Science >> Wetenschap >  >> anders

Wat zijn mijnen?

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

In 2010 waren mensen overal gegrepen door het verhaal van de 33 mijnwerkers in Chili die 700 meter onder het aardoppervlak vastzaten in een koper- en goudmijn. De mijnwerkers brachten daar meer dan twee maanden door en haalden voedsel, lucht en brieven van dierbaren via boorheuvels naar hun locatie in een beschermde werkruimte. Ondertussen vorderde het grootschalige boren van een ontsnappingsschacht langzaam. Uiteindelijk, op dag 69, haalden reddingswerkers alle mijnwerkers levend eruit.

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

Ondergrondse mijnbouw is het alternatief voor dagbouw. Oppervlaktemijnen graven, net als dagbouwmijnen, van boven naar beneden, een methode die inefficiënt kan worden op diepten van meer dan ongeveer 60 meter [bronnen:Illinois Coal Association, De Beers]. Een ondergrondse kolenmijn kan 750 meter de aarde in drijven en andere typen zelfs nog dieper - uraniummijnen kunnen 6500 voet (2 kilometer) reiken. Maar die diepten zijn extreem; meest boven (of onder) op ongeveer 300 meter (bronnen:Times Wire, Illinois Coal Association).

Mijnbouwlocaties zijn veel veranderd ten opzichte van de beelden die we hebben van de 19e eeuw, toen mannen met schoppen kanaries droegen om er zeker van te zijn dat de ondergrondse lucht niet giftig was. Moderne mijnen beschikken over uitgebreide ventilatie- en waterafvoersystemen, hightech communicatienetwerken en steeds meer geautomatiseerde machines die het aantal mensen dat ondergronds nodig is, verminderen.

Alle ondergrondse mijnen hebben een aantal cruciale onderdelen gemeen:ventilatieschachten om giftige dampen uit boor- en explosiewerkzaamheden te verwijderen; vluchtroutes; toegangsschachten om werknemers en uitrusting te laten zakken; tunnels voor ertstransport; herstelschachten om uitgegraven erts naar de oppervlakte te brengen; en communicatiesystemen om informatie heen en weer te sturen tussen het oppervlak en de diepte [bron:Hamrin].

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

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

Inhoud
  1. Hardrock-mijnbouwprocessen
  2. Ondergrondse mijnbouw in zacht gesteente
  3. Gevaren in ondergrondse mijnbouw

Hardrock-mijnbouwprocessen

Er zijn ondergrondse mijnen met harde rotsen en ondergrondse mijnen met zachte rotsen. Steenkoolafzettingen leven bijvoorbeeld in relatief zacht sedimentair gesteente. Goudafzettingen leven in stollings- of metamorf gesteente, dat relatief hard is, net als veel andere edele metalen en waardevolle mineralen, waaronder diamanten, koper, zilver, nikkel en zink [bron:Great Mining].

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

Kamer en pijler – Voor relatief vlakke ertsafzettingen, met overal weinig hoogteverschil, boren mijnwerkers een toegangshelling naar de afzetting en verwijderen ze erts in een patroon van gaten (kamers) en daksteunen (pilaren). De kamers kunnen worden gedolven met behulp van conventionele laad- en ontploffingstechnieken of, tegenwoordig gebruikelijker, met een machine die een continue mijnwerker wordt genoemd.

De continue mijnwerker boort in de rots totdat deze een uitgegraven kamer vormt, misschien 20 tot 30 voet (6 tot 9 meter), en laat een rotspilaar achter om het "dak" te ondersteunen [bron:United Mine Workers of America]. De machine beweegt zich door het erts en creëert kamers en pilaren, totdat de volledige afzetting is bedekt. Een laatste gang boort door de pilaren om het erts daar terug te winnen, waardoor de daken achter de machine instorten als deze elke kamer verlaat.

Cut and Fill – Voor relatief smalle ertsafzettingen boren mijnwerkers een toegangshelling naast de ertsafzetting, vanaf het oppervlak tot aan het laagste punt van de afzetting. Een operator drijft vervolgens een boor door het erts, waardoor een drift of een horizontale snede ontstaat van de ene kant van de afzetting naar de andere.

In het hardste gesteente is geen daksteun nodig; in zachtere rotsen kunnen bouten in het dak worden geplaatst naarmate de boor vordert. Zodra de drift voltooid is, wordt opvulling of afvalmateriaal verspreid in de open drift, waardoor een platform ontstaat voor de volgende passage. De boormachine drijft bovenop deze aanvulling 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 ook worden gebruikt in bredere afzettingen, door twee aangrenzende toegangshellingen te boren en twee aangrenzende driften uit te graven, ook wel drift en fill genoemd.

