التعدين ( Mining )

---

التعدين يوفر المواد الخام الحيوية للصناعة. فعلى سبيل المثال، يمدنا منجم الفحم الحجري الذي يعمل بطريقة التعدين السطحي، بالفحم الحجري. ويستخدم الفحم الحجري بدوره في تزويد محطات الطاقة الكهربائية بالوقود كما يستخدم لصنع الفولاذ اللازم للعديد من المنتجات المصنّعة.

التَّعْـديـن عملية الحصول على المعادن ومواد أخرى من الأرض. وتشمل هذه المواد مركبات الفلزات، والمواد غير المعدنية مثل الفحم الحجري والرمل والزيت والغاز الطبيعي وكثيرًا من الأشياء الأخرى المفيدة.

ويوفر التعدين الحديد والنحاس اللازمين لصناعة الطائرات والسيارات والثلاجات. وتمدنا المناجم أيضًا بملح الطعام والذهب والفضة والماس لصناعة الحلي والفحم الحجري اللازم للوقود. ويُستخرج اليورانيوم للطاقة النووية، والأحجار للاستخدام في المباني، والفوسفات لنمو النباتات والحصى لرصف الطرق.

تُستخرج بعض المعادن بتكلفة أقل من معادن أخرى ؛ نظرًا لوجودها على سطح الأرض. وتوجد بعض المعادن بعيدة عن سطح الأرض، وهذه تستخرج فقط بالحفر العميق تحت سطح الأرض. وتوجد عناصر أخرى في المحيطات والبحيرات والأنهار.

ظل الناس ـ منذ آلاف السنين ـ يحصلون على المعادن من الأرض، وقد قاموا حوالي عام 6000 ق.م، بحفر الحُفَر والأنفاق للحصول على حجر الصَّوَّان ـ والصَّوَّان حجر صلب استخدمه الأنسان في صناعة العُدَدَ والأسلحة ـ وبحلول عام 3500 قبل الميلاد تمكن الناس من تعدين القصدير والنحاس. وخلطوا هذين الفلزين لصناعة البرونز، وهو سبيكة صلبة (خليط من الفلزات). وصنعت من هذه السبيكة عُِدَد وأسلحة أفضل من تلك المصنوعة من الصوان. ولعل قدماء الرومان أول من أدرك أن التعدين يمكن أن يجعل الأمة غنية وقوية. فقد تاجَرَ الرومان في الأحجار والمعادن النفيسة وجلبوا الثروة للإمبراطورية الرومانية، كما استولوا على المناجم في كل دولة غزوها.

اضمحلت الإمبراطورية الرومانية في القرن الخامس الميلادي. ومنذ ذلك التاريخ ولفترة ألف عام لم يطرأ إلا تقدم ضئيل على صناعة التعدين. ثم حدثت قفزة بعد ذلك في التعدين في القرن الخامس عشر الميلادي، حيث استُخرج حينذاك الفحم الحجري والحديد والمعادن الأخرى في أوروبا، خاصة في ألمانيا والسويد وفرنسا. كما تطور التعدين في أمريكا الجنوبية أيضًا خلال نفس الفترة، حيث استخدم هنود الإنكا وقبائل أمريكا الجنوبية الأخرى المعادن لصناعة العُدَد والحُليّ والأسلحة.

