Wenn ein Erzkörper in beträchtlicher Entfernung unter der Oberfläche liegt, wird die Menge an Abfall, die entfernt werden muss, um das Erz durch Tagebau freizulegen, unerschwinglich, und unterirdische Techniken müssen in Betracht gezogen werden. Gegen den Untertagebau zählen die Kosten, die für jede Tonne abgebautes Material unterirdisch viel höher sind als an der Oberfläche. Dafür gibt es eine Reihe von Gründen, nicht zuletzt ist die Größe der unterirdischen Bergbaumaschinen — aufgrund der Bodenverhältnisse, der Erzkörpergeometrie und anderer Faktoren — viel kleiner als im Tagebau. Außerdem ist der Zugang viel eingeschränkter. All dies bedeutet, dass die Produktivität, gemessen in Tonnen pro Arbeiter und Schicht, je nach Abbautechnik 5- bis 50-mal niedriger sein kann als an der Oberfläche. Dem gegenüber steht die Tatsache, dass unter Tage nur Erz abgebaut wird, während im Tagebau oft mehrere Tonnen Abfall pro Tonne Erz abgestreift werden.

Sobald eine Entscheidung getroffen wurde, in den Untergrund zu gehen, hängt die ausgewählte Abbaumethode von der Größe, Form und Ausrichtung des Erzkörpers, dem Mineralisierungsgrad, der Festigkeit der Gesteinsmaterialien und den damit verbundenen Tiefen ab. Wenn das Erz beispielsweise sehr hochgradig ist oder einen hohen Preis hat, kann eine Methode mit höheren Kosten verwendet werden. Um die Vermischung von Erz und Abfall zu minimieren, stehen hochselektive Extraktionsmethoden zur Verfügung, aber wenn Erz und Abfall später leicht getrennt werden können (zum Beispiel durch Verwendung von Magneten im Fall von Magnetit), dann kann ein weniger selektives Massenabbauverfahren gewählt werden.

Die Orientierung, insbesondere die Neigung, des Erzkörpers ist bei der Methodenauswahl besonders wichtig. Wenn die Neigung größer als etwa 50 ° ist, können Systeme in Betracht gezogen werden, die die Schwerkraft verwenden, um das Erz zu bewegen. Wenn die Neigung weniger als etwa 25 ° beträgt, können Systeme in Betracht gezogen werden, die gummimüde Geräte für den Erztransport verwenden. Für Erzkörper mit dazwischen liegenden Dips sind spezielle Konstruktionen erforderlich.

Die Öffnungen, die bei der Erzgewinnung entstehen, werden Strosse oder Räume genannt. Beim Stoppen sind zwei Schritte erforderlich. Die erste ist die Entwicklung — dh die Vorbereitung der Erzblöcke für den Bergbau — und die zweite ist die Produktion oder das Stoppen selbst. Die Erzentwicklung ist im Allgemeinen pro Tonne viel teurer als das Stoppen, so dass alle Anstrengungen unternommen werden, um die Menge des Stoppens für eine bestimmte Menge an Entwicklung zu maximieren. Für steil eintauchende Erzkörper, wie sie in der Figur dargestellt sind, bedeutet dies einen möglichst großen Abstand zwischen den Förderebenen. Die daraus resultierenden größeren Öffnungen würden die Möglichkeit bieten, größere, produktivere Geräte zu verwenden, und es wären weniger Maschinen und Arbeitsplätze erforderlich, um ein bestimmtes Produktionsniveau zu erreichen.

In stoping, die Geometrie—das heißt, die Größe und Form—des Erzkörpers erlegt eine Einschränkung auf die Größe der Öffnungen, die konstruiert werden können, und die Stärke des Erzes und Wandgesteine auferlegt eine andere. Die meisten Gesteinsmaterialien sind von Natur aus viel stärker als der Beton, der beim Bau von Autobahnen, Brücken und Gebäuden verwendet wird, aber sie enthalten auch strukturelle Defekte verschiedener Art, und diese Defekte bestimmen die Festigkeit der Gesteinsstruktur. Wenn die Defekte sehr nahe beieinander liegen, mit zerkleinertem Material gefüllt und ungünstig ausgerichtet sind, müssen die unterirdischen Öffnungen klein gehalten werden.

