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La minería a cielo abierto , también conocida como minería a cielo abierto o a cielo abierto y en contextos más amplios megaminería , [1] es una técnica de minería a cielo abierto que extrae rocas o minerales de la tierra utilizando un pozo, a veces conocido como pozo de préstamo. . [ cita necesaria ]
Las minas a cielo abierto se utilizan cuando se encuentran depósitos de minerales o rocas comercialmente útiles cerca de la superficie donde la sobrecarga es relativamente delgada. Por el contrario, se puede llegar a depósitos minerales más profundos mediante minería subterránea. [2]
La minería a cielo abierto se considera uno de los sectores más peligrosos del mundo industrial . [ cita necesaria ] Causa efectos significativos a la salud de los mineros, así como daños a la tierra y el agua ecológica. La minería a cielo abierto provoca cambios en la vegetación, el suelo y el lecho rocoso, lo que en última instancia contribuye a cambios en la hidrología superficial, los niveles de agua subterránea y las trayectorias de flujo. [5] Además, la explotación a cielo abierto produce contaminantes nocivos según el tipo de mineral que se extrae y el tipo de proceso minero que se utiliza.
Los mineros suelen perforar una serie de pozos de prueba para localizar un yacimiento subterráneo. A partir de las muestras extraídas, pueden determinar la extensión del mineral. Esto les ayuda a determinar la ubicación probable de las vetas o bancos de mineral y su valor comercial. [6] Las minas a cielo abierto que producen materiales de construcción y piedra dimensional se conocen comúnmente como canteras . [ cita necesaria ]
Las minas a cielo abierto se excavan sobre bancos , que describen los niveles verticales del pozo. El intervalo de los bancos depende del depósito que se está explotando, el mineral que se está extrayendo y el tamaño de la maquinaria que se está utilizando. Generalmente, los bancos de minas grandes tienen un espesor de 12 a 15 metros. [7] Por el contrario, muchas canteras no utilizan bancos, ya que suelen ser poco profundos. [7] La minería se puede realizar en más de una banca a la vez, y el acceso a las diferentes bancas se realiza mediante un sistema de rampas. El ancho de cada banco está determinado por el tamaño del equipo que se utiliza, generalmente entre 20 y 40 metros de ancho. [6] Se crean rampas descendentes para permitir que comience la minería en un nuevo nivel. Este nuevo nivel se irá ensanchando progresivamente para formar el nuevo fondo del pozo. [6]
La mayoría de las paredes del pozo generalmente se extraen en un ángulo menor que el vertical. La roca estéril se retira cuando el pozo se vuelve más profundo, por lo tanto, este ángulo es una precaución de seguridad para prevenir y minimizar daños y peligros por caídas de rocas. Sin embargo, esto depende de cuán erosionadas y erosionadas estén las rocas y del tipo de rocas involucradas. También depende de la cantidad de debilidades estructurales que se presentan dentro de las rocas, como fallas , cortes , uniones o foliaciones .
Las paredes están escalonadas. La sección inclinada del muro se conoce como talud y la parte plana del escalón se conoce como banco o berma. Los escalones en las paredes ayudan a evitar que la caída de rocas continúe por toda la cara de la pared. En algunos casos se requiere soporte de suelo adicional y se utilizan pernos para roca , pernos para cables y hormigón proyectado . Se pueden usar orificios de drenaje para aliviar la presión del agua perforando horizontalmente en la pared, lo que a menudo es suficiente para causar fallas en la pared por sí sola. [8]
Por lo general, se sitúa un camino de acarreo al costado del tajo, formando una rampa por la que pueden circular los camiones que transportan mineral y roca estéril. [9]
Las minas a cielo abierto generalmente se explotan hasta que se agota el recurso mineral o hasta que una proporción cada vez mayor de sobrecarga y mineral hace que continuar con la extracción sea antieconómico. [ cita necesaria ] Una vez cerradas las minas a cielo abierto, a veces se convierten en vertederos para la eliminación de desechos sólidos. Generalmente se requiere alguna forma de control del agua para evitar que el pozo de la mina se convierta en un lago. Varias antiguas minas a cielo abierto se han convertido deliberadamente en lagos artificiales, formando áreas como la región de los lagos de Lusacia , la región de los lagos de Alemania Central o la región de los lagos del Alto Palatinado. Una preocupación particular en la formación de estos lagos es el drenaje ácido de las minas .
