH4) is strongly required for
dirty and dangerous on coal.
developing and utilizing coal.
iv) Given the above circumstances, COP3 was an
4. Trends in coal
occasion
Here, let me analyze the main issues arising from
for
enhancing
concern
about
environmental protection in coal-producing and
coal and recent trends in coal.
coal-consuming countries, where the utmost
(1) Development of oligopoly in the coal mining
efforts have been made to wipe out the dirty and
industry
dangerous
I am very concerned about the phenomenon of
image
on
coal.
Now,
global
development of the efforts can be seen.
oligopoly in the coal mining industry of its exporting
countries. I am afraid that the cumulative production
Trends in major countries
volume of petroleum and natural gas may amount to
I will itemize the trends in environmental protection
half of their ultimate reserves around 2010 to 2015.
in the main coal-producing and coal-consuming
Judging from Hubert’s theory, the production of
countries.
petroleum and natural gas may start to decrease at that
China: the largest producing and consuming country
period. I am convinced that coal will then become an
of coal
energy source with value and presence greater than
¾ Reducing disasters in coal mines
now it is.
¾ Regional promotion in the northeastern coalproducing area (after the depletion of coal
resources)
(2) Increasing recognition of environmental issues
I will discuss this issue in detail elsewhere. There has
¾ Restricting sulfur content (a sulfur content of
been a growing concern about the environment all
3% or less for newly developing coal mines)
through the aspects from coal production to coal
¾ Preventing ground subsidence by restricting
mining so to speak "under three" (rivers,
utilization.
railroads, and buildings)
i) Tighter environmental regulations tend to be
3
K. Ando; International Forum 2003 - Coal Resources Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
¾ Exploration for deep underground (1,000m or
Vietnam: anthracite-producing country
¾ A growing interest in protecting Halong Bay
deeper) and developing safe mining technology
¾ Developing
and
introducing
Clean
Coal
Restricting the sewage of wastewater from
Technology (CCT)
coal preparation plants into Halong Bay and
Enhancing the coal cleaning ratio from 25%
destruction of waste dumping
¾ A growing concern in safety
to 50% and constructing the large coal
preparation plants
Thailand: high sulfur content coal-producing country
Introducing high-efficiency power generation
¾ Restricting sulfur content (3% or less)
(IGCC and other methods)
¾ Eliminating the allergy against coal using ( IPP
Introducing coal liquefaction and gasification
power generation project using imported coal)
(including underground gasification)
Research on CO2 underground sequestration
(joint research with Canada)
India: country of rapidly expanding in coal-
¾ Improving the system to work on CDM
consumption (current coal consumption of more than
300,000,000 tons=three hundred million tons)
¾ Restriction on high ash content (34% or less)
Australia: the largest coal-exporting country
¾ Systematic promotion to hold down GHG
¾ Tighter controls on water pollusion
¾ -A move afoot to establish a CCT training
Upgrading of coal, CO2 sequestration,
high-efficiency power generation, underground
center
gasification, and forestation in old open cut
Japan: the largest coal-importing country
operations
¾ Tighter restrictions on trace elements
¾ Manifestation of native title, constraints of
¾ Tightening regulations by the Water Pollution
operation due to surface rights, tighter effluent
Control Law (Selenium, fluorine, etc.)
controls
¾ Enforcing the Soil Contamination Control Law
Indonesia: rising coal-exporting country
(Coal of better quality will be required)
¾ Designation of forest conservation areas
5. Countermeasures for Environmental
Issues –Converting the Open Cycle
to the Loop Cycle–
Restricting open-cut mining and installing
infrastructure in a unified manner
¾ Developing and introducing CCT
The above-mentioned trends concerning environmental
Upgrading of coal (Joint development
between Japan and Indonesia) and developing
issues in each country can be summarized as follows:
and introducing briquettes
(1) Augmenting total resources (utilizing untapped
¾ Actions
against
natural resources such as sludge from coal
environmental destruction caused by increasing
washing and CMG) and environmental protection.
and
countermeasures
This is to recover coal mine gas (mainly
illegal mining
¾ Tighter environmental protection control for
composed of CH4), which has caused explosions
accidents during coal mining work and global
coal mining
warming by emissions into the air, as well as
sludge from coal washing, which has caused
4
K. Ando; International Forum 2003 - Coal Resouces Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
water pollution, and then to utilize these materials
vi) Capture and sequestration of CO2
¾ Capture and condensation
as new resources.
¾ Sequestration and storage in the sea, in the
(2) Two serious environmental issues
The environmental issues shall be roughly
ground, and in forests
divided into two categories depending on their
6. Inevitability of introducing an idea
based on the life cycle in the global
warming issue
character.
i) Local pollution
¾ SOx, NOx, dust and soot, and water pollution
¾ Subsidence and ecocide (for example,
It is important to globally reduce the generation of
destruction of forests)
greenhouse effect gas. In order to analyze each global
¾ Local pollution has much to do with an
warming factor, it is absolutely necessary to judge the
increase of population and with poverty.
emissions of the greenhouse effect gas not at the
combustion stage only, but on the basis of the entire
These are mostly environmental issues with
life cycle from mining to combustion.
regional characteristics in developing countries.
(1) Comparison of CO2 emissions in life cycle
ii) Global issues (global environmental issues)
¾ Acid rain
According to one theory, a comparison of CO2
emissions (from mining to combustion) among fossil
Destruction of forests and soil
¾ Global warming
fuels in the life cycle is as shown below:
CO2, CH4
Coal: petroleum: LNG = 1.59: 1.22: 1.00.
Acid rain and global warming are issues that
The differences are smaller than 5:4:3, which is
cannot be resolved by one region or one country
generally believed to be.
alone. They require international cooperation
(2) Example of the effects of coal washing
across borders. I will take up the global warming
I have heard of an example of study results on the
issue, which is said to threatens the very
effects of coal washing. According to the study results,
existence of mankind.
the energy to be used for washing is far smaller (less
(3) Countermeasures against global warming
than 1%) against the total energy to be used for from
The following measures against this issue are
production to combustion. However, due to the
now being studied and promoted.
increase of thermal volume as the result of washing, it
i) Clean use of coal
was proved that generation of CO2 per thermal unit is
¾ Coal cleaning
3-4% less at the washed coal. In our country, disposal
¾ Upgrading
of coal ash is becoming the social headache, costing
ii) Highly efficient utilization
big expense.
iii) Fluidization
As a rational resolution of this issue to be considered
¾ Gasification (including underground gasification)
is that coal-producing countries should make a degree
¾ Liquefaction
of coal washing as much as possible, resulting with
iv) Combined use of coal
higher thermal value. The coal-consuming countries
v) Highly efficient recovery and use of CH4
should increase their imports of coal products with
¾ The current rate of recovery and use of CH4 is
lower ash contents, not at the prices on the basis of the
6%, which is very low.
comparison of calorific values, accepting the idea of
¾ How to increase this rate is important.
bonus value reflecting a decrease in coal washing
5
K. Ando; International Forum 2003 - Coal Resources Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
yields on prices. This is because, as ash content
decreases,
transportation
expenses
will
decline
accordingly. This improved efficiency will reduce the
generation of greenhouse effect gas and expenses for
ash disposal will be minimized as well.
This is also an idea based on the concept of the life
cycle.
7. Summary
– Aiming at sustainable development
pursuing environmental equality
among generations –
In conclusion, I would like to give the following
messages.
(1) The development (supply), use (demand) of
resources and natural environment should be
harmonized with each other.
(2) Coal resources should be developed in symbiosis
with nature.
(3) International cooperation and information sharing
(globalization) are essential to achieve the above
objectives.
(4) Energy resources existing on earth are limited.
Specific resources should not be conveniently
chosen or consumed at the discretion of one
generation, which will impose a burden on future
generations. We should not limit or eliminate the
use of coal, but we should challenge how we can
use it.
(5) Coal is a resource that should be used in a
manner friendly to the earth and with care.
(Noble use)
6
M. Keay; International Forum 2003 - Coal Resouces Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
Environmental Issues in Coal Resource Development
Dr. Malcolm Keay
Chief Executive, World Coal Institute
1. Introduction
These difficulties have led some to look closely at
All forms of industrial activity have impacts on the
natural environment.
ways of making mineral resource development
In the interests of sustainable
compatible with the environment – indeed in some
development those impacts should be minimised as far
cases to question whether such activities can be
as
balancing
genuinely sustainable. As part of the preparation for
environmental protection against the other objectives
the World Summit on Sustainable Development
of sustainability – economic and social development –
(WSSD) last year, a number of companies in the
can involve complex decisions and trade-offs.
mining sector sponsored a major project – the Global
possible.
However,
the
task
of
Mining Initiative – and commissioned a major inquiry
The problems are often particularly acute in relation
to the development of natural resources.
Their
into these difficult issues – the Mining, Minerals and
Sustainable
Development
(MMSD)
Report.
location is not a matter of choice, and they have to be
Following the Summit, the industry has taken the
exploited (if at all) where they are found.
An
process forward, principally through the International
existing
Council on Mining and Metals. But the questioning
industrial
project
can
be
sited
near
infrastructure, centres of population and transport
continues.
routes. With mineral resources, this is rarely possible.
involvement in minerals activities is currently under
They may be found in ecologically sensitive areas,
scrutiny in the Extractive Industries Review, due to
making it difficult or sometimes impossible to develop
report later this year.
For
instance,
the
World
Bank’s
them in an environmentally acceptable manner. Even
when the site presents less acute environmental
This presentation will look at one form of mining
problems, the impacts of development are typically
activity – coal mining – and how it can be harmonised
greater than with an industrial project. Often it will be
with environmental protection. It will focus on
necessary to build access roads, housing for the
upstream
workforce and other generic infrastructure, in addition
downstream utilisation of coal, on which a parallel
to the equipment and machinery for the mine itself.
session is under way as part of Clean Coal Day in
If these have a sustainable value, this may be a
Japan.
resource
development,
rather
than
positive good, but this may not always be the case.
Mineral
resources
are
not
renewable.
The
exploitation of a particular deposit may extend for
years, or even decades or more, but cannot go on
forever. The end of the mine’s natural life creates new
problems - how to cope with the environmental and
economic results of the cessation of activity.
2. The need for coal
As was pointed out earlier, mineral resource
development
can
have
complex
environmental
impacts. It may therefore be asked – why undertake
such activities at all?
The short answer is that
sustainable development is impossible without them.
As the MMSD Report pointed out "it is not currently
7
M. Keay; International Forum 2003 - Coal Resources Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
possible to meet the world’s legitimate basic needs"
developments include improved combustion efficiency
without minerals, including coal.
and reduced emissions, coal gasification, developing
approaches to carbon capture and storage and the
The world needs energy – overall energy demand is
possible production of hydrogen from coal.
projected to grow by around 70% over the next 30
years. Unless this demand can be met reliably and
Even in an ultra low emission future, coal can
affordably, living standards will suffer and there will
therefore continue to be a major energy source – and
be no improvement in quality of life for the 1.6 billion
still be reliable, secure and economic.
people who currently lack access to electricity. To
meet this challenge, the world will need all the energy
sources which can satisfy the economic, social and
environmental
requirements
of
sustainable
development.
balanced energy mix. It has the largest resources of
any fossil fuel, underpinning its long term contribution
to energy security. It is abundantly available,
affordable and reliable, and easy and safe to transport
and store. 39% of the world’s electricity – double
the share of the next largest source – depends on coal.
1
But if coal is to
billion
people
gained
access
to
coal-generated electricity in the last quarter of the 20th
Century and the developing world will continue to rely
sustainable
development, coal resource development also needs to
be carried out to the highest standards. Like other
• Land disturbance is one obvious result of mining.
The extent of disturbance clearly depends on
whether the mine is surface or underground.
Surface mines can occupy significant tracts of land
– tens or even hundreds of square kilometres in
some cases. Underground mines take up less land
but can also have impacts, for example via
subsidence. There is also visual intrusion from the
mining machinery and works.
• Infrastructure development – access roads,
housing etc can add to the impacts and spread them
heavily on coal to meet its development needs.
over a wider area.
Like other energy sources, coal will have to meet
environmental challenges while continuing to make a
major
contribute to
forms of mining it inevitably has significant impacts:
Coal will have a key role, as part of a diverse and
Around
3. Environmental Impacts of Mining
contribution
to
economic
and
social
development and energy security.
The increase in transport
movements associated with miming activity may
lead to increased emissions, noise and other
significant environmental impacts.
• Loss of habitat may occur. For the reasons given
above, mines are often found in otherwise
Climate change is of course key among these
challenges and although it is not the main focus of this
presentation, it is perhaps necessary to stress that
continued coal use can be compatible with lower
greenhouse
gas
emissions,
through
improved
technology. Coal is part way down a technology
pathway
that
has
already
delivered
major
environmental progress and is heading towards even
more substantial improvements. Future technical
8
undeveloped areas, which may provide significant
habitat for wildlife.
• Dust and noise pollution may be created by the
mining activity.
• Emissions of various sorts may also be produced,
for instance methane generation and release.
Emissions may also be associated with mining
machinery and equipment.
M. Keay; International Forum 2003 - Coal Resouces Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
• Surface and groundwater systems may be
be effective only in regulating impacts that can be
affected. One particular risk is that of pollution
relatively easily measured, such as mine water runoff.
from saline or acidic water draining from mines.
It may not create the right overall incentives – for
• Solid wastes may be significant, for instance from
instance, where legislation sets minimum standards it
beneficiation plant associated with coal mines,
often fails to provide an incentive for higher
which discards less valuable components of the
performance
mineral. The overburden associated with surface
Furthermore, the circumstances of individual mines
mining also needs to be disposed of carefully.
are often very complex and better captured by
and
can
discourage
improvement.
establishing broad goals or principles than by specific
This may seem like a formidable list, but it also helps
requirements; tight regulations can reduce flexibility
to underline the extent to which coal mining and its
in meeting local needs.
impacts are well known and understood. Coal mining,
standards develop quickly; in many circumstances,
both surface and underground, has been undertaken
transnational companies are better placed to introduce
for hundreds of years. It underpinned the Industrial
higher standards than international legislation (which
th
th
Finally, technologies and
Revolution in Europe in the 18 and 19 Centuries.
is generally lacking) or national authorities (which
Technology has changed, populations have grown and
sometimes lack the expertise and capacity to monitor
environmental expectations have risen since them.
developments effectively and keep up-to-date). Best
Nonetheless, coal mining continues at a significant
practice in mining, in such areas as rehabilitation and
level in Europe. Even in a densely populated and
minimum water contamination, is often developed in
environmentally sensitive country like Germany, both
mines in OECD countries and transplanted to mines in
underground and surface mining are carried out, to the
developing and transition economies by international
highest environmental standards.
mining companies.
Across the world, over 50 countries engage in coal
The balance between regulation and voluntary
mining, ranging from the most economically advanced,
approaches will therefore depend on the particular
like the US and Australia, to low income developing
circumstances. It is more relevant to focus on the
countries like China and India. The experience gained
objectives to be aimed at, based around a holistic
in a vast range of different environmental and
approach to mining, taking it through the three main
economic circumstances is enormous. Technologies,
stages:
techniques
• Environmental impact assessment
and
policies
for
coping
with
the
environmental impacts of mining have been developed
• Mining development plan
and refined.
• Mine closure and restoration plan
The challenge for the industry is to
continue to improve and implement these techniques.
An environmental impact assessment is now standard
practice for all significant projects and allows a
4. Approaches
Government regulations are clearly one component
in promoting effective techniques, but it would be
wrong to see them as the sole, or even the primary,
route to better performance. Legislation can generally
9
judgement to be made as to whether mining should
proceed – and if so, under what conditions, in order to
ensure maximum environmental protection. The
assessment has two main purposes:
M. Keay; International Forum 2003 - Coal Resources Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
•
To ensure that environmental costs (also, usually,
environmentally acceptable uses. As far as possible
social
full
it should involve replanting native vegetation and
economic
creating a potentially productive ecosystem on the
and
consideration
health
in
costs)
are
determining
given
the
viability and acceptability of alternative project
scenarios.
•
reclaimed land.
As this brief description indicates, while the broad
To ensure that advance thought is given to all
principles can be set out, the precise results cannot be
stages of the project so that adequate control,
determined in the abstract. It will require a detailed
mitigation or protection measures are incorporated
consideration and discussion of what is possible and
into
acceptable on an individual site. Much of this cannot
project
design,
implementation
and
decommissioning plans.
be determined in regulation, but will have to be
negotiated and agreed in the context of a particular
Thus, environmental planning needs to cover the
project.
whole lifecycle and must be undertaken at a very early
stage, before mining actually begins (and updated and
monitored as it progresses).
Clearly there are risks here – that market pressures
may lead to a drive towards lower standards or fail to
recognise and reward good performance. But there are
This is not the place to describe the planning process
also very strong pressures in the other direction.
in full, but the aim is essentially to deal with the
Companies are increasingly conscious of their
impacts described above. The development plan, for
reputations and the risks they may face if they are seen
instance, should address such issues as:
to perform poorly in environmental or social terms, as
• Removal and storage of overburden (the soil and
a result of increasing globalisation – activities across
the world are under scrutiny by an international NGO
rock above the mined deposit)
• Management of surface and ground water
and media community. Their views in turn affect the
• Identification and management of acid mine
financial community. If a company’s activities are
drainage risks, for instance through isolating
seen to be unacceptable, investors will be reluctant to
fund the company. Increasingly therefore this area is
drainage streams.
• Minimisation of dust and spillage.
Specific
measures such as wetting storage piles may for
seen as part of corporate "risk management" in the
same way as potential financial and commercial
liabilities.
instance be considered.
• Control or recovery of methane.
• Storage and handling of chemicals and fuel on site.
• Development of restoration and revegetation plans
appropriate to the site, including where possible
early restoration of worked out areas and spoil
5. Techniques
The
range
ways
in
which
performance
improvement can be achieved is very diverse.
As
well as formal regulation it can include:
• Company
heaps and early revegetation to reduce dust.
of
voluntary
initiatives.
Increasingly
companies are recognising that they need a
The mine closure plan should aim to return the land
"licence to operate" not just in the formal sense of
to conditions capable of supporting prior land use (or
a permit from the national Government, but also in
equivalent
the approval of the local community and others
uses)
if
possible;
otherwise
other
10
M. Keay; International Forum 2003 - Coal Resouces Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
affected by the mining activity.
This may lead to
measures beyond what is legally required.
For
• Information management and reporting helps
ensure
that
companies
understand
their
example, Anglo Coal is establishing targets beyond
environmental impacts and can be held to account
legal requirements and “business as usual”
for them.
baselines for key environmental areas such as
Initiative, ways of monitoring and recording the
water use, energy consumption and land use.
environmental impacts of mining activities are
• Collective industry initiatives. Clearly, there are
As part of the Global Reporting
being looked at specifically.
limits to what a company can do on its own – there
may be concerns that unilateral action to promote
sustainable
development
will
affect
Of course, achieving results requires not just plans
and words, but actions to back them up. I would like
competitiveness. Industry wide codes of practice
briefly
can both allay such concerns, improve collective
demonstrate the approach in practice.
performance
and
provide
an
avenue
to
describe
two
projects
which
help
for
information-sharing, industry-wide data collection
5.1 Koala Venture
and company and industry performance assessment.
As noted above, mining ventures, especially surface
At a wider level, the Global Mining Initiative
mining, can have big impacts in terms of land use and
referred to above is a major international project
potentially disturbance and loss of habitat. This
aimed at increasing awareness of sustainable
problem had to be faced at the Blair Athol mine in
development and promoting its principles across
Queensland – Australia’s largest export coal mine.
the mining industry.
This mine, which is a traditional "open cut" operation,
• Better technology and techniques are of obvious
involves clearing land in areas to be prepared for
relevance to coal utilisation, as pointed out above,
mining; the mining operation itself; and eventual
reducing emissions by the use of advanced clean
rehabilitation. Rehabilitation of the vegetation was
coal technology, but they also contribute to better
factored into the plans, as indicated above – but there
mining methods, lower levels of waste production,
remained questions about the impact on the population
and better means of management, eg through water
of approximately 100 koalas which live on or pass
recycling etc.
through the Blair Athol mining area.
• Education
and
skills
development
can
be
particularly important as a means of disseminating
To ensure that the impacts were properly understood
better techniques and improving awareness of
and managed, a partnership was established between
environmental (as well as health and safety issues).
the mine operator, Pacific Coal, and the University of
This helps improve the safety and environmental
Queensland.
performance of mines as well as raising general
skills levels within the community.
• Consultation
This collaborative study – the longest ever
a
undertaken on koalas and their habitat – aims to
requirement in most developed countries and
provide leadership and innovative solutions for
increasingly recognised as essential in all parts of
intensive land use in environmentally sensitive
the world.
circumstances while adding to knowledge about
with
local
communities
is
It allows the early identification of
(sometimes unexpected) environmental impacts
and ways of dealing with them.
11
Australia’s most famous native animal.
M. Keay; International Forum 2003 - Coal Resources Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
In fact, before the study was undertaken relatively
and coal-fired power stations.
little was known about koalas’ reaction to disturbance
and relocation. The researchers developed techniques
Given the limited overall water resources, this
for collecting detailed information on the koalas’
concentrated industrial activity has implications for
movements and behaviour, including fitting 100
the management of the local river system – the Upper
koalas with radio transmission collars to track their
Olifants River Catchment. Water quality is important
movements and DNA testing of koalas to determine
locally but also more widely – the Olifants river flows
their genetic relationships.
through the Kruger National Park into Mozambique
and the Indian Ocean. Water quality problems,
The information gathered has had benefits for the
mine project itself. For instance it has enabled a two
including high levels of sulphates, occurred at times
during the 1990s.
stage system of clearing to be developed which
encourages koalas in the path of the mine to relocate
To deal with these problems, a collective approach
voluntarily thus minimising the trauma of capture; the
was initiated including not only coal producing
revegetation of mined areas also takes specific account
companies but also the Department of Water Affairs of
of koalas dietary and roosting needs.
the South African Government and other stakeholders.
It drew on experience in broadly comparable areas I –
The project has also had wider benefits – the
information gathered has been incorporated into the
in particular the Hunter Valley in New South Wales,
Australia.
National Strategy for the Conservation of the Koala in
Australia.
The procedures for tree clearing are of
The result was a controlled discharge scheme based
wider application by other land-disturbing industries
on the use of the available assimilative capacity of the
and the information about koala diets has contributed
Olifants River. Major water users in the catchment
to the understanding of koala ecology. Overall
area, with the support of stakeholders, coordinated
therefore the mining has been carried out with
their activities with the aim of lowering sulphate levels
minimal impact on the local koala population and has
An extensive network of monitoring systems was
actually benefited koalas and the protection of their
installed and various models of river flow, pollutant
habitat on a wider scale.
load etc developed. A number of industries in the
area, including power stations, made significant inputs
of resources and capital spending into the collective
5.2 Water Management Initiative in South Africa
As noted earlier, water management is often one of
effort, on such measures as drainage, storage and
the key challenges facing coal mine operators. The
treatment systems. Progress towards improved water
problem is complicated by the fact that many of the
management commitments is monitored by an external
world’s mines – like those in South Africa and
auditor.
Australia – occur in regions of water stress, where
rainfall is low and periods of drought and low river
The process has provided clear benefits to the
flow are common. In one such area, the Highveld
environment, including a marked improvement in
region of South Africa, there is a large concentration
water quality in the Olifants River. It has also led to
of industrial and agricultural activity – not just the
a wider understanding of water management, which
coal mines of the Witbank but also chemical plants
has benefited the mines themselves, for instance by
12
M. Keay; International Forum 2003 - Coal Resouces Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
reducing constraints on access to reserves, but also
development world-wide and foster greater
agricultural and other users, via new irrigation
co-operation with multi-stakeholders;
processes.
3. improve the health and safety performance of coal
mining, especially in developing countries;
The initiative has therefore proved a valuable
4. reduce the environmental impacts of coal
learning experience for all parties involved has
production and use, especially in developing
improved transparency and cooperation and trust.
countries;
5. further the development and deployment of
6. The Way Forward
cleaner coal and carbon capture and sequestration
These examples are typical, but not the whole story.
technologies worldwide;
There have been failures as well as successes. As part
6. improve the collection, collation and distribution
of its contribution to the World Summit on Sustainable
of information regarding environmental, health
Development, the World Coal Institute, on behalf of
and safety impacts – with enhanced transparency
the coal industry, produced a report on coal’s
and recognition of exemplary performance; and
contribution to sustainable development. It analysed
7. demonstrate
the
effectiveness
of
voluntary
the industry’s past performance – including its past
agreements in achieving progress on sustainable
failings.
development in order to enhance their credibility.
It identified a number of problems,
including a failure by the industry to show leadership,
as well as some practical complications such as the
As can be seen, this goes wider than the
wide geographic distribution of coal mining, the
environmental impacts of mining, but such an
varied scale of mining operations and the wide range
approach is consistent with the principles of
of issues which vary between locations. Such
sustainable development – the need to take a holistic
problems have made coordination within the industry
view, not just of one aspect, but of all three pillars of
difficult. However, there is now a clearer basis for
sustainable development.
future progress in a number of recent developments,
many associated with the WSSD, including the Global
Mining Initiative referred to above and the formation
of the ICMM.
The WCI Report also includes a
number of commitments for the future. It sets out a
forward action plan to improve performance based
around seven key areas of improvement:
7. Conclusion
As I hope this presentation has made clear,
reconciling
coal
resource
development
and
environmental protection is not an easy task, but it can
be done. It is inevitable that mining activity of any
sort will have impacts on the environment and by the
nature of resource extraction these impacts may be
Key areas for improvement in the coal industry in
the next decade (to 2012)
sustainable development within the industry and
among local mining communities;
principles
of
sustainable development. Withdrawal from mining
activity is not a sustainable solution – indeed it would
simply lead to greater poverty, environmental
2. build strong leadership within the industry to
the
At the same time, the worlds
needs minerals in general – and coal in particular – for
1. Increase the understanding of the principles of
implement
particularly sensitive.
sustainable
13
degradation and misery.
M. Keay; International Forum 2003 - Coal Resources Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
So the task facing the coal industry is to ensure that
development takes place in the most environmentally
sustainable fashion. This requires careful planning,
right from the start of any project, and sensitive and
consistent implementation. With the right approach
the result can be effective resource development
combined
with
equally
effective
environmental
protection, and there are many examples of such
projects. It would be foolish to deny that there have
also been failures; the industry needs to maintain the
momentum towards continuing improvement to ensure
that the ever increasing environmental expectations of
the 21st Century can be met.
It has committed itself
to a strategy for doing so and a set of key goals which
will need to be delivered. I am confident that it can
meet this challenge and ensure that coal resource
development takes place in a way which harmonises
with the natural environment – the aim of all of us
here at this Forum today.
14
Speech
M. Oprisan; International Forum 2003 - Coal Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
Coal Bed Methane Recovery and Commercial Utilization in India
Morel Oprisan
Technical Adviser, Industrial Energy-Efficiency Branch,
United Nations Industrial Development Organization (UNIDO)
Abstract
Efficient and reliable energy supplies are essential for India, in order to accelerate the growth of its economy. In
order to improve its per capita energy consumption, India, with its vast energy requirements, has to plan its future
fuel options very carefully.
Hydrocarbon Vision 2025 initiative plans increased use of natural gas (most of it through imports) and nuclear
energy. The share of coal and hydro electricity are likely to remain at current percentage levels and the share of oil
has been planned to come down. Coal Bed Methane (CBM), a very eco-friendly clean energy source available in
the vast coal resources of the country can be exploited to reduce the dependence on imported natural gas. The
government of India has taken many steps to encourage and accelerate exploration and exploitation of CBM in the
country, and a very attractive CBM Policy was enacted in 1997. A National Pilot Scale Demonstration Project with
co-funding from the Global Environment Facility (GEF), and UNDP, titled Coal Bed Methane Recovery and
Commercial Utilization is under implementation at two sites in the Jharia coalfields, in the State of Jharkhand.
This demonstration project has as objective the national capacity building, as well as providing data on the coal
characteristics for CBM recovery and its utilization.
UNDP requested the United Nations Industrial Development Organization (UNIDO) to manage all international
aspects of training, provision of expertise and procurement of equipment and related services for this project that
was designed to demonstrate the commercial feasibility of utilizing recovered methane from one of the largest
coalfields in India.
1. Introduction
activities like rice cultivation, livestock management,
Efforts are being made worldwide to control the
burning of bio-mass & fuels, coal mining and landfills.
emission of greenhouse gases and to reduce the
Human activities account for about 60% of total
pressures for accelerated climate change. Methane is a
methane emissions. Although the growth in emissions
powerful
impact
is loosely correlated with increase in population,
approximately 20 times more severe than carbon
presently the global concentration of methane is
dioxide. Its adverse impacts are felt more intensely
increasing by about 1% per annum.
greenhouse
gas,
with
an
due to its shorter residence and higher potency in the
atmosphere than carbon dioxide. However, methane is
Coal mining is estimated to account for about 10% of
a remarkable clean fuel when burnt, and its
all human-related methane emissions. Methane is
combustion produces no SO2 or particulates and only
associated with coal as a by-product of the coal
about half of the CO2 associated with coal
formation process. It is trapped in coal beds and
combustion.
released during and after mining. The methane
associated with the coal beds has caused disasters in
Emission of methane is related to various human
17
underground coalmines all over the world. In order to
M. Oprisan; International Forum 2003 - Coal Resources and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
reduce the hazard from methane explosions, mines are
significant potential source of energy both in the
ventilated to reduce the methane content in the mines.
region and for the country.
Technologies are now available to recover the trapped
methane from coal-beds prior to mining, through
2. CBM – Alternative to Gas Imports
drilling of boreholes. These provide an additional
Coal Bed Methane is one of the promising new clean
source of energy while reducing both the escape of
alternative energy source. CBM is the gaseous
methane gas to the atmosphere and mining hazard.
hydrocarbon present in the matrix of the coal seam,
Hence, capture and utilization of methane is both
produced during the carbonization process millions of
beneficial to the global environment and it constitutes
years ago.
rational use of energy. This provides further benefits in
terms of enhanced underground mine safety and better
Coal Bed Methane, a source of clean energy, has
productivity due to reduced downtime in gassy mines,
been commercially exploited and used around the
thereby giving improved mine economics and
world for the last one and a half decades. The leading
employment protection.
country in its commercial exploitation is the U.S.A.,
having a total proved coal reserves of 246 billion
India is the third largest coal producer in the world
tonnes (1998) and an estimated CBM reserve of 750
and has substantial coal reserves. It produced over 300
Trillion Cu.ft. CBM development was started in U.S.A.
million tones in 1999-2000. Open cast production
in early '80s when production of CBM was 10 billion
accounts for 75% of the total output and the remaining
cu.ft. (1984) and by 1990 the production had reached a
25% is from underground. The share of the
level of 194 bn. Cu. ft. After some of the States
underground output in the total production is expected
enacted CBM legislation, the CBM development
to remain at the current level through to 2010 even as
accelerated and by 1997 its production had reached a
the coal production increases. The average depth of
level of 1130 bn. Cft. The present CBM production is
the underground mines is 150-200 m with a seam
over 1200 bn. Cft per year.
thickness of 2-3 m. On an average, 75% of Indian
coals are not highly gassy. However, the underground
highly gassy. The coal seams of the region primarily
3. Capacity Building Project for CBM
Exploitation
possess superior grade coal. Coal mining activity in
Since India has no experience in the commercial
this region has been and will continue to be a major
exploitation of CBM, the impact of the world
industry, maintaining a dominant share in the coal
technology will have to be taken into consideration
sector of the country, given the demand for superior
while going ahead with its exploitation. Whereas it
grade coal. The region has a high concentration of
may be possible to use the proven technologies of the
industrial units (steel plants, chemical, ceramic, and
countries well advanced in CBM exploitation, it would
glass industry, all of which demand high temperature
be necessary to establish geological and other
long flame coal found in the region), and high
technical parameters/characteristics of Indian coal
population density. Consequently, extraction of coal
seams in respect of CBM recovery. The various
has been a major contributor to methane emissions
necessary
into the atmosphere. If efficiently recovered, coal bed
implementation of CBM projects are:
coal reserves of the eastern coal belt are generally
methane associated with coal reserves could be a
18
steps
to
be
taken
for
successful
M. Oprisan; International Forum 2003 - Coal Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
ƒ
Resource assessment and their economic
potential;
3.1 Project Objectives and Strategy
The project concept is to effectively capture methane
ƒ
Feasibility study for commercial exploitation;
ƒ
Financing mechanisms for such projects
in working coal mines from:
ƒ
followed by contracts and approvals;
The mined out areas that contain and
ƒ
Construction/installation, and finally;
potentially emit methane to active workings
ƒ
The operations
by vertical wells drilled from the surface,
known as gob holes;
Without the availability of the basic information
ƒ
The coal face being mined via deep inseam
relating to the resource assessment and other
drilling of long holes in coal and in strata
geological characteristics of coal seams with regard to
above and below and;
CBM recovery, it is very difficult to undertake the
ƒ
steps mentioned above and to prepare a bankable
In the coal reserves by drilling surface bore
holes ahead of the coal face being mined.
feasibility report of a viable CBM Project.
The project strategy is to overcome both the
In view of the above, the Ministry of Coal,
technological and institutional barriers by:
Government of India with co-funding from the Global
environmental Facility (GEF) and the United Nations
ƒ
Strengthening and increasing the capacity of
Development Programme (UNDP), has undertaken a
the Coal Mine Planning and Design Institute
pilot scale demonstration project, which will provide
(CMPDI), the mine owners, who are the
the required information on the Indian coalfields so
Bharat Coking Coal Limited (BCCl), Coal
that the viability of CBM projects can be realistically
India Limited (CIL), and the Ministry of Coal,
assessed and CBM recovery can take a giant step
to develop and support CBM recovery and
forward. The project was also designed to demonstrate
use projects;
the commercial feasibility of utilizing recovered
methane during coal mining activities from coal and
ƒ
Providing training and experience in the
surrounding strata before, during and after extraction
identification, design and implementation of
of coal. Recognizing the complexity of the project,
programs to recover and use CBM in a safe,
UNDP requested UNIDO to manage all international
cost effective, and environmentally acceptable
aspects of training, provision of expertise and
manner;
procurement of equipment and related services.
ƒ
It is expected that at the end, the UNDP/GEF/
Creating a Coal Bed Methane Clearinghouse
to manage data and information related to
UNIDO-GOI CBM Project will support technical
CBM technology;
assistance and in-country capacity building for
expanded methane recovery and use. Through
ƒ
Preparing and executing drilling programs at
representative demonstration plants, the project will
the Moonidih and Sudamdih coal mines and
introduce advanced techniques of gas resource
use of the CBM in power generation and
assessment and recovery and utilization methods
possibly as transport fuel.
relevant for Indian conditions.
19
M. Oprisan; International Forum 2003 - Coal Resources and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
km respectively.
3.2 Site Information
Since appropriate
methane
recovery and use
techniques can be heavily influenced by local
geological conditions, mining methodologies and gas
Electric power supply is available at mine site at 11
kV, 3.3 kV, 550 Volts and 200 Volts, 50 Hz.
quality, identification and techno-economic feasibility
of projects have to be site-specific. The area chosen
Land at the work place is generally plain to slightly
for the demonstration project, a representative sample
rolling terrain and well connected by roads. Some
of mines drawing on the CBM resource characteristics
temporary approach roads to drilling sites will have to
existing in many parts of the country is the state of
be made.
Jharkhand and is principally located in the Jharia
coalfield. The coalfield lies within a structurally
Dhanbad town besides having headquarters of Bharat
aligned basin located in the central and eastern part of
Coking Coal Ltd. has also the Central Mining
the state. The maturation of the resources found in
Research Institute, designated Laboratory for the
these fields ranges from high volatile bituminous coal,
project, which will be involved in various laboratory
to naturally coked coal. Maturation of the coal has
testing of coal cores. It is also the headquarter of
resulted in the widespread occurrence of coal bed
Director General of Mines Safety.
methane resources. Some of these resources have
migrated or have been lost to the atmosphere long ago,
Moonidih underground mine has a large number of
but much of the methane remains trapped at depth
coal seams which are being worked by Longwall
until the gassy coal seams are extracted.
caving method up to a depth of about 500 m.
Some key information is given below:
Sudamdih underground mine has a large number of
thick coal seams with steep gradient (250 to 400) which
The sites are in the leasehold area of Sudamdih and
Moonidih underground coal mines in Jharia coalfields
are being worked with hydraulic sand stowing by
various types of slicing methods. Mine is watery.
in the District of Dhanbad in the State of Jharkhand of
India. The mines, which are owned by Bharat Coking
Further details and details of drilling locations of the
Coal Limited (a subsidiary of Coal India Limited) with
seams in which bore holes will have to be drilled are
its headquarters at Dhanbad, produce about 28 million
given in the details of the concerned drilling package
tons of coal (1999-2000). Dhanbad and Jharia
for both mines.
coalfield is a well developed area. Dhanbad is well
connected by rail and road to various important towns
Mines are located in a tropical climate with summer
including Ranchi, capital of Jharkhand State (at a
maximum temperatures going up to 42-450C (in May
distance of 180 km by road) and important metro
and
June).
Winter
maximum
and
minimum
cities of New Delhi (distance about 1100 km by rail)
temperatures range from 25 to 32 C and 8 to 110C
and Clacutta (distance about 260 km by rail). There
respectively (November to February). The annual
are fast moving trains to Dhanbad from New Delhi
rainfall is around 1300 mm, 80% of which occurs in
(overnight journey) and from Calcutta (4 ½ hours
monsoon season (mid-June to mid-October). Storms of
journey). The distance from BCCL Hdqrs. Dhanbad to
mild nature do occur in the pre-summer season, i.e.
Moonidih and Sundamdih coal mines is 18 km and 25
March-April.
20
0
M. Oprisan; International Forum 2003 - Coal Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
The original project document was produced several
3.3 UNIDO's Contribution
In managing the project implementation, some of the
activities performed by UNIDO include:
years ago, before UNIDO became involved in it. It
became obvious in the mid-2000 that the training
budget was inadequate. Also, safety issues had been
ƒ
ƒ
Identifying and recruiting internationally
entirely omitted. The project authorities, quite
known consultant to function as the Chief
reasonably, decided to try and step around these
Technical Adviser (CTA), with expertise in
problems by adding appropriate requirements on to the
coal bed methane recovery and utilization,
scope for equipment suppliers. This, in turn, led to a
including expertise in advanced technologies
packaging approach for procurement, which hindsight
and systems used to recover, clean, transport,
has demonstrated, was not encouraging to companies
store and utilize the gas, as well as experience
who only wish to supply and commission their own
in training;
equipment and then withdraw.
Identifying, recruiting and fielding highly
As a result, Expressions of Interest (EOI) was invited
qualified international experts for the various
based on 4 comprehensive packages which included a
functions required by the project;
variety of related pieces of equipment and all work
related to their integration. Over 60 organizations were
ƒ
Organizing training and study tours abroad
invited to Express Interest directly and notification
and providing support services so agreed
was published on two UN web sites and in the Times
upon in consultation with the Counterparts;
of India. This produced a rather poor response. Hence,
the lesson is that whatever approach is followed, "soft"
ƒ
Procurement of equipment from abroad
services should not be tied to equipment supply.
through:
A bid list was agreed, between Project Authorities
Review
and
finalization
of
equipment
and
UNIDO,
primarily
based
on
engineering
specifications prepared by participants in
companies, because individual suppliers had sent in
training/study tours;
EOI's, which demonstrated that they only wished to
Identification of equipment vendors;
supply their own specific equipment. However, a list
Preparation of request for proposals (RFP) for
of
submission to vendors;
documentation to assist those invited to tender.
suppliers
was
included
in
the
later
bid
Preparation of criteria for evaluation of
proposals and selection of vendors;
The overall budget for equipment may have been
Selection of vendors in accordance with the
adequate when the project document was written. It is
above criteria;
not generous now. In particular, the international
Preparation of contractual documentation for
experts have consistently advised that the US market
equipment procurement and negotiations with
was very buoyant for CBM projects following large
vendors;
gas and oil price increases in the past years. Evidence
Follow up after equipment delivery and
suggests that US suppliers of drilling related
installation and commissioning at site.
equipment all have full order books. Inevitably, this
has impacted adversely on prices. It must also be
21
M. Oprisan; International Forum 2003 - Coal Resources and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
remembered that this sort of equipment is not
produced on a production line; it is customized for
The preparatory ground work for using the CBM
each application, so an active home market acts as a
when received at the project sites at Moonidih and
disincentive to take bigger risks abroad.
Sudamdih mines of BCCL is in progress.
It is apparent now that for most major items there are
The Oil and Natural Gas Company (ONGC) of India
only a limited number of suppliers with appropriate
is very proactively involved in the implementation of
experience. A high workload also currently applies to
this project. ONGC is co-funding Hydrofracturing unit
the major US engineering contractors in CBM. Only
and Cementation units costing $5.24 mill. on 50:50
very few expressed interest in spite of a widespread
cost sharing. ONGC had also undertaken the operation
attempt to invite and advertise.
and maintenance responsibility of both the units.
Candidates from countries other than the USA were
invited to Express Interest in an attempt to obtain a
proper competition both technologically and on price.
Surprisingly, no EOI's were received from Australia,
3.4.1 Technical Aspects
The purpose of the drilling and production program
is to effectively capture methane from:
Germany or UK for the drilling while candidates from
Italy, Poland, South Africa and India all submitting
ƒ
poor EOI's.
Coal
reserves
away
from
underground
workings by drilling surface boreholes (CBM
wells);
It was the semi-turnkey approach, which has failed
ƒ
Mined out areas underground that contain and
and has been later replaced by the present approach of
potentially emit methane to active workings
ordering
specialized
(CMM sources) by vertical wells drilled from
manufacturer. This approach is producing now the
the surface (Gob wells) and by underground
expected results.
connecting pipes to a drainage pipeline
specific
equipment
from
system under vacuum to be installed in the
mine;
3.4 Present Status of the UNDP/GEF/UNIDO-GOI
ƒ
Active working areas down in mines using
underground horizontal/inclined directionally
CBM Project
All equipment for CBM recovery from vertical and
drilled wells (CMM wells) in seam, parallel to
gob wells, like Vertical rig, Hydrofracturing unit,
the seam roof and/or floor to drain methane
Cementation unit and other supporting equipment
from a longwall prior to, during, and after
costing around US$8 mill. has been ordered and the
mining activity.
equipment has been arriving at site since the beginning
of 2nd quarter 2003.
Surface wells (CBM- and Gob-wells)
The
production
capacity
of
CBM
boreholes
The equipment for CBM recovery from underground
essentially depends on the matrix permeability of the
wells as well as CBM utilization equipment costing
coal, its gas content and the net coal thickness of the
around 4.5 mill. USD is in the process of being
connected seams in the production horizon.
ordered.
Continuous CBM production can only be maintained
22
M. Oprisan; International Forum 2003 - Coal Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
if desorption of the adsorptively fixed, methane from
be used for desorption tests and to examine other
the coal molecules can occur. In order to achieve this
parameters of the rock material which will help in
it is necessary to lower the pressure in the coal seams,
designing the hydraulic fracture treatment.
and this can be done by draining the fluid from the
seams.
The final true vertical depth (TVD) will vary a little
Hence, the purpose of the surface wells is the access
from well to well.
to production horizons in a stimulated deposit and to
After installation of the casings to the planned depth,
produce formation water and gas in parallel.
the annulus between OD of casings and the wall of the
well will be cemented in all sections. This keep
For the methane production using Gob-wells it is not
necessary to initiate the desorption process. If the
groundwater levels separated and isolates in this first
step the well from any horizon of the deposit.
wells hit an open, mined out area in the mine, the
already desorbed methane there can be captured and
The same drilling and casing scheme will be used in
the flow of gas can further be increased by creating a
principle for the Gob-well(s); but the depth will be
vacuum in the wells.
~800 m only and in section III probably no casing will
Permanent pumping of formation fluid is also not
necessary because it will, after reaching the well, flow
be installed.
Cementation activities will be executed only in
down to the Gob by gravity.
sections I and Ⅱ.
Well locations
Drilling and Cementing Equipment
The surface drilling equipment (rig, drill string, mud
The surface CBM drilling and production program
consists of 7 wells. Five (5) wells are located in the
concession area of the Moonidih mine and two (2)
pumps, mud cleaning system, auxiliary equipment)
consists of standard components normally used for
such type of wells in the CBM industry internationally.
wells in the concession area of the Sudamdih mine.
The required hookload capacity of the rig will be ~50
Only one Gob well is planned for the Moonidih mine.
tons (metric tons, regular hookload).
Drilling and casing scheme
The drilling and casing scheme is a commonly used
Also the design of the cementing equipment is of
standard use in the oil, gas and CBM industry.
one and will be the same for all CBM-wells.
(m)
I : 0 - ~ 15
II : ~15 - ~ 200
III: ~200 - ~ 1000
(mm)
(mm)
~400
(ramming, auguring)
311
(drilling Tricone bit)
216
(drilling Tricone bit)
~360
(stand pipe)
245
(anchor pipe)
140
(production pipe)
Stimulation of CBM-wells and related equipment
To improve the flow conditions from the deposit to
the well, for the formation water and desorbed pure
methane, and to enhance the production capacity of
CBM wells, stimulation of the production horizons is
standard procedure. This is done in most cases by
In some sections of the CBM wells it is planned to
hydraulic fracture treatment. Such type of stimulation,
drill with a core barrel (4-6 core sections per well,
including the necessary perforations of the 140 mm
length of sections ~ 6 m each). The core samples will
casing – to get access exactly to the target horizons –
23
M. Oprisan; International Forum 2003 - Coal Resources and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
is also planned to be executed during the project for
~100 m3/day, it will have flexibility of reaction to
each CBM well.
variations of the amount of formation water flowing
from the deposit into the cased borehole through the
The lithologic profiles of the Moonidih and
perforations.
Sundamdih mines are different.
The daily gas production will vary from well to well
For the 5 CBM-wells at the Moonidih mine, 2
stimulation horizons are likely to be used for each well.
based on the special geological conditions of each
single
CBM-well.
However,
the
average
gas
3
These 2 horizons contain a total of ~13 m of coal
production per day is estimated to 5,000 m per well
connecting a total of 5 seams to each single well. The
and the average production period to 15 years per
stimulations will be executed in each well at the
well.
depths of ~850 m (perforation for horizon 1) and ~550
m (perforation for horizon 2) using the through casing
The content of methane in the crude gas is expected
to be 90-95%.
method.
For the 2 CBM-wells of the Sudamdih mine,
probably 3-4 stimulation horizons are likely to be used
for each well. In one well these 3-4 horizons contain a
total of ~60 m coal, while other well contains approx.
32 m of coal. The depth of the perforation of the
CBM well 03 will be approx. 750 m (horizon 1), 600
m (horizon 2), 500 m (horizon 3) and 330 m (horizon
4) and for the well CBM 04 approx. 100m less for the
Wells down the mine
Budget constraints and new technical developments
have considerably changed hard coal mining all over
the world. In general, the number of active workings
(mostly longwalls, using caving method) has been
reduced significantly and, at the same time, the daily
production of each single working has increased
drastically. Therefore, the ventilation is more often
unable to remove the amount of methane set free by
perforations of the same target horizons.
the activity of the working. This results in downtime
The selected design for the stimulation equipment
which will be used for the hydraulic fracturing
treatments of the CBM-wells is also based on the
standard requirements for the use in the oil, gas and
of the working because of the electric safety trips
caused by too high a methane concentration.
To
avoid this costly downtime, or even worse, disastrous
methane explosions, the mines are making great
efforts to design and execute drainage of workings as
CBM industry.
effectively as possible.
Production equipment and estimates for gas
production
The production equipment will consist, for each well,
of tubing with downhole pump, wellhead and
gas/water separator.
The Moonidih and Sudamdih mines have problems
with the downtime of some of the workings as the
amount of fresh air is limited and cannot be increased
further. Because of such problems, a decision was
made to drill degasification wells in order to drain the
released methane and remove it from such workings
As the pumping equipment will be able to operate
with a water-raising capacity of
between ~10 to
24
by transporting it to the surface via a pipeline system
under vacuum. Up to now, both mines lack the state
M. Oprisan; International Forum 2003 - Coal Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
of the art technology for gassy workings.
m (only in seam wells) to 8000 m (4 in seam
wells and 6 wells into the roof).
Drilling scheme
The two mines use different mining systems for the
production of coal because the deposits are different,
although geology and lithology are more or less the
same.
Sudamdih mine:
• Because the mining system is a stowing working,
gas from neighboring seams will likely not be
mobilized during mining activity.
Moonidih has level beds and applies retreat longwall
mining technology.
Therefore,
only in seam wells will make sense there. Two
blocks have to be degasified prior to mining
Sudamdih has semi-steep to steeply inclined beds and
applies a stowing working mining
technology.
activity, drilling up to 45° upwards in seam wells
from the 300 m east lateral. The gas will be
drained by 1 or 2 main wells (depending on the
Because of these differences, the drilling schemes of
the degasification wells will be of different designs.
fault structure inside the 2 blocks) with several
side-tracks to be drilled 1 year prior to mining
activity. The total length to be drilled in the 2
Moonidih mine:
blocks will be around 1,000 m.
• In seam wells
Based on a gas content in seam of up to 12 m3/t
of coal and an assumed permeability of 0.5 mD,
Drilling Equipment
Good degasification results can only be achieved if
it will be recommendable to reduce the gas
the routing of the wells is optimally fitted to the local
content in seam prior to the mining activity.
geological conditions.
Drilling of 4” seam wells (96 mm in diameter and
well can only be met by using the directional drilling
800 m long each) one year before the longwall
technique.
starts, could reduce the gas content in seam by
downhole for directional drilling are a downhole
30% after this pre-degasification period.
The
motor with a bent housing and a steering tool
wells will be drilled from a gallery near to the
permanently measuring the actual values for azimuth
final line of the wall.
and inclination of the well’s axis and the so called tool
Hence, they will be
The
All demands on steering a
main
technical
components
drilled in the opposite direction of the longwall’s
face of the downhole motor bent housing.
direction.
information about the actual position of the well will
• Wells into the roof
The
be computed and will give the driller an orientation on
If gas production of the in-seam well(s) will be
how to steer the drill string in order to follow the
much less than expected (because of less
planned drilling path.
permeability than assumed or any other reason),
up to 6 wells will be drilled into the roof of the
The downnhole motor, activated by the water
longwall. Those wells have to be drilled also
circulation, drives the drill bit. The steering tool is
prior to mining activity but will produce gas in a
placed directly behind the motor.
significant amount only if the longwall is running.
components work on the front end of the drill pipe.
The wells can be drilled from the same drilling
The drill pipe is fixed to the chuck of the drilling rig
site as for the in seam wells. The total length to
which ensures the axial and rotational motions of the
be drilled at Moonidih mine will range from 3200
drill pipe. A water pump will be used to clean the
25
Hence, both
M. Oprisan; International Forum 2003 - Coal Resources and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
well from cuttings and to cool the drill bit, the
3.4.2 Utilization of the Crude Gas and the
downhole motor and the steering tool.
Equipment Used
The water
circulation will be maintained by pumping the water
The coal mine methane (CMM) to be gathered from
into the well through the drill pipe, steering tool and
the Moonidih Mine will be used for power generation.
downhole motor
Production of compressed natural gas (CNG) will be
the ultimate use at the Sudamdih Mine. The CNG
The design of all these components follows the state
will be used to fuel mine vehicles after some of their
of the art technology of equipment normally used for
diesel-fueled trucks are converted to CNG fuel
directional drilling in the conventional oil and gas
capability.
industry, as well as in CBM applications. The push
pull capacity of the drilling rig is planned for 180 kN
Power Generation
which will allow drilling up to 1,000 m horizontally
The optimal prime mover for CMM power
with a well diameter of 96 mm using drilling rods with
generation can vary, depending on local conditions.
an OD of 70 mm.
In the United States, gas turbines and small internal
combustion engines are being used for commercial
Production estimates
The basis for these estimates is the information
available for the thickness of the seams, an average
gas content in seam of 12 m³/t of coal and a coal
permeability of 0.5 mD. For the two different types
of wells, the anticipated average crude gas production
CMM power generation.
The gas turbines are
suitable for large-scale installations, typically over 3
MW, using coal bed methane (CBM) and CMM as the
fuel in a peaking application. Smaller installations (<
3MW) are more economically served by generators
driven by small internal combustion engines.
from the various locations is as follows:
Demonstrations of advanced power generation
Moonidih mine:
technologies using CMM fuel are also underway in the
4 in seam wells
USA.
Totally ~3,200 m³/day with a methane concentration
of ~95%
In Japan, there is a demonstration project that
is using micro-turbines for power generation at the
Akabira Mine on Hokkaido Island.
or
6 wells into the roof
The CBM project in India has selected large
Totally ~16,000 m³/day with a methane concentration
of ~70%
industrial-scale internal combustion (IC) engines as
the prime movers for the power generation at the
Moonidih Mine. One major factor is that a major
Sudamdih mine:
manufacturer of such generators is located in India.
