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. Aquí hay un desglose de los aspectos clave involucrados:
A) Evaluación del sitio
Antes de que pueda comenzar la perforación, se realiza una evaluación exhaustiva del sitio para determinar las ubicaciones óptimas de perforación. Esta evaluación implica evaluar factores como el tipo de material a perforar, las condiciones del subsuelo, los obstáculos potenciales (por ejemplo, servicios públicos subterráneos) y la integridad estructural. Esta información ayuda a identificar áreas adecuadas para perforar que minimicen los riesgos y garanticen resultados precisos.
B) Permisos y Permisos
Dependiendo de la ubicación y las regulaciones que rigen el sitio, puede ser necesario obtener permisos y permisos antes de comenzar las actividades de perforación. Esto implica comprender y cumplir las regulaciones locales, las pautas ambientales y cualquier requisito específico para la perforación en ciertas 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, los equipos y el entorno circundante. Esto incluye evaluar peligros potenciales, desarrollar planes de respuesta a 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 seleccionar la plataforma de perforación, las brocas y los accesorios adecuados en función de factores como el material que se está perforando, el diámetro del núcleo deseado y la profundidad de perforación. También se consideran recursos adecuados, como suministro de agua, lodo de perforación y refrigerantes, para garantizar operaciones de perforación sin problemas.
E) Cronograma y Logística
Establecer un cronograma para el proyecto de perforación de núcleos es esencial para una gestión eficaz del proyecto. Esto incluye establecer plazos, programar equipos y personal, y coordinar con otras partes interesadas involucradas en el proyecto. Durante esta etapa también se planifica la logística, como el transporte de equipos y materiales al sitio.
Al planificar y prepararse cuidadosamente para la perforación con extracción de testigos, los profesionales pueden mitigar los riesgos, garantizar el cumplimiento de las regulaciones 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 del equipo contribuyen a una operación de perforación con extracción de testigos exitosa y eficiente.
Los declives pueden ser un túnel en espiral que rodea el flanco del depósito o lo rodea. El descenso comienza con un corte de caja , que es el portal a la superficie. Dependiendo de la cantidad de sobrecarga y la calidad del lecho de roca , es posible que se requiera una alcantarilla de acero galvanizado por motivos de seguridad. También se pueden iniciar en la pared de una mina a cielo abierto.
Los pozos son excavaciones verticales hundidas adyacentes a un yacimiento. Se hunden pozos para yacimientos minerales donde el transporte a la superficie en camión no es económico. El transporte por pozo es más económico que el transporte por camión en profundidad, y una mina puede tener tanto una pendiente como una rampa.
Los túneles son excavaciones horizontales en la ladera de una colina o montaña. Los accesos se utilizan para cuerpos minerales horizontales o casi horizontales donde no hay necesidad de rampa o pozo.
Las declinaciones a menudo se inician desde el lado de la pared alta de una mina a cielo abierto cuando el yacimiento tiene una ley pagable suficiente para soportar una operación minera subterránea, pero la proporción de extracción se ha vuelto demasiado grande para soportar métodos de extracción a cielo abierto. También suelen construirse y mantenerse como acceso de seguridad de emergencia desde las obras subterráneas y como medio para trasladar equipos grandes a las obras.
Acceso al mineral
Los niveles se excavan horizontalmente desde el declive o pozo para acceder al yacimiento. Luego se excavan rebajes perpendiculares (o casi perpendiculares) al nivel del mineral.
Minería de desarrollo versus minería de producción
Hay dos fases principales de la minería subterránea: minería de desarrollo y minería de producción.
La minería de desarrollo se compone de excavaciones casi en su totalidad en roca estéril (no valiosa) para poder acceder al yacimiento. Hay seis pasos en la minería de desarrollo: eliminar el material previamente volado (remoción de estiércol), raspado (eliminación de cualquier losa de roca inestable que cuelgue del techo y las paredes laterales para proteger a los trabajadores y el equipo de daños), instalación de soporte o refuerzo utilizando hormigón proyectado , etcétera. , perforar roca frontal, cargar explosivos y hacer explotar explosivos. Para iniciar la minería el primer paso es hacer el camino para bajar. La ruta se define como 'Rechazar' como se describe arriba. Antes del inicio de una disminución, se requiere toda la planificación previa de la instalación de energía, la disposición de perforación, el drenaje, la ventilación y las instalaciones de extracción de estiércol. [2]
La minería de producción se divide a su vez en dos métodos, pozo largo y pozo corto. La minería en pozos cortos es similar a la minería de desarrollo, excepto que ocurre en el mineral. Existen varios métodos diferentes de minería de pozos largos. Por lo general, la minería de pozos largos requiere dos excavaciones dentro del mineral a diferentes elevaciones debajo de la superficie (a 15 m – 30 m de distancia). Se perforan agujeros entre las dos excavaciones y se cargan con explosivos. Se explotan los pozos y se extrae el mineral de la excavación del fondo.
