Υπόγεια εκμετάλλευση κοιτασμάτων

• Τις φυσικο-μηχανικές ιδιότητες του κοιτάσματος και των πετρωμάτων που το περιβάλλουν.
• Την θέση του κοιτάσματος και τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά του (σχήμα, μέγεθος, κλίση).
• Την ποιότητα και την αξία του μεταλλεύματος.
• Τους επιδιωκόμενους ρυθμούς παραγωγής.
• Το κόστος του παραγόμενου προϊόντος.
• Την προστασία του περιβάλλοντος.

Η υπόγεια εκμετάλλευση κοιτασμάτων εφαρμόζεται όταν η επιφανειακή τους εκμετάλλευση καθίσταται αντιοικονομική ή όταν η υπόγεια εκμετάλλευση υπαγορεύεται από περιβαλλοντικούς λόγους.

Οι βασικοί παράγοντες που επηρεάζουν την επιλογή μεταξύ επιφανειακής και υπόγειας εκμετάλλευσης είναι;

α) Η σχέση αποκάλυψης, δηλ. το πόσες μονάδες αγόνων θα πρέπει να απομακρυνθούν για να αποκαλυφθεί μία μονάδα χρήσιμου προϊόντος και
β) Η τελική γωνία πρανούς εκμετάλλευσης, δηλ. η κλίση του πρανούς σε σχέση με το οριζόντιο επίπεδο η οποία εξασφαλίζει την ασφαλή εκμετάλλευση.

Σε ένα οριζόντιο κοίτασμα με επίπεδο τοπογραφικό ανάγλυφο, η τιμή της σχέσης αποκάλυψης παραμένει σταθερή. Σε κεκλιμένα κοιτάσματα όμως η σχέση αυτή αυξάνει συνεχώς καθώς προχωρεί η εκμετάλλευση με αποτέλεσμα κάποια στιγμή να καθίσταται οικονομικά ασύμφορη. Τότε είναι περισσότερο συμφέρουσα η υπόγεια εκμετάλλευση του κοιτάσματος.

Η υπόγεια εκμετάλλευση διενεργείται με τρία είδη έργων: 1. Στοές. 2.Φρέατα (πηγάδια). 3. Κεκλιμένα ή/και ελικοειδή κεκλιμένα.

Οι συνηθέστερα χρησιμοποιούμενες μέθοδοι υπόγειας εκμετάλλευσης διακρίνονται σε τρεις (3) κατηγορίες[2]:

• με κενά μέτωπα (open stopes), στις οποίες ο χώρος που απομένει  μετά την απόσπαση του μεταλλεύματος διατηρείται κενός, με φυσική υποστήριξη, δηλαδή η υποστήριξη παρέχεται κυρίως από το πέτρωμα.
• με γομούμενα μέτωπα (filling stopes), στις οποίες ο χώρος του κοιτάσματος που εκμεταλλεύεται πληρώνεται στη συνέχεια με τεχνητό τρόπο συνήθως από στείρα υλικά.
• με κατακρημνιζόμενα μέτωπα (caving stopes), στις οποίες ο χώρος που έχει πραγματοποιηθεί η απόσπαση του μεταλλεύματος πληρώνεται με υλικά μέσω της κατακρήμνισης της οροφής του κοιτάσματος.

Οι κυριότερες φάσεις εκμετάλλευσης ενός κοιτάσματος είναι διαδοχικά:

Α. Προσπέλαση, στάδιο κατά το οποίο διανοίγονται οδοί πρόσβασης στην περιοχή ανάπτυξης του κοιτάσματος.
Β. Περιχάραξη, η οποία φορά στα προπαρασκευαστικά έργα εντοπισμού/επιβεβαίωσης των ορίων του κοιτάσματος καθώς και στην ανάπτυξη των υποστηρικτικών έργων (στοές, κεκλιμένα, κλπ.).
Γ. Εξόφληση, κατά την οποία γίνεται η εκμετάλλευση του κοιτάσματος, σύμφωνα με την επιλεγείσα μέθοδο και τις εγκεκριμένες μελέτες.Οι εργασίες εκμετάλλευσης γίνονται ως επί το πλείστον με τη χρήση εκρηκτικών υλών ενώ μια πλήρης περιγραφή του κύκλου όρυξης περιλαμβάνει: διάτρηση – γόμωση και ανατίναξη (drill-and-blast)-αποκομιδή (μεταφορά) του κοιτάσματος-ξεσκάρωμα-υποστήριξη και ενίσχυση της αντοχής του πετρώματος.

Οι υπόγειες μέθοδοι εκμετάλλευσης χρησιμοποιούνται κυρίως στα βωξιτικά και πολυμεταλλικά κοιτάσματα (μικτά θειούχα – αργύρου – χρυσού – χαλκού) του Ελλαδικού χώρου. Επίσης είναι δυνατή η υπόγεια εκμετάλλευση μαρμαροφόρων κοιτασμάτων με την εφαρμογή της μεθόδου θαλάμων και στύλων[1][3] αλλά και λατομείων αδρανών υλικών των οποίων η προώθηση υπαγορεύεται από την στενότητα των υπαίθριων χώρων πλησίον κατοικημένων περιοχών αλλά και για κατεξοχήν περιβαλλοντικούς λόγους[4]. Χαρακτηριστική είναι η εφαρμογή της μεθόδου με κατακρημνιζόμενα μέτωπα (sublevel caving) σε ένα από τα μεγαλύτερα και γνωστότερα υπόγεια μεταλλεία παγκοσμίως, στην Kiruna της B. Σουηδίας, όπου παράγονται ετησίως πάνω από 25 εκατ. τόννοι σιδηρομεταλλεύματος [5].