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Minería subterránea de roca dura

Diagrama 3D de una mina subterránea moderna con acceso al pozo.

La minería subterránea de roca dura se refiere a varias técnicas de minería subterránea utilizadas para excavar minerales "duros" , generalmente aquellos que contienen metales , [1] como minerales que contienen oro , plata , hierro , cobre , zinc , níquel , estaño y plomo . También implica las mismas técnicas utilizadas para excavar minerales de gemas , como diamantes y rubíes . La minería de roca blanda se refiere a la excavación de minerales más blandos, como sal , carbón y arenas petrolíferas .

Acceso a la mina

Acceso subterráneo

El acceso al mineral subterráneo se puede lograr a través de una rampa, un pozo vertical inclinado o un túnel .

Portal de declinación

1. Planificación y preparación

La planificación y la preparación son pasos iniciales cruciales en el proceso de perforación de núcleos. Esta etapa implica realizar una evaluación integral del sitio y establecer las bases necesarias para una operación de perforación exitosa. A continuación, se detallan los aspectos clave involucrados:

A) Evaluación del sitio

Antes de comenzar a perforar, se realiza una evaluación exhaustiva del sitio para determinar las ubicaciones óptimas de perforación. Esta evaluación implica evaluar factores como el tipo de material que se va a perforar, las condiciones del subsuelo, los posibles obstáculos (por ejemplo, los servicios públicos subterráneos) y la integridad estructural. Esta información ayuda a identificar áreas adecuadas para perforar que minimicen los riesgos y aseguren resultados precisos.

B) Permisos y Autorizaciones

Según la ubicación y las normas que rigen el lugar, puede ser necesario obtener permisos y autorizaciones antes de comenzar las actividades de perforación. Esto implica comprender y cumplir las normas locales, las pautas ambientales y cualquier requisito específico para la perforación en determinadas áreas.

C) Consideraciones de seguridad

La seguridad es primordial en cualquier operación de perforación. Durante la etapa de planificación, se establecen protocolos y medidas de seguridad para proteger al personal, el equipo y el entorno circundante. Esto incluye evaluar los posibles peligros, desarrollar planes de respuesta ante emergencias y garantizar la disponibilidad del equipo de seguridad necesario.

D) Equipos y recursos

La planificación también implica determinar el equipo y los recursos necesarios para la operación de perforación de núcleos. Esto incluye la selección de la plataforma de perforación, las brocas y los accesorios adecuados en función de factores como el material que se va a perforar, el diámetro de núcleo deseado y la profundidad de perforación. También se tienen en cuenta los recursos adecuados, como el suministro de agua, el lodo de perforación y los refrigerantes, para garantizar operaciones de perforación sin inconvenientes.

E) Cronograma y logística

Establecer un cronograma para el proyecto de perforación de núcleos es esencial para una gestión eficaz del proyecto. Esto incluye fijar plazos, programar el equipo y el personal y coordinar con otras partes interesadas involucradas en el proyecto. La logística, como el transporte de equipos y materiales al sitio, también se planifica durante esta etapa.

  1. Al planificar y prepararse cuidadosamente para la perforación con núcleo, los profesionales pueden mitigar los riesgos, garantizar el cumplimiento de las normas y agilizar el proceso de perforación. Las evaluaciones exhaustivas del sitio, la obtención de los permisos necesarios y la consideración de las medidas de seguridad y los requisitos de equipamiento contribuyen a una operación de perforación con núcleo exitosa y eficiente.
  2. Los túneles en rampa pueden ser un túnel en espiral que rodea el flanco del yacimiento o lo rodea. El túnel comienza con un corte en forma de caja , que es el portal hacia la superficie. Según la cantidad de sobrecarga y la calidad del lecho de roca , puede ser necesaria una alcantarilla de acero galvanizado por motivos de seguridad. También pueden iniciarse en la pared de una mina a cielo abierto.
  3. Los pozos son excavaciones verticales que se realizan junto a un yacimiento de mineral. Se excavan en yacimientos de mineral en los que el transporte a la superficie mediante camiones no es económico. El transporte por pozos es más económico que el transporte en camiones en profundidad, y una mina puede tener tanto una pendiente como una rampa.
  4. Los socavones son excavaciones horizontales en la ladera de una colina o montaña. Se utilizan para yacimientos minerales horizontales o casi horizontales donde no es necesario utilizar una rampa o un pozo.

