การทำเหมืองแบบเปิดหรือที่รู้จักกันในชื่อ การทำเหมือง แบบเปิดหรือแบบขุดเปิดและในบริบทที่ใหญ่กว่าคือการทำเหมืองขนาดใหญ่^{[ 1 ]}เป็น เทคนิค การทำเหมืองบนพื้นผิวที่สกัดหินหรือแร่ธาตุจากพื้นดิน

เหมืองเปิดจะใช้เมื่อพบแหล่งแร่หรือหินที่มีประโยชน์ทางการค้าอยู่ใกล้ผิวดินซึ่ง มี ชั้นดินปกคลุมค่อนข้างบาง ในทางตรงกันข้าม สามารถเข้าถึงแหล่งแร่ที่อยู่ลึกกว่าได้โดยใช้การทำเหมืองใต้ดิน^{[ 2 ]}

การทำเหมืองในรูปแบบนี้ก่อให้เกิดความเสี่ยงหลายประการต่อสุขภาพและความปลอดภัยของคนงานเหมือง และอาจส่งผลกระทบเชิงลบอย่างมากต่อสิ่งแวดล้อม

โดยทั่วไปคนงานเหมืองจะเจาะรูทดสอบหลายชุดเพื่อค้นหาแหล่งแร่ใต้ดิน จากตัวอย่างที่สกัดได้ พวกเขาสามารถกำหนดขอบเขตของแร่ได้ ซึ่งช่วยให้พวกเขากำหนดตำแหน่งที่เป็นไปได้ของเส้นแร่หรือชั้นแร่และมูลค่าทางการค้าได้^{[ 5 ]}เหมืองเปิดที่ผลิตวัสดุก่อสร้างและหินสำหรับ งานก่อสร้าง มักเรียกว่าเหมืองหิน

เหมืองเปิดจะขุดเป็นชั้นซึ่งอธิบายถึงระดับแนวตั้งของหลุม ช่วงห่างของชั้นขึ้นอยู่กับแหล่งแร่ที่กำลังขุด แร่ที่กำลังขุด และขนาดของเครื่องจักรที่ใช้ โดยทั่วไป ชั้นเหมืองขนาดใหญ่จะมีความหนา 12 ถึง 15 เมตร^{[ 6 ]}ในทางตรงกันข้าม เหมืองหินหลายแห่งไม่ได้ใช้ชั้น เนื่องจากมักจะตื้น^{[ 6 ]}การทำเหมืองสามารถดำเนินการได้มากกว่าหนึ่งชั้นในเวลาเดียวกัน และการเข้าถึงชั้นต่างๆ ทำได้ด้วยระบบทางลาด ความกว้างของแต่ละชั้นจะถูกกำหนดโดยขนาดของอุปกรณ์ที่ใช้ โดยทั่วไปจะกว้าง 20–40 เมตร^{[ 5 ]}ทางลาดลงถูกสร้างขึ้นเพื่อให้สามารถเริ่มการทำเหมืองในระดับใหม่ได้ ระดับใหม่นี้จะค่อยๆ กว้างขึ้นเพื่อสร้างก้นหลุมใหม่^{[ 5 ]}

โดยทั่วไปแล้ว ผนังส่วนใหญ่ของเหมืองจะถูกขุดในมุมที่เอียงน้อยกว่าแนวตั้ง เมื่อเหมืองลึกลง เศษหินจะถูกขุดออก ดังนั้นมุมเอียงนี้จึงเป็นมาตรการความปลอดภัยเพื่อป้องกันและลดความเสียหายและอันตรายจากหินถล่ม อย่างไรก็ตาม มุมเอียงนี้ขึ้นอยู่กับสภาพการผุกร่อนและการสึกกร่อนของหิน รวมถึงชนิดของหินที่เกี่ยวข้อง นอกจากนี้ยังขึ้นอยู่กับปริมาณจุดอ่อนทางโครงสร้างที่เกิดขึ้นภายในหิน เช่นรอยเลื่อน รอยเฉือนรอยต่อ หรือชั้นหิน

ผนังมีลักษณะเป็นขั้นบันได ส่วนที่เอียงของผนังเรียกว่า batter และส่วนที่ราบของขั้นบันไดเรียกว่า bench หรือ berm ขั้นบันไดในผนังช่วยป้องกันหินถล่มลงมาตามหน้าผนังทั้งหมด ในบางกรณีจำเป็นต้องมีการรองรับพื้นดินเพิ่มเติม และ มีการใช้ สลักหินสลักเคเบิล และคอนกรีตพ่นอาจใช้บ่อระบายน้ำเพื่อลดแรงดันน้ำโดยการเจาะแนวนอนเข้าไปในผนัง ซึ่งมักจะเพียงพอที่จะทำให้ผนังพังทลายได้^{[ 7 ]}

