Introducción Los minerales se encuentran en la corteza terrestre distribuidos en distintos tipos de rocas, de paisajes y de ambientes. En todos los continentes, los océanos, y en definitiva, de polo a polo, aparecen concentraciones de minerales- metalíferos, no metalíferos, nucleares, industriales, y rocas de aplicación- los cuales son susceptibles de ser explotados económicamente. Las rocas en su conjunto, esto es las ígneas formadas por la salidas de los magmas, las metamórficas por la presión de los minerales en el interior terráqueo o las sedimentarias por el desgaste, transporte y acumulación en la superficie, contienen todas ellas distintos tipos de minerales hospedados. Los movimientos tectónicos que rompen la corteza en bloques, pueden arrastrar esas rocas y sus minerales a distintas profundidades o a distintas alturas. por otro lado, los minerales pueden estar concentrados en espacios reducidos, caso de una veta o estar diseminados en grandes volúmenes de roca.
Minería Superficial y Subterránea Minería Superficial
Son las explotaciones mineras que se desarrollan en la superficie del terreno, en contraste de las subterráneas, su bterráneas, que se desarrollan bajo ella. es una actividad industrial que consiste en la remoción de grandes cantidades de suelo y subsuelo, que es posteriormente procesado para extraer el mineral. Generalmente es necesario excavar, con medios mecánicos o con explosivos, los terrenos que recubren o rodean la formación geológica que forma el yacimiento. Las minas a cielo abierto son económicamente rentables cuando los yacimientos afloran en superficie, se encuentran cerca de la superficie, con un recubrimiento pequeño o la competencia del terreno no es estructuralmente adecuada para trabajos subterráneos. Para desarrollar este proceso se requiere que el yacimiento abarque grandes extensiones y que se encuentre cerca de la superficie. Como parte del proceso, se cavan cráteres gigantescos que llegan a tener 150 hectáreas de extensión y hasta 200 metros de profundidad. Para extraer 0.01 onzas de oro, las compañías mineras necesitan remover una tonelada (2 mil libras) de suelo. Las minas a cielo abierto son económicamente rentables cuando los yacimientos afloran en superficie, se encuentran cerca de la superficie, con un recubrimiento pequeño o la competencia del terreno no es estructuralmente adecuada para trabajos subterráneos.
La minería a cielo abierto es una actividad industrial de alto impacto ambiental, social y cultural. Es también una actividad industrial insostenible por definición, en la medida en que la explotación del recurso supone su agotamiento. Las innovaciones técnicas que ha experimentado la minería a partir de la segunda mitad del presente siglo han modificado radicalmente la actividad, de modo que se ha pasado del aprovechamiento de vetas subterráneas de gran calidad a la explotación -- en minas a cielo abierto-- de minerales de menor calidad diseminados en grandes yacimientos. La minería a cielo abierto remueve la capa superficial o sobrecarga de la tierra para hacer accesibles los extensos yacimientos de mineral de baja calidad. Los modernos equipos de excavación, las cintas transportadoras, la gran maquinaria, el uso de nuevos insumos y las tuberías de distribución permiten hoy remover montañas enteras en cuestión de horas, haciendo rentable la extracción de menos de un gramo de oro por tonelada de material removido. Existe consenso en la literatura sobre el tema en el sentido de que ninguna actividad industrial es tan agresiva ambiental, social y culturalmente como la minería a cielo abierto (MCA). La minería a cielo abierto utiliza, de manera intensiva, grandes cantidades de cianuro, una sustancia muy tóxica, que permite recuperar el oro del resto del material removido. Para desarrollar todo este proceso, se requiere que el yacimiento abarque grandes extensiones y que se encuentre cerca de la superficie. Como parte del proceso, se cavan cráteres gigantescos, que pueden llegar a tener más de 150 hectáreas de extensión y más de 500 metros de profundidad. Vaughan (1989) considera que "en términos ambientales y sociales, ninguna actividad industrial es más devastadora que la minería superficial" (a cielo abierto). Según Kussmaul (1989), el impacto ambiental provocado por cualquier actividad minera está relacionado con cuatro factores principales: 1. Tamaño de la explotación, explotación, que se refiere al volumen de producción de la explotación, el cual tiene como consecuencia una determinada dimensión de actividades y producción de desechos y aguas residuales. 