Overfladebrydningsteknikker anvendes, når en kulåre eller et andet stof ligger så tæt på overfladen, at den kan brydes med bulldozere, skovle og lastbiler i stedet for at bruge dybe skaktminer, eksplosive anordninger eller kulforgasningsteknikker. Overjordisk minedrift er især nyttig, når klippen indeholder så lidt af den malm, der skal udvindes, at konventionelle teknikker som f.eks. tunnelboring langs årer ikke kan anvendes. Overjordisk minedrift fjerner den jord og de klipper, der ligger over kul- eller mineralsamlingen, og placerer det overskydende materiale til side som spild . Den blottede malm fjernes, og den indledende forarbejdning foregår på stedet, eller malmen transporteres med lastbil til forarbejdningsanlæg. Efter at minedriften er afsluttet, kan overfladen genopføres, genoprettes og genetableres.
Overfladebrydning tegner sig allerede for over 60 % af verdens samlede mineralproduktion, og denne procentdel er stærkt stigende. Der er mange faktorer, der bidrager til overfladebrydningens popularitet. Gennemsnitstiden for udvikling af en overjordisk mine er i gennemsnit fire år i modsætning til otte år for underjordiske miner. Produktiviteten for arbejdere i overflademiner er tre gange højere end for arbejdere i underjordiske minedriftsoperationer. Kapitalomkostningerne for udvikling af en overjordisk mine ligger på mellem 20 og 40 dollars pr. årligt ton salgbart kul, og startomkostningerne for underjordisk minedrift er mindst dobbelt så høje og ligger i gennemsnit på omkring 80 dollars pr. årligt ton.
De indledende faser af mineudviklingen omfatter indsamling af detaljerede oplysninger om det potentielle mineområde. Grave- og kerneboringer giver oplysninger om kulsammensætningen samt om overlejringen og den generelle geologiske sammensætning af stedet. En analyse af borekernen fra overjord er et vigtigt skridt i forebyggelsen af miljøfarer. Når f.eks. skiferlaget mellem kullagene og de underliggende lag forstyrres ved minedrift, kan det producere syre . Hvis denne ustabilitet i lagene opdages ved analyse af borekernerne, kan man ved hjælp af en hensigtsmæssig udformning af minedriften undgå sur afstrømning. De data, der er opnået ved de indledende boringer, plottes på topografiske kort, så forholdet mellem malmlagene og det overliggende terræn er tydeligt synligt.
Når testresultater og alle andre relevante data er opnået, indlæses oplysningerne i et computersystem til analyse. Forskellige minedesigns og minesekvenser testes af computermodellerne og evalueres efter tekniske og økonomiske kriterier med henblik på at bestemme det optimale minedesign. Der tages normalt satellitbilleder og luftfotografier i løbet af de indledende faser. Disse fotografier tjener som en fremragende visuel registrering af de faktiske miljøforhold forud for minedriften, og de anvendes ofte i forbindelse med genopretningsprocessen.
Der findes flere typer af overfladebrydning, og disse omfatter arealminedrift, konturminedrift, snegleminedrift og minedrift i åbne brud. Arealminedrift anvendes fortrinsvis i Midtvesten og de vestlige bjergstater, hvor kullagene ligger horisontalt under overfladen. Arbejdet begynder i nærheden af kuludbruddet – det punkt, hvor malmen ligger tættest på overfladen. Store afskalningsskovle eller draglines graver lange parallelle grøfter; herved fjernes det overskydende materiale, så malmen blotlægges. Det overjord, der er gravet ud af renden, smides ned i den foregående rende, hvorfra der allerede er blevet udvundet kul. Processen svarer til, at en landmand pløjer en mark i furer. På grund af de stejle skråninger og det ujævne terræn, som man ofte støder på ved minedrift i området, udvindes malmen normalt med små maskiner som f.eks. frontlæssere, bulldozere og lastbiler.
Area mining praktiseres også i Appalacherne, hvor mange af kullagene ligger under bjerge eller foden af bjerge. Denne type minedrift i området er almindeligvis kendt som “mountaintop removal”. De bjerge, der udvindes ved hjælp af denne teknik, har generelt lange højderygge med underliggende aflejringer. Der foretages et snit parallelt med højderyggen, og de efterfølgende snit foretages parallelt med det første; dette resulterer i, at hele toppen af bjerget udjævnes og udflades. Når disse områder genvindes, er de hyppigst udpegede anvendelser græsningsarealer eller byggegrunde.
Contour mining anvendes primært på det sted, hvor sømmen ligger tættest på overfladen, på stejle skråninger som f.eks. i Appalachernes bjerge. I disse områder ligger kul normalt i flade sammenhængende lag, og udgravningen fortsætter langs bjergsiden. Dette giver en lang, smal grøft med en højvæg, der strækker sig langs grøften – konturlinjen for horisontale kullag. Nylige føderale bestemmelser har forbudt mange former for konturminedrift, som f.eks. at efterlade blottede højvægge og aflejringer på bjergsiden.
