An Introduction To Surface Mining

Image Credits: bibiphoto/.com

Mining is merely defined as digging in the ground to find something of use. Prosessi on ollut osa elämää antiikista lähtien, ja se on edelleen maailman kaupankäynnin ja tuotannon selkäranka. Kaivostoiminta voidaan jakaa kahteen muotoon: kaivostoiminta maan pinnalla (pintakaivostoiminta) ja kaivostoiminta maan alla (maanalainen kaivostoiminta). Tässä artikkelissa keskitytään ensin mainittuun.

Pintakaivostoimintaa käytetään pääasiassa hiekan, soran, sepelin, fosfaattien, kivihiilen, kuparin, raudan ja alumiinin hankintaan. Prosessilla hankitut materiaalit muodostavat kaksi kolmasosaa maailman kiinteistä mineraaleista. Suurin osa pintakaivostoiminnasta tapahtuu Yhdysvalloissa, mutta toimipaikkoja on eri puolilla maailmaa; erityisesti Kanadassa ja Australiassa kaivostoiminta on voimakasta.

Pintakaivostoimintaa harjoitetaan viidellä päätyypillä, joita käytetään eriasteisesti ja erilaisiin luonnonvaroihin: kaivoskaivostoiminta (strip mining), avolouhoskaivostoiminta (open-pit mining), louhinta vuoristossa (mountaintop removal), ruoppaus (dredging) ja korkeiden seinämien louhinta (high wall mining). Tyypistä riippumatta kaikki pintakaivosmenetelmät poistavat jätemateriaalia eli peittomaata halutun luonnonvaran yläpuolelta.

Alalla toimivat yritykset suosivat usein pintakaivostoimintaa maanalaisen kaivostoiminnan sijasta, koska se on edullisempaa, sähköön ja veteen liittyvät ongelmat ovat vähäisempiä ja se on turvallisempaa. Pintakaivostoiminta voi kuitenkin olla ympäristölle haitallisempaa kuin maanalainen kaivostoiminta.

Pintakaivostoiminnan tyypit

Avolouhoskaivostoiminta

Avolouhoskaivostoiminta tunnetaan myös nimellä ”avolouhoskaivostoiminta”, ja se on tavallisin pintakaivostoiminnan tyyppi. Avolouhokset ovat valtavia reikiä maassa; niitä luodaan ja kasvatetaan räjäyttämällä ja poraamalla kiviä erilleen. Kaivos kehittyy kartiomaiseksi, jonka poikkileikkauksessa on penkereitä (tai portaita), jotka kiertyvät kierteisesti kaivoksen huipulta pohjalle, jotta kuorma-autot voivat ajaa sivuja pitkin alas ja kerätä räjäytetyn jäännöksen.

Avolouhoksen leveys ja syvyys kasvavat koko kaivoksen elinkaaren ajan, ja jotkin suurimmista voivat olla halkaisijaltaan yli kaksi kilometriä ja syvyydeltään satoja metrejä. Maailman suurin avolouhos on tällä hetkellä Bingham Canyonin kaivos Utahissa. Se on noin 2,5 kilometriä leveä ja 0,75 kilometriä syvä. Parhaimmillaan sieltä poistetaan 400 000 tonnia kalliota päivässä. Bingham Canyonin kaivos on tuottanut yli 17 miljoonaa tonnia kuparia sekä merkittäviä määriä kultaa, hopeaa ja molybdeeniä. Muita merkittäviä avolouhoksia ovat Nchangan kuparikaivos Sambiassa (maailman toiseksi suurin louhos) ja Kalgoolie Super Pit (Australian suurin avolouhoskultakaivos).

Image Credits: Environment Canada

Avolouhoksia hyödynnetään yleensä lähellä maanpintaa oleviin esiintymiin, kuten soraan ja hiekkaan. Termi ”louhos” viittaa usein avolouhokseen, jossa tuotteena on kallio (yleisesti rakennuskivi) – yleensä joko sora, hiekka tai mittakivi. Avolouhos on suhteellisen turvallinen ja halpa, ja siitä saadaan myös enemmän lopputuotteita.