2 in seam wells (with several side tracks for each
main well)
This leads to a major cost advantage for these
generators. They may not be as desirable in other
Totally 3,500 m³/day with a methane concentration
of ~95%
countries, such as Japan or the USA. Australia has
used similar large industrial IC engines at underground
coal mines, showing that they are technically suitable
The produced crude gas will be conducted via
6“-HDPE pipelines to the surface collecting stations.
26
for such applications.
M. Oprisan; International Forum 2003 - Coal Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
A total of one (1) MW will be installed the Moonidih
operational manpower requirements. There may also
mine. This will likely be at two sites, with 500 kW at
be higher costs associated with more electrical
each site. The specific power generating equipment
connections for the smaller units.
has not yet been selected. Table 1 shows some of the
need further study.
This issue will
generator options available. One would most likely
choose either the 100 kWe or the 200kWe generators
from this Table for the Moonidih mine application.
Compressed natural gas (CNG) from coal mine
methane (CMM)
One can compress coal mine methane (CMM) and
produce the equivalent of compressed natural gas
1)
Operational flexibility Several small units
are better than one large unit for each site.
In that fashion, if one generator is off line for
maintenance or any other reason, then there
will still be some generators on line to provide
power.
2)
(CNG).
If the CMM has diluents accompanying the
methane, then the compressed gas will have a lower
heating value than true CNG, but it can still be used
for the same applications as CNG.
In this case, the
CNG will be used as a vehicle fuel at the Sudamdih
Mine. The trucks need only have their fuel control
Naturally aspirated carburetion
It is
desirable to have a naturally-aspirated engine
systems set to accommodate the lower heating value
fuel.
rather than a turbocharged unit. The fuel
naturally
The compression of CMM requires the use of high
aspirated engines are much lower, and will
pressure compressors. The total compressor station
require less compression of the fuel gas.
will also need gas storage capacity and fueling
pressure
requirements
for
the
capabilities.
Since the CMM from the mine is
Generating set options
The choice between 100kWe and 200kWe units is not
saturated with water, a gas dehydration unit will also
clear. The smaller unit has a lower cost per kWe, but
gas (250 bar), safety is a prime consideration in
the sheer number of units may lead to more
handling this fuel.
Island/Peak Capacity
Capacity
kWe
50
80
100
144
200
304
200
400
500
750 US
Generator
US$
9362
12660
13724
24255
28298
50000
36702
86447
132894
450000
Cost
US$/kWe
187
158
137
168
191
164
184
216
266
600
have to be installed. Given the high pressure of the
Base Load
Type*
A
A
A
T
A
T
T
T
T
kWe
Cost
US$/kWe
68
85
122
170
245
160
320
400
186
161
199
225
204
229
270
332
*Type: A – Naturally Aspirated; T - Turbocharged
27
Gas Fuel
Consumption
scm/hr
21
31
37
52
77
103
76
135
187
m3/kWh
0.42
0.39
0.37
0.36
0.39
0.34
0.38
0.34
0.37
M. Oprisan; International Forum 2003 - Coal Resources and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
A typical CNG compressor station would have the
following characteristics:
with CNG storage tanks.
Compressor =
5 stage
Inlet pressure =
1 bar
4. Conclusions
The implementation of the GEF/UNDP/UNIDO –
Inlet temperature = 30° C
Outlet pressure =
approach. The trucks would also have to be outfitted
GOI CBM project in India is expected to clear many
250 bar
The Sudamdih Mine compression unit will be
doubts in the minds of those associated with the
designed to compress 180 sm3/hr (150 MCFD) of
recovery of CBM and to provide a much needed boost
CMM.
This will require a 75 kW electric motor
to this activity in that country. It is also expected that
drive, based on the fact that the shaft horsepower
there will be many replications once this project is
requirement for the compressor in this application is
successfully completed.
52 kW.
exploratory bore-holes drilled, the potential of CBM in
Based on the data of of
India has a good future and CBM will become an
The CNG will be stored in a battery of high pressure
important source of clean energy for the country.
gas cylinders, from which the trucks can be fueled.
The immediate benefits of this project will be
A typical storage battery would consist of 40 cylinders
three-fold:
having a volumetric capacity of 50 liters.
The
cylinders would be plumbed in three independent
1.- Will reduce the amount of methane gas which
banks of cylinders: Low Pressure Bank (nominally 20
escapes into the atmosphere with large negative
cylinders), Medium Pressure Bank (nominally 12
greenhouse effects;
cylinders) and High Pressure Bank (nominally 8
2.- Will reduce the risk of in-mine explosions by
eliminating the highly explosive methane gas and
cylinders).
thus improving the safety conditions of the mining
The truck fueling would occur in a cascading
sequence, starting with the Low Pressure Bank and
operation;
3.- Will provide a cleaner source of fuel which can be
The
used for power generation and transportation. For
cascading sequence would be automatic with the
the project described in this paper, a one MW
control system provided with the fueling station.
power generator and a 50 t dump truck will be
working up to the High Pressure Bank.
initially powered by the methane extracted as a
The
Sudamdih
Mine operates a
number
of
diesel-fueled trucks that would be suitable for
conversion to CNG fuel.
That would provide an
on-site use of the CNG produced from the CMM. A
number of manufacturers in the US have commercial
kits that can be used for converting diesel engines to
CNG firing. After conversion, the trucks would still
require the use of some diesel fuel for initiation of
combustion within the engine. Without this approach,
the engines would have to be retrofitted with spark
ignition systems. That would be far too costly of an
28
result of the project.
C. Talkington; International Forum 2003 - Coal Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
COAL AND THE ENVIRONMENT IN THE UNITED STATES
Clark Talkington
U.S. Environmental Protection Agency, Washington DC, USA
1. Introduction
trend through at least 2025.
Although total
Coal is an integral component to the US economy
consumption of natural gas and oil are greater than
and energy mix. The United States is the world’s
coal, coal is in fact the leading domestic source of
second largest coal producer, and coal’s share of total
energy production (EIA 2003b).
US electric power generation was 53% in 2000.
Because it is a reliable, domestic, and low-cost source
US coal reserves are significant.
Recoverable
of fuel, coal has played and will continue to play a
reserves are currently estimated at 275 billion short
significant role in the development of the US economy.
tons providing a 250-year supply. Historically, US
Production, processing, and consumption of coal,
coal production was centered in the underground
however, can have significant environmental impacts
mines of the Appalachian Basins, especially the
if not properly managed. Therefore, the coal industry,
Northern and Central Appalachian Basins. But the
associated industries, the US Government, and others
majority of US coal production is shifting to the
have teamed to address these environmental issues.
Western Basins due to the demand created for
This paper examines the historic trends and future
low-sulfur, low-ash coal by air quality regulations.
projections in U.S. coal production and consumption,
In addition, several Western basins have large surface
and focuses on the activities, successes, and
mining operations that can produce significant
challenges of those programs at the US Environmental
quantities of coal at lower costs.
Protection Agency (EPA) and the US Department of
underground mining produced 75% of all US coal, and
Energy (DOE) that are intended to address the
mines in the eastern half of the country produced 90%
environmental impacts of coal mining and coal
of the country’s coal. In 2001, underground coal
production on air quality and greenhouse gas
accounted for only 33% of total US coal production,
emissions. The paper concludes with a case study of
and mines in the eastern part of the US now only
the US coal mine methane industry.
provide 47% of US coal production. (EIA 2002)
2. Overview of the US Coal Industry
In 1949,
Electric power generation is the predominant market
To understand the US commitment to address
for coal in the US accounting for 90% of all coal
coal-related environmental issues, it is critical to
consumption. In turn, 40% of all installed generating
understand the impact of the coal industry on the US
capacity is coal-fired, but coal actually fueled a greater
economy. Prior to 1850, wood was the predominant
percentage of all US power generation in 2000, 53%.
fuel used in the US. Coal use began in 1850, and by
Coal-fired capacity is expected to increase 20% over
1885 it had surpassed wood as the primary energy
the next 25 years and total coal consumption is
source to fuel the industrial revolution.
expected to 33%.
Although
coal production and consumption have risen and fallen
several times since 1920, coal production and use have
risen steadily since 1960 are expected to continue this
29
(EIA 2003a)
C. Talkington; International Forum 2003 - Coal Resources and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
3. Coal Production and Utilization and
the Environment
combustion. (EPA 2003b, EIA 2003a)
Environmental protection is a critical component of
3.2 Carbon Dioxide (CO2) Emissions
managing coal stocks in the US throughout the life
Carbon dioxide (CO2) is a greenhouse gas, and it is
cycle of coal from permitting and production through
the predominant greenhouse gas in the US.
utilization
mine
combustion of all fossil fuels produces carbon dioxide
abandonment. Although upstream issues such as water
(CO2), and as the globe’s largest power producer and a
disposal, storm-water runoff, land use, species
country with a very robust transportation sector, the
protection, dust suppression, and reclamation are very
US
important, this paper focuses on the principal air
combustion-related carbon dioxide (CO2) emissions.
quality and greenhouse gas issues resulting from the
CO2 emissions from coal exceed those of petroleum
mining and combustion of coal. These issues often
and natural gas on a per unit basis. According to the
have the broadest impact, and receive the most interest.
US Department of Energy (USDOE), coal’s per unit
Specifically, this paper examines the response to the
CO2 emissions are 89 kg/106 Btu (84 kg/GigaJoule)
generation of sulfur dioxide (SO2), nitrogen oxides
versus natural gas at 57 kg/106 Btu (54 kg/ GigaJoule)
(NOx), mercury, and carbon dioxide (CO2) as a result
and petroleum at 79 kg/106 Btu (75 kg/ GigaJoule).
and
disposal
and,
ultimately
accounts
for
24%
of
the
The
world’s
of coal combustion. The paper also discusses methane
generated as a direct result of mining. SO2, NOx, and
Although petroleum is the leading source of CO2
mercury are criteria pollutants regulated under Clean
emissions, coal ranks a close second.
In 2000,
Air Act (CAA). Emissions of CO2 and methane are
coal-related CO2 emissions were 579 million metric
greenhouse gases that are not currently regulated.
tonnes of carbon equivalent (MMTCE) or 37% of all
However, important steps are being taken in every
CO2 emissions.
case to reduce emissions of all of these constituents.
659 MMTCE or 41% of the total. With the expected
Petroleum-related emissions were
increase in electric generating capacity over the next
two decades, coal-related CO2 emissions are expected
3.1 SO2 and NOx and Mercury Emissions
SO2, NOx, and mercury are pollutants and release of
to grow to 753 MMTCE in 2025 or 34% of total US
these pollutants is subject to stringent standards set
CO2 emissions. The emissions are and will continue
forth in the clean Air Act (CAA) Amendments of 1990.
to be primarily from coal-fired electric power
The dangers of mercury are well-documented and
generation, with coal projected to account for 81% of
understood. Many of the water bodies in the eastern
electricity-related CO2 emissions in 2025. (EIA
US have elevated levels of mercury, and atmospheric
2003a).
deposition from the combustion of coal is suspected as
Concern over SO2 and
As noted previously, CO2 is not a regulated pollutant
NOx has grown over the last 20 years due to the
in the US. However, as a party to the United Nations
realization that SO2 is critical to the formation of “acid
Framework
rain,“ and NOx leads to the formation of ground-level
(UNFCCC), the United States produces an annual
ozone, a harmful pollutant.
In the US, power
inventory of greenhouse gas emissions and sinks that
generation is responsible for 63% of SO2, 22% of NOx,
quantifies CO2 emissions. In addition, USEPA also
and 37% of mercury, and more than 95% of the SO2
maintains data on power plant CO2 emissions through
produced from power generation is the result of coal
a vast monitoring network.
one of the principal causes.
30
Convention
on
Climate
Change
The US Government
C. Talkington; International Forum 2003 - Coal Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
recognizes that climate change is a very serious issue
3.4 Methane Emissions from Coal Mining
and is committed to reducing greenhouse gas intensity.
Coal mine methane (CMM) is a subset of CBM and
Although CO2 emissions are expected to continue
refers to methane released due to mining activity.
increasing over time, carbon intensity (CO2 emissions
Methane has long presented a serious safety threat to
per unit of GDP) is expected to decrease 1.5% per year.
coal miners. When the coal strata are fractured,
(EIA 2003a)
methane is released into the mine and becomes
explosive when the concentration of methane is in the
range of 5% - 15%.
3.3 Coalbed Methane Production
Coalbed methane (CBM) is the methane trapped in
coal seams and surrounding strata.
Considered an
To maintain safe levels, the
methane is moved out of the mine through ventilation
systems and, in some cases, methane degasification
unconventional natural gas resource in the US, CBM
systems.
was considered a safety hazard to the mining industry
drainage) supplements the ventilation systems through
prior to the 1970’s.
With the advent of enhanced
the use of boreholes drilled from the surface or within
production techniques such as vertical well fracing,
the mine before, during, or after mining and the
the passage of the Section 29 tax credit in the federal
incorporation of gas collection systems to bring the
tax code, and the passage of important ownership
gas to the surface.
legislation at the state level,
Degasification (also known as methane
CBM production has
increased at an astonishing rate since the late 1980’s.
If released to the atmosphere, CMM becomes a
In 1989, US CBM production was 91 billion cubic feet
greenhouse gas, and methane has a global warming
3
(Bcf) or 2.6 billion cubic meters (Bm ).
By 2001,
potential (GWP) 21 times greater than carbon dioxide.
production had grown to 1.56 trillion cubic feet or 44
The US ranks as the world’s second largest emitter of
3
Bm , now 8% of total US natural gas production. (EIA
coal mine methane. In 2001, the total methane
2002). The increase in CBM production is largely
liberated from underground mines was 134 billion
attributable to production in the San Juan and Powder
cubic feet (Bcf) (3.8 Bm3) or 15 MMTCE (54
River basins in the western US. While most of the
MMTCO2E).
production is not directly related to coal mining, US
emissions also emanate from surface mines and
coal companies are benefiting directly as they acquire
post-mining activities including the transportation,
the oil and gas leases and extract royalties or direct
storage, and processing of coal. Adding these sources
payment from gas sales.
In turn, the increasing share
to the emissions from underground mines yields a total
of revenues and profit from the gas operations has
emissions number of 190 Bcf (5.4 Bm3) or 21
turned some coal companies into “energy companies”
MMTCE (76.7 MMTCO2) in 2001. (USEPA 2003a)
with broader portfolios.
The net emissions are actually lower because several
For example, Consolidated
In addition to underground mines,
Gunnison
projects in the US combine to utilize 40 Bcf (1.13
Energy in Colorado is an affiliate of the Elk Creek and
Bm3) or 4.4 MMTCE (16 MMTCO2) of the 48 Bcf
Sanborn Creek Mines, all within the corporate
(1.36 Bm3) of CMM produced at underground mines.
structure of Oxbow Carbon and Minerals, Inc. Some
This production accounts for 2.6% of total CBM
of the companies are reported to make as much if not
production. Although coal production is expected to
more profit from their CBM operations from their
grow from 1.1 billion short tons in 2000 to 1.4 billion
mining operations.
short tons in 2025, almost all of the growth is expected
Coal Company is now CONSOL Energy.
to come from the surface mines in the western US. As
31
C. Talkington; International Forum 2003 - Coal Resources and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
a result, coal-related methane emissions are expected
Under these programs, a cap is placed on SO2 and NOx
to increase slowly, due to little change projected in
emissions from the electric power sector, and
coal production from methane-intensive underground
generating units are issued tradable emissions
mining. (EIA 2003a)
allowances that permit a fixed quantity of SO2 or NOx
emissions per year. At the end of every compliance
4. Responding to the Environmental
Challenges of Coal Production and
Use
Coal is vital to the current and future economic and
period, the emission source must have allowances to
cover all emissions.
Allowances can be used or
traded in a given year depending on the actual
emissions at a facility.
In the event emissions are
energy security of the US given its low cost, extensive
lower than allowed, the generator may trade the
reserves, and reliability as a fuel source. Therefore, the
emission allowance to a facility that exceeds its
US Government, the mining industry, the energy
prescribed emission ceiling. By allowing the trade,
industry, academia, and foreign governments have
the total net emissions are equal to the total emissions
teamed on several different initiatives to develop
cap. Allowances may also be banked for future years.
viable incentives and technologies to mitigate
The market price for an emissions allowance and
emissions of SO2, NOx, Mercury, CO2, and coal mine
associated transaction costs reflect the marginal costs
methane.
of capital and operations and maintenance costs of
installing controls or fuel switching to reduce the SO2
4.1 SO2, NOx, and Mercury
and NOx emissions at a facility.
4.1.1 Regulatory Initiatives:
permits can be purchased in both near-term and
Emissions
Trading
–
A
Market-Based
Because tradable
futures markets, the allowances offer facilities
important flexibility in making long-term decisions.
Approach to Emission Reductions
In 1990, the US Congress passed important
amendments to the Clean Air Act (CAA) that call for
Two approaches to allowance distribution are used in
significant reductions in SO2 and NOx from power
the US.
generation. In 1990, power plants in the US emitted
Allowance Trading Program for 2.8 percent of
15.9 million tons of SO2 and 6.7 million tons of NOx.
allowances from the cap.
(EIA 2003a) Under the CAA amendments, the power
allowances in the US are currently distributed through
sector was directed to reduce emissions of SO2 to 12
“no cost“ allocations.
million tons in 1996, 9.5 milllion tons in 2000, and 9
markets allow for trading and banking the allowances.
million tons in 2010. The law required NOx emissions
USEPA operates computerized tracking systems to
to be reduced in two phases, the first beginning in
track SO2, NOx, and CO2 from electric power
1995 and the second in 2000.
generators and NOx from other large industrial boilers
Public auctions are used in the US SO2
in the eastern US.
The remainder of
In both cases, secondary
The systems also track the
To encourage reductions of both pollutants, the US
issuance, transfer, and compliance submission of
has implemented an innovative and successful
allowances. The registry allows for increased data
market-based approach under a cap-and-trade system.
accuracy, reduced time and costs, enhanced access,
The SO2 Allowance Trading Program is the older and
and improved consistency and comparability.
It is
The NOx trading
important to note that allowances cannot be used to
program is still relatively new and developing.
emit more SO2 than the level specified in the National
more established of the two.
32
C. Talkington; International Forum 2003 - Coal Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
Ambient Air Quality Standards for SO2 and NOx and
million to 833 million tons with western coal
other criteria pollutants. The standards ensure that
production accounting for most of the increase. (EIA
local and regional air quality do not deteriorate,
2003a)
For the US, the cap-and-trade system has proved
4.1.2 Research and Development:
more effective than the traditional command-and-
Clean Coal Technologies and the Clean Coal
control regulatory schemes because the traditional
Power Initiative
programs cannot ensure that aggregate emissions do
As the impacts of SO2 first became apparent over 20
not rise as new sources come on line or as existing
years ago, the US Government began investing
sources increase utilization. (USEPA 2003d)
significant resources in the development of clean coal
The
success of the trading programs can be measured by
technologies
(CCT).
The
CCT
programs,
emissions
administered by the US Department of Energy and
decreased to 11.2 million tons in 2000 and are
supported with matching funding from industry, have
projected to reach the 9 million ton requirement by
focused on research and development. According to
2011 (EIA 2003a).
USDOE, the R&D programs resulted in more than 20
the
for
reductions in
the
emissions.
SO2
Banked credits are responsible
incremental
amount
over
the
CAA
new, lower cost, more efficient and environmentally
Amendments. NOx emissions declined to 5.1 million
compatible technologies.
tons in 2000 and are projected to level out around 4
include co-firing coal with natural gas, low nitrogen
million tons by 2005.
oxide
burners,
Example technologies
fluidized-bed
combustion
with
dolomite or limestone, scrubbers, chemical cleaning,
The next step in addressing SO2 and NOx emissions
and coal gasification. These early programs targeted
is the Clear Skies initiative, currently being considered
SO2 and NOx emissions at coal-fired power plants;
by the US Congress. The program would also add a
however, newer programs are also addressing CO2 and
cap-and-trade
mercury.
program
for
mercury
emissions.
Under Clear Skies, SO2 emissions would ultimately be
cut by 73 percent, and NOx emissions would be cut by
67 percent from year 2000 levels.
Mercury
The most recent clean coal program is the Clean Coal
Power
Initiative
(CCPI).
CCPI
is
a
emissions would be cut by 69 percent from 1999
government/industry partnership created by USDOE
levels. The public auction system would be used for
to increase investment in clean coal technology R&D
1% of allowances under the cap growing to 100% over
with the US Government contributing $2 billion over
50 years.
10 years.
The continuing effort to reduce methane emissions
will have a significant impact on the US coal industry
4.2 Carbon Dioxide and Methane
As noted previously, releases of CO2 and methane
because the use of Western coal can result in up to
are not regulated under the Clean Air Act.
85% lower SO2 emissions than use of many higher
Government-funded
sulfur eastern coals.
Between 2001
constituents are generally research and development
and 2025, high and medium sulfur production is
and voluntary outreach/technical assistance programs
expected to grow from 598 to 607 million short tons.
exploring
Low sulfur coal production will grow from 540
emissions.
(EIA 2003a)
33
and
activities
promoting
relating
options
to
to
US
these
mitigate
C. Talkington; International Forum 2003 - Coal Resources and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
would benefit as coal seams may be excellent
4.2.1 Carbon Sequestration Program
The US Government recognizes that carbon capture
substrata for CO2 injection. The coal matrix favors
and sequestration technologies must play a key role if
CO2 over methane, so injected CO2 adsorbs to the coal
the United States is to set a path to slow the growth of
causing methane to desorb and provide for easier
greenhouse gas emissions, although it is important to
production.
note that sequestration is but one of several tools in the
methane production, injection of carbon dioxide into
portfolio of mitigation options. To further research
coal seams is the subject of much interest and R&D
and development efforts, the Carbon Sequestration
spending.
Because it may also enhance coalbed
Program (CSP) was established by USDOE in 1997 to
develop a portfolio of technologies that may hold great
4.2.2 FutureGen
potential to reduce greenhouse gas emissions.
In 2003, the US Government announced plans for a
Currently efforts are underway to study possible
US$1 billion program to build a prototype coal-fired
carbon dioxide separation and capture technologies at
power plant with zero emissions. The project is the
power plants and other industrial point sources, and
Integrated Sequestration and Hydrogen Research
evaluate the injection of CO2 into geologic formations
Initiative and is referred to as “FutureGen.“ The goal
such as unmineable coal seams and depleted natural
of FutureGen is the construction and operation of a
gas reservoirs. In addition to the evaluation of these
275 MW power plant that operates at efficiencies up to
technologies,
and
60% or more and produces virtually no emissions of
verification are key components of the R&D program.
SO2, NOx, CO2, and mercury. To achieve this goal,
monitoring,
measurement,
the coal would be converted to hydrogen rich gas that
The Program has set a timeline to demonstrate the
would then be used in a turbine. Mercury will be
safe, cost effective use of greenhouse gas capture,
removed. SO2 and NOx would be cleaned from the
storage and mitigation technologies at the commercial
coal gas and converted to useable byproducts. CO2
scale by 2012.
will be captured and sequestered geologically.
To meet these ambitious goals,
Once
USDOE co-funded 231 sequestration projects in 2002
the concept is approved, USDOE estimates that siting,
alone, with another 226 projects funded by other US
permitting, and construction will require five years.
Government agencies. To support such a portfolio of
The plant will then run for five years to allow for
projects, funding for R&D has increased significantly
sufficient testing and data gathering and analysis.
as the program has advanced.
From an initial outlay
The US Government is very committed to FutureGen
of US$1 million in 1998, federal funding has grown to
and is committing US$800 million of the $1 billion
US$40 million in 2003.
investment necessary.
Industry is expected to
provide the remaining $200 million.
Successful demonstration of carbon sequestration
technologies would be of significant benefit to the
4.2.3 US Government Climate VISION Program
Downstream,
In February 2003, the National Mining Association
such technologies would provide greater flexibility
(NMA), the leading industry association for the US
and additional time to develop other technologies to
coal mining industry, announced NMA's participation
reduce coal-based CO2 emissions at the source of
in the U.S. Government's Climate VISION (Voluntary
generation.
Industry Sector
environment and the US coal industry.
Upstream, the coal industry, which
controls access to many of the coals seams in the US,
34
Initiatives:
Opportunities
Now)
program. The NMA developed the Mining Industry
C. Talkington; International Forum 2003 - Coal Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
Climate Action Plan (MICAP) to focus on carbon
high-quality drained gas, and drained gas has
dioxide and methane emissions through improved
accounted for all CMM use in the US.
energy efficiency, continuation of existing methane
industry matures, CMOP has turned its focus to the
recovery operations, research and development to
capture and utilization of dilute mine ventilation air
capture and use mine ventilation air, technical
methane (VAM), the largest source of methane
assistance to prepare greenhouse gas emission
emissions in the US and globally.
As the
inventories, and continued cooperation with the US
Government to expand activity and research in carbon
USDOE also supports R&D efforts to mitigate CMM
sequestration and coal utilization technology.
emissions. Current USDOE co-funded R&D projects
include: (1) treatment and upgrading the quality of
4.2.4
USEPA’s
Coalbed
Methane
Outreach
CMM through continuous pressure swing adsorption
and use of the treated gas in internal combustion
Program and USDOE Non- CO2 Gas Program
Although methane is a potent greenhouse gas, it is
engines;
(2) use of CMM in fuel cells; (3)
also an energy resource that can be captured and used
conversion of CMM to liquefied natural gas; and (4)
in direct applications such as power generation,
oxidation of VAM.
natural gas pipeline injection, boiler fuel, heating,
co-funding to the VAM project.
vehicle fuel and manufacturing.
US EPA also provides
The near-term
combined with the energy production potential of
5. Case Study: The US Coal Mine
Methane Industry
methane utilization make methane recovery, including
The US coal industry has been very successful in
CMM recovery, an integral and cost-effective
recovering and using CMM, and is the world leader.
component of the US climate change program.
CMM/CBM utilization has many important benefits
climate change impacts of methane mitigation
including reduction of greenhouse gas emissions,
The USEPA’s Coalbed Methane Outreach Program
improved mine safety, improved mine productivity,
(CMOP) is a voluntary program whose goal is to
development of a second energy stream from one
reduce methane emissions from coal mining activities
source, production of a cleaner burning fuel,
by promoting the profitable recovery and use of CMM.
generation of revenues and cost savings, and energy
Since its inception in 1994, CMOP has provided
independence. The success of the US CMM industry
technical assistance to the industry by: (1) evaluating
shows that the coal industry, associated industries, and
CMM recovery technologies and use options and the
several US Government agencies, each with a distinct
project economics for those options; (2) identifying
but complimentary role, can work together to achieve
financial mechanisms for project development; (3)
environmental
providing analyses to assist CMM-project developers;
Therefore, this paper uses the US CMM industry as a
(4)
and
case study to highlight the productive outcomes of the
(5)
cooperative efforts and where additional effort is
overcoming
technological
regulatory,
barriers
to
institutional,
implementation;
facilitating discussion among industry participants;
protection
and
improve
profit.
necessary.
and (6) providing project-specific technical assistance.
In that time, U.S. coal mines have utilized 292 Bcf
3
(8.3 Bm ) of recovered gas. To date most outreach
efforts have targeted the use of medium- to
35
5.1 Coal Mine Methane from Drainage Systems at
Active Mines
Underground mines in the US have been very
C. Talkington; International Forum 2003 - Coal Resources and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
successful capturing and utilizing CMM from mine
homes, generated an estimated US $174 million in
degasification or drainage systems.
revenue, and utilized $US 12 million in equipment and
Active US
3
mines recovered 40 Bcf (1.13 Bm ) out of the 48 Bcf
other capital costs.
3
(1.36 Bm ) of CMM made available by drainage
systems in 2001.
This represents a market
penetration of 80%, and is a dramatic increase since
1990 when the industry captured 14 Bcf (396 million
3
m ) or 27% of the available drained gas. (EPA 2003a)
It is also notable that when compared with the other
The success in CMM capture and use in the US can
be attributed to many factors:
¾ Strong institutional knowledge within the
mining and gas production industries;
¾ Mineable coal seams with a favorable mix of
major sources of anthropogenic methane emissions in
good
the US, the coal industry has seen the greatest
permeability;
gas
content
and
reasonably
good
Using 1990 as a baseline
¾ A strong strategic vision on the part of the coal
year, CMM emissions have declined by 30%, whereas
industry, and a spirit of cooperation among the
methane emissions from landfills have declined 5%,
mining, natural gas, and energy development
natural gas systems 3%, and agricultural sources have
industry;
reduction in emissions.
actually experienced a slight increase. (EPA 2003a)
Although half of this decline is due to industry
restructuring, the other half is due to actions taken by
the industry.
¾ A strong market for natural gas, and in recent
years very favorable prices;
¾ An extensive and well-capitalized natural gas
pipeline network;
¾ Favorable
economics
for
upgrading
To date, all CMM recovery and use projects at active
lower-quality gas. An example is Jim Walter
mines are in the eastern US, primarily for economic
Resources’ use of the BCCK Nitech cryogenic
reasons. However, EPA has assisted several western
facility in Alabama.
mines with evaluating potential utilization options and
million cubic feet (mmcf) per day (41 million
there is growing interest. Until recently, 99% of all
m3 per year) of pipeline-quality gas out of 7
utilized CMM was injected into natural gas pipeline
mmcf (72 m3 per year) of gob gas; and
systems. The last two years have seen the first two
The plant produces 4
¾ US Government support through tax incentives,
power projects at active mines: (1) an 88 MW power
research
and
development
generation project at CONSOL’s VP/Buchanan mines
technical assistance.
funding,
and
in southwestern Virginia, and (2) a 1.2 MW power
generation project at Peabody’s Federal No. 2 mine.
Five US Government agencies play important roles
CONSOL also has a coal drying unit that utilizes 500
in CMM development. In addition to USEPA and
3
mmcf (14 million m ) per year, and Jim Walters
USDOE, the Mine Safety & Health Administration
Resources in Alabama uses methane to heat
(MSHA) regulates mine safety, the National Institute
ventilation air.
of Occupational Safety & Health conducts research on
mine safety, and the US Geological Survey and
The economic benefits are significant.
The 10
associated state geological surveys conduct research
active mines in the US with projects operating in 2001
on gas content and permeability. As a testament to
offset 4.5 MMTCE of carbon emissions (or 16
industry-government
MMTCO2E), provided enough energy to heat 580,000
closely with MSHA, state agencies, and the US mines
36
cooperation,
USEPA works
C. Talkington; International Forum 2003 - Coal Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
to prepare the annual inventory of active mine CMM
resources to AMM capture in the future, and two of
emissions.
the existing DOE grants support projects at abandoned
Over time this inventory has become
much more accurate as the industry has increased its
mines.
participation.
5.3 Ventilation Air Methane – Future Opportunities
While the US has made impressive gains in utilizing
drained gas emissions, there continue to be barriers to
further recovery.
The volume of drained gas that
3
For US CMM Recovery And Utilization
To safely produce coal, gassy underground coal
mines need to circulate vast quantities of air to dilute
remains to be used, about 8 Bcf (226 million m ) or
methane
20% of all drained gas in 2001, is generally difficult to
Typically, mines need to keep working areas below
market either due to natural gas pipeline constraints or
one percent methane concentration.
low power prices. Generally, US$0.04-0.06 per kWh
majority of this ventilation air methane (VAM) vents
is
for a
to the atmosphere, and emissions emanating from
CMM-fueled power generation project in the US, but
ventilation shafts represent the single largest source of
in many regions prices are as low as US$0.02 per kWh
coal mining emissions. US VAM emissions in 2001
(EPA 2003c). There are also many legal questions
totaled 95 Bcf (2.7 Bm3) or 10 MMTCE (38
over ownership of the CMM/CBM when one party
MMTCO2E) (USEPA, 2003a). There are a number
does not control both the coal and oil and gas leases.
of technologies that may be applied for the oxidation
recognized as
the breakeven point
concentrations
and
other
substances.
The vast
of ventilation air methane. These can be divided into
two broad categories: those that use VAM as the
5.2 Abandoned Mine Methane
Abandoned mines are another source of medium- to
primary (or exclusive) source of fuel, and those that
high-quality CMM. In the US, as in Western Europe
use another fuel source but also use VAM as an
and Japan, the coal industry has gone through
ancillary source. Primary VAM oxidation technologies
significant restructuring over the last 30 years
include flow reversal reactors. Power projects that
resulting in the closure of thousands of mines. Many
use VAM as feed air, but natural gas or coal as the
of these abandoned mines were considered gassy
primary fuel, are the purest examples of ancillary
when operating, and continue to vent methane after
VAM oxidation technologies.
closure. EPA has identified 519 gassy underground
extremes are several competing lean fuel gas turbine
mines closing after 1920 that are believed to have
technologies that may employ VAM as a primary fuel
3
emitted 13.5 Bcf (382 million m ) in 2000, or 1.5
In between these
enhanced with supplemental fuel.
MMTCE (5.5 million tonnes of CO2 equivalent).
(EPA 2003b) Notably, there are 15 recovery projects
3
utilizing 2.5 Bcf (71 million m ) at abandoned mines
3
EPA has developed marginal abatement cost curves
to evaluate the cost of the VAM technologies. At
for a net total of 11 Bcf (312 million m ) or 1.2
US$3.00 per tonne of CO2e or about $0.12 per kWh,
MMTCE (4.4 MMTCO2E).
Uses of abandoned
approximately 30 million tonnes of CO2e could be
mine methane (AMM) are similar to uses of methane
oxidized in the US. Translating these costs to market
from active mines. US AMM projects include flaring,
size, at $3.00/tonne CO2e nearly 550 MW of net
fuel
internal
electric capacity could be developed, and annual
combustion engines, and natural gas pipeline injection
revenue could approach $150 million. (EPA, 2003c)
of upgraded AMM. USEPA intends to direct more
EPA’s CMOP is currently assessing all of these
cells,
power
production
use
in
37
C. Talkington; International Forum 2003 - Coal Resources and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
technologies and identifying their optimal niches over
opportunities. However, much of the remaining
the
and
emission reduction potential, especially VAM use,
concentrations. In addition, USDOE and USEPA are
will likely require some type of price signal.
co-funding
and
The price signal could be higher natural gas or
demonstration project with CONSOL Energy to install
power prices, value for the emission reductions,
and operate a field-scale demonstration unit in the US.
tax credits, etc.
range
of VAM air
a
flows,
research,
markets,
development,
The unit is expected to be operative in late 2003 or
early 2004.
¾ Exogenous Barriers and Policy Developments Even with aggressive implementation of all of the
above measures, a percentage of all low-cost coal
mine methane projects will not be implemented
5.4 Lessons Learned
Tremendous progress has been made in recovering
and using coal mine methane in the US, and
for any number of reasons above and beyond
technical and market barriers.
experiences to date suggest that the following
approaches may further enhance the growth in coal
6. Summary and Conclusions
Coal is an integral and vital component to the US
mine methane industries.
economy and security. As the world’s largest economy
¾ Demonstration and Technological Application -
and energy consumer, the US is a country that relies
In the U.S., future growth in methane mitigation
on coal to fuel 53% of its electric power generation.
projects will require the commercial introduction
Coal reserves are abundant and mining productivity is
of technologies to
very high allowing the US to effectively rely solely on
oxidize ventilation
air
domestic production to meet its coal demand. The
methane.
¾ Continued Access to Unbiased Information Information
gathering,
analysis,
and
US coal industry, though, is faced with many
challenges,
including
environmental
regulations
dissemination is critical to overcome institutional
governing SO2 and NOx emissions, prospective
barriers.
regulations targeting mercury emissions, and growing
¾ Access to Capital - Programs to support the
concern over the effect of carbon dioxide and methane
financing of demonstration and commercial scale
emissions on the global climate.
projects are critical in ensuring that low-cost
economic growth and environmental protection need
projects are implemented.
not be mutually exclusive.
¾ Appropriate Mobilization of Expertise – For
Energy security,
As demonstrated in this
paper, the coal industry, associated industries,
independent
academia and the US Government have achieved
developers specializing in coal mine methane
success working together to encourage practical
production and use will play an important role.
research and development, commercial viability of
mines
with
¾ Ownership
limited
resources,
Clarification
-
Disputes
over
innovative technologies,
project identification and
ownership and the resulting lawsuits continue to
implementation, and innovative policy ideas such as
inhibit the ability of some projects to use their
market-based cap-and-trade programs. To achieve
captured methane.
further reductions and meet future goals, these
¾ Price Signals – Thus far, methane emission
reductions in the US coal sector have occurred
for
negative-cost
(profitable)
project
38
partnerships must continue and additional R&D and
market development is critical.
C. Talkington; International Forum 2003 - Coal Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
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D.C. , Summer 2003
39
C. Talkington; International Forum 2003 - Coal Resources and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
40
D. Mulligan; International Forum 2003 - Coal Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
Coal Development and Environment in Australia:
Developing Sustainable Rehabilitation Strategies through Research
Dr David Mulligan
Centre for Mined Land Rehabilitation
The University of Queensland, Brisbane, Queensland 4072, Australia
ABSTRACT
The mining industry have supported many research programs that have presented an array of valuable techniques
for assessing the sustainability, dynamics and functioning of vegetation and ecosystem processes on rehabilitated
lands. There is a range of new and innovative techniques that have recently been demonstrated as useful in the
context of ecosystem assessment and mine revegetation by a number of groups. Minesite rehabilitation assessment
ranges from using broad-scale ecological indicators at a landscape scale to determining species population and
physiological responses. A combination of indicators represents the most promising approach as ecosystem
parameters are most effectively probed at different scales.
At the present time, minesite environmental personnel face a myriad of assessment tools and techniques. They
need to determine how data from these different techniques can be integrated, whether gaps exist in assessment of
rehabilitation functioning, and which may be the most appropriate technique for the problem at hand. New
techniques also need to be integrated with existing long-term data collected across the many mine sites, and
measurements at the plant level need to be integrated with measurements at the community and landscape level.
The Centre for Mined Land Rehabilitation at the University of Queensland has been actively involved for many
years with a number of research initiatives on post-mined land throughout the coal mining regions of Queensland
and New South Wales. The aim of much of this work is to provide research support to the industry that will ensure
the effective establishment and long-term sustainability of native species communities. In parallel, a major
research objective is to develop ecologically meaningful and robust criteria against which the success of the target
end use for the rehabilitated land can be assessed.
1. INTRODUCTION
the local communities. In New South Wales (and
Responsible coal mining in Australia involves the
Queensland has a similar process), to ensure the
application of the world’s best environmental and
effective realisation of these goals, mine closure and
rehabilitation practices. Environmental management
final rehabilitation are required to be considered as
objectives are established at an early stage in the
part of the Mining Operation Plans and the Annual
design of new mining operations and environmental
Environmental Management Reports (NSW DMR,
performance in operating mines is reported and
2001). The focus is thereby directed at encouraging
reviewed on a regular basis. Mine rehabilitation aims
final rehabilitation as an integral part of the overall
at returning the land to its pre-mining land use
mining process.
capability or to a land use that is consistent with the
nature of the surrounding land and the expectations of
41
The immediate objective of any rehabilitation
D. Mulligan; International Forum 2003 - Coal Resources and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
program should be to create a landscape that is stable
stable against the erosive forces of water and wind. A
against the erosive forces of wind and rain in order to
stable land surface underlies the development of other
reduce both on-site and off-site environmental insult
ecosystem processes, and is essential in controlling
(Bell, 1996). A second objective should be to return
off-site effects (e.g. water quality, sedimentation).
the mined land, where possible, to a condition that
While stability is integral to success, it is itself
allows it to be used in a productive manner. The nature
dependent on other ecosystem attributes such as
of the post-mining land use will depend on a number
vegetative cover.
of factors including the ecological potential of the
mined environment and the dictates of society.
Research into the optimum post-mining landform
Currently in Australia, many mining operations are
design is being undertaken with various types of
focussing on the establishment of native plant
wastes in different regions of Australia to provide
communities
industry
in
their
rehabilitation
programs.
and
regulatory
personnel
with
better
However, having established a community, will it
information on this topic. There is no doubt that the
continue to grow, develop and sustain itself in the long
uncertainty of landscape form to provide acceptable
term? This paper presents an overview of some of the
erosion control and the massive costs associated with
rehabilitation research trials that have been established
recontouring are major problems facing the mining
across the major coal areas of Queensland and New
industry (Bell et al., 1993; So et al., 1998).
South Wales. As a result of intensive monitoring over
Considerable economic benefits to companies, and to
time, indicators of ecosystem success begin to be
the industry in general, would be expected to result
identified, thus providing both companies and
from studies which define the range of topographic
regulators, increased confidence about whether or not
parameter values which are needed to meet erosion
rehabilitated land is heading in the right direction
standards set by regulatory authorities, or indeed to
towards sustainability, or whether management inputs
challenge those standards. Related to the question of
and retreatment will be required to reverse a negative
erosion control is that of water quality. Many coal
trend in order to achieve an acceptable outcome.
mine spoils, for example, are characterised by having
high salt contents, and thus the quality of water
This
paper
primarily
focuses
on
minesite
rehabilitation issues as a subset of the broader
running off mined land can be affected by the extent of
erosion.
environmental management agenda within the coal
mining sector of Australia, and in particular, the major
Current research activities are determining the
production areas of the Bowen Basin in central
critical topographic parameters (degree and length of
Queensland, and the Hunter Valley in central New
slope) required to firstly, ensure environmentally
South Wales.
acceptable erosion control and water quality control,
and to secondly, allow scientific and economic design
of the post-mining landscape. Vegetative cover has
2. THE REHABILITATION STRATEGY
been shown to cause dramatic reductions in runoff and
2.1 Landform Stability
erosion. These reductions have been attributed to a
As a pre-requisite to an effective rehabilitation/
combination of soil water depletion by plants,
revegetation strategy, the post-mining landscape must
protection of the soil surface from rainfall impact and
be stable with respect to geotechnical criteria and
surface sealing, and the role of plant roots in creating
42
D. Mulligan; International Forum 2003 - Coal Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
pores for water entry into the soil (Loch, 2000). The
effects on plant production. Management inputs
presence of vegetation increases the abundance and
affecting the nature of the exposed waste rock, topsoil
activity of soil fauna, which can also improve soil
stripping and depth of replacement, and deep ripping
structure.
will therefore be essential considerations.
In addition to meeting the land use and erosion
requirements, the post-mining landscape must be
recontoured to allow runoff to be conducted within the
mine area to nearby watercourses in a manner that
does not create excessive erosion. Because the land
after mining may be more elevated than the original
surface, the drainage density necessary to convey
runoff safely may have to be greater than that existing
prior to mining. This density will influence, in turn,
the size of management units for the particular land
use desired (Hannan, 1995).
context
of
the
proposed
‘target’
community.
Recognition also needs to be given to successional
processes and the natural changes in composition,
diversity and structure that occur as a result.
Competitive effects of introduced grasses on native
grasses and/or canopy densities and development can
be an issue (Roe et al., 1996; Mulligan et al., 1999).
for ecosystem self-sustainability. Possibilities as
Following on from site stability, a number of
addressing
community structure need to be assessed within the
Nutrient cycling
Retention and efficient cycling of nutrients is crucial
2.2 Ecosystem Stability
attributes
Species composition
Desirable species composition and the resultant
ecosystem
structure
and
functioning should be addressed. For a successfully
functioning ecosystem, there should be conservation
of nutrients, moisture and a desired biota in the
landscape through time. In addition, there should not
be greater leakage of these resources than in the
comparative ‘analogue’ community (Ewel, 1987). A
success indicators include the presence of soil organic
matter and its active fraction, soil microbial biomass,
the presence of invertebrate groups associated with
decomposition,
the
presence
of
symbiotic
micro-organisms, plant-available soil nutrient pools
and foliar nutrient analyses. All these factors influence
both the amount of nutrients and the period of their
availability.
number of attributes addressing ecosystem structure
and functioning are required (Grigg et al., 1998),
important among which are the following:
Reproductive capacity
Rehabilitated communities must be able to regenerate
themselves through recruitment. Not only do plants
Tolerable conditions for growth
need to produce propagules, but there must also be
Adverse overburden properties, such as excessive
suitable mechanisms for seed dispersal and conditions
salinity in Tertiary pre-strip clays of the Bowen Basin,
for seed to successfully germinate and the germinants
may impact heavily on vegetation establishment (Philp,
to survive and grow. Criteria may include a
1992), and will require appropriate management
measurement of the actual recruitment of new
before other attributes can be considered. Even on
seedlings, the presence of pollinators or some measure
relatively benign materials, deterioration of physical
of availability of niches for germination. The presence
structure, topsoil compaction, the presence and
of weed species may adversely affect the latter, and
amount of soil organic matter and nutrients, and soil
thus in general, populations of weed species should
water holding capacity are important for their potential
not be increasing over time.
43
D. Mulligan; International Forum 2003 - Coal Resources and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
an understanding of the systems can contribute
Resilience to disturbance
Recovery from disturbances such as pest attack,
disease, drought and fire is integral to long-term
ecosystem persistence. In Australia, fire is a most
likely natural disturbance agent and may need to be
excluded in the early stages of ecosystem development
to allow nutrient accumulation. Experiments to
determine the effects of fire and other subsequent
disturbances on ecosystem resilience are needed to
provide further confidence in the sustainability of the
rehabilitated communities that have been established.
towards the development of robust completion criteria.
These also show that the importance of different
attributes is dependent on the nature of the operation
and the environment in which it operates. Clearly,
completion criteria need to be developed within the
context of the preferred post-mining land-use.
Requirements for successful grazing land, for example,
will be different from those needed for the
reconstruction of a native plant community, or for the
return of a particular animal species. The types of
attributes to measure will also vary in importance.
2.3 Completion Criteria
There is a widespread recognition of the need for
criteria to determine when rehabilitation is successful
or complete, from both an industry and regulator
viewpoint (Hollands, 1993; Tacey and Treloar, 1994;
Elliot et al., 1996). In Queensland, differential
environmental securities are payable, based on the
level of environmental performance. To achieve the
highest category, the mining company must be able to
demonstrate
that
a
framework
exists
for
the
assessment of rehabilitation and that monitoring
results are being used to validate or modify
commitments contained within their Environmental
Management Overview Strategy (EMOS).
3. REHABILITATION RESEARCH
THE COAL SECTOR
IN
The Centre for Mined Land Rehabilitation and its
collaborating research groups are at the forefront to
research into developing sustainable solutions across
the spectrum of environmental issues within the coal
mining industry. The Centre’s rehabilitation research
areas with the coal sector can be broadly categorised
as follows:
1. Ecosystem development and sustainability
• Understanding
ecological
fine
processes
and
to
large-scale
improve
rehabilitation outcomes
2. Mine waste management
Against a background of seeking to construct
sustainable
ecosystems,
completion
criteria
for
rehabilitation need to be grounded on ecological
principles (Grigg et al., 1998). Criteria based on a
narrow set of vegetation indices or single parameters
• Remediation and rehabilitation of wastes
from mining and processing operations
3. Mine closure and post-mining land uses
• Demonstrating
land
capability
and
indicators of success
have generally been found to be inadequate (Petersen,
1985; Elliot et al., 1996; Schuman and Ries, 1996),
and a combination of attributes at both the landscape
level and addressing more specific ecosystem
properties appear to be necessary. Examples of current
research are provided in the project summaries in the
following section and such studies demonstrate how
44
The following section provides examples of some of
the recent and current research projects that address
these themes.
D. Mulligan; International Forum 2003 - Coal Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
3.1 Ecosystem development and sustainability
Valley of New South Wales, and the lease conditions
Long-term ecosystem development on open-cut coal
require the company to return as many of the native
mines in central Queensland
flora species as possible, creating a forest of similar
The coal industry faces increasing pressure to show
structure to the pre-existing community using seed of
proof of the sustainability of its rehabilitation
local provenances. The post-mining land use objective
strategies in central Queensland. Several approaches
is to maintain both the floral diversity of the area as
have been or are being pursued, including the
well as satisfy habitat requirements of local fauna. The
definition of criteria that are indicators of success,
project focussed on the initial phase of vegetation
modelling of ecosystem processes or the embedding of
establishment and the effect of manipulating seed
rehabilitation monitoring data within theoretical or
sources, substrate type and mulching regime on
conceptual frameworks that lend confidence that
spotted gum forest re-establishment. The two seed
trends over time are in a positive direction. While
sources assessed were the forest topsoil seedbank and
these approaches all have merit, actual demonstration
a broadcast seed mix, the two substrate types were
of achievement still provides the most powerful proof
coal mine spoil and forest topsoil managed in various
of rehabilitation sustainability. Sustainability implies
ways, and the two mulch types were wood chip and
long time frames, and there are relatively few
1-2m logs.
examples of rehabilitation that are well-documented
over more than a few years and that remain intact. Of
The role of nutrient cycling in rehabilitation success
equal importance, such areas need to have known
It has been observed that in many rehabilitation areas
starting points or establishment histories to which
established directly on spoil (ie. where topsoil was not
subsequent performance can be linked. This project
replaced prior to planting), there is very little humus
addresses this important issue by remeasuring existing
development, even after 10-15 years of litter
trials with the potential to demonstrate on-ground
accumulation.
actual performance over the longer term.
implications for the long-term sustainability of such
Such
a
situation
clearly
has
sites, as without effective nutrient cycling, the
Contribution of mulch treatments and seed sources
established
vegetation
to native forest establishment
communities could
in
the
rehabilitated
eventually become severely
Spotted gum (Corymbia maculata) forest, once
nutrient-deficient. As a component of developing a
widely distributed along coastal regions of eastern
picture of if, and how effectively, nutrients are
Australia, has been extensively degraded through
recycling through the newly-established communities,
urbanisation, infrastructure development, agriculture
the key processes of litter production, and litter
and mining. Little is known about the biology and
decomposition and the implications thereof for the
establishment ecology of this forest community, nor
longer-term nutrition of the sites, have been
the most appropriate strategies for optimising the
investigated. Experiments are being carried out to (1)
re-establishment of this vegetation on highly disturbed
identify if a bottleneck in the cycle exists and if so,
land. This project aimed to address this knowledge gap
what is the cause of such a throttle; (2) assess the soil
and
the establishment
and litter invertebrate populations and their role as
protocols of a range of species native to this forest
contributory factors to differing rates of litter
type for the Mount Owen mine. This mine operates
breakdown; (3) measure if there is enough nutrient
adjacent to and within a State Forest in the Hunter
capital in the rehabilitation to support the designated
provide information
on
45
D. Mulligan; International Forum 2003 - Coal Resources and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
type of community; (4) determine whether the rate of
Research is examining ways in which the exotic
decomposition and other nutrient inputs is sufficient to
pastures that have already been established, for
sustain the new ecosystems; and (5) assess whether
different lengths of time and on different media, can
management practices can alleviate any of the
be removed through combinations of herbicide, fire,
limitations.
and cultivation. As a result of the pre-pasture phase, it
is recognised that the seedbed is a media with much
Inoculating arbuscular mycorrhizal fungi into mine
higher organic matter content and vastly improved
soils
physical characteristics than would have been the case
The aim of this research project focussed on
if the pasture phase had not been initially established.
maximising the availability of nutrients in mine waste
Field experiments are testing the various control
materials and degraded topsoils through developing
options
techniques for field inoculation with arbuscular
combinations of native tree, shrub and grass species.
mycorrhizal fungi. These fungi are likely to be
The development of the new communities, their
important to the long-term sustainability and diversity
resistance and resilience to re-invasion from the exotic
of
grasses, and the impacts of the treatments on nutrient
revegetated
ecosystems.
The
project
was
undertaken at Curragh and Newlands mines and
and
areas
are
being
re-sown
with
budgets and cycling, are currently being monitored.
involved field testing inoculum developed in a
previous study. In particular, the experiments focussed
A component of this program is now attempting to
on: (1) techniques for introducing the inoculum into
define the most appropriate “window of opportunity”
soil; (2) identifying the rates required to establish
to establish native species in the highly variable
adequate mycorrhiza formation; and (3) assisting in
rainfall environment of central Queensland. A full
defining the benefit of formation of arbuscular
understanding
mycorrhizas by plants in revegetation programs in
germinating seeds of different species and the soil
terms of nutrient accumulation in the biomass, plant
seedbed and soil profile moisture characteristics,
survival and growth and general effects on species
together with the meterological data, will allow a
diversity.
confident prediction of the probabilities and risks
of
the
water
relations
of
the
surrounding successful establishment of native species
in an environment dominated by competing grasses.
