به طور کلی روش‌های استخراج از معادن با توجه به نوع ماده معدنی، میزان ذخیره، عمق و محل قرارگیری ماده معدنی، ملاحظات زیست محیطی، هزینه‌های استخراج و سایر عوامل فنی و مهندسی به 2 دسته کلی تقسیم می‌شوند.
1- سطحی یا روباز (Surface mining)
2- زیرسطحی یا زیرزمینی (Underground Mining or subsurface mining)
امروزه در ایران (بیش از 90 درصد معادن) و سایر نقاط جهان معمولاً استخراج از معادن به روش سطحی یا روباز انجام میشود. در این روش ابتدا روباره یا باطله روی مواد معدنی به شکلی که با مواد معدنی مخلوط نشود، برداشته شده سپس اقدام به استخراج ماده معدنی و در صورت نیاز انتقال آن به کارخانه فرآوری می‌نماییم. مهمترین مزایا و معایب این روش عبارتند از:
مزایا :
معایب :
این روش خود به دسته‌های کوچکتری تقسیم میشود که در شکل زیر نمایش داده شده است.
این روش معمول‌ترین روش استخراج معادن در سرتاسر جهان است در این روش با ایجاد یک پیت یا گودال یه صورت پلکانی اقدام به استخراج مواد معدنی میکنند. از این روش زمانی استفاده میشود که ذخایر معدنی نسبتاً نزدیک به سطح باشند و عملیات باطله برداری مقرون به صرفه باشد. از این روش برای استخراج طیف وسیعی از مواد معدنی فلزی مانند آهن، مس، طلا تا غیر فلزی مانند آهک، شن و ماسه و فسفات میتوان استفاده کرد. پس از ایجاد زیرساخت‌های فیزیکی ضروری معدن فعالیت‌های تولید از حفاری، آتشباری، بارگیری و حمل باطله و مواد معدنی آغاز میشود.
نمایی از یک معدن سطحی استخراج شده به روش روباز
این روش مختص استخراج سنگ های ساختمانی و تزییتی است. به دلیل اهمیت حفظ کیفیت ظاهری این سنگ ها عملاً عملیات آتشباری در استخراج این گونه سنگ ها عملیاتی نخواهد بود (مگر در موارد خاص) . در این روش معمولاً به کمک سیم برش الماسه اقدام به بریدن سنگ ها به شکل بلوک های چند تنی میکنند.
دستگاه سیم برش الماسه شامل سیم الماسه به طول ۲۵ تا ۴۵ متر (حداکثر ۱۵۰ متر) به وسیله یک اینچ با قرقره راهنما، در یک جهت معین به طور دایم روی سنگ بریده میشود.
برای این منظور ابتدا در سنگ دو چال عمود برهم که محدوده بلوک را تشکیل میدهد حفر شده سپس سیم الماس از آن عبور داده میشود. دستگاه برش در موقع کار بر روی ریل قرار دارد و با استفاده از امکانات الکترونیکی و هیدرولیکی به طور اتوماتیک بر روی ریل جابجا میشود که با انجام عمل برش خود را به عقب میکشد.
نیروی کشش سیم که حدود ۱۰۰ تا ۱۵۰ کیلوگرم است به صورت ثابت حفظ میشود. دستگاه وینچ معمولاً در فاصله ۵ الی ۸ متری سینه کار قرار میگیرد. بدین ترتیب حدود ۱۵ متر از سیم الماسه به طور آزاد کار می کند.
مکانیزم دستگاه به گونه ای است که میتوان با جابجایی و تغییر جهت محور از حالت افقی به عمودی سنگ را به طور افقی و یا عمودی برید.
برش افقی باید زمانی صورت گیرد که برش عمودی کوه هنوز انجام نگرفته است. زیرا در غیر این صورت در انتهای برش افقی امکان دارد بلوک سنگ از کوه جدا شده و سیم برش را که در حالت افقی کار میکند له نماید.
نمایی از یک معدن سنگ ساختمانی
از دیگر روش های استخراج سنگ‌های ساختمانی استخراج به کمک مواد شیمیایی منبسط شونده است که استفاده از آن در معادن سنگ ساختمانی رو به افزایش است.
روش استخراج نواری یا روبرداری:
از این روش معمولاً برای ذخایری مانند زغال‌سنگ، بوکسیت، ژیپس و فسفات استفاده میشود. و مراحل کار به ترتیب عبارتند از:
مسطح کردن سطح و برداشت پوشش گیاهی
حفاری در باطله و آتشباری
برداشت باطله و دمپ آن
بارگیری و باربری ماده معدنی
بازسازی
نمایی از استخراج به روش نواری یا روبرداری
روش استخراج مته آگر:
از این روش معمولاً برای استخراج لایه های زغال استفاده میشود. دستگاه اوگر دارای مته‌های مارپیچی با قطر بزرگی است که به صورت افقی در لایه‌های ماده معدنی حفر شده و اقدام به استخراج مواد معدنی میکند. سوراخ‌ها به صورت افقی در فواصل منظم تا عمق 1000 فوتی حفر می‌شوند. هنگامی که سوراخ به انتهای لایه ماده معدنی می‌رسد، دستگاه اوگر چند فوت جابه‌جا شده و سوراخ دیگری حفر میشود. استخراج مارپیچ یک روش نسبتا کم هزینه برای استخراج زغال سنگ است و در مناطقی که بار اضافی (مواد پوشش دهنده روی ماده معدنی) ضخیم تر از آن است که از نظر اقتصادی برداشته شود یا جایی که لایه زغال سنگ برای استخراج زیرزمینی بسیار نازک است، عملی است.