Bingham Canyonin kuparikaivos Salt Lake Cityn lähellä Utahissa, Yhdysvalloissa. Image Credits: kennecott.com

Kaivostoiminta

Kaivostoiminta tarkoittaa sitä, että esiintymän yläpuolelta poistetaan ohut kaistale pintamaata ja jätteet kaadetaan sen taakse; tätä jatketaan pitkin esiintymän pituutta. Kun tämän kaistaleen alla olevat luonnonvarat on hyödynnetty, aloitetaan toinen samansuuntainen kaistale, jossa jäte kaadetaan ensimmäisen kaistaleen päälle. Tätä prosessia jatketaan, kunnes resurssi on kokonaan louhittu tai ainakin kunnes se muuttuu taloudellisesti kannattamattomaksi.

Käytetään pääasiassa hiilen louhinnassa, mutta kaivoskaivostoimintaa voidaan käyttää myös fosfaattien, saven ja tervan louhinnassa. Jos louhittava luonnonvara on tasaisessa, vaakasuorassa kerroksessa, joka on lähellä pintaa, kaivoslouhinta on ihanteellinen tekniikka.

Image Credits: Penn State University

Ruoppaaminen

Ruoppaaminen on prosessi, jossa kiinteytymätöntä materiaalia louhitaan vesistöstä. Eniten tätä prosessia käytetään Kaakkois-Aasian tinakentillä ja myös timanttikaivoksissa Afrikassa. Perinteisesti tekniikkaa käytettiin sen varmistamiseksi, että vesiväylät pysyivät käyttökelpoisina vesikulkuneuvoille. Mineraalivarojen vähentyessä vajaakäytössä olevien vesipohjaisten esiintymien ruoppaaminen on kuitenkin lisääntymässä.

Ruoppaaminen voi vaikuttaa luonnonvaraisiin eläimiin levittämällä hienojakoista ylijäämää laajalle alueelle, mutta kemiallisia vaikutuksia veteen ei ole havaittu. Prosessin pitkän aikavälin vaikutuksia ei vielä tunneta, mutta on näyttöä siitä, että tekniikka voi häiritä veden virtauksia ja sedimentaatiomalleja.

Ruoppaukseen on käytettävissä monenlaisia laitteita, kuten kauhakauharuoppaus, vetoruoppaus ja imuruoppaus.

Mountaintop Removal Mining

Tämä prosessi, joka rajoittuu suurelta osin hiilikaivostoimintaan Appalakkien alueella Yhdysvalloissa, on suhteellisen uusi kaivosmenetelmä. Käytäntö edellyttää nimensä mukaisesti jyrkkien vuorenhuippujen poistamista louhittavan kivihiilen saamiseksi, ja ylijäämämassat läjitetään läheisille matalille alueille tai laaksojen täyttöihin. Suurin osa toiminnoista keskittyy Länsi-Virginian, Lounais-Virginian ja Itä-Kentuckyn alueille.

Yhdysvaltojen energia-alan tietohallinto (Energy Information Administration) korosti, että maailmanlaajuiset hyödynnettävissä olevat kivihiilivarannot ovat edelleen 1 136 miljardia tonnia, ja Yhdysvalloilla on 22 prosenttia kokonaisvarannoista. Vaikka tämän prosessin ympäristövaikutuksista käydään keskustelua, eikä sen kumulatiivisia vaikutuksia ympäristöön ole täysin selvitetty, laaksojen täytöt pysyvät silti yleensä vakaina.

Korkean seinämän louhinta

Korkean seinämän louhinta

Korkean seinämän louhinta on avolouhinnan uusi variaatio, joka ei ole puhtaasti pintakaivosprosessi, vaan pintakaivostyön ja maanalaisen louhinnan yhdistelmä. Prosessi on myös pääasiassa hiilikaivostekniikka, jota on käytetty menestyksekkäästi Kentuckyssa ja Länsi-Virginiassa Yhdysvalloissa sekä Queenslandissa Australiassa. Tässä tekniikassa kallion poraaminen tapahtuu maan alla, mikä tekee työskentelystä vaarallista; erityisesti jos korkean seinämän alitusta tapahtuu, mikä tekee maaperän epävakaaksi.

Korkean seinämän louhinnassa käytettävät laitteet jaetaan karkeasti kahteen pääryhmään: jatkuvatoimisiin louhintakoneisiin perustuviin järjestelmiin ja kairausjärjestelmiin. Jatkuvaan louhintaan perustuvat järjestelmät tarjoavat paremman kallion tunkeutumisen ja kuorman tuottamisen, mutta porajärjestelmän liikkuvuus tietyissä ympäristöissä on joskus eduksi.

Lähteet ja lisälukemisto

Tämä artikkeli on päivitetty 25. maaliskuuta, 2019.

Sitaatit