Técnicas Mineras: Principios de los Métodos de Explotación (página 2)

Partes: 1, 2

Gemas: Incluyen los diamantes, los rubíes,
los zafiros y las esmeraldas.

Combustibles: Incluyen el carbón, el
lignito, la turba, el
petróleo y el gas (aunque
generalmente estos últimos no se consideran productos
mineros). El uranio se incluye con frecuencia entre los
combustibles.

Los depósitos de mineral pueden adoptar casi
cualquier forma. Pueden aflorar a la superficie o estar a gran
profundidad. En las minas se puede recuperar material poco
compacto no consolidado, como los sedimentos del lecho de un
río, o minerales
situados en roca maciza más dura que cualquier
hormigón. Como se ha indicado antes, existen cuatro
sistemas
fundamentales de extracción minera: la minería de
superficie (que incluye las canteras), la minería
subterránea, la minería por dragado (que incluye la
minería submarina) y la minería por pozos de
perforación. A continuación se describe cada uno de
estos sistemas. Dentro de cada uno, los puntos fundamentales
permanecen constantes, pero los detalles varían
según el material extraído, la dureza de la roca y
la geometría
del depósito. Por supuesto, existe un cierto solapamiento
entre los distintos métodos.

MINERÍA DE
SUPERFICIE

La minería de superficie es el sector más
amplio de la minería, y se utiliza para más del 60%
de los materiales
extraídos. Puede emplearse para cualquier material. Los
distintos tipos de mina de superficie tienen diferentes nombres,
y, por lo general, suelen estar asociados a determinados
materiales extraídos. Las minas a cielo abierto suelen ser
de metales; en las
explotaciones al descubierto se suele extraer carbón; las
canteras suelen dedicarse a la extracción de materiales
industriales y de construcción, y en las minas de placer se
suelen obtener minerales y metales pesados (con frecuencia
oro, pero
también platino, estaño
y otros).

3.1 Minas a Cielo Abierto

Son minas de superficie que adoptan la forma de grandes
fosas en terraza, cada vez más profundas y anchas. Los
ejemplos clásicos de minas a cielo abierto son las minas
de diamantes de Sudáfrica, en las que se explotan las
chimeneas de kimberlita, depósitos de mineral en forma
cilíndrica que ascienden por la corteza terrestre. A
menudo tienen una forma más o menos circular.

Mina Kennecott (Utah, Estados
Unidos)

Situada en el suroeste de Salt Lake City, es la mayor
mina a cielo abierto de cobre del
mundo.

La extracción empieza con la perforación y
voladura de la roca. Ésta se carga en camiones con grandes
palas eléctricas o hidráulicas, o con excavadoras
de carga frontal, y se retira del foso. El tamaño de estas
máquinas llega a ser tan grande que pueden
retirar 50 m3 de rocas de una vez,
pero suelen tener una capacidad de entre 5 y 25 m3. La carga de
los camiones puede ir desde 35 hasta 220 toneladas. Un avance de
la minería moderna consiste en que las palas descarguen
directamente en una trituradora móvil, desde la que se
saca de la mina la roca triturada en cintas
transportadoras.

El material clasificado como mineral se transporta a la
planta de recuperación, mientras que el clasificado como
desecho se vierte en zonas asignadas para ello. A veces existe
una tercera categoría de material de baja calidad que puede
almacenarse por si en el futuro pudiera ser rentable su
aprovechamiento. Muchas minas empiezan como minas de superficie
y, cuando llegan a un punto en que es necesario extraer demasiado
material de desecho por cada tonelada de mineral obtenida, se
empiezan a utilizar métodos de minería
subterránea.

