La minería a cielo abierto , incluida la minería a cielo abierto , la minería a cielo abierto y la minería de remoción de cimas de montañas , es una categoría amplia de minería en la que el suelo y la roca que recubren el depósito mineral (la sobrecarga ) se eliminan, en contraste con la minería subterránea , en la que la roca suprayacente se extrae. se deja en su lugar y el mineral se extrae a través de pozos o túneles.
En América del Norte, donde se produce la mayor parte de la extracción de carbón a cielo abierto , este método comenzó a utilizarse a mediados del siglo XVI [2] y se practica en todo el mundo en la extracción de muchos minerales diferentes. [3] En América del Norte, la minería a cielo abierto ganó popularidad a lo largo del siglo XX, y las minas a cielo abierto ahora producen la mayor parte del carbón extraído en los Estados Unidos . [4]
En la mayoría de las formas de minería a cielo abierto, los equipos pesados , como las excavadoras, eliminan primero la sobrecarga. A continuación, máquinas de gran tamaño, como excavadoras de dragalina o excavadoras de rueda de cangilones , extraen el mineral.
Las ventajas de la minería a cielo abierto incluyen menores costos y mayor seguridad en comparación con la minería subterránea. Las desventajas incluyen peligros para la salud humana y el medio ambiente. Los seres humanos enfrentan una variedad de riesgos para la salud causados por la minería, como diferentes enfermedades cardiovasculares, contaminación de alimentos y agua. La destrucción del hábitat , junto con la contaminación del aire, el ruido y el agua, son importantes impactos ambientales negativos causados por los efectos secundarios de la minería a cielo abierto.
Hay cinco tipos principales de minería a cielo abierto, como se detalla a continuación.
La minería a cielo abierto es la práctica de extraer una veta de mineral, eliminando primero una larga franja de suelo y roca suprayacente (la sobrecarga ); esta actividad también se conoce como remoción de sobrecarga . Se utiliza más comúnmente para extraer carbón y lignito (lignito) . La minería a cielo abierto sólo es práctica cuando el yacimiento a excavar está relativamente cerca de la superficie y/o es mayoritariamente horizontal. [5] Este tipo de minería utiliza algunas de las máquinas más grandes del mundo, incluidas excavadoras de rueda de cangilones que pueden mover hasta 12.000 metros cúbicos (16.000 yardas cúbicas) de tierra por hora.
Hay dos formas de minería a cielo abierto. El método más común es el decapado de área , que se utiliza en terrenos bastante planos, para extraer depósitos en un área grande. A medida que se excava cada franja larga, la sobrecarga se va colocando en la excavación producida por la franja anterior.
La minería de contorno implica eliminar la sobrecarga sobre la veta mineral cerca de un afloramiento en un terreno montañoso, donde el afloramiento mineral generalmente sigue el contorno del terreno. La extracción de contornos suele ir seguida de una extracción con barrena en la ladera para extraer más mineral. Este método comúnmente deja terrazas en las laderas de las montañas.
La minería a cielo abierto se refiere a un método de extracción de rocas o minerales de la tierra mediante su extracción de un tajo abierto o préstamo . Este proceso se realiza en la superficie de la tierra [6]. Es más adecuado para acceder a depósitos de minerales principalmente verticales. Aunque a la minería a cielo abierto a veces se la denomina erróneamente "minería a cielo abierto", los dos métodos son diferentes (ver arriba).