Competition from exotic pastures
Since much of the rainfall in central Queensland falls
as high intensity storms during summer, it becomes
Establishment of a native understorey following coal
important to try and establish a vegetative cover on the
mining in New South Wales
reshaped, though often steep, landforms, as quickly as
Over the past decade, there has been an increasing
possible. To this end, rapid growing exotic pasture
interest by much of the coal industry to establish
grasses such as buffel grass (Cenchrus ciliaris) and
native vegetation on post-mining land. In the southern
Rhodes grass (Chloris gayana) have been widely used.
and western collieries of New South Wales, due
An increasing interest in native species has seen the
largely to the nature of the surrounding landscapes,
simultaneous sowing of these species with the grasses;
this direction has been the norm for many years, but
unfortunately, such a practice has exposed the slower
for the large open-cut operations of the Hunter Valley
growing natives to intense competition for water,
in particular, the traditional emphasis of rehabilitation
nutrients and light from the faster growing pastures.
programs has been to return the land to improved
46
D. Mulligan; International Forum 2003 - Coal Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
pastures for grazing. However, this is not always a
were investigated to determine which factors, if any,
suitable or desired land use for some or all of the areas
were limiting the reproductive output of the species.
on these sites. Some operations are now required to
The study found, for example, that the structure of the
blend the rehabilitation areas in with neighbouring
pink flowers restricts pollination to a special class of
vegetation communities while other operations find
native bees capable of ‘buzz pollination’. The three
the final landform unsuitable for grazing. Many of the
key findings of the study were that: (1) a pollinator is
mines have successfully established a range of trees
required for high seed yield; (2) fire is required for
(predominantly Eucalyptus and Acacia species) on
germination; and (3) a mycorrhizal partner is required
their rehabilitation areas, but there have been few
for plant longevity. Translocation of the species will
studies on the establishment of native shrubs, herbs,
not be successful if any of a range of factors is not
grasses and other ground cover species in these
present and hence this conservation strategy cannot be
post-mining environments. Understorey vegetation
recommended. The implications are that habitats are
assists in maintaining soil structure, controlling
the key management unit, not just the species, and fire
erosion, and supporting soil biological activity, as well
will need to be managed to cater for all obligate
as limiting weed invasion and providing habitat for
ecological requirements. A flowchart has been
native fauna. The overall aim of this project, involving
developed for minesite environmental officers on the
nine NSW coal mines, was to investigate the seed
biological procedures that need to be considered when
viability and germination of a wide range of
this and other threatened flora species are found on a
understorey species native to these areas, with
mine lease.
concurrent
research
considering
methods
of
establishment on specific mine media requiring
Diversity and abundance of aquatic invertebrate
revegetation. The project has provided the industry
species in voids after mining
with information to enable sites to increase species
The aim of a project at Moura coal mine was to
diversity on post-mining land and to maximise field
survey aquatic invertebrates to assess final void water
success.
bodies
for
their
capacity
to
support
wildlife
conservation values. Eleven disused pits and three
Understanding the biology and ecology of a
natural sites were sampled across different seasons.
vulnerable plant species
The pits sampled represented a span of ages since
Tetratheca juncea is a small and rather inconspicuous
mining ceased (from 1-22 years), a range of different
shrub found in heath and sclerophyll vegetation
spoil substrates, and water quality of variable pH and
communities on the central coast of New South Wales.
salinity. Almost 23,000 invertebrates were identified,
It
under
with taxon richness ranging from seven at the
environmental legislation and its presence on mine
youngest pit to 29 at a natural water body. Natural
leases
mine
sites tended to have more families than the pit sites.
development activities. However, a lack of ecological
However, multivariate analysis indicated that certain
knowledge about the species hindered defining
pits, especially those with sandstone substrates, had
management options for promoting its survival. This
very similar assemblages of invertebrates to those of
project aimed to fill the knowledge gap, in particular
natural sites. Large numbers of mayflies of the family
to find out about the species reproduction. Breeding
Baetidae characterised natural sites, and this species
systems, seed biology and mycorrhizal associations
may provide a useful indicator of the suitability of pit
is
classed
can
as
place
a
threatened
major
species
restrictions
on
47
D. Mulligan; International Forum 2003 - Coal Resources and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
water bodies for wildlife conservation. Natural
could be incorporated in the revegetation strategies at
flooding of some sites and active pumping between
the mine. The movement patterns, health profile, tree
pits are likely factors accelerating colonisation in
use and diet preferences of the koalas were targeted
young pit ponds, and thus increasing connections
for investigation in the initial three-year project, a
between pits, and between pits and creeklines after the
project that still continues today. The on-going nature
cessation of mining could improve the aquatic habitat
of the project has enabled evaluation of the responses
values of the final voids.
of koalas to disturbance and the investigation of the
breeding behaviour through genetic research. The diet
Characterisation and restoration of habitat for the
preferences of the local koalas and the key role of
bridled nailtail wallaby
several non-food tree species in the ecology of those
This study is investigating key aspects of the habitat
koalas have been identified, allowing a more
of the bridled nailtail wallaby (Onychogalea fraenata),
comprehensive approach to be taken to the task of
currently listed as an endangered species under the
re-creating a koala-friendly environment through
Commonwealth
and
revegetation. Koalas displaced by mining activities
Biodiversity Conservation Act 1999. This study is part
have been monitored and found to be establishing
of a larger research project that includes a captive
home ranges on adjacent areas of land, utilising
breeding program at the Gregory coal mine in central
different tree associations to those present at their
Queensland. The primary objective of the study is to
original location. Long-term monitoring of the
characterise the essential components of the wallabies’
populations has revealed a key input of non-resident
habitat and to develop effective habitat restoration
males
techniques. Aspects of the work include investigations
generations, indicating that accessibility to the site will
into which plants form a fundamental part of its diet,
continue to be a key factor determining the long-term
and whether they actually need to drink, and if so,
viability of recolonising populations of koalas at Blair
under what circumstances. The project will also study
Athol.
the
ecosystem
Environment
processes
Protection
associated
with,
to
the
genetic
make-up
of
successive
and
responsible for, the development of brigalow (Acacia
3.2 Mine waste management
harpophylla) regrowth communities as suitable habitat.
Management options for saline-sodic coal mine spoil
A thinning experiment in brigalow regrowth aims to
Pre-stripping operations employed at many open-cut
develop techniques that will enable restoration
coal mines in central Queensland result in Tertiary
ecologists to manage the regrowth to ensure desired
clay spoil materials being deposited on the surface of
botanical species and habitat attributes are able to be
areas to be revegetated. Surface deposition of this
achieved and maintained.
saline-sodic material poses significant challenges to
revegetation, particularly where suitable capping
The monitoring of koalas at a central Queensland
media are not available. Infiltration is low and surface
coal mine
crusting can be severe, limiting seedling emergence
In 1989, the University of Queensland and Blair
and the entry of water into the soil profile and
Athol Coal mine began monitoring the behaviour of
subsequent leaching of salts from the rootzone. High
on-site koalas. In 1993, a formal collaborative project
salinities per se further limit the availability of water
was initiated which aimed to determine the habitat
to plants. This project examined the role of two
requirements of the koalas at Blair Athol so that these
different organic mulch amendments (sawdust and
48
D. Mulligan; International Forum 2003 - Coal Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
straw), either surface-applied or incorporated, in
the weathering process. The aim of this study was to
improving plant establishment on a saline-sodic spoil.
characterise the weathering responses of a range of
Laboratory studies indicated that application of a
coarse coal rejects materials from an open-cut mine
surface mulch cover improved infiltration, increased
located in the Bowen Basin utilising a column leaching
surface soil moisture and reduced surface crust
approach. The results of the laboratory work were then
strength. However, under field conditions, downward
compared with results from monitoring of field plots
migration of salts out of the rootzone was limited, and
over a 10-year period to assess the longer-term
additional options are being explored. One such study
implications of using coarse coal rejects as a surface
in the past involved the use of cattle in a ‘feedlot’
mulch. With such knowledge of the properties of the
environment to provide an alternative approach to
coarse coal reject (both weathered and unweathered),
ameliorating the bare spoil. Goonyella Riverside mine
an assessment can be made of the likely impact on
began assessing the benefits of added organic matter,
seed germination, seedling growth, and ecosystem
nutrients and soil biological activity from cattle waste
development, and an assessment of the potential
for establishing a successful vegetative cover, with the
impact of surface applications of coal reject on the
research focussing on investigating the effects of
chemical properties of the underlying media and on
residence times, cattle densities and feeding regimes.
groundwater and runoff water quality.
The use of coarse coal reject as a surface mulch
Revegetation of coal tailings
The coarse grained fraction of waste from coal
In 1994, field trials were established on a coal
washeries, or coarse coal rejects, has been trialed as a
tailings dam at Saraji mine to investigate strategies for
surface amendment on a number of open-cut coal mines,
revegetation without the use of a capping layer. A
where a layer of coal coarse rejects to depths typically in
minimal capping strategy was needed to reduce the
the range 10-20cm is spread over reshaped spoil The
dust hazard from dried tailings, yet allow the
strategy has been shown to enhance the establishment of
possibility of mining the tailings sometime in the
tree and shrub species, most likely due to reduced
future. The tailings had aged for 10 years, were
competition for moisture from pasture grasses, and
moderately saline and, in discharge areas, were highly
improved infiltration where the underlying spoil is sodic
acid. Acidity was related to the presence of pyritic
and prone to sealing. However, vegetation performance
material of higher specific gravity than that of the coal
on coarse rejects can be variable, and poor establishment
tailings, and was restricted to within approximately
has been linked to high levels of salinity, low pH, low
100m of the primary and secondary discharge points.
water holding capacity, elevated surface temperatures,
Three field experiments were established, involving
and poor nutrition. Weathering of these materials may
directly seeded native species, tubestock plantings and
result in the release of salts and a change in the acidity of
transplants of wetland vegetation. In each experiment,
the underlying or nearby substrates, with the potential to
a range of surface ameliorants was imposed on the
impact on the receiving environment if these materials
tailings in an effort to make the material more
remain exposed on the ground surface. The variability in
amenable to the establishment and growth of
both material characteristics and the response by
vegetation. Treatments included the use of mulch
vegetation indicates that a range of endpoints to
materials, fertiliser and for the tubestock plantings,
weathering are possible and there is therefore a need to
irrigation, to reduce the effects of salinity and optimise
understand the behaviour of coarse coal rejects during
nutritional and moisture supply in the surface of the
49
D. Mulligan; International Forum 2003 - Coal Resources and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
tailings. Re-assessment of these trials after five years
3.3 Mine closure and post-mining land uses
affirmed earlier predictions that improvements in
Decommissioning of coal tailings dams
establishment and early growth resulted from a
This
project
is
developing
guidelines
for
combination of increased moisture availability and
rehabilitating existing coal tailings dams leading to
reduced salinity at the surface of the tailings, both of
licence relinquishment. Laboratory testing, field
which were contributed to by the mulching.
studies and numerical modelling are being used to
investigate the mechanisms affecting long-term
Using wetlands to improve the quality of mining
performance of landform structures and under various
wastewaters
capping configurations. The project is using a finite
The large number of wetlands treating mining
element computer program developed specifically to
wastewaters around the world have mostly been
model a range of soil behaviours, including saturated
constructed in temperate environments, and there is
flow, coupled stress and flow, and solute movement.
limited information on the effectiveness of wetlands in
The most important model inputs are load and suction
low rainfall, high evaporation environments. A
characteristics that relate settlement and water to stress
pilot-scale wetland system was constructed at Gregory
conditions within the tailings. Preliminary modelling
mine in central Queensland (mean annual rainfall is
indicated that climate is a dominant factor in water
<650mm and evaporation >2000mm). Results over 14
and salt movement, with drying of tailings through
months following establishment showed that although
evaporation being more significant in the Bowen
pH did not increase enough to enable reuse or release
Basin (Queensland) than in the Hunter Valley (New
of the water, sulfate reduction was observed in parts of
South Wales). Field coring at three mines has been
the system. This reduction was indicated by the
carried out to investigate actual moisture and salt
presence of the characteristic black precipitate and
profiles, in particular with respect to the effect of
smell of hydrogen sulfide. These encouraging signs
vegetation. Designs are being developed appropriate
led to experiments aimed at identifying factors that
to conditions experienced in both regions, with risk
limit sulfate reduction. Sulfate reduction processes
reviews to identify the major constraints, issues and
have been pursued because they provide a number of
data needs being the first step in the design process to
benefits. Apart from reduced sulfate concentrations,
ensure a landform concept can be developed that is
these processes can result in increased pH, and
achievable within those constraints.
reduced metal and salt concentrations. The more
recent research into the treatment of acidic, high
Development of completion criteria for ungrazed
sulfate water has involved investigating the role of the
rehabilitation pastures
soil substrate and organic matter additions in
This project was initiated against a background of
increasing the pH and providing anaerobic conditions;
concern within the coal industry that there were no
the rate of pH change and its effects on the initiation
formal criteria on which to assess the success of areas
of the sulfate-reduction process; the effects of
rehabilitated to pastures in central Queensland. A
sub-surface flow, evaporation, retention times and
considerable
flow rates; and an identification and ecological
accumulated on erosion processes, landform design,
understanding of the particular bacterial species
and vegetation persistence and performance over time,
involved.
and this formed the basis from which a draft set of
body
of
information
has
been
criteria were developed. There are a number of factors
50
D. Mulligan; International Forum 2003 - Coal Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
influencing successful pasture establishment, but
that carrying capacity and cattle liveweight gains on
under the climate in central Queensland, rainfall and
rehabilitated pastures can be as good as, or even better
factors that limit the supply of soil moisture, are very
than, those on the surrounding pastoral lands. A model
important. A site preparation technique that harvests
being developed for determining carrying capacity on
and retains water within the landscape will therefore
these pastures, centred on the concept of rainfall use
enhance the likelihood of success, and provide rapid
efficiency of the pasture and soil-climatic variables, is
vegetation cover development to limit the risk of
showing good agreement between predicted and actual
significant erosion. Subsurface salinity compounds the
dry matter yields. Monitoring of these trials has
problems of low moisture availability by increasing
included a focus on the impact of grazing pressure on
osmotic stress and limiting the effective depth that
erosion and soil loss. Vegetation cover is fairly
roots may access. There is evidence of a reasonable
resilient at lower grazing pressures but begins to
relationship between above-ground dry matter and
decline rapidly as grazing pressure increases above a
mean salinity in the main root zone (upper 40cm of the
certain level (about one animal per 4 ha for the trial
profile), and a model has been developed that accounts
site at Goonyella Riverside mine). Soil loss increases
for salt movement in these newly constructed soils.
with decreasing cover, but the sensitivity of the site to
The model is useful in highlighting the important role
grazing pressure or the risks associated with
of adequate media characterisation and handling in
overgrazing, depend on the soil type. Rainfall
influencing
simulations
salinity
and
hence
likely
pasture
on
plots
with
all
the
vegetation
performance. Lower initial salinity will enhance early
deliberately removed have demonstrated that there are
grass establishment, reducing the erosion risk, and
direct physical impacts on the soil from as grazing
accelerating vegetation-induced improvements to soil
pressure increases. However, soil loss is still very
structure. However, the model probably has greatest
much controlled by the amount of cover. The best
value in being able to predict, for a given set of soil
practical measure to address variable risk across a
properties, the likely improvement in site quality for
heterogeneous landscape is therefore to manage
pasture growth with time. Such a tool may assist in
grazing to maintain an adequate level of cover.
lease relinquishment long before lowered salinities are
actually attained.
Effect of longwall mine subsidence on plant
production on cropping land
Sustainable grazing on rehabilitated lands in the
Longwall mine subsidence and its effects upon
agricultural productivity is a highly contentious issue.
Bowen Basin
About half of all rehabilitation on open-cut coal
This project aims to provide the mining industry with
mines in central Queensland, constituting more than
information that can be used in negotiations of mining
8000ha of land, has been returned to improved
leases and to address the issue of compensation claims.
pastures. Cattle grazing is a potentially important land
Research in this area is limited and mostly confined to
use but until this project, the possibility had not been
overseas investigations, which do suggest that there is
tested. The program consists of grazing trials with
a negative impact of subsidence on crop yield.
varying stocking rates at three central Queensland
However, the circumstances in Queensland are not
mines where pasture condition is being monitored
necessarily comparable, with differing soils under
over time. While extended monitoring is required for
prime agricultural use, as well as differences in terrain
greater confidence, the initial trials have demonstrated
and climatic conditions. Kestrel and Crinum mines
51
D. Mulligan; International Forum 2003 - Coal Resources and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
near Emerald have been the focus of field studies
landscape organisation of each site is characterised, a
where a third cropping (wheat) season has been
process
completed. The study has been investigating the
arrangement of patches (resource acquisition areas)
effects of subsidence on crop yields and some physical
and inter-patches (resource loss areas). Soil surface
properties of the soil such as moisture content and
conditions of these patches are then assessed using
bulk density. Four surface attributes have been
simple indicators. These data are then used to calculate
identified for the study and consist of unsubsided land,
LFA
land that is directly above a mine pillar, subsided land
infiltration and nutrient cycling. The relationship
that extends part way into the panel, and land in the
between the calculated indicator values and the
middle of the subsided panel. The analysis of crop
processes being assessed is crucial in verifying the
yields across the seasons thus far have indicated very
LFA approach. The verification itself is necessary for
little difference among surface attributes, and have
the approach to achieve acceptance by industry,
been comparable to the district averages.
government and the community. An indicator will be
which
index
assesses
values
the
size
representing
and
soil
spatial
stability,
verified if a moderately high, positive relationship can
be repeatedly shown to exist between the indicator
Vertebrate fauna as indicators
To date, biotic criteria to measure progression
towards
sustainable
rehabilitation
have
largely
value and the variables measured by conventional
scientific methods.
focussed on the successional, structural and floristic
characteristics of vegetation. Interest and research now
Quantifying uncertainty to manage and reduce risk
extends to the assessment of both invertebrate and
in rehabilitation
vertebrate fauna species and assemblages as potential
Mining
companies
undertake
rehabilitation
of
surrogate measures to identify rehabilitation success.
disturbed ground to comply with state environmental
In central Queensland, there is no single integrated
regulations, and conduct monitoring of established
source of information available to mine operators
areas to assess performance. The aim is to demonstrate
providing a regional perspective. The primary
the presence of a stable non-polluting landform,
objective of this project is to assist in determining the
thereby facilitating relinquishment of the lease and
contribution
as
release of the company from ongoing liability.
indicators that will form a component of mine
Government regulators, however, are reluctant to
rehabilitation success criteria. The study involves
provide sign-off and take on the risk of future
collation of the existing literature of regional and
liabilities. There are two areas of uncertainty creating
national relevance, and analysis of datasets derived
this risk. The first is that the rehabilitation produced
from field studies undertaken within the Bowen Basin.
will fail some time after mine closure (ie it is
of
terrestrial
vertebrate
fauna
non-sustainable). The second area, and one that has
Verification of indicators of ecosystem rehabilitation
received far less attention, is that the quality of
success
rehabilitation can be spatially highly variable, due to
This project has involved assessment of the
the heterogeneity of growth media resulting from the
feasibility of using Landscape Function Analysis
mining
(LFA) as a cost-effective indicator system of how well
Rehabilitation meeting or exceeding the set criteria in
ecosystems re-constructed on mined land were
one location may well fail a short distance away.
functioning. Under the LFA field procedure, the
Given that rehabilitation monitoring or sampling is
52
and/or
mineral
processing
operations.
D. Mulligan; International Forum 2003 - Coal Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
usually undertaken on a point basis, there remains
unlikely to be adequate, although there will be many
uncertainty in the modelling of data. Thus, beyond
in common.
addressing the issues relating to monitoring techniques
for improving data collection and validity per se, this
The construction of an effective and sustainable
project introduces a process that seeks to manage the
vegetation community is an integral component of
uncertainty in the data generated, and the risk it
mine site rehabilitation as it is through a vegetated
generates for rehabilitation, by using spatial stochastic
landscape that site stability and minimisation of
modelling. The potential of this approach is that the
deleterious off-site effects will be achieved. The
industry can utilise modelling results to assess overall
approaches and techniques developed through such
quality of rehabilitation and reduce the occurrence of
industry-sponsored research have implications beyond
areas that require costly remedial attention. Of parallel
the mining industry and can often be applied to the
benefit from this approach, the regulators will have a
remediation of degraded lands in general.
clearer resolution of the risks associated with any
particular decision, thereby assisting the sign-off
process for all parties.
Acknowledgements
The support, enthusiasm and funding from the
numerous companies, government departments and
4. CONCLUSIONS
national funding agencies that we have involvement
Land disturbed by mining clearly falls into the
with is greatly appreciated. The core business of
category of severely degraded and yet with the
CMLR is research, and a fundamental component of
research and technologies now available, significant
that research are the efforts, productivity and
advances into the repair of this land have been, and
commitment of many research staff and postgraduate
will continue to be, achievable. With the concept of
students.
‘planning for closure from the outset’ now a part of the
mindset and the mining culture, many of the major
References
problematic areas that arose from past environmental
Bell, L.C. (1996). Rehabilitation of disturbed land, in
practices (or lack thereof) should now be avoidable.
Environmental Management in the Australian
This paper has provided a brief overview of some of
Minerals and Energy Industries – Principles and
the rehabilitation and completion criteria research
Practices, (ed D.R. Mulligan), Chapter 9, pp 227–61,
issues being undertaken in the coal industry in
University of New South Wales Press, Sydney.
Australia.
the
Bell, L.C., Loch, R.J., Haneman D., and Willgoose,
importance of an issue or particular attribute is
G.R. (1993). A post-mining landform research
dependent on site conditions and the proposed
program for open-cut coal mines, in Proceedings of
post-mining land-use, but at the same time show that
the 18th Annual Australian Mining Industry Council
many of the attributes of a functioning ecosystem are
Environmental Workshop, Burnie, 24–29 October
inter-related. Much of the current research is
1993, pp 143–55, Australian Mining Industry
concentrated on understanding the functioning of the
Council, Canberra.
newly
The
created
examples
ecosystems,
demonstrate
but
it
that
should
be
Elliot, P., Gardner, J., Allen, D. and Butcher, G. (1996).
remembered that a stable land surface is a fundamental
Completion criteria for Alcoa of Australia Limited’s
pre-requisite. The varying emphasis at each site
bauxite mine rehabilitation. In ‘Proceedings 3rd
indicates that a universal set of completion criteria in
International and 21st Annual Minerals Council of
53
D. Mulligan; International Forum 2003 - Coal Resources and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
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Basin,
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54
P. M. Dac; International Forum 2003 - Coal Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
Recent improvement and renovation in underground coalmine
technology for increasing quantity and effectiveness of coal
production in Vietnam
Dr. Phung Manh Dac
General Director, Institute of Mining Science and Technology
According to the Master Plan of Development of
developing areas of mining.
Vietnam Coal Industry in 2003-2010 and Perspective
¾ Synchronization of technology for all production
to 2020, production of coal is targeted at 16-17 million
circles such as working coal face-roadway-loading
tons in 2005, 23-24 million tons in 2010 and 29-30
point which are fully equipped with high power
million tons in 2020. Among that, 60% will be mined
devices for coal cutter and loader, supporting,
by underground method. To meet the demand,
transporting, ventilating, draining, communication
Vietnam National Coal Corporation (VINACOAL)
and ensuring safety.
has planed to increase production of its operating
¾ For
operating
mines,
combining
between
underground coal mines and to construct new ones:
improvement of present technology and renovation
Mao Khe coal mine has target capacity of 2 million
in tendency of reasonable selection of advanced
tons/year, Vang Danh-1.8 million tons/year, Thong
technology.
Nhat, Nga Hai, Ha Lam-1.5 million tons/year, Nam
¾ For
newly
constructing
mines,
immediately
Mau-1.2 million tons/year, Mongduong-0.85 million
application
tons/year, Khe ChamⅠ-0.6 million tons/year, Khe
technology,
Cham Ⅱ -1.2 million tons/year, Khe Cham Ⅲ -2.0
synchronization of operation in all mining stages
million tons/year, Khe Cham Ⅳ-1.5 million tons/year,
like opening-development-working method.
of
high
modern
capacity
mechanization
equipments
and
Kebao-0.6 million tons/year, and especially Binh
¾ Improvement and innovation of technology for
Minh-Khoai Chau mine of Red River Coal Basin to be
heading drift (in coal) with tunneling machines,
built after 2010-will produce 1.5 million tons/year.
steel supports, combination of steel supports and
resin bolts. Improvement of technology for heading
In order to reach the production target, to ensure
of working in barren rock with drilling – blasting
safety, economic effect and sustainable development,
method, mechanically loading and transporting,
Vinacoal is paying great attention to development of
supporting by metal-core concrete anchors, metal
science & technology and application of advanced
tube bolts, concrete grouting or combination of
technology in production and considers that most
bolting and grouting.
important policy. The policy can be generalized as
follows:
Application of tunneling machine for heading drift
¾ Investment for centralization of production and
can increase heading speed to 200-250 m per month.
reducing number of coal faces in mines by
Synchronization of circles in heading adit can increase
improvement and renovation in underground
heading speed to 120-150 m/month.
coalmine technology for increasing quantity of
coal production and effectiveness of human labor;
Improvement and innovation of technology with
increasing heading speed of mine workings and
application of hydraulic prop in production areas.
55
P. M. Dac; International Forum 2003 - Coal Resources and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
Improvement of technology for blasting method by
collapse, gas blasting and firing, water inrush and
reasonable
others.
selection
of
technology
schema,
application of hydraulic support in production area to
¾ Intensifying
in
international
cooperation
for
increase production capacity to 150,000 tons/year.
technology transfer, development of science and
Application of mechanical coal extraction with
technology and personal training.
cutter-loader, single hydraulic prop and ready to apply
in near future fully mechanization with cutter-loader,
Some first results from improvement and innovation
self-advancing support in allowable condition. For
and international cooperation in underground coal
reasonable geological condition, especially for big or
technology during the year 1998-2003 can be seen as
newly constructing mines, the target of 1 million
follows:
tons/year for working face has been set up.
1. Development of hydraulic prop in working face
(figure 1):
For thick, steep and complicated seams-selection of
Over the past 5 years, from 1998, VINACOAL has
technological schemas with short working face,
developed several hydraulic supports. Number of
blasting method, hydraulic prop or shield support.
working faces using hydraulic supports increased from
Application of technological schemas with short
3 in 1998 to 62 in 2003 and will be 91 in 2005 (figure
working face, sublevel caving with recovering roof
2). Production capacity of working faces has increased
coal, using cutter-loader and heading machine to
from 50,000 tons/year (with timber support) to
increase production capacity of working face in
80,000- 140,000 tons/year (using hydraulic support),
difficult geological condition to 300,000-400,000
labor productivity is double, coal waste down by
tons/year.
of
10-15%, and production cost reduced by 8-10%.
technological solution for reducing coal waste,
Production of coal from working faces with hydraulic
conservation of natural resource and ensuring mine
supports is expected at 4.6 million of tons, making
safety.
60% of total underground production of 7.67 million
¾ Intensifying geological and surveying investigation,
tons., and in 2005-will be 6.8 million tons, or 66% of
Priority
is
given
to
application
focusing on development of safety technology to
total of 10.37 million tons. (figure 3).
minimize and prevent mine accident like roof
Figure1 Supporting working area by single hydraulic props
56
P. M. Dac; International Forum 2003 - Coal Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
12.00
10.37
9.25
10.00
7.67
6.85
6.48
4.19
5.80
6.00
4.65
4.19
8.00
4.65
3.34
4.00
1.98
Production (million tons)
Hudraulic shield support
Under ground mining
2.00
0.08
0.84
0.45
0.22
0.00
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
Year
Figure 2 Coal extracted and to be mined to year 2005
100
91
90
77
Number of longwall
80
Hydraulic prop
70
62
74
Hydraulic shield support
60
Total
62
50
35
40
49
30
14
20
10
3
0
3
1998
6
4
1999
4
2000
26
8
6
9
6
2001
2002
13
15
17
2003
2004
2005
Year
Figure 3 Increase in number of hydraulic shield supports applied in underground mines until year 2005
57
P. M. Dac; International Forum 2003 - Coal Resources and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
2. Application of mechanical coal extraction at
thickness is of 3.2 m. Technological schema is
working face.
shown on figure 5.
Pilot application of mechanical coal extraction at
The application of this method result in the
working face with movable hydraulic support (figure
capacity
4) is in seam 14-4, Khe Cham Company. Seam
production of the longwall of 55,000 tons/year,
thickness is 3.1 m, inclined at 16°. Cutter-loader name
coal waste is less than 25%. There is possibility
is
XDF-JF/Lr/
of applying this method into the seams with the
T2-120JZ. Production capacity of the face is 200,000
inclination over 70°and the thickness of seam
tons/year, highest month production is 22,600 tons,
over 3 m. This can solve the technology problems
and labor productivity is 7.5 tons/man/shift. Expenses
for steeply dipping seam.
MG200-W1,
moveable
support
3
of
2.46
tons/man/shift,
the
total
of timber support is 2.79 m /1000 tons of coal,
b. Method of mining by horizontal and sloping slices:
explosive is of 15.1 kg/1000 tons of coal, electrical
(figure 6) In order to extract coal in the thick steep
detonator is of 52.2 pieces/1000 tons of coal, emulsion
seams by using hydraulic anchor supports, the
is of 89.1 kg/1000 tons of coal, metal mesh is of
method of mining by horizontal slices and sloping
1,041.8 kg/1000 tons of coal, working development is
slices retrieving roof coal are applied. These
of 10.2 m/1000 tons of coal, and coal waste is of 28%.
methods have been applied in Cao Thang, Duong
Although there is some technological problems to be
Huy, Giap Khau, Mao Khe coal mines and other
solved, but mechanization technology is perspective at
coal mines whose seams have inclined angle of
Khe Cham Coal Company and other places with
over 45 ° and thickness from 4.0-8.0m. The
similar condition.
achieved results of this technology are high, such
as: average production is 3,500-3,900 tons/month,
3. Application of reasonable technological schema in
the productivity of worker is 2.9-4.8 tons/man/
complicated geological conditions.
shift, wood support is 2.3-4.2 m3/1000 tons of coal,
a. Flexible shield method: with diagonal working
coal loss from the production process is 25- 28%
faces is applied at seam N8 of west wing, Vang
(1.5-2.5 time lower than the loss in room method
Danh mine. Seam inclination is of 74°, average
of mining).
Figure 4 Mechanization of coal extraction by cutter-loader MG200-W1,
supporting by moveable hydraulic shields at Khe Cham mine.
58
P. M. Dac; International Forum 2003 - Coal Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
50 00
A
A-A
Flexible
shield support
D µn c hè ng m Òm
A
14 00
D µn c hè ng m Òm
Lß nè i c h© n c hî
32 00
6 0 00
6 0 00
60 00
60 00
Figure 5 Technological schema of flexible shield with diagonal working face applied in seam 8,
west wing, Vang Danh mine.
Longwall Using Self moving
Support
Lß chShield
î g i¸ t hñ y lùc
di ®én g
Ventil ation chutes
C¸ c t h- î n g n èi th «n g g iã
Ventil
ation drift
Lß d ä c vØa th «n g g iã
A
Cross
cut
Lß xuyª n vØ
a
≥ 15m
A
20m
20m
85m
80m
20m
20m
80m
Subl evel drift
Lß d äc vØ
a ph ©n tÇng c ¸ c mø c
80 -100m
Subl evel drift
Transport
drift
Lß dä c vØ
a vË n t ation
¶i
Lß d äc vØ
a ph ©n tÇng c ¸ c mø c
mSECTION
Æt c ¾t a A-A
-a
3.7 m
5.9 m
B
SECTION
m Æt c ¾t b B-B
-b
5.9 m
3.7 m
6,
Subl
evel drift
Lß d äc vØa ph ©n tÇ ng c ¸ c mø c
2.2 m
Longwall Using Self moving
Lß ch î g Shield
Ýa t hu û lùc diSupport
®én g
1, 6m
0, 41m
1 5°
2.2 m
5m
α°
Lß chî g Ýa thu û lùc di ®é ng
Lß chî g Ýa thu û lùc di ®é ng
1, 6m
0, 41m
≥15m
B
6
6m
,5
Figure 6 Method of mining by horizontal and sloping slices
tons/man/shift, wood support is of 25 m3/1000 tons
c. Sublevel drift Method: (figure 7)
This method is effectively applied for the seams
with thickness of 3-8m and the inclined angle of
of coal, coal loss is of 35%.
d. The room and pillar method/ diagonal to dip
over 45°, the roof of seam is medium stable or
method: (figure 8)
stable. This method has been used in Mong Duong,
Room and pillar in the raise method is well applied
Vang Danh coal mines. The basic economic and
for seams with thickness of 4-8 m, inclined angle
technical results of this method are: Production is
of over 45°, roof of seam is medium stable to
of 120 tons/day and night, producing capacity is of
stable. This method has been used in underground
35,000
coal mines in Quang Ninh area, especially in steep
tons/year,
productivity
is
of
3.50
59
P. M. Dac; International Forum 2003 - Coal Resources and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
seams in Vang Danh coal mine. The basic
supported by heading chain pillars: (figure 9) This
economic and technical results of this method are:
method is effective for thick coal seams (from 3÷8
Productions is of 90 tons/day and night, producing
m) with inclination of 35 ° , roof of seam is
capacity is of 27,000 tons/year, productivity is of
medium stable or stable. The basic economic and
4.0 tons/man/shift, wood support is of 32
technical results of this method are: Production is
3
m /1000tons of coal, coal loss is of 37%.
of 6,000 tons/month, productivity is of 1.74
tons/man/shift, wood support is of 37 m3/1000tons
e. Room and pillar method with pillar recovering in
of coal, coal loss is of 25.6%.
working face and rooms in working face are
b
50,0 m
Lß dVe
ä cntivØ
a th «adit
n g g iã
lation
SECTION B-B
m Æt
c ¾t B - b
Lß d Ve
ä cntil
vØaatiothn«adi
n gt g iã
4
÷6
m
1.0 m
Lß d ä cSubl
vØae ve
p hl dri
©nftt1Çn g sè 1
m
÷
6
30
÷
40
6
m
÷
8
m
2m
Th - î n g c h ia c é t
6÷8m
6÷8m
6
÷
8
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Lß d äSubl
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a lpdri
h ©n
Lß d ä c vØ
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¶ iftm ¸ n g c µo
4
3 0 ÷ 40 m
Bo
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Lß d äSubl
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α > 3 5°
b
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Ph ç n gCothal¸ bionth a n
SECTION A-A
m Æt
c ¾t a - a
Lß d ä c v Ø
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t¶ i m ¸ n g c µ o
m
Chute
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i t le
h¸
n bo
LçExplo
kh oi tatio
a n kh
a re
i t ho
h¸ lec
e ve
ft 2 t Çn g sè 2
Lß d äSubl
c vØ
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8
3m
6÷8m
Lß d ä Suble
c vØavel
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ft tÇ n g
8,0 m
8,0 m
Lç kh
n the
t h -chî ute
ng
Bore
holoeain
Figure 7 Sublevel drift Method
9 .0
5 .0
10.8 m
Exploiting
Th- î ng c hÐo
diagonal
®a ng chute
kha i th¸ c
10.8 m
m
m
10.8 m
Th- î ng c hÐo sÏ ®µ o
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saDiagonal
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xong
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hÐo phÝ
aation
t rª n of
after
be developed
abov e
Main chute
Th- î ng c hÝ
nh c hia c é t
Figure 8 The room and pillar method/ diagonal to dip method
60
P. M. Dac; International Forum 2003 - Coal Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
c
10 ÷ 12 m
10 ÷ 12 m
8m
a
6,0 m ÷ 8,0 m
a
c
80 ÷ 100 m
80 ÷ 100 m
mÆ
t c¾t a - aA-A
SECTION
10 ÷ 12 m 10 ÷ 12 m
10 ÷ 12 m
2m
2m
8m
80 ÷ 100 m
80 ÷ 100 m
2m
Figure 9 Short pillar method
4. Application of roof bolts for development has been
hemmer driller, hand loading on wagon or scraper
started since 1988 in some underground coal mines as
slide. In order to increase advancing rate, Vietnam
Mao Khe, Vang Danh, Uong Bi, Duong Huy, Halam....
National Coal Cooperation has improved technology
Metal bolts, concrete bolting, concrete grouting, tube
by using mechanized drilling equipment with 1-2 rods
bolting.... have been used for the development in rock
for blasting from Russia, China, Poland, Sweden...in
(figure 10) and bolt roof resign has been apply in
accompanied by mechanized transportation by using
Seam 12 of Duong Huy coal mine and Seam 7 in
rock excavator (PPM-4 and PPM-5), gather arm loader
Vang Danh coal mine for the development in coal. In
(1PHB-2, 1PPHB-5), wheel excavator. For heading
the condition of geological hardness f = 3-13, the roof
face in coal, the main equipment applied is combine
bolt supported section in development is from 4.5-13.5
4PU, PK-3 form Russia, and recently is combine
2
m.
AM-50Re in Mong Duong Coal mine. With the
5. Perfection of developing and supporting rock way
renewal in developing and supporting preparation road,
and heading face in coal (figure 11): For low
the speed of advancing rock way has reach 60-80
advancing speed (from 30-50 m/month), the main
m/month and heading face in coal advancing is 80-120
equipment applied are air compression and electrical
m/month.
61
P. M. Dac; International Forum 2003 - Coal Resources and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
1600
900
9 00
4 50
19 5
Figure 10 Application of roof bolts for development
Figure 11 Method of blasting with mechanized excavator
6. Implementation of Projects in cooperation with
Explosion-proof Performances of Electrical
Japan in underground coal mining.
equipment and Explosives.
a. “Vietnam Coal mine Firedamp Gas Management
5) Rescue Activities Technology.
Center Project” (JICA): The main purposes of this
6) Mine Safety Education Technology.
project is to built up a Gas management center with
7) Legal and Organizational system on Coalmine
well equipped laboratory and well trained experts
Firedamp Gas Safety Management
in order to expand and transfer safety management
In order to reach the above purposes, Vietnam Coal
technology.
Mine Firedamp Gas Management Center has
Fields of technology transfer:
carried out training activities and transferred
1) Evaluation Technology for In-situ Gas Content
modern technology from Japanese Coal Industry in
in Coal Seams.
2) Underground
this field.
mine
Ventilation
Control
Technology.
b. The Joint Research Project for “Application of
3) Underground Mine Monitoring Technology.
4) Test
Technology
for
Evaluating
Safety Technology on Inrush of water in Vietnam
the
62
Coal Mines” between JCOAL and VINACOAL.
P. M. Dac; International Forum 2003 - Coal Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
Fields of technology transfer:
effectiveness and sustainable development in the
1) Technology transfer for Hydrological study
market economy. To do so there must be centralization
techniques.
in production; unification in technology assembling
2) Technology
transfer
for
Exploitation
techniques.
line (longwall mining-transportation-heading-loading
places); application of suitable mechanize technology
3) Technology transfer for Underground boring
techniques.
(from
open
pit-
preparation-mining
system);
improving the quality of information of mine geology
4) Technology
transfer
for
Surveying
and
Exploration techniques.
development
of
safety
technology;
protection, limitation, and abolishment of roof
5) Technology transfer for Water drainage and
sealing techniques.
6) Technology
condition;
collapse disaster, gas explosion. Water inrush and
other accidents in mining underground coal mines. In
transfer
and
development
of
the research activities for perfection and renewal of
hydro-geological model and groundwater flow
technology, international cooperation plays a very
simulation.
important role in enhancing technology transferring,
7) Development of manual for preventing water
inrush disasters.
training.
8) Evaluation and conclusion.
c. The Training Project on Coal Mining Technology:
between VINACOAL and NEDO
d. Demonstration
Technology
Project
System
for
Coal
Preparation
(NEDO/JCOAL):
Coal
preparation equipment such as fine powder coal
recovery equipment introduced at the Cua Ong
Coal preparation plant and technical transfer.
e. General Study on Coal Mining Technology Project:
This Project contains many smaller Projects, such
as: The trial development using excavator Project,
trial application of single hydraulic props in a
longwall face project, Using roof bolts in rock way
and heading face in coal Project. The trial
development
using
excavator
Project,
trial
application of single hydraulic props in a longwall
face project have finished.
Perfection and renewal of technology in underground
coal mining in Vietnam is the basic direction for
attaining
higher
development of science and technology and human
production,
ensuring
safety,
63
P. M. Dac; International Forum 2003 - Coal Resources and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
64
M. Lubis; International Forum 2003 - Coal Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
CURRENT COAL DEVELOPMENT AND
ENVIRONMENT ISSUES IN INDONESIA
Dr. Mahyudin Lubis
Director of Mineral and Coal Enterprises, Directorate General of Geology and Mineral Resources
Ministry of Energy and Mineral Resources, Indonesia
Abstract
Coal development in Indonesia has a very strategic meaning in the context of development of alternative energy.
It is also representing the most dynamic rise among other energies, as indicated by the growth of coal production
and utilization. In the energy mix, there is a tendency that today and future of coal role as primary energy always
increasing. For instance, in 1998 coal contribution in energy mix was 9,9% and has increased to be 16,9% in 2001,
mean while the contribution of coal in power sector has become 34,8% in 2001.
Ten years ago, Indonesian coal production was about less than 30 million tons per years and in 2003 has become
more than 103 million tons. It is predicted that Indonesian coal production and utilization is still continuing to
grow, especially in the power sector and cement industry. In the years ahead, demand for coal within the
Asia-Pacific, including Indonesia, will be steadily increased, due to increasing demand of energy in this region and
also because of the scarcity of oil and gas fuel. But on the other hand, it should be taken into consideration a
number of environmental impacts that may result from the coal activities. An argument said that surface coal
mining has significantly changed the landscape and disturb the environment. Some problems have already arisen
from coal activities, namely conflict of mining with forestry, serious environment disturbances by illegal mining,
air pollution of coal power plants, etc. However, the coal mining activities will assist to community development
and increase socio-economic condition as a whole.
There is a question how to get the best out of producing and utilizing coal and to cope the coal development in
line with the ecologically sustainable development, which currently become one of the main issue. There is also a
proposed approach for balancing coal development with the environment, since the coal mining activities and coal
utilization are inherently included: planning, monitoring and controlling. In short, the coal mining and utilization
policy should be developed consistently with environmental policy.
1. INTRODUCTION
countries, the local industry recognizes that it must
1.1 Role of Coal in Indonesia
more fully promote sustainable development in its
Coal has a crucial and enduring role in a balanced
widest sense, by improving the environmental
energy mix, fueling economic and social development
performance of coal, if this important contribution is
in both the industrialized and developing world. Coal
to endure into the long-term future.
is the world’s most abundant and widely distributed
fossil fuel resource and is essential to world economic
The Indonesian coal industry has grown rapidly in a
and social progress. In Indonesia coal supplies 16,9%
short period of time. In just 10 years production has
of primary energy, while 34,8% of electricity is
grown from less than 23 million tons in 1992 to over
generated from coal. In addition, coal is a valuable
103 million tons in 2002, and is expected to
indigenous source of energy for many developing
continually increase in the next years. As a
65
M. Lubis; International Forum 2003 - Coal Resources and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
consequence the coal industry is generating many
generation and can ensure the continuation and
social and economic benefits for Indonesia such as:
equality of inter generation welfare. In carrying out
¾ absorb the employment for 37.4 thousand of
the sustainable development, environment is an
Indonesians in 2002, this number is only from
important
coal contract of works (CCOW);
economics and socio-cultural.
aspect
should
be
thought,
besides
¾ generation of substantial fiscal income for state
and regional government budgets (2001: 1969.5
In line with the global trend, Indonesia is also in the
billion Rp; 2002: 1455 billion Rp, of the total
way to the direction of sustainable development. The
deadrent, royalty and government sharing of coal
development policies, especially in the environment
production)
management, energy sector management, and forestry,
¾ significant contribution to Indonesia's balance of
are directed to the sustainable management. In this
payments, which was 1,617.6 million US$ in 2001
regard, one Kyoto Protocol result which was developed
and 1,762.4 million US$ in 2002 of export earnings;
to cope the ecologically sustainable development, that is
¾ significant contribution into national primary
the Clean Development Mechanism (CDM) as a
energy (2000: 14,3%; 2001: 16,9% of the total
mechanism under the Kyoto Protocol of the United
primary energy);
Nation Frameworks Convention on Climate Change to
¾ realization of investment of CCOW is 1,575.7
million US$ during 1997 to 2002;
reduce the Green House Gases (GHS). Indonesia has
developed some related activities, such as carrying out a
¾ multiplier effects of coal mining industry into
study on emission projection in several sector since
social and economics development with a range
1995, develop climate change mitigation program, and
of direct and indirect benefits such as local
formulate policies in energy, transportation, agriculture,
businesses,
forestry, and waste sector. In this regard, it should be
communities
development
and
services company development;
considered that Indonesian future energy supply will be
¾ development of transportation infrastructure, in a
number of less developed areas.
dominated
by
coal.
Therefore,
the
underlying
considerations in the set up of priorities for the projects
were directed toward controlling the share of coal in the
national energy mix and better choice for technological
1.2 Coal and ecologically sustainable development
Presently coal plays a key role in global development,
systems in coal based power generation.
and it has to meet a number of economic, social and
environmental challenges to demonstrate its role in
2. CURRENT COAL SITUATION
sustainable development. The question is how to
2.1 Current Coal Enterprises Status
minimize the negative impacts of coal development on
There are presently four groups of coal producers in
the environment and how to get the best out of
Indonesia, namely the state-owned coal company
producing and utilizing coal.
(PTBA), Coal Contract of Work/CCoW (Generation I,
II, and III), Mining Authorization holders (MA or
Sustainable development paradigm in the last
Kuasa Pertambangan: KP) and cooperative units
decades becomes a popular development paradigm
(Koperasi Unit Desa: KUD’s). The present major
that followed by nations in the world. Sustainable
producers are the First Generation of CCoW (5
development in principle is a development that can
companies) and Mining Authorization Holders (8
create increasing welfare from a generation to the next
companies).
66
M. Lubis; International Forum 2003 - Coal Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
Table 1. Coal Player Status of CCoW
Company
STAGES
Total
General Survey Exploration Feas. Study Constr. Production Terminated
- Generation I
10
1
11
- Generation II
7
1
4
5
1
18
- Generation III
17
47
10
2
8
29
113
Total
17
54
11
5
23
31
142
Source: DMCE, 2003
The First Generation of CCoW consists of 10
coal. At present, it is known that the Indonesian coal
companies of which 8 companies are foreign investors.
resources potential is around 50 billion tons. Of which
All of them have already entered into operation which
7,6 billions can be categorized as mineable reserves.
make this group the major contributor (74%) to
the lignite coal is estimated around 58% of the total
national coal production in the country. They are
coal resources, followed by sub-bituminous 25%,
operating in East Kalimantan (7), South Kalimantan
bituminous 15% and anthracite at small number.
(2) and West Sumatra (1). The Second Generation of
CCoW consists of 17 companies. They are all entirely
2.3 Coal Production
under domestic investment scheme. Five of them have
Even though the political and economical crises
already entered into operation. The status of present
“swept” Asia mainly Indonesia, South Korea, and
Third Generation of CCoW are 10 contractors in
Thailand, coal sector have demonstrated their survival
feasibility study, 47 contractors in exploration stage
by continuing
and 17 contractors in general survey. Of the total, 8 of
demand. The forecast of 2003-2007 coal production
them are under the foreign investment scheme. Some
which was based on work Program and Budget of
Third Generation contractors are active and they has
Companies is shown in Table 2.
been coming into production within 2001-2003. Some
2003 several companies have ambitious expansion
others have been withdrawn (15 companies).
plans. The consideration to increase the production
on positive growth on supply and
It seems that in
is to optimize production cost. In contrast, while the
coal production increase, the coal price seems to tend
2.2 Coal Resources
In Indonesia, coal resource is the biggest resource
to decrease.
after oil and natural gas. Coal industry has also proved
as a competitive, reliable and attractive industry when
2.4 Coal Supply-Demand Balance
compared other energy sources. However, a majority
Indonesian coal demand comes from domestic and
of Indonesian coal is a low-rank coal, besides
export. The domestic demand is mainly electricity and
underground mining will be unavoidable choice of
cement sector. By considering companies planning in
mining method in the future due to some areas have a
2002 and consumption pattern trend, the coal
quite deep of coal seam.
production, domestic and export demand is estimated
to continue to grow (Table 3).
Some challenges on coal development may include
to explore the new coal resource, developing coal
industry within the stringent environmental standards,
developing transportation, and utilization of low rank
67
M. Lubis; International Forum 2003 - Coal Resources and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
Table 2. Actual Coal Production and Future Outlook up to 2007
000 ton
COMPANY
Realization
2001
2002
9,482
76,624
10,455
6,794
17
2003
2004
Forecast
2005
2006
2007
12,500
87,126
15,055
5,000
300
12,500
90,992
15,375
5,000
300
12,500
91,855
16,625
5,000
300
13,000
92,078
17,625
5,000
300
13,000
94,445
18,625
5,000
300
PTBA
CCoW Gen, I
CCoW Gen, II & III
Mining Authorization Unit
Cooperative Unit
10,211
66,690
9,843
5,781
15
Total Production - High
- Medium
92,540 103,372 119,981 124,167 126,280 128,003 131,370
112,454 116,480 118,468 120,191 122,558
Source: Directorate of Mineral and Coal Enterprises, 2003; Company Work Program and Budget of CCoW, 2003
Table 3. Actual and Future Outlook of Coal Production, Domestic and Export
million tons
Year
Production
Domestic
Cement
Others*
Electricity
2002
(Actual)
2003
2004
2005
2006
2007
103.3
112.4
116.5
118.5
120.2
122.6
20.0
21.5
24.7
25.6
27.6
28.7
4.7
5.0
5.5
6.0
6.5
6.5
4.5
4.5
5.0
5.0
5.0
5.5
Export
Total
29.2
31
35.2
36.6
38.6
40.7
74.2
81
81
81.9
81.6
81.9
* metallurgy, pulp industry, small industries, etc.Source; Directorate of Mineral and Coal Enterprises, 2003
3. ENVIRONMENTAL ISSUES
1)
Impacts on forestry and land degradation,
3.1 Environmental impacts of Surface Coal Mining
2)
Impacts on water surface,
Generally the stages of surface coal mines are
3)
Impacts on air bone.
involving land clearing, overburden removal, coal
winning, coal washing and sizing, land rehabilitation
Since Indonesia is one of the biggest country covered
and finally mining closure. Within each stage there are
with rain forest it is most likely there will be a conflict
potential impacts involved, such as:
between forestry and surface mining. In one hand
¾ De-forestation during land clearing
there is a need to conserve the rain forest but on the
¾ Exposure of rock acid drainage
other hand there is a strong un-denial fact the need for
¾ Land erosion
more potential contributor economic activities, such as
¾ Waste oil contamination
mining, in order to provide national revenue and jobs.
¾ Air bone contamination
After the issuing of the Law No.41 Year 1999 on
forestry most of the mining prospect area became
This could be simplified into three categories of
environmental impacts, namely:
protected forest, even some of the existing mines are
also forcedly included in the protected forest. The Law
No.41/1999 claimed that surface mining activities are
68
M. Lubis; International Forum 2003 - Coal Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
not allowed in the protected forest. This issue became
uncovered land such as in the mining area. However,
even more worse since the currently change of
We believe that under tight planning, controlling and
Indonesian society to become more openly democratic
monitoring
society. In this case the society are more outspoken
considerably minimized.
programs
this
condition
can
be
with regard to the raising of environmental issues. For
this, the government has to wisely accommodated and
3.2 Coal Utilization in Indonesia
considered the public concern on environmental issues
Indonesia's major environmental challenges involve
and the potential economic value of mines for national
supporting its large population. Air and water
revenue and job availability.
pollution have reached critical levels, especially on the
most populated island of Java. Indonesia's carbon
In fact, coal mining companies require large areas of
emissions remain low, but there is concern that an
land in which to coal exploration, but the actual
increase in the use of indigenous coal will increase
mining areas, including supporting infrastructure,
Indonesia's carbon emissions in the coming years.
(such as housing, hospitals, schools, roads, airports,
Indonesia is well endowed with renewable energy
harbours etc.,) are very few when compared to the
potential, especially geothermal energy. Indonesia's
original mining areas. For instance, of the total CoW
renewable resources are not yet fully exploited.
and coal mining holders only coverered about 2% of
The problem on coal is that coal utilization could
Indonesian landmass, while all current operated
release green house gases (GHGs) emission to the
Indonesian mines and all supporting infrastructure
atmosphere. In Indonesia, the conventional coal steam
only disturb 0.068 % of the Indonesian landmass
power plants that are dominantly used by PLN power
(Table 4).
system accounting for 35.7 % of the total electricity
generation capacity are considered to be less
The ministerial of Energy of Energy and Mineral
environmentally friendly since their GHGs emission to
Resources has carried out a series of discussion with
the atmosphere. The mitigation option may be applied
related Ministerial in the Government and member of
to reduce such emission. Accordingly, two big issues
the Parliament. It is expected the outcome of this
on coal is the increase of coal utilization as the source
discussion will be a Presidential Decree that legally
of energy and the reduction of impacts of such
will allow some of the protected forest turn to be
utilization that may bring to the consequence how to
allocated mining purpose.
adopt the clean coal technology in coal industry.