Las minas a cielo abierto generan una cantidad importante de residuos. Casi un millón de toneladas de mineral y roca estéril pueden moverse por día desde las minas más grandes, y un par de miles de toneladas por día desde las minas pequeñas. [6] Generalmente hay cuatro operaciones principales en una mina que contribuyen a esta carga: perforación , voladura, carga y acarreo .
La roca estéril es transportada a un vertedero de desechos. Los vertederos de desechos se pueden apilar en la superficie del pozo activo o en pozos previamente explotados.
Los residuos sobrantes del procesamiento del mineral se denominan relaves y generalmente se encuentran en forma de lodo . Esta se bombea a una presa de relaves o estanque de sedimentación, donde el agua se reutiliza o se evapora. Las presas de relaves pueden ser tóxicas debido a la presencia de minerales de sulfuro no extraídos , algunas formas de minerales tóxicos en la ganga y, a menudo, cianuro que se utiliza para tratar el mineral de oro mediante el proceso de lixiviación con cianuro . Si no se implementan las protecciones ambientales adecuadas, esta toxicidad puede dañar el medio ambiente circundante. [10]
La minería a cielo abierto implica el proceso de alterar el suelo, lo que conduce a la creación de contaminantes del aire. La principal fuente de contaminantes del aire proviene del transporte de minerales, pero existen otros factores que incluyen la perforación, la voladura y la carga y descarga de escombros. [11] Este tipo de contaminantes causan daños importantes a la salud y seguridad públicas, además de dañar la calidad del aire. La inhalación de estos contaminantes puede causar problemas en los pulmones y, en última instancia, aumentar la mortalidad. [11] Además, los contaminantes afectan a la flora y la fauna en las zonas que rodean las minas a cielo abierto.
La minería de oro a cielo abierto es una de las mayores amenazas potenciales para el medio ambiente, ya que afecta la química del aire y el agua. El polvo expuesto puede ser tóxico o radiactivo, lo que lo convierte en un problema de salud para los trabajadores y las comunidades circundantes. [12]
Las minas a cielo abierto que operan en una zona con abundante agua subterránea pueden eventualmente enfrentar problemas relacionados con la hidrología. Esto incluye levantamientos y explosiones del piso de la mina debido a una presión de elevación excesiva. Se debe instalar un sistema de control de aguas subterráneas para solucionar los problemas causados por la hidrología. La formación de un diseño apropiado de talud a tajo abierto cambia a lo largo de la vida útil de una mina. Se basa principalmente en una comprensión cada vez mayor de las condiciones del macizo rocoso, incluidas las aguas subterráneas y las presiones asociadas que pueden estar actuando dentro de las laderas. La reducción del agua subterránea relacionada con las presiones de poro es un aspecto crucial para determinar si es posible o no un diseño de ingeniería geotécnica para taludes a cielo abierto. Los sistemas de control de aguas subterráneas, que incluyen pozos de desagüe y despresurización, también pueden tener un gran impacto en las aguas subterráneas locales. Debido a esto, se requiere una versión del sistema de control basada en la optimización para garantizar que los impactos hidrogeológicos locales y regionales estén dentro de rangos aceptables. [13]
La despresurización a cielo abierto es el proceso de eliminar tensiones o presiones de diferentes áreas de una mina. La despresurización ayuda a que las minas a cielo abierto sean más estables y seguras. Al utilizar un programa integrado de despresurización de taludes de mina, la probabilidad de que se puedan lograr los planes de mina y con un nivel aceptable de riesgo aumenta drásticamente. [13] [14] La despresurización permite expansiones considerables de una mina y puede extender la vida útil de la mina entre 10 y 15 años. Una técnica utilizada en la despresurización es el recocido. El recocido es el calentamiento y enfriamiento lento de un metal, aleación o vidrio. Este lento calentamiento y enfriamiento alivia el estrés interno de las áreas circundantes. El recocido aumentará la trabajabilidad y durabilidad de un material, lo que en general aumenta la seguridad en las minas a cielo abierto. [15] Cuando las presiones del agua subterránea causan problemas en las minas a cielo abierto, se utilizan drenajes horizontales para ayudar a acelerar el proceso de despresurización de la pendiente. Lo que ayuda a prevenir fallas de taludes a gran escala en la mina. Los drenajes horizontales se utilizan para reducir la presión de los poros al reducir la carga del agua subterránea, lo que mejora la estabilidad de la pendiente. [13]
Se puede realizar una forma de extracción a cielo abierto como "desobturación". Esto se hace cuando una mina subterránea anterior se está volviendo antieconómica o ya no funciona, pero aún deja roca valiosa en su lugar, a menudo como resultado de la extracción de espacios y pilares . El destape elimina la sobrecarga de encima, abre la mina desde arriba y luego permite que se obtengan los minerales previamente "atrapados".