مصطلحات تعدين

اتجاه العِرْق (خط المَضْرب) هو الاتجاه الأفقي الرئيسي لراسب معدني. البئر ممر رأسي من سطح الأرض إلى داخل منجم، ويكون شكله مثل بئر المصعد. التعرية عملية إزالة الغطاء الترابي الموجود أعلى الخام، بالعوامل الجوية. الحفيرة حَفْر تحت الأرض يتكون من إزالة خام بين منسوب والذي يليه في منجم. الخام كتلة من المعادن توجد بصورة طبيعية يمكن استخراجها وتحقيق المكسب منها. وتحتوي معظم الخامات على المعادن، ولكن قد تكون المادة غير معدنية مثل الكبريت والفلورايت. الدهليز ممر أفقي قريب من سطح الأرض إلى منجم. السرداب ممر محمي أفقي داخل شق على طول أو بمحاذاة مسار العِرْق. الشوائب مواد عديمة القيمة مختلطة بالخام. طبقة الصخر السفلى الحائط أو منطقة من الصخور تحت عرق خام مائل. وتكون أسفل عمال المناجم أثناء استخراجهم للخام. طبقة الصخر العليا هي الحائط أو منطقة من الصخور فوق عرق خام مائل. وتكون فوق عمال المناجم أثناء استخراجهم للخام. العرق راسب ذو حدود معروفة تفصله عن الصخور المحيطة به. الغطاء الترابي هو طبقة التربة أو الصخور التي تغطي الراسب. المحجر حفرة مكشوفة أو سطحية نحصل منها عادة على أحجار البناء. مخرج الخام فتحة رأسية أو مائلة تحت الأرض يُنقل الخام عبرها. المدرج هو ممر محفور إلى أعلى من منسوب منخفض باتجاه منسوب أعلى في منجم تحت الأرض. الممر المستعرض ممر محمي أفقي أو أفقي تقريبًا يتقاطع مع جسم الخام. منحدر ممر مائل تحت الأرض. ويصل بين المناسيب ومناطق الإنتاج ويسمح بمرور المركبات الآلية. منسوب التشغيل البينيّ شبكة الأعمال الأفقية في منجم تحت الأرض. منسوب التشغيل الرئيسي مجموعة السراديب والممرات المستعرضة المحفورة على نفس العمق من منجم تحت الأرض، وعادة ما يحفر العمال عددًا من المناسيب. المهبط ممر شُقَّ من منسوب علوي إلى الاتجاه السفلي في منجم تحت الأرض. الميل الزاوية التي يميل بها راسب الخام على المستوى الأفقي. النفق ممر أفقي تحت الأرض يتصل بسطح الأرض بكلتا جهتيه. نقطة السحب هي الموقع الذي يمكن منه تحميل الخام ونقله. نقطة الظهور هي السطح الظاهر من راسب.

طرق التعدين

هناك طرق عديدة للتعدين، وتعتمد كل طريقة على مواقع الرواسب المعدنية وكيفية تكوينها في القشرة الأرضية. وتقع بعض الرواسب المعدنية على سطح الأرض أو بالقرب من السطح، وبعضها الآخر يوجد بعيدًا من السطح في باطن الأرض. وتوجد بعض المعادن على شكل كتلة مدْمجة ومركزة في مواقع مُحدَّدة من القشرة الأرضية، وبعضها الآخر منتشرعلى نطاق واسع فيها. وتختلف المعادن أيضًا في صلابتها وفي سهولة فصل الخام من الصخور المحيطة به. وتظهر المعادن في صور مختلفة، فبعض المواد المعدنية سوائل، أو يمكن تحويلها إلى سوائل، ويتم الحصول عليها بطرق الضخ المختلفة. ولمزيد من المعلومات حول الطرق المختلفة لاستخراج معدن معين، ★ تَصَفح المقالات ذات الصلة في هذه الموسوعة عن المعادن مثل الذهب. وللحصول على تفاصيل عن التعدين بالتعرية والتعدين تحت الأرض. ★ تَصَفح: الفحم الحجري.

تُزَوَّد معظم المناجم في هذه الأيام بمعدات آلية متقدمة. وتقوم حفارة الثقوب الهيدروليكية بعمل الثقوب في الخام. وتعمل الآلات الضخمة على استخراج وتحميل الخام، وتنقله القطارات والشاحنات والسيور النقالة. وتنقل المصاعد عالية السرعة المعروفة باسم القواديس الخام إلى السطح.

التعدين السطحي

طرق التعدين السطحي:

تُستخدم طرق التعدين السطحي عندما توجد الرواسب عند سطح الأرض، أو بالقرب منه وتشمل طرق التعدين السطحي التعدين بغسل الراسب الغريني، والتكريك، وتعدين الحفرة المكشوفة، والتعدين بالتعرية، وقلع الحجارة.

