استخراج روباز یا زیرزمینی ؟
​​​​​​​ کدام روش مناسب‌تر است؟​​​​​​​

رشد سریع اقتصادهای جهانی، تقاضا برای منابع معدنی و استخراج از معادن را به طرز چشمگیری افزایش داده است. در همین راستا، پیشرفت‌های چشمگیری در فناوری معدن‌کاری، امکان استخراج بهینه‌تر و دسترسی بیشتر به ذخایر معدنی را فراهم آورده‌اند. در صنعت معدن، دو رویکرد اصلی برای استخراج وجود دارد: استخراج روباز و استخراج زیرزمینی. هر یک از این روش‌ها بسته به نوع ذخیره، عمق و شرایط محیطی مزایا و معایب خاص خود را دارند. در این مقاله، به بررسی تفاوت‌های کلیدی این دو رویکرد خواهیم پرداخت و مزایا و چالش‌های هر یک را در مقایسه با دیگری تحلیل خواهیم کرد.
​​​​دو روش اصلی برای استخراج معدن وجود دارد:
​​​​​​​
​​​​1. برداشت مرحله به مرحله از سطح زمین
2. دسترسی به ذخایر معدنی از طریق تونل‌سازی

این توصیف خلاصه‌ای از تفاوت‌های بنیادی میان معدن‌کاری روباز و زیرزمینی ارائه می‌دهد؛ اما فرایندها در عمل بسیار پیچیده‌تر از این هستند و هر روش دارای جزئیات و چالش‌های خاص خود است که تفاوت‌های عمیق‌تری را میان آن‌ها ایجاد می‌کند.

استخراج روباز یا زیرزمینی ؟ کدام روش مناسب‌تر است؟

چه تفاوت‌هایی میان روش‌های استخراج روباز و استخراج زیرزمینی وجود دارد؟

استخراج روباز

این روش مناسب ذخایر معدنی نزدیک به سطح زمین است و شامل حذف لایه‌های بالایی خاک و سنگ (اُورباردن) برای دسترسی به ماده‌ی معدنی است. این روش ساده‌تر و اقتصادی‌تر بوده و اغلب در معادنی با ذخایر وسیع و نزدیک به سطح به کار می‌رود. معدن‌کاری روباز امکان استفاده از ماشین‌آلات سنگین و کاهش هزینه‌های عملیاتی را فراهم می‌کند، اما به دلیل برداشت مستقیم از سطح زمین، اثرات زیست‌محیطی قابل‌توجهی دارد.

استخراج روباز

تفاوت اصلی میان روش استخراج روباز و استخراج زیرزمینی به نحوه‌ی دسترسی به ذخایر معدنی و عمق کانسار (محل انباشت طبیعی کانسنگ) برمی‌گردد:

استخراج زیرزمینی

این روش برای ذخایری استفاده می‌شود که در اعماق بیشتر قرار دارند. در این روش، با احداث تونل‌ها و زیرساخت‌های لازم به ماده‌ی معدنی دسترسی پیدا می‌شود. این روش نیازمند سرمایه‌گذاری و برنامه‌ریزی فنی پیچیده‌تری است، زیرا کنترل پایداری زمین، تهویه مناسب و ایمنی کارگران از مسائل اصلی آن محسوب می‌شود. استخراج زیرزمینی نسبت به روباز، اثرات زیست‌محیطی سطحی کمتری دارد اما هزینه و ریسک بالاتری را به همراه دارد.
این تفاوت‌ها باعث می‌شود که هر روش بر اساس عمق و توزیع کانسار، میزان ذخایر و ملاحظات زیست‌محیطی انتخاب شود.
روش‌های استخراج روباز و زیرزمینی هر یک برای نوع خاصی از ذخایر سنگ‌های معدنی مناسب هستند. در ادامه به کاربردهای هر روش و ذخایر معدنی مرتبط با آن‌ها اشاره شده است:

استخراج زیرزمینی

روش استخراج روباز برای استخراج چه ذخایری مناسب است؟

روش استخراج روباز عمدتاً برای ذخایر معدنی نزدیک به سطح زمین استفاده می‌شود. برخی از مهم‌ترین ذخایر معدنی که با این روش استخراج می‌شوند شامل:

مس

طلا

ذغال سنگ

آلومینیوم (بوکسیت)

ذخایر مس معمولاً در مناطق گرم و خشک با سطوح نزدیک به زمین قرار دارند و برای استخراج آن‌ها از روش روباز استفاده می‌شود.از زخایر مس می‌توان به معدن مس سرچشمه در ایران و معدن مس کودلکو در شیلی اشاره کرد. 

