El corte es el proceso de extraer el mineral deseado u otro mineral de una mina subterránea , dejando atrás un espacio abierto conocido como tajo . [1] El corte se utiliza cuando la roca del terreno es lo suficientemente fuerte como para no colapsar en el tajo, aunque en la mayoría de los casos también se proporciona un soporte artificial.
Las primeras formas de excavación se realizaban con herramientas manuales o prendiendo fuego ; más tarde se introdujo la pólvora . A partir del siglo XIX, se empezaron a utilizar otros explosivos, herramientas eléctricas y máquinas. A medida que avanza la minería, el tajo se rellena a menudo con relaves o, cuando es necesario para reforzarlo, con una mezcla de relaves y cemento. En las minas antiguas, los tajos suelen derrumbarse en un momento posterior, dejando cráteres en la superficie. Son un peligro inesperado cuando los registros de la minería subterránea se han perdido con el paso del tiempo.
El trabajo de excavación se considera "trabajo productivo" y se contrasta con el "trabajo muerto", el trabajo requerido simplemente para acceder al depósito mineral, como perforar pozos y galerías , excavar galerías , túneles y niveles, y establecer ventilación y transporte. [2]
Un tajo se puede crear de diversas maneras. El método específico de tajo depende de una serie de consideraciones, tanto técnicas como económicas, basadas en gran medida en la geología del cuerpo de mineral que se está extrayendo. Estas incluyen la inclinación del depósito (si es plano, inclinado o vertical), el ancho del depósito, la calidad del mineral, la dureza y la resistencia de la roca circundante y el costo de los materiales para los soportes. [3]
Es habitual excavar pozos en sentido vertical hacia abajo para llegar al yacimiento y luego perforar niveles horizontales a través de él. A partir de estos niveles se realiza el excavado.
Cuando el cuerpo mineral es más o menos horizontal, pueden llevarse a cabo diversas formas de explotación por tajos , corte y relleno [ 4] o minería de tajo largo . En cuerpos minerales con inclinación pronunciada, como vetas de estaño , los tajos se convierten en espacios estrechos y largos casi verticales que, si se alcanza la superficie, se conocen como gunnis o goffen. [1] Un método común de explotación de estos cuerpos minerales verticales es el tajo de tajo, véase más abajo.
La extracción a cielo abierto se divide generalmente en dos formas básicas según la dirección: extracción por encima y por debajo, que se refieren a la extracción de mineral por encima o por debajo del nivel, respectivamente. También es posible combinar las dos en una sola operación.
El corte por debajo de la mano, también conocido como corte por debajo de la mano con corte horizontal o corte por debajo de la mano, es el trabajo de un depósito de mineral desde arriba hacia abajo. Al igual que el corte por contracción, el corte por debajo de la mano es más adecuado para cuerpos de mineral con una inclinación pronunciada. [5] Debido a la ventaja mecánica que ofrece al utilizar herramientas manuales que se golpean hacia abajo (en lugar de hacia arriba, contra la gravedad), este método era dominante antes de la invención de la voladura de rocas y las herramientas eléctricas. [6]
En el método de explotación por encima de la cabeza, el yacimiento se trabaja desde abajo hacia arriba, al revés que en el método de explotación por debajo de la cabeza. Con la llegada de la voladura de rocas y las perforadoras eléctricas, se convirtió en la dirección predominante de explotación por encima de la cabeza. [3]
En el trabajo combinado, el depósito se trabaja simultáneamente desde abajo hacia arriba y desde arriba hacia abajo, combinando las técnicas de trabajo por encima y por debajo de la mano en un solo enfoque.
El método de explotación en hileras es un método utilizado en cuerpos minerales horizontales o casi horizontales, donde la gravedad no es útil para mover el mineral. [7] El método de explotación en hileras carece de los "escalones" característicos de la explotación en hileras por debajo o por encima, ya que se extrae en un solo corte. El método de cámara y pilares es un tipo de explotación en hileras.