Cut and fill is voor hardrock, omdat het niet beschikt over de ondersteuningsmechanismen die inherent zijn aan en centraal staan ​​bij een methode als room en column. De kamer-en-pilaarbenadering daarentegen past gemakkelijk bij de zachtere dingen – en bij de meeste kolenmijnen.

Mijnbouw in bulk:blokspeleologie

De minst gebruikelijke methode bij het delven van hardgesteente is blokspeleologie wordt doorgaans bewaard voor laagwaardig erts. Het gaat om het boren van een stuk erts helemaal op de bodem van de afzetting en het vervolgens opblazen om het dak te laten instorten. De zwaartekracht neemt het dan over, terwijl het erts boven de ontploffingslocatie breekt en achtereenvolgens instort als de ondersteuning wordt ingetrokken. Het ingestorte erts wordt uit de mijn gehaald voor verwerking [bron:Great Mining].

Ondergrondse mijnbouw van zacht gesteente

Een dakbout bevestigt het plafond in een nieuw ontgonnen gedeelte. Thorney Lieberman/Choice van de Fotograaf/Getty Images

Steenkool, zout, uranium, fosfaat en olieschalie leven in zacht gesteente en er zijn twee primaire mijnbouwmethoden voor zacht gesteente:mijnmuur en kamer en pijler [bron:Great Mining]. De meeste steenkoolwinning gebeurt met behulp van de eerder beschreven kamer-en-pijlerbenadering [bron:United Mine Workers of America]. De mijnbouw met lange muren explodeert echter in populariteit [bron:Great Mining].

Longwall-mijnbouw is buitengewoon efficiënt. In plaats van door de ertsafzetting te boren, snijdt een machine met lange muren er dwars doorheen en scheert plakjes van wel 182 meter lang af. Deze plakjes vallen rechtstreeks op een continu bewegende transportband, die ze naar een transportschacht brengt die ze uit de mijn tilt.

Bij mijnbouw met lange muren worden de daksteunen in de machine ingebouwd, tussen de bovenkant van de mijnbouwmachine en het dak van de kamer. Naarmate de machine het erts in beweegt, bewegen de steunen mee, waardoor het gebied erachter kan instorten en het uitgegraven gebied kan opvullen.

Met de mijnwandmethode kan tot 90 procent van het beschikbare erts worden teruggewonnen. De kamer-en-pilaar-aanpak herstelt doorgaans ongeveer 50 procent [bron:Illinois Coal Association].

Wanneer het erts relatief smal wordt afgezet, worden kortere sneden gemaakt. Deze variant wordt shortwall mining genoemd.

De ouderwetse techniek van blast mining, waarbij explosieven zoals TNT worden gebruikt om erts af te breken, is nog steeds in gebruik, maar nauwelijks – minder dan 5 procent van de Amerikaanse productie [bron:Great Mining].

Ondergrondse mijnbouw wordt dus steeds efficiënter. Er is minder menselijke arbeid voor nodig, waardoor minder mijnwerkers in gevaar komen als ze diep onder de oppervlakte werken. Toch zijn ondergrondse mijnen niet de veiligste plekken om te zijn.

Gevaren in ondergrondse mijnbouw

Hoewel mijnbouw in de ontwikkelde landen veel veiliger is geworden, is het nog steeds erg riskant in delen van de wereld. derde wereld. In Congo werkt Nsinku Zihindula 24 uur per dag en hamert op massief gesteente om cassiterieterts te vinden. Hij werd aan zijn linkeroog verblind door rondvliegend gesteente. Tom Stoddart/Getty Images

De ecologische tol van ondergrondse mijnbouw is aanzienlijk. Het omvat luchtvervuiling, veranderingen in waterstroompatronen, het binnendringen van chemicaliën en gas in de watervoorraden en de bodem, ontoegankelijke branden in verlaten mijnen en dramatische veranderingen in de landsamenstelling die het gebied onbruikbaar kunnen maken nadat de mijnoperatie is voltooid [bron:Saxena ].

Dan is er nog de menselijke tol. De meeste mijnongevallen krijgen weinig aandacht in de media, vooral als er weinig slachtoffers vallen of als ze plaatsvinden in ontwikkelingslanden. In 2010 stierven bijna 2.500 Chinese mijnwerkers tijdens hun werk, en geen daarvan werd toegeschreven aan "grote ongelukken" [bron:Yang].

