A felszíni bányászati technikákat akkor alkalmazzák, amikor egy szénér vagy más anyag olyan közel fekszik a felszínhez, hogy azt buldózerekkel, motoros lapátokkal és teherautókkal lehet bányászni a mély aknák, robbanószerkezetek vagy szénelgázosítási technikák helyett. A külszíni bányászat különösen akkor hasznos, ha a kőzet olyan kevés bányászott ércet tartalmaz, hogy a hagyományos technikák, például az erek mentén történő alagútásás nem alkalmazható. A külszíni bányászat során eltávolítják a szén vagy ásványi anyag feletti földet és sziklát, és az üledéket, mint hordalékot, félretolják. A feltárt ércet eltávolítják, és az előzetes feldolgozást a helyszínen végzik, vagy az ércet teherautóval feldolgozóüzemekbe szállítják. A bányászati műveletek befejezése után a felszínt újra felszínre lehet hozni, helyreállítani és rekultiválni.
A felszíni bányászat már a világ teljes ásványkitermelésének több mint 60%-át teszi ki, és ez az arány jelentősen növekszik. A külszíni bányászat népszerűségéhez számos tényező járul hozzá. Egy külszíni bánya fejlesztésének átfutási ideje átlagosan négy év, szemben a földalatti bányák nyolc évével. A külszíni bányákban dolgozók termelékenysége háromszor nagyobb, mint a földalatti bányákban dolgozóké. A külszíni bányafejlesztés tőkeköltsége 20 és 40 dollár között van az eladható szén éves tonnájára vetítve, míg a föld alatti bányászati műveletek indítási költségei ennek legalább kétszerese, átlagosan 80 dollár körül mozognak éves tonnánként.
A bányafejlesztés előzetes szakaszaiban részletes információkat kell gyűjteni a potenciális bányatelekről. Az árokásás és a magfúrás információt nyújt a szénrétegről, valamint az üledékről és a terület általános geológiai összetételéről. A fedőrétegből származó fúrómag elemzése fontos lépés a környezeti veszélyek megelőzésében. Például, ha a szénrétegek és az alatta lévő rétegek közötti pala a bányászat által megbolygatott, savas . Ha a fúrómagok elemzésével felismerik a rétegek instabilitását, megfelelő bányatervezéssel elkerülhető a savas lefolyás. Az előzetes fúrásokból nyert adatokat topográfiai térképeken ábrázolják, hogy jól látható legyen az ércfúrások és a feletti terep közötti kapcsolat.
A vizsgálati eredmények és minden más releváns adat beszerzése után az információkat elemzés céljából számítógépes rendszerbe viszik be. A különböző bányaterveket és bányászati sorrendeket a számítógépes modellekkel tesztelik és műszaki és gazdasági kritériumok alapján értékelik, hogy meghatározzák az optimális bányatervet. A feltáró szakaszok során általában műholdképeket és légi felvételeket készítenek. Ezek a fényképek a bányászati művelet előtti tényleges környezeti feltételek kiváló vizuális rögzítésére szolgálnak, és gyakran felhasználják őket a rekultivációs folyamat során.
A külszíni bányászat több típusa létezik, ezek közé tartozik a területbányászat, a kontúrbányászat, a csigás bányászat és a külszíni bányászat. A területi bányászatot elsősorban a középnyugati és a nyugati hegyvidéki államokban alkalmazzák, ahol a szénrétegek vízszintesen fekszenek a felszín alatt. A műveletek a szénkitermelés közelében kezdődnek – ott, ahol az érc a legközelebb van a felszínhez. Nagyméretű bontólapátokkal vagy dragline-okkal hosszú, párhuzamos árkokat ásnak; ez eltávolítja az üledéket, így az érc szabaddá válik. Az árokból kitermelt hordalékot az előző árokba dobják, amelyből már kitermelték a szenet. A folyamat hasonló ahhoz, mint amikor a földműves barázdákban szántja fel a mezőt. A meredek lejtők és a terepviszonyok miatt, amelyekkel a területi bányászati műveletek során gyakran találkozunk, az ércet általában kisgépekkel, például homlokrakodókkal, buldózerekkel és teherautókkal nyerik ki.
A területi bányászatot Appaláchiában is gyakorolják, ahol sok szénréteg hegyek vagy hegylábak alatt fekszik. Ezt a fajta területi bányászatot általában hegyvidéki bányászat néven ismerik. Az ezzel a technikával bányászott hegyek általában hosszú hegygerincekkel rendelkeznek, amelyek alatt lelőhelyek húzódnak. A gerinccel párhuzamosan végeznek egy vágást, majd a következő vágásokat az elsővel párhuzamosan; ennek eredményeképpen a hegy teljes teteje kiegyenlítődik és ellaposodik. Amikor ezeket a területeket rekultiválják, a leggyakoribb kijelölt felhasználási módok a legelők vagy a fejlesztési területek.
A kontúrbányászatot elsősorban ott alkalmazzák, ahol a réteg a felszínhez legközelebb fekszik, olyan meredek lejtőkön, mint például az Appalache-hegységben. Ezeken a területeken a szén általában lapos, összefüggő rétegekben fekszik, és a kitermelés a hegy oldalában folytatódik. Ez egy hosszú, keskeny árkot eredményez, amelynek magasfalai az árok mentén húzódnak – ez a vízszintes szénrétegek kontúrvonala. A közelmúltbeli szövetségi rendeletek számos kontúrbányászati gyakorlatot betiltottak, például azt, hogy a hegyoldalon szabadon hagyják a magasfalat és a törmeléket.
