Kiruna 1,435 mm 標準軌鉱山鉄道 — KUJ 1365 の坑内自動運搬
スウェーデン北部キルナにある LKAB キルナ鉱山は、坑内に標準軌（1,435 mm）を敷いた自動運搬鉄道をもつ。 鉄道といえば狭軌が当たり前だった鉱山の世界で、なぜわざわざ地上幹線と同じ軌間を地下 1.4 km に通したのか。 ここでは第7次主運搬レベル「KUJ 1365」を題材に取り上げる。 シュート装入から列車運搬、破砕、スキップ巻上げまでの工程連鎖をたどる。 そして標準軌化という一見直感に反する設計判断を、一次・準一次根拠で読み解く。 連載第2部で一般化した鉱山軌道（rail haulage）の、具体例として読んでほしい。
1 1. キルナ鉱山とサブレベル・ケービング
LKAB キルナ鉱山は 1890 年創業の LKAB 最大の生産拠点であり、年次報告書では主運搬レベルが地下 1,365 m に位置すると明記されている。(1) 採掘対象は磁鉄鉱（magnetite）の鉱体で、全長約 4 km・厚さ約 80 m・深さ約 2 km にわたって急傾斜で延びる。(2) この巨大かつ均質な鉱体形状が、大量採掘法であるサブレベル・ケービング（sub-level caving、分層崩落法）の採用を可能にしている。
サブレベル・ケービングは、鉱体内に多数の生産水準（サブレベル）を一定間隔で展開する方法である。 そして上方から鉱石を段階的に崩落させながら、オアパス（ore pass、鉱石落し坑）へ流下させていく。 キルナ鉱山では、この重力流動の挙動が長年の研究対象となってきた。 崩落鉱石の回収率を左右する装入挙動は、学会論文として継続的に報告されている。(3) 崩落で得た鉱石をどれだけ効率よく坑底へ集められるか。 それが、後続の運搬・破砕・巻上げ系統の負荷を決める出発点になる。
重要なのは、こうした大量採掘では「掘る」工程よりむしろ「運ぶ」工程の能力が、全体の律速になりやすい点である。 崩落させた鉱石を坑底の主運搬レベルへ集約し、地上まで一気に押し上げる。 この運搬系の設計こそが、キルナ鉱山の生産能力を支えている。
2 2. KUJ 1365 — 深さ 1,365 m の新主運搬レベル
KUJ 1365 は、深さ 1,365 m に新設された第7次主運搬レベルを指す。 LKAB は 2008 年 10 月 28 日の理事会で、この新主運搬レベルの建設を決定した。 これは約 120 億 SEK（12 billion kronor）を投じる、同社最大級の産業投資として公表された。(4) 約 10 年の工期を経て第1段階が稼働を開始し、開所式は 2013 年 5 月に行われている。(4) 建設の準一次記録を残したのは、LKAB キルナ所属の Hans Engberg による学会発表（svbergteknik BK2014.001）である。 著者が LKAB 社員であるため、ここではこれを準一次資料に位置づけ、二次の業界誌より一次に近い根拠として参照する。(5)
なぜ既存水準の延命ではなく、より深い新水準を一から建設したのか。 サブレベル・ケービングでは採掘が下方へ進むほど、 鉱石を集約する主運搬レベルも順次深くしていく必要がある。 キルナ鉱山が主運搬レベルを世代（第1次〜第7次）で数えてきたのには、理由がある。 それは、採掘前線の深化に合わせて運搬基盤そのものを世代交代させてきた歴史を反映している。 設計能力は粗鉱（crude ore）で年間 3,500 万トン（35 Mt/年）とされる。 この能力値は、制御システム実装事業者である Granitor（旧 Midroc Electro）の公式リファレンスにも記載されている。(6)
ただし設計能力と実績は区別して読む必要がある。 2025 年の実績は粗鉱 44.9 Mt、上工程製品（upgraded products）25.9 Mt であり、「設計 35 Mt/年（crude）」という公称値とは桁の取り方が異なる。(1) 以下では、能力値と実績値、粗鉱と製品を取り違えないよう明示して扱う。
3 3. 工程連鎖 — シュート装入から列車・破砕・スキップ巻上げへ
KUJ 1365 の運搬系は、LKAB 年次報告書が示す 6 工程の連鎖として整理できる。(1) すなわち、①坑道掘進（drifting）、 ②生産発破のための穿孔・装薬（遠隔操作ドリルによる production drilling and blasting）、 ③生産積込（production loading、ローダーがオアパスへ投入）である。 続いて、④シュート装入（chute loading）と運搬（haulage、鉱車または鉱山トラックが破砕機へ搬送）、 ⑤排出・破砕（discharging and crushing）、 ⑥巻上げ（hoisting）と進む。