Dat jaar was verschrikkelijk voor de mijnbouwactiviteiten in het algemeen. In de Verenigde Staten vielen bij een mijnramp in West Virginia 29 doden, hetzelfde aantal als bij een ongeval in Nieuw-Zeeland. In Chili werden 33 mijnwerkers gered bij het eerder genoemde dramatische incident, maar datzelfde jaar kwamen nog eens 45 om bij andere ongelukken.

Er gebeuren veel ongelukken wanneer de mijnsteunen instorten als gevolg van aardbevingen. Ook explosies veroorzaken slachtoffers wanneer ventilatiesystemen er niet in slagen de uitlaatgassen van mijnbouwapparatuur, kolenstof en natuurlijke ondergrondse gaslekken effectief te verwijderen. Door explosies kunnen deze gassen ontbranden, wat kan leiden tot sterfgevallen als gevolg van zowel de explosies zelf als de daaropvolgende ineenstorting van mijnconstructies; een methaangasexplosie doodde die 29 mijnwerkers in West Virginia.

Gezondheidsproblemen op de lange termijn vormen ook een ernstig risico voor de werkgelegenheid. Het voortdurend inademen van mineraalstof kan longziekten veroorzaken, zoals pneumoconiose of de gevreesde zwarte long. Het inademen van lasrook, radon of kwik (vaak aangetroffen in mijnen) veroorzaakt ook aandoeningen van de luchtwegen. Gehoorverlies door luidruchtige apparatuur en rugletsel door het tillen van zware lasten komen ook vaak voor [bron:WordsSideKick.com].

De meeste landen hebben nu wet- en regelgeving die is ontworpen om veiligheids- en milieukwesties aan te pakken. Sommigen vereisen dat mijnbouwbedrijven het mijngebied in de oorspronkelijke staat terugbrengen. Anderen staan ​​erop dat het mijnbedrijf regelmatig toezicht houdt op inspecties om er zeker van te zijn dat deze veilig zijn.

En nieuwe mijnbouwtechnieken hebben ook het dodental verlaagd. In de VS waren er begin 20e eeuw in de mijnbouwsector jaarlijks duizenden doden als gevolg van ongelukken. Dit daalde tot ongeveer honderd per jaar in de jaren negentig, en slechts 35 in 2012 [bron:Mine Safety and Health Administration]. China had in 2002 7.000 sterfgevallen in de mijnbouw, maar 2.500 in 2010.

Hoewel de veiligheid in de ontwikkelde landen zeker is toegenomen, heeft deze in sommige ontwikkelingslanden nog een lange weg te gaan. Wat we wel weten is dat waardevolle minerale voorraden niet verloren zullen gaan. Laten we hopen dat er een dag komt waarop ondergrondse mijnen niet tot de meest angstaanjagende fabrieken op aarde behoren. Waar dan ook.

Veel beantwoorde vragen

Wat wordt bedoeld met ondergrondse mijnbouw?
Ondergrondse mijnbouw is een mijnbouwmethode waarbij mineralen en ertsen via tunnels of schachten uit de aarde worden gewonnen.

Veel meer informatie

Noot van de auteur:hoe ondergrondse mijnbouw werkt

Het is belangrijk om te weten dat veel van de veiligheidsverbeteringen die ik heb opgemerkt als verbetering van ‘moderne mijnen’ vooral van toepassing zijn op mijnbouw in de eerste wereld. De sterftecijfers in China, die de afgelopen jaren aanzienlijk zijn gedaald, lopen nog steeds in de duizenden – ruim boven de dubbele cijfers die in de meeste westerse en ontwikkelde landen worden gerapporteerd. Op sociaal-economisch vlak heb ik uit mijn onderzoek een aantal dingen geleerd:dat serieuze veiligheid serieuze financiering vereist, en dat veel ontwikkelingslanden die gewoon niet hebben; die zorg voor de veiligheid van mijnen lijkt proportioneel verband te houden met de zorg voor de mensenrechten; en dat zelfs de Australische ondergrondse mijnwerkers die salarissen van zes cijfers verdienen, niet genoeg verdienen.

Gerelateerde artikelen

  • Hoe goud werkt
  • Hoe uraniumwinning werkt
  • Wat gebeurt er met verlaten mijnen?