2. Localización, que se refiere al sitio en el que se lleva a cabo la explotación, explotación, las poblaciones que puedan aledañas y la naturaleza de la topografía local. 3. Métodos de explotación, que dependen del tipo tipo de yacimientos a explotar y que están directamente relacionados con la naturaleza y extensión del impacto. Se utilizan tres métodos principales: a. Minería a cielo abierto (o minería superficial),
b. Minería subterránea, c. Minería por lavado y dragado. 4. Características de los minerales y de su beneficio, que se refiere al hecho de que la naturaleza del mineral determina el tratamiento a sufrir. Los minerales se pueden dividir en: 2 a. Minerales no metálicos (como los materiales de construcción), que requieren poco tratamiento físico, como por ejemplo trituración y molienda, y que no requieren ningún tratamiento químico. b. Minerales metálicos, que requieren generalmente un alto nivel de procesamiento, así como el empleo de muchos reactivos químicos, y que generan grandes cantidades de desechos finos.
Los principales tipos de minas a cielo abierto son: Canteras Las canteras son minas a cielo abierto, generalmente de pequeño tamaño, explotan materiales que no requieren una concentración posterior, sino, como mucho, una trituración o clasificación por tamaños. Los productos obtenidos en las canteras, a diferencia del resto de las explotaciones mineras, no son sometidos a concentración. Las principales rocas obtenidas en las canteras son: mármoles, granitos, calizas y pizarras.
Cortas Las cortas son explotaciones tridimensionales de yacimientos que evolucionan en profundidad, generalmente de sustancias metálicas, aunque también existen cortas de carbón. La morfología típica de una corta es similar a un cono invertido.
Descubiertas Las descubiertas son, básicamente, labores bidimensionales que se utilizan en yacimientos horizontales o casi horizontales. De esta manera la explotación se realiza a una cota más o menos constante.
Minería Subterránea
La minería subterránea abarca todas las actividades encaminadas a extraer materias primas depositadas debajo de la tierra y transportarlas hasta la superficie. El acceso a los recursos se efectúa por galerías y pozos que están comunicados con la superficie. En el presente capítulo se examina únicamente la extracción subterránea de recursos minerales sólidos. En casos especiales, la materia prima puede ser extraída y preparada para el transporte en su entorno natural, sin necesidad de realizar trabajos preliminares. Para la minería subterránea se hace necesaria la realización de túneles, pozos, chimeneas y galerías, así como cámaras. Los métodos más empleados son mediante túneles y pilares, hundimientos, corte y relleno. La minería subterránea crea espacios bajo tierra en los cuales trabajan seres humanos. La minería subterránea se divide en dos tipos, según la posición de las mismas con respecto al nivel del fondo del valle:
Las que se encuentran por encima se denominan minas de montaña. En ellas el acceso es más fácil, al poder realizarse mediante galerías horizontales excavadas en las laderas del valle. En las minas que se encuentran por debajo del nivel del fondo del valle es necesario excavar pozos (verticales o inclinados), labores de acceso que desciendan al nivel del yacimiento. En este caso el desagüe tiene que realizarse mediante bombas que impulsen el agua desde del interior de la mina a la superficie.