Ventilación
Puerta para dirigir la ventilación en una antigua mina de plomo. La tolva de mineral 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 gases y/o polvo peligrosos que se crean a partir de actividades de perforación y voladura (p. ej., polvo de sílice, NOx), equipos diésel (p. ej., partículas de diésel, monóxido de carbono) o para proteger contra gases que son naturalmente que emana de la roca (por ejemplo, gas radón). La ventilación también se utiliza para controlar la temperatura subterránea 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 ingresar a la mina. Los elevadores de ventilación se utilizan normalmente para transferir la ventilación desde la superficie a los lugares de trabajo y pueden modificarse para usarse 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 fisuras. Otros pequeños factores que contribuyen son el calor del cuerpo humano y las explosiones.
Apoyo terrestre
Se requiere algún medio de soporte para mantener la estabilidad de las aberturas que se excavan. Este apoyo se presenta en dos formas; soporte local y soporte de área.
Soporte terrestre de área
El soporte terrestre de área se utiliza para evitar fallas importantes del terreno. Se perforan agujeros en la parte trasera (techo) y las paredes y se instala una varilla de acero larga (o perno de roca ) para mantener unido el suelo. Hay tres categorías de pernos para roca, que se diferencian por cómo se acoplan a la roca huésped. [3] Son:
Pernos mecánicos
Los pernos de anclaje puntuales (o pernos de carcasa de expansión) son un estilo común de soporte de suelo de área. Un perno de anclaje puntual es una barra de metal de entre 20 mm y 25 mm de diámetro y entre 1 m y 4 m de largo (el tamaño lo determina el departamento de ingeniería de la mina ). Al final del perno hay una carcasa de expansión que se inserta en el orificio. A medida que el taladro de instalación aprieta el perno, la carcasa de expansión se expande y el perno se aprieta manteniendo unida la roca. Los pernos mecánicos se consideran soporte temporal ya que su vida útil se reduce por la corrosión al no estar inyectados . [3]
Pernos cementados
La barra de refuerzo con lechada de resina se utiliza en áreas que requieren más soporte del que puede brindar un perno de anclaje puntual. La barra de refuerzo utilizada es de tamaño similar al de un perno de anclaje puntual, pero no tiene una carcasa de expansión. Una vez perforado el orificio para la varilla de refuerzo, se instalan cartuchos de resina de poliéster en el orificio. El perno de la barra de refuerzo se instala después de la resina y se gira con el taladro de instalación. Esto abre el cartucho de resina y lo mezcla. Una vez que la resina se endurece, el taladro giratorio aprieta el perno de la barra de refuerzo que mantiene unida la roca. Las barras de refuerzo con lechada de resina se consideran un soporte de suelo permanente con una vida útil de 20 a 30 años. [3]
Los pernos de cable se utilizan para unir grandes masas de roca en la pared colgante y alrededor de grandes excavaciones. Los pernos para cables son mucho más grandes que los pernos para roca y las barras de refuerzo estándar, generalmente entre 10 y 25 metros de largo. Los pernos de cable se rellenan con lechada de cemento. [3]
Pernos de fricción
Los estabilizadores de fricción (frecuentemente llamados por la marca genérica Split Set ) son mucho más fáciles de instalar que los pernos mecánicos o los pernos con lechada. El perno se introduce en el orificio perforado, que tiene un diámetro menor que el perno. La presión del perno en la pared mantiene unida la roca. Los estabilizadores de fricción son particularmente susceptibles a la corrosión y al óxido causados por el agua, a menos que se les aplique lechada. Una vez inyectado, la fricción aumenta en un factor de 3 a 4. [3]
Swellex es similar a los estabilizadores de fricción, excepto que el diámetro del perno es menor que el diámetro del orificio. Se inyecta agua a alta presión en el perno para expandir el diámetro del perno y mantener unida la roca. Al igual que el estabilizador de fricción, Swellex está mal protegido contra la corrosión y el óxido. [3]
Apoyo terrestre local
Se utiliza soporte local del suelo para evitar que caigan rocas más pequeñas desde la parte posterior y las nervaduras. No todas las excavaciones requieren apoyo terrestre local.