ذخایر طلای سطحی و رسوبی، به ویژه در نواحی آبرفتی، به راحتی با روش روباز قابل استخراج هستند. از زخایر طلا می‌توان به معدن طلای زرشوران در ایران و معدن طلا گریفتون در استرالیا اشاره کرد. 

در معادن بزرگ زغال‌سنگ، اگر ذخایر در عمق کمی قرار داشته باشند، استخراج روباز به صرفه‌تر است. از زخایر ذغال‌سنگ می‌توان به معدن ذغال‌سنگ طبس در ایران و معدن ذغال‌سنگ سیرس در ایالات متحده آمریکا اشاره کرد. 

این ماده‌ی معدنی معمولاً در لایه‌های سطحی زمین یافت می‌شود و به راحتی با روش روباز استخراج می‌گردد. از زخایر آلومینیوم (بوکسیت) می‌توان به معدن بوکسیت جاجرم در ایران و معدن بوکسیت کینوا در گینه اشاره کرد.  

فلزاتی مانند نقره و پلاتین که در سطح زمین یا نزدیک به آن یافت می‌شوند، معمولاً با این روش استخراج می‌شوند. از معادن نقره و طلا، می‌توان به معدن چاه فیروزه در ایران و معدن پلاتین و نقره فلاشل اشاره کرد. 

فلزات گرانبها

روش استخراج زیرزمینی برای استخراج چه ذخایری مناسب است؟

روش استخراج زیرزمینی برای ذخایر معدنی عمیق و یا آن‌هایی که به دلیل شرایط جغرافیایی مناسب برای استخراج روباز نیستند، استفاده می‌شود. ذخایر معدنی مناسب برای این روش شامل:

​زغال‌سنگ

مس و طلا

فلزات پایه

پتاس و نمک

دیگر فلزات گرانبها

در شرایطی که ذخایر زغال‌سنگ در عمق زیادی قرار دارند، این روش به‌کار می‌رود. از زخایر ذغال‌سنگ می‌توان معدن زغال‌سنگ پروده در ایران و معدن زغال‌سنگ ابسکو در ایالات متحده اشاره کرد. 

برخی از ذخایر مس و طلا که در عمق‌های زیاد یا در مناطق کوهستانی واقع شده‌اند، با روش زیرزمینی استخراج می‌شوند. از زخایر مس می‌توان به معدن مس و طلا سونگون در ایران و معدن مس و طلای هالی‌پرایز در کانادا اشاره کرد. 

فلزاتی مانند سرب، روی و نیکل که در لایه‌های زیرین زمین وجود دارند، معمولاً با روش زیرزمینی استخراج می‌شوند. از زخایر فلزات پایه می‌توان به معدن سرب و روی انگوران در ایران و معدن سرب و روی پینتو در مکزیک اشاره کرد. 

ذخایر پتاس و نمک که در لایه‌های عمیق زمین قرار دارند نیز از طریق استخراج زیرزمینی به‌دست می‌آیند. معدن پتاس در ایران و معدن نمک کسل در آلمان نمونه‌هایی از این زخایر هستند.

برخی از ذخایر فلزات گرانبها مانند پالادیوم و رودیوم که در اعماق زمین قرار دارند، معمولاً به‌وسیله روش زیرزمینی استخراج می‌شوند. برای نمونه می‌توان به معدن علی‌آباد در ایران و معدن نیکِل در روسیه اشاره کرد.
در نهایت، انتخاب روش استخراج به نوع و عمق ذخایر معدنی، شرایط جغرافیایی و اقتصادی، و همچنین تأثیرات زیست‌محیطی وابسته است. استخراج روباز به‌طور کلی برای ذخایر سطحی و وسیع مناسب‌تر است، در حالی که استخراج زیرزمینی برای ذخایر عمیق‌تر و کوچک‌تر با شرایط پیچیده‌تر به کار می‌رود.

