معدن و انواع آن

معدن چیست؟

معدن مکانی  است که  انباشته شده از انواع کانی های  فلزات و ستگها و مواد کمیاب که دارای  ارزش  اقتصادی هستند.معدن‌کاری یا کـان‌گری به عمل استخراج کانی‌های ارزشمند یا دیگر مواد از زمین و معمولاً از معادن گفته می‌شود

 معدنکاری:

معدنکاری به انجام  استخراج کانی‌های با ارزش و دیگر مواد از زمین و معادن گفته می‌شود. برخی مواد معدنی  که از  کانسارها به‌دست می‌آید به عنوان مثال: کانی فلز ها،  کانی زغال‌سنگ، شیل نفتی،انواع  سنگ‌های قیمتی، الماس، سنگ آهک، سنگ زینتی، سنگ نمک، طلا، نقره، پتاس، شن، خاک رس می باشد.

 فرآیند معدن کاری  هر نوع ماده ای که نمی‌توان از طریق فرآیندهای کشاورزی رشد و بدست آورد، یا به‌ شکل  مصنوعی در آزمایشگاه یا کارخانه تولید کرد، و  تعریف کامل تر معدن‌کاری استخراج هرنوع منبع تجدیدناپذیر مثل نفت، گاز طبیعی یا حتی آب نیز می باشد.

استخراج فلز و سنگ از دوران قبل از تاریخ بوسیله انسان انجام شده است.  مراحل معدنکاری مدرن شامل کاوش و اکتشاف، تجزیه و تحلیل  سود استخراج مواد معدنی مورد نظر و احیای پایانی زمین پس از اتمام استخراج است.

 استخراج در معادن، هم در طول دوره فعال بودن  و هم بعد  از بسته شدن آن، معمولاً بر روی  محیط زیست اثرات تخریبی ایجاد می‌کند. به این دلیل، اکثر کشورهای جهان مقرراتی را برای کاهش این تأثیرات منفی تصویب کرده‌اند. همچنین ایمنی کار هم، مدت‌های طولانی است که نگران کننده می باشد و شیوه‌های مدرن به‌طور قابل توجهی سبب بهبود ایمنی در معادن گردیده است.

معادن به دو دستهٔ کلی تقسیم می‌شوند:
1- معادن  سطحی یا ظاهری، معادنی که در روی سطح زمین قرار دارند دستیابی به آن نیاز به اکتشاف ندارد همانند یاقوت، سنگ، قیر سطحی، نفت، نمک، گوگرد، سنگهایی آسیاب، خاک

2- معادن عمیق یا  باطنی، که در اعماق زمین وجود دارند و دستیابی به آن نیازمند فرآیند سخت کار و تلاش است، مثل: طلا آهن مس سرب بلور و فیروزه،نیکلو…

    هر کدام از دسته‌های بالا  که گفته شد دارای زیر مجموعه‌های گوناگون هستند که با توجه به شکل کانی  و نوع کانسار دسته‌بندی می‌شوند.  نوعی دیگر از دسته‌بندی معادن شامل نوع مادهٔ معدنی می‌شود که به دو دستهٔ زغالی و غیر زغالی تقسیم می‌گردد.

استخراج سطحی

در استخراج سطحی برای دستیابی به ذخایر اصلی آن، پوشش سطحی گیاه، گل و لای و در صورت لزوم لایه‌های سنگ  برداشته می‌شوند. تکنیک‌های استخراج سطحی عبارتند از:

   1-  استخراج به روش روباز (Open-pit Mining)، که در آن مواد از  گودال باز در زمین استخراج می‌شوند.

    2- استخراج در معادن سنگ (quarrying)، که با استخراج معدن روباز به یک روش است، فقط تفاوت در این است  که به معادن ماسه، شن، سنگ و خاک  می شود اشاره کرد.

  3-   استخراج  به شکل  رگه ای (strip mining)، شامل جدا کردن لایه‌های بیرونی سطح برای نمایان کردن سنگ‌های معدن یا شکافهای زیر زمین است؛

    4- استخراج و برداشتن قله کوه (mountaintop removal)، که در چنین مواردی  معمولاً برای استخراج زغال‌سنگ انجام می‌شود، و این نیز شامل برداشتن قله کوه برای رسیدن به کانسار معدنی می باشد که  در عمق زمین است. اما بیشتر ذخایر پلاسری (ولی نه همه)، به سبب کم عمق بودن آنها، با شیوه های سطحی استخراج می‌شوند.
  

استخراج زیرسطحی معدن

در معادن، استخراج زیرسطحی شامل حفر تونل یا شافت به درون  زمین برای رسیدن به ذخایر سنگ  انجام می گیرد. انواع سنگ‌ها، برای فرآوری و تخته سنگ‌های زائد، جهت دفع، از طریق این تونل‌ها و شافت‌ها به روی  زمین انتقال داده می‌شوند.

 استخراج زیرسطحی را می‌توان با توجه به شکل  شافت‌های دستیابی، و روش‌های استخراج یا شیوه های  استفاده شده برای رسیدن به کانسار معدنی طبقه‌بندی کرد:

   1-  در استخراج معادن به شکل  افقی (Drift mining) از تونل‌های دسترسی افقی استفاده می‌ گردد.

   2-  در استخراج معادن به شکل شیبی (Slope mining) از شافت‌های دسترسی شیب دار استفاده می گردد.

  3-  در استخراج معادن به شکل عمودی (Shaft mining) از شافت‌های دسترسی عمودی استفاده می‌ گردد.

استخراج  در بسترهای سخت و نرم به تکنیک‌ها و روش های مختلفی نیاز دارد. دیگر  روش‌ها عبارتند از:

  –  استخراج به شیوه  انباره‌ای (shrinkage stoping)، استخراج به سمت و جهت بالا، و ایجاد اتاقک‌های زیرزمینی ذخیره‌سازی است

   – استخراج  دیواره طولانی (long wall mining)، که منظور از آن خرد کردن سطح یک سنگ معدنی طولانی در زیرزمین است

   – استخراج به روش اتاق و ستون (Room and pillar)، که در این روش تونل‌هایی  حفاری می شوند و ستون‌هایی برای پشتیبانی از سقف ایجاد می‌شود. بعد از استخراج ماده معدنی اتاق و ستون اغلب استخراج عقب‌نشینی انجام می‌شود، و در آن ستون‌های پشتیبانی با عقب‌نشینی معدنچیان برداشته  و اتاقک‌ها تخریب و پر می‌شوند و در نتیجه سنگ معدن بیشتری مورد استخراج  قرار می‌گیرد.

 همچنین سایر شیوه های استخراج زیرسطحی عبارتند از:

 استخراج سنگهای سخت،شامل استخراج سنگ‌های سخت (آذرین، دگرگونی یا رسوبی) است.

استخراج به شیوه  گمانه‌ای (bore hole mining)، این شیوه استخراج به روش کندن و پرکردن است.

استخراج به روش سوراخ طولانی شیب دار، غارنوردی در زیر سطح و غارنوردی بلوکی