La malla de alambre soldada es una pantalla metálica con aberturas de 10 cm x 10 cm (4 pulgadas). La malla se sujeta a la parte posterior mediante pernos de anclaje puntuales o barras de refuerzo con lechada de resina.
El hormigón proyectado es un hormigón proyectado reforzado con fibras que recubre la parte posterior y las nervaduras evitando la caída de rocas más pequeñas. El espesor del hormigón proyectado puede oscilar entre 50 mm y 100 mm.
Las membranas de látex se pueden rociar en la parte posterior y las nervaduras de forma similar al hormigón proyectado, pero en cantidades más pequeñas.
Rebaje y retirada versus rebaje y relleno
Detenerse y retirarse
El hundimiento por hundimiento subnivel llega a la superficie en la mina subterránea Ridgeway.
Con este método, se planifica la minería para extraer roca de los tajeos sin llenar los huecos; esto permite que las rocas de la pared se derrumben en el tajeo extraído después de que se haya eliminado todo el mineral. Luego se sella el rebaje para impedir el acceso.
Detener y llenar
Cuando se van a extraer grandes yacimientos de mineral a gran profundidad, o cuando dejar pilares de mineral no es económico, el tajeo abierto se llena con 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 ya que los tajeos rellenados brindan apoyo a los tajeos adyacentes, lo que permite la extracción total de recursos económicos.
Métodos
Diagrama esquemático de minería de corte y relleno.
El método de extracción seleccionado está determinado 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 un yacimiento 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 está determinado por la ley y la distribución del mineral. El buzamiento del yacimiento también influye en el método de extracción, por ejemplo, un yacimiento de veta horizontal estrecha se explotará mediante cámara y pilar o un método de pared larga, mientras que un yacimiento de veta estrecha vertical se explotará mediante un método de corte y relleno abierto o de corte y relleno. Es necesario considerar más a fondo la resistencia del mineral y la roca circundante. Un yacimiento alojado en roca fuerte y autoportante se puede explotar mediante un método de tajo abierto y un yacimiento alojado en roca pobre puede necesitar ser explotado 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
La minería de corte y relleno es un método de minería de pozos cortos que se utiliza en zonas de mineral irregulares o con buzamientos pronunciados, en particular donde la pared colgante limita el uso de métodos de pozos largos. El mineral se extrae en rodajas horizontales o ligeramente inclinadas y luego se rellena con roca estéril, arena o relaves . Cualquiera de las opciones de relleno puede consolidarse con concreto o dejarse sin consolidar . La minería de corte y relleno es un método costoso pero selectivo, con las ventajas de una baja pérdida y dilución del mineral. [4]
La deriva y el relleno es similar al corte y relleno, excepto que se usa en zonas de mineral, que son más anchas de lo que el método de deriva permite extraer. En este caso, la primera galería se desarrolla en el mineral y se rellena mediante relleno consolidado. La segunda galería se conduce adyacente a la primera galería. Esto continúa hasta que la zona de mineral se extrae en todo su ancho, momento en el cual se inicia el segundo corte encima del primero.
El stoping por contracción es un método de minería de pozos cortos que es adecuado para yacimientos con buzamientos pronunciados. Este método es similar a la minería de corte y relleno con la excepción de que después de la voladura, el mineral roto se deja en el tajeo donde se utiliza para sostener la roca circundante y como plataforma desde la cual trabajar. Sólo se extrae suficiente mineral del tajeo para permitir la perforación y voladura del siguiente segmento. El tajeo se vacía cuando se ha volado todo el mineral. Aunque es muy selectivo y permite una baja dilución, dado que la mayor parte del mineral permanece en el tajeo hasta que se completa la extracción, hay un retraso en el retorno de las inversiones de capital. [4]
VRM / VCR : La minería de retiro vertical (VRM), también conocida como retirada de cráter vertical (VCR), es un método en el que la mina se divide en zonas verticales [ se necesita aclaración ] con una profundidad de aproximadamente 50 metros mediante el uso de minería de abajo hacia arriba con cámara abierta. Se perforan pozos largos y de gran diámetro verticalmente en el cuerpo mineral desde la parte superior usando perforadoras en el pozo (ITH) [5] [ se necesita aclaración ] , y luego se volan cortes horizontales del cuerpo mineral en un corte socavado. Mineral volado en recuperación tomado en fase. Esta recuperación se realiza desde la parte inferior de la sección desarrollada. La última limpieza del mineral se realiza mediante máquinas LHD controladas remotamente. En la minería VCR se utiliza a menudo un sistema de tajeos primarios y secundarios, donde los tajeos primarios se extraen en la primera etapa y luego se rellenan con relleno cementado para proporcionar soporte de pared para la voladura de tajeos sucesivos. Las cámaras laterales se extraerán en una secuencia planificada previamente después de que el relleno se haya solidificado. [6]
[7]
Métodos de minería a granel
El hundimiento de bloques se utiliza para extraer yacimientos masivos de pendiente pronunciada ( normalmente de baja ley) con alta friabilidad . Se introduce un socavamiento con acceso de acarreo debajo del yacimiento, con "campanas de tiro" excavadas entre la parte superior del nivel de acarreo y la parte inferior del socavamiento. Los tiradores sirven como lugar para que caigan las rocas. El yacimiento se perfora y explota por encima del socavamiento y el mineral se extrae a través del acceso de transporte. Debido a la friabilidad del yacimiento, el mineral que se encuentra encima de la primera explosión se hunde y cae en las campanas. A medida que se retira el mineral de las campanas, el yacimiento se hunde, proporcionando un flujo constante de mineral. [4] Si el hundimiento se detiene y la extracción de mineral de las campanas continúa, se puede formar un gran vacío, lo que resultará en la posibilidad de un colapso repentino y masivo y una ráfaga de viento potencialmente catastrófica en toda la mina. [8] [ se necesita mejor fuente ] Cuando el hundimiento continúa, la superficie del suelo puede colapsar en una depresión superficial como las de las minas de molibdeno Climax y Henderson en Colorado . Esta configuración es una de varias a las que los mineros aplican el término "agujero glorioso".
Los yacimientos que no se derrumban fácilmente a veces son preacondicionados mediante fracturación hidráulica , voladuras o una combinación de ambas. La fracturación hidráulica se ha aplicado para preacondicionar roca de techo fuerte sobre paneles de carbón de pared larga y para inducir hundimientos tanto en minas de carbón como de roca dura.
Minería de cámaras y pilares : La minería de cámaras y pilares se realiza comúnmente en yacimientos planos o con lechos de inmersión suave. Los pilares se dejan en su lugar siguiendo un patrón regular mientras se extraen las habitaciones. En muchas minas de cuartos y pilares, los pilares se retiran comenzando en el punto más alejado del acceso al tajeo, lo que permite que el techo colapse y rellene el tajeo. Esto permite una mayor recuperación ya que queda menos mineral en los pilares.
extracción de minerales
En las minas que utilizan equipos con neumáticos de goma para la extracción de mineral grueso , el mineral (o "estiércol") se retira del rebaje (denominado "escondido" o "empantanado") utilizando vehículos articulados centrales (denominados boggers o LHD ( Carga, transporte, volcado de máquina ). Estos equipos pueden funcionar con motores diésel o eléctricos y se asemejan a un cargador frontal de perfil bajo . Los LHD operados mediante electricidad utilizan cables de arrastre que son flexibles y pueden extenderse o retraerse en un carrete.[9]
Luego, el mineral se vierte en un camión para ser transportado a la superficie (en minas menos profundas). En minas más profundas, el mineral se vierte por un paso de mineral (una excavación vertical o casi vertical) donde cae hasta un nivel de recolección. En el nivel de recolección, puede recibir trituración primaria mediante trituradora de mandíbulas o de cono, o mediante romperocas . Luego, el mineral se mueve mediante cintas transportadoras , camiones u ocasionalmente trenes hasta el pozo para ser izado a la superficie en cubos o contenedores y vaciado en contenedores debajo del bastidor de superficie para su transporte al molino.
En algunos casos, la trituradora primaria subterránea alimenta una cinta transportadora inclinada que entrega el mineral a través de un eje inclinado directamente a la superficie. El mineral se alimenta por pasos de mineral, y el equipo de minería accede al yacimiento a través de un descenso desde la superficie.
Minas más profundas
Las minas más profundas del mundo son las minas de oro Mponeng y TauTona (Western Deep Levels) en la región de Witwatersrand en Sudáfrica, que actualmente trabajan a profundidades superiores a los 3.900 m (12.800 pies). [10]
La mina inactiva más profunda de Asia es Kolar en la región de Karnataka en India. Cerrado en 2001, el pozo principal había alcanzado una profundidad de 10.560 pies (3.220 m). Esta región es también el lugar de las condiciones más duras para la minería de roca dura, con temperaturas del aire de hasta 45 °C (113 °F). Sin embargo, se utilizan enormes plantas de refrigeración para bajar la temperatura a unos 28 °C (82 °F).
La mina de roca dura inactiva más profunda de América del Norte es la mina Empire en Grass Valley, California. Cerrado en 1956, el eje principal había alcanzado una profundidad de inclinación de 11.007 pies (3.355 m). La longitud combinada de todos los pozos es de 367 millas (591 km).
La mina de roca dura activa más profunda de América del Norte es Kidd Mine en Canadá, que extrae zinc y cobre en Timmins , Ontario . A la profundidad máxima de 9,889 pies (3,014 m), esta mina es la mina de metales básicos más profunda del mundo, y su baja elevación de la superficie significa que el fondo de la mina es el punto no marino accesible más profundo de la Tierra. [11] [12]
Se cree que el pozo Penna de LaRonde (pozo número 3) es el pozo de ascensor más profundo del hemisferio occidental. El nuevo pozo número 4 toca fondo a 2.840 m (9.320 pies) de profundidad. La expansión de la mina LaRonde se completó en junio de 2016 a una profundidad de 3008 m (9869 pies), los tajeos abiertos de pozo largo más profundos del mundo. [13]
La mina activa más profunda en Eurasia y Asia es la mina Skalisty de Nornickel , ubicada en Talnakh . En septiembre de 2018 alcanza una profundidad de 2.056 m (6.745 pies) bajo la superficie. [14]
La mina más profunda de Europa es el pozo número 16 de las minas de uranio en Příbram , República Checa , a 1.838 m (6.030 pies). [15]
Las minas de platino - paladio más profundas del mundo se encuentran en Merensky Reef , en Sudáfrica, con un recurso de 203 millones de onzas troy , actualmente explotadas a una profundidad de aproximadamente 2200 m (7200 pies). [ cita necesaria ]
^ Brasil, M. "Diseño de declinación en minas subterráneas mediante optimización de trayectoria restringida" (PDF) . math.uwaterloo.ca . Archivado desde el original (PDF) el 24 de noviembre de 2010 . Consultado el 19 de junio de 2023 .
^ abcdef Puhakka, Tulla (1997). Manual de carga y perforación subterránea . Finlandia: Tamrock Corporation. págs. 153-170.
^ abc Puhakka, Tulla (1997). Manual de carga y perforación subterránea . Finlandia: Tamrock Corporation. págs. 98-130.
^ "Copia archivada". Archivado desde el original el 2 de febrero de 2017 . Consultado el 29 de enero de 2017 .{{cite web}}: Mantenimiento CS1: copia archivada como título ( enlace )
^ "Mina Creighton de Vale Inco: profundizando día a día". 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 slot-slash, un VRM modificado, se introdujo a finales de la década de 1990 y reemplazó a la minería VRM.
^ "Minería y metalurgia 101". www.miningbasics.com . Archivado desde el original el 6 de diciembre de 2011 . Consultado el 27 de enero de 2017 .
^ Cazador de aves, 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 .
^ http://www.mineweb.com/archive/greGreener minería subterránea [ enlace muerto ]
^ "TauTona, Anglo Gold, Sudáfrica". 2009. Archivado desde el original el 12 de mayo de 2019 . Consultado el 1 de mayo de 2009 .
^ Godkin, David (1 de febrero de 2014). "Estar seguro no es casualidad". Revista canadiense de minería . Archivado desde el original el 19 de julio de 2019 . Consultado el 19 de febrero de 2020 .
^ "Inicio | Operaciones Kidd". Archivado desde el original el 2020-03-02 . Consultado el 19 de febrero de 2020 .
^ "Agnico Eagle Mines Limited - Operaciones - Operaciones - Complejo LaRonde". www.agnicoeagle.com . Archivado desde el original el 1 de febrero de 2022 . Consultado el 1 de febrero de 2022 .
^ "La mina Skalisty alcanza una profundidad de diseño de 2.056 m bajo la superficie - Nornickel".
^ "Depósitos minerales: desde su origen hasta sus impactos ambientales". Taylor y Francisco. 1995.ISBN978-9054105503.
Otras lecturas
Brown, Ronald C. Mineros de Hard-Rock: InterMountain West, 1860-1920 . (2000) [ Falta el ISBN ]
de la Vergne, Jack. Manual del minero de Hard Rock . (2003) Tempe/North Bay: McIntosh Engineering. ISBN 0-9687006-1-6 .
McElfish Jr., James M. Hard Rock Mining: enfoques estatales para la protección del medio ambiente . (1996) [ Falta el ISBN ]
Wyman, Marcos. Hard Rock Epic: los mineros occidentales y la revolución industrial, 1860-1910 . (1989) [ Falta el ISBN ]