El desmoche fue una característica de las explotaciones de pizarra de Gales en las décadas de 1930 y 2000, donde Martyn Williams-Ellis, gerente de Llechwedd, descubrió que las explotaciones victorianas anteriores podían mantenerse rentables con las técnicas recientemente mecanizadas de excavación masiva para extraer sus pilares y, más recientemente, a través de un número de minas trabajadas. [dieciséis]
Una vez que finaliza la minería en un lugar, el área de la mina puede someterse a rehabilitación de tierras . Los vertederos de residuos tienen contornos para aplanarlos y estabilizarlos aún más. Si el mineral contiene sulfuros se suele cubrir con una capa de arcilla para evitar la entrada de lluvia y oxígeno del aire, que pueden oxidar los sulfuros para producir ácido sulfúrico , fenómeno conocido como drenaje ácido de mina . [17] Luego, generalmente se cubre con tierra y se planta vegetación para ayudar a consolidar el material. Con el tiempo, esta capa se erosionará, pero en general se espera que la cubierta reduzca la velocidad de lixiviación o ácido, de modo que el medio ambiente pueda soportar la carga de ácido y metales pesados asociados. [18] No existen estudios a largo plazo sobre el éxito de estas coberturas debido al tiempo relativamente corto en el que ha existido la minería a cielo abierto a gran escala. Pueden pasar de cientos a miles de años hasta que algunos vertederos de desechos se vuelvan "neutrales en ácido" y dejen de filtrarse al medio ambiente. Los vertederos suelen estar vallados para evitar que el ganado los despoje de vegetación. Luego, la mina a cielo abierto se rodea con una valla para impedir el acceso y, por lo general, acaba llenándose de agua subterránea . En zonas áridas es posible que no se llene debido a los profundos niveles de agua subterránea. [19] En Alemania, el mayor productor mundial de lignito (prácticamente en su totalidad hoy en día se extrae a cielo abierto), las antiguas minas se suelen convertir en lagos artificiales . Para mitigar el problema del drenaje ácido de las minas mencionado anteriormente, las inundaciones a menudo se realizan con el agua de los ríos cercanos en lugar de utilizar únicamente agua subterránea. En algunos casos, es necesario añadir al agua óxido de calcio u otros productos químicos básicos para neutralizar el valor del pH .
El oro se extrae generalmente en minas a cielo abierto a razón de 1 a 5 ppm (partes por millón), pero en ciertos casos, 0,75 ppm de oro son económicos. Esto se logró mediante lixiviación en pilas en la mina Peak Hill en el oeste de Nueva Gales del Sur , cerca de Dubbo , Australia . [20]
El níquel , generalmente como laterita, se extrae a cielo abierto hasta un 0,2%. El cobre se puede extraer en leyes tan bajas como 0,11% a 0,2%.
La minería a cielo abierto es un método común para extraer minerales y muestras de la Tierra. Debido a su rentabilidad, este método es muy popular y se utiliza en todo el mundo. Se enumeran las diez minas a cielo abierto más grandes del mundo en 2015. [21]