Der anvendes primært boremaskiner i bjergningsoperationer. Når det ikke længere er økonomisk rentabelt at fjerne overjord i højvæggen, anvendes snegleteknikker til at indvinde yderligere tonnage. Med boremaskinen udvindes kul ved at bore under den sidste højvæg. I øjeblikket tegner snegleminedrift sig kun for 4 % af produktionen af overfladekul i USA.
Open-pit-minedrift anvendes primært i de vestlige stater, hvor kullagene er mindst 30 m (100 fod) tykke. Det tynde overjord fjernes og køres væk fra stedet med lastbiler, så den blottede kulsø efterlades. Denne form for minedrift minder meget om stenbrud.
Det udstyr, der anvendes ved minedrift overjordisk, spænder fra bulldozere, frontlæssere, skrabere og lastbiler til gigantiske skovle, gravemaskiner med skovlhjul og draglines. I de seneste ti år har den teknologiske udvikling været koncentreret om mekanisering og udvikling af tungt udstyr. På grund af økonomiske faktorer har udstyrsproducenterne fokuseret på at forbedre ydelsen af det eksisterende udstyr i stedet for at udvikle nye teknologier. Siden recessionen i 1980’erne er skovlkapaciteten og størrelsen af konventionelle maskiner steget. Koncentration af produktionsteknologi har skabt minesystemer, der inkorporerer mineudstyr med kontinuerlige transportsystemer og integrerede computere i alle aspekter af industrien.
Overjordisk minedrift kan have alvorlige miljømæssige konsekvenser. Processen fjerner al vegetation og ødelægger mikroflora og mikroorganismer . Jorden , undergrunden og lagene brydes og fjernes. Dyrelivet fortrænges, luftkvaliteten lider, og der sker ændringer i overfladen som følge af oxidation og topografiske ændringer.
Hydrologi i forbindelse med overfladebrydning har en stor indvirkning på miljøet . Fjernelse af overjord kan ændre grundvandet på mange måder, herunder dræning af vand fra området, ændring af strømningsretningen i grundvandsmagasinet og sænkning af grundvandsspejlet. Der skabes også kanaler, som gør det muligt for forurenet vand at blande sig med vand fra andre grundvandsmagasiner. Syreholdig vandafstrømning fra mineaktiviteterne kan forurene området og andre vandkilder. Ud over at være meget surt indeholder afstrømningen fra minedrift også mange andre sporstoffer, der påvirker miljøet negativt.
Den føderale lovgivning kræver, at overjord skal omfordeles, når minedriften er afsluttet, men mange mennesker anser ikke dette krav for tilstrækkeligt. Når jorden fjernes, nedbrydes og komprimeres jordstrukturen, hvilket forhindrer normalt organisk materiale i at komme ned i jorden. Mikroorganismer ødelægges af ændringerne i jorden og manglen på organiske bestanddele. Erosionshastigheden i mineområder øges også kraftigt på grund af manglen på hjemmehørende vegetation.
Fjernelsen af vegetation og overjord på mineområdet fortrænger alt dyreliv, og en stor del af det kan blive fuldstændig ødelagt. Nogle former for dyreliv, såsom fugle og vildt, kan komme sikkert ud af området, men de dyr, der overvintrer eller graver sig ned, dør som regel som følge af minedriften. Damme, vandløb og moser tømmes rutinemæssigt, inden minedriften påbegyndes, og alt vandliv i området ødelægges.
Ud overjordisk minedrift har ud over de kortsigtede miljømæssige virkninger også langsigtede virkninger på flora og fauna i minens område. Salte, tungmetaller , syrer og andre mineraler, der udsættes under fjernelse af overjord, undertrykker væksthastighed og produktivitet. På grund af ændringer i jordens sammensætning er mange indfødte plantearter ikke i stand til at tilpasse sig. Tabet af vegetation betyder et tab af fødesøgningsområder, hvilket igen forstyrrer vandringsmønstrene. De fordrevne arter trænger ind i tilstødende økosystemer, hvilket kan medføre overbefolkning og forstyrrelse af tilstødende levesteder.
Se også Surface Mining Control and Reclamation Act
RESOURCES
PERIODICALS
Chironis, N. “With Dozers Bigger Is Better.” Coal Age 91 (juli 1986): 56.
Sanda, A. “Draglines Dominate Big Surface Mines.” Coal Age 96 (juli 1991): 30.
Schmidt, B. “GAO to Interior: Get Tough on Mining.” American Metal Market 96 (21. december 1988): 2.
Singhal, R. K. “In Pit Crushing and Conveying Systems.” World Mining Equipment 10 (januar 1986): 24.
“Surface Mining Costs Decline in the Midwest.” Mining 91 (maj 1986): 10.