Bronnen

  • Britannica Kids. "Kolenmijnbouw:langwandige machines." (13 mei 2013) http://kids.britannica.com/comptons/art-125634/Longwall-mining-machines-use-rotary-shears-to-cut-across-a
  • CDC. "Ondergrondse mijnbouwrampen en dodelijke slachtoffers - Verenigde Staten, 1900-2006." Wekelijks rapport over morbiditeit en mortaliteit. 2 januari 2009. (6 mei 2013) http://www.cdc.gov/mmwr/preview/mmwrhtml/mm5751a3.htm
  • De Beers. "Ondergrondse mijn." (6 mei 2013) http://www.debeersgroup.com/Operations/Mining/mining-methods/Underground-Mining/
  • Grote mijnbouw. "Ondergrondse mijn." (10 mei 2013) http://www.greatmining.com/Underground-Mining.html
  • Hamrin, Hans. "Technieken in ondergrondse mijnbouw." Internationale Arbeidsorganisatie:Encyclopedie van gezondheid en veiligheid op het werk. 2011. (6 mei 2013) http://www.ilo.org/oshenc/part-xi/mining-and-quarrying/item/597-techniques-in-underground-mining
  • Gezondheid24. "Mijnrampen en reddingen." 13 oktober 2010. (9 mei 2013) http://www.health24.com/Lifestyle/Environmental-health/21st-century-life/Mining-disasters-and-rescues-20120721
  • Hernandez, Daniel. "Een 'wonder' in Chili, maar mijnongevallen zijn vaak tragedies in heel Latijns-Amerika." De Los Angeles Times. 14 oktober 2010. (13 mei 2013) http://latimesblogs.latimes.com/laplaza/2010/10/mining-accidents-latin-america.html
  • Illinois Coal Association. "Ondergrondse mijn." (6 mei 2013) http://www.ilcoalassn.com/underground.html
  • Kentucky Coal-educatie. "Achtergrondinformatie – Hoe wordt steenkool gewonnen?" (7 mei 2013) http://www.coaleducation.org/lessons/twe/mcoal.htm
  • Macia, Xavier. "Feature Interview:Veiligheid in ondergrondse mijnbouw." EPCM-wereld. 22 mei 2012. (6 mei 2013) http://epcmworld.com/news/feature-interview-safety-in-underground-mining
  • Mijnveiligheids- en gezondheidsadministratie. "Letseltrends in de mijnbouw." Amerikaanse ministerie van Arbeid. (17 mei 2013) http://www.msha.gov/MSHAINFO/FactSheets/MSHAFCT2.HTM
  • Mijnbouwknowhow. "Snij- en vulmijnbouw." (15 mei 2013) http://www.miningknowhow.info/glossary-of-terms/cut-and-fill-mining
  • Nationale Mijnbouwvereniging. "Meest gevraagde statistieken:Amerikaanse kolenindustrie." December 2012. (9 mei 2013) http://www.nma.org/pdf/c_most_requested.pdf
  • Oresome-bronnen. "Ondergrondse mijnbouwinformatieblad."
  • Saxena, NC. "Sociale en milieukwesties in de mijnbouw." Regionaal initiatief voor energie in Zuid-Azië. December 2009. (10 mei 2013) http://www.sari-energy.org/PageFiles/What_We_Do/activities/advanced_coal_managment_dec-2009/Presentations/Day2/Social&EnviornmentalissuesinMining.pdf
  • SBM-machines. "Steenkool Verklarende woordenlijst." (13 mei 2013) http://www.coalcrusher.org/coal/coal-glossary.html
  • Verenigde mijnwerkers van Amerika. "Longwall-mijnbouw." (9 mei 2013) http://www.umwa.org/index.php?q=content/longwall-mining
  • Verenigde mijnwerkers van Amerika. "Kamer- en pijlermijnbouw." (9 mei 2013) http://www.umwa.org/?q=content/room-and-pillar-mining
  • Verenigde mijnwerkers van Amerika. "Soorten ondergrondse mijnen." (9 mei 2013) http://www.umwa.org/index.php?q=content/types-underground-coal-mines



Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. Onderzoekers identificeren virusresistentiegen van wild gras voor verbetering van graangewassen
  2. Hoe heet is te heet? Hier leest u hoe u kunt zien of uw hond last heeft van de zomerhitte
  3. Robuuste kaken en verpletterende beten zorgen ervoor dat zeeotters hun dieet kunnen specialiseren
  4. Bultrugwalvissen verspreidden zich van pod tot pod over de Stille Oceaan
  5. Ecologische niche: definitie, soorten, belang en voorbeelden
  6. Behoefte aan snelheid maakt genoombewerking efficiënt, zo niet beter
  7. Hoe bacteriën werken
  8. Onderzoekers observeren enzymen die cellulose afbreken om de productie van biobrandstoffen te ondersteunen
  9. Wat is TA Cloning?

Wetenschap