In March 2003, the Asian Development Bank
With regard to the surface water pollution such as
approved a $600,000 grant to help combat Jakarta's air
river or lake, there is a potential water contamination
pollution problem. The technical assistance grant will
since most of the surface coal mining are located near
be used primarily to promote a clean vehicle fuel
river or at least the location of their coal washing plant
program, known as the "Blue Skies" project. Indonesia
and even using river for coal transportation. The water
is also phasing out the use of leaded gasoline, with a
contaminants it could be came from either fine coal or
complete ban set to come into force in 2005.
land erosion and acid drainage rock. In some mining
area in Indonesia the average rainfall could range from
4000 to 6000 mm per annum. This is a very big
potential for water contamination trough erosion in
69
M. Lubis; International Forum 2003 - Coal Resources and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
Table 4. Estimated areas of coal mining compared with protected forest
Types of land-use under regulated mineral Estimated in Percentage area compared to Indonesian
tenure For Indonesia.
Hectares
landmass of 198,000,000 ha.
Total area of CoWs and Mining Holder in
5,718,000
2%
Indonesia (exploration, exploitation)
Total area of Protected Forest in Indonesia
32,338,000
16%
Total area of producing mines, tailings and
135,000
0.068%
all infrastructure, including town-sites
4. POLICY AND ACTION TO MINIMIZE
DAMAGE
inorganic resources; (2) man-made resources; and (3)
4.1 Coal and Environmental Policy
regulation is Government Regulation No. 29 of 1986,
During the 1970s, 1980s and 1990s, the Indonesian
the cultural heritage. The most important of these
concerning
Environmental
Impact
Assessment
Government issued a number of basic laws regarding
Requirements. This regulation was subsequently
the environmental management. The first and most
revised and improved by Government Regulation No.
important of these laws is Law No. 4, 1982, on Basic
51,
Provisions for the Management of the Living
Assessment (EIA), or in Indonesian AMDAL (Analisa
Environment, or more shortly, the Management of the
Mengenai Dampak Lingkungan).
1993,
concerning
Environmental
Impact
Living Environment. The second basic environmental
law is Law No. 5, 1990, on the Conservation of Living
All new physically developments (projects) with
Resources and their Ecosystem. The third, important
significant impact on the environment, including coal
basic law for dealing with the environment is Law No.
industry projects, have to prepare an EIA study before
24, 1992 on the Spatial Use Management Law. These
the project starts. According to the above government
basic legal frameworks for the environment are
regulations, an Indonesian EIA study basically
principally
comprises:
derived
from
Indonesia’s
1945
Constitution, particularly from Article 33, Clause 3.
This clause states that the land and water and natural
wealth contained therein are governed by the State and
are used for the utmost benefit of the people.
1) KA (Kerangka Acuan) ANDAL, or the Terms of
Reference of the Environmental Impact Analysis
(TOR of EIS);
2) ANDAL study, or Environmental Impact Analysis
Managing
the
Living
Environment
introduces
ecological understanding into the Indonesian Legal
System. In the preamble to the relative Law,
ecosystem is defined as the comprehensive, total
system of all interacting elements of the living
environment. The main objectives is to achieve a
harmonious balance between man and the living
environment, between present and future generations,
or, in general between development and the living
environment. Many regulations are derived from these
Laws, relating to the protection of (1) organic and
70
Study. The study includes the detailed significant
impacts of a proposed project on the environment,
as well as its economic benefits;
3) RKL (Rencana Pengelolaan Lingkungan), or
Environmental Management Plan. Any major
impacts of the study should be mitigated by the
RKL program;
4) RPL (Rencana Pemantauan Lingkungan), or the
Environmental Monitoring Plan. This is the effort
to monitor any impact during the execution of the
M. Lubis; International Forum 2003 - Coal Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
project on the environment, to ensure that all
environmental impacts are below any defined
ambient environmental standards.
1996 concerning Blue Sky Program,
f) Environmental Minister Decree No. 16/MNLH/4/
1996
concerning
priority
of
region
for
implementation of Blue Sky Program,
The State Minister of Environment is responsible for
implementing
the
above-mentioned
laws.
This
situation was first established in 1978, and plays a
g) Environmental Minister Decree No. 35/MENLH/
10/1993 concerning emission standard for motor
vehicle,
very active role in defining the national policy on
h) Environmental Minister Decree No. 13/MENLH/3/
environmental management. Subsequently, in 1990,
1995 concerning emission standard for stationary
the Environmental Impact Management Agency, or
source,
BAPEDAL
(Badan
Pengendalian
Dampak
i) Environmental Minister Decree No. 45/MENLH/
Lingkungan) was established by Presidential Decree
10/1997 cocerning emission standard index for air
no. 3, 1990, and was then later amended by
pollution,
Presidential Decree No. 77, 1994, by way of
establishing Regional BAPEDAL in each province of
Indonesia.
j) Environmental Minister Decree No. 03/MNLH/3/
1988 cocerning air quality standard,
k) Head of BAPEDAL (Agency for Environmental
Impact
The responsibility for protecting the environment is
also under the State Minister of the Environment’s
Management)
Decree
No.
205/1996
concerning technical guidance of air pollution
control,
coordination amongst technical department and local
l) Minister of Mines and Energy Decree No.
governments. All the parties or stakeholder should
103.K/1994 concerning the supervision of RKL
evaluate whether the environmental impact has been
and RPL by Mines Inspector.
sufficiently identified and predicted or not, and
m) Minister of Mines and Energy Degree No.
whether the project’s environmental management is
1211.K/1995 concerning the Prevention and
adequate to deal with the major impacts.
Resolution of Damages and Pollution Caused by
Mining Operation,
Followings are the regulation to actualize the
sustainable development.
n) Director General of Mines Decree No.336.K/1996
concerning Bond Reclamation.
a) Law of Republic of Indonesia No. 4/1982 and Law
In the Government Regulation No. 41/1999, it was
of Republic of Indonesia No. 23/1997 concerning
stipulated the national air quality standard, that will be
regulations for environment management,
reviewed every five years. This air pollution standard
b) Government Regulation No. 27/1999 concerning
Environmental Impact Assessment (EIA),
is for all sources, i.e. mobile and stationary sources.
For each region, such as province, regency, or city, it
c) Government Regulation No. 18/1999 concerning
waste management of hazardous and toxic
can be enacted a special air pollution standard for that
region that still within in the national standard.
material,
d) Government Regulation No. 41/1999 concerning
air pollution control,
4.2 Policy Direction for Mine CLosure
The article 33 of the Indonesian Constitution stated
e) Environmental Minister Decree No. 15/MENLH/4/
71
that Land, water and natural resources are controlled
M. Lubis; International Forum 2003 - Coal Resources and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
by the state and shall be utilized for the maximum
ecological or environmental condition than before
welfare of the people. In this context, the maximum
mining. In this regard, controlling and monitoring
welfare of the people should be interpreted that the
program during mining activity is the key of success.
development of a mining project should also address
the importance of preparing the local community to
4.3 Strategy to challenge sustainable development
sustain development post mine closure within their
on Coal Development
own capacity.
The challenge facing coal is to ensure that it fully
meets the objectives of sustainable development. This
However, in the past the development of a mining
means ensuring that coal is used efficiently, and
project did not consider the need for sustainable
improves its environmental performance,
development. The focus was mainly on the economic
continuing to fuel economic and social development.
while
related objectives which was temporary. Most people
The strategy is based on a set of key principles and
perceived that mining could not be considered as a
objectives relating to Sustainable Development and
form of sustainable development as by its very nature
Coal, and has three inter-related objectives:
mineral is a non renewable resources. As a result of
this perception, mine closure was viewed only as a
¾
economic security and prosperity;
matter of the mining permit termination or to a lesser
¾
social development and advancement;
extent as a matter of reclamation or rehabilitation of
¾
environmental sustainability.
the mined land.
The coal industry has identified a number of priorities
Recently the perception on mine closure has been
changing rapidly. The government is now coming to
to
maximize
its
contribution
to
sustainable
development as follows:
realize that mine closure presents a complex mixture
of environmental, social, economic and development
-
work to increase understanding of the principles
issues that the government must have ensured that
of sustainable development within the coal
industry has adequately recognized and prepared for
industry and among mining communities, for
over the life of the mining and that the closure plan is
instance: mine closure policy in relation to the
carried out to the satisfaction of the communities
principles.
involved, other major stakeholders and government at
-
all levels.
minimize any adverse impacts from its activities
on the biosphere, on the health and safety of its
employees, and on local communities;
Indonesia develop a policy of sustainability of land
-
significantly reduce ‘per unit’ emissions from the
use on coal mining activity since the beginning of
production operation and use of coal by
activity from original ecological condition into the
technological and policy approach;
new ecological condition after the stages of mining
-
develop and contribute to the efficient and
activities (exploration, operation, mine closure). The
beneficial transfer of new and advanced clean
policy briefly stated that the original ecological
coal technologies in coal consumers (coal fired
condition can be managed to change in a such manner
power plants, cement industry, etc);
so that after decommissioning it is possible that we
can have even the similar or better condition of
72
-
support by individual coal companies for
community
development
surrounding
coal
M. Lubis; International Forum 2003 - Coal Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
mining area in line with
local sustainability
development. Generally the coal industry is
issues, so that be able in providing enhanced
working to enhance is community contribution
economic and social opportunities relevant to the
world-wide.
location and scale of mining operations.
2. Two big issues on environment of coal activity are
In relation to the sustainable development for CDM
project on energy sector, Indonesia through the
Minister of Energy and Mineral Resources (MEMR)
of
Republic
of
Indonesia
decree
No:
953.K/50/MEM/2003 of 17 July 2003 has developed a
coming from coal mining activity and coal
utilization. However, Indonesia has practiced the
good mining practice by issuing a number of
relevant regulations. Coal mining in the country
and relatively new technology of large-scale
mining and medium-scale mining
number of criterion for the projects as follows:
has had a
relatively limited impact on the environment in
-
supporting the diversification and conservation
already arisen
programmes;
-
supporting and developing the type of clean
supporting
function
of
environmental
-
supporting the growth of local economics;
-
do not increase unemployment;
-
availability transfer of technology;
-
conducting community development.
the
illegal mining which is usually on small scale
coordination amongst stakeholder of mining.
3. Encouraging environmental policies that genuinely
contribute to sustainable development: sustainable
The above criteria is in line with the program to
develop clean coal technology from the planning of
social
and
way and therefore environmental impacts should
development
objectives.
Minimizing
environmental impact of coal production and
5. CLOSING REMARKS
1. The current Indonesian coal production and
utilization is four times compared in ten years ago.
In the future coal industry is still continuing to
grow. Basically, coal industry in Indonesia has a
crucial role in a balance energy mix. Coal also
makes a major contribution to social and economic
development as a whole. As coal mining provides
employment, generation of substantial fiscal
income for state and regional government budgets,
technologies
improvement
economic,
environmental objectives to be met in a balanced
social
new
requires
be minimized without damage to economic and
coal mining until the coal utilization.
infrastructure
to
environment, such as conflict of mining with
development
of
activities
mining. This should be handled by doing
sustainability;
transfer
from coal
forestry and serious environment disturbances by
technology and clean energy technology;
-
Indonesia. Some current problems that have
and
and
skills
community
73
utilization can be achieved through the approaches:
1) Policy, strategy and regulation approaches and
2) clean coal technology (CCT) approaches. The
CCT can contribute to sustainable development by
technologies that improve resource efficiency and
reduce emissions.
M. Lubis; International Forum 2003 - Coal Resources and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
74
Z. Deren; International Forum 2003 - Coal Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
Recent Development of Coal Industry and Clean Coal Technology in China
Dr. Zhu Deren
China National Coal Association
ABSTRACT
According to the 16th CPC Congress, China’s economic development is in the stage of new industrialization,
which means that China could not jump over the period of industrialization though it will not take the old ways
that have involved longer periods, much resources consumption and severe environmental pollution experienced
by the developed countries. Meanwhile, the paper presents the challenges that China coal industry confronts in
new industrialization as well as the way to reform the coal industry in order to meet the demands for coals and
protect the environment in the coming future.
1. THE ECONOMIC DEVELOPMENT
ACCORDING TO THE 16TH CPC
CONGRESS
development, increased with high speed. In 2000, for
1.1 High-Speed Economic Development of China
(Figure 2), and steel consumption reached 0.14 Bt,
China is a country with the largest population in the
example, energy consumption was 1.66 Bt coal equal
(modified value), about 2.6 times of that in 1980
about 3 times over that in 1980.
world. Since the implementation of reforming and
opening-up policy, China has experienced great
changes. The GDP increased by more then 7% every
2000
year. In 2000 the GDP was 8,940.4 billion RMB
1600
(997.7 billion US$ and 5,950 billion GK$ according to
the purchasing power parity in 1990), which is about
1200
800
20 times as much as that in 1980 (Figure 1).
400
0
10000
1980
1985
1990
1995
2000
8000
Figure 2 Energy Consumption of China
6000
4000
With the development of economy, the living
2000
conditions of Chinese people have been improved; for
example, in 1995, the income of people living in urban
0
1980
1985
1990
1995
2000
areas was 8.87 times of that in 1980 and 8.26 times
over that of people living in rural areas (Figure 3).
Figure 1 GDP Increase of China
During this period the production and consumption
of energy and steel, as the basis of economy
75
Z. Deren; International Forum 2003 - Coal Resources and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
Table.1 shows the gap of per capita GDP between the
1200%
developed countries and China. The Table indicates
that in 2000 the per capita GDP of China is in the
same level as those of US and UK in 1902-1905,
800%
Germany and Japan in 1937-1962.
400%
0%
1980
1985
1990
Table 1 Gap of GDP Between Developed
Countries and China
1995
COUNTR
Y
GKUS$
Figure 3 Income of Chinese People
YEAR
UK
US
462
8
190
2
464
8
190
5
GERMAN
Y
JAPA
N
CHIN
A
4807
4778
4640
1937
1962
2000
1.2 Production Value And Occupied Riches Per
On the other hand, the occupied riches per capita
Capita Of China Are Still Low
Although China’s social and economic development
represents the economic development and people’s
has made great achievement, we should understand
living conditions as well. In 2000, every 100 persons
that China is still a developing country because its
have 1.3 cars, but it was 44,7 in Japan; every 100
production and occupied riches per capita is rather low.
persons in China had about 1 km of high way, which is
For example, in 2000, per capita GDP of US was
1/23 of that of the US. The km of occupied rail ways
29000 GK$, ranking as No.1 of the world while that of
per 100 thousand persons of China was 5.1 km, which
Japan, UK and Germany varied from 19,000 to 21,000
is less than 33% of the average level of the world; the
GK$, which represents the level of developed
occupied airports of 1 million persons was less than
countries. In 2000 the GDP of China came in the
4% of the average level of the world.
second of the world, but the per capita GDP was only
4640 GK$, which is 1/6 of that of US, 1/4 of those of
The gap of occupied riches per unit of land between
developed countries and 66% of the average level of
developed countries and China is shown in Figure 5.
the world (Figure 4).
The figure shows that China is still a developing
country.
30000
350
300
250
200
150
100
50
0
25000
20000
15000
10000
5000
0
US
JAP UK GER BRA RUS CHI I ND
JAP GER UK
Car
Figure 4 Per Capita GDP
US I ND BRI RUS CHI
Hi gh Way Km
Load Way Km
Figure 5 Gap Of Occupied Riches
76
Z. Deren; International Forum 2003 - Coal Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
1.3 China Is In The Primary Or Middle Stage Of
Achievedindustrialization
Industrialization
development of China mentioned above, the GDP is
very high and the industry develops with high speed,
but per capita GDP is lower and the economic
efficiency and technological level are not good. The
output of the secondary industry already reached 50%
Energy Consumption
According to the analysis of current economic
Status Quo
of China
but the market service system is not consummated.
GDP
Both the progress of population into the cities from
Figure 6 “S” Curve
rural areas and the speed of urbanization of China are
very slow. Therefore, China, as a large developing
country,
could
not
jump
over
the
stage
of
On the other hand, China has abundant coal
resources but lack of oil and gas; therefore, coal will
industrialization.
play an important role in meeting the high demands
The 16th CPC Congress pointed out that China is
for energy resources in the coming decades.
currently in the primary or middle stage of
industrialization, but we should take the new routes to
Recently, experts from Strategy Research Center Of
implement the industrialization, which means that the
China Geological
industrialization
Resource have presented a report in which the
should
have
the
following
Institute
for Global
Mining
followings are supposed:
characteristics:
¾ Elastic factor law between energy consumption
¾ Advanced technology
¾ High efficiency
and per capita GDP is adopted.
¾ The average increase of GDP per year in
¾ Lower resource consumption
¾ Lower environmental pollution
2001-2010 will be 7% or 6%, 5% or 4% in
¾ More human resources
2010-2020 and 3.5% or 3% in 2020-2030.
2. CHALLENGES FACED BY CHINA
COAL
INDUSTRY
IN
NEW
INDUSTRIALIZATION
energy demands will be 1.47-1.527 Btoe, 1.86-2.01
2.1 Demands for Coal Production
in 2020 and 2.93-3.48 Btoe in 2030.
The result of research points out that in 2005 the
Btoe in 2010, 2.13-2.38 Btoe in 2015, 2.45-2.83 Btoe
The process of industrialization of developed
countries shows that from agricultural economy to
Since coal is the major energy in China, if coal
industrialization and to the achieved one the relation
accounts for 50% of the total energy, the demands for
between energy consumption and per capita GDP is a
raw coal should be 2.45-2.83 Bt in 2020 and 2.93-3.48
“S” curve shown in Figure 6. China is in the primary
Bt in 2030, which will be a considerable quantity not
or middle stage of industrialization, therefore, the
only to coal resources but also to the ability of China’s
energy consumption should increase with high speed.
coal industry.
77
Z. Deren; International Forum 2003 - Coal Resources and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
of high-speed industrialization. In addition, as China
uses coal as the major energy, its environmental
2.2 Safety Production
In recent years, some achievements on coal mining
problems are severe now (Table 2).
safety have been made. Since China has a weak
foundation in safety and is in the primary or middle
stage of industrialization, restricted by the productivity
and the development of science and technology, the
situation of coal mining safety in China is still very
severe as is shown in Figure 7.
Table 2 Industrial Pollution of China (2000)
Soot Emission
11.654 Mt
Liquid Waste Emission
41.52 Bt
Solid Waste Emission
816 Mt
SO2 Emission
19.95 Mt
Flue Dust Emission
11.75 Mt
In fact, the severe safety situation of coal mining
arises from the contradiction between the high
demands for coal and the mining abilities (which
should unfortunately involve the mining abilities of
about 30 thousand small mines, many of which are far
2.4 Technology
China has very modern coalmines such as Shenhua
Group and Yanzhou Group. The technology of key
state coalmines has greatly developed; for example,
the mechanization level of these coalmines is 75.43%
from safe).
and the fully mechanized mining constituted 59.44%
China should build up lager and modern coalmines
and close down small mines, but the difficulty lies in
the fact that the output of small mines accounts for
in 2000. But about 30 thousand small coalmines with
poor technology accounts for about 30% of the total
coal production. As a result, generally speaking, the
technology of China coal industry is not good enough
about 30% of the total coal production.
and
could
not
meet
the
demand
of
new
industrialization.
8000
3. REFORMING CHINA COAL INDUSTRY
6000
3.1 Lager Coal Group Organized
Last year 22 coalmines and 14 coal-washing plants
4000
were merged to form Shanxi Coking Coal Group
2000
0
Corporation Ltd. The production capacity of the group
1991
1993
1995
1997
is 41.61 Mt/year of coking coal, accounting for 1/4 of
1999
total coking coal output of China and the coal-washing
capacity is 32.35 Mt/year. The coal products of the
Figure 7 Fatality Miners In Mining Accidents
Group include smelt coal, steam coal and coke etc.
2.3 Environment
The
bigger
industrialization
problem
is
brought
environmental
about
by
pollution.
The group also hold mining equipment manufactory
and mouth power, invests in power generation etc.
Developed countries experienced the stages of
pollution and then the solutions to pollution in the
process of industrialization. China is a large country
with 20% of world’s population as well as in the stage
78
3.2 Coal-Power-Railway-Port-Sipping United
Shenhua Group Corporation Ltd was established in
1995 and now is a Coal-power-railway-port-shipping
Z. Deren; International Forum 2003 - Coal Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
united company. In 2001, the coal production capacity
with a share of 56%; Jincheng Daning Coal Company,
is 40 Mt with the 1,040 km of railways, 30 Mt of port
Ltd. with a share of 36%; Jincheng Branch Company
capacity, relative shipping capacity as well as 4000
of Shanxi Coal Transportation & Sales Corporation
Mw of power capacity.
with a share of 8%.
The Group is also developing coal liquefaction
demonstration plant with annual capacity of 2.5 Mt oil
products.
3.5 Developing Clean Coal Technologies
Developing clean coal technology is one of
restructuring tasks of China coal enterprises. Clean
coal technology with Chinese characteristics includes
3.3 Reorganizing Small Coalmines
4 parts: coal processing; coal combustion; coal
3.3.1 United Small Coalmines
conversion; emission control and refuse treatment. The
In 1997, Baorixi Coalmine of Inner Mongolia was
united with 218 small coalmines to form a new
focal points of clean coal technological development
in China coal industry are as follows:
company. The coal output of the new company
increased from 500 thousand tones per year to 3.23
Mt; the recovery rate of coal resources increased from
10% to 40%; fatal accidents decreased by 78%.
3.5.1 Coal Preparation And Processing
In 2000 China’s capacity of coal preparation is
shown in Table 3.
Washing methods include jigging of 52%, dense
medium of 28%, flotation of 14% and other 6%.
3.3.2 Purchasing Small Coalmines
In 2000, Shenhua Group purchased Yujialiang
Coalmine with 150 thousand tones of production
3.5.2 Pollution Treatment In Mining Area
capacity by paying 10 Yuan/t to local owners. After
In China, pollution of coal mining area means
restructuring, the Yujialiang Coalmine becomes a
national pollution because mining areas are almost
larger and modern one with 5 Mt of capacity and in
distributed over all provinces and the pollution
2002 its output of coal was 10.59 Mt.
includes CH4 emissions, subsidence surface, water
source and coal refuse.
3.3.3 Technological Restructuring
In 1997 China Coal Research Institute joined in the
In compliance with China Environmental Protection
technological restructuring of Shuangou Coalmine
Law, the coal enterprises pay more attention to solving
with coal capacity of 450 thousand tones in Shaanxi
the problem of environmental pollution. Fig.8 shows
Province, which improved mining technology of the
the reclamation area of West Open Pit of Fushun of
mine greatly. In 2002 output of the mine reached
Liaoning Province.
1.216 Mt and no fatal accidents happened in the mine.
3.5.3 Coal Gasification And Liquefaction
Coal gasification and liquefaction are the ways to
3.4 Joint Venture Coalmine
Shanxi Asian American Daning Energy Company,
transform the products of coal enterprises, from coal to
Ltd. is a showcase for foreign investment into Chinese
better and clean gas and oil, to benefit environmental
coal industry. Mine plan reserves of the Company are
protection. For example, Shenhua Group is going to
170 Mt and its output per year will be 5.2 Mt. The JV
build the demonstration coal liquefaction plant with a
partners are as following: Asian American Coal Inc.
capacity of 2.5 Mt/a of oil and in 2010 the oil from coal
79
Z. Deren; International Forum 2003 - Coal Resources and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
liquefaction will be 10 Mt.
Table. 3 Capacity of coal preparation of China
Output
Washing
Capability
Washing
Mt
plant
Mt/a
quantity Mt
535.74
237
364.78
239.85
Coal mines
State-owned
Provincially
state-owned
Township
Sum
Washing
rate %
44.8
194.26
176
93
56.8
29.2
269.17
999.17
1181
1584
64.21
521.99
40
336.65
14.9
33.7
Figure 8 Reclamation Area Of West Open Pit Of Fushun
(5) Proceeding Of China International Conference On
References
(1) World Coal Industry Development Report, Li Xilin,
China Coal Industry Publishing House, 1998.
Coal Processing, Utilization & Environment
Protection, Beijing, 2002
(2) China Energy Annual Review, State Economic And
(6) Mineral
Resource
Trade Commission Of People’s Republic Of China,
Development,
1999.
Publishing House, 2002
(3) Clean Coal Technology Development Of Coal
Industry In China, Zhu Deren, Journal Of China
Coal Society, Vol. 22, 1997.
(4) China Coal Industry Yearbook, China Industry
Publishing House, 2000.
80
Wang
And
Nation
Anjiang,
Economy
Earthquake
(7) Evaluation And Countermeasure Of Chain Coal
Resource, Li Kerong, 2001.
目 次
基調講演
1
日本
石炭資源開発と自然環境の調和
― 果たして石炭は安定・安全エネルギー源たりうるか −
・・・・・・87
安藤 勝良
JCOAL 理事長
2
WCI
石炭資源開発における環境問題
Dr. Malcolm Keay
Chief Executive Officer, World Coal Institute
・・・・・・93
講演
1 UNIDO
インドにおける炭層メタン回収とその商業利用
Mr. Morel Oprisan
Technical Adviser, Industrial Energy-Efficiency Branch,
United Nations Industrial Development Organization (UNIDO)
・・・・・・103
2 米国
米国の石炭と環境
Mr Clark Talkington
Coalbed Methane Outreach Program,
U.S. Environmental Protection Agency (EPA)
・・・・・・115
3 豪州
オーストラリアにおける石炭開発および環境：研究を通じた持続可 ・・・・・・127
能な復旧戦略の構築
Dr. David Mulligan
Director, Centre for Mined Land Rehabilitation
4 ベトナム
ベトナムにおける石炭生産量および生産率向上のための最近の坑 ・・・・・・143
内掘炭鉱技術改良および革新
Dr. Phung Manh Dac
General Director, Institute of Mining Science and Technology (IMSAT)
5 インドネシア
インドネシアにおける現在の石炭開発上および環境上の諸問題
・・・・・・153
Dr. Mahyudin Lubis
Director, Directorate Mineral and Coal Enterprise (DMCE)
6 中国
中国における石炭産業及びクリーンコールテクノロジーの近年の ・・・・・・163
動向
Dr. Zhu Deren
Vice President, China National Coal Association
基調講演
K. Ando; International Forum 2003 - Coal Resources Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
石炭資源開発と自然環境の調和
―果たして石炭は安定・安全エネルギー源たりうるか−
安藤 勝良
（財）石炭エネルギーセンター 理事長
1.
序言
(1) エネルギーの多様化
(2) エネルギーの高効率利用
21 世紀は、環境問題への対応が強く求められ、且
つ、資源制約や環境制約の下での持続可能な成長の
(3) エネルギーのクリーン化
の時代であると認識する。
時代と言える。世界のエネルギー消費は、開発途上
国での人口増加と経済発展により増加することが予
2.
世界のエネルギー需給動向と石炭の位置付け
測されており、石炭は他の化石燃料に比べて資源量
の豊富さから中心的なエネルギー源と期待されてい
国際エネルギー機関（IEA）等のデータによれば、
る。一方、石炭は環境面での制約要因が多いという
＊ 世界の一次エネルギー消費の 90%は化石燃料
課題もある。我が国は、石炭の 99％を輸入依存して
である。
おり、海外諸国との関係を強化しつつ安定的な供給
＊ 今後、世界の一次エネルギー需要は年率 2%と
を確保し、環境問題という課題を克服する必要があ
著しく増加することが予測される。
（表１・図
る。今回、Clean Coal Day in Japan 2003 の一環として、
1）
国際フォーラム(アジア・太平洋石炭技術ワークショ
ップ)を開催するに際し、主題を「石炭資源開発と自
＊ 特に、アジア・太平洋地域においてはその増
加は年率 3%であろう。
（図 2）
然環境の調和」とした。これを踏まえ「果たして石
＊ 石炭は、世界の一次エネルギーの約 25%を占
炭は安定・安全エネルギー源たりうるか」について、
めるが、アジアに於ける石炭への依存度は、
述べてみたい。
更に高く約 40%で、今後ともこの割合は余り
基本的な見解として、エネルギーにとっての 21
変わらない見込みである。
世紀は、
表 1 世界の一次エネルギー消費量（1971-2000、石油換算百万トン）
History
1971
1997
2,461
3,541
49.1%
40.5%
900
1,911
Coal
18.0%
21.9%
1,446
2,255
Natural Gas
28.9%
25.8%
29
624
Nuclear
0.6%
7.1%
176
410
Hydro/Renewable
3.5%
4.7%
Total
5,012
8,743
Source: IEA World Energy Outlook 2000
Oil
87
Projections
2010
2020
4,589
40.3%
2,724
23.9%
2,820
24.8%
690
6.1%
566
5.0%
11,390
5,494
40.1%
3,551
25.9%
3,350
24.4%
617
4.5%
697
5.1%
13,710
Growth
Rates
(97-20)
1.9%
2.7%
1.7%
0.0%
2.3%
2.0%
K. Ando; International Forum 2003 - Coal Resources Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
(Mtoe)
その他発展途上国
14000
13710
アジア（日本を除く）
11390
旧ソ連／中東欧
15
OECD諸国
12000
15
8743
10000
30
13
26
8000
6
6000
8
21
5012
12
4000
18
2000
68
1971
44
50
55
0
11
11
1997
2010
実績
(Year)
2020
見通し
Source:OECD/IEA WORLD ENERGY OUTLOOK 2000
図 1 世界のエネルギー消費とその推移の見通し
(Mt)
5,000
3,979
4,000
3,328
3,270
3,000
2,737
2,203
2,000
2,077
1,857
1,888
1,549
2,858
2,467
2,058
2,326
2,203
1,664
1,000
0
1990
1995
2000
EIA 高成長ケース
2005
EIA 基準ケース
2010
2015
2020
EIA 低成長ケース
Source: EIA International Energy Outlook 2001
図 2 アジアの石炭需要見通しの推移
88
K. Ando; International Forum 2003 - Coal Resources Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
3.
21 世紀の石炭の課題（石炭の高度利用拡大
段と高まる傾向にあり、深刻な社会・経済問題
を目指して）
になっているところである。そこには以下の様
な問題がある。
ここで 21 世紀の石炭の課題について述べたい。そ
れは、石炭の更なる利用拡大を目指すには何が課題
であるかということである。それには；
＊ 炭質規制（硫黄分、灰分）、水質規制（河川
の汚濁）
＊ 森林破壊・地表破壊（沈下）規制
(1) 「石炭の優位性の保持」が基本的に必要である。
石炭が他のエネルギーに対する保持する優位性
② 「利用面」においては、地域汚染の元凶と云わ
れる、SOx、NOx、煤塵、水質汚濁等の汚染問
には、
①
供給安定性
②
経済性
③
価格信頼性
題が、依然として深刻な問題となっている。
③ これら在来型の環境問題に加え、開発・利用両
が挙げられる。然しながら、石炭利用上の解決し
面で地球温暖化ガス（CO２、CH４）への対応を
なければならない問題点もある。
強く求められている。
(2) 即ち、「環境問題（ボトルネック）の克服」であ
④ 以上の状況のなかで COP3 を境に、石炭生産国、
る。石炭に付きまとってきた、「ダーティ・イメ
消費国において一層の環境克服意識の高まり
ージの払拭（汚い・危険）」が必須条件となる。
と、石炭のダーティ・イメージ（汚い、危険）
の払拭に懸命な努力がみられ、そのグローバル
4.
石炭を巡る動向
な展開も見られるようになっている。
此処で最近の石炭を巡って起こってきている主要
(3) 主要国の動向
以下に、主要な石炭生産、消費国における資源開
な問題点・動向を分析する。
発・環境関連動向を述べる。
(1) 石炭鉱業界の寡占化の進展
私は、近年石炭輸出国において起こってきたこの
「石炭鉱業界の寡占化」という現象に大きな関心を
抱いている。その背景には、石油と天然ガスの究極
埋蔵量に対する累積生産量が、2010∼2015 年頃にそ
◎中国：最大の生産国で消費国
¾ 炭鉱における災害の撲滅（特に、メタンガス
対策）
の半分に達すると推論して良いのではないか。即ち、
¾ 東北産炭地域（資源枯渇）の地域振興
Hubert 理論から言えば、その頃より石油と天然ガス
¾ 硫黄分の制限（新規炭鉱分 3％以下）
の生産は減少に転ずる可能性があることを意味して
¾ 3 下（河川、鉄道、建物）採掘制限等地盤沈下
いる。またその時には、石炭は現在以上の価値と存
在感を有するエネルギー源となるものと確信する。
抑制
¾ 深部資源調査（1,000ｍ以深）と安全採掘技術
開発
¾ クリーン・コール・テクノロジー（CCT）の
(2) 環境問題に対する意識の高まり
これについては別項で詳述するが、石炭開発・生
産から利用に至る全ての局面において環境に対する
開発・導入
＊
関心の高まりが顕著である。
選炭率 25％から 50％へ引上げ、大型選炭
工場の建設
① 「石炭資源開発面」においては、環境規制が一
89
＊
高効率発電（IGCC 等）の導入
＊
石炭液化、ガス化（含地下ガス化）の導入
K. Ando; International Forum 2003 - Coal Resources Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
＊
CO２地下固定研究（カナダとの共同研究）
環境問題への対応―オープンサイクルから
ループサイクルの確立へ−
¾ CDM の取組体制の整備
◎豪州：最大輸出国
上記の各国の環境に関連する動向は、以下の如く
¾ 地球温暖化ガス（GHG）抑制の体系的推進
＊
5.
整理することが出来る。
石炭改質、CO２固定、高効率発電、地下
(1) トータル資源の拡大（選炭スラッジ、CMG 等未
利用資源の活用）と環境対応
ガス化、露天掘跡地の植栽
¾ ネイティブ・タイトルの顕在化、地上権制約、
これは排水汚染を引き起こしてきた選炭スラッジ
や、採炭作業中の爆発事故の原因となるばかりか大
排水規制の強化
気放出されて地球温暖化の原因の一つと言われてき
◎インドネシア：石炭輸出新興国
た炭鉱ガス（CH４主体）を、資源として回収・利用
¾ 森林保護区の指定
＊
することである。
露天掘の制限、インフラの一元的整備
¾ CCT の開発・導入
＊
(2) 2 つの深刻な環境問題に直面
石炭改質（日・イ共同開発）、ブリケット
環境問題には、その性格上 2 つに大別される。
の開発・導入
① ローカル汚染
¾ 違法採掘拡大に伴う環境破壊への措置と対応
＊
SOx、NOx、ばい塵、水質汚染
¾ 炭鉱の環境対策の強化
＊
地盤沈下等、生体系への破壊（森林等）
＊
人口増、貧困と深く関係
◎ベトナム：無煙炭産炭国
これらは主に途上国の、地域的特性を持つ環境
¾ ハロン湾保護の高まり
＊
問題である。
選炭汚水流入・硬山の流出規制
¾ 保安意識の高揚
② グローバル問題（地球環境問題）
＊
◎タイ：高硫黄分石炭産炭国
酸性雨
森林・土壌破壊
¾ 硫黄分の制限（3％以下）
＊
¾ 石炭アレルギーの高まりの払拭（海外炭 IPP
発電計画）
地球温暖化
CO２、CH４
これらは、一つの地域、一つの国では解決でき
ず、国境を越えて国際協力を要する課題である。
◎インド：消費急速拡大国（現３億トン強）
そのなかで特に人類の存亡の問題と云われる
¾ 高灰分の制限（34％以下）
地球温暖化問題を採り上げる。
¾ 水質汚濁防止の強化
¾ CCT トレーニングセンター設立の動き
(3) 地球温暖化対応
この課題に対する対応策として、以下の諸点が検
◎日本：最大輸入国
討・推進されている。
¾ 微量元素制限の拡大（米国の水銀規制）
① 石炭のクリーン化
¾ 水質汚染防止法の規制強化（セレン、フッ素等）
＊
コール・クリーニング
¾ 土壌汚染防止法の施行
＊
改質
（より一層良質な石炭が求められるところ）
② 高効率利用
③ 流体化
90
K. Ando; International Forum 2003 - Coal Resources Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
＊
ガス化（含、地下ガス化）
える。これには消費国の需要家側も、単に熱
＊
液化
量比較の価格設定をするのではなく、選炭歩
④ 石炭の複合利用化
留減少分を価格に反映させることも受け入
⑤ CH４の高度回収・利用
れるべきではないかと考える。何故なら、灰
＊
現状は極めて低いガス回収・利用率（6％）
分が減少した分だけ輸送費は減少し、効率ア
＊
いかにこれを高めるか
ップにより地球温暖化ガスの発生量も減少
⑥ CO２の補集、固定
6.
し、灰の処分費も減少するからである。これ
＊
補集、濃縮
も一種のライフ・サイクルの考え方に基づい
＊
固定、貯留（海中、地中、森林）
た考え方である。
地球温暖化問題におけるライフ・サイクル
をベースとした発想の導入の必然性
7.
まとめ−世代間の平等を求める持続的発展
を目指して−
要は、世界全体として如何に温暖化ガス発生を削
減するかが課題である。
以上のまとめとして、以下の言葉をメッセージと
したい。
故に、箇々の温暖化要因を分析する場合、燃焼段
階だけの温暖化ガス排出量で判断するのでなく、採
① 資源開発（供給）、利用（需要）、自然環境は
掘から燃焼までのライフ・サイクル全体をベースと
相互に連携（Harmonize）させるべきものであ
した判断が絶対的に必要である。
る。
①
ライフ・サイクルでの CO２発生量比較
② 石炭資源開発は、自然との共生の下に行われ
因みに、化石燃料間のライフ・サイクルで
の CO２排出比較（採掘∼燃焼）は；
るべきである。
③ 国際協調と情報の共有化（Globalization）が、
石炭：石油：LNG＝1.59：1.22：1.00
上記の目的達成のために不可欠である。
即ち、一般的に言われる、5:4:3 よりも格差
は小さい。
④ 地球上に限られて賦存するエネルギー資源は、
後世に負担を残す形で、一方的にその世代の
都合の良いものだけを選択・消費されるべき
②
選炭効果の例
ではない。即ち、石炭は使用制限（使わない）
ケーススタディによると、選炭工程で消費
するエネルギーは、燃焼に至るまでの全消費
量に占める割合が極めて僅かであるが(1％以
下)、精炭の熱量増加により最終的には発熱量
当たりの CO2 発生量は 3∼4%減少するとい
う結果が得られている。
我が国においては、石炭の燃焼灰の処理が
社会的問題にもなりつつあり、その処理には
大きなコストが掛かる。
そこで合理的と考えられるのは、出来るだ
け産炭国において選炭度合いを高め、出来る
だけ灰分を下げた（即ち、熱量も上げた）石
炭製品の輸入を増やすべきではないかと考
91
されるのではなく、如何に使いこなすかに挑
戦されるべきものである。
⑤ 石炭は、地球に優しく、大切に使われるべき
資源である。
（Noble Use）
K. Ando; International Forum 2003 - Coal Resources Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
92
M. Keay; International Forum 2003 - Coal Resources Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
石炭資源開発における環境問題
Dr. Malcolm Keay
Chief Executive Officer, World Coal Institute
1.
はじめに
当に持続可能であるかどうかという問題も含めて、
一部では詳細に検討されてきた。昨年開催された“持
あらゆる形の産業活動は、自然環境に対して影響
続可能な開発に関する世界サミット（WSSD）
”の準
を与える。持続可能な開発のために、そのような影
備の一環として、鉱業部門に属する多くの企業が、
響はできる限り小さく抑えられるべきである。しか
グローバル・マイニング・イニシアチブという大プ
しながら、環境保護を経済的・社会的開発という他
ロジェクトのスポンサーとなり、これらの難題につ
の持続可能性の目的と調和させようとするなら、複
いて広範囲な調査が実施され、
“鉱業、鉱物及び持続
雑な判断や妥協点を必要とすることがある。
可能な開発（MMSD）
”レポートに結果がまとめられ
た。サミットの後、主として“鉱業と金属に関する
特に、天然資源の開発に関し、問題が深刻な場合
国際評議会（ICMM）
”を通して、業界はプロセスを
が多い。天然資源は産出場所の選択を許さず、賦存
推し進めてきた。しかし、問題は続いている。例え
するその場所で開発しなければならない。産業プロ
ば、世界銀行による鉱業活動への関与は、現在鉱山
ジェクトは普通、既設インフラのある場所や、人口
産業レビューの精査の下にあり、今年後半に報告さ
集中地、交通路のそばに立地しやすい。鉱物資源プ
れることになっている。
ロジェクトの場合は、そういうことは滅多にない。
鉱物資源は生態環境に重大な影響を及ぼしやすい地
このプレゼンテーションでは、鉱業活動の一形態
域に存在することがあるため、環境上許容される形
である石炭採掘について、それが環境保護とどのよ
での開発が難しいか、ときには不可能なことさえあ
うに両立できるかについて述べる。下流に位置する
る。立地場所がそれほど重大な環境問題とならない
石炭利用については、クリーン・コール・デー・イ
場合でも、開発の影響は、産業プロジェクトよりも
ン・ジャパンの別セッションで並行して取り上げら
概して大きい。鉱山そのもののための設備や機械に
れるので、上流の資源開発に焦点を合わせる。
加え、現地までの通路・道路、作業員住宅やその他
の一般的インフラストラクチャが往々にして必要と
2.
石炭の必要性
なる。これらに持続的な価値があるならば、確かに
良いことかもしれないが、何時もそうとは限らない。
従来指摘されているように、資源開発は環境に複
鉱物資源は再生できないものであり、特定の鉱床の
合的な影響を及ぼす可能性がある。従って、一体、
採掘が何年間、何十年間或いはそれ以上に及ぶこと
何故そのような活動を行う必要があるかという問い
があっても、永久に続くことはあり得ない。鉱山の
かけがあってもよいであろう。簡潔に答えれば、そ
寿命が必然的に尽きるということは、採掘活動の中
れら無しで持続可能な開発が不可能だからである。
止がもたらす環境的および経済的結果にいかに対処
MMSD 報告で指摘されたように、石炭をはじめとす
するかという新しい問題を提起する。
る鉱物資源なしで、「世界における当然の基本的要
求を満たすことは、現在のところ不可能である。
」
これらの問題から、鉱物資源開発を環境保護と両
立させる方法について、実際にそのような活動が本
93
世界はエネルギーを必要とする。世界全体のエネ
M. Keay; International Forum 2003 - Coal Resources Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
ルギー需要は、今後 30 年間に約 70%増加すると予測
3.
採鉱の環境への影響
されている。この需要を確実かつ手頃に満たすこと
ができない限り、生活水準は悪化し、現在電気が使
しかしながら、石炭が持続可能な開発に寄与する
えない 16 億人の生活の質は全く改善されないであ
のであれば、石炭資源開発も最高水準の基準で実行
ろう。この課題に対処するには、世界は持続可能な
される必要がある。他の形の鉱業と同様に、それは
開発の経済的、社会的、環境的要件を満たすあらゆ
必然的に著しい影響力を持つ。
るエネルギー源を必要とするであろう。
・ 土地擾乱は、採鉱の明白な結果の一つである。擾
石炭は、多様でバランスのとれたエネルギーミ
乱の程度は、明らかにその鉱山が、露天採掘であ
ックスの一環として、重要な役割を持つことになる。
るか坑内採掘であるかどうかによって異なる。露
石炭は、すべての化石燃料のなかで最大の資源量を
天採掘はかなり広い土地に渡り、場合によっては、
持ち、エネルギーセキュリティへの長期的貢献を担
坑内採掘では、
数十 km2∼数百 km2 にさえもなる。
っている。石炭は、豊富に得られ、経済性、信頼性
比較的少ない土地しか占めないが、たとえば沈下
があるとともに、輸送や保管が容易かつ安全である。
などによってやはり影響を及ぼす。また、採掘機
世界の電気の 39%は石炭に依存しており、これは 2
械や採鉱工事による視覚的な侵害もある。
番目に大きな電力源の 2 倍にあたる。約 10 億の人々
・ インフラストラクチャ開発−アクセス用道路、住
は、20 世紀の最後の四半世紀になって石炭火力発電
宅建物などにより、影響がより広い地域に及ぶこ
による電力の使用が可能になった。そして、開発途
とがある。採掘活動に係わる交通量の増加は、排
上諸国では今後も開発の需要を満たすために石炭に
気ガスの増加、騒音、その他の多大な環境的影響
大きく依存し続けるであろう。
につながるおそれがある。
・ 生息地の消失が発生するおそれがある。上記の理
他のエネルギー源と同様に石炭は、経済的、社会
由により、鉱山は未開発で、野生生物の重要な生
的開発及びエネルギーのセキュリティに大きく貢献
息地となるような地域に存在することがしばし
しながらも、環境問題に対応していかなければなら
ばある。
・ 粉塵公害と騒音公害が採鉱活動によってもたら
ない。
されるおそれがある。
本講演の主眼ではないが、気候変動はこれら課題
・ 各種の排出、たとえばメタンの発生と放出などが
の中で重要なポイントであり、技術の向上を進め、
もたらされるおそれがある。 また、採掘用の機
温室効果ガス排出を抑制することにより、石炭の継
械や設備に起因する排出も考えられる。
続的使用が可能であるということを、ここで強調し
・ 地表水および地下水系が影響を受けることがあ
ておく必要がある。石炭技術の進歩は、既に大きな
る。特に、鉱山から排出される塩水、あるいは酸
環境的進歩をもたらしたが、更に大きく向上しよう
性水による汚染の危険があげられる。
としている。今後の技術開発としては、燃焼効率の
・ 固形廃棄物は、例えば、炭鉱のそばの選鉱プラン
向上、大気中への排出の削減、石炭ガス化、炭素の
トなどから、採掘鉱物の中の不要物質を取り除く
捕集と貯蔵手法の開発、そして可能であれば石炭か
ため、排出されるが、それが甚大である場合があ
らの水素の生産などがあげられる。
る。露天採掘の際の表土も、注意深く廃棄されな
ければならない。
従って、将来の超低排出時代においてさえも、石
炭は主たるエネルギー源であり続け、そして信頼性、
上記は大変なリストのように見えるかもしれない
が、同時に、採炭とその影響がどの程度までよく知
安定性、経済性を持ち続け得るのである。
られ、理解されているかを明確にする助けになる。
94
M. Keay; International Forum 2003 - Coal Resources Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
石炭採掘は、露天採掘と坑内採掘のいずれも、数百
を採用したほうが良いことになる。浄化や最小水質
年もの間行われてきた。18∼19 世紀にはヨーロッパ
汚染のような領域における採鉱の最も良い方法は、
の産業革命を支えた。技術は、変化し、人口は増え、
OECD 諸国の鉱山で開発された後、国際的鉱山企業
以来、環境への要求が高まった。それでもなお、石
によって開発途上国および過渡期市場経済移行諸国
炭採掘はヨーロッパで大規模に継続している。ドイ
の鉱山に移されることが屡々見られる。
ツのような、人口密度が高く環境的影響の大きい国
においてさえも、最も高い環境基準に沿って露天採
掘と坑内採掘の両方が実施されている。
法的規制と自主的アプローチの間のバランスは、
従って、個別の情況によって変わるであろう。より
適切なのは、鉱業に対する全体的アプローチを土台
全世界で、米国やオーストラリアのように経済的
に最も進んだ国から中国やインドのような低所得の
に、次の 3 つの主な段階により目指すべき目標に焦
点を合わせることである。
開発途上国にいたるまで、少なくとも 50 ヵ国以上が
採炭を行っている。広範に渡るさまざまな環境的お
・ 環境アセスメント
よび経済的状況で得た経験は、莫大なものである。
・ 鉱山開発計画
鉱業の環境への影響に対処するための各種技術、技
・ 鉱山閉鎖および修復計画
法及び方策・施策が開発され改良されてきた。鉱業
界にとっての課題は、これらの手法を改良して、実
行し続けることである。
環境アセスメントは、今やすべての重大プロジェ
クトで標準的に行われており、環境を最大限に保護
するという観点から採鉱を続けるべきであるか否か、
4.
アプローチ
また続けるべきであればどのような条件で行うべき
か判断することを可能にする。アセスメントには、2
政府による各種規制は確かに効果的手法を促進す
つの主な目的がある。
る一要素ではあるが、それは実績を挙げるための唯
一の方法と見ることは誤りであり、主要な方法と見
・ いくつかのプロジェクト案について経済的な実
ることさえ誤りだといえよう。法律制定が効果を発
行可能性と許容性を判断する際に、環境コスト
揮しうるのは一般に、例えば坑廃水の流出のような
（普通は社会的および健康上のコストも）につい
比較的簡単に測定できる影響を規制する場合のみで
て十分考慮されるよう徹底する。
ある。全体として適切な刺激策にはならないかもし
・ プロジェクト設計、実施、及び計画終了に十分な
れない。例えば、法律で最低基準が設定される場合、
抑制、緩和または保護対策が盛り込まれるように、
より高い実績を目指す刺激策とはならないことがし
プロジェクトのすべての段階について事前に考
ばしばであり、また改善を妨げる可能性さえある。
える。
更に、個々の炭鉱の環境条件は非常に複雑なことが
多いため、特定の要件によってではなく広い目標ま
このように、環境計画は、全ライフサイクルをカ
たは原則を設定することによるほうが攻略しやすい。
バーする必要があり、採炭が実際に始まる前の非常
規制による締め付けは、地域特有のニーズに対する
に早い段階で着手されなければ（そして、進行につ
柔軟性を損なうおそれがある。最後に、技術と基準
れて更新及び監視されなければ）ならない。
の進展は速い。多くの場合、多国籍企業は国際的法
規制（一般的に欠如している）または国内当局（進
ここはプランニングのプロセスを詳細に述べる場
展を効果的に監視し、最先端に追従していくだけの
ではないが、目的は、本質的に上記の影響を扱うこ
専門知識と能力に時として欠ける）よりも高い水準
とである。開発計画は、たとえば以下のような問題
95
M. Keay; International Forum 2003 - Coal Resources Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
に対処すべきである。
監視されている。このような企業の見識が、今度は
金融界に影響を及ぼす。ある企業の活動が受容しが
・ 表土（採掘される資源上の土や岩）の除去と貯蔵
たいと思われるならば、投資家はその企業に資金を
・ 地表水と地下水の管理
提供したくないであろう。したがって、この領域は
・ 排水の流れを分離することなどによる、酸性鉱山
ますます、潜在する金融負債や商業債務と同様に企
排水リスクの特定と管理
業の「リスク管理」の一環と見なされつつある。
・ 粉塵発生と流出を最小限に抑えること。例えば、
貯蔵堆積物を湿らすなどの特定の方策が講じら
5.