کانی فرآوران بن فن از طراحی، ساخت، نصب تا راه اندازی تجهیزات و ماشین آلات فرآوری مواد معدنی در کنار شماست.

از صنعت تا معدن، با فناوری بن فن

تماس با ما

فرایند کلی استخراج به روش‌های روباز و زیرزمینی چگونه انجام می‌شود؟

استخراج مواد معدنی به دو روش عمده‌ی روباز و زیرزمینی انجام می‌شود که هر یک دارای مراحل و فرآیندهای خاص خود هستند. در این بخش، به تشریح این فرایندها پرداخته می‌شود.

مراحل استخراج به روش روباز

روش استخراج روباز معمولاً برای ذخایر معدنی که در نزدیکی سطح زمین قرار دارند، به کار می‌رود. فرآیند کلی استخراج به روش روباز به شرح زیر است.

آماده‌سازی و طراحی

استخراج سنگ معدن

برداشت باطله

حمل و نقل

بازیابی و بازسازی

مس

در ابتدا، مطالعات زمین‌شناسی و ارزیابی اقتصادی انجام می‌شود تا تعیین شود که آیا استخراج به روش روباز مقرون به صرفه است. در این مرحله، طراحی و برنامه‌ریزی معدن شامل شناسایی محل قرارگیری و نحوه‌ی دسترسی به ذخایر معدنی انجام می‌گیرد.

در این مرحله، حجم بالایی از باطله‌های سطحی که روی لایه‌های معدنی قرار دارند، برداشته می‌شود. این عملیات با استفاده از ماشین‌آلات سنگین نظیر بیل‌های مکانیکی و کامیون‌های بزرگ انجام می‌شود

پس از برداشت باطله، با استفاده از اکسکاواتورهای بیل چرخشی یا سایر تجهیزات حفاری، سنگ معدن استخراج می‌شود. این سنگ معدن سپس توسط لودرها به کامیون‌های حمل سنگ منتقل می‌شود.

سنگ معدن استخراج‌شده به نوار نقاله‌ها یا کامیون‌های مخصوص منتقل می‌شود تا به کارخانجات فرآوری منتقل گردد.

پس از استخراج تمام ذخایر موجود، دهانه‌ی معدن پر می‌شود و زمین با استفاده از پوشش‌گیاهی محلی و تکنیک‌های احیای زیست‌محیطی بازسازی می‌گردد. این مرحله بسیار حائز اهمیت است و می‌تواند تأثیرات زیست‌محیطی را به حداقل برساند.

روش استخراج روباز معمولاً برای ذخایر معدنی که در نزدیکی سطح زمین قرار دارند، به کار می‌رود. فرآیند کلی استخراج به روش روباز به شرح زیر است.

مطالعات اولیه و طراحی

حفر شفت

ایجاد تونل‌های افقی

استخراج سنگ معدن

حمل و نقل و پردازش

مانند روش روباز، در ابتدا مطالعات زمین‌شناسی انجام می‌شود تا مشخص شود که آیا استخراج زیرزمینی برای ذخایر خاصی مناسب است. طراحی معدن شامل تعیین محل قرارگیری شفت‌ها و تونل‌ها می‌شود.

شفت‌های عمودی عمیق به منظور دسترسی به لایه‌های معدنی حفر می‌شوند. این شفت‌ها معمولاً از سطح زمین تا عمق‌های زیاد ادامه دارند و به عنوان ورودی اصلی معدن عمل می‌کنند.

بعد از حفر شفت، یک سری تونل‌های افقی به نام رانش برای دسترسی به ذخایر معدنی ایجاد می‌شود. این تونل‌ها به عنوان راهروهایی به لایه‌های معدنی عمل می‌کنند و کارگران و تجهیزات می‌توانند از آن‌ها عبور کنند.

هنگامی که به سنگ معدن دسترسی پیدا شد، عملیات استخراج با استفاده از ماینرهای لانگ‌وال انجام می‌شود. این دستگاه‌ها سنگ معدن را شکسته و آن را به سمت نوارهای نقاله منتقل می‌کنند. در این مرحله، نکات ایمنی و کنترل پایداری زمین بسیار حائز اهمیت است.