روش استخراج پلاسر:
این روش بیشتر جهت استخراج ذخایر پلاسری سنگین مانند طلا در حاشیه رودخانه‌ها و سواحل انجام میشود. در این روش به کمک شست و شو و به دلیل تفاوت در وزن مخصوص مواد معدنی و رسوب‌های آبرفتی، مواد معدنی ته نشین و جدا می‌شوند. در این روش به دلیل اینکه بخش زیادی از رسوبات مجدداً به زمین برمی‌گردد کمترین تأثیر منفی را روی محیط زیست می‌گذارد.
روش استخراج انحلال:
در این روش یک سری گمانه در شبکه منظم حفر می‌گردد و توسط شبکه لوله کشی به یکدیگر مرتبط می‌شوند، حال بسته به نوع کانسار برای استخراج مواد معدنی، حلال یا ذوب کننده از داخل شبکه لوله کشی به داخل کانسار تزریق میشود. در این صورت ماده معدنی حل شده و پس از آن از طریق شبکه لوله کشی به بیرون از معدن برای تغلیظ و فرآوری توسط پمپ انتقال پیدا میکند.
برای این روش چند شرط مهم باید محیا باشد.
از دیگر روش های انحلال به لیچینگ (مناسب برای ذخایر کم عیار مس) میتوان اشاره کرد.
هنگامی که نسبت مجموع هزینه های باطله برداری و استخراج مواد معدنی در روش سطحی نسبت به درآمد حاصل از فروش مواد معدنی کمتر شود یا به زبان ساده‌تر استخراج به روش سطحی اقتصادی نباشد، استخراج مواد معدنی را به صورت زیرزمینی ادامه خواهیم داد. در این روش با ایجاد حفریات معدنی افقی (تونل یا گالری) ، شیب دار یا عمودی (تونل شیبدار یا چاه) اقدام به استخراج مواد معدنی می‌نماییم. مهمترین مزایا و معایب این روش عبارتند از:
این روش خود به دسته های کوچکتری تقسیم میشود که در شکل زیر نمایش داده میشود.
در استخراج معادن زیرزمینی، همان‌طور که از نام این روش پیداست، مجموعه فرآیندهای استخراج در زیرزمین انجام میشود. روش‌های استخراج معادن زیرزمینی به عنوان یکی از روش‌های مهم در صنعت معدن‌کاری استفاده میشود.
استخراج معادن زیرزمینی با روش‌های بدون نگهداری یا همان روش‌های غیر مکانیزه، یک روش سنتی و قدیمی در صنعت معدن است. در این روش‌ها، بدون استفاده از دستگاه‌های مکانیزه، با استفاده از دستگاه‌های سنتی مانند چکش، قیچی، مته و ... مواد معدنی از زمین استخراج میشود. برخی از روش‌های بدون نگهداری در استخراج معادن زیرزمینی عبارت است از:
به دلیل محدودیت‌های فنی و اقتصادی، استخراج معادن زیرزمینی با استفاده از روش‌های بدون نگهداری به تدریج کاهش یافته است و در بسیاری از کشورها، به جای آن از روش‌های مکانیزه استفاده میشود. با این حال، در برخی معادن، به دلیل شرایط محیطی خاص و هزینه‌های بالای انتقال مواد معدنی، هنوز هم از روش‌های بدون نگهداری در استخراج استفاده میشود.
استفاده از روش‌های بدون نگهداری در استخراج معادن زیرزمینی، به دلیل محدودیت‌هایی مانند نیاز به نیروی انسانی بیشتر و هزینه‌های بالای انتقال مواد معدنی، با مشکلاتی همراه است. همچنین در این روش‌ها، احتمال وقوع حوادث و بروز خسارات در معادن بسیار بالا است و نیاز به تعمیرات و نگهداری بیشتری وجود دارد.
روش اتاق و پایه (Room and Pillar) یکی از روش‌های استخراج معدن است که به عنوان یکی از روش‌های سنتی و معمول در صنایع معدنی استفاده میشود. در این روش، یک معدن به شکل یک شبکه از اتاق‌های مستطیلی و پایه‌های راهرو سطحی استخراج میشود. این روش جهت استخراج برخی کانسارهای لایه‌ای کاربرد دارد و برای انجام این روش، ابتدا یک معدن به شکل شبکه‌ای از اتاق‌های مستطیلی با اندازه‌های مختلف تعیین میشود. سپس پایه‌های راهرو سطحی به عنوان محورهای اصلی استخراج در این شبکه انتخاب می‌شوند و پس از انجام این مراحل، معدن به دو بخش تقسیم میشود: بخش اتاق‌ها و بخش پایه‌ها.