ถนนขนส่งมักจะตั้งอยู่ด้านข้างของหลุม โดยสร้างเป็นทางลาดที่รถบรรทุกสามารถขับขึ้นไปเพื่อขนส่งแร่และหินเหลือทิ้งได้^{[ 8 ]}

โดยทั่วไปแล้ว เหมืองเปิดจะดำเนินการจนกว่าทรัพยากรแร่จะหมดลง หรืออัตราส่วนของดินที่ทับถมกับแร่ที่เพิ่มขึ้นทำให้การทำเหมืองต่อไปไม่คุ้มค่าทางเศรษฐกิจ^{[ 9 ]}หลังจากปิดเหมืองเปิดแล้ว บางครั้งเหมืองเหล่านี้จะถูกเปลี่ยนเป็นที่ฝังกลบขยะมูลฝอย โดยปกติแล้วจะต้องมีการควบคุมน้ำในรูปแบบใดรูปแบบหนึ่งเพื่อป้องกันไม่ให้บ่อเหมืองกลายเป็นทะเลสาบ เหมืองเปิดหลายแห่งในอดีตถูกเปลี่ยนเป็นทะเลสาบเทียมโดยเจตนา ก่อให้เกิดพื้นที่ต่างๆ เช่นเขตทะเลสาบ Lusatian เขตทะเลสาบ Central Germanหรือเขตทะเลสาบ Upper Palatinate ข้อกังวลที่สำคัญในการก่อตัวของทะเลสาบเหล่านี้คือ น้ำ เสีย จากเหมืองที่เป็นกรด

การทำเหมืองแบบเปิดถือเป็นหนึ่งในภาคส่วนที่อันตรายที่สุดในโลกอุตสาหกรรมและอาจก่อให้เกิดอันตรายร้ายแรงต่อสุขภาพของคนงานเหมืองได้ นอกจากนี้ยังอาจส่งผลกระทบเชิงลบต่อสิ่งแวดล้อมอย่างมาก ขึ้นอยู่กับชนิดของแร่ที่ขุด และประเภทของกระบวนการทำเหมืองที่ใช้^{[ 10 ]}

เหมืองเปิดก่อให้เกิดของเสียจำนวนมาก เหมืองขนาดใหญ่สามารถเคลื่อนย้ายแร่และหินเหลือทิ้งได้เกือบหนึ่งล้านตันต่อวัน และเหมืองขนาดเล็กสามารถเคลื่อนย้ายได้หลายพันตันต่อวัน^{[ 5 ]}โดยทั่วไปแล้ว การดำเนินงานหลักสี่อย่างในเหมืองมีส่วนทำให้เกิดภาระนี้ ได้แก่การเจาะการระเบิด การขนถ่าย และการ ขนส่ง

เศษหินจากการทำเหมืองจะถูกขนส่งไปยังที่ทิ้งเศษหิน ที่ทิ้งเศษหินอาจกองไว้ที่ผิวดินของเหมืองที่กำลังดำเนินการอยู่ หรือในเหมืองที่เคยทำเหมืองไปแล้วก็ได้

ของเสียที่เหลือจากการแปรรูปแร่เรียกว่ากากแร่และโดยทั่วไปจะมีลักษณะเป็นสารละลายข้น กากแร่ จะถูกสูบไปยังเขื่อนกักเก็บกากแร่หรือบ่อพักน้ำ ซึ่งน้ำจะถูกนำกลับมาใช้ใหม่หรือระเหยไป เขื่อนกักเก็บกากแร่สามารถเป็นพิษได้เนื่องจากมีแร่ซัลไฟด์ ที่ไม่ถูกสกัด แร่ธาตุที่เป็นพิษบางชนิดในแร่ที่ไม่ใช่แร่หลักและมักจะมีไซยาไนด์ซึ่งใช้ในการบำบัด แร่ ทองคำผ่านกระบวนการชะล้างด้วยไซยาไนด์หากไม่มีการป้องกันสิ่งแวดล้อมที่เหมาะสม ความเป็นพิษนี้อาจเป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมโดยรอบ^{[ 11 ]}