La minería de remoción de cimas de montañas (MTR) es una forma de minería de carbón que extrae vetas de carbón debajo de las cimas de las montañas eliminando primero la cima de la montaña que se encuentra encima de la veta de carbón. Se utilizan explosivos para romper la sobrecarga (capas de roca sobre la veta), que luego se elimina. Luego, los camiones de acarreo vierten la sobrecarga en los rellenos de hondonadas o valles cercanos. MTR implica la reestructuración masiva de la tierra para alcanzar vetas de carbón a una profundidad de hasta 400 pies (120 m) debajo de la superficie. La eliminación de la cima de la montaña reemplaza el paisaje empinado original con una topografía mucho más plana. Los intentos de desarrollo económico en sitios mineros recuperados incluyen prisiones como la Penitenciaría Federal Big Sandy en el condado de Martin, Kentucky , aeropuertos de pueblos pequeños, campos de golf como Twisted Gun en el condado de Mingo, Virginia Occidental y el campo de golf Stonecrest en el condado de Floyd, Kentucky , así como prisiones como la Penitenciaría Federal Big Sandy en el condado de Martin, Kentucky. como sitios de eliminación de lodos de depuradores industriales, vertederos de desechos sólidos, parques de casas rodantes, fabricantes de explosivos y casilleros de alquiler para almacenamiento. [7]
Este método se ha utilizado cada vez más en los últimos años en los yacimientos de carbón de los Apalaches de Virginia Occidental , Kentucky , Virginia y Tennessee en Estados Unidos. Los profundos cambios en la topografía y la alteración de los ecosistemas preexistentes han hecho que la remoción de las cimas de las montañas sea muy controvertida. [8]
Los defensores de la remoción de las cimas de las montañas señalan que una vez que las áreas se recuperan según lo exige la ley, la técnica proporciona tierras planas de primera calidad adecuadas para muchos usos en una región donde las tierras planas son raras. También sostienen que el nuevo crecimiento en las áreas minadas recuperadas en las cimas de las montañas es más capaz de sustentar a las poblaciones de animales de caza. [9]
Críticos [ ¿quién? ] sostienen que la remoción de las cimas de las montañas es una práctica desastrosa que beneficia a un pequeño número de corporaciones a expensas de las comunidades locales y el medio ambiente . Una declaración de impacto ambiental de la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. (EPA) encuentra que los arroyos cerca de los valles a veces pueden contener niveles más altos de minerales en el agua y una menor biodiversidad acuática . [10] La declaración también estima que 724 millas (1165 km) de arroyos de los Apalaches fueron enterrados por los rellenos de los valles entre 1985 y 2001.
La voladura en una mina de remoción en la cima de una montaña expulsa polvo y rocas voladoras al aire, que luego pueden perturbar o depositarse en propiedades privadas cercanas. Este polvo puede contener compuestos de azufre, que según algunos corroen estructuras y lápidas y son un peligro para la salud. [11]
Aunque los sitios MTR deben ser recuperados una vez finalizada la minería, la recuperación se ha centrado tradicionalmente en estabilizar la roca y controlar la erosión, pero no siempre en reforestar el área. [12] Los pastos no nativos de crecimiento rápido , plantados para proporcionar rápidamente vegetación en un sitio, compiten con las plántulas de árboles, y los árboles tienen dificultades para establecer sistemas de raíces en el relleno compactado. [10] En consecuencia, la biodiversidad sufre en una región de los Estados Unidos con numerosas especies endémicas . [13] La erosión también aumenta, lo que puede intensificar las inundaciones . En el este de Estados Unidos, la Iniciativa Regional de Reforestación de los Apalaches trabaja para promover el uso de árboles en la recuperación minera. [14]
El dragado es un método para minar debajo del nivel freático. Se asocia principalmente con la minería de oro. Las dragas pequeñas suelen utilizar succión para elevar el material extraído desde el fondo de un cuerpo de agua. En las operaciones históricas de dragado a gran escala se utilizaba a menudo una draga flotante; una embarcación similar a una barcaza que recoge material a través de una cinta transportadora en la proa, filtra el componente deseado a bordo y devuelve el material no deseado al agua a través de otra cinta transportadora en la popa. En valles fluviales llenos de grava con niveles freáticos poco profundos, una draga flotante puede abrirse camino a través del sedimento suelto en un estanque de su propia creación.
La minería de muros altos es otra forma de minería que a veces se realiza para recuperar carbón adicional adyacente a un área minada a cielo abierto. El método evolucionó a partir de la minería con barrena, pero no cumple con la definición de minería a cielo abierto, ya que no implica la eliminación de la sobrecarga para exponer la veta de carbón. [15] El informe final del CERB No. 2014-004 "Minería de muros altos: metodología de diseño, seguridad e idoneidad" de Yi Luo lo caracteriza como un "método relativamente nuevo de extracción de carbón semisuperficial y semisubterránea que evolucionó a partir de la minería con barrena". [16] En la minería de muros altos, la veta de carbón es penetrada por un minero continuo propulsado por un mecanismo de transferencia de viga de empuje hidráulica (PTM). Un ciclo típico incluye sumidero (lanzamiento-empuje hacia adelante) y corte (subir y bajar el brazo del cabezal de corte para cortar toda la altura de la veta de carbón). A medida que continúa el ciclo de recuperación de carbón, el cabezal de corte se lanza progresivamente hacia la veta de carbón a lo largo de 19,72 pies (6,01 m). Luego, el PTM inserta automáticamente una viga de empuje rectangular (segmento de transportador de tornillo) de 19,72 pies de largo (6,01 m) en la sección central de la máquina entre el cabezal motorizado y el cabezal cortador. El sistema de viga de empuje puede penetrar casi 1200 pies (370 m) (probado desde 2015 hasta hoy) [ cita necesaria ] en la veta de carbón. Un sistema patentado de minería de muro alto utiliza sinfines encerrados dentro de la viga de empuje que evitan que el carbón extraído se contamine con escombros de roca durante el proceso de transporte. Usando una imagen de video y/o un sensor de rayos gamma y/u otros sistemas de radar geográfico como un sensor de detección de interfaz de carbón-roca (CID), el operador puede ver la proyección frontal de la interfaz de veta-roca y guiar el progreso continuo del minero. . La minería de muros altos puede producir miles de toneladas de carbón en operaciones en franjas de nivel con bancas estrechas, áreas previamente minadas, aplicaciones de minas en zanjas y vetas pronunciadas mediante la utilización de un sistema de bomba de entrada de agua controlada y/o un sistema de ventilación de gas (inerte). .
