วิธีการทําเหมืองโลหะหลัก ๆ คืออะไร?

วิธีการทำเหมืองแร่โลหะเกี่ยวข้องกับการศึกษาวิธีการสกัดแร่จากแหล่งแร่  ซึ่งรวมถึงงานหลักสามอย่าง: การเตรียม การตัด และการสกัด ผลรวมของการเตรียม การตัด และกิจกรรมการสกัดเหล่านี้ที่ดำเนินการภายในแหล่งแร่เพื่ออำนวยความสะดวกในการกู้คืนแร่ที่ดีขึ้นเรียกว่าวิธีการทำเหมือง ปัจจุบัน วิธีการทำเหมืองหลักที่ใช้คือ: การทำเหมืองแบบเปิด การทำเหมืองแบบเติมกลับ และการทำเหมืองแบบถล่ม

NO.1 การทำเหมืองแบบเปิด

ในการทำเหมืองแบบเปิด แหล่งแร่จะถูกแบ่งออกเป็นช่องและเสาในระหว่างกระบวนการสกัด ช่องจะถูกขุดก่อน ตามด้วยเสา เงื่อนไขพื้นฐานสำหรับการใช้วิธีการทำเหมืองแบบเปิดคือแร่และหินโดยรอบมีความเสถียร และพื้นที่ที่ขุดออกสามารถมีพื้นที่เปิดโล่งขนาดใหญ่ได้ในช่วงเวลาหนึ่ง วิธีการทำเหมืองที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในหมวดหมู่นี้ ได้แก่: การทำเหมืองแบบเต็มหน้า การทำเหมืองแบบห้องและเสา การทำเหมืองแบบหดตัว และการทำเหมืองแบบห้องและเสาแบบแบ่งขั้นตอน

01 การทำเหมืองแบบเต็มหน้า
การทำเหมืองแบบเต็มหน้าใช้ในแหล่งแร่บางและปานกลาง-หนา ที่มีความลาดเอียงเล็กน้อย (มุมเอียงโดยทั่วไปน้อยกว่า 30°) ซึ่งทั้งแร่และหินโดยรอบมีความเสถียร ลักษณะเฉพาะคือ: หน้างานก้าวหน้าอย่างครอบคลุมตามแนวการโจมตีหรือการจุ่มของแหล่งแร่ และในระหว่างกระบวนการสกัด หินเสียหรือแร่เกรดต่ำที่อยู่ระหว่างชั้นในแหล่งแร่จะถูกทิ้งไว้เป็นเสาที่ไม่สม่ำเสมอเพื่อรองรับพื้นที่ที่ขุดออก เสาเหล่านี้โดยทั่วไปถือเป็นการสูญเสียถาวรและไม่ได้รับการกู้คืน
02 การทำเหมืองแบบห้องและเสา
ใช้สำหรับการทำเหมืองแหล่งแร่แนวนอนหรือเอียง ซึ่งมีการจัดเรียงช่องและเสาแบบสลับกันในแหล่งแร่หรือพื้นที่ที่ขุดออก เมื่อทำการขุดช่อง จะมีการทิ้งเสาปกติอย่างต่อเนื่องหรือไม่ต่อเนื่องเพื่อรองรับหินหลังคา มีการใช้งานที่กว้างกว่าการทำเหมืองแบบเต็มหน้า และสามารถใช้ในการขุดไม่เพียงแต่แหล่งแร่บางเท่านั้น แต่ยังรวมถึงแหล่งแร่หนาและหนามากอีกด้วย แร่และหินโดยรอบที่เสถียรในแหล่งแร่แนวนอนและลาดเอียงเล็กน้อยเป็นเงื่อนไขพื้นฐานสำหรับการประยุกต์ใช้วิธีการทำเหมืองนี้
03 การทำเหมืองแบบหดตัว
คนงานทำงานโดยตรงบนกองแร่ที่แตกหักภายใต้หน้าเปิดของช่อง โดยสกัดแร่เป็นชั้นๆ จากล่างขึ้นบน แต่ละครั้ง แร่ที่สกัดออกประมาณ 1/3 จะถูกปล่อยโดยแรงโน้มถ่วง และส่วนที่เหลือจะถูกทิ้งไว้ในช่องชั่วคราวเป็นแพลตฟอร์มการทำงานสำหรับการขุดขึ้นไปอย่างต่อเนื่อง หลังจากที่ช่องทั้งหมดถูกขุดออกแล้ว แร่ที่เหลืออยู่ในช่องชั่วคราวจะถูกปล่อยออกมาในปริมาณมาก ซึ่งเรียกว่าการสกัดแร่จำนวนมาก วิธีการทำเหมืองนี้เหมาะสำหรับแหล่งแร่ที่มีความลาดชันสูง ซึ่งแร่และหินโดยรอบมีความเสถียร แร่ไม่เกิดการเผาไหม้เอง และแร่ที่บดแล้วสามารถเชื่อมต่อใหม่ได้อย่างง่ายดาย
04 วิธีการทำเหมืองแบบแบ่งขั้นตอน
บล็อกแร่ถูกแบ่งออกเป็นหลายส่วนในแนวตั้ง ช่องและเสาถูกจัดเรียงในแนวนอนในแต่ละส่วน และแร่ที่ขุดจากส่วนกลางจะถูกขนส่งออกไปผ่านถนนสกัดแร่ของแต่ละส่วน หลังจากที่การทำเหมืองช่องในส่วนหนึ่งเสร็จสิ้น เสาในส่วนนั้นสามารถขุดได้ทันที และพื้นที่ที่ขุดออกสามารถดำเนินการได้พร้อมกัน
05 วิธีการทำเหมืองแบบแบ่งขั้นตอน
นี่คือวิธีการทำเหมืองแบบเปิดโดยใช้การทำเหมืองแบบหลุมลึก  ตามวิธีการสกัดแร่ สามารถแบ่งออกเป็นวิธีการทำเหมืองแบบช่องขั้นบันไดหลุมลึกแนวนอนและวิธีการทำเหมืองแบบช่องขั้นบันไดหลุมลึกแนวตั้ง อดีตต้องมีการตัดด้านล่างของช่อง ในขณะที่หลัง นอกจากจะต้องตัดแล้ว ยังต้องเปิดช่องตัดแนวตั้งตามความสูงทั้งหมดของช่อง