การทำเหมืองแบบเปิดเกี่ยวข้องกับกระบวนการรบกวนพื้นดิน ซึ่งนำไปสู่การเกิดมลพิษทางอากาศ แหล่งที่มาหลักของมลพิษทางอากาศมาจากการขนส่งแร่ธาตุ แต่ยังมีปัจจัยอื่นๆ อีกหลายประการ รวมถึงการขุดเจาะ การระเบิด และการขนถ่ายดินที่ขุดได้^{[ 12 ]}มลพิษประเภทนี้ก่อให้เกิดอันตรายอย่างมากต่อสุขภาพและความปลอดภัยของประชาชน นอกเหนือจากการทำลายคุณภาพอากาศ การสูดดมมลพิษเหล่านี้อาจทำให้เกิดปัญหาเกี่ยวกับปอดและในที่สุดก็เพิ่มอัตราการเสียชีวิต^{[ 12 ]}ยิ่งไปกว่านั้น มลพิษยังส่งผลกระทบต่อพืชและสัตว์ในพื้นที่รอบๆ เหมืองแบบเปิดอีกด้วย

การทำเหมืองทองคำแบบเปิดเป็นหนึ่งในภัยคุกคามต่อสิ่งแวดล้อมจากการทำเหมืองที่มีศักยภาพสูงที่สุด เนื่องจากส่งผลกระทบต่อเคมีของอากาศและน้ำ ฝุ่นที่ฟุ้งกระจายอาจเป็นพิษหรือมีกัมมันตรังสี ทำให้เป็นอันตรายต่อสุขภาพของคนงานและชุมชนโดยรอบ^{[ 13 ]}

การทำเหมืองนิกเกลแบบเปิดทำให้เกิดความเสื่อมโทรมของสิ่งแวดล้อมและมลพิษในประเทศกำลังพัฒนา เช่น^{ฟิลิปปินส์และอินโดนีเซีย [ 14 ] [} 15 ] ในปี^{2024 การทำเหมืองและ}การแปรรูปนิกเกลเป็นสาเหตุหลักประการหนึ่งของการทำลายป่าในอินโดนีเซีย [ ^{16 ] [ 17 ] การ}ทำเหมืองโคบอลต์แบบเปิดทำให้เกิดการทำลายป่าและการทำลายถิ่นที่อยู่ของสัตว์ในสาธารณรัฐประชาธิปไตยคองโก^{[ 18 ]}

การทำเหมืองแบบเปิดถือเป็นหนึ่งในภาคอุตสาหกรรมที่อันตรายที่สุดในโลกและอาจส่งผลกระทบอย่างมากต่อสุขภาพของคนงานเหมือง

เหมืองเปิดที่ดำเนินการในพื้นที่ที่มีระดับน้ำใต้ดินสูงอาจเผชิญกับปัญหาที่เกี่ยวข้องกับอุทกวิทยาในที่สุด ซึ่งรวมถึงการยกตัวและการระเบิดของพื้นเหมืองเนื่องจากแรงดันยกตัวที่มากเกินไป จำเป็นต้องติดตั้งระบบควบคุมน้ำใต้ดินเพื่อแก้ไขปัญหาที่เกิดจากอุทกวิทยา การออกแบบความลาดชันของเหมืองเปิดที่เหมาะสมจะเปลี่ยนแปลงไปตลอดอายุการใช้งานของเหมือง โดยส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับความเข้าใจที่เพิ่มขึ้นเรื่อยๆ เกี่ยวกับสภาพของมวลหิน รวมถึงน้ำใต้ดินและแรงดันที่เกี่ยวข้องซึ่งอาจส่งผลต่อความลาดชัน การลดระดับน้ำใต้ดินที่เกี่ยวข้องกับแรงดันรูพรุนเป็นสิ่งสำคัญในการพิจารณาว่าการออกแบบทางวิศวกรรมธรณีเทคนิคสำหรับความลาดชันของเหมืองเปิดนั้นสามารถทำได้หรือไม่ ระบบควบคุมน้ำใต้ดิน ซึ่งรวมถึงบ่อระบายน้ำและบ่อลดแรงดัน อาจส่งผลกระทบอย่างมากต่อน้ำใต้ดินในพื้นที่ ด้วยเหตุนี้ จึงจำเป็นต้องมีระบบควบคุมเวอร์ชันที่ใช้การปรับให้เหมาะสมเพื่อให้แน่ใจว่าผลกระทบทางอุทกธรณีวิทยาในระดับท้องถิ่นและระดับภูมิภาคอยู่ในช่วงที่ยอมรับได้^{[ 19 ]}

