روش استخراج معدن زیرزمینی

بررسی انواع روش استخراج معدن زیرزمینی

استخراج معدن به فرآیند برداشت مواد معدنی از عمق زمین گفته می‌ شود که به‌ طور مستقیم به تأمین منابع ضروری بشر کمک می‌ کند. این فعالیت، از حدود ۴۰۰۰ سال پیش، در تلاش برای بهره‌ برداری از سنگ ‌ها و کانسار ها آغاز شد. اولین نمونه ‌های معدن کاری توسط مصریان باستان برای استخراج سنگ فیروزه در منطقه سینا صورت گرفت.

از آن زمان، استخراج فلزاتی مانند طلا، نقره، آهن و سرب در نقاط مختلف جهان ادامه یافته است. این شغل که به‌ عنوان یک حرفه سخت شناخته می ‌شود، اما لذت ‌بخش است، چرا که نتیجه آن در اشیایی چون الماس و ظروف مسی به ‌وضوح نمایان است. در این مقاله به بررسی روش استخراج معدن زیرزمینی، می پردازیم.

معرفی روش استخراج معدن زیرزمینی

روش استخراج معدن زیرزمینی زمانی مورد استفاده قرار می ‌گیرد که هزینه ‌های باطله ‌برداری و استخراج مواد معدنی در روش سطحی بیشتر از درآمد حاصل از فروش مواد باشد. در این روش، مواد معدنی از طریق حفاری ‌های افقی (تونل یا گالری) یا عمودی (چاه) استخراج می‌ شوند. از مزایای این روش می ‌توان به کاهش هزینه ‌های باطله ‌برداری، نیاز به فضای کمتر و کاهش تأثیرات منفی زیست ‌محیطی اشاره کرد.

با این حال، معایب آن شامل افزایش هزینه‌ های نیروی انسانی به دلیل محدودیت در حمل تجهیزات، هزینه‌ های اضافی تهویه، روشنایی، آبکشی و حمل و نقل، همچنین پیچیدگی ‌های فنی و ایمنی پایین ‌تر نسبت به استخراج سطحی می ‌باشد. این روش خود به دسته های کوچکتری تقسیم می شوند که عبارتند از:

1. روش اتاق و پایه در استخراج معدن
2. روش انباره‌ای در استخراج معدن
3. روش استخراج از طبقات فرعی در استخراج معدن
4. روش کندن و آکندن در استخراج معدن

روش اتاق و پایه در استخراج معدن

روش اتاق و پایه یکی از روش ‌های سنتی و متداول استخراج معدن زیرزمینی است که در آن، معادن به صورت شبکه‌ای از اتاق ‌های مستطیلی و پایه ‌های پشتیبان استخراج می ‌شوند. این روش برای معادنی با لایه ‌های سفت و سخت، مانند معادن زغال‌ سنگ و برخی مواد غیر فلزی، به کار می ‌رود. در ابتدای فرآیند، اتاق ‌ها و پایه‌ ها طبق نقشه‌ های از پیش تعیین ‌شده حفر می ‌شوند. در این مرحله، پایه ‌ها به عنوان پشتیبان سقف معدن عمل کرده و از فرو ریزش آن جلوگیری می ‌کنند.

پس از حفر اتاق‌ ها، مواد معدنی از داخل آن ‌ها استخراج می ‌شوند. از ویژگی ‌های بارز این روش، استفاده از تجهیزات ساده و هزینه کمتر در مقایسه با دیگر روش‌ های استخراج است. در عین حال، این روش نیاز به محاسبات دقیق برای تعیین حجم مواد قابل استخراج از هر اتاق و تعداد پایه ‌های لازم دارد تا ایمنی معدن حفظ شود. اگر بافت معدن نرم باشد یا معادن بسیار عمیق باشند، استفاده از روش‌ های دیگر مانند استخراج انفجاری توصیه می‌ شود.

روش انباره‌ای در استخراج معدن

روش انباره‌ای از روش های استخراج معدن زیرزمینی یکی از شیوه ‌های سنتی و ساده استخراج است که در آن، کانسنگ ‌ها از برش ‌های افقی استخراج شده و مواد معدنی با استفاده از دستگاه ‌های سنگین مانند لودر و بلدوزر از معدن خارج می ‌شوند. این مواد در نواحی مختلف معدن به صورت انبار های بزرگ جمع‌ آوری می ‌شوند. این روش عمدتاً برای کانسار های با عمق 1 تا 30 متر مناسب است و در آن مواد معدنی بر اساس ویژگی ‌هایی مانند اندازه، شکل و نوع ماده معدنی به صورت طبقه ‌بندی شده در انبار های مختلف ذخیره می ‌شود.