3.2 Explotaciones al descubierto

Las explotaciones al descubierto se emplean con
frecuencia, aunque no siempre, para extraer carbón y
lignito. En el Reino Unido se obtienen más de 10 millones
de toneladas de carbón anuales en explotaciones al
descubierto. La principal diferencia entre estas minas y las de
cielo abierto es que el material de desecho extraído para
descubrir la veta de carbón, en lugar de transportarse a
zonas de vertido lejanas, se vuelve a dejar en la cavidad creada
por la explotación reciente. Por tanto, las minas van
avanzando poco a poco, rellenando el terreno y devolviendo a la
superficie en la medida de lo posible el aspecto que tenía
antes de comenzar la extracción. Al contrario que una mina
a cielo abierto, que suele hacerse cada vez más grande,
una explotación al descubierto alcanza su tamaño
máximo en muy poco tiempo. Cuando
se completa la explotación, el foso que queda se puede
convertir en un lago o rellenarse con el material procedente de
la excavación realizada al comenzar la mina.

Parte del equipo empleado en las explotaciones al
descubierto es el mismo que el de las minas a cielo abierto,
sobre todo el utilizado para extraer el carbón. Para
obtener las rocas de desecho situadas por encima, la llamada
sobrecarga, se emplean los equipos más grandes de toda la
minería. En Alemania
existe una excavadora de cangilones que puede extraer 250.000 m3
de material diario. La máquina va montada sobre orugas y
es automotriz. Otra máquina de gran tamaño que se
emplea sobre todo en explotaciones al descubierto es la
excavadora de cuchara de arrastre; una de estas máquinas,
empleada en el Reino Unido en el pasado, extraía 50 m3 de
sobrecarga cada vez.

3.3 Canteras

Las canteras son bastante similares a las minas a cielo
abierto, y el equipo empleado es el mismo. La diferencia es que
los materiales extraídos suelen ser minerales industriales
y materiales de construcción. En general, casi todo el
material que se obtiene de la cantera se transforma en
algún producto, por
lo que hay bastante menos material de desecho. A su vez, esto
significa que al final de la vida útil de la cantera queda
una gran excavación. No obstante, debido a los bajos
precios que
suelen tener los productos de la mayoría de las canteras,
éstas tienen que estar situadas relativamente cerca de los
mercados. Si no
fuera así, los gastos de
transporte
podrían hacer que la cantera no fuera rentable. Por esta
razón, muchas se encuentran cerca de aglomeraciones
urbanas. También supone que las cavidades creadas por
muchas canteras adquieren un cierto valor como
vertederos de residuos urbanos. En las cercanías de las
grandes ciudades, puede ser que la excavación creada por
la cantera tenga un valor superior al del material
extraído. Debido al bajo coste actual del transporte
marítimo, se están abriendo nuevos tipos de grandes
canteras costeras. Estas canteras pueden servir a mercados
alejados porque los gastos de transporte son lo bastante bajos
como para que sus productos sigan siendo competitivos.

3.4 Minas de placer

Los placeres son depósitos de partículas
minerales mezcladas con arena o grava. Las minas de placer suelen
estar situadas en los lechos de los ríos o en sus
proximidades, puesto que la mayoría de los placeres son
graveras de ríos actuales o graveras fósiles de
ríos desaparecidos. No obstante, los depósitos de
playas, los sedimentos del lecho marino y los depósitos de
los glaciares también entran en esta categoría. La
naturaleza de
los procesos de
concentración que dan lugar a los placeres hace que en
este tipo de minas se obtengan materiales densos y ya liberados
de la roca circundante. Eso hace que el proceso de
extracción sea relativamente sencillo y se limite al
movimiento de
tierras y al empleo de
sistemas sencillos de recuperación física, no química, para obtener
el contenido útil. El material extraído puede
depositarse en zonas ya explotadas a medida que va avanzando la
mina, a la vez que se recupera la superficie. Las minas de placer
terrestres emplean equipos similares a los de otras minas de
superficie. Sin embargo, muchas minas de placer se explotan
mediante dragado (ver más adelante).

MINERÍA
SUBTERRÁNEA

La minería subterránea se puede subdividir
en minería de roca blanda y minería de roca dura.
Los ingenieros de minas hablan de roca "blanda" cuando no exige
el empleo de explosivos en el proceso de extracción. En
otras palabras, las rocas blandas pueden cortarse con las
herramientas
que proporciona la tecnología moderna.
La roca blanda más común es el carbón, pero
también lo son la sal común, la potasa, la bauxita
y otros minerales. La minería de roca dura utiliza los
explosivos como método de
extracción.