Distintos elementos constitutivos de una mina subterránea. Si la explotación se va a realizar a cotas inferiores del terreno base, entonces el acceso a las labores se realizará por un pozo ( shaft ) o una rampa (decline spiral , decline). Los pozos cumplen diversas funciones, diversas funciones, entre entre otras permitir el acceso y salida del personal del personal de mina, la ventilación de las labores mediante inyección de aire desde la superficie, y por supuesto, el transporte del material extraído a la superficie. Las rampas por su parte han ido ganando adeptos con gran velocidad gran velocidad en la minería la minería moderna. Estas permiten el acceso directo a la mina de material rodado, lo que facilita las labores de transporte de mineral. Dentro de la mina tenemos las galerías, que pueden ser en dirección (de la masa mineralizada; drifts) o perpendiculares a ésta, esto es, transversales ( cross-cuts). La conexión entre los distintos niveles de una mina se realiza por pozos inclinados (raise, hacia arriba; winze, hacia abajo), que sirven para el trasvase de mineral y movimiento del personal. Tendremos niveles de producción, de producción, y y por debajo de éstos, de transporte de mineral. Entre los equipos más comunes están los minadores ( miners), las perforadoras tipo Jumbo, los equipos de transporte tipo LHD ( load-haul-dump: carga-transportedescarga), etc.
Distintos elementos constitutivos de una mina subterránea.
Métodos más comunes de minería subterránea Hundimiento por subniveles (sublevel subniveles (sublevel stoping) es el método el método indicado para cuerpos mineralizados con fuerte buzamiento (normalmente filones). El ancho de galería puede o no coincidir con el del cuerpo mineralizado. El disparo (pega) se prepara mediante perforaciones verticales en malla.
Hundimiento por subniveles (sublevel stoping). La última voladura de roca se realizó en el subnivel superior. La próxima será en el inferior. Note el diagrama el diagrama radial de disparo.
La mejora en los sistemas los sistemas de perforación permitió alcanzar distancias cada vez mayores (30 o más metros), lo que a su vez posibilitó la implementación del método longhole stoping, stoping , para cuerpos mineralizados de gran potencia gran potencia y fuerte buzamiento. Este método permite generar cámaras de hasta 50 m de altura (más que la altura de la Facultad de Ciencias Geológicas: UCM). A diferencia del método de hundimiento por subniveles, aquí se saca una tajada completa del cuerpo a la vez. El disparo se realiza perforando desde varios subniveles, en abanico o en diagrama radial.
Longhole stoping. Note el diagrama de disparo en abanico desde dos galerías.
Cámaras y pilares (room pilares (room and pillar) se utiliza en cuerpos horizontales o con poco buzamiento (mantos). Se dejan pilares de roca para sostener el techo de la cámara. Estos pueden disponerse de una manera regular (room and pillar s.s.) o irregular (casual pillars, o room and pillar s.l.).
Método de cámaras y pilares (room and pillar). En este caso los pilares siguen un espaciado regular.
Almacenamiento de zafras (shrinkage zafras (shrinkage stoping) se utiliza en cuerpos con fuerte buzamiento (filones), que presentan un encajante que necesita soporte. A medida que avanza el stoping hacia arriba se va sacando material por debajo.
Almacenamiento de zafras (shrinkage stoping). A medida que se avanza hacia arriba, se va extrayendo el mineral arrancado por abajo.
Cámaras con relleno (cut relleno (cut and fill) opera con un sistema un sistema similar al de almacenamiento de almacenamiento de zafras, con la diferencia substancial que el relleno no se realiza con el mismo mineral arrancado, sino con materiales que son traídos desde afuera, por ejemplo, limos o arenas. También pueden utilizarse a estos efectos los estériles de la planta de flotación, lo cual tiene innumerables ventajas ambientales. El método El método de entibación cuadrada (square cuadrada (square set stoping) es muy laborioso y hoy
en día prácticamente no se emplea. Es similar al proceso de cámaras con relleno, pero además utiliza un esqueleto (entramado) de cuadros rectangulares.
Cámaras con relleno (cut and fill).