التعدين بغسل الراسب الرملي. تُستخدم هذه الطريقة للحصول على الذهب والبلاتين والقصدير والمعادن الأخرى التي تعرف باسم المعادن الثقيلة وذلك من رواسب الرمل والحصى. والمسماة بالغِرْيَن ـ وتُستخدم هذه الطريقة عندما تتوافر مصادر مياه بالقرب من الموقع. وتعتمد التقنية الأساسية للتعدين في هذه الحالة على حجم ونوع الراسب. ففي حالة الترَسُّبات محدودة الكمية يمكن استخدام الفصل بالغسيل للحصول على الذهب والمعادن الأخرى من الجداول المائية، بينما يَستخدم عمال المناجم في حالة الترسبات الكبيرة والأعمال الواسعة النطاق نوعًا من التعدين يسمى إزاحة التراب والرمل بالماء المتدفق. ويتم فيه غسل الراسب الغريني بالماء. ويُرفع بهذه الطريقة الحصى والرمل الموجودان مع المعدن إلى النهاية العليا من حوض خشبي مائل يسمى الصندوق المخدد. وذلك باستخدام الماء. ونظرًا لأن المعادن القيمة أثقل من الرمل والحصى، فإنها تُرسَّب في أخاديد في قاع الصندوق، بينما يَجرِف الماء الرمل والحصى عديمي القيمة الاقتصادية خارج الصندوق. ويمكن نقل المعادن المحتوية على الرمل والزلط من مكان الراسب مباشرة إلى الصندوق المدَرَّج بتأثير قوة دفع الماء المندفقة من فوهة كبيرة تسمى العملاق.

الجرف المائي. يُستخدم الجرف المائي في عملية التعدين خاصة عندما تكون طبقات الرمل والحصى المحتويين على المعدن سميكة بشكل خاص. وعند استخدام أسلوب الجرف المائي فلابد من إنشاء بحيرة أو بركة كبيرة بحيث يمكن لآلة ضخمة تشبه الصندل تسمى الكرَّاكة أن تطفو عليها. وتُوصَّل سلسلة لا نهائية من القواديس إلى مرفاع عائم في النهاية الأمامية للكراكة. وتغطس القواديس في الماء عندما توطأ نهاية المرفاع، وتجرف القواديس الرمل والزلط المحتويين على المعدن وتُنقل المادة إلى خزان أعلى من سطح الكراكة. وتُؤخذ المادة من الخزان وتُغسل بنفس طريقة الغسل المتبَّعة كما في طريقة التعدين بغسل الراسب الغريني. وبعد جمع المعادن القيِّمة يوضع الرمل والحصى على سير ناقل حيث يُلقيَان خلف الكراكة. ومع استمرار الحفر للأمام مع نقل النفاية إلى المؤخرة تتحرك البركة والكراكة قُدُمًا.

وفي حالة تعدين بعض أنواع الرواسب المعدنية تُستخدم آلة يُطلق عليها كوابل السحب أو الخطوط المرتخية ولهذه الآلات مغرفة متصلة بمرفاع عالٍ. وتُسحب المغرفة إلى الخلف والأمام خلال الراسب المعدني لجمع المادة التي توضع عندئذ في خزان منفصل.

منجم مكشوف لتعدين النحاس فيه يستخدم العمال الجرافات لتحميل الصخور الحاملة للخام على الشاحنات. يزيل عمال المناجم الخام في طبقات أفقية تسمى المصاطب، تشكل طريقًا مستمرًا إلى أعلى جوانب الحفرة. وتنقل الشاحنات الخام أعلى المصاطب وإلى خارج الحفرة.

التعدين المكشوف. يستخدم للحصول على المعادن الثمينة من كتل الخام الضخمة الكثيفة التي تقع بالقرب من سطح الأرض. ويجب أن يرفع العمال الغطاء الصخري أولاً، وهو طبقة الصخور والمواد الأخرى التي تغطي الراسب ؛ ثم يستخدموا بعدئذٍ المتفجرات لتكسير الكتل الضخمة من الصخور الصلبة الحاملة للخام. ويستخرج العمال الراسب في سلسلة من الطبقات الأفقية تسمى المصاطب. ومع تقطيع المصاطب يتكون طريق مستمر على جوانب الحفرة يتجه لأعلى. وتَنْقل الشاحنات أو القطارات الخام إلى أعلى المصاطب وخارج الحفرة.

