معدنکاری به عنوان یکی از قدیمی‌ترین فعالیت‌های انسان، دارای تاریخچه‌ای طولانی است. ارتباط مواد معدنی با رفاه و آسایش بشر آنچنان قدمتی دارد که محققان، اعصار فرهنگی بشر را بر اساس مواد معدنی تقسیم‌بندی کرده‌اند. این عصرها به ترتیب زمانی از قدیم به جدید عبارتند از:
- عصر حجر: تا ۴۰۰۰ سال پیش از میلاد
- عصر برنز: از ۴۰۰۰ تا ۱۵۰۰ سال پیش از میلاد
- عصر آهن: از ۱۵۰۰ سال پیش از میلاد تا ۱۷۸۰ میلادی
- عصر فولاد: از سال ۱۷۸۰ میلادی تا ۱۹۴۵ میلادی
- عصر اتم: از سال ۱۹۴۵ میلادی
در بسیاری از مراحل بارز در تاریخ بشری، از جمله سفرنامه مارکوپلو، کشف دنیای جدید توسط کلمب، هجوم جویندگان طلا به سرزمین‌های دوردست و … دست‌یابی به مواد معدنی به عنوان هدف و مشوّق اولیه مطرح بوده است.
کشف ابزارهای آتش زنه (سنگ چخماق) به همراه اجساد انسان‌های دوران پارینه سنگی نشان می‌دهد که بشر در حدود ۴۵۰۰۰۰ سال قبل از سنگ‌ها به عنوان ابزار زندگی استفاده می‌کرده است. اولین کارهای معدنی به صورت ترانشه و حفره‌های روباز بوده است. بعدها بشر روش‌های زیرزمینی را برای استخراج مواد معدنی به کار برد. با شروع عصر حجر، فضاهایی به ارتفاع ۰٫۶ تا ۰٫۹ متر و عمق بیش از ۹ متر استخراج زیرزمینی را شروع کرد. ابزاری که برای این حفاری‌ها به کار می‌رفت، کلنگ‌هایی بود که با استفاده از سنگ‌ها ساخته می‌شد.
تاریخچه معدنکاری از عصر حجر تاکنون
قدیمی‌ترین معدن زیرزمینی شناخته شده، یک معدن هماتیت در کشور سوئیس بوده که متعلق به عصر حجر است و اعتقاد بر این است که حدود ۴۰۰۰۰ سال قدمت داشته باشد.
معدنکاران قدیمی برای کنترل زمین، تهویه، بالابری، روشنایی و کندن سنگ‌ها از روش‌های ابتدایی استفاده می‌کرده‌اند. بر اساس اطلاعات موجود، اولین کارهای معدنی توسط مصریان برای استخراج فیروزه در صحرای سینا پنینسولا در حدود ۳۴۰۰ سال پیش از میلاد انجام شده است.
استخراج طلا و نقره
تحقیقات تاریخی نشان داده است که در حدود ۳۵۰۰ سال قبل از میلاد، نقره توسط بابلی‌ها استخراج می‌شده است و به عنوان واحد پول به کار می‌رفته است. برای استخراج طلا، چاه‌های کوچکی حفر و سپس مخلوط طلا و شن به وسیله‌ی سینی‌های چدنی و به روش شستشو از هم جدا می‌شده است. به نظر می‌رسد که کار استخراج معادن طلا از حدود ۴۰۰۰ سال قبل در این منطقه شروع شده باشد.
استخراج آهن و سرب
اولین آهنی که در صنعت با کار رفته، از نوع شهاب سنگ ها بوده است. با توجه به نادر بودن این سنگ‌ها، احتمالاً قیمت آهن اولیه از طلا نیز گران‌تر بوده است.
با توجه به مشاهده آثار سرب در خرابه‌های تروی، که متعلق به ۲۵۰۰ سال پیش از میلاد مسیح است، می‌توان گفت که این فلز نیز از زمان‌های خیلی قدیم استخراج می‌شده است.
در ابتدا بشر از فلزات به شکل طبیعی استفاده می‌کرد. با شروع عصر برنز و آهن، بشر ذوب را کشف کرد و تبدیل مواد معدنی به فلزات را فرا گرفت.
