Cuarto y pilar o pilar y puesto es una variante del stoping de pecho . Es un sistema de minería en el que el material extraído se extrae a través de un plano horizontal, creando conjuntos horizontales de habitaciones y pilares. Para ello, se excavan "cuartos" de mineral mientras se dejan "pilares" de material intacto para sostener el techo: sobrecarga . Calcular el tamaño, la forma y la posición de los pilares es un procedimiento complicado y es un área de investigación activa. [1] La técnica se utiliza generalmente para depósitos relativamente planos, como los que siguen un estrato particular . La minería de cuartos y pilares puede ser ventajosa porque reduce el riesgo de hundimiento de la superficie en comparación con otras técnicas de minería subterránea. [2] También es ventajoso porque se puede mecanizar y es relativamente sencillo. Sin embargo, debido a que es posible que haya que dejar atrás porciones importantes de mineral, la recuperación y las ganancias pueden ser bajas. [1] La minería de habitaciones y pilares fue uno de los primeros métodos utilizados, [3] aunque con mucha más mano de obra.
El sistema de cámara y pilares se utiliza en la extracción de minerales de carbón , yeso , [ 4] hierro , [5] piedra caliza , [6] y uranio [7] , particularmente cuando se encuentra como depósitos de manto o mantas, piedras y agregados , talco , carbonato de sodio. y potasa . [8] Se ha utilizado en todo el mundo, desde la República Checa [2] hasta China [9] y Estados Unidos. [4]
La planificación para el desarrollo de minas de sala y pilar opera de manera muy similar a otros métodos de minería, [10] y comienza con el establecimiento de la propiedad de la mina. A continuación, se debe analizar la geología de la mina, ya que esto determinará factores como la vida útil de la mina, los requisitos de producción y el costo de desarrollo y mantenimiento. [10]
A continuación, se debe determinar el diseño de la mina, ya que en el análisis de costos se deben considerar factores como la ventilación, la energía eléctrica y el transporte del mineral [4] [10] . Debido a la naturaleza no homogénea de los depósitos minerales que normalmente se extraen por habitación y pilar, el diseño de la mina debe mapearse con mucho cuidado. [10] Es deseable mantener constante el tamaño y la forma de las habitaciones y los pilares, pero algunas minas se desviaron de esta fórmula debido a la falta de planificación y características de depósito. [4] El diseño de la mina incluye el tamaño de las habitaciones y pilares de las minas, pero también incluye factores como el número y tipo de entradas, la altura del techo, la ventilación y la secuencia de corte. [10]
Las minas de cuartos y pilares se desarrollan en forma de cuadrícula, excepto cuando características geológicas como fallas requieren que se modifique el patrón regular. El tamaño de los pilares se determina mediante cálculo. La capacidad de carga del material por encima y por debajo del material que se está extrayendo y la capacidad del material extraído determinarán el tamaño del pilar. [10]
La disposición aleatoria de la mina dificulta la planificación de la ventilación y, si los pilares son demasiado pequeños, existe el riesgo de que fallen. En las minas de carbón, las fallas de los pilares se conocen como apretones porque el techo se comprime y aplasta los pilares. Una vez que un pilar falla, el peso sobre los pilares adyacentes aumenta y el resultado es una reacción en cadena de fallas de los pilares. Una vez iniciadas, estas reacciones en cadena pueden ser extremadamente difíciles de detener, incluso si se propagan lentamente. [11] Para evitar que esto suceda, la mina se divide en áreas o paneles. [10] Pilares conocidos como pilares barrera separan los paneles. Los pilares de barrera son significativamente más grandes que los pilares del "panel" y están dimensionados para permitirles soportar una parte significativa del panel y evitar el colapso progresivo de la mina en caso de falla de los pilares del panel. [10]
Tradicionalmente, el acto de minería consta de tres pasos. Primero, el depósito se "socava", donde se corta una ranura lo más profunda posible a lo largo del fondo de una sección de mineral. Este socavado permite una pila de roca manejable en etapas posteriores. El segundo paso fue la perforación y voladura del tramo. Esto crea una pila de mineral que se carga y se saca de la mina: el paso final del proceso minero. [10] Las minas de sala y pilar más modernas utilizan un método más "continuo", que utiliza maquinaria para triturar la roca y moverla a la superficie simultáneamente. [12]
Se pueden utilizar otros procesos, como el relleno , donde los relaves desechados se descargan en áreas minadas, [9] , pero no son obligatorios. La minería en retirada (abajo) es un ejemplo de un proceso como este.
