معدن چیست؟
معدن به مکانی اشاره دارد که در آن فعالیت استخراج و استخراج مواد معدنی از زمین انجام می‌شود.
معادن شامل منابع طبیعی از جمله سنگ‌ها، سنگ‌های قیمتی، فلزات، کانی‌ها، زغال سنگ، نفت، گاز طبیعی و سایر مواد معدنی می‌شوند که در زمین یافت می‌شوند.
استخراج معادن عموماً توسط شرکت‌ها و سازمان‌های معدنی انجام می‌شود.
فرآیند استخراج معادن شامل مراحلی مانند بررسی معدنی، اکتشاف، تخریب و حفاری، حمل و نقل مواد معدنی، فرآوری و پالایش است.
معدن‌کاری می‌تواند به صورت سطحی (استخراج از سطح زمین) یا زیرزمینی (استخراج از زیر سطح زمین) انجام شود. معادن نقش مهمی در اقتصاد کشورها دارند و به عنوان یک منبع قابل استخراج و بهره‌برداری از مواد معدنی، برای تأمین نیازهای صنعتی، ساختمانی، انرژی و سایر صنایع بکار می‌رود.
همچنین، صنایع معدنی نقش بزرگی در ایجاد اشتغال و توسعه مناطق معدنی در جوامع دارند.
با این حال، استخراج معادن همچنین به عواقب زیست محیطی و اجتماعی نیز مرتبط است و نیاز به مدیریت مناسب برای حفاظت از محیط زیست و جامعه دارد.
کار در معد در واقع کاری است که برای بدست آوردن هر ماده ای که نمی‌توان از طریق فرآیندهای کشاورزی رشد داد و یا حتی به‌طور مصنوعی در آزمایشگاه یا کارخانه تولید کرد که با این تفاسیر می تواند جز مهمی در طبیعت باشد.
اگر بخواهیم معدن را در یک تعریف کامل تر بگوییم به این معنی است که شامل استخراج هرگونه منبع تجدیدناپذیر مانند نفت، گاز طبیعی یا حتی آب نیز می‌شود که همه ی این موارد داخل معدن بوده و هر گونه استخراج را معدن کاری می گویند.
انجام کار استخراج سنگ و فلز از معدن ها از زمان‌های پیش از تاریخ توسط انسان انجام می شد و اما امروزه به جست و جو و استخراج مواردی جدید تر می پردازند که به آن معدن کاری مدرن می گویند و لازم است برای انجام به پیدا کردن معدن مدرن هم بپردازند که یک معدن مدرن از این راه مورد بررسی قرار می گیرد که شامل:
۱- جستجوی در بدنه ی معادن
۲- تجزیه و تحلیل پتانسیل سود یک معدن که آیا می تواند پول ساز باشد و ارزش استخراج را دارد یا خیر.
۳- استخراج مواد مورد نظر و احیای نهایی زمین پس از بسته شدن معدن در آن قابل اجرا و انجام است یا خیر.
در واقع لازم به ذکر است که عملیات استخراج، هم در طول دوره فعالیت معدن و هم پس از بسته شدن آن، قالبا می تواند بر روی بر محیط زیست اثرات مخربی ایجاد می‌کند.
به همین دلیل اکثر کشورهای جهان مقرراتی را برای کاهش این تأثیرات منفی تصویب کرده‌اند تا ایجاد آسیب بر روی آن را به حداقل برسانند.
در انجام کار معدن کاری هم یکی از مهم ترین موضوعات که لازم است در وهله ی اول به آن توجه شود ایمنی کار نیز برای مدت‌های طولانی است که حتی می تواند نگران کننده هم باشد اما امروزه با روی کارآمدن شیوه‌های مدرن و جدید به‌طور قابل توجهی باعث بهبود ایمنی در معادن شده‌است و حتی آسیب و ضرر رسیدن به محیط زیست هم به حداقل رسیده است.
در این قسمت بپردازیم به انواع معادن که در ابتدا گفتیم که معادن به دو دسته ی کلی تقسیم می‌شوند:
۱- دسته ی اول معادن سطحی هستند.
۲- دسته ی دوم معادن زیرسطحی که همان زیر زمینی هستند، می گویند.
هر کدام از دسته‌های بالا دارای زیر مجموعه‌های مختلفی هستند و به همین دلیل است که گفته می شود معادن در انواع مختلف و متنوعی می باشند.
با توجه به نوع ماده ی معدنی و شکل کانساری می توان به دسته‌بندی معادن پرداخت.
و حالا در خصوص استخراج سطحی باید گفت که برای دستیابی به ذخایر سنگ معدن، پوشش گیاهی سطحی، گل و لای و در صورت لزوم لایه‌های سنگ بستر استفاده های زیادی می شود و برای انجام این کتر تکنیک هایی هم دارد که این تکنیک ها شامل موارد زیر می باشد:
۱- تکنیک اول استخراج معادن روباز است، که در آن مواد از یک گودال باز در زمین استخراج می‌شوند.
۲- مورد بعدی استخراج معادن سنگ است که انواع مختلفی از سنگ ها با ظاهری بسیار زیبا وجود دارند که با استخراج معدن روباز تقریبا یکسان می باشد و تنها تفاوتی که در آن وجود دارد این است که در آن ماسه، شن، سنگ و خاک هم وجود دارد.
۳- مورد سوم استخراج رگه ای است که شامل جدا کردن لایه‌های سطحی برای نمایان کردن سنگ‌های معدن یا درزهای زیر زمین می باشند.
در ادامه بپردازیم به استخراج زیر سطحی که می تواند شامل حفر تونل یا شافت به داخل زمین برای رسیدن به ذخایر سنگ معدن باشد.