Hundimiento de bloques (block bloques (block caving) resulta ideal en cuerpos irregulares de grandes dimensiones como son los yacimientos tipo pórfido cuprífero. El requisito técnico es que la roca a hundir sea fácilmente fragmentable. Existen tres niveles principales: de hundimiento, de troceo (grizzlies) y de transporte. de transporte.
Hundimiento de bloques (block caving) (sección).
Hundimiento de bloques (block caving), diagrama caving), diagrama 3D. Cada bloque puede tener dimensiones en el orden de 20 a 50 m de lado en la base y más de 80 en la vertical.
Hundimiento por pisos (sublevel pisos (sublevel caving) es utilizado cuando la roca no es fácilmente fragmentable. En cierta manera recuerda al método de sublevel stoping con la salvedad de que las paredes son el mismo cuerpo mineralizado, y éstas se hacen colapsar.
Pisos de hundimiento (sublevel caving), esquema general.
Diferencias entre Minería Subterránea y Minería Superficial Minería Subterránea
Minería Superficial
Cuando los minerales se encuentran en vetas ricas, pero en grandes volúmenes de rocas estériles, la única forma de minarlos es el método de explotación subterránea. Estos, consisten en abrir galerías, túneles, y otras formas de arte minero que permitan ir aprovechando en forma ordenada las vetas en su desarrollo tridimensional. Normalmente, se realiza un pozo maestro vertical, llamado pique, a partir del cual se accede a la veta mediante galerías horizontales. horizontales.
Por su parte, la minería a cielo abierto, es la minería más común y va desde los minerales de muy bajo precio hasta los depósitos de oro finamente diseminados.
El material obtenido, generalmente minerales preciosos o metales no ferrosos, se desplazan hasta la superficie donde son sometidos a procesos de molienda y concentración para beneficiarlos y enriquecerlos, separando el metal útil de la mena, del mineral acompañante o estéril, llamado ganga.
Entre los de bajo precio encontramos las canteras de arcillas para la fabricación de ladrillos las canteras para la explotación de áridos de construcción (gravas, arenas), las canteras para la extracción de rocas para cal (calizas), para cementos (margas, yeso, calizas), para ornamentación (mármoles, granitos, onix), entre michas otras. Si el deposito tiene el mineral suficiente, si los precios de los mercados son favorables, y a ello se le suman otro tipo de decenas de variables positivas entonces el deposito puede ser explotado a cielo abierto mediante la apertura de un pozo a cielo abierto llamado en la jerga internacional internacional un “OPEN PIT”.
Comparación entre minería subterránea y minería a cielo abierto
Técnicas
VENTAJAS
DESVENTAJAS
-Mayor productividad.
-Fuerte influencia de las condiciones climatológicas.
-Mayor concentración de operaciones y gestión más sencilla de recursos -Limitación en profundidad. humanos y materiales. -Necesidad del control de la -Elevada mecanización, no existiendo estabilidad de taludes. limitaciones para el tamaño de las -Necesidad de terrenos para el máquinas. hueco y los vertederos. -Flexibilidad para responder a incrementos de la demanda. -Mayor producción por mina. -Mayor facilidad en la investigación continua del yacimiento. -Mayor recuperación del mineral. -Menor inversión por tonelada producida.
Económicas
-Menores costes de producción. -Posibilidad de explotar minerales de baja ley. -Mejores condiciones de seguridad e higiene laboral. -Mayor facilidad para encontrar mano de obra.
Sociales
-Fuerte influencia de las condiciones climatológicas. -Limitación en profundidad. -Necesidad del control de la estabilidad de taludes. -Necesidad de terrenos para el hueco y los vertederos.
-Elevadas inversiones iniciales en maquinaria, terrenos y desmonte inicial. -Poca flexibilidad para absorber errores iniciales de equipos o diseño -Mayor impacto ambiental. -Problemas político-económicos para compra de terrenos. -Menor demanda de mano de obra para la misma producción.