手法
れるとよい。
・ メタンガスの管理または回収
実績向上を達成できる方法は実に様々である。正
・ サイトでの化学物質及び燃料の貯蔵と取り扱い
規の規制のほかに、以下の手法が考えられる。
・ 採掘を終了した地域や捨石堆積場所の早期回復
及び粉塵抑制のための早期再緑化を可能な範囲
・ 企業の自主的努力（イニシアティブ）
。企業の間
で行うことを含めた、現地に適した回復および再
では、国家政府からの許可という公的な形のみ
緑化計画の開発
ならず、鉱業活動で影響を受ける地域社会その
他からの承認の意味でも「操業ライセンス」が
鉱山閉鎖計画は、可能であれば以前の土地利用（或
必要だという認識が高まっている。これは法律
いはそれと同等の利用）が可能な状態に、そうでな
的要求レベルを越えた施策に繋がるかもしれな
ければ環境的に好ましい利用が可能な状態に土地を
い。例えば、Anglo Coal 社では水使用、エネルギ
戻すことを目指すべきである。できる限り、その土
ー消費、土地利用等の重要な環境領域について、
地本来の植生をまた植えて、潜在的に増殖力のある
法的要件と「通常のビジネス」基準を超えた目
生態系を跡地に作ることが計画に盛り込まれていな
標を設定している。
ければならない。
・ 業界をあげてのイニシアティブ。明らかに一企
業だけでできることには限りがある。持続可能
この簡単な説明でわかるように、大まかな原則は
な開発の促進のために単独で行動することは、
提示できても、厳密な結果は抽象的な議論で特定す
競争力を損なわせるという懸念があるかもしれ
ることはできない。個々のサイト毎に何が可能で、
ない。業界全体で活動規範を設ければ、そのよ
何が受容されるかを、詳細に考察し、議論すること
うな懸念を緩和し、業界全体の実績が向上し、
が必要であろう。大部分は規制で定めることはでき
情報の共有や、業界全体のデータ収集、並びに
ないが、個別のプロジェクトの状況において協議し
企業及び業界レベルでの実績評価への道をつけ
合意されなければならないであろう。
ることができる。もっと広いレベルでは、前述
のグローバル・マイニング・イニシアチブが大
明らかにここにリスクがある。市場圧力のせいで、
きな国際的プロジェクトとして、持続可能な開
基準が押し下げられたり、実績が正当に評価され報
発の認識向上と、鉱業界全体にわたる行動基準
われることがなかったりするかもしれないというこ
の浸透を目指している。
とである。しかし、もう一つの方向にも非常に強い
・ 技術と手法の向上は、上述のように、明らかに
圧力がある。グローバル化が進むにつれて、企業は、
石炭利用技術に関わることであり、高度なクリ
環境的または社会的努力が足りないと見られる場合
ーン・コールテクノロジーを使用することで排
の評判やリスクをますます意識しつつある。世界的
出物質を減少させることができるが、それだけ
な企業活動状況は、国際的な NGO やメディア界で
でなく、より良い採掘法、発生する廃棄物量の
96
M. Keay; International Forum 2003 - Coal Resources Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
低減、並びに水の再利用などの管理改善にも寄
事業者であるパシフィック・コール（Pacific Coal ）
与する。
と Queensland（QLD）大学の間で提携が結ばれた。
・ 教育と技能開発は、より良い技術の普及と環境
に対する意識向上（健康や安全の問題も含めて）
この共同研究は、コアラとその生息環境について
の手段として特に重要である。これは、コミュ
これまで取り組まれた中で、最も長期に渡る研究で、
ニティ内の全般的技能レベルを上げるとともに、
環境的に慎重を要する土地の集中的な利用について
鉱山の安全上および環境上の実績向上を助ける。
指導的役割と革新的対策を提供すると共に、豪州の
・ 地域社会との協議は、殆どの先進国で必要条件
とされており、世界全域で不可欠であると認識
最も有名な野生動物に関するより深い知識を得るこ
とを目的としている。
されつつある。それにより、環境への（時とし
て予期していない）影響とそれに対する対処方
事実、その研究が始まるまでは、擾乱や移住に対
するコアラの反応についてあまり多くは知られてい
法を早期に特定することが可能になる。
・ 情報の管理と報告は、企業が環境に与える影響
なかった。研究者らは、コアラの動きや行動につい
を確実に理解するための助けになり、それらの
て詳細情報を収集する種々の方法を開発した。100
説明材料として保管することができる。世界規
頭のコアラへの無線発信機能付き首輪の装着や、コ
模 で の 報 告 を 促 す GRI (Global Reporting
アラの近縁関係を調べるための DNA 試験などであ
Initiative) の一環として、採鉱活動の環境影響の
る。
監視及び記録方法が特に注目されている。
収集された情報は、鉱山プロジェクト自体にとっ
もちろん、結果を出すためには、計画と言葉だけ
ても有益であった。たとえば、森林伐採を 2 段階に
ではなく、それを裏付ける行動をとる必要がある。
分けて進めて、炭鉱地区にいるコアラが自らそこを
このアプローチの実例として 2 つのプロジェクトを
出ていくように仕向けることにより、捕獲のショッ
ここで簡単に述べたい。
クを与えることを最低限に抑えることが可能になっ
た。また、採鉱が終わった地区の再緑化においても、
5.1
コアラの食性や樹上生活の欲求について具体的に考
コアラ・ベンチャー
前述した如く、鉱業のベンチャー事業、特に露天
慮されている。
採掘は、土地利用上や野生動物の生息環境を乱した
り破壊したりする可能性という点で、大きな影響を
このプロジェクトは、さらに幅広い利点もあった。
及ぼし得る。この問題に直面しなければならなかっ
収集された情報は、オーストラリアの国家コアラ保
たのが、豪州最大の輸出炭鉱である Queensland 州の
護計画に組み込まれた。樹木伐採の手順は、土地を
ブレア・ソール(Blair Athol)鉱山であった。この鉱山
擾乱する他の産業による応用範囲が広く、コアラの
は伝統的な「露天採掘」操業であり、採炭準備とし
食性についての情報は、コアラの生態の理解に役立
て表層土を剥がし、採掘本来の作業を行ってから、
っている。従って全体として、この採掘は地域のコ
最後に回復させる必要がある。前述のように、植物
アラへの影響を最小限に抑えて実施され、実際にコ
の再生は計画に盛り込まれていなければならないが、
アラのためにもなり、より広い範囲で生息環境を保
Blair Athol 鉱区で生息したりそこを移動したりする
護することができた。
約 100 頭のコアラに及ぼす影響という問題が残って
いた。
5.2
南アフリカの水管理構想
前述のように、水管理はしばしば炭鉱事業者が直
その影響を正しく理解し管理できるように、採掘
97
面する重要な課題の一つである。この問題は、南ア
M. Keay; International Forum 2003 - Coal Resources Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
フリカや豪州の鉱山をはじめとする世界の多くの鉱
保留地へのアクセス制限を緩和するなどして鉱山自
山が、降雨量が少なく干ばつや河川流量低下の見ら
体の利益になっただけでなく、新しい潅漑プロセス
れがちな水不足の地域に存在するという事実のせい
によって農業その他の利用者も利益を得た。
で、一層複雑になっている。そのような地域の一つ、
南アフリカのハイヴェルド(Highveld)地方には、鉱工
したがって、この構想は、すべての関係者にとっ
業及び農業活動の大きな密集地帯があり、そこには
て透明性、協調性、および信頼性を向上させる、教
ウィットバンク(Witbank)の炭鉱だけでなく化学プラ
訓となる貴重な経験であった。
ントや石炭火力発電所がある。
6.
将来への道
全体の水資源が限られている中で、この集中した
産 業 活 動 は 、 地 域 の 河 川系 で あ る オ リ フ ァ ン ツ
これらの例は代表的なものではあるが、それがす
(Olifants)川上流水域の管理と密接に関係している。
べてではない。成功と同様に失敗もあった。持続可
水質は、その地域にとって重要なだけでなく、より
能な開発に関する世界サミット(WSSD) への貢献の
広域な観点からも重要である。Olifants 川は、クリュ
一環として、世界石炭協会（WCI）は、石炭産業の
ーガー(Kruger)国立公園を通ってモザンビーク、そし
ために持続可能な開発への石炭の寄与に関するレポ
てインド洋へと流れる。高レベルの硫酸塩などを含
ートを提出した。これは過去の失敗も含めて石炭産
む水質問題が 1990 年代にたびたび発生した。
業の過去の実績を分析したものである。レポートで
は、業界がリーダーシップを発揮できなかったこと
これらの問題に対処するために、石炭の生産企業
や、石炭鉱業の地理的分布が広いこと、石炭採掘事
だけでなく、南アフリカ政府の水資源省その他の利
業の規模が様々であること、地域間で異なる幅広い
害関係者を含めた総合的なアプローチが開始された。
問題の存在など、いくつかの複雑な問題が指摘され
これには、ほぼ同等の地域における経験、特に豪州
ている。そのような問題が、業界内の連携を難しく
の NSW 州にあるハンター・バレー(Hunter Valley)の
している。しかしながら今や、最近の数多くの開発、
経験が生かされた。
その多くは前述のグローバル・マイニング・イニシ
アチブや ICMM の設立を含む WSSD 関連であるが、
結果として、Olifants 川の持つ同化能力を利用する
それらが今後進展するという明確な根拠がある。世
ことにより排出を調整する方式が採用された。水域
界石炭協会(WCI)のレポートには、将来に向けての
の主な水の利用者らは、利害関係者のサポートを得
多くの取り組みも盛り込まれており、7 つの重要改
て、硫酸塩の低減を目指して操業を調整した。広範
善項目を核にして実績を向上させる前向きな活動計
な監視システム・ネットワークが設けられ、川の流
画が示されている。
れや汚染物質負荷の様々なモデルが開発された。発
電所をはじめとする地域の多くの産業は、排水、貯
向こう 10 年間（2012 年まで）における石炭産業向
蔵、処理システムといった方策についての共同の取
上のための重要項目
り組みに対し、多大な資金投入と設備投資が行われ
た。水管理の取り組みの改善状況は、外部監査人に
1) 業界内および鉱山地域社会の間で、持続可能な
開発の原則についての理解を広めること
2) 持続可能な開発の原則を世界的に実行し、多数
よって監視されている。
の利害関係者とのより大きな協力関係を育て
このプロセスは、Olifants 川の水質の著しい改善な
ど、環境に明らかな利益をもたらした。また、水管
理について広く理解されることにつながったため、
98
るために、業界内に強いリーダーシップを築く
こと
3) 特に発展途上国において、石炭採掘における健
M. Keay; International Forum 2003 - Coal Resources Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
康と安全性を向上させること
うなプロジェクトの例は数多く存在する。無論失敗
4) 特に発展途上国における石炭の生産と利用の
環境影響を減少させること
もあったことは否めない。だが産業界は、ますます
高まる 21 世紀の環境への期待に確実に応えるべく、
5) よりクリーンな石炭、ならびに炭素の回収およ
今後も改善に向けての活動を続けていく必要がある。
び隔離技術の開発と導入を世界規模で進める
産業界は、そのための戦略と、実現すべきいくつか
こと
の重要目標にこれまで取り組んできた。私は、産業
6) 環境、健康、および安全への影響に関する情報
界がこの難しい課題を克服し、石炭資源開発が自然
の収集、照合、配布の向上を、いっそうの透明
環境と調和する形で行われることを保証し得ると確
性と模範的実績の評価をもって推し進めるこ
信している。それが今日のこのフォーラムに参加し
と
ている私たち全員の目的である。
7) 持続的開発の進歩に向けた自主協定の有効性
を実証することにより、いっそうの信頼を得る
こと
見てのとおり、これは採炭の環境影響にとどまら
ずより幅広い内容となっているが、このようなアプ
ローチは持続可能な開発の原則に合致している。つ
まり、一つの局面だけでなく持続可能な開発の３本
柱全てをふまえた、統合的な視野に立つことである。
7.
おわりに
この講演で明らかにしたかった点は、石炭資源開
発と環境保護の両立は容易なことではないが、可能
であるということである。あらゆる種類の採鉱活動
が環境に影響を与えること、そして資源開発の本質
からいってこれらの影響が特に慎重な扱いを必要と
し得ることは避けられない。同時に、世界は持続可
能な開発のために鉱物全般、特に石炭を必要として
いる。採炭活動から手を引くことは、持続可能な解
決ではない。実際、それは単に貧困と環境悪化と悲
惨を増すことになるだけであろう。
従って、石炭産業にとって差し迫った課題は、環
境上最も持続可能な形で開発が行われるように保証
することである。そのためには、どのプロジェクト
においても最初から注意深く計画し、慎重に首尾一
貫して実施することが必要である。アプローチが正
しければ、結果として、効果的な資源開発と共に、
等しく効果的な環境保護が実現される。またそのよ
99
M. Keay; International Forum 2003 - Coal Resources Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
100
講演
M. Oprisan; International Forum 2003 - Coal Resources Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
インドにおける炭層メタンガス回収とその商業利用
Morel Oprisan
Technical Adviser, Industrial Energy-Efficiency Branch
United Nations Industrial Development Organization (UNIDO)
要約
エネルギーの効率的で確実な供給は、インドが経済成長を増進させるうえで必要不可欠である。膨大なエ
ネルギー需要を持つインドは、国民 1 人当たりのエネルギー消費を改善するために将来の燃料オプションを
極めて慎重に計画しなければならない。
Hydrocarbon Vision 2025（炭化水素資源見通し 2025 年）イニシアチブは天然ガス（大半は輸入）と原子力
エネルギーの利用増を計画している。石炭と水力発電の割合は現在の水準を維持、石油の割合は低下が計画
された。炭層メタン(CBM)は国内に豊富にある石炭資源から利用できる非常に環境にやさしいクリーンなエ
ネルギー源であり、この開発で輸入天然ガスへの依存の低下が期待できる。インド政府は国内の CBM の探査
と開発を奨励し、増進させるために多くの措置を講じた。そして 1977 年に非常に魅力的な CBM 政策を制定
した。Coal Bed Methane Recovery and Commercial Utilization（炭層メタンの回収と商業利用）と名付けられた
国家パイロット規模実証プロジェクトが、
GEF(地球環境ファシリティ：Global Environment Facility)と UNDP(国
連開発計画)から共同融資を受けて、Jharia 炭田(Jharkhand 州)の 2 つのサイトで実施されている。この実証プ
ロジェクトは、CBM の回収と利用のために石炭の特性に関するデータを提供するだけでなく、国内の実現能
力を確立することを目的としている。
UNDP（国連開発計画）は、インドで最大規模の炭田の一つから回収されたメタンの商業的利用の実現可能性
を実証することを目的とする本プロジェクトの研修、専門家の供給、設備と関連サービスの調達に関する国
際的側面のすべてを運営することを UNIDO(国連工業開発機関)に要請した。
1.
序言
発生の総量の約 60％を占める。放出の増加は人口の
伸びに緩やかに相関しているが、地球全体のメタン
温室効果ガスの放出を抑制して、加速化を続ける
濃度は年間約 1％上昇している。
気候変動への影響を減らすための努力は世界的に行
なわれている。メタンガス CH4 は、二酸化炭素 CO2
石炭採掘は人間活動関連のメタン発生の約 10％
のほぼ 20 倍の影響力を持つ強力な温室効果ガスで
を占めると推定されている。メタンは石炭の生成過
ある。メタンガスは二酸化炭素よりも大気中の残留
程の副産物として石炭と結びついている。メタンは
時間は短いが効果は高いのでマイナスの影響がより
炭層に閉じ込められており、採炭中と採炭後に放出
重大に感じられる。しかしながら、メタンは燃焼時
される。炭層に随伴しているメタンガスは世界中の
には非常にクリーンな燃料であり、燃焼で SO2 も微
坑内掘り炭鉱で災害を引起こしてきた。メタンガス
粒子も排出せず、石炭燃焼で発生する二酸化炭素も
爆発事故を減らすために、炭鉱は通気設備を設けて
約半分しか排出しない。
炭鉱内のメタンガス濃度を下げている。現在は採掘
を始める前に炭層に閉じ込められているメタンガス
メタンガスは、米作、牧畜、バイオマスと燃料の
を炭層からボアホールを通して回収する技術を利用
燃焼、採炭、埋立てなど様々な人間活動にともなっ
できる。これによって追加的エネルギー源が供給さ
て放出される。人間の活動にともなう放出はメタン
れると同時にメタンガスの大気中への漏出と炭鉱事
103
M. Oprisan; International Forum 2003 - Coal Resoruces Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
た。商業的開発で主導的な地位にいるのは米国で、
故を減らすことが可能になる。
従ってメタンガスの回収と利用は地球環境に有益
石炭埋蔵量（確認）2,460 億トン(1998 年)、CBM 埋
でありエネルギーの合理的利用にもなる。さらに坑
蔵量（推定）750 兆 ft3（約 21.2 兆ｍ3）を持つ。CBM
内掘り炭鉱の安全強化とガス含有度の高い炭鉱での
の開発は 1980 年代始めに米国で始められた。当時の
作業休止時間が減り、生産性向上をもたらす利益が
CBM の生産は 100 億 ft3（約 2.83 億ｍ3）(1984 年)で
あることから、炭鉱の経済性と作業員の保護の向上
あったが 1990 年までに 1,940 億 ft3（約 54.9 億ｍ3）
がもたらされる。
に達した。いくつかの州で CBM の法律が制定され
てからは CBM の開発にはずみがつき、生産は 1997
インドは世界で第 3 位の石炭生産国であり、豊富
年までに 1 兆 130 億 ft3（約 286 億ｍ3）に達した。現
な石炭埋蔵量を誇る。1999-2000 年の生産は 3 億トン
在の生産は年間１兆 2,000 億 ft3（約 339.6 億ｍ3）を
を超えた。露天採掘は生産全体の 75％を占め、残り
超えている。
の 25％は坑内掘炭鉱からである。生産全体に占める
坑内掘生産の割合は、石炭生産の増大があっても
3.
CBM 開発設備建設プロジェクト
2010 年までは現在のレベルを維持すると見られる。
坑内掘炭鉱の採掘深度は平均 150-200m で、炭層の
インドは CBM の商業開発に経験がないので、開
厚さは 2m から 3m である。インドの石炭のうち、平
発を進めるにあたっては世界の技術上の影響を考慮
均すると 75％はガス含有度が高くない。しかしなが
に入れる必要がある。CBM 開発先進国の実証済みの
ら、東部コールベルトの地下埋蔵炭は一般にガス含
技術を使うことができるかもしれないので、CBM の
有度が高い。この地方の炭層の大部分は高品位石炭
回収に関してインドの炭層の地質的および他の技術
からなる。この地方の採炭活動は国内石炭部門で圧
的パラメータ／特性を確証することが必要であろう。
倒的なシェアを維持しており、高品位石炭の需要が
CBM プロジェクトの導入を成功させるために必要
あれば、これまでだけでなく今後も重要な産業であ
な措置は次の通りである。
り続けるであろう。この地方は工業ユニット（鉄鋼
プラント、化学、セラミック、ガラス工場、この地
・ 資源の評価とその経済的潜在可能性
域で見つかった高温長炎炭を必要とするすべての産
・ 商業開発のための F/S（企業化調査）
業）が集中して立地しており、人口密度が高い。従
・ この種のプロジェクトのための融資メカニズム
って採炭は、メタンの大気放出の大きな一因であっ
に続く契約と承認
た。効率的なメタン回収が行なわれれば、石炭埋蔵
・ 建設／設置
の随伴メタンは地域と国の双方にとって非常に有望
・ 稼働
なエネルギー源となり得る。
CBM 回収のための炭層の資源評価ならびに他の
2.
地質学的特性に関する基礎的な情報が入手できなけ
CBM−ガス輸入の代替
れば、上記の処置に着手することも、成長が期待で
炭層メタン(CBM)は有望な新しいクリーン代替エ
きる CBM プロジェクトについて銀行が受理してく
ネルギー源の一つである。CBM は数百万年前の石炭
れるような F/S リポ−トを作成することも非常に難
生成（炭化）過程で生まれた炭層の基盤に存在する
しい。
ガスを含有した炭化水素である。
上述の状況を考慮してインド政府（石炭省）は、
クリーンエネルギー源である CBM は、この 15 年
GEF(地球環境ファシリティ)と UNDP から共同融資
ほどの間に世界中で商業的に開発され使用されてき
を受けるパイロット規模の実証プロジェクトに着手
104
M. Oprisan; International Forum 2003 - Coal Resources Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
した。この実証プロジェクトでインドの炭田に関し
能力を増強する。
て必要な情報が提供されるので、CBM プロジェクト
・ CBM を安全、費用効果的、環境的に受け入れら
の実行可能性は実際的な評価を受けることが可能で
れる方法で回収する計画の確認、設計、実施に
あり、CBM 回収が大きく進展することが可能になる。
研修と経験を提供する。
このプロジェクトは同時に、未採掘、採掘中、採炭
・ CBM 技術に関するデータおよび情報を管理す
終了後の炭層およびその周辺地層から採炭活動中に
る Coal Bed Methane Clearinghouse(炭層メタン情
回収したメタンの商業利用の可能性を実証すること
報交換機関)を創設する。
を目的としたものである。プロジェクトの複雑さを
・ Moonidih と Sudamdih の 2 つの炭鉱での穿孔プロ
認識している UNDP は、UNIDO に研修、専門家の
グラムと発電への CBM 利用ならびに輸送燃料
派遣、設備の調達と関連サービスの国際的側面のす
としての可能な利用を準備し実施する。
べてを運営することを要請した。
3.2
サイトの情報
結局、UNDP（国連開発計画）/GEF（地球環境フ
適切なメタン回収・利用技術は、地域の地質学的
ァシリティ）/UNIDO（国連工業開発機関）-GOI（イ
条件、採炭方法とガスの量に大きく左右される可能
ンド政府）の CBM プロジェクトは、メタンの拡大
性があるので、プロジェクトの確認と技術的-経済的
回収・利用に対する技術援助と国内設備建設をサポ
実行可能性はサイトに適合したものでなければなら
ートすることになるとみられる。代表的な実証プラ
ない。インド国内の多くの場所に存在する CBM 資
ントを通してプロジェクトには先進的なガス資源評
源の特性を得るために、代表的な炭鉱のサンプルと
価技術とインドの条件に適した回収と利用方法が導
して実証プロジェクト用に選定された地域は
入される見込みである。
Jharkhand 州の Jharia 炭田である。この炭田は同州の
中部と東部に位置する構造的に一続きの盆地内にあ
3.1
プロジェクトの目標と戦略
る。この炭田で発見された資源の熟成は、揮発性の
プロジェクトの概念は次の場所から採炭中にメタ
高い瀝青炭から自然にコークスになった石炭まで幅
ンを効率的に捕えることである
広い。石炭の熟成により炭層内にはメタン資源が広
・ 採掘跡孔(gob hole)として知られている地表から
範囲に存在している。これらの資源の一部は長い間
掘さくされた垂直井によって、稼動中の採炭現
に移動するかあるいは大気中に放出されるが、メタ
場にメタンガスを放出する可能性のある採炭終
ンはガスを含む炭層が採掘されるまで深い所に閉じ
了地区から
込められている。
・ 炭層およびその上位層と下位層の炭層内穿孔の
長孔を通して、採炭中の切羽から
いくつかの重要情報が下記に与えられている。
・ 採炭中の切羽の前面に掘さくするボアホールに
よって、石炭埋蔵部から
サイトは Sudamdih と Moonidih の 2 つの坑内掘炭
鉱である(Jharkhand 州 Dhanbad 地区 Jharia 炭田)。こ
プロジェクトの戦略は技術的および制度的障害を
次のことにより克服することである。
れらの炭鉱は BCCL(Bharat Coking Coal Limited、本
社 Dhanbad 市、CIS(Coal India Limited)の子会社)が所
有しており、石炭 2,800 万トン(1999-2000 年)を生産
・ CBM 回収・利用プロジェクトを開発し支持する
している。Dhanbad と Jharia 炭田は開発の進んだ地
た め 、 CMPDI(Coal Mine Planning and Design
域である。Dhanbad は、Jharkhand 州都 Ranchi、（道
Institute)、炭鉱所有者の BCCL(Bharat Coking Coal
路で 180km）
、New Delhi 首都圏(鉄道で約 1,100km)、
Limited)と CIL(Coal India Limited)両社、石炭省の
Calcutta(鉄道で約 260km)などの主要都市とは鉄道と
105
M. Oprisan; International Forum 2003 - Coal Resoruces Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
道路で接続されている。New Delhi と Calcutta から
のようないくつかの活動を行う。
Dhanbad には高速鉄道の便があり、それぞれ夜行便
と 4 時間半の旅程になる。BCCL の本社から 2 つの
・ CBM の回収・利用の専門知識を持ち、CTA (技
術アドバイザー主任)としての役目を果たす国際
炭鉱への距離はそれぞれ 18km と 25km である。
的に著名なコンサルタントを特定し、採用する。
電力は、炭鉱サイトから 11kV、3.3kV、550V、200V
この専門知識にはガスの回収、浄化、輸送、貯
蔵、利用において使用される先端技術およびシ
を 50Hz で供給を受けられる。
ステムに関する専門技術と研修経験が含まれる。
作業現場はおおむね平坦で、ゆるやかな起伏に向
・ プロジェクトに必要な様々な職務について高度
って道路に接続している。試錐サイトには仮設進入
の資格を有する国際的エキスパートを特定、採
路を何本か建設する必要があるであろう。
用、現場に派遣する。
・ 海外への研修と研究旅行を企画し、相手側と協
BCCL の本社がある Dhanbad は、実験室での様々
議の上での合意に従ってサポートを行なう。
な石炭コアの試験に関わっており本プロジェクトの
・ 以下の作業を経て海外から設備を調達する。
実験室の設計を担当した中央鉱業試験所（Central
-研修／調査ツアーの参加者が用意した設備仕様
Mining Research Institute）の所在地でもある。また鉱
書の検討と仕上げ；
山安全総局(Director General of Mines Safety)の本部も
-設備の納入メーカーの確認；
置かれている。
-納入メーカーの応募に対する提案要請（Request
for Proposal:RFP)の作成；
Moonidih 坑内掘炭鉱は非常に多くの炭層が賦存し
-納入メーカーのプロポーザルの評価と選定の基
ており、それらは深さ約 500m まで長壁式採炭法で
準の作成；
採鉱されている。
-上記の基準に従った納入メーカーの選定；
-設備調達の契約文書作成と納入メーカーとの交
Sudamdih 坑内掘炭鉱は急勾配（25∼40°）を持つ
渉準備；
非常に多くの厚い炭層を擁しており、様々なタイプ
-設備の引渡しと現場据え付けおよび運転のフォ
のスライシング方式による水力砂充填採鉱が行なわ
ローアップ；
れている。この炭鉱は水をたっぷり含んでいる。
プロジェクトの最初の文書は 7 年前に作成されて
炭層内のボアホール穿孔位置の詳細については、
おり、UNIDO がこのプロジェクトに関わる以前であ
両炭鉱の穿孔パッケージの詳細に述べられている。
った。2000 年中頃には研修関係の予算が足りないこ
とが明らかになった。さらにこの文書では保安問題
炭鉱は熱帯気候地域にあり、夏は最高気温が 42∼
にまったく触れていない。プロジェクト担当当局は
45°C（5-7 月）まで上昇する。冬の気温は最高が
当然のこととしてこれらの問題に取り組むことを決
25-32°C、最低は 8-11°C である(11-2 月)。雨量は年間
め、設備の納入メーカーの活動範囲に適切な要件を
1,300mm 程度で、降雨は 80％がモンスーン期(6 月半
付加した。これは調達後への配慮を実証した一括調
ば-10 月半ば)である。春先(3-4 月)にはやや荒天にな
達方法で、自らの設備を納入し設置後は引き揚げる
る。
のみの会社は勧められなかった。
3.3
UNIDO の貢献
その結果、設備の様々な関係部品とそれらの統合
プロジェクトの実施を管理する中で UNIDO は次
106
に関わる作業のすべてを含む 4 つの総合的なパッケ
M. Oprisan; International Forum 2003 - Coal Resources Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
ージに基づく Expressions of Interest（EOI：関心表明）
で競争するという中で関心表明を要請された。驚く
が求められた。60 を超える機関が直接 EOI を求めら
ことにオーストラリア、ドイツ、イギリスからは試
れ、国連の 2 つのウェブサイトと Times of India 紙に
錐に関する EOI は 1 件もなかった。イタリア、ポー
通知が掲載された。これに対する反応はどちらかと
ランド、南ア、インドは EOI を提出したものの、お
言えば少なかった。そこで得られた教訓はどのよう
しなべて関心は薄かった。
なアプローチが続くにせよ、
“ソフト”サービスは設
備の供給と結びつけるべきではないということであ
る。
これはセミ・ターン・キー方式の提案であり失敗
に終わった。後にこれは専業メーカーの特定の設備
を発注する現在の方法に替えられた。この方法は現
入札リストは、主にエンジニアリング企業を中心
在、期待通りの結果を生んでいる。
とすることがプロジェクト当局と UNIDO の間で認
UNDP/GEF/UNIDO-GOI の CBM プロジェクト
められた。個人サプライヤは、自らの設備の納入だ
3.4
けを希望していることを表明した EOI を提出したか
の現状
らである。しかしながら、サプライヤのリストは、
垂直リグ、水力破砕装置、セメンテーション装置、
入札の募集を受けた者の補佐のために、後の入札書
価格が 800 万米ドル前後のその他のサポーティング
類には含まれていた。
設備など垂直井と採掘跡井から CBM を回収するた
めの設備はすべて注文され、設備は 2003 年第 2 四半
設備の全体予算はプロジェクト文書が作成された
期の始めからサイトに到着し始めた。
時には適切であったかもしれないが、今はそれほど
余裕のある時ではない。特に国際的な専門家たちは
地下井から CBM を回収する設備ならびに価格が
一貫して次のように示唆した：米国市場は過去数年
450 万米ドル前後の CBM 利用設備は発注されている
間のガスと石油の大幅な価格上昇の後で、CBM プロ
ところである。
ジェクトは非常に活気があった。試錐関連設備の米
国サプライヤが全て受注で一杯になった注文控え帳
BCCL 所有の Moonidih 炭鉱と Sudamdih 炭鉱のプ
を持っていることが証拠である。これは必然的に価
ロジェクトサイトでの CBM 利用のための予備的地
格にマイナスの影響を及ぼした。この種の設備が生
表作業は進行中である。
産ラインでは生産されないことも想起しなければな
らないのである。つまり用途に応じて注文製作され
インド石油・天然ガス会社(ONGC：Oil and Natural
るということが、活発な国内市場がより大きなリス
Gas Company)は本プロジェクトの実施に非常に先を
クを負うことになる海外市場に対するインセンティ
見越して関与している。ONGC は費用 524 万米ドル
ブを失わせるものとして機能してしまうのである。
の水力破砕装置とセメンテーション装置に折半共同
融資している。ONGC はこの両方の装置の運転とメ
現在、主要アイテムの大半で適切な経験を有する
ンテナンス責任を引き受けた。
サプライヤの数が限定されていることは明らかであ
る。目下、米国の CBM の大手エンジニアリング契
約業者には高い作業負荷がかかっている。幅広い要
請と宣伝にもかかわらず関心を表明した企業は非常
3.4.1
技術的側面
穿孔と生産計画の目的は、次の場所から効率的に
メタンを捕えることである。
に少数にとどまっている。
・ 穿孔した地表ボアホール（CBM 井）によって、
米国以外の国からの候補は、技術と価格面の両方
107
坑内採掘現場から離れた石炭埋蔵部から。
M. Oprisan; International Forum 2003 - Coal Resoruces Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
・ 地上から穿孔した垂直井(採掘跡井)ならびに炭
鉱に設置される真空排出パイプラインシステム
穿孔・ケーシングのスキーム
と接続する坑内接続パイプとによって、メタン
穿孔・ケーシングのスキームは一般に使用される
を含有し採炭中の現場にメタンを放出(CMM の
もので、すべての CBM 井と同じものとなる見込み
源)する可能性のある坑内の採炭終了地区。
である。
・ 採炭活動の前、採炭中、採炭終了後の長壁から
メタンを排出するために、層の天盤および／あ
(m)
るいは踏前と平行に水平／傾斜方向に穿孔され
I : 0 - ~ 15
た炭層内の坑内井(CMM 井)を使った、炭鉱内の
II : ~15 - ~ 200
採炭現場の下方。
III: ~200 - ~ 1000
地表井（CBM 井および採掘跡井）
CBM ボアホールの生産能力は石炭のガス透過率、
そのガス含有量、生産層位における連結層の石炭の
正味層厚に左右される。
吸着的に固定したメタンが石炭分子から脱着する
ことができる場合にのみ CBM の連続生産を維持す
ることができる。このためには炭層内の圧力は低く
なければならず、また層から流体を排出することが
必要である。
従って地表井の目的は、刺激された石炭鉱床にお
ける生産層位にアクセスすることであり、地層の水
とガスを平行して生産することである。
(mm)
(mm)
~400
(ramming, auguring)
311
(drilling Tricone bit)
216
(drilling Tricone bit)
~360
(stand pipe)
245
(anchor pipe)
140
(production pipe)
CBM 井の一部のセクションではコアバーレルで
の穿孔が計画されている（1 本の坑井につき 4-6 のコ
アセクション、セクションの長さは各 6m まで）
。コ
アサンプルは脱着テストと岩石成分の他のパラメー
タを検査するのに使用される。これは水力破砕処理
を設計するのに役立つであろう。
最終的な真の垂直深度(True vertical deep：TVD)は
坑井によって若干の差があると思われる。
計画された深さにケーシングを設置した後、ケー
シングの起終点(OD)と坑井孔壁の間の環状部分は
すべてのセクションでセメンチングが行なわれる。
採掘跡井を使うメタン生産の場合は、脱着の過程
を経る必要はない。坑井が炭鉱のオープンな採掘を
終えた地区に当たれば、そこにあるすでに脱着した
メタンを捕えることができ、坑井の中に真空を作り
出すことによってガスの流量をさらに増やすことが
できる。
流れが坑井に達すれば重力によって採掘跡まで流
れ落ちるので、地層の液体を常時汲み上げる必要も
ないのである。
これにより地下水のレベルが保たれ、この最初の処
置で坑井は鉱床の層位から切り離される。
同じ穿孔・ケーシングのスキームは原則的には採
掘跡井にも使用される。しかし深さは 800m までで、
セクションⅢではケーシングはおそらく設置されな
い見込みである。
セメント固めはセクションⅠとセクションⅡだけで
行なわれることになる。
穿孔・セメンチング用設備
坑井の位置
地表の CBM 用穿孔・生産計画は 7 本の坑井で構
成される。5 本の坑井は Moonidih 炭鉱の鉱区に置か
れ、2 本は Sudamdih 炭鉱の鉱区に置かれる。
採掘跡井は 1 本だけが Moonidih 炭鉱に計画されて
いる。
108
地表穿孔設備（リグ、ドリル・ストリング、泥水ポ
ンプ、泥水浄化システム、付属設備）は、国際的に
CBM 産業の同種の坑井に使用されている標準部品で
構成される。リグの所要フックロード能力は 50 トン
（メートルトン、正規のフックロード）までである。
M. Oprisan; International Forum 2003 - Coal Resources Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
同様にセメンチングの設備設計は、石油、ガス、
る。
CBM の産業で標準使用のものである。
ポンプ設備は 1 日当たり 10-100m3 までの揚水能力
CBM 井と関連設備の刺激
で稼働可能なので、鉱床からケーシングしたボアホ
地層水と脱着純粋メタンの鉱床から坑井への流動
条件を良くすることと CBM 井の生産能力を高める
ールに穿孔を通して流れる地層水の総量の変動に対
する柔軟性を備えている。
ためには生産層位の刺激が標準的な手続きである。
これはほとんどの場合、水力による破砕処理で行な
1 日当たりのガスの生産量は各 CBM 井の特殊な地
われる。このタイプの刺激は各 CBM 井についてプ
質学的条件によって、坑井ごとに変動があり得る。
ロジェクトの期間中に行なわれる。これは対象とな
しかしながら平均日産量は各坑井につき 5,000m3、平
る層位に正確にアクセスするために行なわれるもの
均生産期間は各坑井につき 15 年と推定されている。
で、140mm ケーシングに必要な穿孔も含まれている。
未精製ガス中のメタン濃度は 90-95％と推定されて
Moonidih 炭鉱と Sudamdih 炭鉱とでは岩石学的プ
いる。
ロファイルが異なる。
炭鉱までの坑井
Moonidih 炭鉱の 5 本の CBM 井に対して、2 つの
予算上の制約と新技術開発で世界の瀝青炭採掘は
刺激層位がそれぞれの坑井に使用される。これらの
著しい変化を遂げた。全体的に稼働中の採炭現場（殆
2 つの層位はそれぞれ 1 本の坑井に合わせて 5 つの
どが長壁式のケービング法）の数は著しく減少して
層が結合している合計 13m までの石炭を含有する。
いるが、同時に各採炭現場での日産量は劇的に上昇
刺激は、通しケーシング法を使って各坑井で深さ
した。そのため、採炭活動によって自由に設定され
850m まで（ 層位 1 の穿孔）と 550m まで（層位 2
るメタン量を通気によって除去できないことが多く
の穿孔）で行なわれる。
なっている。これにより、メタン濃度が高すぎると
発生する保安電気トリップによる採炭のダウンタイ
Sudamdih 炭鉱の 2 本の CBM 井に対しては、3 つ
ム（休止）という結果を招くこととなる。コスト上
から 4 つの刺激層位がそれぞれの坑井に使用される。
昇を招くこのダウンタイムと、更に悪い場合には災
1 本の坑井でこれらの 3 つから 4 つの層位は合計で
害につながるメタンの爆発を回避するために炭鉱は
60m までの石炭を含有する。一方他の坑井は約 32m
採炭現場のガス抜きをできる限り効率的に行なうべ
の石炭を含有する。CBM 井 03 の穿孔の深さは約
く努力を重ねている。
750m(層位 1)、600m(層位 2)、500m(層位 3)、330m(層
位 4)であり、CBM 井 04 の場合は同じ対象層位の穿
Moonidih 炭鉱と Sudamdih 炭鉱の一部の採炭現場
は、新鮮な空気が限られており、それを増やすこと
孔で約 100m 以下である。
ができないため、ダウンタイムの問題を抱えている。
同様に、CBM 井の水力破砕処理に使用される刺激
この問題解決のために、ガス抜き井を穿孔して放出
設備の設計の選択も石油、ガス、CBM 産業で使用さ
メタンを排出し、パイプラインシステムで地上に真
れる標準的な必要条件に基づく。
空輸送することにより採炭現場からガスを除去する
決定がなされた。これまでのところ、両炭鉱ともガ
生産設備およびガス生産見積り
ス含有の高い採炭現場にとって必要な技術水準を充
生産設備は各坑井について、ダウンホールポンプ
を持つパイプ、坑口装置、ガス／水分離装置からな
109
たしていない。
M. Oprisan; International Forum 2003 - Coal Resoruces Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
穿孔スキーム
ってこの場合炭層内試錐だけでは意味をなさな
2 つの炭鉱は、地質学的および岩石学的特徴は少
い。2 つのブロックは、300m 採炭活動に先立っ
なからず似ているが鉱床は異なっており、採炭シス
てガス抜きされなければならない。ガスは、採
テムも違ったものが使われている。
炭活動開始の 1 年前に穿孔される、数本の枝坑
Moonidih 炭鉱は平坦な地層を持っているので後退
式長壁採炭技術を適用している。
井を持つ 1 本ないし 2 本（2 つのブロック中の断
層構造による）の主要坑井によって排出される。
Sudamdih 炭鉱は傾斜地層に至る中傾斜を持つの
で充填採炭技術を適用している。
2 つのブロックに穿孔される坑井の長さは
1,000m 前後となるとみられる。
これらの違いがあるため、ガス抜き井の穿孔スキ
穿孔設備
ガス抜きの好結果は、坑井のルート決定が地域の
ームは異なる設計のものになる。
地質学的条件に最も良く適合している場合にのみ得
られる。坑井の方向決定に関わるすべての要件は傾
Moonidih 炭鉱
・ 炭層内坑井
斜掘り技術を使うことによって満たされる。傾斜掘
3
ガス含有量が石炭 1 トン当たり 12m までの炭層
りの主要な技術的ダウン・ホール部品は、ベント・
内のガス濃度と 0.5mD の推定ガス透過率に基づ
ハウジングを持つダウン・ホール・モーターと、坑
いて、採炭活動に先立って炭層内のガス濃度を
井の軸の方位角と傾斜角の実際の値と、ダウン・ホ
低下させることが推奨される。長壁式採炭開始
ール・モーターのベント・ハウジングのいわゆるツ
の 1 年前に 4 インチの炭層内坑井（それぞれ直
ールフェースを常時計測するステアリングツールで
径 96mm、長さ 800m）を穿孔することによって、
ある。坑井の現在の状態についての情報が計算され、
この事前ガス抜き期間後には炭層内のガス含有
計画された穿孔進路に従うためにドリルストリング
量を 30％まで低下させることができる。この坑
スをどのように操舵するかの指針を作業員に与える。
井は坑道近くから壁の最終ラインまで穿孔され
る。従ってこれは長壁の方向とは反対の方向に
水の循環によって起動するダウン・ホール・モー
ターがドリルビットを駆動する。ステアリングツー
穿孔されることになる。
ルはモーターの背後に直接置かれる。従ってこの 2
・ 天盤への坑井
炭層内坑井のガス生産が期待したよりもはるか
つの部品はドリルパイプの正面の端で作動する。ド
に少なかった場合（ガス透過率が推定より低い
リルパイプは、ドリルパイプの軸方向と回転の運動
かあるいは他の理由で）
、長壁払の天盤に試錐孔
を確保するドリリングリグのチャックに固定される。
が 6 本まで穿孔される。これらの坑井も採炭活
水ポンプは切削で汚れる坑井をきれいにするため、
動に先立って穿孔されなければならないが、長
またドリルビット、ダウン・ホール・モーター、ス
壁式採炭が行なわれている場合にのみ大量のガ
テアリングツールを冷却するために使用される。水
スを生産することとなる。この試錐は炭層内試
の循環は、ドリルパイプ、ステアリングツール、ダ
錐と同じ穿孔サイトから穿孔することができる。
ウン・ホール・モーターを通して、水を坑井に汲み
Moonidih 炭鉱では総延長で 3,200m（炭層内試錐
上げることによって維持される。
だけ）から 8,000m（炭層内 4 本と天盤坑井 6 本）
これら全ての部品の設計は、従来の石油とガス産
までになるとみられる。
Sudamdih 炭鉱
業ならびに CBM への応用での傾斜掘りに通常使用
・ 採炭システムは充填式なので、採炭活動中に隣
される最新技術の設備に従う。ドリリングリグのプ
接する層からのガスは恐らく回収できない。従
ッシュ−プル能力は 180kN に設計される。これによ
110
M. Oprisan; International Forum 2003 - Coal Resources Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
り 70mmOD のドリリングロッドを使って直径 96mm
ビンはエネルギー消費が最大になる時に CBM と
の坑井を水平に 1,000m まで穿孔できる。
CMM を燃料として使用する大型施設（＞3MW）に
適している。これより小型の施設(<3MW)は小型の内
生産見積り
燃機関駆動の発電機でさらに経済的に使用されてい
生産見積りの基礎となるのは、炭層の厚さ、石炭
る。
3
1 トン当たり 12m の炭層内の平均ガス含有量、
0.5mD の石炭透過率である。2 つの異なるタイプの
米国では CMM 燃料を使用する先端的な発電技術
坑井に対して、様々な場所の予測される平均ガス（未
の実証も始まっている。日本では赤平炭鉱（北海道）
精製）生産は次の通りである。
で発電にマイクロタービンを使う実証プロジェクト
がある。
Moonidih 炭鉱：
インドの CBM プロジェクトでは、Moonidih 炭鉱
4 本の炭層内坑井
3
濃度 95％までのメタンを合わせて 3,200ｍ ／日
での発電に最大の動機づけをするものとして工業規
まで
模の内燃(IC)機関を選択した。一つの重要な要素は
この発電機の主要メーカーがインドにあるというこ
または
とである。これはこの発電機にとってコスト優位に
6 本の天盤への坑井
3
濃度 70％までのメタンを合わせて 16,000ｍ ／日
つながる。これらは、日本や米国のような他の諸国
まで
では望ましいものではない。豪州は同じような大型
IC 機関を坑内掘り炭鉱で使用し、この種の機関がこ
Sudamdih 炭鉱：
うした適用に技術的に見合っていることが示された。
2 本の炭層内坑井（本坑井の各々に数本の枝坑井
を持つ）
Moonidih 炭鉱には合わせて 1MW が設置される見
濃度 95％までのメタンを合わせて 3,500ｍ3／日
込みである。サイトは 2 か所で各サイトに 500kW と
まで
なる。特定の発電設備はまだ選択されていない。表 1
は選択の可能性のある発電機のいくつかを示したも
生産された未精製ガスは、6 インチの HDPE パイ
プラインで地表の回収ステーションに送られる。
3.4.2
のである。この表から 100kW か 200kW のどちらかの
発電機が Moonidih 炭鉱用に選ばれる可能性が高い。
未精製ガスの利用と使用設備
1) 稼働の融通性
Moonidih 炭鉱から回収される炭鉱メタン（CMM）
いくつかの小型発電機を各サイトに設置する
は発電に利用される。圧縮天然ガス(CNG)の生産は、
方が大型のものを 1 つ設置するよりも良い。こ
Sudamdih 炭鉱で最大限に利用されるであろう。CNG
のやり方では、1 つの発電機が保守あるいは他
は、ディーゼル燃料利用トラックの一部が CNG 燃
の理由のためにラインから外れたとしてもラ
料利用に転換されれば炭鉱の車両への燃料供給に利
イン上のいくつかの発電機が電力を供給する
用される。
からである。
2) 自然吸引の気化
発電
ターボ過給装置よりも自然吸引の機関を持つ
CMM 発電を進展させるものは地域の条件に応じ
方が望ましい。自然吸引の機関の燃圧に関わる
て異なり得る。米国では、ガスタービンと小型内燃
必要条件ははるかに低いので、燃料ガスの圧縮
機関が商用 CMM 発電に使用されている。ガスター
も少なくて済む。
111
M. Oprisan; International Forum 2003 - Coal Resoruces Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
Island/Peak Capacity
Capacity
kWe
50
80
100
144
200
304
200
400
500
750 US
Generator
US$
9362
12660
13724
24255
28298
50000
36702
86447
132894
450000
Cost
US$/kWe
187
158
137
168
191
164
184
216
266
600
*Type: A – 自然吸引型;
Base Load
Type*
A
A
A
T
A
T
T
T
T
kWe
Cost
US$/kWe
68
85
122
170
245
160
320
400
186
161
199
225
204
229
270
332
Gas Fuel
Consumption
scm/hr
21
31
37
52
77
103
76
135
187
m3/kWh
0.42
0.39
0.37
0.36
0.39
0.34
0.38
0.34
0.37
T - ターボ過給型
発電設備のオプション
代表的な CNG コンプレッサステーションは次の
100kW と 200kW の装置の選択は容易なものでは
特性を持つものと思われる。
ない。小型であるほど kW 当たりのコストは低くな
コンプレッサ＝5 段階
るが、台数が多くなれば運転要員が多く必要になる
入口圧力＝1bar
かもしれない。さらに小型設備では電気的接続がそ
入口温度＝30°C
れだけ増えるのでそのコストも増える可能性がある。
出口圧力＝250bar
この問題は今後も検討する必要がある。
Sudamdih 炭鉱の圧縮設備は 180ｍ3 /時(150MCFD)
炭鉱メタン（CMM）による圧縮天然ガス（CNG）
の CMM を圧縮するよう設計される。これはコンプ
CMM(炭鉱メタン)を圧縮して CNG(圧縮天然ガス)
レッサにシャフトの馬力必要条件は 52kW であると
同等物を生産することができる。CMM がメタンに
いう事実に基づくと、75kW の電気モーター駆動が
随伴する希釈物を持つ場合は、実際の CNG よりも
必要ということになる。
発熱量が低いがそれでも CNG と同様に使用できる。
この場合 CNG は Sudamdih 炭鉱で車両用燃料として
CNG は高圧ガスシリンダーのバッテリーに蓄え
利用される見込みである。トラックに必要なのは低
られ、トラックはそこから燃料供給を受けることに
発熱量燃料を受け入れられる燃料制御システムを持
なる。典型的な蓄電池は容量 50 リットルの 40 本の
つことのみである。
シリンダーで構成される。シリンダーは、低圧バン
ク(通常 20 シリンダー)、中圧バンク(通常 12 シリン
CMM の圧縮には高圧のコンプレッサが必要であ
る。全体のコンプレッサステーションにはガス貯蔵
ダー)、高圧バンク(通常 8 シリンダー)の 3 つの独立
したシリンダーバンクに垂直に置かれる。
施設と燃料補給施設も必要である。
炭鉱からの CMM
は水で飽和されているので、ガス脱水装置も設置さ
トラックへの燃料供給は、低圧バンクから始まり
れていなければならない。ガスが高圧(250bar)であれ
高圧バンクまで縦続的に連続して行なわれる。縦続
ば、この燃料を扱う上で第一に考えなければならな
的な連続供給は燃料供給ステーションの制御システ
いのは安全である。
ムで自動的に行なわれる。
112
M. Oprisan; International Forum 2003 - Coal Resources Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
Sudamdih 炭鉱は CNG への転換に適したディーゼ
ル燃料使用のトラックを多く使っている。これは
CMM から生産した CNG の現場での使用に供するも
のである。米国の多くのメーカーはディーゼルエン
ジンを CNG に転換するのに使用できる商用キット
を所持している。転換後もトラックはエンジン内で
の点火にある程度のディーゼル燃料を使用しなけれ
ばならない。これをせずに済ませるためにはエンジ
ンを火花点火システムに戻さなければならない。そ
うなれば、大変なコストが予想される。またトラッ
クは CNG タンクを用意しなければならない。
4.
結論
インドにおける GEF/UNDP/UNIDO-GOI CBM プ
ロジェクトの実施は、CBM の回収に関わっている者
が抱いてきた多くの疑念を晴らし、インドでのこの
活動に必要な支援をもたらすと考える。同様にこの
プロジェクトが成功すれば多くの反響があると予想
される。調査のために穿孔されたボアホールのデー
タからみるとインドにおける CBM は将来性があり、
CBM はこの国にとって重要なクリーンエネルギー
源となるであろう。このプロジェクトによってもた
らされる当面の利益は次の 3 つであろう。
1) 問題となる温室効果を持つ大量のメタンガスの
大気への放出量を減らすことができる。
2) 爆発性の高いメタンガスの除去によって坑内爆
発の危険を減らし、採炭活動の安全性を向上させ
ることができる。
3) 発電と輸送に使用可能なクリーン燃料源を提供
することができる。本報告書で述べたプロジェク
トで、まずは 1MW の発電機 1 基と 50 トンのダ
ンプトラック 1 台がプロジェクトの成果として
抽出されたメタンで動くことになる。
113
M. Oprisan; International Forum 2003 - Coal Resoruces Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
114
C. Talkington; International Forum 2003 - Coal Resources Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
米国の石炭と環境
Clark Talkington
Coalbed Methane Outreach Program
U.S. Environmental Protection Agency
はじめに
1.
めの一次エネルギー源として、木材を上回るまでに
至っている。1920 年からみると、石炭の生産高と消
石炭は、米国の経済とエネルギーのミックスにと
費量は、数回に渡り上下したものの、1960 年以降は、
って、欠くことのできない構成要素である。米国は、
石炭の生産高と利用は、常に増大を示しており、少
世界で二番目の石炭産出国であり、2000 年には、米
なくとも 2025 年まではこうした傾向が続くものと
国の総発電量に占める石炭の割合は 53%であった。
予測されている。天然ガスと石油の総消費量は、石
石炭は、信頼性が高く、国内での入手が可能で、低
炭よりも大きいものの、実際には石炭は、最重要な
コストの燃料源であるため、これまで米国の発展に
国内エネルギー源となっている(EIA 2003b)。
おいて重要な役割を果たしてきており、今後もまた、
こうした役割を継続して演ずるものと思われる。し
米国の石炭埋蔵量は、相当な量である。現在の見
かしながら、石炭の生産、加工、消費はもし適切に
積もりでは、可採鉱量は 2,750 億米トンで、250 年分
管理されないのであれば、環境に重大な影響を及ぼ
の供給量があるものとされている。歴史的にみると、
す恐れがある。そこで、石炭産業、関連産業、米国
米国の石炭の生産は、アパラチア炭田の坑内掘炭鉱
政府、その他の人々がチームを組んで、こうした問
に集中しており、特に、北部と中部のアパラチア炭
題にこれまで対処してきた。本論文では、米国にお
田がその中心地であった。しかしながら、米国の石
ける石炭の生産と消費の歴史的傾向や将来の計画に
炭生産の大部分は、大気に対する規制によって低硫
ついて検討し、次に、石炭採掘と生産が大気の質や
黄分、低灰分の石炭の需要が生まれたため、西部盆
温室効果ガスの排出に対し、環境学的にどのような
地へと移りつつある。これに加え、西部炭田の幾つ
影響を及ぼすかを明らかにするため、「米国環境保
かの場所では、露天採掘が行われ、相当量の石炭を
護庁(EPA)」と「米国エネルギー省(DOE)」とで企画
より低いコストで生産することが可能となっている。
されている計画の実施状況、成否、課題について、
1949 年の段階では、坑内採掘による生産高は、米国
特に検討している。本論文の最後には、米国の炭鉱
の石炭総産出額の 75%に上り、米国の東半分の炭鉱
メタン産業についての事例研究の一文を掲載してあ
が米国の石炭の 90%を産出していた。ところが、2001
る。
年になると、坑内採掘は、米国の石炭総生産高のわ
ずか 33%を産出しているにすぎず、米国の東部の炭
2.
米国の石炭産業の概要
鉱は米国の石炭生産高の 47%のみを産出している程
度である(EIA 2002)。
石炭に係わる環境問題に対処するため、米国がど
のような取り組み方をしているかを理解するには、
米国の石炭にとっては、発電が主要な市場であり、
石炭産業が米国経済にどのような影響を及ぼしてい
石炭の総消費量の 90%が発電に向けられている。そ
るかを理解することが、最重要である。1850 年以前
の結果、総設備発電容量の 40%は石炭火力となり、
には、米国では主に木材が燃料として利用されてい
2000 年には、米国の総発電量に占める石炭火力の割
た。石炭の利用が始まったのは 1850 年であったが、
合は実際にはこれよりも高く 53%に達している。石
1885 年までには石炭は、産業革命への燃料供給のた
炭火力容量は今後の 25 年で 20%の増大が予測され、
115
C. Talkington; International Forum 2003 - Coal Resoruces Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
石炭の総消費量も 33%まで増大するものと見積もら
害汚染物質である地表オゾンの生成に結びつくと、
れている（EIA 2003a）
。
人々が実感しているからである。米国では、SO2 の
63%、NOx の 22%、水銀では 37%が発電所を発生源
石炭の生産と利用および環境
3.