التعدين السطحي بالتعرية. هي طريقة تعدين للحصول على الفحم الحجري والفوسفات والمعادن الأخرى التي تقع في طبقات مُسطحة بالقرب من سطح الأرض. ويسمى التعدين بالتعرية حول التلال والجبال التعدين الكنتوريّ أو التعدين الحلقيّ بينما يسمى التعدين بالتعرية في التضاريس المسطحة التعدين بالتجريف. وفي التعدين بالتجريف يقوم عمال المناجم بقطع جَرْفة وإلقاء الغطاء الترابي في مكان يوازي مكان القطع. ويُقطِّعون الخام بالآلات لتحميل الفحم على شاحنات أو على عربات السكة الحديدية. وبعد نقل كل الخام من مكان القطع الأول، يقطع العمال جرفة جديدة مع إلقاء الغطاء الترابي المزال حديثًا في الحفرة السابقة.

كان التعدين بالتعرية غير مُحبب وذا سمعة سيئة في الماضي، بسبب ماسببه من تدمير شديد في المناطق حديثة التعدين. وكان هذا صحيحًا بصورة خاصة في المناطق الجبلية، حيث يُدمِّر التعدين بالتعرية النباتات على جوانب الجبل ويؤدي إلى انزلاق الوحل وتفتيب التربة بشدة. وفي هذه الأيام لابد من وضع خطط استصلاح الأراضي قبل البدء في التعدين.

استصلاح الأرض هو عملية إعادتها لأقرب وضع ممكن إلى حالتها الأصلية، وفي كثير من الأحيان تُصبح قيمة الأراضي المستصلحة أكبر من قيمتها قبل التعدين، وعلى سبيل المثال، فقد وفَّرت البحيرات التي نشأت بعد التقطيع النهائي في بعض المناطق التي استُخرجت منها المعادن أماكن ممتازة للصيد والسباحة ومناطق للرياضات المائية.

التحجير (قطع الأحجار). هي طريقة تعدين لراسب يقع على سطح الأرض ذي غطاء ترابي رقيق أو دون غطاء ويُستخرَج بهذا الأسلوب من المحاجر الصخور والمعادن مثل: الحجر الجيري والجبس والميكا. كما تستخرج بهذه الطريقة أيضًا من المحاجر الرمال والحصى اللازم لعمل الخرسانة والأحجار الكبيرة المستخدمة في البناء ويستخدم العاملون بالمناجم عدة طرق للتحجير، فتُثقب المعادن الصلبة أو تنسف بالمتفجرات بينما تجُرف الرمال والحصى وتحمل في الشاحنات والقطارات وتُنقَل إلى أماكن الاستخدام. وتُباع أحجار البناء مثل الرخام والجرانيت في صورة كتل طبيعية أو أجزاء من الكتل. ولتخليص هذه الكتل الصخرية من الصخور الملتصقة بها، يقوم العاملون بالمناجم بنشر وتشقيق وقطع هذه الكتل الصخرية الضخمة من الصخور من جوانبها الأربعة وفلقها لتحريرها من الصخرة الأم. ثم يرفعون الكتل الصخرية المقطعة على ظهر الشاحنات أو القطارات.

منجم بئري هو شبكة من الممرات الأفقية والرأسية ُيستخرج منها الخام ثم يُنقل إلى السطح. ويستخرج الذهب والرصاص والمعادن الأخرى الموجودة في عروق رأسية بهذه الطريقة.