طبقه بندی در استخراج زیرسطحی را با توجه به نوع شافت‌های دستیابی، و روش‌های استخراج یا روش‌های استفاده شده انجام می دهند.
که انواع دستیابی در این نوع معادن شامل افقی، شیبی، عمودی می باشد. انواع استخراج در این نوع شامل موارد زیر می باشد:
۱- استخراج انباره‌ای مورد اول است که منظور استخراج به سمت بالا، و ایجاد اتاقک‌های زیرزمینی می باشد.
۲- مورد دوم استخراج دیواره طولانی است که برای خرد کردن سطح یک سنگ معدنی طولانی در زیرزمین استفاده می شوند.
۳- مورد بعدی نیز استخراج اتاق و ستون است که در این روش تونل‌هایی حفاری شده و ستون‌هایی برای پشتیبانی از سقف ایجاد می‌شود.
ساختارهای معادن
ساختارهای معادن به ترتیب هندسی و طبقه‌بندی معادن بر اساس ویژگی‌های جغرافیایی، زمین‌شناسی و جابه‌جایی مواد معدنی درون زمین تعریف می‌شوند.
در موارد زیر، به برخی از ساختارهای معادن رایج اشاره می کنیم که شامل:
۱- ساختار معدن باز
در این نوع ساختار، مواد معدنی به صورت آشکار در سطح زمین قرار دارند و فرایند استخراج از سطح زمین انجام می‌شود.
معدن‌های طلا، نقره، مس و بوکسیت معمولاً در ساختارهای معدن باز استخراج می‌شوند.
۲- ساختار معدن زیرزمینی
در این ساختار، مواد معدنی در داخل زمین قرار دارند و برای دستیابی به آنها، تونل‌ها و سنگ‌زنی‌های زیرزمینی برای دسترسی به معادن ایجاد می‌شوند.
نمونه‌هایی از معدن‌های زیرزمینی شامل معدن‌های ذغال سنگ، آهن، مس و نیکل می‌شوند.
۳- ساختار معدنی خاکستری
در این نوع ساختار، معدن در صورتی که به صورت لایه‌ای و در افقی قرار گرفته باشد، استخراج می‌شود.
معادن زغال سنگ و سنگ‌های آهک نمونه‌هایی از معدنی خاکستری هستند.
۴- ساختار معدن بسته
در این ساختار، مواد معدنی به صورت گسل‌ها، شکاف‌ها و کانه‌ها در داخل سنگ‌ها یا توده‌های زمینی قرار دارند.
معادن نفت و گاز، معادن بسته را شامل می‌شوند.
۵- ساختار معدن کانه‌دار
در این ساختار، معدن‌ها معمولاً به دلیل وجود کانه‌ها و مواد معدنی قیمتی تشکیل شده‌اند.
معدن‌های طلا، نقره، مس و الماس معمولاً در ساختارهای معدن کانه‌دار قرار دارند.
به طور کلی، ساختارهای معادن متنوعی وجود دارند که بستگی به خصوصیات جغرافیایی و زمین‌شناسی منطقه معدنی و مواد معدنی مورد نظر دارد.
این ساختارها تعیین کننده فرآیند استخراج و بهره‌برداری از معادن هستند.
تاریخچه کشف و بهره برداری از معدن
تاریخچه کشف و بهره‌برداری از معدن به دوران‌ها و اقلیم‌ها مختلف برمی‌گردد و همراه با توسعه انسانی و نیازهای او برای استفاده از منابع طبیعی است.
در موارد زیر به طور خلاصه به تاریخچه این فرایند می‌پردازیم که شامل:
۱- عصر سنگ
در دوران عصر سنگ، انسان‌ها از سنگ‌ها و معدنی‌های ساده‌تر مانند سنگ‌های تیغه و سنگ‌های آتش استفاده می‌کردند.
این استفاده شامل ساخت ابزارها، ساخت و ساز و تأمین غذا بود.
۲- عصر برنز
با کشف فرآیند تولید برنز از آلیاژ مس و قلع در دوران عصر برنز، استفاده از معادن مس و قلع در مناطق مختلف گسترش یافت.
این تکنولوژی باعث رشد صنعت و تجارت شد و به توسعه تمدن‌ها کمک کرد.
۳- عصر آهن
در دوران عصر آهن، استخراج و استفاده از معدن آهن رواج پیدا کرد.
آهن به دلیل قابلیت خوب برای تولید ابزارها، سلاح‌ها و ساختمان‌ها، بسیار ارزشمند بود.
۴- عصر صنعتی
با آغاز عصر صنعتی و توسعه فناوری، استخراج و بهره‌برداری از معادن به صنعتی‌تر و پیچیده‌تر شد.
استفاده از زمین‌شناسی، شیمی و تکنولوژی پیشرفته باعث افزایش بهره‌برداری از منابع معدنی و کشف روش‌های جدیدی برای استخراج معادن شد.
۵- عصر مدرن
در عصر مدرن، تکنولوژی‌های پیشرفته‌تری برای کشف و بهره‌برداری از معادن استفاده می‌شود.
از جمله فناوری‌هایی که در این عصر مورد استفاده قرار می‌گیرند، می‌توان به جمع‌آوری داده‌های سنجش از دور، مدلسازی سه‌بعدی، استخراج معادن به صورت زیرزمینی و بهبود فرآیندهای استخراج اشاره کرد.
در کل، تاریخچه کشف و بهره‌برداری از معادن نشان می‌دهد که انسان‌ها از قدیم‌الایام تا به امروز، برای تأمین نیازهایشان از منابع معدنی استفاده کرده‌اند و با توسعه تکنولوژی، روش‌ها و فرآیندهای بهره‌برداری بهبود یافته‌اند.