در این روش فضاهای استخراجی به وسیله‌ی پایه‌ها نگهداری می‌شوند و در این روش ابتدا به وسیله‌ی ماشین‌آلاتی مانند دریل‌ها، تونل‌های کوچکی در پایه‌ها حفر می‌شوند و به عنوان محورهای اصلی استخراج استفاده می‌شوند. سپس اتاق‌ها به وسیله‌ی ماشین‌آلات حفر ، مانند جک‌هامر تحت فشار قرار می‌گیرند و از داخل اتاق، مواد معدنی استخراج می‌شوند.
روش اتاق و پایه جهت استخراج مواردی همچون زغال‌سنگ و برخی مواد غیرفلزی مورد استفاده قرار میگیرد و در این روش، پس از استخراج مواد معدنی از اتاق‌ها، پایه‌ها همچنان در جای خود باقی می‌مانند و به عنوان پشتیبانی برای سقف معدن استفاده می‌شوند. این روش به دلیل قابلیت انجام دادن استخراج در معادن با سطح‌های مختلف و همچنین استفاده از تجهیزات ساده‌تر و ارزان‌تر در مقایسه با روش‌های دیگر، یکی از محبوب‌ترین روش‌های استخراج معدن است.
در روش اتاق و پایه، برای جلوگیری از فروپاشی سقف معدن، باید محاسبات به دقت صورت گیرد و مشخص شود که چه حجمی از مواد معدنی باید از هر اتاق استخراج شود و چه تعداد پایه در هر بخش باید باقی بماند. این محاسبات به عنوان طراحی پایه و سقف معدن معروف هستند.
علاوه بر این، در صورتی که معدن از نوع بافت نرم و ضعیف باشد، بهتر است از روش‌های دیگری مانند روش توده‌ای استخراج حاصل شود. همچنین در برخی موارد، اگر معادن بسیار عمیق باشند، روش اتاق و پایه قابل اجرا نیست و باید از روش‌های دیگری مانند روش انفجاری استفاده کرد.
روش اتاق و پایه همچنین مزایایی نیز دارد. به عنوان مثال، در این روش، معدن‌ها به صورت مستقل به صورت بخش‌های کوچک استخراج می‌شوند و این می‌تواند باعث کاهش هزینه‌های حمل و نقل و استخراج گردد. همچنین، در این روش، اتاق‌ها و پایه‌ها می‌توانند برای تزئین معدن و همچنین به عنوان مکان‌های تفریحی برای بازدیدکنندگان معدن استفاده شوند.
در کل، روش اتاق و پایه در دو مرحله استخراج اولیه و ثانویه انجام میشود و یکی از روش‌های سنتی و معمول در صنایع معدنی است که با در نظر گرفتن شرایط و خصوصیات معدن، می‌تواند به عنوان یک روش استخراج معدن موثر و اقتصادی در نظر گرفته شود.
روش کارگاه و پایه در استخراج معدن
در روش کارگاه و پایه، ابتدا یک پایه بزرگ به عنوان نقطه مرجع در معدن ایجاد میشود. سپس از طریق حفر تونل‌های افقی و عمودی، بخش‌های کوچکتری از معدن استخراج می‌شوند و به پایه اصلی انتقال داده می‌شوند. در این روش، معادن با نوعی بافت سنگین و قوی بهترین عملکرد را دارند.
در روش کارگاه پایه میزان شیب کانسار حتما می‌بایست از 35 درجه کمتر باشد و یکی از مزایای این روش، این است که تجهیزات استخراج بزرگ و سنگین به کمک کامیون‌ها یا قطارهای کوچک به محل کارگاه‌ها حمل می‌شوند و بعد از استخراج، با استفاده از ماشین آلات بزرگ، معدن از محل پایه اصلی خالی میشود.
در این روش، معدن به صورت دائمی به عنوان یک کارگاه بزرگ استفاده میشود و با ایجاد سیستم‌های حفاری و تونل‌سازی مداوم، استخراج معادن ادامه پیدا میکند. این روش باعث میشود که بتوان از قدرت انسانی و ماشینی برای استخراج بیشتر و بهتر از معادن استفاده کرد.
در روش کارگاه و پایه، کارگران باید از تجهیزات ایمنی مانند کلاه ایمنی، کفش ایمنی و لباس‌های حفاظتی استفاده کنند. همچنین، باید به مسائلی مانند نگهداری ماشین آلات و انبار مواد معدنی در کارگاه‌ها توجه کرد و باید بگوییم برای اجرای این روش باید ضخامت کانسارها بالا باشد.
با توجه به مزایا و معایب روش کارگاه و پایه، میتوان گفت که این روش در برخی معادن بسیار موثر است. به خصوص در معادنی که نیاز به استخراج مداوم دارند، این روش می‌تواند مورد استفاده قرار بگیرد. این روش بدون نگهداری بوده و قبل از استفاده از این روش، باید از توانایی‌ها و محدودیت‌های آن آگاهی داشته باشیم و به دقت بررسی کنیم که آیا این روش بهترین روش برای استخراج معدن در هر مورد خاصی است یا خیر.
