Σε ένα ορυχείο όπου σκοπός είναι η εξόρυξη του ορυκτού από τα μεταλλοφόρα στρώματα τίθενται σε εφαρμογή μεταλλουργικές δραστηριότητες, οι οποίες υποχρεωτικά εξελίσσονται και μέσω των οποίων διαχωρίζεται το μέταλλο από το ορυκτό. Δύο είναι οι κύριες τεχνικές οι οποίες υπήρξαν στην αρχαιότητα και παρέμειναν στους αιώνες έως σήμερα. Όπως είναι φυσικό, η πρώτη είναι η επιφανειακή εκμετάλλευση που χρησιμοποιήθηκε όσο για την αναζήτηση χρυσού σε προσχώσεις όσο και στην αναζήτηση αυτοφυούς χαλκού. Η δεύτερη, που απαιτεί ένα ορισμένο επίπεδο τεχνολογίας είναι η υπόγεια εκμετάλλευση.
Η υπόγεια εκμετάλλευση: Πολλές από τις μεθόδους που χρησιμοποιήθηκαν στα προϊστορικά χρόνια ήταν σε χρήση μέχρι και τη Ρωμαϊκή περίοδο. Ο τρόπος όμως με τον οποίο επισημαινόταν το στρώμα των ορυκτών, το είδος των εργαλείων και τη Ρωμαϊκή εποχή με την απαρχή της μηχανοποίησης των ορυχείων, σημειώνεται πλέον η ανοδική εξέλιξη στην τεχνική και πολλαπλασιάζει την παραγωγή.
Η επιφανειακή επισκόπηση: Η επιφανειακή επισκόπηση στηρίζεται σε μια σειρά παρατηρήσεων που βασίζονται και αυτές με τη σειρά τους στην εμπειρία του ανθρώπου. Ο Πλίνιος στη Φυσική Ιστορία , Βιβλίο ΧΧΧΙΙΙ και ΧΧΧΙV περιγράφει μερικές από τις εμπειρικές παρατηρήσεις. Η παρουσία του σιδήρου στη φύση γίνεται αισθητή από το χρώμα της οξείδωσης όπως φαίνεται στην επιφάνεια της γης, ο κασσίτερος από το βάρος και το μαύρο χρώμα των χαλικιών, και ο χρυσός από τη λάμψη του ανάμεσα στην άμμο των ποταμών. Στην επισήμανση των μετάλλων παίζει σημαντικό ρόλο η διαμόρφωση των πετρωμάτων, οι αντιθέσεις μεταξύ τους και οι ρωγμές με τις μεταλλοποιήσεις. Το γεγονός ότι μια φλέβα δεν είναι απομονωμένη – από όπου προέρχεται και η ετυμολογία μέταλλα –metalla- (Φυσική ιστορία, ΧΧΧΙΙΙ, 96), μια φλέβα ακολουθεί την άλλη met’ alla. Το τι υπονοείται από το κείμενο του Στράβωνα και του Πλίνιου που είναι αφιερωμένα στα metalla ότι δηλαδή αυτά –τα ορυχεία- βρίσκονται στα βουνά, είναι επίσης αποτέλεσμα της επιφανειακής επισκόπησης. Για την εποχή, όμως όπως τη Ρωμαϊκή, τα κατάλοιπα των μεταλλευτικών εργασιών που χρονολογούνται από την εποχή του Χαλκού ή άλλων περιόδων ήταν αρκετά ενδεικτικά για να καθοδηγήσουν τους Ρωμαίους ερευνητές. Οι δικές τους δε, μεταλλευτικές εργασίες, που δεν υστερούν σε διάκριση, καθοδήγησαν με τη σειρά τους νεότερους και σύγχρονους ερευνητές – μεταλλειολόγους- Εντυπωσιακό παράδειγμα είναι η περιγραφή του D. Lavender, The story of Cyprus Mines Corporations, 1962, όταν το 1912 ο μεταλλειολόγος και μηχανικός C. G. Gunther φθάνει στη Σκουριώτισσα, αναζητώντας τα ιστορικά ορυχεία των Σόλων.
Τους Ρωμαίους δε, κανένα μεταλλοφόρο στρώμα δεν τους διέφυγε. Απλίκι, Σκουριώτισσα, Λίμνη, Ταμασσός, Μέση Ανατολή, Κεντρική Ευρώπη, Ιβηρική χερσόνησος και Βρετανία.
