توسعه سریع و همه‌جانبه اقتصادهای جهانی باعث افزایش تقاضا برای منابع مواد معدنی شده است. متناظراً پیشرفت‌های تحقق یافته در صنعت معدن امکان بهره‌برداری هرچه بیشتر و بهینه‌تر از معادن را فراهم کرده‌ است. استخراج معدن در حالت کلی به صورت روباز و زیرزمینی انجام می‌گیرد. اما تفاوت‌های اصلی این رویکردها چه هستند و فواید و معایب استفاده از هر روش شامل چه مواردی هستند؟ در این مقاله قصد داریم به این سوالات پاسخ دهیم.

دو رویکرد پایه در استخراج معدن وجود دارند:

1. حفر زمین و برداشت مرحله به مرحله از سطح آن

2. دسترسی به مواد معدنی از طریق تونل

می‌توان گفت این خلاصه‌ای مفید از تفاوت‌ روش‌های معدن‌کاوی روباز و زیرزمینی است. اما مطمئناً فرایندها به این سادگی نیستند و جزئیات روش‌ها تفاوت‌های عمیق‌تری را مشخص می‌کنند.

 مثال عینی
در اواسط قرن 19ام میلادی، صدها مهاجر به کالیفرنیای آمریکا ‌رفتند تا شانس خود را برای یافتن طلا امتحان کنند. در ابتدا، روش یافتن طلا بسیار ساده بود؛ تمام آنچه جوینده انجام می‌داد خیره‌شدن به زمین و راه‌ رفتن در حاشیه‌های رودخانه‌های کم‌عمق و نقاطی با امکان وجود طلا بود. با این روش مقدار قابل توجهی طلا برداشت می‌شد.

وقتی ناحیه‌ی وسیعی با این روش توسط افراد زیادی به‌ مراتب جستجو می‌شد، امکان یافتن طلا کمتر می‌شد و جویندگان باید از تجهیزاتی صافی‌مانند برای الک کردن رسوبات و سنگ‌های بستر رودخانه‌ها استفاده می‌کردند تا طلا را از سطوح پایین‌تر و در کف رودخانه استخراج کنند.

در مدتی کوتاه‌تر از یک سال، دیگر روش‌های قبلی پاسخگو نبودند، چراکه طلا کمیاب‌تر شده بود. بنابراین حفاری دیواره‌های کوه‌ها و تپه‌های اطراف رودخانه شروع شد. صد سال بعد، این روش به حفاری‌های عمیق‌تر بدل شد و شرکت‌های معدنی، طلای کالیفرنیا را از اعماق چندصد متری و با حفر تونل‌های بزرگ استخراج می‌کردند.

بنابراین، متناسب با شرایط و پارامترهای مرتبط، نوع حفاری می‌تواند سطحی یا عمیق و زیرزمینی باشد. از جمله مهمترین پارامترهای دخیل در انتخاب نوع روش حفاری، موارد زیر برجسته هستند:

1. هندسه ذخایر یافت شده (اندازه، شکل، عمق و …)

2. شرایط زمین‌شناسی و هیدرولوژی (کانی‌شناسی، سنگ‌شناسی، یکنواختی، دگرسانی و هوازدگی و …)

3. خواص ژئوتکنیکی سنگ‌ها و سنگ‌معدن (خواص ارتجاعی، حالت تنش، تحکیم و …)

4. توجیه اقتصادی (هزینه‌های حفاری و استخراج، ارزش و گرید سنگ‌معدن)

مهمترین روش‌های حفاری معدن، استخراج روباز و زیرزمینی هستند که در ادامه به ویژگی‌ها، تفاوت‌ها و معایب و مزایای این روش‌ها می‌پردازیم.

معادن زیرزمینی در مقابل معادن روباز
قبل از ارائه جزئیات باید این نکته را عنوان کنیم که معادن روباز با نام معادن سطحی هم شناخته می‌شوند. منظور ما از استخراج روباز در این مقاله تمام روش‌هایی است که نیاز به حفر تونل ندارند و عملیات معدن‌کاوی در اعماق کمتر از 200 متر صورت می‌گیرد.

تفاوت اصلی روش استخراج روباز و روش استخراج زیرزمینی چیست؟
اولین نکته در انتخاب روش استخراج معادن این است که بدانیم تفاوت این روش‌ها در چیست. دو تفاوت اصلی استخراج روباز و استخراج زیرزمینی عبارتند از:

• در استخراج روباز، دسترسی به سنگ‌معدن مستقیماً از طریق سطح ممکن می‌شود و در تمام دوره استخراج این ارتباط سطحی حفظ می‌گردد.

• استخراج معادن زیرزمینی (یا زیرسطحی) با کمک تونل‌هایی محقق می‌شود که در اعماق زمین حفر می‌شوند.

روش‌های استخراج روباز و زیرزمینی چه اصول عملیاتی دارند؟
یکی از مهمترین تفاوت‌های دو روش استخراج روباز و استخراج زیرزمینی در اصول عملیات آنهاست که در ادامه به توضیح هریک می‌پردازیم:

• در معادن روباز، خاک و سنگ بستر را برای دسترسی به ذخایر مواد معدنی حذف می‌کنند؛ تمام فعالیت‌های عملیاتی بر روی سطح انجام می‌شود.

• در معادن زیرزمینی، سنگ بستر دست‌نخورده حفظ می‌شود و از تونل‌ها برای دسترسی به سنگ‌معدن استفاده می‌گردد.

هریک از روش‌های استخراج روباز و زیرزمینی برای چه ذخایر سنگ معدنی به‌کار می‌روند؟
طبق اصول معدن‌ از هریک از روش‌های استخراج روباز و استخراج زیرزمینی در موارد زیر استفاده می‌شود:

• استخراج روباز برای ذخایر سنگ‌معدن بزرگ و کم عیار که در زیر لایه‌های نازکی از سنگ یا رسوبات آبرفتی موجود در ماسه و بستر رودخانه‌ها قرارگرفتند، مناسب است.

• استخراج زیرزمینی برای کانسارهای کوچک و با عیار بالا، پوشیده شده با سربار ضخیم (خاک فشرده روی سنگ‌معدن) یا کانسارها در بستری عمیق و شیب‌‌دار، استفاده می‌شود.