とし、発電によって発生する SO2 の 95%以上は、石
炭の燃焼がその原因となっている。(EPA 2003b、EIA
環境の保護は、米国においては石炭資源を管理す
2003a)
るための最重要な要素であり、これは許可、生産か
ら始まり利用、処分、ついには廃鉱閉山に至るまで
3.2
二酸化炭素(CO2)排出物
石炭の全ライフサイクルに及んでいる。水処理、豪
二酸化炭素は、温室効果ガスであり、米国では最
雨による表面流水、土地利用、種の保護、防塵、埋
大の温室効果ガスとなっている。どの化石燃料を燃
め立てなどの、上流側の問題も極めて重要ではある
焼させても二酸化炭素は発生するが、地球最大の電
が、本論文では主に、石炭の採掘や燃焼を原因とす
力生産国であり極めて堅固な輸送部門を有する国と
る、大気の質と温室効果ガスが係わる主要な問題点
して、米国は、世界全体における燃焼に伴って排出
について扱うこととする。こうした問題点はしばし
される二酸化炭素の 24%を発生させている。石炭か
ば、実に大きな影響を及ぼし、人々からも大きな関
らの CO2 排出量は、単位量あたりでは石油や天然ガ
心を呼ぶことが多いからである。特に、本論文では、
スからの排出量を上回っている。「米国エネルギー
石炭を燃焼させた結果発生する二酸化硫黄(SO2)、窒
省(US DOE)」によれば、石炭の単位量あたりの CO2
素酸化物(NOx)、水銀、二酸化炭素(CO2)に対する対
排出量は、89 kg/106 Btu(84 kg/GJ)であるに対し、天
処方法について検討している。本論文では更に、採
然ガスは 57 kg/106 Btu(54 kg/GJ)、石油では 79 kg/106
鉱の結果直接に発生するメタン CH4 についても、検
Btu(75 kg/GJ)とされている。
討している。SO2、NOx、水銀 Hg のこの 3 物質は、
「大気汚染防止法(CAA:Clean Air Act)」の規制対象と
石油が、CO2 排出物の第一位の発生源ではあるも
なる最重要な汚染物質である。二酸化炭素とメタン
のの、石炭もこれに近い第二位の発生源となってい
の排出物は、現時点では規制対象とされていない温
る。2000 年、石炭関連の CO2 排出量は百万炭素当量
室効果ガスである。しかしながら、どの事例であっ
メトリックトン(MMTCE : Million Metric Tonnes of
ても、重要な施策が講じられ、こうした成分すべて
Carbon Equivalent)で 579 百万トンに達し、この数字
の排出量を削減させつつある。
は CO2 の総排出量の 37%に相当していた。石油関連
の排出量は、659 MMTCE で、総量の 41%であった。
3.1
向こう 20 年間で発電容量が更に増大するものと予
SO2、NOx および水銀の排出物
SO2、NOx、水銀のこの三つは汚染物質であり、こ
測すると、石炭関連の CO2 排出量は、2025 年には
うした汚染物質の放出は、「大気汚染防止法(CAA)」
753 MMTCE となり、米国の総 CO2 排出量の 34%に
の「1990 年修正条項」で定める厳格な規格の規制対
達するものと予測されている。現在のところ、第一
象とされている。水銀の危険性については、十分な
の排出源は石炭による火力発電であるが、今後も継
記録が残されており、人々からの理解も得られてい
続して第一の発生源となるものと思われ、2025 年に
る。米国東部の水域の大部分は、高いレベルの水銀
は電力関連の CO2 排出量の 81%は、その発生源が石
を含んでおり、石炭の燃焼による大気汚染が、主な
炭となるものと予測されている。(EIA 2003a)
原因の一つではないかと疑われている。SO2 と NOx
に対してもまた、人々の懸念はここ 20 年間で増大し
前述のように、CO2 は米国では規制対象の汚染物
「酸性雨」の生成に決
ている。その理由は、SO2 が、
質ではない。しかしながら、「国連気候変動枠組条約
定的な役割を持っていること、そして、NOx は、有
(UNFCCC : United Nations Framework Convention on
116
C. Talkington; International Forum 2003 - Coal Resources Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
Climate Change)」の当事者として、米国は、温室効
Consolidated Coal Company は今や CONSOL Energy 社
果ガスの排出量と沈下量をまとめた年次一覧表を作
に変わっており、また Colorado にある Gunnison
成し、CO2 の排出量を計算している。これに加え、
Energy 社は、Elk Creek and Sanborn Creek Mines 社の
USEPA もまた、広範に渡るモニタリングネットワー
子会社となっているが、これらの会社は全て Oxbow
クを通じて、発電所の CO2 排出量に関するデータを
Carbon and Minerals, Inc.の法人組織に含まれている。
確保している。米国政府は、気候変動は極めて深刻
会社によっては、採掘事業からの利益は越えないも
な問題であることを認め、温室効果ガスの濃度の削
のの、これと同等の利益を CBM 事業から確保して
減に取り組んでいる。CO2 排出量は、時間の経過と
いる例も報告されている。
ともに継続して増大すると予測されてはいるものの、
炭素の濃度（単位 GDP あたりの CO2 排出量）は、
年度あたりで 1.5%減少するものと予測されている。
3.4
採炭によるメタン排出物
炭鉱メタン(CMM : Coal Mine Methane)とは、CBM
の一部であり、採掘活動の結果放出されるメタンの
(EIA 2003a)
ことをいう。メタンはこれまで長い間、採炭事業者
3.3
炭層メタンの生産
にとっては安全性を脅かす深刻な脅威であった。炭
炭層メタン(CBM : Coal Bed Methane)とは、石炭層
層に亀裂がある場合、メタンが炭鉱作業場に放出さ
と周辺地層とに集積したメタンのことをいう。CBM
れ、もしメタンの濃度が 5%から 15%の範囲内にな
は、米国では、異例な天然ガス源と見なされている
ると、爆発するからである。安全レベルを維持する
ため、1970 年代以前には、鉱業にとって安全を脅か
ため、メタンは、通気システムを利用して炭鉱から
す危険物と見なされていた。試錐技術などの生産技
除去され、場合によっては、メタンガス抜きシステ
術が向上し、連邦租税法典第 29 条の税額控除が可決
ムが利用されることもある。脱ガス（メタンガス抜
され、更に、重要な所有権法が州レベルで可決され
きとも呼ばれている）は通気システムの補助として
ると、CBM の生産高は、1980 年代の後半から驚く
利用され、このために、採掘作業の前、その最中、
ほどの割合で増大していった。1989 年には、米国の
またはその後の段階で、地表から又は炭鉱の内部で
CBM 生産高は、91 Bcf (Billion cubic feet : 10 億立方
ボアホールを穿孔し、更に、ガス回収システムを組
フィート)、即ち 2.6 Bm3（Billion cubic meters : 10 億
み入れ、ガスを地表まで送りだしている。
3
m ）であった。2001 年までに、生産高は、1.56 兆立
CMM は、仮に大気中に放出された場合、温室効
方フィート即ち 44 Bm3 にまで増大し、現在では、米
果ガスとなり、メタンは二酸化炭素に比べて 21 倍の
国の天然ガス総生産高の 8%を占めるにまで至って
地球温暖化指数 (GWP : Global Warming Potential)を
いる。(EIA 2002)。CBM の生産高がこのような増大
持つこととなる。米国は、世界で第二位の炭鉱メタ
を示した大きな理由は、米国西部の San Juan と
ンの排出源となっている。2001 年、坑内掘炭鉱から
Powder River の両炭田において生産が行われたから
放出されたメタンの総量は、134 Bcf (10 億立方フィ
である。こうした CBM の生産の大部分は、採炭と
ー ト ) （ 3.8 Bm3 ） で 、 こ の 数 字 は 15MMTCE(54
直接の関係はないものの、米国の石炭会社側として
MMTCO2E)に相当している。坑内掘炭鉱に加え、排
は、これから直接の利益を得ることができる。石炭
出はまた、露天掘炭鉱や、石炭の輸送、貯蔵、加工
会社は、油とガスのリース権を獲得し、鉱区使用料
などの採掘後の活動からも発生する。こうした発生
を徴収するか、またはガスの販売企業から直接支払
源を坑内掘炭鉱からの排出量に加算すると、2001 年
いを受けているからである。こうして、ガス事業に
に は 、 総 排 出 量 は 190 Bcf (5.4 Bm3) 、 即 ち 21
よる収入や利益が増大した結果、石炭会社の中には、
MMTCE(76.7 MMTCO2) に 達 す る こ と と な る 。
より幅広い金融資産を有する“エネルギー会社”へ
(USEPA 2003a)
と変化を遂げる会社もみられている。その例として、
も低い値となっている。というのも、米国では幾つ
117
正味の排出量は実際には、これより
C. Talkington; International Forum 2003 - Coal Resoruces Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
かのプロジェクトを組み合わせ、坑内掘炭鉱から産
3
それぞれ削減するよう指示が出された。この法律は、
出される 48 Bcf（1.36 Bm ）の CMM の中で 40 Bcf
NOx の排出量を二段階に分けて削減することを要求
(1.13 Bm3)、即ち 4.4 MMTCE (16 MMTCO2)を利用し
しており、第一段階は 1995 年に始まり、第二段階は
ているからである。この産出高は、CBM の総産出高
2000 年に始まった。
の 2.6%に相当している。石炭の産出高は、2000 年に
は 11 億米トン(9.98 億トン)であったものが、2025 年
この双方の汚染物質の削減を奨励するため、米国
には 14 億米トン(12.7 億トン)にまで増大するものと
は、“cap&trade”の制度に従い、市場原理に基づく
予測されており、こうした生産高の増大はほぼすべ
革新的な方法を実施し、成功を収めている。「SO2 ア
てが、米国西部の露天掘炭鉱によってもたらされる
ロ ワ ン ス 取 引 プ ロ グ ラ ム (Allowance Trading
と予測されている。この結果、石炭関連のメタンの
Program)」は二つの計画の中では古く、より確証の
排出量は、増大が緩やかとなるものと予測されてい
得られているプログラムである。NOx 取引計画は、
る。なぜなら、メタンの排出が多い坑内掘採掘から
比較的に新しいプログラムで、現在策定中である。
の石炭生産には、変更を加える計画が殆どないから
この二つのプログラムに従い、発電部門からの SO2
である。(EIA 2003a)
と NOx の排出物に上限が設けられ、発電装置には取
引可能な排出量アロワンスが交付されると、これで
4.
石炭の生産と利用に係わる困難な環境問題
年度あたり固定量の SO2 または NOx が許容されるこ
への対応
ととなる。それぞれの応諾期間の終了時には、排出
源は、排出物すべてに対応できるだけのアロワンス
石炭の持つ低コスト、広大な埋蔵地、燃料源とし
を持たねばならない。アロワンスは、各設備の実際
ての信頼性などを考えてみると、石炭は米国の現在
の排出量に応じて、任意の年度に利用するか、また
と未来の経済とエネルギー安全保障にとって、最重
は取引の材料とすることが可能である。排出量がア
要の意味を持っている。そのため、米国政府、鉱業
ロワンスより低い場合には、その発電装置は、規定
界、エネルギー産業界、学会、外国政府は、幾つか
の排出上限値を越えた設備に対して、その排出量の
の様々なイニシアチブにもとづき、チームを組んで、
アロワンスを売買することができる。こうした取引
実行可能な奨励策や技術を開発し、SO2、NOx、水銀、
を許容すると、正味の総排出量は、排出上限値の総
CO2、炭鉱メタンの排出量を低減させようとしてい
量と等しくなる。アロワンスはまた、将来の年度の
る。
ためにバンキングすることも可能である。ある一つ
の排出量のアロワンスと付随の取引費用とに対する
4.1
4.1.1
SO2、NOx および水銀
市場価格は、ある一つの設備において SO2 と NOx の
規制に対するイニシアチブ
排出量取引―排出量削減のための市場を基盤
としたアプローチ
1990 年、米国議会は、大気汚染防止法(CAA : Clean
Air Act)」への重要な修正条項を可決し、発電から発
生する SO2 と NOx を大幅に削減するよう求めた。
1990 年の時点で、米国の発電所は、1,590 万トンの
SO2 と 670 万トンの NOx を排出していた。
(EIA 2003a)
CAA の修正条項に従い、発電部門に対して、SO2 の
排出量を 1996 年には 1,200 万トンにまで、2000 年に
は 950 万トンにまで、
2010 年には 900 万トンにまで、
排出量を削減するために、制御装置または燃料切替
え装置を据え付けようとする場合の据え付けに伴う
資金、運転費、保守費の限界費用を反映することと
なる。取引可能なアロワンスは、短期市場と将来市
場の双方において購入が可能であるため、アロワン
スのおかげで、設備側は十分な柔軟性をもって、時
間をかけて意志決定を行うことができる。
米国では、アロワアンスの配分には二つの方法が
用いられている。「米国 SO2 アロワンス取引計画」で
は、上限から起算して 2.8%までのアロワンスに対し、
118
C. Talkington; International Forum 2003 - Coal Resources Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
オークション（競売）が利用されている。米国にお
また、水銀排出物に対し“cap&trade”の計画が追加
いては、残りのアロワンスは現在のところ、“ノーコ
されるものと思われる。
“クリア・スカイ”のプログ
スト”割り当てによって配分されている。この双方
ラムのもとでは、2000 年のレベルに比べて、SO2 の
の場合とも、二次市場によって、アロワンスを取引
排出量は最終的には 73%が、NOx の排出量は 67%が
し、バンキングが可能となっている。USEPA は、コ
それぞれ削減されるものと思われる。他方、水銀の
ンピュータ化された追跡システムを運営して、米国
排出量もまた、1999 年のレベルに比べて、69%が削
東部において、発電装置からの SO2、NOx、CO2 を追
減されるものと思える。オークションは上限のアロ
跡するとともに、その他の大規模な産業用ボイラー
ワンスの 1%に対して利用され、50 年かけて 100%に
からの NOx もまた追跡している。このシステムはま
達する予定である。
た、アロワンスの交付、移転、応諾書の提出などに
ついてもまた、追跡している。こうしたデータの登
メタン排出量を削減させるべく努力を続けると、
録により、データの精度の向上、時間と費用の削減、
米国の石炭産業には相当の影響が及ぶものと思われ
アクセスの拡大、データの一貫性と比較可能性を改
る。西部の石炭を利用すると、比較的に硫黄分の高
善させることが可能となっている。ここで注意すべ
い東部の石炭を多く利用する場合に比べて、最大で
き重要な点は、アロワンスがあるとしても、これを
85%まで SO2 が削減可能であるからである。(EIA
用いて、SO2 と NOx およびその他の基準汚染物質に
2003a) 2001 年から 2025 年までの間に、高硫黄分と
対して「連邦大気環境基準」により定められている
中硫黄分の石炭の生産高は、5 億 9,800 万米トンから
レベルを超える SO2 が排出できる訳ではないという
6 億 700 万米トンにまで増大するものと、予測され
ことである。この規格は、各地域や各区域の大気の
ている。低硫黄分の石炭の生産高は、5 億 4,000 万ト
質が劣化しないことを保証しているからである。
ンから 8 億 3,300 万トンにまで増大するものと思わ
れるが、こうした生産高の増加の大きな要因は、西
米国にとって、“cap&trade”の方式は、従来から
部での石炭の生産である。(EIA 2003a)
の指揮―統計型の法制方式に比べてより効果的であ
ることが明らかとなっている。従来のプログラムで
は、新規発生源が操業を開始した時点で、あるいは、
既存の発生源が利用を増大させた時点で、総排出量
を増大させないことを、保証できないからである。
(USEPA 2003d)
この取引プログラムの成功は、排出
量の低減をみれば判断ができる。SO2 の排出量は、
2000 年には 1,120 万トンにまで低下し、2011 年まで
には 900 万トンの達成条件を満たすことが計画され
ている。(EIA 2003a)
バンキング控除額のために、
CAA 改正条項に基づく金額が増大している。NOx の
排出量は、2000 年には 510 万トンにまで低下し、計
画では、2005 年までに 400 万トン程度に落ち着くも
のとされている。
4.1.2
研究および開発
クリーン・コール・テクノロジーとクリーン・
コール・パワー・イニシアチブ
この 20 年の間に、SO2 の影響が初めて明らかとな
るつれ、米国政府は、クリーン・コール・テクノロ
ジー(CCT : Clean Coal Technologies)の開発のために
相当な額の財源を投資し始めた。この CCT 計画は、
米国エネルギー省(USDOE)が管理し、産業界からの
相応の資金提供を受けているが、その焦点は研究と
開発にある。USDOE によれば、この研究開発計画を
実施した結果、より低コスト、より効率的で、環境
的にも両立しうる新技術が 20 以上生まれたとされ
ている。こうした新技術の例としては、天然ガスを
用いた石炭の混合燃焼(co-firing)技術、低窒素酸化物
バーナ、ドロマイトまたは石灰岩を用いた流動床燃
SO2 と NOx の排出物に対処するための次なる段階
は、
“クリア・スカイ”のイニシアチブで、現在のと
ころ米国議会において検討中である。この計画でも
119
焼、スクラバ、化学洗浄、石炭ガス化などがある。
これらの初期計画は、石炭火力発電所での SO2 と
C. Talkington; International Forum 2003 - Coal Resoruces Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
NOx 排出物を、その対象としていたが、さらに最近
この「プログラム」では、スケジュール表を設定
の計画では、CO2 や水銀についても取り組もうとし
して、温室効果ガスを捕獲、貯蔵し、低減させるた
ている。
めの技術を安全かつコスト効率良く利用するための
方法を、商業規模で、2012 までに実証しようとして
最新のクリーン・コール・プログラムは、クリー
い る 。 こ う し た 野 心 的 な目 標 を 達 成 す る た め 、
ン・コール・パワーのイニシアチブ(CCPI : Clean Coal
USDOE は、2002 年だけでも 231 の固定プロジェク
Power Initiative)である。この CCPI は、クリーン・コ
トに共同出資を行っており、その他の 226 のプロジ
ール・テクノロジーの研究開発への投資を増大させ
ェクトには他の米国政府機関が資金を提供している。
ることを目的に、USDOE が生み出した政府/産業界
こうした様々なプロジェクトを支援するため、この
の共同事業で、米国政府は 10 年に渡り 20 億ドルの
計画の進展につれ、研究開発への資金供与は相当な
出資を行う予定となっている。
増加をみせている。1998 年、初期支出として 100 万
ドルを提供した後、連邦政府の出資金は、2003 年に
4.2
二酸化炭素およびメタン
は 4,000 万ドルにまで増大している。
前述したように、二酸化炭素とメタンの放出につ
いては、
「大気汚染防止法」のもとでは規制の対象と
炭素固定技術の実証に成功すれば、環境や米国の
はされていない。これらの成分に関して米国政府が
石炭産業にとっても、相当な利益がもたらされるも
資金援助を行っている活動は、一般に研究と開発、
のと思われる。下流側では、こうした技術であれば、
自主的な活動拡大/技術援助などの計画で、排出物を
より多くの柔軟性や時間的余裕も確保でき、発生源
低減させるための選択肢を探索し、これを奨励して
の現場において炭素ベースの CO2 排出物を削減する
いる。
ための他の技術も開発できることとなる。上流側で
は、米国の多くの炭層へのアクセスを統御している
4.2.1
のは石炭産業側であり、しかも、炭層は CO2 注入の
炭素固定計画
米国政府としては、もし米国が温室効果ガス排出
ための格好の基層となる可能性があるため、石炭産
物の増大を遅らせるための道を拓こうとするのであ
業にとっても利益が確保できる。CO2 に対しては石
れば、炭素を捕獲し固定する技術が最重要の役割を
炭基質がメタンよりも優先的に作用するため、注入
担う必要があることを認めているが、ただし、ここ
された CO2 は石炭に吸着し、この結果、メタンが脱
で注意すべき重要なことは、固定は、低減のための
着し、メタンの生産を容易に行うことができる。二
様々な選択肢の手段の一つにすぎないことである。
酸化炭素を炭層に注入すると、炭層メタンの生成を
研究と開発を更に進めるため、1997 年に USDOE に
向上させる可能性があるため、この方法には強い関
よって、「炭素固定計画(CSP : Carbon Sequestration
心が向けられており、研究開発のための資金提供の
Program)」が立案され、温室効果ガス効果排出物を
対象となっている。
低減させる大きな潜在力を有すると思われる様々な
技術の開発を行っている。現在のところ、発電所や
4.2.2
FutureGen 計画
その他の産業側発生源において、二酸化炭素を分離
2003 年、米国政府は、ゼロエミッションの石炭火
し、捕集する技術の研究が進行中で、採掘不可能な
力発電所のひな形を建設するため、10 億ドルに上る
炭層や枯渇天然ガス貯留層などの地質構造の中に
計画を実施する予定であることを発表した。このプ
CO2 を注入する技術について、その評価が行われて
ロジェクトは、「統合固定および水素研究のための
いる。こうした技術の評価に加え、監視、測定、検
イニシアチブ(Integrated Sequestration and Hydrogen
証がこの研究開発プログラムの重要な要素となって
Research Initiative)」のことで、”FutureGen”と呼ばれ
いる。
ている。FutureGen の目標は、275 MW の発電所を建
120
C. Talkington; International Forum 2003 - Coal Resources Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
設、これを運転することにあるが、この発電所は効
インへの注入、ボイラー用燃料、車両用燃料、製造
率 60%以上で運転され、事実上 SO2、NOx、CO2、水
用などがある。メタンの低減は短期的な気候変動に
銀を全く排出しないとされている。この目標を達成
影響を及ぼすとともに、メタンの利用にはエネルギ
するため、石炭は水素含有量の高いガスに変換され、
ー生産の潜在力があることから、CMM の回収も含
このガスが次にタービンで利用されることとなって
め、メタンの回収は、米国の気候変動計画にとって
いる。水銀は除去され、SO2 と NOx は、石炭ガスか
の不可分で、コスト効率の良い要素となっている。
ら分離され、利用可能な副産物に変換されることと
なる。CO2 は、捕集され、地質学的に固定されるこ
USEPA の「炭層メタン拡大計画(CMOP : Coalbed
ととなる。この考え方が承認された後、USDOE は、
Methane Outreach Program)」は、鉱業活動からのメタ
用地設定、許認可、建設などに 5 年の歳月を要する
ン排出物の削減をその目標に掲げている自主的計画
ものと見積もっている。この発電所はその後に 5 年
で、そのために、収益性のある CMM の回収と利用
間運転され、こうして、十分な試験と、データの収
を奨励している。CMOP は、1994 年に開始されて以
集、分析が可能になる予定である。米国政府は、
来、次のような活動を通じて産業界側に技術援助を
FutureGen に強い肩入れを行っており、必要な資金
提供してきた。即ち、(1)CMM 回収技術、オプショ
10 億ドルのうちの 8 億ドルを提供している。産業界
ンの利用方法、これらオプションに対するプロジェ
側には、残りの 2 億ドルを提供することが期待され
クトの経済性等に関する評価、(2)プロジェクト開発
ている。
のための融資メカニズムの確定、(3)CMM プロジェ
クト策定者を支援する分析結果の提供、(4)実現に立
4.2.3
米国の気候 VISION 計画
ちふさがる法制上、制度上、技術上の障碍の克服、
2003 年 2 月、米国の鉱業界を代表する指導的産業
(5)産業側参加者間での議論の場の提供、(6)プロジェ
協会である「全米鉱業協会(NMA : Naitonal Mining
クト独自の技術援助の提供。この時点では、米国の
Association)」は、米国政府の「気候 VISION (Voluntary
炭鉱による回収ガス利用量は、292 Bcf (8.3 Bm3)であ
Industry Sector Initiative ; Opportunities Now)」計画に
った。今日まで、拡大目標は、中程度から高品質ま
参加する旨を発表した。NMA は、
「炭鉱温暖化アク
でのガス抜き(drained)回収ガスの利用に向けられ、
シ ョ ン プ ラ ン (MICAP: Mining Industry Climate
米国ではガス抜き回収ガスが、CMM の利用全てを
Action Plan)」を策定して、二酸化炭素とメタンガス
まかなってきた。産業が成熟するにつれ、CMOP は
の排出物を中心とした活動を展開した。この計画に
そ の 焦 点 を 、 希 薄 な 坑 内 通 気 メ タ ン (VAM :
沿って NMA はエネルギー効率を改善し、既存のメ
Ventilation Air Methane)の回収と利用に向けてきた。
タン回収事業を継続させるとともに、坑内通気メタ
この種のメタンは、米国でも世界全体でも、最大の
ンガスを回収・利用するための研究開発や温室効果
メタン排出源だからである。
ガス排出物インベントリを作成するための技術援助
を行い、他方で、米国政府との協力関係を継続させ
USDOE はまた、CMM 排出物を低減させるための
て、炭素の固定と石炭利用の技術のための研究活動
研究調査活動にも支援を行っている。USDOE が現在、
の範囲を広げている。
共同出資の対象としているプロジェクトには、以下
がある。
4.2.4
USEPA の炭層メタン拡大計画と USDOE の非
(1)連続加圧式スウィング吸着法による CMM の処
理と品質の向上、処理済みガスの内燃機関への利用、
CO2 ガス計画
メタンは、有力な温室効果ガスではあるものの、
(2)CMM の燃料電池への利用、(3)CMM の液化天然
回収して、直接的応用に利用できるエネルギー源で
ガスへの転換、(4)VAM の酸化。USEPA は更に又、
もある。応用例としては、発電、天然ガスパイプラ
VAM プロジェクトにも共同出資を行っている。
121
C. Talkington; International Forum 2003 - Coal Resoruces Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
事例研究：米国の炭鉱メタン産業
5.
半分は、産業界側のリストラが要因となっており、
残りの半分は、産業界側が講じた措置が要因となっ
米国の石炭産業は、CMM の回収と利用において
ている。
大きな成功を収め、今や世界のリーダーとなってい
る。CMM/CBM の利用には、多くの重要な利点があ
今日まで、稼動炭鉱での CMM 回収および利用プ
り、例えば、温室効果ガスの排出量の削減、炭鉱の
ロジェクトはすべて、米国の東部で実施されている
安全性の改善、炭鉱の生産性の向上、一つのエネル
が、それは主に経済的な理由によっている。しかし
ギー源からの二次エネルギーへの流れの開発、より
ながら、EPA は、西部の幾つかの炭鉱を支援して、
クリーンな燃焼燃料の生産、収入の確保とコストの
潜在的可能性を持つ利用可能なオプションについて
節約、エネルギーの独立性などを挙げることができ
査定を行っており、これには人々も益々大きな関心
る。米国の CMM 産業界のこうした成功をみてみる
を寄せ始めている。つい最近まで、使用される CMM
と、石炭産業、関連産業、幾つかの米国政府機関が
はすべて、天然ガスパイプラインシステムに注入さ
それぞれ、個別でありながら補完的な役割を担い、
れてきた。最近の 2 年間でみると、稼動炭鉱におい
共同作業により環境の保護や収益の改善を達成でき
て最初の二つの発電プロジェクトが実施されている。
たことが、明らかとなる。従って、本論文では、米
即 ち 、 (1)Virginia 州 南 西 部 の CONSOL 社 の
国の CMM 産業を事例研究として利用し、共同作業
VP/Buchanan 炭鉱での 88 MW 発電プロジェクトと、
による生産的な結果を明らかにし、更なる努力が必
(2)Peabody 社の Federal No.2 炭鉱での 1.2 MW 発電プ
要となる点についても焦点を当てることとする。
ロジェクトである。CONSOL 社は更に、年間 5 億立
方フィート(500 mmcf ) (1400 万 m3)を使用する石炭
5.1
稼動炭鉱でのガス抜きシステムからの炭鉱メ
タン
乾燥装置を所有しており、Alabama 州の Jim Walters
Resources 社は、メタンを使用して通気の加熱を行っ
米国の坑内掘炭鉱はこれまで、炭鉱の脱ガスシス
ている。
テムまたはガス抜きシステムからの CMM 回収と利
用に、極めて大きな成功を収めてきた。2001 年、米
国の稼動炭鉱は、ガス抜きシステムによって利用が
3
経済的利益は、相当なものになっている。2001 年、
米国では、プロジェクトが実施されている 10 の稼動
可能となった 48 Bcf (1.36 Bm )の CMM のうち、40
炭 鉱 は 、 4.5 MMTCE の 炭 素 排 出 物 （ 即 ち 、 16
市場浸透率が 80%
Bcf (1.13 Bm3)を回収した。これは、
MMTCO2E）に対する差引勘定として、58 万戸の家
となることを意味し、1990 年以来、劇的な増加を記
庭を暖房するのに十分なエネルギーを供給し、推定
録している。1990 年当時、鉱業界側が捕獲した量は
で 1 億 7,400 万ドルの収入を生み出し、1,200 万ドル
3
14 Bcf (0.396 Bm )で、この数字は利用可能なガス抜
を設備やその他の資本コストに利用している。
きガスの 27%にすぎなかったからである。(EPA
2003a)
ここで更に注目すべきことは、米国の他の
主要な人為的なメタン排出源と比較してみると、排
米国での CMM の回収・利用のこうした成功は、
以下のような多くの要因による。
出量を最も大きく削減させたのが、石炭産業だとい
うことである。1990 年を基準とすると、CMM 排出
量は 30%減少しているものの、ごみ埋立て地からの
メタン排出量は 5%、天然ガス系からのメタン排出量
は 3%それぞれ低下し、他方で、農業を発生源とする
メタンは実際にはわずかな増大をみせていることが、
明らかとなっている。(EPA 2003a)
こうした低下の
122
・ 鉱業界側とガス生産業界が、制度について確実
な知識を持ち合わせていたこと。
・ 可採炭層の良質ガス含有の混合比が利用にとっ
て有利であり、透過性も適度に良好であったこと。
・ 石炭産業側に明確な戦略的展望があり、鉱業界、
天然ガス業界、エネルギー開発業界の間に協力
C. Talkington; International Forum 2003 - Coal Resources Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
的精神が存在したこと。
あたり 0.04 ドルから 0.06 ドルの価格が、米国では
・ 天然ガスを求める大きな市場が存在し、最近で
は、価格が極めて有利となったこと。
CMM 燃料の発電プロジェクトにとっての分岐点と
して認められている。(EPA 2003c)
・ 天然ガスパイプライン網が広い範囲を網羅し、
十分な資本が投下されていること。
更に、一方の当
事者が石炭と石油、ガスのこの双方のリース権を統
御していない場合には、CMM/CBM の所有権を巡っ
・ 低品質ガスの品位向上が経済的に見合うこと。
て多くの法的な問題も介在してくることとなる。
一例として、Jim Walter Resources 社が、Alabama
州において BCCK Nitech 低温設備を利用した事
5.2
廃鉱メタン
例がある。このプラントは、700 万立方フィート
廃鉱は、中程度から高品質の CMM のもう一つの
(7 mmcf：19.8 万 m3) (年当たり 72 百万 m3？）の
供給源である。米国においては、西欧や日本の場合
採掘跡充填ガスから、一日 400 万立方フィート(4
と同様に、石炭産業は、過去 30 年に渡り大規模なリ
mmcf：11.3 万 m3) (年 4,100 万 m3)のパイプライ
ストラを経験し、その結果、数千の炭鉱が閉鎖とな
ン品質のガスを生産している。
っている。こうした廃鉱の多くは、操業時にはガス
・ 米国政府が、租税誘因、研究開発への資金供与、
技術的援助などを通じて、支援をおこなったこと。
が充満しているものと見なされ、閉鎖の後でも依然
としてメタンを漏出し続けている。EPA は、1920 年
以降に閉鎖された 519 カ所のガス性坑内掘炭鉱を特
CMM の開発では、5 つの米国政府機関が重要な役
定しており、これらの炭鉱は、2000 年には 13.5 Bcf (3
割を担っている。例えば、
USEPA と USDOE に加え、
億 8,200 万 m3)、即ち 1.5 MMTCE (CO2 当量で 550 万
「鉱山保安健康管理局(MSHA: Mine Safety & Health
トン)を排出したものと考えられている。ここで注目
Administration)」が炭鉱の安全を統制しており、「国
すべきことは、15 の回収プロジェクトでは現在、正
立職業保安・健康研究所」が炭鉱での健康に関する
即ち 1.2 MMTCE (4.4
味総量 11 Bcf (3 億 1,200 万 m3)、
調査を実施している。他方で、
「米国地質調査団」と
MMTCO2E)に対して 2.5 Bcf (7,100 万 m3)が廃鉱にお
その関連機関である州地質調査団が、ガスの含有量
いて利用されていることである。廃鉱メタン(AMM :
と透過性についての調査を行っている。産業界と政
Abandoned Mine Methane)の利用は、稼動炭鉱からの
府との間の協力関係の証明として、
USEPA は、
MSHA
メタンの利用と類似している。米国の AMM プロジ
や州政府機関、それに米国の炭鉱などと密接な共同
ェクトとしては、フレアリング(flaring)、燃料電池、
作業を行って、稼動炭鉱の CMM 排出量の年次一覧
内燃機関での発電の利用、品位向上 AMM の天然ガ
報告書を作成している。時間の経過とともに、産業
スパイプラインへの注入などがある。USEPA は今後、
界側の参加数が増え、この報告書の精度はより高ま
もっと多くの財源を AMM 回収に向ける意向を持っ
ってきている。
ており、既存の DOE 助成金の二つが、廃鉱でのプロ
ジェクトへの支援を行っている。
米国は、ガス抜きによるガス排出物の利用で目覚
ましい成果を上げてはいるものの、これ以上の回収
を行おうとしても、依然として障害は残ったままで
5.3
通気メタン ― 米国の CMM 回収と利用の展望
安全に石炭を生産するためには、ガス性坑内掘炭
ある。利用可能な余地のあるガス抜きガスの容積は、
鉱は、大量の空気を循環させて、メタンの濃度やそ
2001 年には、8 Bcf (2 億 2,600 万ｍ3)で、ガス抜きガ
の他の物質を希釈させる必要がある。特に、炭鉱側
スの総量の 20%に相当しているが、天然ガスパイプ
としては、作業区域ではメタンの濃度を 1%より低い
ラインの制約、あるいは電力料金の安さが原因で、
レ ベ ル に 維 持 す る 必 要 があ る 。 こ の 通 気 メ タ ン
こうしたガス抜きガスを市場に提供するのは、一般
(VAM : Ventilation Air Methane)のほぼ大部分は、大気
に困難となっているからである。一般的には、kWh
中に送り出され、通気立抗から発生する排出物が、
123
C. Talkington; International Forum 2003 - Coal Resoruces Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
採炭排出物の唯一で最大の発生源となっている。米
照らし合わせ、以下の方法によれば、炭鉱メタン産
国の VAM 排出量は、2001 年には合計で 95 Bcf (2.7
業は更なる成長を遂げることが明らかとなっている。
Bm3)、即ち 10 MMTCE (38 MMTCO2E)に達している。
(USEPA 2003a)
通気メタンを酸化させるためには、
・ 実証と技術の応用―米国においては、メタン低
多くの技術が適用可能である。これらの技術は、大
減プロジェクトが今後の成長を計るためには、
きく二つに分類することができる。VAM を一次（ま
通気メタンを酸化させるための技術を商業規模
たは、専用の）燃料源として利用する技術と、別の
で導入する必要がある。
燃料源を利用はするものの、VAM もまた補助燃料源
・ 偏りのない情報への継続したアクセス―情報の
として利用する技術の二種類である。一次 VAM 酸
収集、分析、伝播は、制度上の障壁を克服する
化技術としては、流れ反転反応炉などがある。発電
ための最重要なことがらである。
プロジェクトのなかには、補助 VAM 酸化技術をよ
・ 資金へのアクセス―実証と商業規模のプロジェ
く示している実例として、VAM を給鉱空気として使
クトへの資金調達を支援するための計画は、低
用しながらも、天然ガスまたは石炭を一次燃料とし
コストプロジェクトを実施する上で最重要なこ
て使用しているプロジェクトもある。これら両極端
とである。
の実例の間にも、VAM を、補助燃料を用いて品位を
・ 専門技術の適切な活用―資源の限られている炭
向上させた一次燃料として利用可能とする希薄燃料
鉱にとっては、炭鉱メタンの生産と利用を専門
ガスタービン技術が幾つか互いの技術を競い合って
とする独立開発者が重要な役割を果たすことと
いる。
なる。
・ 所有権の明確化―所有権を廻る係争やこれに伴
EPA は、限界引下げ費用曲線を作成して、VAM 技
う訴訟が原因で、プロジェクトによっては、捕
術の費用見積りを行っている。CO2e のトンあたりの
獲メタンを利用できる権限が阻止され続けてい
価格を 3 ドル、
即ち kWh 当たり 0.12 ドルとすると、
る場合もある。
ほぼ 3,000 万トンの CO2e を米国で酸化できることと
・ 価格シグナル―これまでのところ、米国の石炭
なる。こうした費用を市場サイズに変換すると、
部門でのメタン排出の削減は、マイナス費用（収
CO2e のトンあたり価格が 3 ドルであれば、ほぼ 550
益性を有する）プロジェクトの機会に対して発
MW の正味電力容量が開発可能となり、年度収入は
生してきた。価格シグナルとしては、天然ガス
ほぼ 1 億 5,000 万ドルに達する可能性があることと
または電力の価格の上昇、排出物削減に対する
なる。(EPA 2003c)
価値、税額控除などがある。
EPA の CMOP は現在、こうした
技術すべてについて査定を行い、広い範囲に渡る
・ 外生的障碍および政策の策定―上記の措置をす
VAM 気流、市場、濃度の中から最適の数字を見つけ
べて率先して実施したとしても、低コスト炭鉱
だそうとしている。これに加え、USDOE と USEPA
メタンプロジェクトのうち何パーセントかは、
は、ある一つの研究、開発、実証プロジェクトに、
上記に示す理由のいずれか一つ、または二つ以
CONSOL Energy 社と共同出資を行い、米国に現場ス
上の理由で実施されないであろうし、技術上や
ケールの実証装置を据え付け、これを運転しようと
市場の障碍を越えてまで実施されることはない。
している。この装置の稼働は、2003 年の終わりか、
あるいは 2004 年に初めに予定されている。
6.
総括及び結論
石炭は、米国の経済と安全保障にとって不可欠で、
5.4
最重要な構成要素である。米国は世界で最大の経済
得られた教訓
米国においては、炭鉱メタンの回収と利用につい
力を持つ最大のエネルギー消費国として、その発電
ては極めて大きな進歩がみられ、今日までの経験に
用燃料の 53%を石炭に依存している。石炭の埋蔵量
124
C. Talkington; International Forum 2003 - Coal Resources Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
は豊富にあり、鉱業生産性は極めて高く、このため
Final Report:
米国は、国内生産のみに依存しても、自国の石炭需
Methodology for Abandoned Coal Mines in the United
要を満たすことが可能となっている。しかしながら、
States, Washington, D.C., January 2003.
Methane Emissions Estimates &
米国の石炭産業は、多くの難問に直面している。例
えば、SO2 と NOx の排出を取り締まる環境規制、水
U.S.
銀の排出を標的とする将来の規制、二酸化炭素やメ
Assessment of the Worldwide Market Potential for
タンの排出物が地球の気候に及ぼす影響についての
Oxidizing
懸念の増大などである。エネルギー安全保障、経済
Washington, D.C., July 2003.
Environmental
Coal
Mine
Protection
Ventilation
Agency
Air
2003c,
Methane,
成長、環境保護は相互に排除しあう関係であっては
ならない。本論文において証明したように、石炭産
U.S. Environmental Protection Agency 2003d, Clean Air
業、関連産業、学会、米国政府は、共同作業で、現
Markets Update, Volume 4, Washington, D.C. , Summer
実的な研究開発、革新的技術の商用化、プロジェク
2003.
トの特定と実施、市場ベースの“cap&trade”計画な
どの革新的政策を奨励し、これに成功を収めている。
更なる削減を実現し、将来の目標を達成するために
は、こうした協力体制を今後も継続していく必要が
あり、更なる研究開発と市場開発が最重要である。
参考文献
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Millenium, Presentation by Scott Klara.
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125
C. Talkington; International Forum 2003 - Coal Resoruces Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
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D. Mulligan; International Forum 2003 - Coal Resources Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
豪州における石炭開発および環境研究を通じた
持続可能な復旧戦略の構築
Dr. David Mulligan
Director, Centre for Mined Land Rehabilitation
要約
石炭産業では、復旧地における植生上および生態系上の諸プロセスを対象にした数多くの研究計画を支援
してきている。これらの研究計画では、これらの諸プロセスの持続可能性、変化の型及び機能についての評
価を行うための一連の貴重な手法が示されており、例えば、生態系の評価及び鉱山の再植栽という点で有用
であることが、幾つかのグループによって最近実証されている一組の新規の革新的な手法を挙げることがで
きる。採掘跡地における復旧に関する評価は、広範な生態学上の指標を風景という大きな規模で用いること
から種の個体群及び生理学上の反応を決定することにまで及んでいる。さらに、生態系に関するパラメータ
はそれぞれ異なった規模で調査しなければ最も有効に調査することができないため、これらの生態学上の諸
指標を組み合わせて用いるのが最も有望な手法である。
現在は、採掘跡地の環境について評価するための手段および手法は数え切れないほど存在しているため、
(1) これらの異なった手法によって収集されたデータはどのようにすれば整理統合することができるか、(2)
復旧がどのように機能するかについて評価する上でギャップは存在しているかどうか、さらには、(3)当面の
問題を解決する上で最も適切な手法であると思われるのはどの手法であるかについて決定する必要がある。
また、数多くの鉱山地において収集された既存の長期的なデータと新規の手法を統合させる必要があり、さ
らに、プラントレベルにおける測定値と地域社会レベルおよび風景レベルにおける測定値を統合させる必要
もある。
クインズランド大学採鉱跡地復旧センターは、クインズランド州およびニューサウスウェルズ州の採炭地
域全体にわたる採掘跡地において実施されているいくつかの研究活動に長年にわたって積極的に関わってき
ている。同センターの活動の多くは、在来種の群集・群落を実効的に確保しかつ長期的に持続できるように
するための研究支援を石炭産業に対して行うことを目的とした活動である。これらの目的と並行して、最終
的には復旧地が当初目標どおりの用途のために使用されるようになったかどうかを評価するための生態学的
に有意でかつ確固とした判定基準を確立させるという大きな研究目標も設定されている。
1.
序論
している。ニューサウスウェルズ（NSW）州では（ク
インズランド（QLD）州も同様である）、これらの最
豪州において責任ある採炭作業を行うためには、
終目標を実効的に達成させることができるようにす
環境および復旧に関して世界最高水準の方法を採用
るため閉山および最終的復旧を採炭作業計画および
する必要がある。即ち、新たな採炭作業を計画する
年次環境管理報告の一部として検討することが要求
際の早期の段階において環境管理目標を設定し、操
されており(NSW DMR 2001)、このため、最終的な
業中の炭鉱における環境への影響状況を定期的に報
復旧を全体的な採炭プロセスの不可欠な一部として
告しかつ審査することになる。さらに、採掘跡地の
組み入れるように奨励することに重点が置かれてい
復旧を行う際には、採炭前の土地利用状態に戻すか
る。
または周辺の土地の性質および地域社会の期待と一
いずれの復旧計画においても、現場および現場外
致した土地利用が可能になるようにすることを目指
の両方における環境の損傷を軽減するため、風雨の
127
D. Mulligan; International Forum 2003 - Coal Resoruces Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
侵食作用に耐えることができる安定した風景を創出
ることができなければならない。生態系上のその他
することを最優先の目標にすべきである(Bell, 1996)。
のプロセスが展開される上では地表が安定している
次に、(可能な場合は)採掘跡地を生産的に使用可能
ことが基本条件であり、現場以外に対する影響(例え
な状態に戻すことを第 2 の目標にすべきである。採
ば、水質および堆積など)を制御する上でも不可欠で
炭後の土地の性質は、いくつかの要因（例えば、採
ある。復旧戦略を成功させるためには地形が安定し
掘後の環境の生態学上の潜在力および社会の要求な
ていることが不可欠である一方で、この安定してい
ど）に左右されることになる。豪州において現在進
るということ自体も、生態系上のその他の属性(例え
められている多くの採炭作業では、土地固有の在来
ば、地表を覆っている植物など)に左右されることに
植物群落の構築を復旧計画の中に組み入れることに
なる。
焦点を合わせている。しかしながら、在来種植物の
群落が構築された場合に、その群落は長期にわたっ
現在は、採炭後の地形に関してより良い情報を石
て成長および発展し続け、さらには自分自身で持続
炭産業界および規制当局に提供することを目的とし
させていくことになるのであろうか。本論文では、
て、豪州の諸地域における様々な種類の廃棄物を用
QLD 州および NSW 州の主要な石炭地域全体を対象
いて採炭後の地形を最適化することに関する研究が
にして構築されている復旧研究実験のうちのいくつ
進行中である。石炭産業にとっては許容可能な侵食
について概説する。これまでに集中的なモニタリン
管理を実現させる上で地形が不確実であることおよ
グが実施されてきていて生態系の回復に成功してい
び起伏を整えるのに関わるコストが膨大であること
るかどうかを示す諸指標が特定されるようになって
が大きな問題となっているのは間違のいないことで
きており、そのおかげで、企業および規制当局の両
ある(Bell et al., 1993 および Bell et al., 1998)。現在は、
方とも、復旧地が持続可能な状態になる上で正しい
規制当局によって設定された侵食基準を満たすため
方向に向かっているかどうについて決定する上での
に必要な地形学上のパラメータ値を定めることを目
自信を深めること、または、正しい方向に向かって
的とするかまたはこれらの侵食基準に異議を唱える
いない場合にその動きを逆転させて受入可能な結果
ことを目的とした研究が進行中であり、これらの研
が得られるようにするための管理上の措置および再
究によって、かなりの経済的利益が諸企業、さらに
処理を講じることが必要になるかについて決定する
は石炭産業全般に対してもたらされることになると
上での自信を深めることができるようになっている。
思われる。さらに、侵食管理問題に関連した 1 つの
問題として水質問題がある。例えば、炭鉱の硬の多
本論文では、豪州の採掘部門におけるより広範な
くは塩分が多いことが特徴であり、このため、採掘
環境管理上の課題の下位課題としての採掘跡地復旧
跡地から流出する水の質が侵食の規模によって影響
に重点を置いており、特に、QLD 州中央部に所在す
を受ける可能性がある。
るボーエン炭田（Bowen Basin）の主要産炭地域及び
NSW 州中央部に所在するハンターバレー（Hunter
現在の研究活動では、第 1 に環境上許容可能な侵
食管理および水質管理を実現させる上で必要な、そ
Valley）の主要な産炭地域を対象にしている。
して第 2 に採炭後の地形に関して科学上および経済
2.
復旧戦略
上の設計を行うことができるようにする上で必要な
2.1
地形の安定性
極めて重要な地形パラメータ(傾斜度及び傾斜の長
実効的な復旧/再植栽戦略を構築する上での 1 つの
さ)を決定中である。地表を覆っている植生は、流出
必須条件として、採炭後の地形は地質工学上の判定
水を劇的に減少させかつ侵食を劇的に低下させると
基準に照らして安定していなければならず、さらに、
いうことが示されており、このような劇的な減少お
水および風の侵食力に耐えて安定した状態を維持す
よび低下を可能にしているのは、植物による土壌水
128
D. Mulligan; International Forum 2003 - Coal Resources Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
の減耗、土壌表面が降雨による影響を受けないよう
構造の劣化、表土の固結度、土壌の有機物と栄養素
にかつ表面が密封されないように保護されているこ
の存在および量、および土壌水保持能力は植物の生
と、および土壌内に水が進入するための間隙を作る
産に対して影響を及ぼす可能性がある重要な属性で
役割を植物の根が果たしていることの組合せである
ある。このため、露出している廃石(硬)の性質、表
(Loch, 2000)。更に、植生が存在していることで土壌
土の剥土と取り替える深さ、及び深部の剥岩に対し
の動物相がより豊かになりかつ活動が活発化するこ
て影響を及ぼす管理措置が不可欠な考慮事項となる。
とになり、その結果土壌構造も向上することになる。
種の構成
採炭後の地形は、土地利用および侵食に関する要
望ましい種の構成およびその結果生じることにな
件を満たすことに加えて、過度の侵食を引き起こさ
る群集/群落についての評価を「目標」とする群集/
ないようにしながら、流出水を炭鉱地内から近くの
群落案の枠組内において行う必要がある。さらに、
水路まで導くことができるような形で構築しなけれ
後続することになる諸プロセス、および、結果的に
ばならない。さらに、採炭後の土地は元来の土地よ
生じる自然の構成上、多様性上および構造上の変化
りも地面が高くなっていると思われるため、流出水
についても認識する必要がある。さらに、競合する
を安全裏に運ぶために必要な排水密度(水系密度)は
草を導入した場合に在来種草および/または林冠の
採炭前の排水密度よりも大きくなければならないと
密度と発育に対してどのような影響を及ぼすことに
思われる。この排水密度は、希望する特定の土地用
なるかという点も 1 つの課題になる可能性がある
途のための管理単位の規模に対して影響を及ぼすこ
(Roe et al., 1996 および Mulligan et al., 1999)。
とになる(Hannan, 1995)。
栄養循環
2.2
生態系が自分自身で持続できるようにする上では
生態系の安定性
現場の安定性について取り組んだ後は、生態系の
栄養素の保持および効率的な循環が極めて重要な要
構造およびその機能に関わるいくつかの属性に取り
因である。成功度を示す指標候補としては、土壌の
組むようにすべきである。生態系が適切に機能する
有機物とその活性分の存在の有無、土壌の微生物バ
ためには、地形内における栄養素、水分および希望
イオマス、分解に関わる無脊椎動物群の存在の有無、
する生物相が長期間にわたって保存されるようにす
共生微生物の存在の有無、植物が取り入れ可能な土
る必要がある。さらに、これらの資源の漏出が比較
壌栄養素が蓄えられているかどうか、および、葉の
対象となる「類似の」群集における漏出よりも大き
栄養素を分析することなどを挙げることができると
くならないようにすべきである(Ewel, 1987)。なお、
思われる。これらのすべての要因が栄養素の量およ
生態系の構造およびその機能に取り組むためにはい
びその取り入り可能期間の両方に対して影響を及ぼ
くつかの属性が必要であり(Grigg et al., 1998)、これ
すことになる。
らの属性のうち、重要なものを以下に示した。
繁殖能力
成長する上での許容条件
復旧させた群集および群落は、新たな補充を行う
被りの特性が不適である場合には(例えば、Bowen
ことによって再生することができるものでなければ
Basin に存在する除去前の第三紀の粘土は塩分濃度
ならない。すなわち、植物が繁殖体(零余子(むかご))
が過度に高い)、植生の定着に対して大きな影響を及
を生み出す必要があるだけでなく、種子が散布され
ぼすおそれがあり(Philip, 1992)、このため、その他の
るための適切な仕組みおよび種子が首尾良く発芽し
属性について考察する前に適切に管理することが必
これらの発芽体が生存して成長するための状態も存
要になる。相対的に良性の物質の場合でも、物理的
在していなければならない。成功の有無を判定する
129
D. Mulligan; International Forum 2003 - Coal Resoruces Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
ための基準としては、新たな実生が実際に補充され
いうことが判明しており(Peterson, 1985、Elliot et al.,
ているかどうか、受粉媒介者の存在の有無、および、
1996 および Schuman and Ries, 1996)、風景レベルに
発芽に適した場所の有無に関する何らかの尺度を上
おける属性、及び、より具体的な生態系上の特性の
げることができると思われる。なお、雑草種が存在
両方を組み合わせることが必要であると思われる。
していると悪影響を及ぼすおそれがあり、このため、
なお、現在進行中のいくつかの研究例を次節のプロ
一般的には雑草種個体群が経時で増加しないように
ジェクト要約において挙げてある。これらの研究で
すべきである。
は、確固たる復旧完了判定基準を確立させる上では
各系について理解することがいかに役立つことにな
妨害に対する弾性
るかということが実証されており、さらに、各属性
生態系が長期にわたって生き残る上では、害虫に
がどの程度重要であるかは作用する上での性質およ
よる攻撃、病気、干ばつ及び火災などの妨害から復
び作用する環境に左右されることも示されている。
活できることが不可欠な要件である。豪州では、火
明らかなことであるが、復旧完了判定基準は、希望
災は発生する可能性が最も高い自然の妨害因子のう
されている採炭後の土地利用の観点で立案する必要
ちの 1 つであり、栄養素が蓄積することができるよ
がある。例えば、牧草の定着に成功するための要件
うにするため生態系の発育における初期の段階で排
は、在来種植物群落の再構築に必要な要件または特
除する必要がある。さらに、定着している復旧群集/
定の動物種を復帰させるために必要な要件とは異な
群落が持続可能であるということをさらに強く確信
ることになる。さらに、測定する属性もそれぞれの
できるようにするため、火災および後続するその他
種類ごとに重要性が異なることになる。
の妨害因子が生態系の弾性に対して及ぼす影響を決
定することを目的とした実験を行う必要がある。
2.3
3.