このうち、ここで主題とする運搬・破砕・巻上げは、④〜⑥に対応する。 シュート装入では、オアパス底部のシュートから、底開き鉱車（bottom-dump ore car）へ崩落鉱石を積み込む。 満載となった列車は主運搬レベル上を走り、 坑内の破砕ステーションへ鉱石を排出する。 破砕後の鉱石は約 10 cm（−100 mm）の大きさに整えられ、最終工程の巻上げに送られる。(1)
巻上げを担うのがスキップ巻上機（skip hoist、鉱石エレベータ）である。 年次報告書によれば、スキップは 40 トンの鉱石を 60 km/h で巻き上げる。(1) 垂直距離は約 1.4 km に達する。(7) 崩落で坑底に集めた鉱石を、最後にこの垂直搬送で地上へ押し上げる。 ここまでが、KUJ 1365 の運搬系の一巡である。 なお巻上げの段数や中間水準の有無については、一次資料間で記述が分かれる。 そのため、ここでは「約 1.4 km を巻き上げる」という距離の事実にとどめ、段数の断定は避ける。
3.1 図1 KUJ 1365 の運搬工程連鎖
4 4. 標準軌（1,435 mm）化の意味
KUJ 1365 の最大の特徴は、旧水準の 891 mm 軌間から、新水準で標準軌（1,435 mm）へ移行したことである。 準一次根拠である svbergteknik は、「891 mm から 1435 mm 標準軌（standardspårvidd）へ移行し、レール重量を 50 から 60 kg/m（UIC60）へ増し、最小曲線半径を 80 m から 150 m へ拡げる」と明記している。(5) この移行は、上方に残る 1045 m レベルの 891 mm 軌間と新レベルの標準軌とを対比する形でも記録されている。(8) 鉱山軌道は狭軌が主流であり、地上幹線と同じ標準軌を地下に通すのは鉱山では異例といってよい。
ではなぜ、狭いほうが取り回しやすそうな坑内で、あえて軌間を広げたのか。 査読学会論文 ACG F-04 は、キルナ鉱山が「過大な列車重量を避けるために 1435 mm の標準軌（normal gauge of 1435 mm to avoid excessive train weights）」を選んだと述べている。(9) 狭軌のほうが軽量・小型という直感に反する話である。 所要の搬送能力を狭軌の少数大型車で確保しようとすると、軸重・列車重量が過大になりやすい。 標準軌で車体と編成を適正化するほうが、 軌道・橋梁・巻上系への負荷を抑えられるという判断である。
これに加え、業界誌は標準軌化の実務的利点を二つ挙げている。 こぼれ（spillage）の低減と、交換用の鉄道車両部品を標準軌の汎用品として安価に調達できる点である。(7) すなわち標準軌化は、二つの層で説明される。 第一に、列車重量の適正化という運搬力学上の理由（一次根拠 ACG F-04）である。 第二に、こぼれ低減・部品調達コスト低減という運用上の理由（業界誌）である。 鉱山では異例の選択が、むしろ大量・連続運搬を成立させるための合理だった、というのが第3部の核心である。
| 項目 | 旧水準 | KUJ 1365（標準軌化後） | 出典 |
|---|---|---|---|
| 軌間 | 891 mm | 1,435 mm（標準軌） | svbergteknik(5) |
| レール重量 | 50 kg/m | 60 kg/m（UIC60） | svbergteknik(5) |
| 最小曲線半径 | 80 m | 150 m | svbergteknik(5) |
軌道延長と列車諸元は、時点によって異なる点に注意が必要である。 第1段階の 2014 年時点では、軌道延長は約 12 km、運搬は 7 編成（各 650 t 積載）で担われていた。(5) 一方、2024 年時点の諸元はさらに拡張されている。 ACG F-04 は、軌道延長 25 km、機関車 9 機（各 108 t・900 kW、架線・側方架線・蓄電池を併用する triple-mode 給電）と記録する。 さらに 17 m³ 底開き鉱車 163 両（1 機関車 + 21 両で 1 編成）、装入シュート 39 か所、排出ステーション 4 か所、日産最大 110,000 トンと続く。(9) ここではこの 2 時点を必ず年次併記し、初期諸元を現在値で上書きしない。