سنگ معدن استخراج‌شده به سطح زمین منتقل می‌شود و سپس به کارخانجات فرآوری برای تصفیه و تولید مواد معدنی مورد نظر منتقل می‌گردد.

استخراج زیرزمینی مناسب ذخایری است که در عمق زمین قرار دارند یا به دلیل شرایط جغرافیایی، مناسب برای استخراج روباز نیستند. فرآیند کلی استخراج به روش زیرزمینی شامل مراحل زیر است:

مراحل استخراج به روش زیرزمینی

بازیابی و بازسازی

در انتها، پس از استخراج تمامی ذخایر، باید به پایداری زمین توجه شود و عملیات بازیابی و بازسازی انجام گردد. این فرایند شامل مدیریت خطرات و کنترل شرایط ایمنی برای جلوگیری از ریزش‌های احتمالی در تونل‌ها است.

هر کدام از روش‌های استخراج روباز و زیرزمینی شامل مجموعه‌ای از روش‌های تخصصی هستند. در استخراج روباز، روش‌هایی مانند استخراج پیت-باز، کواری، استخراج نواری، حذف قله کوه و لایروبی به‌کار می‌روند که با توجه به نوع ماده معدنی و شرایط سطح زمین انتخاب می‌شوند. در مقابل، استخراج زیرزمینی به روش‌های مختلفی مانند روش اتاق و ستون، دیوار بلند و برش و پرکردن تقسیم می‌شود که بر اساس عمق، ویژگی‌های زمین‌شناسی و نوع ذخایر مورد استفاده قرار می‌گیرند. در ادامه به جزئیات هر یک از این روش‌ها پرداخته خواهد شد.

​​​​​​​این روش برای استخراج سنگ‌های ساختمانی استفاده می‌شود و شامل انفجارهای مکرر برای تکه‌تکه کردن سنگ است.
​​​​​​​
مزایا: دسترسی به سنگ‌های با کیفیت و استحکام بالا
معایب: خطرات ناشی از انفجار و تأثیرات زیست‌محیطی

​استخراج پیت-باز (Open-Pit Mining)

روش‌های استخراج سطحی (Surface Mining Methods)

در این روش، گودالی بزرگ در سطح زمین ایجاد می‌شود که عمق آن بیشتر از چند صد متر نیست. سنگ‌معدن به‌صورت رگه‌ای و با توسعه پهنای گودال استخراج می‌شود.
​​​​​
مزایا: امکان استفاده از ماشین‌آلات سنگین و کاهش هزینه‌های عملیاتی
معایب: اثرات زیست‌محیطی قابل توجه و نیاز به جابجایی حجم زیادی از باطله

استخراج نواری (Strip Mining)

​​​​​​​در این روش، نوارهایی موازی در بستر معدن ایجاد می‌شوند و سنگ‌معدن از آنها استخراج می‌گردد.
​​​​​​​
مزایا: به حداقل رساندن آسیب به محیط‌زیست
معایب: نیاز به سطح وسیع برای اجرای عملیات

حذف قله کوه (Mountain Top Removal)

​​​​​​​با انفجارهای عظیم، قله کوه حذف می‌شود تا مسیر برای دستیابی به ذخایر زیرین سنگ‌معدن هموار شود.
​​​​​​​
مزایا: دسترسی به ذخایر عمیق
معایب: تأثیرات شدید بر محیط زیست و اکوسیستم‌های محلی

​روش کواری (Quarrying)

روش لایروبی (Dredging)

​​​​​​​در این روش، سنگ‌معدن از بستر رودخانه برداشت می‌شود.
​​​​​​​
مزایا: منبع تجدیدپذیر برای استخراج مواد معدنی
معایب: تأثیرات منفی بر اکوسیستم‌های آبی و تغییر در الگوی جریان رودخانه

​​​​​​​در این روش، دیوار بلندی از سنگ‌معدن در دل زمین مشخص می‌شود و با عرض‌های چند سانتی‌متری سنگ‌معدن از دیوار بزرگ کنده می‌شود.
​​​​​​​
مزایا: استخراج کارآمد و بهینه
معایب: هزینه بالای سرمایه‌گذاری و مدیریت ریسک‌های ایمنی

​روش اتاق و ستون (Room and Pillar Mining)