روش انبارهای در استخراج معدن، یکی از روش‌های استخراج سنتی و ساده است که در آن کانسنگ‌ها در برش‌های افقی استخراج می‌شوند و ماده معدنی مورد نظر با استفاده از دستگاه‌های مخصوص، مانند بلدوزر و لودر، از معدن استخراج و در ناحیه‌های مختلفی از معدن به صورت انبارهای بزرگی جمع میشود.
این روش برای کانسارهای 1 تا 30 متر مناسب بوده و در این روش، ماده معدنی استخراج شده در انبارها به صورت طبقه بندی شده و با توجه به نوع ماده معدنی، اندازه و شکل آن، در انبارهای مختلفی به طور جداگانه قرار میگیرد. این روش به دلیل سادگی و کم هزینه بودن و امکان استفاده از دستگاه‌های سنگین در شرایط سخت، هنوز در بسیاری از کشورها به عنوان روش استخراج اصلی کاربرد دارد.
در روش انبارهای خصوصیات ماده معدنی بسیار مهم است و این روش دارای محدودیت‌هایی است، از جمله نیاز به فضای بسیار بزرگی برای ایجاد انبارها، هدررفت بالا در فرآیند حمل و نقل ماده معدنی، امکان ایجاد آسیب به ماده معدنی به دلیل برخورد با سایر مواد و نیاز به تخلیه مواد غیرقابل استفاده و ... که به همین دلیل، روش‌های جدیدتر و پیشرفته‌تری برای استخراج معدن به کار گرفته می‌شوند. باید بدانید این روش مناسب استخراج مواد سولفیدی که دچار خودسوزی می‌شوند نیز نمی‌باشد و برای استخراج برخی مواد دیگر نیز این روش پیشنهاد نمی‌شود.
روش استخراج از طبقات فرعی (Sublevel Stopping)، یکی از روش‌های استخراج زیرزمینی معادن است که برای استخراج معادن با روش سنگ بری مناسب است. این روش جهت استخراج سری کانسارهای قائم و یا پر شیب مورد استفاده قرار میگیرد و در این روش، برای دستیابی به معادن، تونل‌هایی در طبقات فرعی از معدن حفر میشود و پس از آن، معدن با استفاده از دستگاه‌های سنگبری و انفجار سنگ‌ها، از طبقات فرعی استخراج میشود.
در برخی موارد جهت استخراج، طراحی کارگاه‌ها در این روش به صورت موازی امتداد ماده معدنی صورت میگیرد و در این روش، تونل‌های فرعی در طبقات مختلف حفر شده و معدن با استفاده از دستگاه‌های سنگ بری و نقل قولنجی از تونل‌های فرعی به طبقه‌های بالاتر یا پایین‌تر منتقل میشود. این روش در معادنی کاربرد دارد که قطر آنها کمتر از 25 متر و ارتفاع آنها کمتر از 20 متر است.
استفاده از روش استخراج از طبقات فرعی مزایایی دارد که این مزایا عبارتند از: کاهش هزینه‌های تولید، کاهش خطرات و آسیب به معدن‌کاران، افزایش بهره‌وری و بهبود کیفیت معدن استخراج شده و.... با این حال، این روش همچنین محدودیت‌هایی نیز دارد که این محدودیت‌ها عبارتند از: نیاز به سیستم‌های تهویه و اطمینان از ایمنی تونل‌های فرعی، نیاز به ابزارهای پیشرفته برای برش و حفاری، و همچنین نیاز به تجهیزات پر هزینه و مدیریت کارایی برای دستیابی به بهره‌وری بهینه.
روش استخراج از طبقات فرعی به دلیل مزایایی که دارد، در استخراج معادن طلا، نقره، مس و روی استفاده میشود. در این روش، قبل از آغاز استخراج، باید تونل‌های فرعی را در طبقات مختلف از معدن حفر کرد و سپس با استفاده از دستگاه‌های سنگبری، سنگ‌های معدنی را بریده و با استفاده از دستگاه‌های نقل قولنجی به طبقات بالاتر یا پایین‌تر منتقل کرد.
روش استخراج از طبقات فرعی معمولاً در معادنی که شیب سطح معدن کم است و ضخامت کمی از معدن از زمین بالایی به زمین پایینی وجود دارد استفاده میشود. برای استفاده از این روش، تونل‌های فرعی با قطر کمتر از 7 متر و ارتفاع حدود 20 متر حفر می‌شوند. این روش نیازمند استفاده از دستگاه‌های حفاری پیشرفته، دستگاه‌های باربر، دستگاه‌های برش، دستگاه‌های نقل قولنجی و سیستم‌های تهویه هوا است.
در استخراج معادن، نگهداری معادن یکی از مهمترین عواملی است که باید در نظر گرفته شود. بدون نگهداری صحیح معادن، عمر مفید آنها کوتاه شده و مشکلات فنی و اقتصادی برای شرکت‌های معدنی ایجاد میشود. برای این منظور، در روش‌های استخراج معدن، معمولاً از روش‌های استخراج همراه با نگهداری استفاده میشود و برای این روش به وسایل مصنوعی جهت نگهداری معدن نیاز است.