石炭部門における復旧研究
豪州では、採炭跡地復旧センターおよびその共同
復旧完了判定基準
石炭産業界および規制当局の両方において、復旧
研究グループが中心になって採炭産業における一連
作業が成功しているかどうかまたは完了しているか
の環境上の課題に関する持続可能な解決策を考え出
どうかを判定するための基準を確立する必要がある
すための研究に取り組んでいる。同センターの石炭
ということが幅広く認識されている(Hollands, 1993、
部門を対象にした復旧研究分野は以下のように大別
Tracy and Treloar, 1994、および Ellliot et al., 1996)。
することができる。
QLD 州では、環境上の能力レベルに基づいた差別的
1) 生態系の構築および持続可能性
な環境保証金を支払う義務がある。採掘会社が最高
・ 繊細なおよび大規模な生態学上のプロセ
の地位を確保するためには、復旧についての評価を
スについての理解を深めて復旧結果を向
行うための枠組が存在していることおよびモニタリ
上させる
ング結果を用いて自社の環境管理総合戦略（EMOS）
内に含まれている諸確約の検証または修正を行って
いることを実証することができなければならない。
2) 硬管理
・ 採掘作業および処理作業によって生じた
硬の改良および再生
3) 閉山および採炭後の土地利用
持続可能な生態系の構築を追究するということを
・ 土地の能力および成功度を示す指標の実証
前提にして、復旧完了判定基準は生態学上の原則に
基づいたものにする必要がある(Grigg et al., 1998)。
次節には、上記のテーマに取り組んでいる最近の
狭い範囲の植生指数または単一のパラメータに基づ
研究プロジェクトおよび現在進行中の研究プロジェ
いた復旧完了判定基準は一般的には不適切であると
クトのうちのいくつかの例を示してある。
130
D. Mulligan; International Forum 2003 - Coal Resources Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
3.1
生態系の構築および持続可能性
Owen）炭鉱を対象にしており、このような知識のギ
QLD 州中央部に所在する露天掘炭鉱に関する長期
ャップに対処すること、及び、この型の森林の一組
的な生態系の構築
の在来種の定着手順に関する情報を提供することを
QLD 州では、同州中央部における石炭産業の復旧
目指していた。同炭鉱は、NSW 州の Hunter Valley
戦略が持続可能な戦略であるということを石炭産業
内に所在する国有林に隣接しておりかつ一部分が同
に証明させようとする圧力がますます高まってきて
国有林内に入り込んでいる。さらに、採炭会社は、
いる。これまでにいくつかの証明手法が追究されて
借地契約条件に基づき、原産の種子を用いて可能な
きておりかつ現在もいくつかの証明手法を追究中で
限り数多くの在来種植物相種を復帰させて既存の群
あり、例えば、復旧が成功であることを示す指標と
落とほぼ同じ構造を有する森林を創り出すように要
なる判定基準を定めること、生態系の諸プロセスを
求されている。採炭後の土地利用では、同地域の植
モデル化すること、または、経時での傾向が適切な
物相の多様性を維持することおよび現地の動物相の
方向に向かっていると確信することができる理論的
生息地に関する要件を満たすことを目標としている。
枠組または概念的枠組の中に復旧モニタリングデー
本プロジェクトでは植生の定着の初期段階に焦点を
タを組み込むことなどの手法を挙げることができる。
合わせており、さらに、種子源、基質の種類および
これらの手法はいずれも各々の価値を有している一
マルチの状況を操作することによってどのような影
方で、その実績が実際に実証されることで初めて、
響を spotted gum 林の再構築に対して及ぼすことに
復旧戦略の持続可能性を証明する最も強力な手法に
なるかについても重点を置いていた。なお、評価対
なり得ることになる。持続可能性とは長期的な枠組
象となった種子源は、森林表土種子バンクおよびば
であるということが暗黙に示されているが、数年以
らまかれた種子の混合の 2 つであり、基質は様々な
上にわたって適切に文書化されておりかつ何の修正
方法で管理されている炭鉱表土および森林表土の 2
も行われておらず原状を維持している復旧例は相対
種類、マルチは木片と 1∼2 m の丸太の 2 種類であっ
的に非常に少ない。同様に重要なことであるが、以
た。
後の復旧実績を関連づけることができるようにする
ための復旧開始時点または生態系構築歴が既知でな
復旧を成功させる上での栄養循環の役割
ければならない。本プロジェクトでは、より長期に
硬（ズリ）上に直接構築された(即ち植樹前に表土
わたる地上での復旧実績を実証することが可能な既
を取り替えなかった)数多くの復旧区域では、リター
存の諸復旧実験の再評価を行うことによってこの重
(落葉落枝)が 10∼15 年間にわたって堆積していたに
要な課題に取り組んでいる。
もかかわらず腐植がほとんどまったく進んでいない
ということが観察されている。有効な栄養循環が行
在来種の林の構築に対するマルチ処理および種子源の
われなければ、復旧群落において定着した植生はや
貢献
がてひどい栄養不足状態になってしまうため、上記
かつては、豪州東部の沿岸地域に沿って幅広く分
のような状況はこれらの復旧区域の長期的な持続可
布していた Spotted gum（Corymbia maculata）林が、
能性を左右することになる。新規に構築された群落
都市化、インフラ開発、農業および採鉱が原因で広
において栄養素が再循環しているかどうかについて
範囲にわたって劣化してしまっている。同森林群落
かつこれらの栄養素がいかに有効な形で再循環して
の生物学および生態学については殆どわかっておら
いるかどうかについて描写するための一環として、
ず、さらに、乱れが激しい土地における同植生の再
リターの生成および分解という 2 つのかぎを握るプ
定着を最適化するための戦略としてはどのような戦
ロセスに関する調査および同プロセスと現地のより
略が最も適切な戦略であるのかという点も不明であ
長期的な栄養との掛かり合いに関する調査がこれま
る。本プロジェクトは、マウントオーエン（Mount
でに実施されている。現在は、(1)
131
栄養循環を妨害
D. Mulligan; International Forum 2003 - Coal Resoruces Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
するものが存在しているかどうかを明確にして、存
て可能なかぎり敏速に被覆するように試みかつ実現
在している場合はその原因を特定することを目的と
させることが重要になる。同被覆については、バッ
した実験、(2)
土壌およびリターの無脊椎動物個体
フ ェ ル ・ グ ラ ス (Cenchrus ciliaris) や ガ ヤ ナ シ バ
群について評価しかつリターの様々な分解速度に対
(Chloris garana)などの成長の速い外来牧草が広範囲
する貢献因子としてのこれらの無脊椎動物個体群の
にわたって用いられている。さらに、在来種への関
役割について評価することを目的とした実験、(3)
心が高まっていることに伴い、これらの自生在来種
指定された型の群集/群落を支えることができる十
と上記の牧草が同時に播種されるようになってきて
分な量の栄養資本が復旧の際に存在しているかどう
いる。しかしながら、このような方法では、成長速
かを測定することを目的とした実験、(4)
分解速度
度が遅いほうの在来種と成長速度が速いほうの牧草
およびその他の栄養素の投入速度が新規の生態系を
が水、栄養素および光の激しい奪い合いをしてしま
維持する上で十分であるかどうかを決定することを
っている。このため、異なった期間にわたって、異
目的とした実験、および(5)
管理手法によっていず
なった媒体上において、既に定着している外来牧草
れかの制約事項を緩和することができるかどうにつ
を除草剤、燃焼、および耕作の組合せによって除去
いて評価することを目的とした実験が進行中である。
するための諸方法について研究中である。また、牧
草を定着させる前の段階における 1 つの結果として、
炭鉱土壌内への arbuscular mycorrhiza(ツツジ属菌根)
媒体となる播種床は、牧草段階が最初に確立されて
菌の接種
いなかった場合よりも有機物の含有量が大幅に増大
本研究プロジェクトでは、現地において arbuscular
しておりかつ物理的特性が大幅に向上しているとい
mycorrihza 菌を接種するための手法を開発すること
うことが認められている。現地での実験では、様々
で炭鉱硬内および劣化した表土内の栄養素を最大限
な選択肢について試験中であり、在来種樹木種、灌
に利用できるようにすることが焦点になっていた。
木種および草種の組合せを再播種中である。さらに、
これらの菌類は、再植裁した生態系の長期の持続可
現在は、新しい植物群落の開発、外来草による再侵
能性および多様性を確保する上で重要な役割を果た
入に対するこれらの植物群落の抵抗力と弾力性、お
す可能性がある。なお、本プロジェクトは、Curragh
よび、処理を行ったことによって栄養素蓄積量と栄
炭鉱および Newlands 炭鉱において実施され、前回の
養循環に対して及ぼすことになる影響についてモニ
研究において開発された接種物に関する現地試験を
タリング中である。
行うことが含まれていた。特に、(1)
当該接種物を
土壌内に導入する手法を開発すること、(2)
同計画の一環として、QLD 州中央部の非常に変わ
適切な
りやすい降雨環境において在来種を定着させる上で
菌根菌群系を定着させる上で必要な速度を特定する
最も適切な「機会が存在している期間」を明確化す
こと、および(3)
る作業が試みられている。異なった種に属する発芽
再植裁計画において植物によって
arbuscular mycorriza 菌根の群系を定着させた場合に、
中の諸種子間における水の関係、土壌播種床の特性
バイオマス内での栄養素蓄積、植物の生存と成長お
および土壌断面の水分に関する特性について完全に
よび種の多様性への一般的な影響という点でどのよ
理解しかつ気象データを併用することによって、競
うな利益得られることになるかを明確化するのを援
合する草によって支配されている環境において在来
助することに重点が置かれていた。
種の定着を成功させることに関わる確率およびリス
クについての予測を自信を持って行うことができる
外来牧草との競合
ことになる。
夏季には、QLD 州中央部における降雨の多くは非
常に激しい暴風雨となるため、再形成した(ただし、
急傾斜であることが非常に多い)地形を植生によっ
132
NSW 州における採炭後の自生下層樹種の定着
石炭産業では、過去 10 年の間に、採炭跡地におい
D. Mulligan; International Forum 2003 - Coal Resources Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
て自生植生を定着させることへの関心が多くの部門
の種に関する生態学上の知識が欠けていたことが原
において高まってきている。NSW 州の南部および北
因で、これらの種の生存を促進させるための管理上
部の炭鉱では、主に周囲の風景の性質が原因でこの
の選択肢を明確化することができない状態であった。
ような方向性が長年にわたる規準になっているが、
このため、本プロジェクトでは、知識のギャップを
特に Hunter Valley における大規模な露天採掘の場合
埋めること、そして特に種の繁殖に関する知識を得
には、土地を放牧に適した状態に戻すことに重点を
ることに重点が置かれた。さらに、種の繁殖を制限
置くのが復旧計画の伝統になっている。しかしなが
している要因があるとすればどのような要因である
ら、このような土地の利用の仕方は、これらの炭鉱
のかを決定することを目的として、繁殖システム、
地のいくつかの区域では常に適切または常に望まし
種子の生物学および菌根との関連性についての調査
いというわけではなく、更には、まったく適切でも
が実施された。同研究では、例えば、ピンクの花の
望ましくもない利用の仕方である区域も存在してい
場合はその構造上「忙しく飛び回りながら受粉する
る。現在は、復旧区域と近隣の植物群落を混合させ
こと」ができる特殊な綱の在来種ミツバチに限定さ
るための作業を行う必要があり、他方、最終的な地
れていることが判明した。なお、同研究において判
形が牧草地として不適であることが判明している区
明した主な結果は、(1)
域もある。多くの炭鉱ではそれぞれの復旧区域にお
は受粉媒介者が必要であること、(2)
いて一組の樹木(ユーカリノキ属およびアカシア属
めには火が必要であること、および(3)
の種が圧倒的である)を定着させることに成功して
きするためには菌根のパートナーが必要であること
いるが、在来種の低木、草木、草及びその他の地面
の 3 つであった。なお、種の転置については、一組
被覆種をこれらの採炭後の環境において定着させる
の要因のうち、いずれの要因が存在していない場合
ことに関する研究は殆ど全く行われていない。下層
でも成功することはなく、このため、この保全手法
植生は、土壌構造の維持、侵食の制御、土壌の生物
は推奨することができない。鍵を握っている管理単
活動の維持、さらには、雑草の侵入制限および自生
位は生息地であって種ではなく、生態学上のすべて
動物相用の生息地の確保に役立っている。NSW 州の
の必須要件を満たすことができるように火を管理す
9 カ所の炭鉱が関わっている本プロジェクトの総合
ることが必要になる。なお、Tetratheca juncea および
的な目標は、これらの区域に自生する広範な下層樹
その他の絶滅の危機にある植物種が炭鉱地において
木種の種子の生存能力と発芽について調査すること、
発見されたときに検討する必要がある生物学上の手
および、再植裁を必要とする特定の炭鉱媒体上に定
順に関する流れ図が炭鉱地環境責任者用に作成され
着させる方法について検討する研究を並行して実施
ている。
種子の収量を高めるために
発芽させるた
植物が長生
することであった。なお、本プロジェクトの結果、
採炭跡地における種の多様性を高めることおよび現
採炭後の空隙内に存在する水生無脊椎動物種の多様
地での成功率を最大にすることができるようにする
性および発生数
本プロジェクトが実施されたのは Moura 炭鉱であ
ための情報が提供されている。
り、最終空隙内の無脊椎動物について調査して野生
脆弱な植物種の生物学および生態学について理解する
Tetratheca juncea は、NSW 州のヒースおよび硬葉
生物の保全を支える能力を有しているかどうかに関
する評価を行うことを目的としていた。本研究では、
植物群集において見受けられる小さくかつかなり目
11 カ所の廃坑および 3 カ所の天然の場所において異
立たない低木である。同植物は環境法に基づいて絶
なった季節にわたってサンプルを採取した。採取し
滅の危機に瀕している種として分類されており、炭
た立坑は採炭停止後の年数がそれぞれ異なっており
鉱地に存在している場合には開坑活動が大幅に制限
(1 年∼22 年)、
土壌の基質がある程度異なっており、
されてしまう可能性がある。しかしながら、これら
さらに、水の pH と塩分濃度も様々であった。特定
133
D. Mulligan; International Forum 2003 - Coal Resoruces Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
された無脊椎動物の数は約 2,3000 であり、分類群の
ついても研究することになる。さらに、復元生態学
豊富度は、年数が最も短い立坑において 7、1 つの天
者が再生育を管理して希望する植物種を確保するこ
然の水体において 29 であった。また、立坑よりも天
とができるようにするための手法および生育地の諸
然の場所のほうが科の数が多くなる傾向があった。
属性を達成および維持することができるようにする
しかしながら、多変量分析結果によると、いくつか
ための手法を開発することを目的とした間引き実験
の立坑(特に、砂岩基質を有する立坑の場合)では、
がアカシアの木の再生育に関して実施されることに
無脊椎動物の群がりは天然の場所における無脊椎動
なる。
物の群がりと非常に類似していることが判明した。
また、天然の場所は Baetidae 科のカゲロウの数が非
QLD 州中央部のある炭鉱におけるコアラのモニタ
常に多いのが特徴であり、この種は、立坑の水体が
リング
野生生物の保全に適しているかどうかを示す 1 つの
QLD 大学および Blair Athol 炭鉱では、現地のコア
有用な指標となることができると思われる。さらに、
ラの行動のモニタリングを 1989 年に開始した。さら
数カ所の場所において天然の洪水が起こっているこ
に、1993 年には、Blair Athol のコアラを同炭鉱にお
とおよび諸立坑間で活発な水の移動が行われている
ける再植裁戦略の中に組み込むことができるように
ことが、年数の短い坑池におけるコロニー化を加速
するためには(生息地に関して)どのような事柄が必
させる要因となっていると思われ、それによって採
要になるかを決定することを目的とした正式な共同
炭終了後における諸立坑間の結び付きおよび立坑と
プロジェクトが開始された。同プロジェクトの最初
水路間の結び付きが強まることで最終空隙の水生生
の 3 年間では、コアラの移動パターン、健康状況、
息地としての価値が上昇している可能性がある。
樹木の利用および食物の好みが調査対象となり、同
プロジェクトは現在も継続中である。同プロジェク
ツメオワラビー生息地の特徴描写および復元
トが有する現在の性質のおかげで、外乱に対するコ
本研究では、「1999 年英連邦共和国環境保護・生
アラの反応についての評価および遺伝研究を通じて
物多様性保全法」に基づいて絶滅の危機に瀕してい
の繁殖行動の調査を実施することが可能になってい
る 種 と し て 現 在 指 定 さ れて い る ツ メ オ ワ ラ ビ ー
る。また、地元のコアラの食物の好みおよびいくつ
(Onychogalea fraenata)の生息地に関する主要な側面
かの非食用樹木種がこれらのコアラの生態学におい
について調査中である。なお、本研究は、QLD 州中
て果たす重要な役割が特定されており、そのおかげ
央部に所在する Gregory 炭鉱における捕獲繁殖計画
で、再植裁を通じてコアラにやさしい環境を再創出
が含まれているより大規模な研究プロジェクトの一
する作業を行う上でより包括的な手法を採ることが
環であり、ツメオワラビーの生息地を構成している
可能になっている。また、採炭活動によって生息地
不可欠な要素の特徴を描写することおよび有効な生
を追われたコアラに関するモニタリングが実施され
息地復元手法を開発することを主目標としていた。
ており、これらのコアラは元の生息地に存在する樹
また、本研究には、どの植物がツメオワラビーの日
木群落とは異なった樹木群落を利用して隣接区域に
常の食物の基本的な部分を占めているかについての
行動圏を築いているのが判明している。さらに、個
調査、および、ツメオワラビーが実際に水を飲む必
体群の長期モニタリングを行うことによって、定住
要があるのかどうか、そして水を飲む必要がある場
していない雄コアラが後続世代の遺伝構成に対して
合にはどのような状況においてであるかについての
重要な関わりを有していることが明らかにされてお
調査が含まれている。本プロジェクトでは、アカシ
り、この事実は、該当する区域に立ち入ることがで
アの木(Acacia harpophylla)の適切な生育地としての
きるということが、Blair Athol においてコアラの個
再生育群集の構築に関わる生態系上の諸プロセスお
体群のコロニーを再構築した場合に長期的に存続す
よび同構築を担当している生態系上の諸プロセスに
ることが可能であるかどうかを決定する上での 1 つ
134
D. Mulligan; International Forum 2003 - Coal Resources Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
のかぎとなる要因であるということを示している。
3.2
硬管理
クトの目的は、放牧地の草との水分獲得競争を緩和
することによって(この緩和の貢献度が最も高い)、
塩分−塩基性硬を管理する上の選択肢
さらに、(下方の硬が、塩分で密封する傾向がある場
QLD 州中央部の数多くの露天掘炭鉱において行
合に)浸潤を向上させることによって、樹木および低
われた剥土前の作業の結果、再植裁対象区域の地表
木の種の定着を促進させることである。しかしなが
には第三紀粘土性の硬物質が堆積していることが判
ら、不良粗炭上における植生の定着能力は様々であ
明している。このような塩分−塩基性の物質が地表
る可能性があり、塩分濃度が高いこと、pH が低いこ
に堆積しているのは、再植裁を行う上で重大な難題
と、保水能力が低いこと、地表温度が上昇している
となる(特に、地表を覆うための適切な媒体がない場
こと、および栄養不良であることが定着不良の原因
合)。例えば、浸潤度が低く、地表の殻化が激しくな
であるとされている。更に、これらの不良粗炭が風
る可能性があり、その結果、実生の出現および土壌
雨にさらされると、塩が放出されかつ下方の基質ま
断面内への入水と後続する根帯からの塩の浸出が制
たは付近の基質の酸性度が変化する可能性があり、
限されてしまう可能性がある。さらに、塩分濃度が
このため、これらの物質が露出した状態で地表に残
高いこと自体も、植物が水を取り入れるのを制限し
されていると受入環境に対して影響を及ぼすおそれ
てしまうことになる。このため、本プロジェクトで
がある。物質の特性および植生による反応の両方が
は、(地表において添加するかまたは組み入れるかに
変化する可能性があるということは、風化作用に関
かかわらず)塩分−塩基性の硬上における植物の定
する一組の上下限値を設定することが可能であるこ
着を向上させる上で 2 種類の有機マルチ改良剤（大
と、そしてこのため風化プロセス中における不良粗
鋸屑および藁）が果たす役割について検討した。実
炭の挙動について理解する必要があるということを
験室における研究では、マルチで地表を覆うことに
示している。本プロジェクトの目的は、柱状浸出手
よって浸潤が向上し、地表土の水分が増加し、さら
法を用いて、Bowen Basin に所在するある 1 カ所の
には地表の地殻強度が低下することが判明した。し
露天掘炭鉱から出された一組の不良粗炭の風化に対
かしながら、現地の条件下では、根帯から出る塩の
する反応について描写することであった。このため、
下方移動が制限されており、このため現在はさらな
実験室での研究結果と 10 年間にわたる現地区画の
る選択肢について探究中である。過去に実施された
モニタリングを通じて得られた結果を比較し、不良
ある 1 つの研究では、
「飼養場」環境において牛を使
粗炭を地表用マルチとして用いた場合の長期的な意
用することによってむき出しの硬を改良する代替手
味合いについての評価を行った。不良粗炭(風化作用
法について取り組んでいた。Goonyella Riverside 炭鉱
を受けている不良粗炭と風化作用を受けていない不
では、牛の排泄物によって添加された有機物、栄養
良粗炭の両方)の特性に関して上記の知識を得るこ
素および土壌の生物学上の活動が植生による地表の
とができれば、種子の発芽、実生の成長、および生
被覆を成功させる上でどのように役立つかについて
態系の発達に対して及ぼす可能性がある影響につい
の評価を開始しており、滞在時間、牛の密度および
ての評価を行うことができ、さらには、不良粗炭を
飼養方法の影響が調査対象となった。
地表に利用したことで下方の媒体の科学的性質に対
して及ぼす可能性がある影響および地下水と流出水
不良粗炭を地表用マルチとして使用する
の水質に対して及ぼす可能性がある影響についての
選炭場から出る硬のうちの粗粒炭(即ち、不良粗
評価を行うことも可能である。
炭)を数カ所の露天掘炭鉱における 1 つの地表改良剤
として使用する実験が行われており、これらの炭鉱
石炭残滓の再植裁
では一般的には 10∼20 m の深さを有する不良粗炭
被覆層を用いずに再植裁を行う戦略についての調
層が再成形された硬上に広がっている。本プロジェ
査することを目的として、Saraji 炭鉱の石炭残滓ダム
135
D. Mulligan; International Forum 2003 - Coal Resoruces Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
に関する現地試験が 1994 年に計画された。この際に
特定することを目的とした実験が行われることにな
は、乾燥残滓から出される粉塵による危険を軽減す
った。これらの実験では、いくつかの利益をもたら
ることができかつその一方で将来のある時期にこれ
すことになる硫酸塩の減少プロセスが探究されてい
らの残滓を採掘することができるようにするために
る。例えば、これらのプロセスでは、硫酸塩の濃度
最小限の被覆を施す必要があった。これらの残滓の
を低下させる以外に、pH を上昇させ、金属と塩の濃
経過年数は 10 年で、中程度の塩性であり、排出区域
度を低下させる可能性がある。硫酸塩を多量に含む
では酸性度が高かった。当該酸性度は、石炭残滓の
酸性の水の処理に関するより最近の研究では、土壌
比重よりも高い比重を有する硫化物質が存在してい
の基質および添加された有機物が pH を上昇させる
ることと関連しており、一次排出地点および二次排
上でおよび嫌気性の状態を生み出す上で果たす役割、
出地点から約 100 m 以内に限定されていた。本プロ
pH 変化率および同変化率が基質低減プロセスの開
ジェクトでは、直接播種した在来種、親株の植裁お
始に対して及ぼす影響、地表下における流れ、蒸発、
よび湿地植生移植の 3 つの現地実験が構築された。
保持時間および流量の影響について調査が行われて
各実験では、物質が植生の定着および成長により適
おり、さらには関与する特定の細菌種を特定しかつ
するようにするため一組の地表改良剤が残滓上に添
生態学的に理解することも含まれている。
加された。また、マルチ物質および肥料を使用しさ
らに(親株植裁用の)灌漑を行って塩分濃度の影響を
3.3
軽減しかつ残滓表面における栄養素と水分の供給を
石炭残滓ダムの終業
閉山および採炭後の土地利用
最適化する処理が行われた。5 年後にこれらの実験
本プロジェクトでは、既存の石炭残滓ダムを復旧
に関する再評価が行われた結果、「マルチを施した
させて採掘権（免許）を返上するための指針を策定
おかげで残滓表面において取り入れ可能な水分が増
中である。現在は、実験室での試験、現地での研究
加しかつ塩分濃度が低下することによって植生の定
および数値モデルの作成を行うことによって、様々
着および早期の成長が向上することになる」という
な表土形状の下での地形構造の長期的な動きに対し
予測が正しかったことが確認された。
て影響を及ぼすメカニズムについて調査中である。
本プロジェクトでは、特に一組の土壌の挙動(飽和流、
湿地による採炭廃水の質の向上
応力と流れの結合、溶質の移動など)をモデル化する
採炭廃水の処理用に建設されている世界中の湿地
ことを目的として開発された有限要素コンピュー
はそのほとんどが温暖な環境の中に存在しており、
タ・プログラムを使用しており、最も重要なモデル
降雨量が少なくかつ蒸発率が高い環境において湿地
上の入力項目は、沈殿および水と残滓内における応
が有効であるかどうかに関する情報は限られている。
力状態を関連づける特性である荷重および吸い込み
（年平均降雨量が 650 mm 以下で、蒸発率が 2,000
である。予備的なモデル化によると、水及び塩分の
mm を超えている)QLD 州中央部の Gregory 炭鉱には
動きにおいては気候が 1 つの圧倒的な要因となって
パイロット試験規模の湿地系が構築されており、定
いることが示されており、蒸発による残滓の乾燥は
着後の 14 カ月間にわたる試験結果によると、水の再
Hunter Valley（NSW 州）よりも Bowen Basin（QLD
利用または放出を可能にするような十分な pH の上
州）のほうが重要である。また、水分および塩分の
昇はみられなかったが、同湿地系の数カ所の部分に
実際の状況(特に植生の影響)について調査するため
おいて硫酸塩が減少していたことが観察された。こ
3 カ所の炭鉱において現場コア抜きが実施されてい
のように硫酸塩が減少していたことを示す証拠は、
る。さらに、両地域において経験されている状態に
特徴的な黒色の沈殿物が存在していたことと硫化水
当てはまる設計を策定中であり、設計プロセスの最
素の臭いがしていたことである。これらの有望な徴
初の段階では主要な制約事項、課題および必要なデ
候が示されたことで、硫酸塩の減少を抑える要因を
ータを特定することを目的としたリスクの見直しが
136
D. Mulligan; International Forum 2003 - Coal Resources Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
行われ、これらの制約の中で達成可能な地形概念を
が生長する上での対象地の質がどの程度改良される
考え出すことができるかどうかが確認されることに
ことになる可能性があるかを予測することができる
なる。
という点に最大の価値があると思われる。このよう
なモデルは、塩分濃度の低下が実際に達成されるこ
非放牧用草地の復旧に関する完了判定基準の策定
とになるはるか前に借地契約を終了させる上で役立
本プロジェクトは、QLD 中央部において実施さ
つことになる。
れた復旧が成功であったかどうかについての評価を
行う上での正式な判定基準が存在してないことが石
Bowen Basin の復旧地における持続可能な放牧
炭産業内において懸念されていたことを背景にして
QLD 州中央部に所在する露天掘炭鉱に関する全
開始されたプロジェクトである。本プロジェクトで
復旧作業のうちの約 1/2（8,000ha 以上の面積を占め
は、侵食プロセス、地形設計、植生の永続性および
ている）において牧草地が改良された状態に戻され
経時での状況に関する大量の情報が蓄積されており、
ている。同地では牛の放牧が潜在的に重要な土地利
これらの情報が一組の判定基準案を構築する上での
用法であるが、本プロジェクトが開始されるまでは
基礎になった。牧草地の構築に成功することができ
その可能性について検証されたことがなかった。本
るかどうかはいくつかの要因に左右されることにな
プロジェクトでは、牧草状態のモニタリングが長期
るが、QLD 州中央部における気候下では、降雨およ
にわたって行われている QLD 州中央部の 3 カ所の炭
び土壌の水分供給を制限する諸要因が非常に重要で
鉱において様々な割合での放牧が試みられている。
ある。このため、風景内に水を取り入れて保持する
確信を強めるためにモニタリング期間を延長する必
ことができるような用地準備手法を採用することで
要はあるが、最初の試みでは、復旧放牧地における
復旧が成功する確率が高くなり、さらには有意な侵
環境収容力および牛の生体重増加分は周辺の牧畜地
食が生じるリスクを限定的なものにすることができ
に勝るとも劣らないものになる可能性があることが
る地表の植生の発育を促進させることが可能である。
実証されている。また、これらの放牧地における環
また、地表下の塩分濃度が原因で浸透応力が上昇し
境収容力を決定することを目的として開発中のある
かつ根が延びることができる有効深さが制限されて
1 つのモデルは放牧地の降雨利用効率概念および土
しまうということが、取り入れ可能な水分が少ない
壌−気候変数に基づいたものであり、予測された乾
という問題をより複雑なものにしている。地上の乾
物収量と実際の乾物収量が非常によく一致している
物と根の主要帯(断面全体の上 40 cm)における平均
ことが示されている。なお、これらの実験的放牧を
塩分濃度の間には合理的な関係が存在していること
モニタリングする際には、放牧圧力が侵食および土
を示す証拠が存在しており、新たに構築されたこれ
壌の喪失に対して及ぼす影響も注目されている。地
らの土壌内での塩の動きを考慮したモデルが開発さ
表を覆っている植生は、放牧圧力が低いときには弾
れている。同モデルは、媒体の特徴を適切に描写し
力性がかなり高いが、放牧圧力がある一定のレベル
かつ媒体を適切に取り扱うことが塩分濃度そしてそ
(Goonyella Riverside 炭鉱の放牧実験地の場合は 4ha
れによって生じる可能性がある牧草地の性能に対し
当たり 1 頭の動物)を超えると急速に減少し始める。
て影響を与える上でいかに重要な役割を果たすこと
また、土壌喪失量は、地表を覆っている植生が減少
になるかを強調するのに便利である。例えば、初期
するのに反比例して増大することになるが、同地が
の塩分濃度が低いほうが草の早期の定着が促進され
放牧圧力または過剰放牧に関わるリスクによって受
ることになり、その結果侵食リスクが軽減され、植
ける影響度は土壌の種類に左右される。すべての植
生によって誘発された土壌構造の改善が加速される
生を意図的に取り除いた区画における降雨シミュレ
ことになる。しかしながら、同モデルは、土壌が有
ーションでは、放牧圧力が上昇するに従って土壌が
するある一組の所定の特性を想定した場合に、牧草
直接物理的な影響を受けることになるということが
137
D. Mulligan; International Forum 2003 - Coal Resoruces Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
実証されている。しかしながら、土壌の喪失は依然
植生の連続的な特徴、構造上の特徴および植物相上
として地表の植生量に大きく左右されることになる。
の特徴が主な要因なっている。しかしながら、現在
このため、1 つの異質な風景における可変リスクに
は、復旧の成功度を確認するための潜在的な代替尺
対処する上で最も実用的な対策は、放牧を管理して
度としての無脊椎動物相と脊椎動物相の両方の動物
地表の植生を適切なレベルに維持するようにするこ
相の種および群がりについての評価を行うことにも
とである。
関心が向けられておりかつ研究対象となっている。
しかしながら、QLD 州中央部に関しては、炭鉱経営
長壁式炭鉱の地盤沈下が作付け地における植物生産
者が地域的な展望を立てるために利用可能な統一さ
に及ぼす影響
れた情報源は 1 つも存在していない状態である。こ
長壁式炭鉱の地盤沈下および農業生産への影響は
のため、本プロジェクトでは、炭鉱地復旧成功度判
非常に大きな論点になっている。本プロジェクトは、
定基準の 1 つの構成要素となる指標として陸上の脊
鉱業権交渉において用いることができる情報を石炭
椎動物が利用可能であるかどうかを決定する手助け
産業界に提供することおよび補償請求問題に対処す
をすることを主目標として設定している。なお、本
ることを目的としている。同分野に関する研究には
プロジェクトには、全国のおよび地域ごとの既存の
制約がありかつほとんどの場合は海外の調査に限定
文献を整理してまとめること、および、Bowen Basin
されているが、地盤沈下が作物収量に対してマイナ
内で実施された現地調査によって導き出されたデー
スの影響を及ぼすということはこれらの海外の調査
タセットについて分析することが含まれている。
でも確実に示唆されている。しかしながら、QLD 州
の状況は必ずしも比較可能であるというわけではな
生態系復旧成功度指標の検証
く、例えば、主に農業用に用いられている土壌は異
本プロジェクトは、採炭跡地において再構築され
なっており、さらには地形の状態と気候条件も異な
た生態系がどのように機能しているかを示す対費用
っている。本プロジェクトでは、エメラルド
効果的な指標システムとして風景機能分析(LFA)を
（Emerald）
の近くに所在していて 3 回目の収穫期(小
使用することが可能であるかどうかについての評価
麦)が完了している Kestrel 炭鉱と Crinum 炭鉱が現地
を行うプロジェクトである。現地における LFA 手順
調査の対象となっている。同現地調査では、作物収
では、各場所の風景構成の特徴を描写することにな
量および土壌のいくつかの物理的性質(水分および
り、パッチ(資源取得区域)およびパッチ間の区域(資
かさ密度など)に対する地盤沈下の影響について調
源喪失区域)の規模と空間配置についての評価を行
査を続けてきている。同現地調査用に特定されてい
う。次に、単純な指標を用いてこれらのパッチの土
る地表の属性は、(1)
壌の表面状態についての評価を行う。次に、これら
地盤沈下していない土地、(2)
鉱柱の真上にある土地、(3)
採炭区画内の途中まで
のデータを用いて、土壌の安定性、浸潤および栄養
地盤沈下した採
循環を表している LFA 指数値を算出する。LFA 手法
炭区画の中央にある土地、の 4 つである。なお、各
を検証する上では、算出した指数値と評価対象プロ
収穫期ごとの作物収量に関するこれまでの分析結果
セスの間の関係が極めて重要である。LFA 指数値の
では、地表の属性に関しては違いがほとんどまった
検証自体は、同手法が石炭産業界、政府および地域
くなく、さらには地区の平均とほぼ同等であること
社会によって認められるようにするために実施する
が示されている。
必要がある。なお。検証判定基準としては、ある 1
延びている地盤沈下地、および(4)
個の指数値と従来の科学的な方法によって測定され
指標としての脊椎動物相
た変数の間の一致度が適度に高いということを繰り
今日までのところでは、持続可能な復旧へ向けて
の進捗度を測定するための生物上の判定基準では、
138
返し示すことができる場合には同指数は検証された
ことになる。
D. Mulligan; International Forum 2003 - Coal Resources Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
することできることである。他方、規制当局はいず
れか特定の決定を行う際のリスクをより明確に解決
復旧時のリスク管理およびリスク軽減の不確実性の
することができ、そのため全当事者にとっても契約
定量化
を終了させる上で役立つことになる。
採炭会社では、州の環境規制に準拠することを目
的として採炭跡地の復旧に取り組み、復旧の成功度
4.
結論
について評価することを目的として構築区域のモニ
タリングを行っている。本プロジェクトの目的は、
採炭によって乱された土地は当然のことながら激
汚染が生じない安定した地形が存在していることを
しく劣化した土地として分類することができるが、
実証し、それによって採炭会社が借地契約の終了と
現在実施可能な研究および利用可能な技術のおかげ
免責を円滑に進めることができるようにすることで
で採炭跡地の修復能力が大幅に向上しており、さら
ある。しかしながら、規制当局は、借地契約の破棄
には今後も向上し続けることになる。さらに、これ
を認めて将来の責任が発生するリスクを引き受ける
までは、環境に関する過去の手法が原因となって(ま
ことについては不承不承である。このようなリスク
たはこれらの手法が存在していなかったことが原因
を生み出す不確定分野は次の 2 つである。すなわち、
となって)主要な問題区域が発生していたが、現在は
第 1 に、完了した復旧が閉山後に期間が経過した後
「操業開始点から閉山計画を立てる」という概念が
失敗であった(すなわち、持続可能でなかった)こと
考え方および採炭文化の一部となっており、このた
が判明する可能性がある。第 2 に、採炭作業および/
め、このような問題区域が発生するのは避けること
または鉱物処理作業の結果生じた生育媒体が異質で
ができるはずである。本論文では、豪州の石炭産業
あるため復旧の質が空間的に非常に変化しやすい
において取り組んでいる復旧判定基準および完了判
(ただし、同分野のほうが第 1 の分野よりも注目度は
定基準に関する研究課題のうちのいくつかについて
はるかに低い)。例えば、ある復旧がある 1 つの場所
概説した。いくつかの研究例において実証されてい
において設定されている判定基準を満たしているか
るように、ある 1 つの課題または特定の属性がどの
または上回っている場合でも、わずかな距離だけ離
程度重要であるかはその場所の状態および採炭後の
れている別の場所においては失敗に終わってしまう
土地利用案に左右されることになるが、それと同時
おそれが十分にある。さらに、復旧に関するモニタ
に、機能している生態系の属性のうちの多くは互い
リングまたはサンプル採取が通常は一カ所を対象に
に関連しあっているということも示されている。現
しているということ考えると、データをモデル化す
在実施されている研究の多くは、新たに生み出され
る際にも依然として不確実性が残っていることにな
た生態系の機能について理解することに集中してい
る。このため、本プロジェクトでは、データ収集お
るが、土地の表面が安定しているということが基本
よびデータの妥当性自体を向上させるためにモニタ
的な必須条件であるということを念頭に置くように
リング手法に関連した諸課題に取り組むこと以外に、
すべきである。さらに、どの点を重視すべきである
空間確率モデル化手法を用いることによって、生成
かは各場所ごとに異なっており、一組の普遍的な完
されたデータにおける不確実性の管理および同不確
了判定基準を適用するのは適切でない(ただし、共通
実性を原因とする復旧上のリスクの管理を追究する
する判定基準も数多く存在することになる)。
1 つのプロセスを導入している。同手法の潜在的な
炭鉱地を安定させかつ炭鉱地外への悪影響を最小
利点は、石炭産業界はデータをモデル化するここと
限に抑えるようにすることができるのは植裁した風
によって得られた結果を利用して復旧の総合的な質
景であるため、炭鉱地を復旧させる上では実効的で
についての評価を行うことおよび高いコストがかか
かつ持続可能な植物群集を構築することが不可欠で
る是正措置を必要とする区域が生じる可能性を低く
ある。石炭産業が後援する研究を通じて開発された
139
D. Mulligan; International Forum 2003 - Coal Resoruces Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
手法および技法は石炭産業の範囲を越えた掛かり合
Environmental Workshop, Melbourne, 25–30 October
いを有しており、劣化した土地全般の修復に応用で
1998, Vol.2, pp 251–260, Minerals Council of Australia,
きることがしばしばある。
Canberra.
Hannan, J.C. (1995). Mine Rehabilitation: a Handbook
謝辞
for the Coal Mining Industry, 2nd Edition, New South
本研究を熱心に支援していただき、さらには資金
Wales Coal Association, Sydney.
を提供していただいた数多くの企業、政府省庁およ
Hollands, K. (1993). Lease relinquishment in New South
び融資機関に対して心から感謝の意を表する次第で
Wales. Completion criteria. In ‘Proceedings 18th
ある。CMLR の中核を成しているのは研究であり、
Annual
この研究を構成している基本的な要素は、数多くの
Environmental
研究スタッフと大学院生の努力、生産性およびコミ
(Australian Mining Industry Council: Canberra)
ットメントである。
Australian
Mining
Workshop,
Industry
Council
Burnie.’ pp.
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Loch, R.J. (2000). Effects of vegetation cover on runoff
and erosion under simulated rain and overland flow on
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Australian Mining Industry Council Environmental
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141
D. Mulligan; International Forum 2003 - Coal Resoruces Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
142
P. M. Dac; International Forum 2003 - Coal Resources Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
ベトナムにおける石炭生産量及び生産効率向上のための
最近の坑内掘炭鉱技術の改良と革新
Dr. Phung Manh Dac
General Director, Institute of Mining Science and Technology（IMSAT）
ベトナム石炭産業の 2003∼2010 年における「総合
開発計画」と 2020 年までの「展望」(マスタープラ
ン)によると、生産目標は 2005 年が 1,600 万∼1,700
万トン、2010 年が 2,300 万∼2,400 万トン、2020 年
機、支保、運搬、通気、排水、通信及び保安用
の高性能設備機器を装備する。
・ 現在操業中の炭鉱の場合は、 現有技術の改良と
先端技術の合理的な選択を組み合わせる。
が 2,900 万∼3,000 万トンとなっている。更に、目標
・ 新規開発炭鉱の場合は、全ての採掘（坑口開設
生産量のうち 60%が坑内採掘によるものである。ベ
−坑内開発−採掘）段階において、高性能機械
トナム石炭総公社(VINACOAL)は、需要を満たすこ
化技術、近代的な機械装置及び同時性をもたせ
とを目的として、現在操業中の坑内掘炭鉱の生産量
た操業方式を直ちに導入する。
増大及び新規炭鉱の開発・開坑を計画している。な
・ 沿層坑道掘進技術の改良と革新を図る（掘進機
お、各炭鉱の目標生産能力は、Mao Khe 炭鉱：200
械、鋼枠、鋼枠とレジン・ボルトの組合せ等）。
万トン/年、
Van Danh 炭鉱：180 万トン/年、
Thong Nhat、
更に、岩盤掘進技術の改良を図る（穿孔発破技
Nga Hai、Ha Lam 炭鉱：150 万トン/年、Nam Mau 炭
術、積込みと運搬の機械化、鉄筋コンクリート・
鉱：120 万トン/年、Mongduong 炭鉱：85 万トン、
アンカー支保、鋼管ボルト、コンクリート・グ
Khe Cham 炭鉱Ⅰ：60 万トン/年、Khe Cham 炭鉱Ⅱ：
ラウチング又はボルト打設とグラウチングの組
120 万トン/年、Khe Cham 炭鉱Ⅲ：200 万トン/年、
合せ等）
Khe Cham 炭鉱Ⅳ：150 万トン/年及び Kebao 炭鉱が
60 万トン/年となっており、更に Red River 炭田にお
片盤坑道（沿層）掘進に掘進機械を適用すれば、
いて 2010 年以降に建設予定の Binh Minh-Khoai Chau
進行速度を 200∼250 m/月にまで速めることができ
炭鉱が 150 万トン/年である。
る。更に、通洞（岩盤）掘進の各作業サイクルに同
時性を持たせ同調させることで、掘進速度を 120∼
VINACOAL では、生産目標の達成、安全の確保、
150 m/月にまで高めることが可能である。
経済効果の発生及び持続可能な開発を実現可能なも
のにするため、科学技術の開発と生産における先端
採掘区域における水圧鉄柱導入により技術の改良
技術の利用に強い関心を有しており、開発及び利用
と革新を図る。発破技術や年産 15 万トンまで切羽生
を最も重要な政策として位置づけている。この政策
産能力向上を図るため採掘切羽への水圧鉄柱導入等
を要約すると以下のように纏めることができる。
の技術の合理的な選択による技術改善。採掘区域に
おいて水圧支保を用いて採掘能力を 15 万トン/年に
・ 生産を集中管理するための投資を行い、更に石
まで向上させる。カッタ・ローダ（シァラ）
、水圧鉄
炭生産量の増大及び労働効率の向上を目的とし
柱、並びに将来的には適用可能な条件下でのカッ
た坑内掘炭鉱技術の改良と革新を行うことによ
タ・ローダ（シァラ）と自走枠による完全機械化採
って採炭切羽数を減少させる。また、採掘切羽
炭を進める。特に、大規模な炭鉱または新設炭鉱の
と採掘部内の展開速度を増加させる。
場合で適切な地質条件に於いては、切羽年産 100 万
・ 生産 (切羽−坑道−積込地点などの生産システ
ム)技術を同調・同時性を持たせ、採炭機と積込
143
トン/年が目標として設定されている。
P. M. Dac; International Forum 2003 - Coal Resoruces Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
厚層、急傾斜層並びに複雑な地質条件の炭層の場
合、短面長採炭、発破採炭、水圧鉄柱、又はシール
に関する改良／革新上の成果及び国際協力事業の成
果のいくつかを以下に示す。
ド枠によって構成される技術を選択する。困難な地
質状態においては、短面長採炭切羽、トップコール
1.
切羽における水圧鉄柱の開発
（図 1）
回収を伴ったサブレベル・ケービング、カッタ・ロ
VINACOAL では 1998 年から 5 年間に亘って水圧
ーダ及び掘進機械によって構成される技術方式を用
鉄柱支保を開発しており、 1998 年には 3 切羽であ
い、切羽生産能力を 30 万∼40 万トン/年にまで向上
った水圧鉄柱切羽の数は、2003 年は 62 切羽まで増
させる。いずれの場合も、硬（廃石）の低減、天然
加しており、2005 年には 91 切羽になる予定である
資源の保護及び鉱山保安の確保などの課題を技術的
（図 2）
。また、切羽生産能力は、坑木支保切羽の 5
に解決することを優先させる。
万トン/年から、水圧鉄柱切羽では 8 万トン/年∼14
万トン/年に増大している。更に、労働生産性は 2 倍
・ 地質調査と探査を強化し、落盤、ガス爆発、火
に増加、硬量が 10∼15%減少、生産コストは 8∼10%
災、出水などの炭鉱事故を防止、抑制を目的と
低下している。水圧鉄柱切羽からの石炭生産量は
した保安技術の開発に焦点を合わせる。
460 万トンで総坑内採炭生産量(767 万トン)の 60%を
・ 技術移転、科学技術開発及び人材育成に関する
国際協力を強化する。
占めており、2005 年には 680 万トン(即ち、総坑内採
炭生産量である 1,037 万トンの 66%)に達することに
なる（図 3）
。
1998 年∼2003 年に達成された坑内採掘炭鉱技術
図 1 水圧鉄柱による採炭場の支保
144
P. M. Dac; International Forum 2003 - Coal Resources Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
12.00
10.37
9.25
10.00
7.67
6.85
6.48
4.19
5.80
6.00
4.65
4.19
8.00
4.65
3.34
4.00
1.98
2.00
0.08
0.84
0.45
0.22
0.00
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
Year
図 2 既採掘炭量及び 2005 年までの採掘予定炭量
100
91
90
77
Number of longwall
80
Hydraulic prop
70
62
74
Hydraulic shield support
60
Total
62
50
35
40
49
30
14
20
10
3
0
3
1998
6
4
1999
4
2000
26
8
6
9
6
2001
2002
13
15
17
2003
2004
2005
Year
図 3 坑内掘炭鉱における水圧鉄柱自走枠切羽数の増加(2005 年まで)
145
Production (million tons)
Hudraulic shield support
Under ground mining
P. M. Dac; International Forum 2003 - Coal Resoruces Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
2.
採炭切羽における機械化
同様の石炭会社で機械化技術導入を検討している。
Khe Cham Company の 14−4 層で、自走枠（組枠）
を用いた機械化採炭が試験的に進められている（図
3. 複雑な地質状態下における適切な技術方式の使用
4）
。炭層厚（山丈）は 3.1 m、傾斜は 16°である。
a. 柔軟性のあるシールド法−Van Danh 炭鉱西地区
カッタ・ローダの型式は MG200-W1（中国製・200kW）
、
の N8 層では、
偽傾斜採掘切羽が適用されており、
自走枠型式は XDF-JF/Lr/T2-120JZ である。切羽生産
炭層傾斜が 74°、平均山丈が 3.2 m である。同炭
能力は 20 万トン/年であり、最大月間生産量が 22,600
鉱における技術方式を図 5 に示す。
フレキシブル・シールド法を適用することで、
トン、労働生産性は 7.5 トン/人・方である。更に、
3
坑木使用量は石炭千トン当たり 2.79m 、爆薬は石炭
生産能力が 2.46 トン/人・方、長壁式採炭の総生
千トン当たり 15.1kg、電気雷管は石炭千トン当たり
産量が 55,000 トン/年、硬の発生が 25%以下に、
52.2 本、乳濁液（作動油）は石炭千トン当たり 89.1kg、
それぞれ向上している。同採炭法は、傾斜が 70°
金網は石炭千トン当たり 1,041.8 kg、掘進進行長は石
以上で山丈が 3 m 以上の炭層においても利用す
炭千トン当たり 10.2m、硬は 28%である。採炭切羽
ることが可能であり、急傾斜層に関する技術問題
機械化については解決すべき技術問題が幾つか存在
を解決することができる。
しているが、Khe Cham Coal Company 及びその他の
図 4 Khe Cham 炭鉱における機械化採炭(カッタ・ローダ MG200-W1 及び自走枠を使用)
50 00
A
A-A
Flexible
shield support
D µn c hè ng m Òm
A
14 00
D µn c hè ng m Òm
Lß nè i c h© n c hî
32 00
6 0 00
6 0 00
60 00
60 00
図 5 Vang Danh 炭鉱西地区 N8 層の偽傾斜切羽におけるフレキシブル・シールド技術採掘方式
146
P. M. Dac; International Forum 2003 - Coal Resources Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
b. 水平スライシング採炭法及び斜面スライシング
採炭法（図 6）−山丈が高く且つ傾斜層において
石炭損失量が 35%となっている。
d. 柱房式採炭法/斜向き∼傾斜法(図 8)
水圧アンカー支保を用いて採炭する場合、水平ス
柱房式採炭法は、山丈 4∼8 m、傾斜 45°以上で、
ライシング採炭法及び斜面スライシング採炭法
天盤安定度が「中程度∼高い」の炭層に対して非
を用いて天盤の石炭を回収する。これらの採炭法
常に有効な採炭法である。同採炭法を利用してい
を利用している炭鉱は、傾斜が 45°以上、山丈
る炭鉱は、Quang Ninh 地域の坑内掘炭鉱(特に、
が 4.0∼8.0 m の炭層が賦存している Cao Thang
Vang Danh 炭鉱の急傾斜炭層)である。なお、同採
Huy 炭鉱、Giap Khau 炭鉱、Mao Khe 炭鉱などで
炭法の経済上及び技術上の基本的な実績成果は
ある。同技術では高い成果が達成されており、例
次のとおりである。即ち、生産量が 90 トン/日、
えば、平均生産量が 3,500∼3,900 トン/月、労働
生産能力が 27,000 トン/年、生産性が 4.0 トン/人・
生産性が 2.9∼4.8 トン/人・方、坑木支保が石炭
方、坑木支保が石炭千トン当たり 32 m3、石炭損
千トン当たり 2.3∼4.2 m3、生産プロセスによる石
失量が 37%となっている。
炭損失量が 25∼28%（柱房式採炭法における石炭
損失量よりも 1.5∼2.5 倍少ない）となっている。
e. 柱房式採炭法（切羽残柱を回収、切羽を掘進チェ
ーンピラーで支持する場合）（図 9）−同採炭法
（脚注：石炭損失量は未定義、＝100％−実収率）
は、山丈が 3∼8 m、傾斜角が 35°で、天盤安定
c. 中段坑道（サブレベル）採炭法（図 7）
度が「中程度∼高い」の炭層に対して有効な採炭
同採炭法が有効な炭層は、山丈が 3∼8 m、傾斜
法である。同採炭法の経済上及び技術上の基本的
角度が 45°以上で、天盤安定度が「中程度∼高
な成果は次のとおりである。即ち、生産量が 6,000
い」の炭層である。同採炭法を利用している炭鉱
トン/月、生産性が 1.74 トン/人・方、坑木支保が
は、Mong Duong 炭鉱及び Vang Danh 炭鉱である。
石炭千トン当たり 37 m3、石炭損失量が 25.6%と
なお、同採炭法の経済上及び技術上の基本的な成
なっている。
果は次のとおりである。即ち、生産量が 120 トン
/日、生産能力が 35,000 トン/年、生産性が 3.50 ト
ン/人・方、坑木支保が石炭千トン当たり 25 m3、
147
P. M. Dac; International Forum 2003 - Coal Resoruces Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
Longwall Using Self moving
Support
Lß chShield
î g i¸ t hñ y lùc
di ®én g
Ventil ation chutes
C¸ c t h- î n g n èi th «n g g iã
Ventil
ation drift
Lß d ä c vØa th «n g g iã
A
Cross
cut
Lß xuyª n vØ
a
≥ 15m
A
20m
20m
85m
80m
20m
20m
80m
Subl evel drift
Lß d äc vØ
a ph ©n tÇng c ¸ c mø c
80 -100m
Subl evel drift
Transport
drift
Lß dä c vØ
a vË n t ation
¶i
Lß d äc vØ
a ph ©n tÇng c ¸ c mø c
mSECTION
Æt c ¾t a A-A
-a
3.7 m
5.9 m
B
SECTION
m Æt c ¾t b B-B
-b
Lß chî g Ýa thu û lùc di ®é ng
5.9 m
3.7 m
6,
Subl
evel drift
Lß d äc vØa ph ©n tÇ ng c ¸ c mø c
2.2 m
Longwall Using Self moving
Lß ch î g Shield
Ýa t hu û lùc diSupport
®én g
0, 41m
1 5°
2.2 m
5m
α°
1, 6m
Lß chî g Ýa thu û lùc di ®é ng
0, 41m
1, 6m
≥15m
B
6
6m
,5
図 6 水平スライシング採炭法および斜面スライシング採炭法
b
50,0 m
Lß dVe
ä cntivØ
a th «adit
n g g iã
lation
SECTION B-B
m Æt
c ¾t B - b
Lß d Ve
ä cntil
vØaatiothn«adi
n gt g iã
4
÷6
m
1.0 m
Lß d ä cSubl
vØae ve
p hl dri
©nftt1Çn g sè 1
m
÷
6
30
÷
40
6
m
÷
8
m
2m
Th - î n g c h ia c é t
m
8
÷
6
÷6
m
e ve
ft 4 t Çn g sè 4
Lß d äSubl
c vØ
a lpdri
h ©n
Lß d ä c vØ
a Scrape
vË n tdri
¶ iftm ¸ n g c µo
4
3 0 ÷ 40 m
6÷8m
6÷8m
a
4÷6m
a
c
Bo
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t h ch
- î ute
ng
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ft 3 t Çn g sè 3
Lß d äSubl
c vØ
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α > 3 5°
b
m
Ph ç n gCothal¸ bionth a n
SECTION A-A
m Æt
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Lß d ä c v Ø
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t¶ i m ¸ n g c µ o
m
Chute
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Lß d äSubl
c vØ
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8
3m
6÷8m
Lß d ä Suble
c vØavel
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©n
ft tÇ n g
8,0 m
8,0 m
Lç kh
n the
t h -chî ute
ng
Bore
holoeain
図 7 サブレベル坑道採炭法
148
P. M. Dac; International Forum 2003 - Coal Resources Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
9 .0
5 .0
10.8 m
m
m
10.8 m
Exploiting
Th- î ng c hÐo
diagonal
®a ng chute
kha i t h¸ c
10.8 m
Th- î ng c hÐo sÏ ®µ o
e will
saDiagonal
u khi kha i t h¸c chut
xong
t after
h- î ng cexploit
hÐo phÝ
aation
t rª n of
Main chute
Th- î ng c hÝ
nh c hia c é t
be developed
abov e
図 8 柱房式採炭法/斜め向き∼傾斜法図
c
10 ÷ 12 m
10 ÷ 12 m
8m
a
6,0 m ÷ 8,0 m
a
c
80 ÷ 100 m
80 ÷ 100 m
mÆ
t c¾t a - aA-A
SECTION
10 ÷ 12 m 10 ÷ 12 m
10 ÷ 12 m
2m
2m
8m
80 ÷ 100 m
80 ÷ 100 m
2m
図 9 短残柱法
4.