La minería en retirada suele ser la etapa final de la minería de salas y pilares. Una vez que se ha agotado un depósito mediante este método, los pilares que quedaron inicialmente se retiran o "tiran", retrocediendo hacia la entrada de la mina. Después de quitar los pilares, se permite que el techo (o la parte trasera) colapse detrás del área minera. La remoción de los pilares debe ocurrir en un orden muy preciso para reducir los riesgos para los trabajadores, debido a las altas tensiones impuestas sobre los pilares restantes por las tensiones de apoyo del terreno de derrumbe.
La minería en retirada es una forma de minería particularmente peligrosa. Según la Administración de Salud y Seguridad Minera (MSHA), la minería de recuperación de pilares ha sido históricamente responsable del 25% de las muertes en la minería del carbón en Estados Unidos causadas por fallas en el techo o las paredes, a pesar de que representa solo el 10% de la industria minera del carbón. [13] La minería de retirada no se puede utilizar en áreas donde el hundimiento no es aceptable, lo que reduce la rentabilidad. [13]
A veces no se utiliza la minería de retirada y el espacio subterráneo se reutiliza como almacenamiento con clima controlado o espacio de oficinas. [14] [15]
Muchas minas de cámara y de pilar llevan abandonadas hasta 100 años. [5] Esto aumenta drásticamente el riesgo de hundimiento a menos que se mantenga adecuadamente, [5] sin embargo, el mantenimiento no ocurre con frecuencia. [7]
La minería de salas y pilares es uno de los métodos de minería más antiguos. Las primeras minas de sala y pilar se desarrollaron más o menos al azar, con los tamaños de los pilar determinados empíricamente y los rumbos dirigidos en la dirección que fuera conveniente. [dieciséis]
La minería de cuartos y pilares se utilizaba en toda Europa ya en el siglo XIII [17] y en los Estados Unidos desde finales del siglo XVIII. Todavía se utiliza en todo Estados Unidos, [12] pero se ha desacelerado o se ha detenido por completo en algunas partes de Europa. [17]
La minería del carbón en los Estados Unidos casi siempre ha funcionado con una disposición de sala y pilares, aunque originalmente funcionaba con mucha más mano de obra. [10]
La extracción de yeso en cámaras y pilares se utilizó en Iowa a partir de 1892 y se eliminó gradualmente de su uso en 1927 debido a la baja recuperación y al desarrollo de tecnologías que hicieron que la minería a cielo abierto fuera más práctica, segura y rentable. [4] Más recientemente, la mina estadounidense Gypsum Sperry, cerca de Mediapolis, Iowa , se inauguró en 1961. Esta mina de habitación y pilares, a 620 pies (190 m) debajo de la superficie, tiene pilares cuadrados de 37 pies (11 m) en un lado que separa habitaciones del mismo ancho en un lecho de yeso de aproximadamente 10 pies (3,0 m) de espesor. [18]
Muchas minas de sal utilizan diseños de habitaciones y pilares. La mina de sal Sifto en Goderich, Ontario , la más grande del mundo, se inauguró en 1959. Aprovecha un lecho de sal de 30 metros (98 pies) de espesor a 533 metros (1749 pies) debajo de la superficie, principalmente bajo el lago Hurón . [19] La mina de sal Cargill, a 520 m (1.700 pies) debajo de la superficie, principalmente debajo del lago Erie en Cleveland, Ohio, es similar. [20]
Las minas modernas de habitaciones y pilares pueden ser pocas y espaciadas. Esto se debe a muchos factores, incluidos los peligros para los mineros asociados con el hundimiento, el uso cada vez mayor de otros métodos con más mecanización y el costo decreciente de la minería a cielo abierto. [ cita necesaria ]
La extracción de salas y pilares no depende particularmente de la profundidad del depósito. A profundidades particularmente profundas, la minería de cámaras y pilares puede ser más rentable en comparación con la minería a cielo abierto debido al hecho de que es necesario eliminar significativamente menos sobrecarga . [9] Esto significa que hoy en día, la minería de salas y pilares se utiliza principalmente para depósitos de alta ley, pero pequeños y profundos. [ cita necesaria ]
Debido a una tasa de recuperación tan baja como el 40% en algunos casos, [4] la minería de salas y pilares no puede competir en términos de rentabilidad con muchos tipos de minería modernos y más mecanizados, como la minería de tajos largos o de superficie . [ cita necesaria ]
Las minas abandonadas tienen tendencia a colapsar. En áreas remotas, los derrumbes pueden ser peligrosos para la vida silvestre, [21] pero el hundimiento de minas abandonadas puede ser peligroso para la infraestructura que se encuentra arriba y cerca. [5] [17]
Nota