La recuperación con forma de túnel de las perforaciones utilizadas por los mineros de muros altos es mucho mejor que los barrenos redondos, pero el mapeo de áreas que han sido desarrolladas por un minero de muros altos no se mapea tan rigurosamente como las áreas minadas profundas. Se desplaza muy poca tierra, en contraste con la remoción de las cimas de las montañas; sin embargo, es comparativamente más costoso poseer y operar un minero de muro alto.
El mapeo del afloramiento, así como los datos de los orificios centrales y las muestras tomadas durante el proceso de construcción del banco, se tienen en cuenta para proyectar mejor los paneles que cortará el minero de muro alto. Se tienen en cuenta los obstáculos que podrían dañarse potencialmente por el hundimiento y el contorno natural de la mina de muro alto, y un topógrafo señala al minero de muro alto en una línea (línea de trazado de estudio teórico) mayoritariamente perpendicular al muro alto. Las líneas paralelas representan el recorrido cortado en la montaña (hasta 1200 pies (370 m) de profundidad (registros de 2015), [ cita necesaria ] sin rumbo ni actuación correctiva de la dirección en un acimut de navegación durante la minería, lo que hace que se pierda una parte de la veta de carbón y Existe un peligro potencial de cortar pilares de excavaciones minadas anteriores debido a la deriva horizontal (rollo) de la cadena del módulo cortador de viga de empuje Recientemente [ ¿cuándo? ] los mineros de muros altos han penetrado más de 1200 pies (370 m) (registros en curso de 2015 [ cita necesaria ). ] en la veta de carbón, y los modelos actuales son capaces de llegar más lejos, con el apoyo de la navegación giroscópica y ya no limitados por la cantidad de cable almacenado en la máquina. La profundidad máxima estaría determinada por la tensión de una mayor penetración y las específicas asociadas. -consumo de energía (torsión y tensión en la cadena de transportadores de tornillo), pero las realizaciones de transporte de transportadores de tornillo optimizadas de hoy (llamadas vigas de empuje) con desarrollo visual de productos y modelado de elementos discretos (DEM) utilizando software de comportamiento de simulación de flujo muestran que son posibles penetraciones extendidas con accionamiento inteligente. incluso así bajo ángulos inclinados pronunciados desde la horizontal hasta más de 30 grados en el fondo del pozo. En caso de una minería con una pendiente significativa, la frase del nuevo método de minería debe ser "minería direccional" (las tecnologías comúnmente utilizadas como la valiosa perforación direccional sinérgica y la minería direccional se clasifican en técnicas "de superficie a veta" (SIS)), seco o húmedo, deshidratación. se desarrolla o corte y dragado a través de transportadores de tornillo son proactivos en el desarrollo de una hoja de ruta de la empresa líder mundial en ingeniería minera de muros altos. [ se necesita aclaración ]
Históricamente, el traslado de materiales fuera de las minas a cielo abierto se lograba mediante trabajo manual, vehículos tirados por caballos y/o ferrocarriles mineros.
Las prácticas actuales tienden a utilizar camiones de acarreo en caminos de acarreo diseñados según las características de la mina.
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Los gobiernos federales han impuesto múltiples leyes y regulaciones que las empresas mineras deben seguir estrictamente. En los Estados Unidos, la Ley de Recuperación y Control de Minería a Superficie de 1977 exige la recuperación de minas de carbón a cielo abierto. [17] La recuperación de minas distintas de las de carbón está regulada por leyes estatales y locales, que pueden variar ampliamente. La Ley de Política Ambiental Nacional (NEPA), la Ley de Recuperación y Conservación de Recursos (RCRA), la Ley de Respuesta, Compensación y Responsabilidad Ambiental Integral (CERCLA) y muchas más leyes abordan el tema de la minería a cielo abierto. [17] En algunos casos, incluso con una legislación adecuada vigente para la minería a cielo abierto, persisten algunos impactos negativos para la salud humana y el medio ambiente.