در روش‌های همراه با نگهداری، جهت بهبود کارایی معدن و نگهداری از آن، میتوان از روش‌های مختلفی استفاده کرد، از جمله:تزریق مواد افزودنی به محیط استخراج به منظور کاهش اصطکاک، کنترل آب و بهبود پایداری.
روش کند و آکند جزو روش اصلی در استخراج معدن بوده که در آنها از مواد شیمیایی برای جداسازی مواد مفید از سنگ معدنی استفاده میشود.
در این روش، معدن‌ها ابتدا خرد و سپس در مخلوطی از آب و مواد شیمیایی قرار می‌گیرند تا مواد مفید از سنگ معدنی جدا شوند. این فرآیند باعث شکستن اتصالات بین معدن‌ها و مواد غیرمفید میشود و باعث آزاد شدن مواد مفید میشود.
این روش مناسب برای سری کانسارهای رگه‌ای یا لایه‌ای پرشیب و با ضخامت بالا بوده و در این روش مواد شیمیایی به صورت مستقیم به معدن افزوده می‌شوند تا با سنگ معدن و اجزای دیگر آن واکنش ایجاد شود. این فرآیند می‌تواند در بعضی موارد موثر باشد، اما معمولاً با هزینه‌های بالایی همراه است.
استفاده از این روش‌ها به عوامل مختلفی مانند نوع معدن، هزینه و موارد دیگر بستگی دارد و هر معدن خاص، روش مناسب خود را دارد و در این روش ماده معدنی به شکل سری برش‌های افقی در کارگاه استخراج میشود.
روش استخراج ستونی (Stope mining) یکی از روش‌های استخراج معدن است که برای استخراج معادن فلزی و معادن آتشفشانی مورد استفاده قرار میگیرد. در این روش، معدن به قطعات کوچکتر تقسیم میشود و ستون‌های بلند و ضخیم از معدن استخراج می‌شوند.
این روش برای استخراج معادن زیرزمینی کوچک مناسب است و برای این روش از ستون‌های چوبی استفاده میشود و این روش برای معادنی که دارای سنگ و سنگ آهن می‌باشند، بسیار موثر است. به علاوه، این روش به دلیل اینکه تمام مواد معدنی برای برداشت به سطح نیاز ندارند، به عنوان یک روش پایدار و کم‌مصرف شناخته شده است و این روش برای کانسارهای کم ضخامت با شیب متغیر مورد استفاده قرار میگیرد. همچنین باید بگوییم، این روش در معادن بزرگ و با بافت‌های زیرزمینی پیچیده مانند معادن ذغال سنگ معمولاً استفاده نمی‌شود.
روش کرسی چینی (Chinmey method) یکی از روش‌های پر هزینه‌ای است که در استخراج معادن از آن استفاده میشود. این روش برای استخراج معادنی که دارای شیب بالا و با زاویه بین 45 تا 90 درجه هستند، مناسب است. این روش در ابتدا در چین برای استخراج زغال سنگ مورد استفاده قرار می‌گرفت، اما در حال حاضر برای استخراج سایر معادن نیز مورد استفاده قرار میگیرد.
در روش کرسی چینی، معدن با استفاده از چرخه‌های بلند و خمیده به شکل کرسی چینی شکل میگیرد. سپس برای استخراج معدن، کارگران به بالای معدن برای برداشت مواد معدنی نفوذ میکنند و معادن را توسط تونل‌هایی که درون معدن شکل می‌گیرند، به صورت دستی استخراج میکنند. در این روش، معادن بدون استفاده از مواد منفجره و با استفاده از دستگاه‌های کمکی استخراج می‌شوند.
مزیت این روش این است که معادن به صورت یکپارچه‌ای شکل می‌گیرند و به عنوان یک سیستم ثبت می‌شوند. این روش همچنین در استخراج معدن از ایجاد آسیب به زمین جلوگیری میکند و این به عنوان یکی از مزایای این روش شناخته شده است. با این حال، به دلیل نیاز به تعداد زیادی کارگر و هزینه‌های بالا، استفاده از این روش در مقایسه با روش‌های دیگر ممکن است هزینه بیشتری داشته باشد.
روش‌های استخراج تخریبی (Blasting methods) از جمله روش‌های استخراجی هستند که برای بهره‌برداری از معادن به کار می‌روند. این روش شامل سه روش تخریب توده‌ای، تخریب در طبقات فرعی و جبهه کار بلند بوده و در این روش‌ها، با استفاده از منابع انرژی از قبیل انفجار، مواد معدنی از زمین جدا شده و در ادامه با استفاده از ماشین‌آلات و تجهیزات مختلف، از بین برده می‌شوند. در زیر به برخی از روش‌های استخراج تخریبی در بهره‌برداری از معادن پرداخته شده است:
روش جبهه کار بلند یکی از روش‌های استخراج معدن است که برای استخراج معادن با معدن‌کاری سطحی به کار می‌رود. این روش برای همه نوع سنگی اعم از نرم و سخت قابل اجرا است و در این روش، برای استخراج معدن از دستگاه‌هایی استفاده میشود که بر روی بالای معدن نصب شده و به سمت پایین فرو می‌روند. این دستگاه‌ها به عنوان مثال از نوع چرخ‌دنده‌ای هستند و با گردش چرخ‌های آنها، معدن را از زیر خود خارج میکنند.