5 5. 自動化・安全・保守
KUJ 1365 の運搬鉄道は無人・全自動運転である。 信号・列車制御は Bombardier の Interflo 150（無線式列車制御 CBTC を基盤とし、自動列車運転 ATO と自動列車防護 ATP を備える）で構成される。 独立技術誌は 2013〜2018 年時点で、57 基の転てつ装置（point machine）、180 基の地上子（balise）を備えたと報じている。 そして生産用 9 機・保守用 4 機の機関車によって、38 か所の装入地点からの運搬を自動で捌いていたという。(10) 制御システムは Midroc Electro（現 Granitor）主導のコンソーシアムが、Siemens の PCS7 プロセス制御基盤とともに納入した。 機関車は独 Schalke が供給した。(10) なお Interflo 150 を擁した Bombardier の鉄道信号事業はその後 Alstom に統合されており、製品系譜としては現社名で参照する必要がある。
自動化の水準をどう位置づけるか。 鉱山機械の業界団体である GMG（Global Mining Guidelines Group）は、自動化ガイドライン第2版（2024 年）で Levels of Autonomy（自動化レベル）を 6 段階（Level 0 の完全手動から Level 5 の完全自動まで）として定義している。(11) あわせて、人が立ち入る必要のない遠隔操業区域（zero-entry mining）の枠組みも示している。(11) キルナの無人運転列車は、鉄道側の自動化等級でみれば運転士を要しない最上位に相当する。 GMG の枠組みに照らしても、自動化レベルの高い側に位置づけられる。 こうした自律運搬は鉱山業界全体の潮流でもあり、露天側では自律運搬車（AHS）が累計 1,000 台規模に達したことが報告されている。(12)
運搬鉄道だけでなく、上流の積込工程も遠隔・電動化が進む。 LKAB は主運搬レベルの管制室から、坑内の電動ローダー群を AutoMine 系の遠隔操作で運用している。 その担い手として、Sandvik や Epiroc のバッテリー電動ローダーが用いられる。 メーカー公表値（独立検証は伴わない）では、Sandvik の Toro LH518iB は積載 18 トン・電動駆動 540 kW で AutoMine 対応とされる。 さらにリン酸鉄リチウム電池の交換（AutoSwap）を、約 3 分で行うという。(13) 同じくメーカー公表値では、Epiroc の Scooptram ST14 SG（Smart and Green）は積載 14 トンの電動ドライブトレインと自動化対応制御（RCS）を備えるとされる。(14) 電動化は坑内の排気ガスと発熱を抑える。 そして換気負荷の低減を通じて、深部坑内の保守・安全を支える方向に働く。 無人列車と遠隔・電動ローダーの組み合わせは、運搬系全体を「人が常時立ち入らない」高自動化の側へ押し上げている。(11)
6 6. 都市移転との関係（最小限の言及）
キルナ鉱山をめぐる話題として、採掘深化に伴う地盤変形によりキルナ市街の移転が進められている事実は、広く知られる。(1) この都市移転の産業地理学的な経緯は、日本語の査読論文でも論じられている。(15) ただし都市移転は、ここでの主題ではない。 本連載の対象はあくまで鉱山機械と運搬システムであり、都市移転は採掘の深化がもたらす背景事象として最小限に触れるにとどめる。 都市計画・社会的合意形成の側面は本特集の射程外であり、深入りはしない。
ここで示したのは、一連の運搬力学である。 すなわち、巨大鉱体をサブレベル・ケービングで崩し、深さ 1,365 m の主運搬レベルに集約し、標準軌の無人列車と坑内破砕、スキップ巻上げで地上へ運び上げる流れである。 とりわけ「過大な列車重量を避けるために標準軌を選ぶ」という設計判断は、示唆に富む。 それは鉱山軌道を単なる狭軌の延長ではなく、搬送能力から逆算して軌間を決める material-handling system として捉え直す好例といえる。(9) 連載第2部で概観した自動 rail haulage の一般論を、KUJ 1365 という具体に落としたとき、運搬こそが大量採掘の律速であるという視点が、改めて浮かび上がる。