Las rampas suelen iniciarse desde el costado de la pared alta de una mina a cielo abierto cuando el yacimiento de mineral tiene una calidad suficiente para sustentar una operación minera subterránea, pero la relación de desmonte se ha vuelto demasiado grande para soportar métodos de extracción a cielo abierto. También suelen construirse y mantenerse como un acceso de seguridad de emergencia desde las labores subterráneas y un medio para trasladar equipos grandes a las labores.

Acceso al mineral

Los niveles se excavan horizontalmente desde el declive o el pozo para acceder al cuerpo mineral. Luego se excavan tajos perpendiculares (o casi perpendiculares) al nivel en el mineral.

Minería de desarrollo vs. minería de producción

Hay dos fases principales de la minería subterránea: la minería de desarrollo y la minería de producción.

La minería de desarrollo se compone de excavaciones casi en su totalidad en roca estéril (no valiosa) para acceder al yacimiento. Hay seis pasos en la minería de desarrollo: retirar el material previamente volado (retirar el material), descascarillar (retirar cualquier placa de roca inestable que cuelgue del techo y las paredes laterales para proteger a los trabajadores y el equipo de daños), instalar soportes y/o refuerzos utilizando hormigón proyectado , etc., roca de frente de perforación, cargar explosivos y explosivos de voladura. Para comenzar la minería, el primer paso es hacer el camino para descender. El camino se define como "declive" como se describió anteriormente. Antes del inicio de un declive, se requiere toda la planificación previa de la instalación de energía, la disposición de perforación, el desagote, la ventilación y las instalaciones de retiro de material. [2]

La minería de producción se divide en dos métodos: perforación larga y perforación corta. La perforación corta es similar a la minería de desarrollo, excepto que se realiza en el mineral. Hay varios métodos diferentes de minería de perforación larga. Por lo general, la minería de perforación larga requiere dos excavaciones dentro del mineral a diferentes alturas debajo de la superficie (15 m - 30 m de distancia). Se perforan pozos entre las dos excavaciones y se cargan con explosivos. Los pozos se perforan y el mineral se retira de la excavación inferior.

Ventilación

Puerta para dirigir la ventilación en una antigua mina de plomo. La tolva de mineral situada en la parte delantera no forma parte de la ventilación.

Uno de los aspectos más importantes de la minería subterránea de roca dura es la ventilación . La ventilación es el método principal para eliminar los gases y/o el polvo peligrosos que se crean a partir de la actividad de perforación y voladura (por ejemplo, polvo de sílice, NOx), los equipos diésel (por ejemplo, partículas diésel, monóxido de carbono) o para protegerse contra los gases que emanan naturalmente de la roca (por ejemplo, el gas radón). La ventilación también se utiliza para controlar las temperaturas subterráneas para los trabajadores. En minas profundas y calientes, la ventilación se utiliza para enfriar el lugar de trabajo; sin embargo, en lugares muy fríos, el aire se calienta justo por encima del punto de congelación antes de entrar en la mina. Las chimeneas de ventilación se utilizan normalmente para transferir la ventilación de la superficie a los lugares de trabajo y se pueden modificar para su uso como rutas de escape de emergencia. Las principales fuentes de calor en las minas subterráneas de roca dura son la temperatura de la roca virgen, la maquinaria, la autocompresión y el agua de las fisuras. Otros pequeños factores que contribuyen son el calor corporal humano y las voladuras.

Apoyo terrestre

Para mantener la estabilidad de las aberturas que se excavan, se requiere algún tipo de soporte. Este soporte se presenta en dos formas: soporte local y soporte de área.