برای رفت‌وآمد این دستگاه‌ها در حین استخراج، یک جاده عریض و طولانی به نام جاده جبهه کار بلند به کار می‌رود. این جاده برای انتقال دستگاه‌های استخراج و تخلیه مواد استخراجی به کار می‌رود و همچنین در این روش، ابتدا معدن با استفاده از دستگاه‌های سطحی مانند بولدوزر و لودر باز میشود و سپس دستگاه‌های جبهه کار بلند وارد عمل می‌شوند. این دستگاه‌ها با کمک یک جرثقیل، به سمت پایین فرو می‌روند و در همان زمان، مواد استخراجی را به سمت بالا بلند میکنند.
از مزیت‌های استفاده از روش جبهه کار بلند میتوان به عملیات سریعتر، کاهش هزینه‌ها و استفاده بهینه از دستگاه‌های استخراج اشاره کرد. با این حال، این روش به دلیل تخریب زیاد زمین و نیاز به انجام کارهای نگهداری پس از استخراج، در محیط طبیعی مشکلاتی دارد.
همچنین، نیاز به ساخت و نگهداری جاده جبهه کار بلند، نیروی کار متخصص و دستگاه‌های پیشرفته‌ای که قادر به کنترل و تنظیم دقیق عملیات استخراج هستند، نیازمند هزینه و زمان بیشتری است.
بنابراین، این روش معمولا در معادن با حجم بالا و در سطوح صاف معادن بکار می‌رود و در صورتی که معادن دارای ساختار ناهموار یا غیر قابل دسترس باشند، روش‌های دیگری مانند معدن‌کاری زیرزمینی ممکن است برای استخراج بهتر و موثرتر معادن مناسب تر باشند.
روش تخریب در طبقات فرعی یکی از روش‌های استخراج معدن در معادن زیرزمینی است. استخراج ماده معدنی در این روش، درون طبقات فرعی صورت میگیرد و در این روش، معدن به صورت شبکه‌ای از طبقات و گالری‌ها ساخته شده است و از طریق تخریب این طبقات، معدن استخراج میشود و به این مورد نیز باید توجه داشته باشید که در این روش عملیات استخراج می‌تواند در هر یک از طبقات فرعی اتفاق بیفتد و محدودیتی برای این مورد وجود نخواهد داشت.
در این روش، ابتدا طبقات فرعی با فواصل کوتاه در زمین ساخته می‌شوند. سپس از روش‌های تخریب مانند تخریب سنگ با استفاده از دینامیت، تخریب ناشی از انفجار هیدرولیک و تخریب با استفاده از دستگاه‌های حفاری و بارگیری، به استخراج مواد معدنی پرداخته میشود.
با توجه به اینکه در این روش، معدن به صورت شبکه‌ای از طبقات ساخته میشود، معادن زیرزمینی پیچیدگی بیشتری دارند و نیاز به برنامه‌ریزی دقیق‌تری برای ساختاردهی و کنترل عملیات استخراج دارند.
با این حال، این روش دارای مزایایی مانند کاهش نیاز به پرداخت هزینه‌های ساخت و نگهداری راه‌های دسترسی به معدن و هزینه‌های حمل و نقل مواد استخراجی به سطح زمین، می‌باشد. همچنین، تخریب در طبقات فرعی معدن به دلیل اینکه از ارتفاعات کمتری نسبت به سطح زمین شروع میشود، در شرایطی که برای استخراج معدن باید به ارتفاع بالا صعود شود، بسیار مناسب است.
در نهایت، با توجه به این که تخریب در طبقات فرعی معدن به میزان کمتری باعث آلودگی هوا و پدیده غبارزایی نسبت به روش‌های معدن‌کاری سطحی میشود، بنابراین برای محیط زیست و سلامت کارگران این روش بسیار بهتر است و در کل، روش تخریب در طبقات فرعی معدن یکی از روش‌های مورد استفاده در معادن زیرزمینی است که برای استخراج معادن با تراکم بالا و در معادنی که دارای ساختار پیچیده‌ای هستند، مناسب است.
روش تخریب توده‌ای (bulk mining) یکی از روش‌های استخراج معدن است که هزینه‌ی بسیار پایینی دارد و در آن به جای استخراج قطعه‌ای (selective mining)، تمام توده سنگ‌معدن در یک بلوک و یا بخشی از معدن با هم تخریب و استخراج میشود. در این روش، تمام سنگ‌های معدن در بخش موردنظر به صورت یکجا با هم تخریب و به سمت سطح انتقال می‌یابند.
در این روش امکان تفکیک مواد غیرقایل نیاز از مواد معدنی وجود نداشته و به صورت کلی این روش در معادنی استفاده میشود که دارای توده‌های بزرگ و همگنی از سنگ معدن هستند. مزیت این روش نسبت به روش انتخابی استخراج، صرفه‌جویی در زمان و هزینه استخراج است، زیرا نیازی به نقل و انتقال مواد استخراجی به صورت جداگانه وجود ندارد و مواد استخراج شده به طور مستقیم به سمت خط تولید هدایت می‌شوند. همچنین در این روش، احتمال بروز آسیب‌های شدید در معدن به دلیل عدم توجه به خصوصیات معدن در هنگام استخراج، کاهش می‌یابد.