การลดแรงดันในเหมืองเปิดเป็นกระบวนการกำจัดแรงตึงหรือแรงดันจากพื้นที่ต่างๆ ของเหมือง การลดแรงดันช่วยให้เหมืองเปิดมีความมั่นคงและปลอดภัยมากขึ้น การใช้โปรแกรมลดแรงดันลาดเหมืองแบบบูรณาการจะเพิ่มโอกาสที่แผนการทำเหมืองจะประสบความสำเร็จและอยู่ในระดับความเสี่ยงที่ยอมรับได้^{[ 19 ] [ 20 ]}การลดแรงดันช่วยให้สามารถขยายเหมืองได้มาก และสามารถยืดอายุการใช้งานของเหมืองได้ 10 ถึง 15 ปี เทคนิคหนึ่งที่ใช้ในการลดแรงดันคือการอบอ่อน การอบอ่อนคือการให้ความร้อนและทำให้เย็นลงอย่างช้าๆ ของโลหะ โลหะผสม หรือแก้ว การให้ความร้อนและทำให้เย็นลงอย่างช้าๆ นี้จะช่วยลดความเครียดภายในของพื้นที่โดยรอบ การอบอ่อนจะเพิ่มความสามารถในการใช้งานและความทนทานของวัสดุ ซึ่งโดยรวมแล้วจะเพิ่มความปลอดภัยของเหมืองเปิด^{[ 21 ]}เมื่อแรงดันน้ำใต้ดินทำให้เกิดปัญหาในเหมืองเปิด จะมีการใช้ท่อระบายแนวนอนเพื่อช่วยเร่งกระบวนการลดแรงดันลาด ซึ่งช่วยป้องกันการพังทลายของลาดขนาดใหญ่ในเหมือง ท่อระบายแนวนอนใช้เพื่อลดแรงดันรูพรุนโดยการลดระดับน้ำใต้ดิน ซึ่งช่วยเพิ่มเสถียรภาพของลาด^{[ 19 ]}

การทำเหมืองหินแบบเปิดอาจทำได้โดยการ "เปิดหน้าเหมือง" ซึ่งจะทำในกรณีที่เหมืองใต้ดินเดิมเริ่มไม่คุ้มค่าหรือหมดสภาพแล้ว แต่ยังคงมีหินที่มีค่าเหลืออยู่ ซึ่งมักเป็นผลมาจากการทำเหมืองแบบมีห้องและเสาการเปิดหน้าเหมืองจะกำจัดดินชั้นบนออกไป เปิดเหมืองจากด้านบน และทำให้สามารถขุดแร่ธาตุที่ "ติดอยู่" ก่อนหน้านี้ออกมาได้

การขุดเอาหินชนวนออกเป็นเรื่องปกติใน เหมือง หินชนวนของเวลส์ในช่วงทศวรรษ 1930 และ 2000 โดยมาร์ติน วิลเลียมส์-เอลลิส ผู้จัดการที่เลชเวดด์พบว่าเหมืองในยุควิกตอเรียตอนต้นยังคงทำกำไรได้ด้วยเทคนิคการขุดแบบใช้เครื่องจักรใหม่เพื่อสกัดเสาหินออกมา และเมื่อไม่นานมานี้ก็พบเห็นได้ในเหมืองที่ขุดเสร็จแล้วหลายแห่ง^{[ 22 ]}