Galería en una mina

Este minero maneja una perforadora a más de 1.500
m de profundidad. En todas las galerías
subterráneas, los mineros se enfrentan a los mismos
peligros: posible acumulación de gases
peligrosos o polvo de carbón explosivo y riesgo de
derrumbe del techo. Para reducir el peligro se emplean buenos
sistemas de ventilación, se espolvorea la roca con caliza
y se entiban las galerías con acero.

4.1 Minería subterránea de roca blanda:
el carbón

En gran parte de Europa, la
minería se asocia sobre todo con la extracción del
carbón. En los comienzos se empleaban métodos de
extracción que implicaban la perforación y la
voladura con barrenos, pero desde 1950 ya no se utilizan esos
métodos, salvo en unas pocas minas privadas.

En la minería de roca blanda se perforan en la
veta de carbón dos túneles paralelos separados por
unos 300 m (llamados entradas). A continuación se abre una
galería que une ambas entradas, y una de las paredes de
dicha galería se convierte en el frente de trabajo para
extraer el carbón. El frente se equipa con sistemas
hidráulicos de entibado extremadamente sólido, que
crean un techo por encima del personal y la
maquinaria y soportan el techo de roca situado por encima. En la
parte frontal de estos sistemas de entibado se encuentra una
cadena transportadora. Los lados de la cadena sostienen una
máquina de extracción, la cizalladora, que corta el
carbón mediante un tambor cilíndrico con dientes,
que se hace girar contra el frente de carbón.

Los trozos de carbón cortados caen a la cadena
transportadora, que los lleva hasta el extremo del frente de
pared larga. Allí, el carbón pasa a una cinta
transportadora, que lo lleva hasta el pozo o lo saca directamente
de la mina. Cuando se ha cortado toda la longitud del frente, se
hace avanzar todo el sistema de
soporte, y la cizalladora empieza a cortar en sentido opuesto,
extrayendo otra capa de carbón. Por detrás de los
soportes hidráulicos, el techo cede y se viene abajo. Esto
hace que esta forma de extracción siempre provoque una
depresión del terreno situado por
encima.

En Sudáfrica, Estados Unidos y Australia, gran
parte de la extracción se realiza mediante el
método de explotación por cámaras y pilares,
en el que unas máquinas llamadas de extracción
continua abren una red de túneles
paralelos y perpendiculares, lo que deja pilares de carbón
que sostienen el techo. Este método desaprovecha una
proporción importante del combustible, pero la superficie
suele ceder menos.

4.2 Minería subterránea de roca dura:
metales y minerales

En la mayoría de las minas de roca dura, la
extracción se realiza mediante perforación y
voladura. Primero se realizan agujeros con perforadoras de
aire comprimido o
hidráulicas. A continuación se insertan barrenos en
los agujeros y se hacen explotar, con lo que la roca se fractura
y puede ser extraída. Después se emplean
máquinas de carga especiales —muchas veces con
motores diesel y
neumáticos— para cargar la roca volada y
transportarla hasta galerías especiales de gran
inclinación. La roca cae por esas galerías y se
recoge en el pozo de acceso, donde se carga en contenedores
especiales denominados cucharones y se saca de la mina.
Más tarde se transporta a la planta de procesado, si es
mineral, o al vertedero, si es material de desecho.

Mina subterránea

Las minas subterráneas se abren en zonas con
yacimientos minerales prometedores. El pozo es la
perforación vertical principal y se emplea para el acceso
de las personas a la mina y para sacar el mineral. Un sistema de
ventilación situado cerca del pozo principal lleva aire
fresco a los mineros y evita la acumulación de gases
peligrosos. Un sistema de galerías transversales conecta
el yacimiento de mineral con el pozo principal a varios niveles,
que a su vez están conectados por aberturas llamadas
alzamientos. Las gradas son las cámaras donde se extrae el
mineral.