این روش برای استخراج کانسارهای با شیب زیاد و ضخیم مورد استفاده قرار میگیرد و در این روش میزان عمق کانسار دارای اهمیت بالایی است.
روش‌های ویژه مجموعه روش‌های ترکیبی و مناسب است که جهت استخراج معدن مورد استفاده قرار میگیرد و به‌طور کلی این روش شاخه‌هایی دارد که در ادامه به این شاخه‌ها اشاره خواهیم کرد.
روش پسروی قیفی قائم (upward retreat longwall mining) یکی از روش‌های استخراج معادن زیرزمینی است که برای استخراج معادن زغال سنگ و سنگ‌های آهن استفاده میشود. این روش نوعی استخراج غیر انتخابی به حساب می‌آید و در این روش، یک قطعه بلند و باریک از معدن با استفاده از یک دستگاه حفاری به صورت افقی در معدن حفر میشود. سپس، یک دستگاه خردکن (shearer) از سر سنگ‌های معدن عبور کرده و سنگ‌ها را به صورت پودر کوچک کرده و به سمت یک بانک تخلیه کننده هدایت میکند.
هنگامی که دستگاه خردکن به سر قطعه معدن می‌رسد، قسمتی از سقف و دیواره‌های معدن را نیز تخریب کرده و به طرف بانک تخلیه می‌برد. سپس، قطعه معدن به سمت بالا حرکت میکند و دیواره‌های آن را با استفاده از پشته‌هایی از سنگ و فلز تقویت میکنند. این عملیات تکرار میشود تا زمانی که قطعه معدن به سطح از طریق شافت تخلیه شود.
میزان ارتفاع انتخابی در روش پسروی قیفی قائم برای کارگاه وابسته به میزان مقاومت ماده معدنی و دقت حفاری است و مزیت این روش استخراج، صرفه‌جویی در هزینه‌های انتقال مواد استخراجی است، زیرا سنگ‌های معدن به طور مستقیم به سمت بانک تخلیه هدایت می‌شوند. همچنین این روش، احتمال وقوع حادثه در معدن را کاهش میدهد، زیرا سقف و دیواره‌های معدن با استفاده از پشته‌هایی از سنگ و فلز تقویت می‌شوند و از ریزش و سقوط جلوگیری میشود.
روش برش از بالا (Top-down mining) یکی از روش‌های استخراج معادن مس است که در آن ابتدا یک سوراخ عمیق در بالای معدن حفر میشود و سپس با استفاده از ابزارهایی مانند تیغه‌ها، بلدوزرها، لودرها، سنگ‌شکن‌ها و سایر تجهیزات، بلوک‌های بزرگی از سنگ‌ها و خاکستری‌های معدنی را برش می‌دهند.
در روش برش از بالا از نگهداری چوبی استفاده میشود و در این روش، ابتدا به عمق معدن دسترسی پیدا میشود و سپس از بالای معدن به پایین آن حرکت میکنند. این روش برای معادن با توده‌های بزرگ سنگ‌های معدنی کاربرد دارد و به دلیل سرعت و کارآیی بیشتر در استخراج، محبوبیت زیادی دارد. با این حال، این روش ممکن است با مشکلاتی همچون آسیب به محیط زیست و نیز خطرات ایمنی مواجه شود. این را هم باید بدانید که در این روش مصرف چوب از روش کرسی چینی کمتر است.
روش استخراج با سپر (Shield mining) یکی از روش‌های استخراج معادن است که در آن از یک سپر یا تونل به عنوان یک سکوی حرکت استفاده میشود. در این روش، یک سپر به صورت پایدار درون معدن قرار میگیرد و سپس با استفاده از ابزارهای مانند حفاری، لودرها و بولدوزرها، سنگ‌های معدنی را از داخل سپر استخراج میکنند.
در این روش، سپر باعث حفاظت از کارگران و تجهیزات در برابر سنگ‌ریزه و سقوط سنگ‌های بزرگ میشود و همچنین این مورد در به حداقل رساندن نفوذ آب و خاک به داخل سنگ‌های معدنی کمک میکند. این روش به دلیل ایجاد کمترین خطرات برای کارگران و تجهیزات، به عنوان یکی از روش‌های ایمن و کارآمد در بهره‌برداری از معادن استفاده میشود. با این حال، در برخی موارد نیاز به هزینه‌های بیشتری برای ساخت سپر و تجهیزات خاص وجود دارد و برای این روش از دو نوع سپر منفرد و مضاعف استفاده میشود که سپر منفرد برای لایه‌هایی با ضخامت 10 متر و سپر مضاعف برای استخراج لایه‌های بیش از 10 متر مورد استفاده قرار میگیرد.
روش جبهه‌کار کوتاه (Shortwall mining) یکی از روش‌های استخراج معدن بوده که ترکیبی از روش استخراج اتاق و پایه است و در آن از یک جبهه کوتاه استفاده میشود. در این روش، یک جبهه با طول کوتاه‌تر از سایر روش‌های استخراج معدن شکل میگیرد و سپس با استفاده از ابزارهای مانند لودرها و بولدوزرها، سنگ‌های معدنی از داخل جبهه استخراج میشود.