طرق التعدين تحت الأرض:

تُستخدم طرق التعدين تحت سطح الأرض عندما يقع الراسب المعدني على مسافة عميقة تحت سطح الأرض. ويقوم عمال المناجم في أول الأمر بشق (حفر) فتحة في المنجم، وتسمى الفتحة الرأسية بئرًا، أما الممر الأفقي تقريبًا، والذي يحفر في جانب تل أو مُنحدر فيسمى الدِّهليز، والذي يعرف في حالة استخراج الفحم باسم المنحدر. ويحفر العاملون بالمناجم من هذه الممرات شبكة من الممرات الأفقية تسمى مناسيب التشغيل. وهناك طرق متعددة متاحة لنقل الخام، وطرق للتعدين تحت الأرض هي: 1ـ التعدين بطريقة الحجرة والعامود 2ـ التعدين بطريقة الحائط الطويل 3ـ التعدين من الممرات البينية 4ـ طريقة التعدين بالحفر والملء 5ـ طريقة التعدين بتساقط كتل الخام 6ـ التعدين بالسقوط من الممرات البينية.

طريقة الحُجْرة والعامود. هي طريقة للحصول على كتلة الخام من المواد الحاملة له والتي تكون إما أفقية أو شبه أفقية. ويقوم عمال المناجم بحفر المواد الحاملة بالكامل.

التعدين بطريقة الحائط الطويل. تُستخدم هذه الطريقة لاستخراج الخام الموجود في صورة عروق أفقية. ويستخدم عمال المناجم في هذه الحالة الآلات لقطع أو تكسير الخام من وجه واحد طويل يسمى الحائط الطويل. وتُستخدم دعامات هيدروليكية لحمل سقف الحائط العلوي فوق العمال. وعندما يحفر العمال إلى مسافة أبعد في العرق، تتقدم الدعامات إلى الأمام معهم، وينهار الحائط العلوي خلفهم.

التعدين من الممرات البينية. تُستخدم هذه الطريقة في استخراج كتل الخام ذات زاوية الميل الكبيرة ـ وزاوية الميل هي الزاوية التي يصنعها جسم الخام مع المستوى الأفقي ـ وينشئ عمال المناجم في هذه الطريقة ممرات بينية بين مناسيب التشغيل الرئيسية، ويحفرون ثقوبًا في الخام ويملأونها بالمتفجرات ثم يُنسف الخام بين المناسيب الرئيسية والممرات البينية. وبإزالة الخام تتكون أماكن خالية تُسمى الحُفَيْرات. ويُسقط الخام إلى قاع الحفيرات الفارغة حيث يجمع فيها تمهيدًا لنقله إلى المنجم. وقد يُقطع إلى شرائح رأسية كبيرة.

طريقة التعدين بالقطع والملء. هي الطريقة المتبعة لاستخراج الخام الموجود في صورة عروق رأسية بقطعه على هيئة شرائح أفقية، ابتداء من قاع الحفيرة مع التقدم إلى أعلى. وبعد أن يحفر عمال المناجم شريحة كاملة من الخام، يملأون الحفيرة بالنفايات. وتُدعِّم مواد الملء طبقات الصخور المحيطة بالخام وهي بذلك تُوفر أرضية أو رصيفًا للعمال يمكّنهم من استخراج الشريحة التالية من الخام.

آلة التعدين المستمر تُستخدم في استخراج الفحم الحجري أو الخام من عرق أفقي يقع على عمق بعيد من باطن الأرض. وتقلع الآلة في عملية واحدة الخام بالقاطع الدوَّار ثم تشحنه على عربة مكوكية.

منجم تحت سطح الأرض. تُستخدم المعدات الثقيلة لقطع وتفتيت الصخور إلى شظايا يسهل التعامل معها (إلى اليمين) ولتدعيم سقف المنجم (إلى اليسار) أثناء تقدم العمل في الواجهة.

طريقة التعدين بتساقط كتل الخام. هي الطريقة المتبعة لاستخراج الخامات المنتشرة خلال الصخور.كما في حالة خامات النحاس والحديد. وينشئ عمال المناجم في هذه الطريقة ممرات أفقية، تُقسِّم الخامات إلى أقسام أو كتل كبيرة، ثم يقتطعون في كل كتلة شريحة أفقية. ويؤدي ضغط الصخور والخامات الواقعة فوق الشريحة إلى تكسر وسقوط الخام.