خرد کردن سنگ‌ها
فن خرد کردن سنگ‌ها سابقه طولانی دارد و در زمان‌های مختلف روش‌های گوناگونی برای این منظور به کار می‌رفته است. بشر ابتدا با استفاده از استخوان، چوب و سنگ، ماده معدنی را از دل زمین استخراج می‌کرد. این روش کارایی چندانی برای سنگ‌های سخت نداشت. مگر آنکه شکافی در سنگ وجود داشته باشد و یا درزه‌هایی در آن ایجاد شود و با گوه گذاری در سنگ بتوان آن را جدا کرد.
با کشف روش آتش افروزی، معدنکاران با افروختن آتش فراوان، سنگ‌ها را داغ می‌کردند. سپس که سنگ‌ها به اندازه کافی گرم می‌شدند، به طور ناگهانی آب بر روی آن‌ها می‌ریختند. سرد شدن ناگهانی سنگ‌ها باعث ایجاد شکاف‌های متعدد در سنگ‌ها می‌شد. در مرحله بعد، به کمک یک دیلم، قطعات خرد شده سنگ را از هم جدا می‌کردند. این روش در بسیاری از معادن قدیمی به کار می‌رفته است. در آن زمان، هر معدن به میزان زیادی سوخت (معمولاً تنه درختان) برای آتش افروزی احتیاج داشت.
بعدها در مصر باستان روش حفر به وسیله‌ی گوه برای استخراج سنگ‌های لازم برای ساختن اهرام ثلاثه به کار رفت. در این روش ابتدا به وسیلۀ قلم و چکش تعدادی چال در سنگ حفر کرده و سپس داخل آن گوه‌های چوبی خشک قرار می‌داده‌اند. هنگامی که به تعداد کافی چال پر شده آماده می‌شد، روی گوه‌های چوبی آب می‌ریخته‌اند تا مرطوب شوند. در اثر رطوبت، حجم چوب‌ها زیاد می‌شده و فشار ناشی از این ازدیاد حجم به قدری بوده که باعث خرد شدن قطعات عظیم سنگ می‌شده است.
تاریخچه عملیات آتش کاری در معادن
اختراع باروت، یک انقلاب ناگهانی در معدنکاری به وجود آورد. باروت برای اولین بار در سال ۱۶۳۵ توسط یک مهندس معدن آلمانی در معدن نقره ناسا به کار رفت. با توجه به نتایج خوبی که از به کارگیری باروت در حفر کارهای معدنی به دست آمد، به کارگیری آن به سرعت در معادن مختلف رایج شد. با وجود این، در بعضی معادن تا اواسط قرن نوزدهم هنوز از روش قدیمی آتش افروزی استفاده می‌شد.
در سال ۱۸۴۶ میلادی و با اختراع نیتروگلیسیرین، از این ماده در معدنکاری استفاده شد. با این وجود، استفاده از نیتروگلیسیرین با مشکلات فراوانی همراه بود. حالت روغنی و مایع بودن آن موجب می‌شد تا به سهولت وارد درز و شکاف‌های موجود در سنگ شود و پس از آتشکاری نیز در این شکاف‌ها باقی بماند. این مسئله باعث بروز حوادثی در هنگام حفر چال‌های بعدی می‌شد. علاوه بر این، نیتروگلیسیرین به علت مایع بودن، تنها در چال‌های سرپایین استفاده می‌شد. مشکل دیگر آن نقطه انجماد بالای آن بود، چراکه استفاده از آن در حالت یخ زده فوق العاده خطرناک است.
در سال ۱۸۷۹ با ترکیب کردن نیتروسلولز با نیتروگلیسیرین، ماده‌ای خمیری شکل به دست آمد که قدرت انفجار قابل قبولی داشت و در عین حال استفاده از آن بسیار ساده و کم خطر بود.
بعدها با توجه به هدف استفاده از مواد منفجره، ترکیبات مختلفی از دینامیت‌ها ساخته شد. اختراع دینامیت توسط نوبل و استفاده از آن توسط معدنکاران، پیشرفت چشمگیری در صنعت معدن حاصل کرد.
منبع: کتاب معدن کاری زیرزمینی