این روش جهت استخراج ذخایر 1 تا 3.5 متری کاربرد دارد و در این روش، از جبهه‌های کوتاه‌تر استفاده میشود تا به صورت بهینه‌تر و با هزینه کمتر، استخراج سریعتری صورت بگیرد. این روش در معادنی که توده‌های سنگ‌های معدنی کوچک و درزه‌های سنگی پراکنده دارند مفید است. علاوه بر این، در این روش از ماشین‌آلات کوچکتر و با هزینه کمتر استفاده میشود که به صورت قابل توجهی می‌تواند هزینه‌های بهره‌برداری را کاهش دهد.
معادن زیرزمینی معروف ایران از جمله معدن سرب و روی کوشک و معدن سولفوره انگوران، معادن زغال سنگ و معدن فیروزه نیشابور در این بخش معرفی می‌گردند.
معدن سرب و روی کوشک
معدن سرب و روی زیرزمینی کوشک واقع در شهرستان بافق استان یزد، یکی از معادن زیرزمینی ایران است.
استخراج سنگ سرب و روی از این معدن زیرزمینی به صورت مکانیزه انجام میگیرد. در معدن زیرزمینی کوشک بیش از 44 هزار متر تونل در طبقه‌های مختلف برای اکتشاف و راه‌های دسترسی به ماده معدنی و احداث طبقات استخراجی و... ایجاد شده است.
معدن زیرزمینی سولفوره انگوران
معدن زیرزمینی سولفوره انگوران قسمتی از معدن سرب و روی انگوران زنجان است. طبق برآورها، ذخیره معدن زیرزمینی انگوران بیش از یک میلیون و 950 هزار تن است که با انجام اکتشاف حین استخراج این میزان ذخیره تا به حال به دو میلیون و 600 هزار تن افزایش یافته است. کل متراژ تونل ها، راه های ارتباطی، دویل تهویه و... افزون بر چهارهزار و 20 متر بوده که در دوره بازگشایی معدن انجام گرفته است.
معدن زغال سنگ پابدانا
معدن زغال سنگ پابدانا، با عمقی حدود 600 متر جزو عمیق ترین معدن زیرزمینی زغال سنگ ایران به شمار می رود. این معدن در شهرستان کوهبنان و در فاصله 170 کیلومتری مرکز استان کرمان واقع شده است. محصول این معدن زغال کک شو است که پس از استخراج به کارخانه زغالشویی زرند فرستاده می شود.
معدن فیروزه نیشابور
معدن فیروزه نیشابور واقع در 53 کیلومتری شمال غربی نیشابور در استان خراسان رضوی است. قدمت معدن نیشابور به صورت مستند به هفت هزار سال می رسد، از این رو یکی از قدیمی ترین معدن های فیروزه جهان محسوب می شود. همچنین این معدن به لحاظ میزان تولید بزرگ ترین معدن فیروزه و قدیمی ترین معدن فعال جهان به شمار می رود. معدن فیروزه نیشابور در تمام این هفت هزار سال فعال بوده و به صورت مرتب از آن سنگ فیروزه استخراج می شده است. با ارزیابی ذخیره این معدن تا 200 سال دیگر قابل استخراج است. با ورود به معدن پس از طی کردن حدود 300 تا 400 متر از تونل، در چپ یا راست آن تونل، تونل های دیگری ایجاد شده که انتهای آنها نیز به تونل دیگری می رسد و در نقطه ای که روشن تر از سایر نقاط است، می توان رگه های فیروزه را مشاهده کرد.
معدن فیروزه نیشابور واقع در 53 کیلومتری شمال غربی نیشابور در استان خراسان رضوی است. قدمت معدن نیشابور به صورت مستند به هفت هزار سال می رسد، از این رو یکی از قدیمی ترین معدن های فیروزه جهان محسوب می شود.
همچنین این معدن به لحاظ میزان تولید بزرگ ترین معدن فیروزه و قدیمی ترین معدن فعال جهان به شمار می رود. معدن فیروزه نیشابور در تمام این هفت هزار سال فعال بوده و به صورت مرتب از آن سنگ فیروزه استخراج می شده است. با ارزیابی ذخیره این معدن تا 200 سال دیگر قابل استخراج است.
با ورود به معدن پس از طی کردن حدود 300 تا 400 متر از تونل، در چپ یا راست آن تونل، تونل های دیگری ایجاد شده که انتهای آنها نیز به تونل دیگری می رسد و در نقطه ای که روشن تر از سایر نقاط است، می توان رگه های فیروزه را مشاهده کرد.
ما در مطالب این صفحه در رابطه با روش‌های استخراج سخن گفتیم و در این باره اطلاعات مفیدی به شما عزیزان ارائه دادیم و اینک در انتها امیدواریم با کلیه‌ی روش‌های استخراج معدن به صورت کامل آشنا شده باشید و سایر مقالات ما را در وبسایت ماناماین مطالعه کنید.