หลังจากการทำเหมืองสิ้นสุดลงในพื้นที่หนึ่ง พื้นที่เหมืองอาจได้รับการฟื้นฟูสภาพดินกองเศษแร่จะถูกปรับให้เรียบเพื่อเพิ่มความเสถียร หากแร่มีซัลไฟด์มักจะถูกคลุมด้วยชั้นดินเหนียวเพื่อป้องกันการซึมของฝนและออกซิเจนจากอากาศ ซึ่งสามารถออกซิไดซ์ซัลไฟด์ให้เกิดกรดซัลฟิว ริก ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่เรียกว่าการระบายน้ำเสียจากเหมืองที่เป็นกรด [ ^{23 ] จาก}นั้นโดยทั่วไปจะคลุมด้วยดินและปลูกพืชเพื่อช่วยยึดวัสดุให้แน่น ในที่สุดชั้นนี้จะสึกกร่อน แต่โดยทั่วไปแล้วหวังว่าอัตราการชะล้างหรือกรดจะช้าลงโดยการปกคลุมเพื่อให้สิ่งแวดล้อมสามารถรับมือกับภาระของกรดและโลหะหนักที่เกี่ยวข้องได้^{[ 24 ]}ยังไม่มีการศึกษาระยะยาวเกี่ยวกับความสำเร็จของการปกคลุมเหล่านี้เนื่องจากระยะเวลาที่ค่อนข้างสั้นที่การทำเหมืองแบบเปิดขนาดใหญ่มีอยู่ อาจต้องใช้เวลาหลายร้อยถึงหลายพันปีสำหรับกองเศษแร่บางแห่งที่จะกลายเป็น "เป็นกลางทางกรด" และหยุดการชะล้างสู่สิ่งแวดล้อม โดยปกติแล้วกองขยะจะถูกล้อมรั้วเพื่อป้องกันไม่ให้ปศุสัตว์ทำลายพืชพรรณ จากนั้นบ่อเปิดจะถูกล้อมรอบด้วยรั้วเพื่อป้องกันการเข้าถึง และโดยทั่วไปแล้วในที่สุดก็จะเต็มไปด้วยน้ำใต้ดินในพื้นที่แห้งแล้งอาจไม่เต็มเนื่องจากระดับน้ำใต้ดินลึก^{[ 25 ]} ในเยอรมนี ซึ่งเป็นผู้ผลิต ลิกไนต์รายใหญ่ที่สุดของโลก(ซึ่งในปัจจุบันแทบทั้งหมดถูกขุดแบบเปิด) เหมืองเก่ามักจะถูกเปลี่ยนเป็นทะเลสาบเทียมเพื่อบรรเทาปัญหาการระบายน้ำเสียจากเหมืองที่เป็นกรดที่กล่าวถึงข้างต้น มักจะใช้น้ำท่วมด้วยน้ำจากแม่น้ำใกล้เคียงแทนที่จะใช้น้ำใต้ดินเพียงอย่างเดียว ในบางกรณีต้องเติมแคลเซียมออกไซด์ หรือสารเคมีพื้นฐานอื่นๆ ลงในน้ำเพื่อปรับ ค่า pH ให้เป็นกลาง

เหมืองกำมะถันแบบเปิดที่เมืองทาร์โนบร์เซกประเทศโปแลนด์ กำลังอยู่ระหว่างการฟื้นฟูสภาพพื้นที่

โดยทั่วไปแล้ว ทองคำจะถูกสกัดในเหมืองเปิดที่ความเข้มข้น 1 ถึง 5 ppm (ส่วนต่อล้านส่วน) แต่ในบางกรณี ความเข้มข้น 0.75 ppm ของทองคำถือว่าคุ้มค่าทางเศรษฐกิจ ซึ่งทำได้โดยการชะล้างกองแร่ ขนาดใหญ่ ที่เหมือง Peak Hill ทางตะวันตกของ^รัฐนิวเซาท์เวลส์ใกล้กับเมือง Dubboประเทศออสเตรเลีย^{[ 26} ]

นิกเกลซึ่งโดยทั่วไปอยู่ในรูปของแร่ลาเทอไรต์ จะถูกสกัดด้วยวิธีการทำเหมืองแบบเปิดจนถึงระดับความเข้มข้น 0.2% ส่วนทองแดงสามารถสกัดได้ในระดับความเข้มข้นต่ำตั้งแต่ 0.11% ถึง 0.2%

• การทำเหมืองแบบดั้งเดิม  – การทำเหมืองขนาดเล็กแบบอิสระเพื่อการยังชีพ
• ปัญหาการปิดเหมือง  – ปัญหาการคำนวณในทฤษฎีกราฟที่นำมาประยุกต์ใช้กับเหมืองเปิด เพื่อการสกัดที่เหมาะสมที่สุด (ไม่เกี่ยวข้องกับการปิดเหมือง)
• การขุดดิน  – บริเวณที่ขุดดินออกเพื่อสร้างถนน ทางรถไฟ หรือคลองหน้าเว็บที่แสดงคำอธิบายสั้น ๆ ของเป้าหมายการเปลี่ยนเส้นทาง
• รายชื่อเหมืองเปิด
• คูน้ำ  – ร่องที่ขุดลงไปในพื้นดิน
• การขุดอุโมงค์  – ทางเดินใต้ดินที่สร้างขึ้นเพื่อการสัญจร

วิกิมีเดียคอมมอนส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับการทำเหมืองแบบเปิด

• เหมืองที่ใหญ่ที่สุด ลึกที่สุด และอันตรายที่สุดในโลก
• เหมืองเปิดที่ลึกที่สุด