La minería de cámaras y pilares o de pilares y puestos es una variante de la minería de pecho . Es un sistema de minería en el que el material extraído se extrae a lo largo de un plano horizontal, creando conjuntos horizontales de cámaras y pilares. Para ello, se excavan "cámaras" 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 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 cámaras 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 ventajosa porque se puede mecanizar y es relativamente simple. Sin embargo, debido a que es posible que haya que dejar atrás porciones significativas de mineral, la recuperación y las ganancias pueden ser bajas. [1] La minería de cámaras y pilares fue uno de los primeros métodos utilizados, [3] aunque con mucha más mano de obra.
El sistema de cámaras y pilares se utiliza en la minería de carbón , yeso , [4] hierro , [5] piedra caliza , [6] y minerales de uranio [7] , particularmente cuando se encuentran como depósitos de manto o de manta, piedra 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 los EE. UU. [4]
La planificación del desarrollo de minas de pilares y de cámara funciona de forma muy similar a otros métodos de minería [10] y comienza con la determinación 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 se deben considerar factores como la ventilación, la energía eléctrica y el transporte del mineral [4] [10] en el análisis de costos. Debido a la naturaleza no homogénea de los depósitos minerales que normalmente se extraen por cámaras y pilares, el diseño de la mina debe trazarse con mucho cuidado. [10] Es deseable mantener el tamaño y la forma de las cámaras y los pilares consistentes, pero algunas minas se desviaron de esta fórmula debido a la falta de planificación y las características del depósito. [4] El diseño de la mina incluye el tamaño de las cámaras y los pilares en las minas, pero también incluye factores como el número y el tipo de entradas, la altura del techo, la ventilación y la secuencia de corte. [10]
Las minas de pilares y de cámara se explotan siguiendo una cuadrícula, salvo cuando las características geológicas, como las fallas, exigen que se modifique el patrón regular. El tamaño de los pilares se determina mediante cálculo. La capacidad de carga del material que se encuentra por encima y por debajo del material que se está extrayendo y la capacidad del material extraído determinan el tamaño del pilar. [10]
La distribución 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 aplastamientos porque el techo se aplasta y los pilares se aplastan. Una vez que falla un pilar, el peso de los pilares adyacentes aumenta y el resultado es una reacción en cadena de fallas de pilares. Una vez que comienzan, 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] Los pilares, conocidos como pilares de barrera, separan los paneles. Los pilares de barrera son significativamente más grandes que los pilares de "panel" y tienen un tamaño que les permite soportar una parte significativa del panel y evitar el colapso progresivo de la mina en caso de falla de los pilares de panel. [10]
Tradicionalmente, el proceso de extracción minera consta de tres pasos. En primer lugar, se realiza una "socavación" del yacimiento, en la que se corta una ranura lo más profunda posible a lo largo del fondo de una sección de mineral. Esta socavación permite formar una pila de roca manejable en etapas posteriores. El segundo paso es la perforación y voladura de la sección. Esto crea una pila de mineral que se carga y se saca de la mina, el paso final del proceso de extracción. [10] Las minas de pilares y de cámara más modernas utilizan un método más "continuo", que utiliza maquinaria para moler la roca y moverla simultáneamente a la superficie. [12]
Se pueden utilizar otros procesos, como el relleno , en el que los relaves descartados se descargan en áreas agotadas [9] , pero no son obligatorios. La minería de recuperación (abajo) es un ejemplo de un proceso como este.
La extracción por retroceso es a menudo la etapa final de la extracción por pilares y cámaras. Una vez que se ha agotado un depósito mediante este método, se retiran o "arrancan" los pilares que quedaron atrás inicialmente, retirándose hacia la entrada de la mina. Una vez que se retiran los pilares, se deja que el techo (o la parte trasera) se derrumbe detrás del área de extracción. La extracción de los pilares debe realizarse en un orden muy preciso para reducir los riesgos para los trabajadores, debido a las altas tensiones que se ejercen sobre los pilares restantes debido a las tensiones de los estribos del terreno derrumbado.
La minería de retroceso es una forma particularmente peligrosa de minería. Según la Administración de Seguridad y Salud Minera (MSHA), la minería de recuperación de pilares ha sido históricamente responsable del 25% de las muertes en la minería de carbón estadounidense causadas por fallas en los techos o las paredes, a pesar de que representa solo el 10% de la industria minera del carbón. [13] La minería de retroceso 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 oficina. [14] [15]
Muchas minas de pilares y de cámara han estado abandonadas durante 100 años. [5] Esto aumenta drásticamente el riesgo de hundimiento a menos que se realice un mantenimiento adecuado, [5] sin embargo, el mantenimiento no se realiza con frecuencia. [7]
La minería de cámaras y pilares es uno de los métodos de minería más antiguos. Las primeras minas de cámaras y pilares se desarrollaron más o menos al azar, con tamaños de pilares determinados empíricamente y rumbos dirigidos en la dirección que fuera conveniente. [16]
La minería de pilares y cámaras se utilizaba en toda Europa desde 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 ralentizado o se ha detenido por completo en algunas partes de Europa [17] .
La minería de carbón en los Estados Unidos casi siempre ha funcionado con un diseño de salas y pilares, aunque originalmente funcionaba con mucha más mano de obra. [10]
La minería de yeso mediante cámaras y pilares se utilizó en Iowa a partir de 1892 y se dejó de utilizar en 1927 debido a la baja recuperación y al desarrollo de tecnologías que hicieron que la minería de superficie fuera más práctica, segura y rentable. [4] Más recientemente, la mina de yeso de Estados Unidos Sperry, cerca de Mediapolis, Iowa , se inauguró en 1961. Esta mina de cámaras y pilares, a 620 pies (190 m) por debajo de la superficie, tiene pilares cuadrados de 37 pies (11 m) de lado que separan las cámaras del mismo ancho en un lecho de yeso de aproximadamente 10 pies (3,0 m) de espesor. [18]
Muchas minas de sal utilizan disposiciones de salas y pilares. La mina de sal Sifto en Goderich, Ontario , la más grande del mundo, se inauguró en 1959. Explota un lecho de sal de 30 metros (98 pies) de espesor a 533 metros (1749 pies) debajo de la superficie, principalmente bajo el lago Huron . [19] La mina de sal Cargill a 1700 pies (520 m) debajo de la superficie, principalmente bajo el lago Erie en Cleveland, Ohio, es similar. [20]
Las minas modernas de pilares y de cámara pueden ser pocas y distantes entre sí. Esto se debe a muchos factores, incluidos los peligros para los mineros asociados con el hundimiento, el uso creciente de otros métodos con mayor mecanización y el costo decreciente de la minería a cielo abierto. [ cita requerida ]
La minería de cámaras y pilares no depende particularmente de la profundidad del yacimiento. 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 se necesita eliminar significativamente menos material de recubrimiento . [9] Esto significa que hoy en día, la minería de cámaras y pilares se utiliza principalmente para depósitos profundos pequeños pero de alta calidad. [ cita requerida ]
Debido a que en algunos casos la tasa de recuperación es tan baja como el 40%, [4] la minería de pilares y cámaras no puede competir en términos de rentabilidad con muchos tipos de minería modernos y más mecanizados, como la minería de tajo largo o de superficie . [ cita requerida ]
Las minas abandonadas tienen tendencia a derrumbarse. 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] Una cantidad significativa de carbón queda sobre los pilares como soporte del techo.
Nota