Wenn man tiefer in die Erde eindringt, nimmt die Dicke und folglich das Gewicht des darüber liegenden Gesteins zu. Der Druck von den Seiten nimmt ebenfalls mit der Tiefe zu; die Höhe dieses Drucks hängt von der Gesteinsart und der geologischen Situation ab, Er kann jedoch von etwa einem Drittel des vertikalen Drucks bis zum Dreifachen der Vertikalen reichen. In den tiefsten Minen der Welt, die sich mehr als 4 km (2,5 Meilen) unter der Oberfläche befinden, wird der Druck so stark, dass das Gestein buchstäblich explodiert. Diese Gesteinsbrüche sind große Einschränkungen für den Bergbau in der Tiefe. Ein Spezialgebiet der Technik, das als Felsmechanik bekannt ist, befasst sich mit der Wechselwirkung zwischen Gesteinsmasse und Minenöffnungen.

Minenerschließung

Vor der Erzproduktion ist eine gewisse Investition in die Minenerschließung erforderlich. Im Tagebau besteht dies aus dem Bau von Zufahrtsstraßen und dem Abtragen des darüber liegenden Abfallmaterials, um das Erz freizulegen und die anfänglichen Bankgeometrien festzulegen. Für ein unterirdisches Bergwerk ist die Erschließungsphase wesentlich komplizierter. Einige der Erschließungskomponenten einer unterirdischen Mine sind in der Abbildung dargestellt.

Vertikale Öffnungen: schächte und Erhöhungen

Das Hauptzugangsmittel zu einem unterirdischen Erzkörper ist eine vertikale Öffnung, die als Schacht bezeichnet wird. Der Schacht wird von der Oberfläche nach unten bis zu einer Tiefe etwas unterhalb des tiefsten geplanten Bergbauhorizonts ausgegraben oder versenkt. In regelmäßigen Abständen entlang der Welle werden horizontale Öffnungen, sogenannte Drifts, in Richtung des Erzkörpers getrieben. Jeder dieser großen Arbeitshorizonte wird als Ebene bezeichnet. Der Schacht ist mit Aufzügen (sogenannten Käfigen) ausgestattet, über die Arbeiter, Maschinen und Material in die Mine gelangen. Erz wird in speziellen Fördermitteln, sogenannten Skips, an die Oberfläche transportiert.Schächte weisen im Allgemeinen Fächer auf, in denen die Medienleitungen (z.B. Druckluft, elektrischer Strom oder Wasser) enthalten sind. Sie dienen auch als eine Komponente im Gesamtsystem der Belüftung der Mine. Frischluft kann durch den Produktionsschacht in die Mine gelangen und durch einen anderen Schacht austreten oder umgekehrt.

Eine andere Möglichkeit, Zugang zum Untergrund zu erhalten, ist eine Rampe — dh ein Tunnel, der von der Oberfläche nach unten getrieben wird. Interne Rampen, die von einer Ebene zur anderen gehen, sind ebenfalls üblich. Wenn die Topographie gebirgig ist, kann es möglich sein, den Erzkörper zu erreichen, indem horizontale oder nahezu horizontale Öffnungen von der Seite des Berges aus angefahren werden.Erz, das auf den verschiedenen Ebenen abgebaut wird, wird in vertikale oder nahezu vertikale Öffnungen, sogenannte Erzpässe, abgeladen, durch die es durch die Schwerkraft auf die unterste Ebene in der Mine fällt. Dort wird es zerkleinert, in einem Erzbehälter gelagert und an einer Skip-Tankstelle in Skips geladen. Im Kopfrahmen auf der Oberfläche werfen die Skips ihre Lasten ab und kehren dann zurück, um den Zyklus zu wiederholen. Einige gängige alternative Techniken für den Erztransport sind Förderbänder und LKW-Transporte. Vertikale oder nahezu vertikale Öffnungen werden manchmal auch für den Transport von Abfallgestein angetrieben, obwohl die meisten Minen versuchen, Abfallgestein unter der Erde zu lassen.Vertikale oder subvertikale Verbindungen zwischen Ebenen werden im Allgemeinen von einer niedrigeren Ebene nach oben durch einen Prozess namens Anheben angetrieben. Erhöhungen mit Durchmessern von 2 bis 5 Metern (7 bis 16 Fuß) und Längen bis zu mehreren hundert Metern werden häufig von leistungsstarken Hebebohrmaschinen gebohrt. Die so geschaffenen Öffnungen können als Erzpässe, Abfallpässe oder Belüftungsöffnungen verwendet werden. Eine unterirdische vertikale Öffnung, die von einer oberen Ebene nach unten angetrieben wird, wird als Winze bezeichnet.