Οι μεταλλωρύχοι έμαθαν επίσης να εκτιμούν και να ξεχωρίζουν τα μεταλλοφόρα στρώματα, όπως τις φλέβες μεταλλοποιημένες σε θείο (γαληνίτης, χαλκοπυρίτης), που διεισδύουν κάθετα στο έδαφος, στρώματα προσχωγενή, γενικά οριζόντια, και φυσικά οι προσχώσεις στους ποταμούς που για τον κασσίτερο και το χρυσό αποτελούσαν το ιδιαίτερο ενδιαφέρον των Ρωμαίων. Για πολύ χρονικό διάστημα είχαν προσπαθήσει να διεισδύσουν στα μεταλλοφόρα στρώματα καθοδηγούμενοι από τις επιφανειακές ενδείξεις, όπως αφήνεται να νοηθεί από τα ορύγματα που βρέθηκαν σε ορυχεία της εποχής. Ο χαλκός, ο αργυρός, ο χρυσός και ο μόλυβδος απαιτούν εργασίες αρκετά βαθιά ενώ ο σίδηρος που βρίσκεται σε φλέβες θείου στην επιφάνεια διευκόλυνε την εξόρυξη.
Στο Λαύριο, μετά από παρατηρήσεις στα πετρώματα, κατόρθωσαν οι μεταλλωρύχοι να φθάσουν σε ζώνες πολύ πλούσιες, ήδη τον V αιώνα π.Χ. που για να τις εκμεταλλευτούν έπρεπε να δημιουργήσουν πηγάδια μέχρι και 100 μέτρα βάθους. Η ανακάλυψη αυτή αποτελεί ένα θαύμα αντίληψης και συλλογισμού, που σήμερα ακόμα δίκαια αφήνει κάποιο έκπληκτο. Ο Α. Παναγιώτου στο λήμμα «Σκουριώτισσα» (μεγάλη κυπριακή εγκυκλοπαίδεια, 1990) του οποίου θα πρέπει να επαινέσουμε τη μοναδικότητα όσο αφορά στις πολύτιμες πληροφορίες που παρέχει σε ένα θέμα τόσο σκοτεινό ακόμη για την Κύπρο, περιγράφει το πολύπλοκο αυτό σύστημα υπόγειας εκμετάλλευσης. Πού να μιλήσει κανείς για τον ανεξερεύνητο λαβύρινθο που λέγεται Σκουριώτισσα ή της Ταμασσού, των οποίων οι γαλαρίες διασχίζουν απέραντες εκτάσεις. Και είχαν τόσο μηχανικά επινοηθεί που από τη Ρωμαϊκή εποχή διατηρήθηκαν μέχρι τον 20ο αιώνα όπου τις εκμεταλλεύτηκε σε βάθος και μέχρι εξάντλησης η Κυπριακή Μεταλλευτική Εταιρία. Η ίδια τεχνική εφαρμόστηκε σε όλα τα ορυχεία της ρωμαϊκής αυτοκρατορίας.
Η εκμετάλλευση: Η εκμετάλλευση σε μια καθορισμένη περίοδο, αντί να ακολουθεί τυφλά τη φλέβα, σκάβοντας μικρά και στενά περάσματα, πέρασε στη μέθοδο των κάθετων πηγαδιών σκαμμένα δίπλα από τη φλέβα και ενωμένα μεταξύ τους με οριζόντιες γαλαρίες, δηλοί την αποκορύφωση της μεταλλειολογίας κατά την αρχαιότητα: κατάφεραν έτσι να αποφύγουν τις κατολισθήσεις Το άνοιγμα των πηγαδιών δεν εξαρτιόταν από την κλίση του μεταλλοφόρου στρώματος. Το σύστημα της διακίνησης, της εξόρυξης, του εξαερισμού –πηγάδια και γαλαρίες- ανοίγονταν μέσα σε ουδέτερο έδαφος με τρόπο που επέτρεπε να δουλευτή η μεταλλοποιημένη φλέβα σε διάφορα επίπεδα, ώστε η εκμετάλλευση να είναι παραγωγική. Αυτό είναι το σύστημα που επινόησαν οι Ρωμαίοι μηχανικοί και έθεσαν σε εφαρμογή στα μεταλλεία τους.