طريقة السقوط في الممرات البينية. تُستخدم هذه الطريقة في الخامات الضخمة ذات الميول الكبيرة. ويُقسِّم عمال المناجم الخام إلى أقسام بواسطة ممرات بينية يبعد بعضها عن بعض من 7,5-15 م. ويزوَّد كل منسوب بشبكة تشغيل من السراديب ـ ممرات بينية أفقية ـ تخترق بالكامل هذا القسم من الخام.

يحفر عمال المناجم ثقوبًا عميقة في الخام الموجود فوق سراديب المناسيب البينية بحيث تكون على شكل مروحة. ويؤدي تفجير مجموعة الثقوب المروحية إلى تكسير الخام مما يسبب سقوطه في السرداب، ومنه يُحمل ويُشحن إلى فتحات رأسية أو مائلة تسمى مخارج الخام.

طرق الضخ:

يُستخدم التعدين بأسلوب الضخ لاستخراج المعادن في صورة سائل، من مياه المحيطات وبعض البحيرات، بما فيها بحيرة سولت ليك الكبرى في ولاية يوتا، بالولايات المتحدة الأمريكية ؛ نظرًا لاحتوائها على كميات من العناصر المعدنية، ويتم استرجاع المعادن عادة بضخ الماء إلى مصانع حيث تتم معالجته. وتدفع المضخات كميات كبيرة من ماء البحر خلال مُرسِّبات (فاصلات) وبذلك يمكن فصل المعادن. ومن أهم الفلزات التي تُستخرج بهذه الطريقة المغنسيوم الذي نحصل على نسبة كبيرة منه بهذه الطريقة.

طريقة فراش لاستخراج الكبريت تتضمن ضخ الماء الساخن في راسب الخام عبر أنبوب بغرض صهر الكبريت. ويندفع الهواء المضغوط إلى الراسب خلال أنبوب ثان فيدفع الكبريت إلى السطح خلال أنبوب ثالث.

يُستخدم الضخ في بعض الأحيان للحصول على الملح من مواقع تحت سطح الأرض. فيحفر العمال الثقوب ويدفعون الماء تحت الأرض لإذابة الملح وتكوين ما يسمى الأجاج (الماء الملحي)، ويُضخ المحلول الملحي إلى السطح وينقل إلى المصنع. وفي المصنع يبخر الماء ويترسب الملح مُكونًا مادة صلبة مرة أخرى. وتُستخدم طريقة مماثلة لهذه الطريقة، تسمى الاستخلاص بالإذابة، لبعض الخامات المحتوية على النحاس. ★ تَصَفح: النحاس.

تُستخدم طريقة فراش، وهي إحدى طرق الضخ، عادة في استخراج الكبريت، الذي ينصهر بسهولة. فيحفر عمال المناجم الثقوب في طبقة كبريت مدفونة ويدفعون ماءً شديد السخونة فيها. فينصهر الكبريت مكونًا سائلاً. ويدفع عمال المناجم الكبريت السائل إلى سطح الأرض ؛ بضخ هواء مضغوط في الثقوب. ويتصلب الكبريت مرة أخرى، بعد أن يبرد، وبهذا يمكن تخزينه.

ويُضخ النفط والغاز الطبيعي أيضًا من باطن الأرض. ★ تَصَفح: النفط.

★ تَصَفح: المعدن وفقرة ¸الاقتصاد· في المقالات عن مختلف الدول.

إختبر معلوماتك :

1. اذكر بعضًا من أوائل المعادن التي استُخرجت.
2. كيف يستخرج عمال المناجم الخام بطريقة غسل الراسب الغريني؟
3. كيف يُستخدم كابل القطر في عملية التعدين بالتكريك؟
4. ما الغطاء الترابي؟
5. ما الاستصلاح؟
6. اذكر بعض الطرق المختلفة للتعدين تحت الأرض.
7. كيف يحصل عمال المناجم على الكبريت بطريقة فْراش؟
8. ما العوامل المحددة لاستخراج المعدن؟
9. ما الفرق بين البئر والدهليز؟