سادگی و هزینه پایین این روش باعث شده که هنوز در بسیاری از کشور های جهان به عنوان روش اصلی استخراج مورد استفاده قرار گیرد. با این حال، این روش محدودیت ‌هایی دارد که شامل نیاز به فضای وسیع برای انبار ها، هدر رفت بالا در حمل و نقل، خطر آسیب به مواد معدنی و نیاز به تخلیه مواد غیر قابل استفاده است. از سوی دیگر، این روش برای استخراج مواد سولفیدی که احتمال خود سوزی دارند یا دیگر مواد خاص مناسب نمی ‌باشد.

روش استخراج از طبقات فرعی در استخراج معدن

روش استخراج از طبقات فرعی یکی از تکنیک ‌های پیشرفته در استخراج معدن زیرزمینی است که در معادن با کانسار های قائم یا پر شیب کاربرد دارد. در این روش، تونل ‌های فرعی در عمق معدن حفر شده و از طریق انفجار و برش سنگ ‌ها، مواد معدنی از طبقات مختلف استخراج می ‌شوند. این روش به ویژه در معادنی با قطر کمتر از ۲۵ متر و ارتفاع حدود ۲۰ متر مناسب است.

از آنجا که تونل ‌ها به صورت موازی با امتداد ماده معدنی حفر می ‌شوند، انتقال سنگ ‌ها به طبقات بالا تر یا پایین ‌تر با استفاده از دستگاه ‌های پیشرفته صورت می ‌گیرد. یکی از مهم ‌ترین مزایای این روش، کاهش هزینه‌ های تولید و افزایش بهره‌ وری است. علاوه بر این، خطرات و آسیب ‌های احتمالی برای معدن ‌کاران کاهش می ‌یابد و کیفیت استخراج نیز بهبود می ‌یابد. با این حال، این روش نیازمند تجهیزات پیشرفته، سیستم ‌های تهویه مناسب و مدیریت دقیق ایمنی است.

روش کندن و آکندن در استخراج معدن

روش کندن و آکندن یکی از روش ‌های اصلی در استخراج معدن زیرزمینی است که به‌ ویژه برای جدا سازی مواد مفید از سنگ‌ های معدنی استفاده می ‌شود. در این فرآیند، سنگ معدن ابتدا خرد شده و سپس در ترکیب با آب و مواد شیمیایی قرار می ‌گیرد. هدف اصلی این روش شکستن پیوند ها میان مواد مفید و غیر مفید سنگ معدن است، به ‌طوری که مواد ارزشمند از سنگ جدا شوند. این فرآیند می ‌تواند به ‌طور مؤثری در معادنی که دارای کانسار های رگه‌ای یا لایه‌ای پر شیب و ضخیم هستند، به کار رود.

در این روش، مواد شیمیایی به ‌طور مستقیم به سنگ معدن اضافه می ‌شوند تا با اجزای مختلف آن واکنش دهند و مواد مفید آزاد شوند. هر چند این روش می‌ تواند در برخی شرایط مؤثر باشد، اما معمولاً با هزینه ‌های بالا و نیاز به دقت فراوان همراه است. انتخاب این روش بستگی به ویژگی ‌های خاص معدن، نوع کانسار و هزینه‌ ها دارد. به همین دلیل، هر معدن نیاز به بررسی دقیق و انتخاب روش مناسب خود دارد تا بتوان بهره ‌برداری بهینه را انجام داد.

سخن پایانی

در این مقاله به بررسی روش ‌های استخراج معدن زیرزمینی پرداخته‌ایم و نکات مفیدی در این زمینه ارائه کردیم. استخراج معدن زیرزمینی به ‌عنوان روشی پرهزینه و پیچیده، زمانی مورد استفاده قرار می‌ گیرد که استخراج مواد معدنی به روش سطحی اقتصادی نباشد. این فرآیند به کمک حفاری ‌های افقی و عمودی انجام می‌ شود و مزایایی چون کاهش هزینه ‌های باطله ‌برداری و کاهش تاثیرات زیست ‌محیطی دارد. با این حال، هزینه ‌های بالای نیروی انسانی، تهویه و ایمنی از چالش ‌های اصلی آن هستند.