A csigás eljárást elsősorban a mentési műveleteknél alkalmazzák. Amikor már gazdaságilag nem kifizetődő a magasfalban lévő kitermelés eltávolítása, a csigás technikákat alkalmazzák a további tonnamennyiség kinyerésére. A csigafúró a szenet a végső magasfal alá történő fúrással termeli ki. Jelenleg a csigás bányászat az Egyesült Államokban a külszíni szénkitermelésnek csak 4%-át teszi ki.
A külszíni bányászatot elsősorban a nyugati államokban alkalmazzák, ahol a szénrétegek vastagsága legalább 30 m (100 láb). A vékony fedőréteget eltávolítják és teherautóval elszállítják a helyszínről, meghagyva a feltárt szénréteget. Ez a fajta bányászati művelet nagyon hasonlít a kőbányászati műveletekhez.
A külszíni bányászatban használt berendezések a buldózerektől, homlokrakodóktól, kaparógépektől és teherautóktól kezdve a gigantikus motoros lapátokon, kanalas-kerekes kotrógépeken át a dragline-okig terjednek. Az elmúlt tíz évben a technológiai fejlődés a gépesítésre és a nagy teherbírású berendezések fejlesztésére összpontosított. A gazdasági tényezők miatt a berendezésgyártók új technológiák kifejlesztése helyett a meglévő berendezések teljesítményének javítására összpontosítottak. Az 1980-as évek recessziója óta a hagyományos gépek vödörkapacitása és mérete megnőtt. A gyártástechnológia koncentrációja olyan bányászati rendszereket hozott létre, amelyek a bányászati berendezéseket folyamatos szállítórendszerekkel és integrált számítógépekkel foglalják magukba az ipar minden területén.
A külszíni bányászat súlyos környezeti hatásokkal járhat. A folyamat eltávolít minden növényzetet, elpusztítja a mikroflórát és a mikroorganizmusokat . A talajt , altalajt és a rétegeket feltörik és eltávolítják. A vadon élő állatok kiszorulnak, a levegő minősége romlik, és a felszín megváltozik az oxidáció és a topográfiai változások miatt.
A külszíni bányászathoz kapcsolódó hidrológia jelentős hatással van a környezetre . Az üledék eltávolítása számos módon megváltoztathatja a talajvizet, beleértve a víz elvezetését a területről, a víztartó réteg áramlási irányának megváltoztatását és a talajvízszint csökkentését. Olyan csatornákat is létrehoz, amelyek lehetővé teszik, hogy a szennyezett víz más víztartó rétegek vizével keveredjen. A bányászati műveletekből származó savas víz lefolyása szennyezheti a területet és más vízforrásokat. Amellett, hogy a bányászati műveletekből származó elfolyó víz erősen savas, számos más nyomelemet is tartalmaz, amelyek károsan hatnak a környezetre.
A szövetségi szabályozás előírja, hogy a bányászat befejezése után a felső talajréteget újra szét kell osztani, de sokan ezt a követelményt nem tartják elegendőnek. Amikor a talajt eltávolítják, a talajszerkezet megbomlik és tömörödik, megakadályozva a normál szerves anyagok bejutását a talajba. A mikroorganizmusok elpusztulnak a talajban bekövetkező változások és a szerves összetevők hiánya miatt. A bányaterületeken az erózió mértéke is nagymértékben megnő az őshonos növényzet hiánya miatt.
A bányaterületen a növényzet és az üledék eltávolítása kiszorítja az összes vadon élő állatot, és nagy részük teljesen elpusztulhat. A vadon élő állatok egyes formái, például a madarak és a vadállatok biztonságban kijuthatnak a területről, de azok, amelyek téli álmot alszanak vagy beássák magukat, általában elpusztulnak a bányászat következtében. A tavakat, patakokat és mocsarakat a bányaműveletek megkezdése előtt rendszeresen lecsapolják, és a térség minden vízi élővilágát elpusztítják.
A rövid távú környezeti hatások mellett a külszíni bányászat hosszú távú hatással van a bánya területén lévő növény- és állatvilágra is. A sók, nehézfémek , savak és más ásványi anyagok, amelyek az üledék eltávolítása során kerülnek felszínre, elnyomják a növekedési ütemet és a termelékenységet. A talaj összetételének megváltozása miatt sok őshonos növényfaj nem képes alkalmazkodni. A növényzet elvesztése a táplálkozóhelyek elvesztését jelenti, ami viszont megzavarja a vándorlási szokásokat. A kiszorult fajok betolakodnak a szomszédos ökoszisztémákba, ami túlnépesedést és a szomszédos élőhelyek megzavarását okozhatja.
Lásd még: Surface Mining Control and Reclamation Act
RESOURCES
PERIODICALS
Chironis, N. “With Dozers Bigger Is Better”. Coal Age 91 (1986. július): 56.
Sanda, A. “Draglines Dominate Big Surface Mines”. Coal Age 96 (1991. július): 30.
Schmidt, B. “GAO to Interior: Get Tough on Mining.” American Metal Market 96 (1988. december 21.): 2.
Singhal, R. K. “In Pit Crushing and Conveying Systems”. World Mining Equipment 10 (1986. január): 24.
“A külszíni bányászat költségei csökkennek a középnyugaton”. Bányászat 91 (1986. május): 10.