Apoyo terrestre de área

El soporte de tierra superficial se utiliza para evitar fallas importantes del terreno. Se perforan agujeros en la parte posterior (techo) y en las paredes y se instala una varilla de acero larga (o perno de roca ) para mantener unido el terreno. Hay tres categorías de pernos de roca, que se diferencian por la forma en que se acoplan a la roca anfitriona. [3] Son:

Pernos mecánicos

Pernos con lechada

Pernos de fricción

Apoyo terrestre local

Se utiliza un soporte de tierra local para evitar que las rocas más pequeñas se desprendan de la parte posterior y de las costillas. No todas las excavaciones requieren soporte de tierra local.

Rebaje y retroceso vs. rebaje y relleno

Rebaje y retroceso

El hundimiento del subsuelo llega a la superficie en la mina subterránea Ridgeway.

Con este método, se planea extraer roca de los tajos sin rellenar los huecos; esto permite que las rocas de la pared se derrumben en el tajo extraído después de que se haya extraído todo el mineral. Luego, el tajo se sella para evitar el acceso.

Rebaje y relleno

Cuando se deben extraer grandes depósitos de mineral a gran profundidad o cuando no resulta rentable dejar pilares de mineral, el tajo abierto se rellena con material de relleno, que puede ser una mezcla de cemento y roca, una mezcla de cemento y arena o una mezcla de cemento y relaves . Este método es popular porque los tajos rellenados brindan soporte a los tajos adyacentes, lo que permite la extracción total de recursos económicos.

Métodos

Diagrama esquemático de explotación minera de corte y relleno

El método de extracción seleccionado se determina por el tamaño, la forma, la orientación y el tipo de yacimiento que se va a extraer. El yacimiento puede ser una veta estrecha, como una mina de oro en Witwatersrand, o puede ser masivo, similar a la mina Olympic Dam , en Australia del Sur, o la mina Cadia-Ridgeway , en Nueva Gales del Sur . El ancho o tamaño del yacimiento se determina por la ley, así como por la distribución del mineral. La inclinación del yacimiento también influye en el método de extracción; por ejemplo, un yacimiento de veta horizontal estrecha se extraerá mediante el método de cámara y pilar o de tajo largo, mientras que un yacimiento de veta vertical estrecha se extraerá mediante un método de explotación a cielo abierto o de corte y relleno. Se debe tener más en cuenta la resistencia del mineral, así como la roca circundante. Un yacimiento alojado en una roca fuerte y autoportante se puede extraer mediante un método de explotación a cielo abierto, y un yacimiento alojado en una roca pobre puede necesitar ser extraído mediante un método de corte y relleno, en el que el vacío se llena continuamente a medida que se extrae el mineral.

Métodos de minería selectiva

[7]

Métodos de minería a granel

Los yacimientos que no se derrumban fácilmente a veces se preacondicionan mediante fracturación hidráulica , voladuras o una combinación de ambas. La fracturación hidráulica se ha aplicado para preacondicionar rocas de techo resistentes sobre paneles de frente largo de carbón y para inducir derrumbes tanto en minas de carbón como de roca dura.

Extracción de minerales

En las minas que utilizan equipos con neumáticos para la extracción de mineral grueso , el mineral (o "escombro") se retira ("se saca" o "se empantana") del tajo utilizando vehículos articulados centrales . Estos vehículos se conocen como "boggers" o LHD (máquinas de carga, transporte y descarga) . Estos equipos pueden funcionar con motores diésel o motores eléctricos y se parecen a un cargador frontal de perfil bajo . Los LHD accionados eléctricamente utilizan cables de arrastre que son flexibles y se pueden extender o retraer en un carrete. [11]

En minas menos profundas, el mineral se vierte en un camión para transportarlo a la superficie. En minas más profundas, el mineral se vierte en un paso de mineral (una excavación vertical o casi vertical) donde cae a un nivel de recolección. En el nivel de recolección, puede recibir trituración primaria mediante una trituradora de mandíbula o de cono, o mediante un rompedor de rocas . Luego, el mineral se mueve mediante cintas transportadoras , camiones u ocasionalmente trenes hasta el pozo para ser elevado a la superficie en baldes o contenedores y vaciado en contenedores debajo del bastidor de la superficie para su transporte al molino.