Para poder acceder
al yacimiento de mineral hay que excavar una red de galerías de
acceso, que se suele extender por la roca de desecho que rodea el
yacimiento. Este trabajo se denomina desarrollo;
una mina de gran tamaño, como la mina sudafricana de
platino de Rustenberg, puede abrir hasta 4 km de túneles
cada mes. La extracción del mineral propiamente dicho se
denomina arranque, y la elección del método depende
de la forma y orientación del yacimiento. En los
depósitos tubulares horizontales hay que instalar sistemas
de carga y transporte mecanizados para manejar la roca
extraída. En los yacimientos muy inclinados, una gran
parte del movimiento de la roca puede efectuarse por gravedad. En
el método de socavación de bloques se aprovecha la
fuerza de la
gravedad incluso para romper la roca. Se socava el bloque que
quiere extraerse y se deja que caiga por su propio
peso.

La minería subterránea es la más
peligrosa, por lo que se prefiere emplear alguno de los
métodos superficiales siempre que resulte posible.
Además, la explotación subterránea de un
yacimiento exige una mayor complejidad técnica, aunque las
instalaciones para la extracción varían
notablemente según las características de la
estructura del
propio yacimiento, del tamaño de la unidad de producción y del coste de la inversión.

5 SEGURIDAD EN LAS
MINAS

Todas las minas presentan problemas de
seguridad, pero
se considera que las subterráneas son las más
peligrosas. El peligro se deriva de la naturaleza de la mina: una
construcción de roca natural, que no es un buen material
de ingeniería. Estadísticamente, las
minas subterráneas son más peligrosas que las de
superficie y, por lo general, las de roca blanda son más
peligrosas que las de roca dura. Las causas principales de
accidentes en
la mayoría de las minas son los derrabes, esto es, los
derrumbamientos de grandes rocas de las paredes de la mina. Este
tipo de accidentes también incluye las caídas de
rocas desde los mecanismos de transporte. La segunda causa
más frecuente de accidentes en las minas es la maquinaria
en movimiento. Otros riesgos son
los explosivos, las inundaciones y las explosiones debidas a
gases desprendidos por las rocas, como el metano
(grisú). Este último fenómeno se da
especialmente en las minas de carbón.

La profundidad de las minas puede producir riesgos, ya
que las tensiones a que están sometidas las
galerías por el peso de las rocas situadas encima pueden
superar la resistencia de la
roca y hacer que ésta se derrumbe de forma explosiva. Se
lleva investigando muchos años para mejorar el diseño
de las minas de modo que se elimine o reduzca el peligro de
dichos derrumbes.

Además del riesgo de accidentes, los mineros
pueden contraer una serie de enfermedades laborales. Esto
ocurre sobre todo en las minas subterráneas. En todas las
minas se produce polvo, y su inhalación puede causar
diversas enfermedades de los pulmones, como la silicosis o
neumoconiosis en las minas de carbón, la asbestosis y
otras. Además, en las minas pueden aparecer gases
tóxicos, como sulfuro de hidrógeno o monóxido de carbono.
Muchas minas, en especial las de uranio, pueden presentar
problemas de radiación
por las emanaciones de radón procedentes de la
roca.

Debido al carácter peligroso de estos trabajos, los
principales países mineros tienen leyes y
normativas muy estrictas sobre la seguridad en las minas. Dichas
normas cubren
la calidad del aire, el entibado de las galerías, los
explosivos, la iluminación, el ruido y todos
los demás riesgos que pueden darse en las
minas.

6. LABOREO DE MINAS

Se entiende como laboreo de minas, a los huecos de
distinta forma que deben ejecutarse para llegar al yacimiento,
enlazarlo con la superficie, dividirlo en secciones de forma y
tamaño normalizado para arrancar el material de manera
ordenada, segura y económica. En otras palabras son todas
aquellas técnicas
necesarias para la explotación de minerales útiles.
Todas las labores realizadas en una mina son llevadas a cabo en
forma subterránea o a cielo abierto.

7. DESARROLLO

Se entiende como desarrollo, a todo el conjunto de
labores e permiten, preparar y dividir el yacimiento mineral,
para su explotación. Las labores mineras se dividen
en:

a) Labores Mineras de Acceso.
b) Labores Mineras de
Preparación.
c) Labores Mineras de
Explotación.
d) Labores Mineras Auxiliares.