روش‌های استخراج زیرزمینی (Underground Mining Methods)

در این روش، سنگ‌معدن به‌گونه‌ای برداشت می‌شود که قسمت‌هایی به‌عنوان ستون، سقف معدن را پشتیبانی کنند.
​​​​​​​
مزایا: کاهش ریزش و پایداری بیشتر
معایب: کارایی کمتر و نیاز به مدیریت دقیق برای جلوگیری از ریزش

برش و پرکردن (Cut and Fill Mining)

​​​​​​​در این روش، سنگ‌معدن از تونل خارج می‌شود و جای خالی آن با باطله پر می‌شود.
​​​​​​​
مزایا: کاهش ریزش زمین و حفظ پایداری سازه‌های زیرزمینی
معایب: هزینه بالای پرکردن و نیاز به مدیریت باطله

​دیوار بلند (Longwall Mining)

در نتیجه، انتخاب روش مناسب برای استخراج مواد معدنی به عوامل متعددی نظیر نوع و عمق ذخایر، شرایط اقتصادی و نیازهای زیست‌محیطی وابسته است. روش‌های روباز عموماً برای ذخایر سطحی و در مقیاس‌های وسیع کاربرد دارند و امکان استفاده از ماشین‌آلات سنگین و کاهش هزینه‌های عملیاتی را فراهم می‌کنند، اما به دلیل دست‌درازی مستقیم به زمین و محیط اطراف، اثرات زیست‌محیطی بیشتری دارند و نیازمند توجه ویژه به بازسازی و احیای محیط پس از اتمام استخراج هستند.
در مقابل، روش‌های زیرزمینی که برای ذخایر عمیق و با ارزش‌تر به‌کار می‌روند، با وجود نیاز به سرمایه‌گذاری و برنامه‌ریزی دقیق‌تر، در کاهش آسیب‌های محیطی سطحی مؤثرند. با این حال، چالش‌های ایمنی و مدیریت پایداری سازه‌ها از جمله مهم‌ترین ملاحظات در معدن‌کاری زیرزمینی محسوب می‌شود. انتخاب نهایی باید با در نظر گرفتن اولویت‌های اقتصادی، نیازهای زیست‌محیطی و شرایط خاص هر پروژه انجام گیرد تا بهره‌برداری از منابع طبیعی به شکلی پایدار، اقتصادی و کم‌خطرتر محقق شود. این تحلیل به تصمیم‌گیری دقیق‌تر مدیران و متخصصان معدن‌کاری کمک کرده و زمینه‌ساز بهره‌وری بهینه از منابع معدنی و کاهش آسیب‌های زیست‌محیطی خواهد بود.

نتیجه‌گیری

محصولات شرکت کانی فرآوران بن فن

شرکت دانش‌بنیان کانی فرآوران بن فن، با بهره‌گیری از توانایی‌های فنی برتر و تجربه نیروهای متخصص، در زمینه طراحی، ساخت، و نصب تجهیزات سبک و سنگین در صنایع فرآوری مواد معدنی از جمله بالمیل، رادمیل، سلول‌های فلوتاسیون، تیکنر، درام ­فیلتر،­ دیسک­ فیلتر، درایر، کوره‌های ذوب، کاندیشنر، انواع مخازن، سپراتور و غیره فعالیت می‌نماید. 
با ارائه خدماتی با کیفیت و با بهره‌گیری از توان و ظرفیت طراحی پایه و تفصیلی، این شرکت توانسته است تجهیزاتی را با استفاده از تکنولوژی‌های نوین و با توجه به نیازهای صنایع فرآوری مواد معدنی مختلف ارائه دهد. از جمله صنایعی که شرکت بن فن در آنها فعالیت دارد می‌توان به صنایع مس، آهن، سرب، روی، و خط تولید آهک هیدراته اشاره کرد.
شرکت کانی فرآوران بن فن با تمرکز بر بهره‌وری، کیفیت و ایمنی، امیدوار است در بهبود فرآیندهای فرآوری مواد معدنی مؤثر باشد و نقش مهمی در پیشرفت صنعت معدن و فرآوری مواد معدنی در کشور عزیزمان ایران داشته باشد.

نیاز به مشاوره رایگان دارید؟ با ما تماس بگیرید!