science >> Wetenschap > >> anders

Hoe ondergrondse mijnbouw werkt

Mijnwerkers genieten van een lunchpauze in de geïmproviseerde wiegkamers in een van de ondergrondse mijnen van Illawarra Coal in Australië. Zie meer mijnbouw foto's. Andy Zakeli/Fairfax Media via Getty Images

In 2010, overal waren mensen geboeid door het verhaal van de 33 mijnwerkers in Chili die vastzaten 2, 300 voet (700 meter) onder de grond in een koper- en goudmijn. De mijnwerkers brachten er meer dan twee maanden door, eten halen, lucht en brieven van dierbaren door boorheuvels geboord naar hun locatie in een beschermde werkkamer. In de tussentijd, het op grotere schaal boren van een ontsnappingsschacht vorderde langzaam. Eindelijk, op dag 69, redders tilden elk van de mijnwerkers levend op [bron:Boston].

De sage herinnerde de niet-mijnwereld aan een meestal onzichtbare waarheid. Diep onder het aardoppervlak liggen enkele van de meest angstaanjagende fabrieken ter wereld:ondergrondse mijnen.

Ondergrondse mijnen zijn het alternatief voor oppervlaktemijnen. Oppervlaktemijnen graven van boven naar beneden, een methode die inefficiënt kan worden op diepten van meer dan ongeveer 200 voet (60 meter) [bronnen:Illinois Coal Association, De Beers]. Ondergrondse kolenmijnen kunnen 2 rijden, 500 voet (750 meter) in de aarde en andere soorten zelfs dieper - uraniummijnen kunnen 6 bereiken, 500 voet, of 2 kilometer. Maar die diepten zijn extreem; meest boven (of onder) uit op ongeveer 1, 000 voet (300 meter) [bronnen:Times Wire, ARMZ, Illinois Coal Association].

De mijnbouw is veel veranderd ten opzichte van de beelden die we hebben van de 19e eeuw toen mannen met schoppen kanaries droegen om ervoor te zorgen dat de lucht onder de grond niet giftig was. Moderne mijnen hebben uitgebreide ventilatie- en waterafvoersystemen, hightech communicatienetwerken en steeds meer geautomatiseerde machines die het aantal mensen ondergronds verminderen.

Alle ondergrondse mijnen hebben een aantal cruciale componenten gemeen:ventilatieschachten om giftige dampen van boren en stralen te verwijderen; vluchtroutes; toegangsschachten om arbeiders en uitrusting te laten zakken; ertstransporttunnels; herstelschachten om opgegraven erts naar de oppervlakte te brengen; en communicatiesystemen om informatie heen en weer te sturen tussen het oppervlak en de diepten [bron:Hamrin].

Geen twee mijnen zijn hetzelfde, Hoewel. Technologietoepassingen en basisbeslissingen over ontwerp en mijnbouwmethode berusten op overwegingen zoals het type erts dat wordt gedolven, samenstelling van omringend gesteente, vorm en oriëntatie van de ertsafzetting, geologische kenmerken ondergronds, en eenvoudige economie [bron:United Mine Workers of America].

En, heel vroeg in het proces, de bepaling van hard of zacht.

Inhoud

Ondergrondse hard-rock mijnbouw
Ondergrondse mijnbouw met zachte rots
Gevaren in ondergrondse mijnbouw

Ondergrondse hard-rock mijnbouw

Er zijn ondergrondse mijnen van harde rotsen, en er zijn ondergrondse mijnen met zachte rotsen. steenkoolafzettingen, bijvoorbeeld, leven in relatief zacht sedimentair gesteente. Goudafzettingen leven in stollingsgesteente of metamorf gesteente, wat relatief moeilijk is, net als diamanten, koper, zilver, nikkel en zink [bron:Great Mining].

Zelfs binnen de categorie hardrock, ontwerp- en extractiemethoden variëren, maar bijna allemaal draaien ze om een paar basistechnieken:

Kamer en Pilaar – Voor relatief vlakke ertsafzettingen, met weinig hoogteverschil overal, mijnwerkers boren een oprit naar de afzetting en verwijderen erts in een patroon van gaten (kamers) en daksteunen (pilaren). De kamers kunnen worden uitgegraven met behulp van conventionele laad-en-straaltechnieken of, nu vaker, met een machine genaamd a continue mijnwerker . De continue mijnwerker boort in de rots totdat het een uitgegraven ruimte vormt, misschien 20 tot 30 voet (6 tot 9 meter), een rotspilaar op zijn plaats latend om het "dak" te ondersteunen [bron:United Mine Workers of America]. De machine beweegt door het erts, het creëren van kamers en pilaren, totdat de volledige aanbetaling is gedekt. Een laatste doorgang boort door de pilaren om daar het erts te winnen, waardoor de daken achter de machine kunnen instorten wanneer deze elke kamer verlaat.

Snijden en vullen – Voor relatief smalle ertsafzettingen, mijnwerkers boren een oprit naast de ertsafzetting, van het oppervlak naar het laagste punt van de afzetting. Een operator drijft vervolgens een boor door het erts, een maken drift , of een horizontale snede, van de ene kant van het depot naar de andere. In de hardste rots, geen dakondersteuning nodig; in zachter gesteente, bouten kunnen in het dak worden geplaatst naarmate de boor vordert [bron:Mining Know-How]. Zodra de drift is voltooid, opvullen , of afvalmateriaal, wordt verspreid in de open drift, het creëren van een platform voor de volgende pas. De boor rijdt bovenop deze opvulling om nog een drift door het erts te snijden. Dit gaat door totdat de boor een drift over de bovenkant van de ertsafzetting snijdt.

Deze methode kan worden gebruikt in bredere deposito's, ook, door twee aangrenzende toegangshellingen te boren en twee aangrenzende driften te snijden, vaak genoemd drijven en vullen [bronnen:mijnbouwkennis].

Knippen en opvullen is voor hard rock, omdat het niet beschikt over de ondersteunende mechanismen die inherent zijn aan en centraal staan bij een methode als kamer en pilaar. De kamer-en-pilaarbenadering, anderzijds, gaat gemakkelijk over in het zachtere spul - en de meeste kolenmijnen.

Mijnbouw in bulk:speleologie in blokken

De minst gebruikelijke methode in de mijnbouw van hard gesteente, blok speleologie, wordt meestal bewaard voor laagwaardig erts. Het omvat het boren van een stuk erts op de bodem van de afzetting en vervolgens stralen om het dak te laten instorten. De zwaartekracht neemt het dan over, terwijl het erts boven de plaats van de explosie achtereenvolgens breekt en instort wanneer de ondersteuning wordt ingetrokken. Het ingestorte erts wordt uit de mijn gehaald voor verwerking [bron:Great Mining].