Mao Khe 炭鉱、Vang Danh 炭鉱、Uong Bi 炭鉱、
金属ボルト、コンクリートボルト打設、コンクリー
Duong Huy 炭鉱及び Halam 炭鉱等の数カ所の坑内掘
ト・グラウチング、チューブボルト打設などが用い
炭鉱では、天盤ボルトを沿層展開用に利用すること
られている(図 10)
を 1988 年に始めている。また、岩石坑道掘進用には、
149
更に、Duong Huy 炭鉱の炭層 12 及び Van Danh 炭
P. M. Dac; International Forum 2003 - Coal Resoruces Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
鉱の炭層 7 では、天盤レジン・ボルトが炭層内開発
ーランド製、スウェーデン製など)を発破用に使用し、
用に用いられている。なお、地質硬度が f = 3∼13 の
さらに、岩石掘削機(PPM-4 および PPM-5)、掻込式
状態である場合には、開発の際に天盤ボルトによっ
ローダー(1PHB-2、1PPHB-5)、及びホイール積込機
2
て支保される面積は 4.5∼13.5 m である。
を用いて運搬方法を機械化している。更に、沿層掘
進切羽用に用いられている主要機械は、ロシア製の
岩石坑道及び沿層掘進切羽支保の完成化(図 11)
コンバイン 4PU、PK-3 であり、最近では、コンバイ
−掘進速度は低速(30∼50 m/月)であり、使用されて
ン AM-50Re が Mong Duong 炭鉱において導入されて
いる主な装置は空気圧縮/電気式削岩機等で、鉱車へ
いる。更に、準備坑道の開発技術および支保技術が
手積み、若しくはスクレーパ・スライド積込みが行
更新されたことで、岩石坑道の掘進速度が 60∼80 m/
われている。このため、VINACOAL では掘進速度を
月、沿層掘進切羽における掘進速度が 80∼120 m/月
上昇させるための技術向上を図っており、1∼2 本の
に達している。
5.
ロッドを備えた機械化穿孔機(ロシア製、中国製、ポ
1600
900
9 00
4 50
19 5
図 10 開発時の天盤ボルトの利用
図 11 機械化積込（掘削機）を用いた発破法
150
P. M. Dac; International Forum 2003 - Coal Resources Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
6.
日本との協力による坑内掘炭鉱プロジェクトの
d.
高度選炭システム導入支援事業（GAP 事業）-微
実現
粉炭回収設備などの選炭設備を Cua Ong 選炭工
a. ベトナム炭鉱坑内ガス管理センター・プロジェク
場に導入し技術移転を図る。
ト−主目的は、保安管理技術向上及び移転であり、
適切な設備を備えた実験室と高度な訓練を受け
e.
採炭技術総合研究プロジェクト−同プロジェク
た専門家を有するガス管理センターが設置され
トは、多くのプロジェクトから構成される。即ち、
ている。
機械化掘進設備を用いた試験的技術開発プロジ
技術移転分野は以下のとおりである。
ェクト、（急傾斜層での）長壁式切羽における水
1.
炭層内原位置ガス含有量評価技術
圧鉄柱の試験的利用プロジェクト、岩石坑道及び
2.
坑内掘炭鉱通気管理技術
沿層掘進切羽におけるボルト支保・プロジェクト
3.
坑内掘炭鉱監視技術
などが含まれている。なお、機械化掘進設備を用
4.
電気機器および爆薬の防爆性能評価試験技術
いた試験的開発プロジェクト及び長壁式切羽に
5.
救助活動用の技術
おける水圧鉄柱の試験的利用プロジェクトは既
6.
炭鉱保安教育用の技術
に完了している。
7.
炭鉱坑内ガス安全管理に関する法制度およ
ベトナムの坑内採炭においては、技術を完璧なも
び組織上のシステム
のにすること及び更新することが、生産量の増大、
ベトナム炭鉱坑内ガス管理センターでは、上記の
安全の確保、実効性の確保及び市場経済における持
目的を達成させるため、同分野における諸訓練活動
続可能な開発を達成させる上での基本的な方向とな
および日本の石炭産業からの近代的な技術の移転を
っている。技術の完成化及び更新を実現させるため
推進させている。
には、生産の集中化、作業ライン(長壁式採炭−運搬
−掘進−積込場所)における技術の統一、適切な機械
b.
「ベトナムの炭鉱における出水災害防止技術に
化技術の利用(露天−選炭−採炭システム)、炭鉱の
関する共同研究」に関する JCOAL−VINACOAL
地質状態情報の質向上、保安技術の開発、及び落盤
共同プロジェクト
事故、坑内でのガス爆発並びに出水災害に対する防
共同研究・技術移転分野は以下のとおりである。
護/低減/防止などを実現させなければならない。技術
1.
水文学上の研究技術に関する技術移転
の完成化及び更新を目指した研究活動では、技術移
2.
探査技術に関する技術移転
転の推進、科学技術の開発及び人的訓練において国
3.
坑内試錐技術に関する技術移転
際協力が非常に重要な役割を果たしている。
4.
調査技術および探査技術に関する技術移転
5.
排水技術および密封技術に関する技術移転
6.
水文−地質モデルおよび地下水流シミュレ
ーションに関する技術の開発および移転
7.
出水災害防止マニュアル作成に関する技術
移転
8.
c.
評価と結論
炭鉱技術移転事業（NEDO5 ヶ年計画）
151
P. M. Dac; International Forum 2003 - Coal Resoruces Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
152
M. Lubis; International Forum 2003 - Coal Resources Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
インドネシアにおける現在の石炭開発上および環境上の諸問題
Dr. Mahyudin Lubis
Director of Mineral and Coal Enterprise (DMCE), Directorate General of Geology and Mineral Resources,
Ministry of Energy and Mineral Resources
要約
インドネシアにおける石炭開発は、代替エネルギー開発の観点で非常に戦略的な意味を有している。更に、
石炭の生産および利用が増大していることからも明らかなように、石炭開発はその他のエネルギーの中で最
もダイナミックな成長を遂げてきている。エネルギーミックスの点では、今日と将来を問わず一次エネルギ
ーとしての石炭の役割が一貫して大きくなっていく傾向がある。例えば、1998 年にはエネルギーミックスに
おける石炭の割合は 9.9%であったが、2001 年には 16.9%に上昇してきている。なお、電力部門において石炭
が占める割合は、2001 年には 34.8%であった。
インドネシアの石炭生産量は、10 年前には年間 30 百万トン弱であったが、2003 年には 1 億 300 万トンを
上回っている。インドネシアにおける石炭の生産量及び利用量は特に電力部門とセメント産業において今後
も引き続き増大していくことが予測される。2003 年以降については、インドネシアを含むアジア・太平洋地
域における石炭需要は、同地域におけるエネルギー需要の増大および石油燃料とガス燃料の不足が原因で着
実に増大することになる。他方、石炭に関する活動に伴ういくつかの環境上の影響を考慮に入れる必要があ
る。例えば、石炭の露天採掘が風景を大きく変えてしまい、さらには環境も乱しているという批判が出てい
る。石炭に関する活動を原因とする問題は既に発生しており、例えば、石炭採掘と林業の対立、違法な採炭
による深刻な環境問題、石炭火力発電所による大気汚染等を挙げることができる。しかし、石炭採掘は地域
社会の開発に寄与し、社会経済状態全体を向上させることになる。
石炭の生産および利用を最大限に活用することができ、且つどのようにすれば石炭開発と生態学的に持続
可能な開発を調和させることができるかという問題が存在しており、現在はこれらの問題を解決することが 1
つの主要な課題となっている。更に、採炭活動および石炭利用には計画立案、モニタリングおよび管理が本
質的に含まれているため、石炭開発と環境の間でバランスを保つ手法も提案されている。要約すると、石炭
採掘/利用政策は環境政策と調和させるような形で策定すべきであるということである。
1.
序論
重な国産エネルギー資源となっており、発展途上国の
1.1
インドネシアにおける石炭の役割
地域産業では、このような経済社会に対する石炭の重
石炭は、先進工業国および発展途上国の両方におい
要な貢献を遠い将来に至るまで永続させるためには、
て、バランスのとれたエネルギーミックスという点で
石炭が有する環境上の能力を向上させることによっ
極めて重要な役割を継続的に果たしてきており、経済
て最も広い意味での持続可能な開発をさらに十分に
および社会を発展させる原動力となっている。石炭は、
促進させなければならないことを認識している。
世界で最も豊富でかつ最も広範囲にわたって分布し
ている化石燃料資源であり、世界の経済および社会が
インドネシアの石炭産業は短期間に急成長を遂げ
進歩を遂げる上で不可欠な要素になっている。インド
てきており、わずか 10 年間で石炭生産量が急増して
ネシアでは、一次エネルギーの 16.9%を石炭が占めて
いる。即ち、1992 年には 2,300 万トン未満であったが、
おり、電力の 34.8%が石炭火力発電によって生産され
2002 年には 1 億 300 万トンを上回っており、更に今
ている。更に、石炭は多くの発展途上国にとっては貴
後も増大し続けることが予想される。その結果として、
153
M. Lubis; International Forum 2003 - Coal Resoruces Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
石炭産業は以下のような数多くの社会経済上の利益
き、かつ世代間において快適な生活を平等に継続さ
をインドネシアに対してもたらしてきている。
せることができる開発である。持続可能な開発を進
める上では、経済、社会および文化に加え、環境が
・ 2002 年には 37,400 人のインドネシア国民を雇用
考慮されるべき 1 つの重要な側面となる。
している。なお、この数字は石炭事業契約者
インドネシアも、世界的な傾向と足並みを揃えて
(CCoW)のみに基づいた雇用数であるにすぎない。
・ 国家予算および地方政府予算にとって重要な財政
持続可能な開発の方向に向かっている。すなわち、
上の収入を生み出している（石炭生産に関する総
インドネシアの開発政策は、特に環境管理、エネル
地代、ロイヤルティ及び政府分与分によって構成
ギー部門の管理および森林管理において、持続可能
されており、2001 年は 1 兆 9,695 億ルピア：Rp（281
な管理を指向している。この点に関しては、京都議
億円）
、
2002 年には1 兆4,550 億Rp に達している）
。
定書において生態学的に持続可能な開発に対処する
・ インドネシアの国際収支に大きく貢献している
ことを内容とする 1 つの成果が出されている。すな
（輸出収入は、2001 年が 16 億 1,760 万米ドル、
わち、国連の気候変動に関する枠組条約京都議定書
2002 年が 17 億 6,240 万米ドルとなっている）
。
に基づく温室効果ガス(GHG)の削減を目的とした 1
・ 国家の一次エネルギーに大きく貢献している
つのメカニズムとして、クリーン開発メカニズム
(総一次エネルギーに占める割合は、2000 年が
(CDM）が構築されている。インドネシアにおいて
14.3%、2001 年が 16.9%となっている)。
も、1995 年以降はいくつかの関連する活動、例えば、
・ 1997 年∼2002 年における CCoW による投資額は、
15 億 7,570 万米ドルである。
いくつかの部門における排出量に関する研究、気候
変動緩和計画の策定と、エネルギー、輸送、農業、
・ 石炭産業は社会経済の発展に対して倍増効果を
林業および廃棄物の各部門に関する政策の立案等を
及ぼしており、地元の雇用創出、地域社会の開
実施してきている。この点に関して、インドネシア
発およびサービス企業の発展等の直接的および
の将来のエネルギー供給は石炭が圧倒的な割合を占
間接的な利益をもたらしている。
めることになるということを考慮すべきであり、こ
・ 輸送インフラの開発(いくつかの後発地域の場合)
のため、各プロジェクトにおける優先事項を設定す
る際には、国家のエネルギーミックスにおいて石炭
1.2
石炭および生態学的に持続可能な開発
が占める割合を管理すること、および石炭火力発電
石炭は現在、グローバルな発展において重要な役
割を果たしており、持続可能な開発において、その
システムにおいてより優れた技術によるシステムを
選択することが基本的な考慮事項となっている。
役割を実証するためには、幾つかの社会経済上及び
環境上の難題を解決しなければならない。この場合、
2.
石炭に関する現状
石炭開発が環境に対して及ぼす悪影響をどのように
2.1
石炭会社の現状
して最小限に抑えるか、また石炭の生産および利用
インドネシアには現在 4 つの石炭生産者グループ
をどのようにして最大限に活用するかということが
が存在している。すなわち、国有石炭会社(PTBA)、
課題である。
石炭事業契約者(Coal Contract of Work：(CCoW)(第Ⅰ
世代、第Ⅱ世代および第Ⅲ世代)、採掘権保有者(MA
過去 10 年間における持続可能な開発というパラ
−インドネシア語では Kuasa Pertambangan：(KP)、
ダイム(理論的枠組)が一般的な開発上のパラダイム
および共同採掘者(Koperasi Unit Desa：(KUD)である。
になり、世界各国が同パラダイムに従っている。持
なお、現在の主要な石炭生産者は、第Ⅰ世代の CcoW
続可能な開発とは、原則的に 1 つの世代から次の世
（5 社）および採掘権保有者（8 社）である。
代へ快適な生活が増大していくようにすることがで
154
M. Lubis; International Forum 2003 - Coal Resources Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
表 1 CCoW 構成石炭会社の現状
会社
段階
合計
一般的調査
探査
F／S
建設
生産
終了
第Ⅰ世代
-
-
-
-
10
1
11
第Ⅱ世代
-
7
1
4
5
1
18
第Ⅲ世代
17
47
10
2
8
29
113
合計
17
54
11
5
23
31
142
出典：鉱物石炭事業局 DMCE, 2003
第Ⅰ世代の CCoW は 10 社によって構成されてお
炭資源埋蔵量は約 500 億トンであることが確認され
り、このうちの 8 社が外国資本である。これらの石
おり、同埋蔵炭量のうちの 76 億トンを可採資源とし
炭会社は、既に全社が操業を開始しており、インド
て分類することができる。なお、石炭の種類として
ネシアにおける石炭生産に対する主要貢献グループ
は、褐炭(亜炭)が総石炭資源量の約 58%を占めてお
（74%）となっている。なお、これらの石炭会社の
り、続いて亜歴青炭が 25%、歴青炭が 15%、無煙炭
操業地は、東カリマンタン(7 社)、南カリマンタン(2
が少量となっている。
社)および西スマトラ(1 社)である。
第Ⅱ世代の CCoW
は 17 社であり、全社が国内投資計画の中に完全に組
2.3
石炭生産量
み込まれている。また、17 社のうちの 5 社が既に操
アジア(主にインドネシア、韓国およびタイ)では
業を開始している。第Ⅲ世代の CCoW の現状は、10
政治危機および経済危機が「吹き荒れた」が、石炭
契約者がフィージビリティスタディ段階、47 契約者
部門では需給の両方がプラスの伸びを続けることに
が探査段階、17 契約者が一般的調査段階にある。ま
よって同部門が生き残ってきていることを実証して
た、これらの企業のうち、8 契約者が外国の投資計
いる。なお、各社の作業計画および予算に基づいて
画下にある。更に、第Ⅲ世代の契約者のうち数社は
予測した 2003 年∼2007 年の石炭生産量を、表．2
2001 年∼2003 年に生産を開始しており、他方、その
に示す。同表によると、2003 年には数社が非常に積
他の数社(15 社)は既に撤退している。
極的な拡大計画を有しているようである。生産量を
増大させる上での考慮事項は、生産コストを最適化
2.2
石炭資源
することである。しかしながら、生産量が増大する
インドネシアでは、石炭は石油および天然ガスに
一方で石炭価格は低下する傾向にあるようである。
次ぐ最大の資源となっている。石炭産業は、その他
のエネルギー資源と比較するかぎりにおいては競争
2.4
石炭需給バランス
力がありかつ信頼性が高い魅力的な産業であること
インドネシア炭の需要は、国内消費および輸出で
が証明されている。しかしながら、インドネシア産
ある。国内需要は主に電力部門とセメント部門であ
の石炭の大部分は低級炭(若年炭)であり、さらに、
る。2002 年における各社の計画および消費パターン
いくつかの地域は炭層が非常に深いため将来は坑内
の傾向を考慮すると、石炭生産量、国内需要および
採掘を選択せざるを得ない状況にある。
輸出需要は伸び続けることになると思われる(表 3)。
石炭開発における難題としては、新たな石炭資源
の探査、厳しい環境基準内での石炭産業の発展、輸
送手段の開発、および低級炭の利用などを挙げるこ
とができる。現時点では、インドネシアにおける石
155
M. Lubis; International Forum 2003 - Coal Resoruces Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
表 2 石炭生産量実績および 2007 年までの見通し
単位:千トン
会社
実生産量
予測生産量
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
PTBA
10,211
9,482
12,500
12,500
12,500
13,000
13,000
CCoW −第Ⅰ世代
66,690
76,624
87,126
90,992
91,855
92,078
94,445
CCoW −第Ⅱ世代及び第Ⅲ世代
9,843
10,455
15,055
15,375
16,625
17,625
18,625
採掘権保有者
5,781
6,794
5,000
5,000
5,000
5,000
5,000
15
17
300
300
300
300
300
92,540
103,372
119,981
124,167
126,280
128,003
131,370
112,454
116,480
118,468
120,191
122,558
共同採掘者
総生産量 −高い予測の場合
−低い予測の場合
出典：鉱物石炭事業局：Directorate of Mineral and Coal Enterprises, 2003; Company Work Program and Budget of
CCoW, 2003
表 3 石炭生産量、国内需要および輸出に関する実績と見通し
単位：百万トン
年
国内需要
生産量
輸出
電力
セメント
その他*
合計
2002 年
(実量)
103.3
20.0
4.7
4.5
29.2
74.2
2003
112.4
21.5
5.0
4.5
31
81
2004
116.5
24.7
5.5
5.0
35.2
81
2005
118.5
25.6
6.0
5.0
36.6
81.9
2006
120.2
27.6
6.5
5.0
38.6
81.6
2007
122.6
28.7
6.5
5.5
40.7
81.9
Source; 鉱 物 石 炭 事 業 局 Directorate of Mineral and Coal
* metallurgy, pulp industry, small industries, etc.
Enterprises, 2003
3.
環境問題
3.1
露天採鉱が環境に及ぼす影響
上記の影響は、以下のような 3 種類の環境上の影
響として簡約することが可能である。
一般的に、露天採鉱の各段階は、樹木の伐採・除
1)
森林および土地劣化への影響
去、表土の除去、採炭、洗炭、選炭、土地の復旧、
2)
地表水への影響
および閉山によって構成されており、各段階におい
3)
大気への影響
て以下のような影響を引き起こす恐れがある。
¾ 樹木の伐採・除去による森林破壊
インドネシアは世界最大の熱帯雨林国の 1 つであ
¾ 排出された酸性物質への曝露
るため、林業と露天採鉱が相対立することになる可
¾ 土地の侵食
能性が非常に高い。即ち、熱帯雨林を保存する必要
¾ 廃油による汚染
がある一方で、国家収入および雇用を確保する上で
¾ 大気汚染
の貢献度が高い経済活動(例えば、石炭採掘など)を
押し進める必要があるという否定しがたい強力な事
156
M. Lubis; International Forum 2003 - Coal Resources Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
実が存在している。1999 年に森林法第 41 号が施行
因で水汚染が発生する可能性が非常に高い。しかし
されてからは、探鉱区域のほとんどが保護林となっ
ながら、このような可能性は、厳しい採炭計画、抑
ており、既存の炭鉱でさえもそのうちの数カ所が強
制計画および監視計画を立てることによって最小限
制的に保護林の中に含められている。1999 年の森林
に抑えることが可能であると確信している。
法第 41 号では、保護林内では露天採掘活動を行うこ
3.2
インドネシアにおける石炭利用
とができない旨が規定されている。この規定の順守
インドネシアの主要な環境上の難題には、非常に
は、インドネシア社会がより開かれた民主社会に変
多くの人口の生活を支えることが含まれている。大
化している現在においては更に厳しくなっている。
気汚染及び水質汚染は既に臨界レベルに達している。
現在の社会は、提起された環境問題に対して遙かに
特に、人口密度が最も高いジャワ島において著しい。
率直に意見を述べるようになっており、政府自体も、
インドネシアの炭素排出量は低いレベルにとどまっ
環境問題に関する国民の懸念と、国家収入並びに雇
ているが、今後はインドネシア原産の石炭の使用量
用を確保する上で炭鉱が有する潜在的な経済価値の
が増大して炭素排出量も増大することが懸念されて
両方について、賢明に対処し、かつ考慮しなければ
いる。インドネシアは再生可能エネルギー(特に地熱
ならなくなっている。
エネルギー)の潜在力が非常に高いが、再生可能資源
はまだ十分には利用されていない。
事実、採炭会社は石炭探査を行うために広大な面積
の土地を必要とするが、実際の採炭面積(住宅、病院、
石炭に関する問題は、石炭を利用すると温室効果
学校、道路、空港、港などの支援インフラを含む)
ガス(GHG)が大気中に排出されることである。イン
は、元来の採炭面積と比較して非常に小さくなって
ドネシアでは、PLN（電力公社）電力システムを用
いる。例えば、全 CCoW および全採炭権保有者が占
いている従来型の石炭火力発電所が総発電容量の
めている面積はインドネシアの国土(陸地)のわずか
35.7%を占めており、これらの石炭火力発電所は
2%程度にすぎず、他方、現在操業中の炭鉱および支
GHG を大気中に排出させるため、環境に優しくない
援インフラは全体でインドネシアの国土のわずか
とみなされている。しかしながら、これらの排出量
0.068%を占めているにすぎない（表 4）
。
については削減策を講じることが可能である。即ち、
石炭に関する 2 つの大きな課題は、エネルギー源と
エネルギー・鉱物資源省は、政府内の関連省庁およ
しての石炭利用を増やすこと、及び石炭利用による
び国会議員と一連の協議を果たしてきており、同協
影響を軽減することであり、その結果、石炭産業に
議終了時には、保護林のうちの数カ所の地域を採炭
おいてクリーン・コール・テクノロジーをどのよう
用に割り当てることを、法律によって許可する大統
に採用するかということに結び付いてくることにな
領令が発令されることが予想される。
ると思われる。
河川および湖などの地表水汚染に関しては、露天
アジア開発銀行 ADB は、2003 年 3 月に、ジャカ
採掘炭鉱のほとんど、および選炭プラントは河川の
ルタにおける大気汚染対策資金として 60 万ドルを
近くに所在しており、石炭を輸送するために河川の
提供することを承認しており、同技術援助資金は、
利用もしているため、水汚染が発生する可能性があ
主に、
「ブルースカイ」プロジェクトと呼ばれるクリ
る。水汚染物質の発生源は、微粉炭、土地の侵食お
ーン車両燃料計画の促進に用いられることになる。
よび酸性物質の排出などである。さらに、インドネ
更に、インドネシアは有鉛ガソリンの使用を段階的
シアの数カ所の石炭採掘地域では年間平均降雨量が
に廃止しつつあり、2005 年に全面的な禁止措置を発
4,000∼6,000 mm に達する場合もあり、採掘区域など
効させる予定である。
のように地表が被覆されていない土地では浸食が原
157
M. Lubis; International Forum 2003 - Coal Resoruces Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
表 4 推定採炭面積および保護林の比較
インドネシアでの鉱物保有規制下における
土地利用形態
インドネシアにおける CCoW および採掘
権保有者が占める総面積(探査および開発)
インドネシアの総保護林面積
生産中の炭鉱、尾鉱池および全インフラ
(居住町の建設地を含む)の総面積
4.
4.1
推定面積(ha)
インドネシアの国土
(1 億 9,800 万 ha)に占める割合
5,718,000
2%
32,338,000
16%
135,000
0.068%
環境の損傷を最小限に抑えるための政策お
重要である。その後、同規制は、
「環境アセスメント
よび措置
(EIA)(インドネシア語では AMDAL:Analisa Mengenai
石炭と環境政策
Dampak Lingkungan)に関する政府規制第 51 号」
(1993
インドネシア政府は 1970 年代、1980 年代および
年)によって改正・修正されている。
1990 年代に環境管理に関するいくつかの基本法を
施行しており、これらの法律のうち、最初の且つ最
環境に対して有意な影響を及ぼすことになる新規
も重要な法律は、「生活環境の管理に関する基本規
の物理的開発(プロジェクト)はすべて(石炭産業のプ
定についての法律第 4 号」(略して生活環境管理
ロジェクトを含む)開始前に EIA 調査を実施しなけ
法)(1982 年施行)である。2 番目の基本的な環境法は、
ればならない。なお、インドネシアにおける EIA 調
「生活資源およびその生態系の保存に関する法律第
査は、上記の政府規制に従い、基本的には以下の項
5 号」(1990 年施行)である。さらに、3 番目に重要な
目によって構成されている。
環境基本法は、「空間利用の管理に関する法律第 24
号」(1992 年施行)である。なお、環境に関するこれ
らの法律上の枠組は、主にインドネシアの 1945 年憲
1) KA(Kerangka Acuan) ANDAL 即ち環境影響分析
上の考慮事項(EIA の TOR)
法(特に、第 33 条の条項 3)に基づいたものであり、
2) ANDAL 調査、即ち環境影響分析調査
同条項では、「土地および水ならびにその中に含ま
3) RKL (Rencana Pengelolaan Lingkungen)即ち環境
れている自然的財産は国家が支配するものとし、さ
管理計画−同調査において判明した大きな影
らに、国民の最大の利益のために用いるものとする」
響はすべて RKL 計画によって緩和させるよう
と規定している。
にしなければならない。
4) RPL (Rencana Pemantauan Lingkungan)即ち環境
生活環境を管理するということは、インドネシア
モニタリング計画−プロジェクト進行中に環
の法制度の中に生態学的理解を取り入れるというこ
境に対して及ぼすあらゆる影響をモニタリン
とである。関係法の前文では、
「生態系とは、生活環
グし、環境へのあらゆる影響を定められたすべ
境において互いに影響を及ぼし合っているあらゆる
ての周囲の環境基準値以下にすることを目的
要素から成る包括的かつ総合的な体系である」と定
としている。
義している。同法の主な目標は、人間と生活環境の
間、現世代と将来の世代の間、そして一般的には開
上記の法律の所管官庁は環境省である。同省が設
発と生活環境の間において調和のとれたバランスを
置されたのは 1978 年であり、国家の環境管理政策を
保つことができるようにすることである。さらに、
策定する上で非常に積極的な役割を果たしている。
(1)有機資源および無機資源、(2)人工資源、および (3)
そ の 後 、 1990 年 に 、 環 境 影 響 管 理 庁 す な わ ち
文化遺産の保護に関する数多くの規制がこれらの法
BAPEDAL(Badan Pengendalian Dampak Lingleungan)
律から派生しており、これらの規制の中では、
「環境
が大統領令第 3 号(1990 年)によって設置され、さら
アセスメント要件に関する政府規制第 29 号」が最も
に、1994 年に発令された大統領令第 77 号による修
158
M. Lubis; International Forum 2003 - Coal Resources Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
正を受けて地域別 BAPEDAL が各州に設置された。
n) 鉱山総局長令第 336 号の K(1996 年)−再生保証
金
環境省は、諸技術部門および地方自治体と環境保
護に関する調整を行う責任も負っている。全当事者
政府規制第 41 号(1999 年)では、大気の質に関する
および利害関係者は、環境への影響が十分に特定お
国家基準を 5 年ごとに見直すものとする旨が規定さ
よび予測されているかどうかについての評価、さら
れている。同大気汚染基準は、あらゆる汚染源(移動
には、対象プロジェクトの環境管理は重要な影響に
汚染源および固定汚染源の両方)を対象にしたもの
対処する上で適切であるかどうかについての評価を
である。各地域(例えば、州、行政管区および町など)
行わなければならない。
では、国家基準に準拠していることを条件として、
自地域ごとの特別な大気汚染基準を設定することが
持続可能な開発を実現させるための規制を以下に
できる。
示す。
4.2
閉山政策
a) インドネシア共和国法第 4 号(1982 年)およびイ
インドネシア憲法第 33 条では、
「土地、水および
ンドネシア共和国法第 23 号(1997 年)−環境管
天然資源は国家によって管理されており、国民の最
理規制
も快適な生活のために利用するものとする」と規定
b) 政府規制第 27 号(1999 年)−環境アセスメント
している。同文脈における国民の最も快適な生活と
は、
「採鉱プロジェクトの計画時には、該当する地域
(EIA)
c) 政府規制第 18 号(1999 年)−危険物および毒物
に関する廃棄物管理
社会が閉山後に自社会の能力の範囲内で開発を持続
できるように準備を整えることが重要であるという
d) 政府規制第 41 号(1999 年)−大気汚染管理
ことにも関心を向けるべきである」という意味で解
e) 環境省令第 15 号/MENLH/4(1996 年)−「ブルー
釈すべきである。
スカイ」計画
f) 環境省令第 16 号/MNLH/4(1996 年)−「ブルース
カイ」計画実行優先地域
しかしながら、これまでは採鉱プロジェクトの計
画時には持続可能な開発の必要性を考慮していなか
g) 環境省令第 35 号/MENLH/10(1993 年)−自動車
に関する排出基準
った。即ち、主に経済に関連した目標に焦点が合わ
せられており、そのとき限りのものであるにすぎな
h) 環境省令第 13 号/MENLH/3(1995 年)−固定汚染
源に関する排出基準
かった。鉱物資源はその性質上再生可能な資源では
ないため、採掘は持続可能な開発の 1 つの形態であ
i) 環境省令第 45 号/MENLH/10(1997 年)−大気汚
染に関する排出基準指数
るとみなすことはできないと殆どの人々が認識して
いた。その結果、閉山は単に採掘許可が終了したと
j) 環境省令第 03 号/MNLH/3(1988 年)−大気の質
に関する基準
いうことであるか、または採掘された土地を再生も
しくは復旧させるということであるにすぎないとみ
k) BAPEDAL(環境影響管理庁)長官令第 205 号
られていた。
(1996 年)−大気汚染管理に関する技術的指針
l) 鉱山・エネルギー省令第 103 号の K(1994 年)−
しかしながら、最近は閉山に関する認識が急速に
変化してきている。例えば、閉山は複雑に組み合わ
鉱山検査官による RKL および RPL の監督
m) 鉱山・エネルギー省令第 1211 号の K(1995 年)
された環境上、社会上、経済上および開発上の諸課
−採鉱作業を原因とする損傷および汚染の防
題を生じさせることになるため、石炭産業界が採鉱
止および解決
期間全体にわたってこれらの諸課題を適切に認識し
159
M. Lubis; International Forum 2003 - Coal Resoruces Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
て準備を整えておくように政府は指導しなければな
た閉山政策)についての理解を深めさせる。
らない。更に、閉山計画は関係する地域社会、その
・ 石炭産業活動による生物圏、従業員の健康と保
他の主要な利害関係者およびあらゆるレベルの政府
安、および地域社会に対する悪影響を最小限に
が納得する形で実行されなければならないというこ
抑える。
・ 技術および政策を通じて、生産作業および石炭
とを政府が自覚するようになってきている。
の利用が原因で発生する「単位当たりの」排出
インドネシアでは、原生態状態から採炭活動の全
量を大幅に削減させる。
段階(探査、操業、閉山)が終了後の新しい生態状態
・ 先端のクリーン・コール・テクノロジーを開発
に至るまで、採炭活動に関する土地利用を持続させ
し、さらに、石炭消費者(石炭火力発電所、セメ
る政策を策定している。同政策では、原生態状態は、
ント産業など)における同技術の効率的かつ有益
採掘前の生態状態または環境状態と同等であるか、
な移転に貢献する
またはより優れている状態を閉山後に確保すること
・ 持続可能性に関する地元の諸課題に即した形で
ができるような形であれば、管理して変化させるこ
採炭区域周辺のコミュニティの開発を個々の石
とができると簡潔に述べている。このため、採掘活
炭会社が支援し、採炭作業の所在場所および規
動中に管理/モニタリング計画を実行することが成
模に関わる経済社会上の機会を拡大することが
功の鍵を握っている。
できるようにする。
4.3
石炭開発において持続可能な開発を実現させ
インドネシアでは、エネルギー部門における CDM
プロジェクトに関する持続可能な開発に関連して、
る戦略
石炭の場合は、持続可能な開発という目標を完全
インドネシア共和国エネルギー・鉱物資源省
に達成させなければならないという難題が存在して
(MEMR)令第 953 号の K/50/MEM(2003 年 7 月 17 日)
いる。すなわち、経済社会の開発を引き続き促進さ
を通じて、以下のようないくつかのプロジェクト判
せる一方で石炭を効率的に使用し、且つ、その環境
定基準を策定している。
上の能力を向上させなければならないということを
・ 多角化計画および保存計画を支援している。
意味している。
・ クリーン・テクノロジーおよびクリーン・エネ
同戦略は、持続可能な開発および石炭に関する一
ルギー・テクノロジーを支援し、開発している。
組の重要な原則および目標に基づいており、以下の
・ 環境上の持続可能な開発の実現を支援している。
3 つの相互に関連した目標を有している。
・ 地域経済の成長を支援している。
・ 失業を増大させない。
¾ 経済の安定および繁栄
・ 技術移転が行われる。
¾ 社会の開発および発展
・ 地域社会の開発を行っている。
¾ 環境の持続可能性
上記の判定基準はクリーン・コール・テクノロジ
石炭産業では、持続可能な開発に対して最大限に
貢献することを目的としていくつかの優先事項を設
定している。
・ 石炭産業および採炭団体の間で、持続可能な開
発に関する原則(例えば、これらの原則に関連し
160
ー開発計画に即した判定基準であり、採炭計画の立
案から石炭の利用までが対象になっている。
M. Lubis; International Forum 2003 - Coal Resources Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
5.
結論
影響は、1)
よび 2)
政策、戦略および規制の各手法お
クリーン・コール・テクノロジー(CCT)
(1) インドネシアにおける現在の石炭生産量およ
手法を通じて最小限に抑えることが可能であ
び利用量は 10 年前と比較して 4 倍に達してお
る。さらに CCT は、資源効率を向上させる技術
り、石炭産業は今後も成長を続けることになる。
および排出量を低減させる技術によって持続
基本的には、インドネシアの石炭産業は同国の
可能な開発に貢献することができる。
エネルギーミックスのバランスにおいても非
常に重要な役割を果たしている。石炭は、経済
社会の開発全体に対しても多大な貢献をして
いる。さらに、採炭は、雇用を創出しており、
国家予算および地方政府予算にとって重要な
財政収入を生み出しており、新技術と技能の移
転を実現させており、インフラを改良しており、
さらには地域社会の開発に貢献している。一般
的には、石炭産業は全世界において地域社会の
開発に貢献している。
(2) 採炭活動および石炭の利用を原因とする環境
上の 2 大問題が存在している。しかしながら、
インドネシアでは、いくつかの該当する規制を
設けることによって適切な採炭方法を実践し
てきている。インドネシアにおける採炭は大規
模および中規模な採炭であり、比較的新しい技
術が導入されているおかげで環境に対する影
響も比較的小さいものにとどまっている。他方、
現在すでに、採炭活動を原因とするいくつかの
環境問題(例えば、採炭と林業の対立、および、
通常は、小規模である違法採炭による環境破壊
問題など)が発生しており、これらの問題につい
ては、採炭に関する利害関係者の間で調整を行
うことによって処理すべきである。
(3) 持続可能な開発に真に貢献する環境政策を奨
励すべきである。すなわち、持続可能な開発を
実現させるためには、経済上、社会上および環
境上の諸目標をバランスのとれた形で達成さ
せる必要があり、このため、経済社会の開発上
の諸目標を損なわないようにしながら環境上
の影響を最小限に抑えるようにすべきである。
石炭の生産および利用を原因とする環境上の
161
M. Lubis; International Forum 2003 - Coal Resoruces Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
162
Z. Deren; International Forum 2003 - Coal Resources Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
中国における石炭産業およびクリーンコールテクノロジーの近年の動向
Dr. Zhu Deren
Vice President, China National Coal Association
要約
中国共産党第 16 回大会において、中国経済は新しい工業化の段階にある、と位置づけられた。これは、中
国が工業化の段階を完了できなかったことは事実であるが、かといって中国は旧来のやり方、すなわち長い
時間と多大な資源を消費し、先進国が経験した深刻な環境汚染を生み出すようなやり方を踏襲するつもりは
ない、ということを意味している。そこで本稿では、今後の石炭需要充足と環境保護のため、中国石炭産業
が新しい工業化段階において直面している課題と産業改革の方法とを記述する。
1.
中国共産党第 16 回大会に基づく経済成長
たとえば 1995 年の都市部住民の所得は 1980 年の 8.87
1.1
中国のめざましい経済成長
倍であり、また農村部住民の 8.26 倍である（図 3）
。
中国は世界最大の人口を抱える国家である。改革
開放政策の実施以来、中国は偉大な変革を遂げた。
2000
GDP は毎年 7%を超える成長率を記録し、2000 年に
1600
は 8 兆 9,404 億 RMB（1990 年の購買力平価による換
1200
算で 9,970 億米ドル、5 兆 9,500 億 GK$）に達した。
800
これは 1980 年の約 20 倍である（図 1）
。
400
0
10000
1980
1985
1990
1995
2000
8000
図 2 中国のエネルギー消費
6000
4000
1200%
2000
0
800%
1980
1985
1990
1995
2000
400%
図 1 中国の GDP 成長
0%
この期間、経済成長の基幹であるエネルギーと鉄
1980
1985
1990
1995
鋼の生産量と消費量が激増した。たとえば 2000 年の
エネルギー消費量（修正済み値）は 16.6 億トンと、
図 3 中国の国民所得
1980 年の約 2.6 倍に達し（図 2）
、鉄鋼消費量は 1.4
億トンで、1980 年の約 3 倍に達した。
1.2
中国国民一人当たりの GDP と所有資産
中国の社会と経済の発展は非常にめざましいもの
経済成長にともない、中国国民の生活水準も向上し、
163
であったが、国民一人当たりの GDP と所有資産はな
Z. Deren; International Forum 2003 - Coal Resoruces Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
お低水準であり、したがって中国は依然として発展
途上国であることを認めざるを得ない。たとえば、
図 5 は、土地単位面積当たりの所有資産の差を先
進国と中国で比較したものである。
2000 年における米国の一人当たり GDP は 29,000
350
300
250
200
150
100
50
0
GK$で世界ナンバーワンであり、日本やイギリス、
ドイツは 19,000∼21,000GK$の範囲であり、これが
先進国の水準を代表している。2000 年における中国
の GDP は世界第 2 位であったが、国民一人当たりの
GDP はわずか 4,640GK$であり、これは米国の 1/6、
先進国の 1/4、世界平均の 66%に過ぎない（図 4）
。
JAP GER UK
Car
30000
25000
US I ND BRI RUS CHI
Hi gh Way Km
Load Way Km
図 5 所有資産の差
20000
15000
1.3
工業化の初期ないし中期段階にある中国
10000
上述した中国の現在の経済成長の分析によれば、
5000
GDP は非常に高く、産業の発展はめざましいものの、
0
US
国民一人当たりの GDP は低水準にあり、また経済効
JAP UK GER BRA RUS CHI I ND
率と技術水準も十分とはいえない。2 次産業の生産
図 4 国民一人当たり GDP
高はすでに 50%に達しているが、市場サービスのシ
ステムはまだ完成していない。また、農村部から都
表 1 は国民一人当たりの GDP を先進国と中国で比
市部への人口流入も都市化の速度も、非常にゆるや
較したものである。この表から、2000 年における中
かである。つまり、中国は巨大な発展途上国として
国の国民一人当たり GDP が、
米国とイギリスの 1902
工業化の段階を完了することができなかった、とい
∼1905 年の水準と同等であり、ドイツと日本では
うことである。
1937∼1962 年と同等であることがわかる。
中国共産党第 16 回大会では、現在の中国は工業化
表 1 先進国と中国との GDP の差
の初期ないし中期段階にあるが、工業化の実現には
国
英国
米国
ドイツ
日本
中国
新しいやり方を採用しなければならない、すなわち
GKUS$
4628
4648
4807
4778
4640
年
以下の特徴を備えた工業化を追求する必要がある、
1902
1905
1937
1962
2000
また、経済成長と国民の生活水準を表す指標とし
て、国民一人当たりの所有資産がある。中国では
2000 年に人口 100 人当たりの所有自動車数が 1.3 台
だったのに対し、日本は 44.7 台であった。また、中
国では人口 100 人当たりの高速道路距離が約 1km で
と指摘された：
¾ 先進技術
¾ 高効率
¾ 資源消費の抑制
¾ 環境汚染の抑制
¾ 多くの人材
あり、これは米国の 1/23 である。中国の人口 10 万
人当たりの鉄道距離は 5.1km であり、これは世界平
新工業化において中国石炭産業が直面する
2.
課題
均の 33%弱である。更に人口 100 万人当たりの空港
2.1
数も、世界平均の 4%に達していない。
石炭生産に対する需要
発展途上国における工業化の過程では、農業経済
164
Z. Deren; International Forum 2003 - Coal Resources Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
から工業化への移行にともない、エネルギー消費量
れば、原炭需要は 2020 年が 2.45∼2.83Btoe、2030 年
と国民一人当たり GDP が図 6 に示したように S 字曲
が 2.93∼3.48Btoe となる。これは石炭資源としてば
線を描く。現在の中国は工業化の初期ないし中期段
かりでなく、中国石炭産業の能力にとって相当な量
階にあり、したがって今後、エネルギー消費量は急
である。
激に増加するはずである。
2.2
Achievedindustrialization
安全な生産
近年、石炭採掘の安全性に関しいくつかの進展が
Energy Consumption
あった。中国は安全性に関する基盤が弱いこと、工
業化が初期ないし中期段階にあること、生産性や科
Status Quo
of China
学技術の発展に関する制約があることなどから、石
炭採掘の安全性は、図 7 に示したように非常に深刻
な状況にある。
8000
GDP
6000
図 6 S 字曲線
4000
一方、中国では石炭資源は豊富であるが石油と天
2000
然ガスは乏しい。従って今後何十年間にわたる多大
0
なエネルギー需要を満たすためには、石炭が重要な
1991
1993
1995
1997
1999
役割を果たすことになる。
図 7 炭鉱事故における鉱夫死者数
最近、中国地球採掘資源地質研究所の戦略研究セ
ンターの専門家グループが報告書を発表し、以下の
石炭採掘の安全性に関するこうした深刻な状況は、
現実問題として、石炭に対する多大な需要と採掘能
予測を提示した：
力のギャップに起因する。(採掘能力には、約 3 万の
¾
¾
エネルギー消費量と国民一人当たり GDP との
小規模炭鉱の採掘能力が含まれており、そうした炭
間には弾力的な factor law が成立する。
鉱は残念ながら安全とはほど遠い状況である)
各年度における GDP 成長率の平均は、2001∼
2010 年が 7∼6%、
2010∼2020 年が 5∼4%、
2020
∼2030 年が 3.5∼3%になる見通しである。
したがって中国は大規模な近代的炭鉱の建設を促
進し、小規模炭鉱の閉山を進める必要があるものの、
小規模炭鉱の生産量が総生産量の約 30%を占めると
さらに報告書は研究結果として、エネルギー需要
いう現実があるために、それが困難な状況である。
が 2005 年は 1.47∼1.527Btoe、2010 年は 1.86∼
2.01Btoe、2015 年は 2.13∼2.38Btoe、2020 年は 2.45
∼2.83Btoe、2.30 年は 2.93∼3.48Btoe になると予測し
2.3
環境
工業化が招く大きな問題に環境汚染がある。先進
国は環境汚染の段階の経験し、その上で工業化の過
ている。
程でその対策を講じてきた。中国は世界の人口の
石炭は中国における主要エネルギーであることか
20%を抱える大国家であり、急激な工業化の段階に
ら、仮に石炭がエネルギー全体の 50%を占めるとす
ある。さらに中国の主要エネルギーが石炭であるこ
165
Z. Deren; International Forum 2003 - Coal Resoruces Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
とから、現在も環境問題は深刻な状況にある（表 2）。
あり、このプラントの年間生産能力は、石油製品 250
万トンである。
表 2 中国の産業公害(2000 年)
煤煙排出量
液体廃棄物排出量
固体廃棄物排出量
SO2 排出量
煙塵排出量
11.654 Mt
41.52 Bt
816 Mt
19.95 Mt
11.75 Mt
3.3
3.3.1
小規模炭鉱の再編
小規模炭鉱の合併
1997 年、内モンゴルの Baorixi 炭鉱が 218 の小規
模炭鉱と合併し、新会社が生まれた。新会社の石炭
生産量は、
年間 50 万トンから 323 万トンに増加した。
2.4
技術
また石炭資源の回収率は 10%から 40%に増加し、死
中国には、Shenhua（神華）グループや Yanzhou グ
亡事故件数は 78%減少した。
ループ等、非常に近代的な炭鉱も存在する。そして
主要国有炭鉱では非常に進んだ技術が用いられてい
3.3.2
小規模炭鉱の買収
る。例えば、こうした炭鉱の 2000 年における機械化
2000 年、Shenhua Group は生産能力 15 万トンの
レベルは 75.43%であり、完全機械化炭鉱が 59.44%
Yujialiang 炭鉱を、地元所有者にトン当たり 10 元を
に達している。しかし技術水準の低い約 3 万の小規
支払って買収した。改革を行ったのち、Yujialiang 炭
模炭鉱が、石炭総生産量の約 30%を占めている。し
鉱は規模を拡大した近代化炭鉱に生まれ変わり、生
たがって全体として見れば、中国石炭産業の技術は
産能力は 500 万トンに増え、2002 年の石炭生産量は
十分な水準に達しておらず、現状のままでは新工業
1,059 万トンに達した。
化段階の需要を満たすことは不可能であろう。
3.3.3
3.
石炭産業の改革
3.1
巨大石炭企業グループの形成
技術改革
1997 年、China Coal Research Institute が、陜西省に
ある生産能力 45 万トンの Shuangou 炭鉱の技術改革
昨年、22 の炭鉱と 14 の選炭工場が合併して、Shanxi
に参加し、採掘技術水準を著しく向上させた。その
Coking Coal Group Corporation Ltd.が生まれた。このグ
結果、2002 年における同炭鉱の生産量は 121.6 万ト
ループ企業の生産能力は、年間にコークス炭 4,161 万
ンに達し、死亡事故は 0 件となった。
トン、中国のコークス炭総生産量の 1/4 であり、また
選炭能力は年間 3,235 万トンである。グループの石炭
製品は精錬用炭、ボイラー用炭、コークスなどである。
3.4
合弁炭鉱
Shanxi Asian American Daning Energy Company Ltd.
は、中国石炭産業への外国投資のモデルケースであ
また同グループは、採掘設備の工場や坑口発電所
を有しているほか、発電への投資も行っている。
る。
同社の採掘計画埋蔵量 1 億 7,000 万トンであり、
年間生産量は 520 万トンを予定している。合弁事業
のパートナーは次のとおりである：Asian American
3.2
石炭-電力-鉄道-港湾-海運の融合
Coal Inc. が シ ェ ア 56% ； Jincheng Daning Coal
1985 年設立の Shenhua Group Corporation Ltd.は現
Company Ltd.がシェア 36%；Jincheng Branch Company
在、石炭-電力-鉄道-港湾-海運を融合した企業となっ
of Shanxi Coal Transportation & Sales Corporation がシ
ている。2001 年の石炭生産量は 4,000 万トンであり、
ェア 8%。
鉄道線路は 1,040km、海運能力に比した港湾能力は
3,000 万トン、発電容量は 4,000MW である。
3.5
クリーンコールテクノロジーの開発
クリーンコールテクノロジーの開発は、中国石炭
同グループは石炭液化の実証プラントを開発中で
166
企業が抱える改革課題の 1 つである。中国固有のク
Z. Deren; International Forum 2003 - Coal Resources Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
リーンコールテクノロジーは、以下の 4 部門に分か
沈下、水源汚染、廃炭などだからである。
れる：石炭の加工；石炭の燃焼；石炭の変換；排出
物質のコントロールと廃物処理。クリーン・コール・
中国環境保護法を遵守するため、石炭企業は環境
テクノロジーの開発に関し、中国石炭産業が力を入
問題の解決に従来以上の関心を払っている。図 8 は、
れているのは以下の点である：
遼寧省撫順西部の露天掘り鉱山における土地再生を
示したものである。
3.5.1
選炭と加工
2000 年における中国の選炭能力を表 3 に示した。
選炭方法は、ジグ選別が 52%、重選が 28%、浮選
3.5.3
石炭のガス化と液化
石炭のガス化と液化は、石炭企業の石炭製品を優秀
でクリーンなガスやオイルに変換する方法であり、環
が 14%、その他が 6%である。
境保護にも益する。例えば、Shenhua Group はオイル
3.5.2
の生産能力 250 万トン/年の石炭液化実証プラントを
採掘地域における汚染物質の処理
中国においては、石炭採掘地域の汚染はすなわち
全国の汚染を意味する。なぜなら採掘地域がほぼす
建設する予定であり、2010 年には石炭の液化によっ
て 1,000 万トンのオイルを生産する計画である。
べての省に分布しており、汚染が CH4 の排出、地盤
表 3 中国の選炭能力
炭鉱
国有
地方
郷鎮
計
出炭
Mt
535.74
194.26
269.17
999.17
選炭工場
237
176
1181
1584
選炭容量
Mt/a
364.78
93
64.21
521.99
選炭量
Mt
239.85
56.8
40
336.65
図 8 撫順西部の露天掘鉱山における採掘跡地修復地域
167
選炭率
%
44.8
29.2
14.9
33.7
Z. Deren; International Forum 2003 - Coal Resoruces Development and Environmental Harmony September 2003, NEDO / JCOAL
参考文献
1) World Coal Industry Development Report, Li Xilin,
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Trade Commission Of People’s Republic Of China,
1999.
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Industry In China, Zhu Deren, Journal Of China Coal
Society, Vol. 22, 1997.
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Publishing House, 2000.
5) Proceeding Of China International Conference On
Coal
Processing,
Utilization
&
Environment
Protection, Beijing, 2002
6) Mineral
Resource
And
Nation
Economy
Development, Wang Anjiang, Earthquake Publishing
House, 2002
7) Evaluation And Countermeasure Of Chain Coal
Resource, Li Kerong, 2001.
168