Когда рудное тело залегает на значительном расстоянии под поверхностью, количество отходов, которые необходимо удалить, чтобы вскрыть руду открытым способом, становится непомерно большим, и приходится рассматривать подземные методы. Против подземной добычи выступают затраты, которые на каждую тонну добытого материала гораздо выше под землей, чем на поверхности. Это объясняется рядом причин, не последней из которых является то, что размеры подземного горного оборудования — из-за особенностей грунта, геометрии рудного тела и других факторов — гораздо меньше, чем в открытом карьере. Кроме того, доступ в шахту гораздо более ограничен. Все это означает, что производительность труда, измеряемая в тоннах, добытых на одного рабочего в смену, может быть в 5-50 раз ниже, в зависимости от технологии добычи, чем на поверхности. Кроме того, под землей добывается только руда, в то время как в открытом карьере на каждую тонну руды приходится несколько тонн отходов.
После принятия решения о подземной разработке конкретный метод добычи зависит от размера, формы и ориентации рудного тела, степени минерализации, прочности горных пород и глубины залегания. Например, если руда имеет очень высокое содержание или высокую цену, то может быть использован более дорогостоящий метод. Чтобы свести к минимуму смешивание руды и отходов, применяются высокоселективные методы добычи, но если руда и отходы могут быть легко разделены впоследствии (например, с помощью магнитов в случае магнетита), то можно выбрать менее селективный метод добычи навалом.
При выборе метода особенно важна ориентация рудного тела, в частности угол наклона. Если угол наклона больше 50°, то можно рассматривать системы, использующие гравитацию для перемещения руды. Если угол наклона меньше 25°, то можно рассматривать системы, использующие для транспортировки руды оборудование на резиновых колесах. Для рудных тел с наклоном между этими значениями требуются специальные конструкции.
Отверстия, образующиеся в процессе добычи руды, называются стопами или помещениями. Проходка стоп состоит из двух этапов. Первый — это разработка, то есть подготовка рудных блоков к добыче, а второй — собственно добыча, или стопорение. Разработка руды обычно обходится гораздо дороже в расчете на тонну, чем отбойка, поэтому все усилия направлены на то, чтобы максимально увеличить объем отбойки при заданном объеме разработки. Для рудных тел с крутым уклоном, таких как показанное на рисунке, это означает как можно большее расстояние между уровнями добычи. В результате большие проемы позволят использовать более крупное, более производительное оборудование, и для достижения заданного уровня добычи потребуется меньше машин и рабочих мест.
При отбойке геометрия, то есть размер и форма рудного тела, накладывает одно ограничение на размер отверстий, которые можно построить, а прочность руды и стеновых пород — другое. Большинство горных пород по своей природе гораздо прочнее бетона, используемого при строительстве шоссе, мостов и зданий, но они также содержат структурные дефекты различных типов, и именно эти дефекты определяют прочность структуры горной породы. Если дефекты расположены очень близко друг к другу, заполнены щебнем и неблагоприятно ориентированы, то подземные проемы должны быть небольшими.
По мере углубления в землю увеличивается толщина и, соответственно, вес вышележащих пород. С глубиной возрастает и боковое давление, величина которого зависит от типа породы и геологической ситуации, но может составлять от одной трети вертикального давления до трехкратного превышения вертикального. В самых глубоких шахтах мира, которые находятся на глубине более 4 км (2,5 мили), давление становится настолько сильным, что порода буквально взрывается. Такие взрывы породы являются серьезным ограничением для добычи полезных ископаемых на глубине. Взаимодействием горной массы и горных выработок занимается специализированная инженерная область, известная как механика горных пород.