En algunos casos, la trituradora primaria subterránea alimenta una cinta transportadora inclinada que transporta el mineral a través de un pozo inclinado directamente a la superficie. El mineral se introduce por los pasos de mineral y el equipo de minería accede al yacimiento a través de una pendiente desde la superficie.

Minas más profundas

Véase también

Referencias

  1. ^ de la Vergne, Jack (2003). Manual del minero de rocas duras . Tempe / North Bay : McIntosh Engineering. pág. 2. ISBN 0-9687006-1-6.
  2. ^ Brasil, M. "Diseño de declives en minas subterráneas mediante optimización de trayectorias restringidas" (PDF) . math.uwaterloo.ca . Archivado desde el original (PDF) el 2010-11-24 . Consultado el 19 de junio de 2023 .
  3. ^ abcdef Puhakka, Tulla (1997). Manual de perforación y carga subterránea . Finlandia: Tamrock Corporation. págs. 153–170.
  4. ^ abc Puhakka, Tulla (1997). Manual de perforación y carga subterránea . Finlandia: Tamrock Corporation. págs. 98-130.
  5. ^ "Copia archivada". Archivado desde el original el 2 de febrero de 2017. Consultado el 29 de enero de 2017 .{{cite web}}: CS1 maint: archived copy as title (link)
  6. ^ "La mina Creighton de Vale Inco: cada día se excava más profundo". Punto de vista (3): 2. 2008. Archivado desde el original el 21 de junio de 2015. La minería de retroceso vertical (VRM) se introdujo a mediados de la década de 1980 para reemplazar el método de minería de corte y relleno. El método de minería de ranura y corte, una VRM modificada, se introdujo a fines de la década de 1990 y reemplazó a la minería VRM.
  7. ^ "Minería y metalurgia 101". www.miningbasics.com . Archivado desde el original el 6 de diciembre de 2011. Consultado el 27 de enero de 2017 .
  8. ^ Fowler, JCW; Hebblewhite, BK (2003). "Publicación minera" (PDF) . Nueva Gales del Sur. Archivado (PDF) desde el original el 20 de septiembre de 2006. Consultado el 30 de mayo de 2007 .
  9. ^ Sjöberg, J., F. Perman, D. Lope Álvarez, BM. Stöckel, K. Mäkitaavola, E. Storvall y T. Lavoie. "Minería en hundimientos profundos y su influencia en la superficie", en: Deep Mining 2017: Octava Conferencia Internacional sobre Minería Profunda y de Altos Esfuerzos (Perth, 28-30 de marzo de 2018), Wesseloo, J. (ed.), págs. 357-372. Perth: Australian Centre for Geomechanics, Perth, ISBN 978-0-9924810-6-3, 2017.
  10. ^ "LKAB utvecklar ny brytningsmetod - så går metoden aumentar la hundimiento hasta". SVT (en sueco). 2021-06-08 . Consultado el 21 de junio de 2024 .
  11. ^ http://www.mineweb.com/archive/greGreener Minería subterránea [ enlace roto ]
  12. ^ "TauTona, Anglo Gold, Sudáfrica". 2009. Archivado desde el original el 12 de mayo de 2019. Consultado el 1 de mayo de 2009 .
  13. ^ Godkin, David (1 de febrero de 2014). «Estar seguro no es casualidad». Canadian Mining Journal . Archivado desde el original el 19 de julio de 2019. Consultado el 19 de febrero de 2020 .
  14. ^ "Inicio | Operaciones Kidd". Archivado desde el original el 2020-03-02 . Consultado el 2020-02-19 .
  15. ^ "Agnico Eagle Mines Limited - Operaciones - Operaciones - Complejo LaRonde". www.agnicoeagle.com . Archivado desde el original el 2022-02-01 . Consultado el 2022-02-01 .
  16. ^ "La mina Skalisty alcanza una profundidad de diseño de 2.056 m bajo la superficie - Nornickel".
  17. ^ "Yacimientos minerales: desde su origen hasta sus impactos ambientales". Taylor & Francis. 1995. ISBN 978-9054105503.

Lectura adicional