Μια από τις κύριες καινοτομίες της Ελληνορωμαϊκής εποχής είναι η γενίκευση της χρήσης των μεταλλικών εργαλείων, κυρίως των σιδερένιων. Προηγουμένως τα εργαλεία ήταν από ξύλο ή λίθο, όπως η σφύρα με δύο κεφαλές από σκληρό ξύλο εφοδιασμένη με δακτυλιόσχημη σχισμή που επέτρεπε το δέσιμο της με λαβή. Χιλιάδες τέτοια αντικείμενα βρέθηκαν στην Ευρώπη σε εκχωματώσεις των ορυχείων που χρονολογούνται από την εποχή του Χαλκού και του Σιδήρου.
Τα αρχαιότερα εργαλεία από σίδηρο βρέθηκαν στα ορυχεία της Θάσου και φαίνεται να χρονολογούνται από τον VI αιώνα π.Χ., και ακολουθεί το Λαύριο. Την Ρωμαϊκή εποχή η χρήση τους συστηματικοποιήται. Στην Ισπανία στα ορυχεία της Carthago Nova και του Ριοτίντο βρέθηκαν μεγάλος αριθμός σφύρων. Η ωραιότερη συλλογή προέρχεται από τα ορυχεία της La Loba: είναι ένα σύνολο που χρονολογείται από τις αρχές του 1ου αιώνα π.Χ. και είναι πολύ καλά διατηρημένα. Τα εργαλεία αυτά – σφύρα, σκαπάνη, σμίλη, σφήνα, κοπίδι - βρέθηκαν στον οικισμό των μεταλλωρύχων που γειτονεύει του ορυχείου. Τα ίχνη της χρήσης της σκαπάνης πάνω στα τοιχώματα των πηγαδιών και των γαλαριών έχουν επισημανθεί από τους αρχαιολόγους. Τέτοιου είδους ίχνη επισημάνθηκαν, επίσης, στις γαλαρίες του Μαθιάτι, αλλά θεωρούνται οι αρχαιότερες ενδείξεις υπόγειας εργασίας εφόσον αντιστοιχούν σε κτυπήματα λίθινης σφύρας.
Μια πλούσια συλλογή σιδερένιων εργαλείων προέρχεται από το ίδιο ορυχείο και τοποθετείται χρονολογικά στη Ρωμαϊκή εποχή, δίνει μια ιδέα των εργαλείων σε χρήση, των μεταλλωρύχων.
Ο Αγκρίκολα, De re metallica και ο Πλίνιος, Φυσική Ιστορία ΧΧΧΙ, 49, αναφέρονται σε τεχνική εξόρυξης που στηρίζεται στη φωτιά. Τοποθετούσαν ένα πύραυνο πλάι στο πέτρωμα και όταν αυτό ζεσταινόταν ικανοποιητικά, έριχναν νερό και η απότομη αλλαγή θερμοκρασίας δημιουργούσε σχισμές μέσα στις οποίες τοποθετούσαν σμίλες κοπίδια που το διάσπαζαν πιο εύκολα. Αυτή η μέθοδος εξόρυξης δημιουργεί ένα κοίλωμα στο πέτρωμα. Από τις μαρτυρίες του Αγκρίκολα η τεχνική αυτή ήταν γνωστή πολύ πριν τη Ρωμαική εποχή. Το μειονέκτημα είναι ότι με τη μέθοδο αυτή οι γαλαρίες γέμιζαν από καπνιά και ατμούς, γι’αυτό και χρειαζόταν εξαερισμός. Ο Πλίνιος προτείνει να χρησιμοποιηθούν βρεγμένα ρούχα αλλά είναι νοητό ότι ένα καλό σύστημα εξαερισμού ήταν αναγκαίο. Ίχνη από αυτή τη μέθοδο βρέθηκαν σε πολλές γαλαρίες δηλαδή η καπνιά στα τοιχώματα των γαλαριών και κάρβουνα στο δάπεδο, θα πρέπει δε να θεωρηθεί ο πρόδρομος της σημερινής μεθόδου που χρησιμοποιεί τις εκρηκτικές ύλες για τη διάσπαση των σκληρών πετρωμάτων –Μέθοδος της Κυπριακής Μεταλλευτικής Εταιρίας στην Σκουριώτισσα στα μέσα του 20ου αιώνα.