8. DESARROLLO DE UNA MINA
SUBTERRANEA

8.1 LABORES MINERAS DE ACCESO.

8.1.2 Pozo: Es una labor de acceso vertical o
inclinada, que parte de la superficie y la comunica con el
yacimiento. Su objetivo es
dar entrada a las labores de preparación y
explotación, así como transporte de personal,
maquinaria y para la extracción del mineral. La
sección del pozo, puede ser circular o rectangular, la
primera es la más usada y la mejor para resistir las
presiones del terreno.

8.1.3 Galería: Es toda labor de comunicación en el interior de la mina, la
cual puede ser horizontal o un poco inclinada.

8.1.4 Socavón: Es una galería de
acceso, horizontal o casi horizontal, que se abre en el propio
yacimiento mineral desde la superficie.

8.1.5 Transversales: Galería que corta el
terreno normalmente a la dirección del yacimiento mineral, se divide
en; transversal principal, cuando va del pozo al yacimiento y
secundario cuando une dos labores del interior.

8.2 LABORES MINERAS DE
PREPARACIÓN.

8.2.1 Chimenea: Son labores verticales, que
enlazan dos galerías de explotación o niveles para
el paso de la ventilación. Se perforan por lo general de
manera ascendente para mejor manejo del material que se genera
desprendiendo debido a la excavación.

8.2.2 Coladero: Son labores verticales o de mucha
inclinación, que se utilizan para el paso de material
hasta la estación de almacenamiento,
para luego ser izados hasta la superficie en los medios de
transporte.

8.2.3 Frente de Explotación: Es el sitio
donde se realiza la extracción del mineral, dependiendo si
el yacimiento se encuentra localizado en roca dura o en roca
blanda, se usará previamente, perforación y
voladura o rozadoras, para su extracción a
superficie.

8.3 LABORES MINERAS DE
EXPLOTACIÓN.

Depende de la dureza de la roca, de la forma y
orientación del yacimiento mineral y del tipo de
explotación que se utilizará. Por ejemplo el
método de explotación por hundimiento, usado en
yacimientos de roca blanda, método de explotación
por cámaras y pilares, usado en yacimientos de roca
dura.

8.4 LABORES MINERAS AUXILIARES.

8.4.1 Ventilación: La ventilación
de minas consiste en mantener la atmosfera a una
composición, a una temperatura y
a un grado de humedad compatible con la seguridad, la salud y el rendimiento del
personal. Es preciso para ello:

a) Asegurar la respiración de los
obreros.
b) Diluir los gases nocivos de la mina, y en
particular el grisú.
c) Disminuir la temperatura en los niveles
más profundos.

En base a lo anterior se concluye que la primera
condición para asegurar la producción es la
ventilación suficiente.

8.4.2 Transporte: El funcionamiento de una mina,
es ante todo, un problema de organización de los transportes, y estos
tienen, en efecto, una importancia en:

a) El transporte del mineral en los tajos,
galerías y pozos.
b) El transporte en sentido contrario del
material y a veces del relleno.
c) El transporte del personal.

8.4.3 Desagüe o Bombeo: Las fallas y las
roturas de la explotación minera rompen la continuidad de
las capas impermeables y llevan así las aguas al interior
de la mina, su recogida se realiza mediante cunetas. Esta
agua se
conduce a los sumideros o estaciones de bombeo para su
extracción al exterior.

REFERENCIAS
BIBLIOGRAFÍAS

Guías de Elementos de Minería de la
Universidad de Oriente, Núcleo
Bolívar.
Enciclopedia Electrónica Encarta
2007
Trabajo de Grado del Br. Virgilio Castro para optar
al título de Geólogo. ESTUDIO DE LAS
OPERACIONES DE MUESTREO, HOMOGENEIZACIÓN Y
PRODUCCIÓN DEL MATERIAL AURÍFERO BASADO EN
FUNDAMENTOS TEÓRICOS EN MINA COLOMBIA EN C.V.G
MINERVEN, EDO. BOLIVAR (2005)