La minería a cielo abierto puede tener varios efectos en el medio ambiente local. Los efectos negativos implican la contaminación del suelo, el agua, el aire y el ruido, así como la alteración del paisaje y varios otros aspectos negativos. [18] Sin embargo, las nuevas tecnologías y una gestión adecuada pueden facilitar el tratamiento adecuado del suministro de agua local y restaurar la ecología local, lo que ayuda a reconstruir el medio ambiente. [18]
Cada tipo de minería a cielo abierto tiene su propio impacto ambiental, como se describe a continuación.
Minería a cielo abierto: una vez finalizadas las operaciones, los relaves se vuelven a colocar en el pozo y se cubren para que el sitio se parezca al paisaje anterior a la operación minera. Este proceso implica la eliminación de toda la vegetación del suelo de la zona, lo que supone un perjuicio para el medio ambiente. [19] Se puede colocar tierra vegetal sobre los relaves junto con la plantación de árboles y otra vegetación. Otro método de recuperación consiste en rellenar el agujero con agua para crear un lago artificial. Los grandes montones de relaves que quedan pueden contener metales pesados que pueden lixiviar ácidos como el plomo y el cobre y entrar en los sistemas de agua. [20]
Minería a cielo abierto : uno de los tipos de mina más grandes del mundo y el tamaño de estas operaciones deja enormes cicatrices en el paisaje, destrucción de hábitats ambientales y costos sustanciales de limpieza. [21] Una mina a cielo abierto puede producir una enorme cantidad de roca estéril, se pueden formar sumideros en el camino, inundaciones y efectos negativos similares a los de la minería a cielo abierto. [22]
Minería de remoción de cimas de montañas : Implica la remoción de cimas de montañas enteras, cuya roca estéril se utiliza para aplanar la tierra circundante rellenando ríos y valles. Esto es muy destructivo ya que altera físicamente de forma permanente el paisaje y el ecosistema asociado. En los Apalaches, en estados como Kentucky y Virginia, la remoción de las cimas de las montañas es un método de minería común en el que se talan bosques enteros y el área se vuelve vulnerable a posibles deslizamientos de tierra, y la restauración a veces resulta demasiado difícil o costosa. [23]
Dragado : una forma de minería a cielo abierto donde los impactos ambientales se encuentran principalmente bajo el agua. El método de extracción de material del fondo marino o de cualquier masa de agua conlleva un riesgo nocivo para la vida marina. En general, el efecto es mucho menor en comparación con otros métodos de minería. La afluencia de sedimentos puede enterrar la flora y la fauna, cambiar los niveles del agua y alterar el contenido de oxígeno. [24] La contaminación del agua y el ruido es una preocupación que debe ser monitoreada porque la vida marina es muy sensible y vulnerable a cambios drásticos y dañinos dentro de su ecosistema. [25]
Minería de muros altos: tiene un impacto ambiental menor que la remoción de cimas de montañas debido a la menor superficie externa presente, pero aún así tiene efectos secundarios negativos. [15] La contaminación del aire y el ruido provocada por las voladuras son efectos ambientales comunes junto con las grandes pilas de relaves, que pueden filtrarse a vías fluviales y numerosos ecosistemas. [26]
Limpiar, restaurar y eliminar adecuadamente los peligros de una mina a cielo abierto que alguna vez estuvo operativa requiere una gran suma de dinero y una extensa remediación ambiental . [27] Estos proyectos de remediación pueden continuar durante años después del cierre de la mina.
En algunos casos, las empresas mineras quiebran y dejan las minas abandonadas sin financiación para su remediación. En otros casos, las empresas mineras no están dispuestas a pagar por la remediación, lo que significa que es necesario un litigio o una acción regulatoria para obligar a las empresas a comprometer fondos para la remediación. Estas cuestiones legales a menudo retrasan la remediación y el medio ambiente se ve afectado negativamente. En Estados Unidos, cuando la empresa ya no existe o no puede limpiar el sitio, se pueden utilizar impuestos especiales sobre los productores de desechos peligrosos (es decir, el Superfund de la Agencia de Protección Ambiental ) para financiar proyectos de remediación. [28]
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