NO.2 วิธีการทำเหมืองแบบถล่ม

การทำเหมืองแบบถล่มเป็นวิธีการทำเหมืองที่ใช้การถล่มของหินโดยรอบเพื่อจัดการแรงดันพื้นดิน นั่นคือ เมื่อแร่ถล่ม หินโดยรอบจะถูกบังคับ (หรือตามธรรมชาติ) ให้ถล่มเพื่อเติมพื้นที่ที่ขุดออก จึงควบคุมและจัดการแรงดันพื้นดิน ส่วนใหญ่ประกอบด้วยวิธีการถล่มแบบชั้นเดียว วิธีการถล่มแบบแบ่งชั้น วิธีการถล่มแบบแบ่งส่วน และวิธีการถล่มแบบแบ่งขั้นตอน
01 วิธีการถล่มแบบชั้นเดียว
วิธีการนี้ส่วนใหญ่ใช้ในการขุดตะเข็บแร่ที่มีความลาดเอียงเล็กน้อย โดยมีหินหลังคาที่ไม่เสถียรและความหนาโดยทั่วไปน้อยกว่า 3 เมตร ตะเข็บแร่ระหว่างขั้นตอนจะถูกแบ่งออกเป็นบล็อกแร่ และงานขุดของบล็อกแร่จะก้าวหน้าไปตามแนวการโจมตีของแหล่งแร่ หลังจากที่หน้างานก้าวหน้าไปในระยะหนึ่ง ยกเว้นพื้นที่ที่จำเป็นสำหรับการดำเนินงานการขุด การรองรับจะถูกกู้คืนอย่างเป็นระบบ และหลังคาของพื้นที่ที่ขุดออกจะถล่มลงมา หินหลังคาที่ถล่มลงมาจะเติมพื้นที่ที่ขุดออกเพื่อควบคุมแรงดันหลังคา ตามรูปแบบของหน้างาน สามารถแบ่งออกเป็นวิธีการถล่มแบบกำแพงยาว วิธีการถล่มแบบกำแพงสั้น และวิธีการถล่มแบบทางเข้า
02 วิธีการถล่มแบบแบ่งชั้น
บล็อกแร่ถูกขุดจากบนลงล่างเป็นชั้นๆ หลังจากที่แร่ในแต่ละชั้นถูกสกัด หินที่ถล่มทับอยู่จะเคลื่อนลงมาเพื่อเติมพื้นที่การขุด การขุดแบบแบ่งชั้นจะดำเนินการภายใต้การป้องกันหลังคาเทียม ซึ่งหลังคาเทียมจะแยกแร่ออกจากหินที่ถล่มลงมา จึงมั่นใจได้ว่าจะมีการสูญเสียและเจือจางแร่น้อยที่สุด
03 วิธีการถล่มระดับย่อยพร้อมเสาล่าง
วิธีการนี้เรียกอีกอย่างว่าวิธีการถล่มระดับย่อยพร้อมโครงสร้างด้านล่าง คุณสมบัติหลักคือ: ประการแรก การขุดจะดำเนินการเป็นส่วนๆ ประการที่สอง มีโครงสร้างด้านล่างเฉพาะสำหรับการสกัดแร่ที่ด้านล่างของแต่ละส่วน และการขุดส่วนจะดำเนินการตามลำดับจากบนลงล่าง สามารถแบ่งออกเป็นวิธีการระเบิดหลุมลึกแนวนอนแบบถล่มระดับย่อยพร้อมเสาล่าง และวิธีการระเบิดหลุมลึกแนวตั้งแบบถล่มระดับย่อยพร้อมเสาล่าง 04 วิธีการถล่มระดับย่อยโดยไม่มีเสาล่าง
ด้านล่างของส่วนไม่มีโครงสร้างด้านล่างที่ประกอบด้วยถนนสกัดแร่เฉพาะ  การดำเนินการทั้งหมด เช่น การเจาะ การระเบิด และการสกัดแร่ จะดำเนินการในถนนการขุด 05 วิธีการถล่มแบบแบ่งขั้นตอน
ความสูงในการขุดเท่ากับความสูงทั้งหมดของขั้นตอน สามารถแบ่งออกเป็นวิธีการถล่มแบบบังคับขั้นตอนและวิธีการถล่มตามธรรมชาติแบบขั้นตอน วิธีการถล่มแบบบังคับขั้นตอนสามารถแบ่งออกเป็นวิธีการถล่มแบบบังคับขั้นตอนพร้อมพื้นที่ชดเชยและวิธีการขุดอย่างต่อเนื่องแบบบังคับขั้นตอน