El método de entibación con tacos es una forma de entibación que se utiliza en la minería de roca dura y que utiliza entibaciones sistemáticas o aleatorias ("tacos") colocadas entre el pie y el muro superior de la veta. El método requiere que el muro superior y, a menudo, el muro inferior sean de roca competente, ya que los tacos proporcionan el único soporte artificial. Este tipo de taco se ha utilizado hasta una profundidad de 3500 pies (1077 m) y en intervalos de hasta 12 pies (3,7 m) de ancho. [8] El desastre minero de 1893 en la mina Dolcoath en Cornualles fue causado por la falla de los tacos que sostenían un enorme peso de roca estéril. [9]
El encofrado de árboles en escuadra se inventó en Comstock Lode , Virginia City, Nevada, en la década de 1860.
El método tradicional de explotación de minas en escuadra consiste en colocar vigas entrelazadas formando una cuadrícula, firmemente encajadas contra la roca. A medida que avanza la explotación, generalmente hacia arriba, se añaden nuevas vigas para rellenar el hueco. El mineral se deja caer libremente a través de las vigas o se introduce en tolvas y se carga en vagones de mineral o se extrae desde allí.
Dependiendo de las condiciones de la roca y otras consideraciones técnicas, una vez que el tajo ha alcanzado su altura de diseño, se puede dejar abierto o rellenar para darle soporte. Un método histórico común de relleno hidráulico consistía en verter roca estéril en un tajo terminado y luego mezclarlo con una mezcla de arena de molino y agua. El agua se drena dejando la arena para fijar el relleno en su lugar. Otros métodos de relleno hidráulico que utilizan cemento y arena de molino, como el relleno en pasta, son métodos más contemporáneos de tajo y es poco probable que se utilicen junto con el método anticuado de entibado en escuadra.
El método de extracción por contracción es más adecuado para cuerpos de mineral con una inclinación pronunciada (70° a 90°). En el método de extracción por contracción, la minería se realiza desde abajo hacia arriba, en tajos horizontales (similar a la minería de corte y relleno), y el mineral roto se deja en el lugar para que los mineros trabajen a partir de él. Debido a que la roca volada ocupa un mayor volumen que la roca in situ (debido al factor de hinchamiento), parte del mineral volado (aproximadamente el 40%) debe eliminarse para proporcionar espacio de trabajo para el siguiente tajo de mineral. Una vez que se llega a la parte superior del tajo, se retira todo el mineral del mismo. El tajo puede rellenarse o dejarse vacío, según las condiciones de la roca. [10]
El método de explotación con pozos largos, como sugiere su nombre, utiliza pozos perforados con una perforadora de producción según un patrón predeterminado diseñado por un ingeniero de minas. El método de explotación con pozos largos es un método de explotación altamente selectivo y productivo y puede adaptarse a distintos espesores y depresiones de mineral (0 a 90 grados). Se diferencia de los métodos manuales, como el entibado y el de contracción, en que una vez que el pozo ha comenzado la fase de voladura, el personal no puede acceder a él. Por este motivo, la roca volada está diseñada para caer en un punto de extracción con soporte o para retirarla con una máquina de carga, transporte y descarga (LHD) a control remoto .
La mayor limitación de este método es la longitud de los agujeros que se pueden perforar con precisión con el taladro de producción; los agujeros de mayor diámetro que se utilizan con taladros de percusión en el agujero pueden tener una precisión de más de 100 m de longitud, mientras que las plataformas de martillo superior con pluma flotante están limitadas a ~30 m.
Los pozos perforados bajo tierra generalmente se perforan de manera perpendicular, en un patrón radial alrededor del canal de perforación. Para que los pozos de voladura puedan extraer con éxito el material mineral, deben poder perforar en un vacío en el frente. Se requiere una ranura en cada tajo para proporcionar el vacío inicial. La ranura es a menudo el componente más difícil, costoso y de mayor riesgo de la minería de un tajo. Dependiendo de la forma, la altura y otros factores, se pueden utilizar diferentes métodos para crear una ranura, como: