Mponeng es una mina de oro tabular ultra profunda en Sudáfrica en la cuenca de Witwatersrand de la provincia de Gauteng . [1] Anteriormente conocida como Western Deep Levels No1 Shaft, la mina comenzó a operar en 1986. [2] Es una de las minas de oro más importantes del mundo en términos de producción y magnitud, alcanzando más de 4 kilómetros (2,5 millas) debajo de la superficie. [3] [4] A esta profundidad, Mponeng toma el título de la mina más profunda del mundo desde el nivel del suelo, con el objetivo de profundizar la mina más allá de los 4 km para alcanzar más reservas. [5] [6] Un viaje desde la superficie hasta su punto más profundo toma más de una hora, pero las duras condiciones de la mina no impidieron que un corredor de maratón ecuatoriano completara una media maratón dentro de la mina. [3] [7] Los recursos minerales de Sudáfrica son el elemento vital de la economía y la minería es una industria fundamental que sustenta a una gran cantidad de personas, empresas e industrias, incluidas ciudades y pueblos enteros. La profundidad de algunos de esos recursos, incluido Mponeng, ha convertido a Sudáfrica en un líder pionero en tecnologías de extracción de oro en profundidad. [8]
Como parte de Witwatersrand, la mayor mineralización de oro de la Tierra, Mponeng es el resultado del descubrimiento de la cuenca por parte de los europeos. A partir de la década de 1850-70, se realizaron una serie de descubrimientos minerales en el área, incluidos los de Pieter Jacobus Marais, que extrajo oro de un río, y los de Henry Lewis, que encontró cuarzo y veta de oro en una granja, que llevaron a la fiebre del oro de Witwatersrand en 1886. [9] Estos descubrimientos llevaron a muchas operaciones mineras y, después de excavar pozos durante unos 5 años (1981), Mponeng comenzó oficialmente las operaciones mineras en 1986. [10] [2] Antes de Mponeng, la mina se conocía como Western Deep Levels South Shaft o No1 Shaft; el nombre Mponeng comenzó a usarse en 1999. [10]
Se estima que la mina estará produciendo hasta 2029, cuando las reservas finalmente podrían agotarse, la mina ha estado funcionando desde 1986 y tiene la posibilidad de funcionar durante 43 años. [11] Las profundidades actuales alcanzan aproximadamente los 3,8 km, en los próximos años de vida útil restante de la mina probablemente alcanzará más allá de los 4,2 km de profundidad. [11] La mina no ha estado funcionando de forma continua desde el día de su apertura en 1986. Un evento sísmico en marzo de 2020 resultó en una interrupción de las operaciones debido a las muertes. [11] Al igual que muchas otras operaciones, Mponeng cerró debido a la pandemia de COVID-19 en mayo de 2020, pero desde entonces ha vuelto a la producción. [11] [12]
Las huelgas en el distrito minero de Sudáfrica fueron evidentes en la década de 1900, por ejemplo, la huelga de la mina de oro sudafricana en agosto de 1946. [13] Como Mponeng no comenzó a operar hasta cerca del cambio de siglo, no ha habido muchas otras huelgas notables desde entonces, aparte de 2012. En 2012, mientras AngloGold Ashanti era el propietario de Mponeng, se produjeron huelgas. [14] Las huelgas fueron un resultado combinado de los problemas de los trabajadores de la industria del oro y el platino en Sudáfrica. [14] La posición de AngloGold sobre el asunto fue mantener la seguridad, la paz y la estabilidad. [14] La huelga de 2012 totalizó casi el 16% de la fuerza laboral minera total de Sudáfrica, no solo Mponeng. [15] AngloGold experimentó específicamente que casi 35.000 trabajadores dejaron sus herramientas en la huelga ilegal. [16] Aunque no se produjo en Mponeng, la huelga de 2012 incluyó una huelga salvaje en una mina de platino cercana que terminó con la muerte de 34 mineros a causa de interacciones con la policía. [15]
Harmony Gold , el mayor productor de oro de África, compró Mponeng a AngloGold Ashanti (AGA) en 2020 por aproximadamente 200 millones de dólares. Harmony Gold también adquirió Mine Waste Solutions cuando reunió el resto de los activos de AGA a fines de 2020. [17] En 2022, los costos totales de producción fueron de 1771 dólares estadounidenses por onza (1614 dólares estadounidenses por onza troy). Incluso con precios del oro casi récord, Mponeng apenas alcanza el punto de equilibrio. [18] El oro actualmente vale aproximadamente 2080 dólares estadounidenses por onza (1900 dólares estadounidenses por onza troy). [19] Cada día se extraen más de 5400 toneladas métricas de roca de Mponeng. [20] Harmony Gold, además de los cierres, ha mantenido sus operaciones:
La publicación más reciente de Harmony Gold describe su producción del año 2023:
La temperatura de la roca alcanza los 66 °C (151 °F), y la mina bombea hielo en suspensión bajo tierra para enfriar el aire del túnel a menos de 30 °C (86 °F). [21] Una mezcla de hormigón , agua y roca se compacta en las áreas excavadas, lo que actúa además como aislante. [21] Las paredes del túnel están aseguradas con hormigón proyectado flexible reforzado con fibras de acero, que se mantiene en su lugar mediante una red de malla de diamante. [21]
En 2008, investigadores que buscaban organismos extremófilos descubrieron la bacteria Desulforudis audaxviator presente en muestras de agua subterránea a kilómetros de profundidad en la mina. [22] El nombre 'Audaxviator' proviene de un pasaje en latín de la novela Viaje al centro de la Tierra de Julio Verne : "Desciende, audax viator, et terrestre centrum attinges". ("Desciende, audaz viajero, y alcanza el centro de la Tierra"). [23]
La mina se encuentra en la cuenca de Witwatersrand y utiliza 2 horizontes: el arrecife de contacto Ventersdorp y el arrecife Carbon Leader. [24] En la mina Mponeng, el arrecife de contacto Ventersdorp está compuesto principalmente de cuarcita intercalada y conglomerados gruesos y constituye solo un metro o dos de espesor. [25] La cuenca de Witwatersrand ha experimentado muchas oleadas de empuje en el pasado, lo que resultó en abundantes fracturas. [25] Estas pequeñas fallas a menudo corresponden a contactos deposicionales y sedimentarios. [25] Es a lo largo de estas fallas que fluyen los fluidos mineralizantes, que conducen a la precipitación o mineralización del oro. [26] Esta complicada historia geológica se asocia con la mineralización de oro en un alto grado, la cuenca de Witwatersrand contiene casi un tercio de las reservas de oro y es responsable de más del 40% de todo el oro. [25] Mponeng tiene una reserva de oro probada de aproximadamente 46 millones de onzas (más de 1300 toneladas), más de 8 veces la segunda mina de oro más profunda, ' Driefontein ', también ubicada en Sudáfrica. [26]
La mineralización de oro probablemente esté relacionada con la actividad hidrotermal y se presenta en litologías variables de conglomerados, conocidos como los arrecifes mencionados anteriormente. [25] La estratigrafía en la que se encuentra el oro varía en espesor, desde alrededor de 10 cm hasta 1 metro. [27] El oro se encuentra en estas capas de espesor variable de guijarros, depósitos fluviales apilados y otra estratigrafía. [27] [25] En Mponeng específicamente, el oro está asociado con la fractura de empuje mencionada anteriormente y con las siguientes mineralizaciones:
Como ocurre con la mayoría de las minas, Mponeng se limita al control estructural de la geología. La mineralización de la VCR está gobernada por los sistemas de fracturas de empuje que se analizaron anteriormente, en gran parte de la era del Kliprivierberg Inferior. [27] La VCR y la CLR tienen alrededor de 2700 millones de años y han experimentado muchas deformaciones y cambios. [28] [29]
Sudáfrica ha estado lidiando con los efectos de la contaminación relacionada con la minería durante años; los efectos del daño ambiental relacionado con la minería han sido grandes dado que la minería representa aproximadamente el 8% del PIB sudafricano. [30] En 1998, la industria minera contribuyó con casi el 90% de los 533,6 millones de toneladas de desechos que se produjeron anualmente. [31] Según datos de 1998, la minería de oro es la mayor fuente de contaminación en Sudáfrica. [ cita requerida ] Una gran parte de esto ocurre en la cuenca de Witwatersrand, hogar de más de 270 instalaciones de almacenamiento de relaves , que cubren 18.000 ha. [31]
La minería crea dos tipos principales de desechos: pilas de desechos de roca e instalaciones de almacenamiento de relaves (TSF). [31] Las pilas de desechos de roca son la roca que se debe retirar para llegar al mineral; para Mponeng, las pilas de desechos de roca son una consideración debido a la profundidad de la mina. [32] Los relaves son el resultado del proceso de trituración y molienda del mineral , se produce material de tamaño limo muy fino y se recolecta en montículos. Los relaves en particular conllevan graves problemas ambientales y de salud, ya que contienen sustancias químicas potencialmente peligrosas. [31] Las consecuencias a largo plazo también son motivo de preocupación, ya sea que las actividades de la mina continúen, se detengan o se llene una mina, estos TSF pueden representar un riesgo grave para el medio ambiente circundante. [31] Se ha descubierto que la contaminación persiste incluso después de 72 años de abandono de la mina. [31]
Más allá del medio ambiente, los ciudadanos de la cuenca de Witwatersrand se han quejado del polvo arrastrado por el viento, la mayoría del cual se origina en depósitos de relaves parcialmente rehabilitados. [33] Anglo Ashanti comenzó a registrar datos meteorológicos en 2012 y Harmony Gold se ha hecho cargo del monitoreo después de la adquisición en 2020. [33] Los ciudadanos están preocupados por el contenido de metales pesados , así como por el contenido de sílice , ya que ambos plantean graves riesgos para la salud ( silicosis , tuberculosis , bronquitis , enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC), cáncer de pulmón ). [34] [35] Un estudio de 2020 encontró un valor elevado de sílice y uranio en la contaminación atmosférica PM10 de los depósitos de relaves de las minas de oro de la zona. [33]
En Sudáfrica, la contaminación por metales pesados procedentes de la industria minera es la principal causa de contaminación del suelo y del agua. [31] La contaminación proviene de varias fuentes: [31] [33]
Hay dos medidas que pueden empezar a combatir los problemas de contaminación de Sudáfrica relacionados con la minería de oro: la prevención de la nueva contaminación y la remediación de la contaminación existente. Las salvedades de la prevención y la remediación son que ambas son extremadamente difíciles y costosas, y ni la industria minera ni Sudáfrica podrían permitirse un cambio radical en la contaminación. [31]
La inmovilización de los PTE en las plantas de tratamiento de aguas residuales es un objetivo principal de la prevención y el control de la contaminación. [31]
Además de la prevención y la remediación, se ha propuesto que, para proteger el medio ambiente, los materiales de relaves restantes se deben retirar de las TSF si la contención no es segura. [36]
La sismicidad en las minas es común, ya que la remoción de grandes cantidades de roca puede cambiar la dinámica de la tensión, especialmente si existen fallas preexistentes . [37] Esta sismicidad se denomina "sismicidad inducida por la minería", causada por la liberación de la tensión elástica, pero a menudo tiene una magnitud de momento baja. [37] [38] Los eventos de cualquier tamaño, que superan los 1000 por día, plantean un riesgo grave para las operaciones mineras y los empleados. No es raro que los equipos se dañen o que se derrumben galerías y tajos como resultado de los eventos. [37] [38]
El 27 de diciembre de 2007, un dique dentro de Mponeng experimentó un evento de magnitud 1,9 causado por un cambio de tensión debido a la excavación dentro de la mina. En marzo de 2020, Mponeng experimentó un terremoto de magnitud 2 en el que murieron 3 personas. [39] En minas profundas, la tensión vertical puede alcanzar los 80-100 MPa, equivalente a aproximadamente 10 km bajo el agua. [40] [41] [42] [43] La sismicidad en minas de oro profundas es común y, a menudo, es inducida por actividades mineras. [38] [44] Se pueden considerar dos eventos: [38]
La mayoría de los terremotos en profundidad están relacionados con la minería (tipo A), generalmente asociados con el comienzo de un nuevo tajo. [45]
Una forma de avanzar es una mejor comprensión de los métodos de excavación y estallido de rocas . Una mejor comprensión puede proporcionar mejores protocolos de seguridad. [46] Un uso destacado de las minas profundas y sus terremotos asociados, a menudo de baja magnitud, es conectar experimentos a escala de laboratorio con situaciones del mundo real. [47] [48] También hay una investigación considerable que intenta comprender la nucleación de dichos terremotos, [47] y si funcionan de la misma manera que los terremotos más grandes. [48] En Mponeng, JAGUARS (Investigación de emisiones acústicas japonesa-alemana en Sudáfrica) [49] ha emplazado una red de acelerómetros y sensores piezoeléctricos de emisiones acústicas. [47] Estos sensores pueden registrar terremotos de magnitud de momento muy pequeña, capaces de registrar eventos con frecuencias de 0,7 kHz a 200 kHz (M < 0,5). [45] En un período de un año, 2007-2008, se registraron casi 500.000 eventos, la mayoría de los cuales con frecuencias bajas (sub 25 kHz). [45] La red JAGUARS está ubicada debajo del arrecife de contacto Ventersdorp, hay ocho sensores de emisiones acústicas , dos medidores de tensión y un acelerómetro triaxial que conforman la red. [45]