NO.3 วิธีการทำเหมืองแบบเติมกลับ

นี่คือวิธีการทำเหมืองที่ค่อยๆ เติมพื้นที่ที่ขุดออกด้วยวัสดุเติมกลับเมื่อหน้างานขุดก้าวหน้า บางครั้ง การรองรับจะใช้ร่วมกับวัสดุเติมกลับเพื่อรักษาพื้นที่ที่ขุดออก วัตถุประสงค์หลักของการเติมกลับพื้นที่ที่ขุดออกคือการใช้วัตถุเติมกลับที่เกิดขึ้นเพื่อการจัดการแรงดันพื้นดินเพื่อควบคุมการยุบตัวของหินโดยรอบและการทรุดตัวของพื้นผิว และเพื่อสร้างเงื่อนไขที่ปลอดภัยและสะดวกสำหรับการขุด บางครั้งยังใช้เพื่อป้องกันไฟไหม้ภายในในแร่ที่ติดไฟได้เอง ตามโครงสร้างบล็อกแร่และทิศทางของการก้าวหน้าของหน้างานขุด สามารถแบ่งออกเป็นวิธีการทำเหมืองแบบเติมกลับชั้นเดียว วิธีการทำเหมืองแบบเติมกลับแบบแบ่งชั้นขึ้น วิธีการทำเหมืองแบบเติมกลับแบบแบ่งชั้นลง และวิธีการทำเหมืองแบบเติมกลับแบบเลือกสรร ตามวัสดุเติมกลับและวิธีการผลิตที่แตกต่างกันที่ใช้ สามารถแบ่งออกเป็นวิธีการทำเหมืองแบบเติมกลับแบบแห้ง วิธีการทำเหมืองแบบเติมกลับแบบไฮดรอลิก และวิธีการทำเหมืองแบบเติมกลับแบบซีเมนต์

 01 วิธีการทำเหมืองแบบเติมกลับชั้นเดียว
วิธีการนี้เหมาะสำหรับแหล่งแร่บางที่มีความลาดเอียงเล็กน้อย  ใช้หน้างานชนิดกำแพง ซึ่งขยายความยาวทั้งหมดของบล็อกแร่ เพื่อขุดความหนาทั้งหมดของแหล่งแร่ในครั้งเดียวตามทิศทางการโจมตี เมื่อหน้างานก้าวหน้า พื้นที่ที่ขุดออกจะถูกเติมกลับอย่างเป็นระบบด้วยการเติมแบบไฮดรอลิกหรือแบบซีเมนต์เพื่อควบคุมหลังคา
02 วิธีการทำเหมืองแบบเติมกลับแบบแบ่งชั้นแนวนอนขึ้น
วิธีการนี้เหมาะสำหรับแหล่งแร่บางที่มีความลาดเอียงเล็กน้อย ใช้หน้างานชนิดกำแพง ซึ่งขยายความยาวทั้งหมดของบล็อกแร่ เพื่อขุดความหนาทั้งหมดของแหล่งแร่ในครั้งเดียวตามทิศทางการโจมตี เมื่อหน้างานก้าวหน้า พื้นที่ที่ขุดออกจะถูกเติมกลับอย่างเป็นระบบด้วยการเติมแบบไฮดรอลิกหรือแบบซีเมนต์เพื่อควบคุมหลังคา
03 วิธีการทำเหมืองแบบเติมกลับแบบแบ่งชั้นเอียงขึ้น
ความแตกต่างระหว่างวิธีการนี้และวิธีการเติมกลับแบบแบ่งชั้นแนวนอนขึ้นคือมีการขุดชั้นเอียง การขนส่งแร่และวัสดุเติมกลับในช่องส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับแรงโน้มถ่วง วิธีการนี้สามารถใช้ได้เฉพาะการเติมกลับแบบแห้งเท่านั้น
04 วิธีการทำเหมืองแบบเติมกลับแบบแบ่งชั้นลง
วิธีการนี้ใช้สำหรับการขุดแหล่งแร่ที่ไม่เสถียรมาก หรือแหล่งแร่ที่ทั้งแร่และหินโดยรอบไม่เสถียรมาก และเกรดแร่สูงมาก หรือแหล่งแร่โลหะที่ไม่ใช่เหล็กหรือแร่หายากมีมูลค่าสูงมาก สาระสำคัญของวิธีการทำเหมืองนี้คือ: การขุดแบบแบ่งชั้นและการเติมกลับจากบนลงล่าง โดยมีการขุดแต่ละชั้นภายใต้การป้องกันของหลังคาเทียมจากชั้นก่อนหน้า ชั้นการขุดเป็นแนวนอนหรือเอียงทำมุม 4°–10° หรือ 10°–15° กับแนวนอน ชั้นเอียงส่วนใหญ่ใช้สำหรับการเติมกลับหลังคาทันที และยังอำนวยความสะดวกในการขนส่งแร่ แต่การเจาะและการรองรับการทำงานนั้นไม่สะดวกเท่ากับในชั้นแนวนอน
05 วิธีการขุดและเติมกลับแบบเลือกสรร
เมื่อความหนาของเส้นแร่น้อยกว่า 0.3–0.4 ม. คนงานเหมืองไม่สามารถทำงานได้โดยการขุดแร่อย่างเดียว  จำเป็นต้องขุดแร่และหินโดยรอบแยกกันเพื่อบรรลุความหนาในการทำงานขั้นต่ำ (0.8–0.9 ม.) ในพื้นที่ที่ขุดออก แร่ที่ขุดได้จะถูกขนส่งออกจากช่อง ในขณะที่หินโดยรอบที่ขุดได้จะถูกใช้เพื่อเติมกลับพื้นที่ที่ขุดออก สร้างเงื่อนไขสำหรับการขุดขึ้นไปอย่างต่อเนื่อง วิธีการทำเหมืองนี้เรียกว่าวิธีการขุดและเติมกลับแบบเลือกสรร 06 วิธีการทำเหมืองแบบโครงสร้างไม้แบบสี่เหลี่ยม
ในอดีต เส้นแร่บางส่วนใหญ่ถูกขุดโดยใช้วิธีการรองรับแบบไขว้หรือแบบโครงไม้  ภายใต้เงื่อนไขที่แหล่งแร่หนา แร่และหินโดยรอบไม่เสถียรอย่างยิ่ง รูปร่างของแหล่งแร่ซับซ้อนมาก และแร่มีค่า วิธีการทำเหมืองนี้ยังคงเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพ