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74. Minería y explotación de canteras

Editores de capítulos:  James R. Armstrong y Raji Menon


 

Índice del contenido 

Figuras y Tablas

Minería: una visión general
Norma S. Jennings

Exploración
William S. Mitchell y Courtney S. Mitchell

Tipos de minería del carbón
Fred W. Hermann

Técnicas en Minería Subterránea
hans hamrin

Minería subterránea del carbón
Simón Walker

Métodos de minería de superficie
Thomas A. Hethmon y Kyle B. Dotson

Gestión de minería de carbón de superficie
Pablo Westcott

Mineral de procesamiento
sydney allison

Preparación de carbón
antonio d. walters

Control de Tierra en Minas Subterráneas
lucas beauchamp

Ventilación y Refrigeración en Minas Subterráneas
MJ Howes

Iluminación en Minas Subterráneas
don trotón

Equipos de Protección Personal en Minería
Peter W. Pickerill

Incendios y Explosiones en Minas
Casey C. Beca

Detección de Gases
Paul MacKenzie-Wood

Preparación frente a emergencias
Gary Gibson

Peligros para la salud de la minería y la explotación de canteras
James L. Semanas

Mesas

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1. Factores de cantidad de aire de diseño
2. Potencias de enfriamiento de aire corregidas por ropa
3. Comparación de fuentes de luz de minas
4. Calefacción de carbón-jerarquía de temperaturas
5. Elementos/subelementos críticos de la preparación para emergencias
6. Instalaciones, equipos y materiales de emergencia
7. Matriz de capacitación en preparación para emergencias
8. Ejemplos de auditoría horizontal de planes de emergencia
9. Nombres comunes y efectos sobre la salud de los gases peligrosos

Figuras

Apunte a una miniatura para ver el título de la figura, haga clic para ver la figura en el contexto del artículo.

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Domingo, marzo de 13 2011 14: 50

Minería: una visión general

Los minerales y los productos minerales son la columna vertebral de la mayoría de las industrias. Prácticamente en todos los países del mundo se lleva a cabo alguna forma de minería o explotación de canteras. La minería tiene importantes efectos económicos, ambientales, laborales y sociales, tanto en los países o regiones donde se desarrolla como más allá. Para muchos países en desarrollo, la minería representa una proporción significativa del PIB y, a menudo, la mayor parte de los ingresos en divisas y la inversión extranjera.

El impacto ambiental de la minería puede ser significativo y duradero. Hay muchos ejemplos de buenas y malas prácticas en la gestión y rehabilitación de áreas minadas. El efecto ambiental del uso de minerales se está convirtiendo en un tema importante para la industria y su fuerza laboral. El debate sobre el calentamiento global, por ejemplo, podría afectar el uso del carbón en algunas áreas; el reciclaje reduce la cantidad de material nuevo requerido; y el uso creciente de materiales no minerales, como los plásticos, afecta la intensidad del uso de metales y minerales por unidad de PIB.

La competencia, la disminución de las leyes minerales, los mayores costos de tratamiento, la privatización y la reestructuración ejercen presión sobre las empresas mineras para que reduzcan sus costos y aumenten su productividad. La alta intensidad de capital de gran parte de la industria minera alienta a las empresas mineras a buscar el máximo uso de su equipo, lo que a su vez exige patrones de trabajo más flexibles y, a menudo, más intensivos. El empleo está cayendo en muchas áreas mineras debido al aumento de la productividad, la reestructuración radical y la privatización. Estos cambios no solo afectan a los mineros que deben encontrar un empleo alternativo; los que permanecen en la industria deben tener más habilidades y más flexibilidad. Encontrar el equilibrio entre el deseo de las empresas mineras de reducir costos y el de los trabajadores de salvaguardar sus puestos de trabajo ha sido un tema clave en todo el mundo de la minería. Las comunidades mineras también deben adaptarse a las nuevas operaciones mineras, así como a la reducción o el cierre.

La minería a menudo se considera una industria especial que involucra a comunidades muy unidas y trabajadores que realizan un trabajo sucio y peligroso. La minería también es un sector en el que muchos de los altos cargos (gerentes y empleadores) son ex mineros o ingenieros de minas con una amplia experiencia de primera mano sobre los problemas que afectan a sus empresas y fuerzas de trabajo. Además, los mineros a menudo han sido la élite de los trabajadores industriales y con frecuencia han estado a la vanguardia cuando los cambios políticos y sociales se han producido más rápido de lo previsto por el gobierno de turno.

Cada año se producen alrededor de 23 mil millones de toneladas de minerales, incluido el carbón. Para los minerales de alto valor, la cantidad de desechos producidos es muchas veces mayor que la del producto final. Por ejemplo, cada onza de oro es el resultado de tratar con unas 12 toneladas de mineral; cada tonelada de cobre proviene de unas 30 toneladas de mineral. Para materiales de menor valor (p. ej., arena, grava y arcilla), que representan la mayor parte del material extraído, la cantidad de material de desecho que se puede tolerar es mínima. Es seguro asumir, sin embargo, que las minas del mundo deben producir por lo menos el doble de la cantidad final requerida (excluyendo la remoción de la superficie “de sobrecarga”, que posteriormente se reemplaza y por lo tanto se maneja dos veces). A nivel mundial, por lo tanto, cada año se extraen unos 50 1.5 millones de toneladas de mineral. Esto es el equivalente a cavar un hoyo de XNUMX metros de profundidad del tamaño de Suiza cada año.

Empleo

La minería no es un empleador importante. Representa alrededor del 1% de la mano de obra mundial: unos 30 millones de personas, 10 millones de las cuales producen carbón. Sin embargo, por cada trabajo minero hay al menos un trabajo que depende directamente de la minería. Además, se estima que al menos 6 millones de personas no incluidas en la cifra anterior trabajan en minas de pequeña escala. Si se tienen en cuenta los dependientes, es probable que el número de personas que dependen de la minería para vivir sea de unos 300 millones.

Seguridad y salud

Los mineros se enfrentan a una combinación de circunstancias en el lugar de trabajo que cambia constantemente, tanto a diario como a lo largo del turno de trabajo. Algunos trabajan en un ambiente sin luz ni ventilación natural, creando vacíos en la tierra retirando material e intentando que no haya una reacción inmediata de los estratos circundantes. A pesar de los esfuerzos considerables en muchos países, el número de muertes, lesiones y enfermedades entre los mineros del mundo significa que, en la mayoría de los países, la minería sigue siendo la ocupación más peligrosa cuando se tiene en cuenta el número de personas expuestas al riesgo.

Aunque solo representa el 1% de la fuerza laboral mundial, la minería es responsable de alrededor del 8% de los accidentes fatales en el trabajo (alrededor de 15,000 por año). No existen datos fiables en cuanto a lesiones se refiere, pero son significativos, al igual que el número de trabajadores afectados por enfermedades profesionales (como neumoconiosis, hipoacusia y efectos de vibraciones) cuya invalidez prematura e incluso la muerte pueden atribuirse directamente a su trabajo.

La OIT y la Minería

La Organización Internacional del Trabajo (OIT) se ha ocupado de los problemas laborales y sociales de la industria minera desde sus inicios, haciendo esfuerzos considerables para mejorar el trabajo y la vida de quienes están en la industria minera, desde la adopción de las Horas de trabajo (Coal Mines ) (núm. 31) en 1931 al Convenio sobre seguridad y salud en las minas (núm. 176), que fue adoptado por la Conferencia Internacional del Trabajo en 1995. Durante 50 años, las reuniones tripartitas sobre minería han abordado una variedad de temas que van desde el empleo , condiciones de trabajo y formación para la seguridad y salud en el trabajo y las relaciones laborales. Los resultados son más de 140 conclusiones y resoluciones acordadas, algunas de las cuales han sido utilizadas a nivel nacional; otros han desencadenado la acción de la OIT, incluida una variedad de programas de capacitación y asistencia en los Estados Miembros. Algunos han llevado al desarrollo de códigos de prácticas de seguridad y, más recientemente, al nuevo estándar laboral.

En 1996 se introdujo un nuevo sistema de reuniones tripartitas más breves y más enfocadas, en las que se identificarán y debatirán temas mineros de actualidad para abordarlos de manera práctica en los países y regiones interesados, a nivel nacional y por parte de la OIT. . El primero de ellos, en 1999, versará sobre temas sociales y laborales de la pequeña minería.

Los temas laborales y sociales en la minería no pueden desligarse de otras consideraciones, ya sean económicas, políticas, técnicas o ambientales. Si bien no puede haber un enfoque modelo para garantizar que la industria minera se desarrolle de una manera que beneficie a todos los involucrados, existe una clara necesidad de que así sea. La OIT está haciendo todo lo posible para ayudar en el desarrollo laboral y social de esta industria vital. Pero no puede trabajar solo; debe contar con la participación activa de los interlocutores sociales para maximizar su impacto. La OIT también trabaja en estrecha colaboración con otras organizaciones internacionales, llamando su atención sobre la dimensión social y laboral de la minería y colaborando con ellas según corresponda.

Debido a la naturaleza peligrosa de la minería, la OIT siempre se ha preocupado profundamente por mejorar la seguridad y la salud en el trabajo. La Clasificación Internacional de Radiografías de Neumoconiosis de la OIT es una herramienta reconocida internacionalmente para el registro sistemático de anomalías radiográficas en el tórax provocadas por la inhalación de polvos. Dos repertorios de recomendaciones prácticas sobre seguridad y salud tratan exclusivamente de las minas subterráneas y de superficie; otros son relevantes para la industria minera.

La adopción del Convenio sobre Seguridad y Salud en las Minas en 1995, que ha establecido el principio para la acción nacional sobre la mejora de las condiciones de trabajo en la industria minera, es importante porque:

  • Los mineros enfrentan peligros especiales.
  • La industria minera en muchos países está adquiriendo una importancia creciente.
  • Las normas anteriores de la OIT sobre seguridad y salud en el trabajo, así como la legislación existente en muchos países, son inadecuadas para abordar las necesidades específicas de la minería.

 

Las dos primeras ratificaciones de la Convención ocurrieron a mediados de 1997; entrará en vigor a mediados de 1998.

Cursos

En los últimos años, la OIT ha llevado a cabo una variedad de proyectos de formación destinados a mejorar la seguridad y la salud de los mineros a través de una mayor concienciación, una mejor inspección y formación en rescate. Las actividades de la OIT hasta la fecha han contribuido al progreso en muchos países, armonizando la legislación nacional con las normas internacionales del trabajo y elevando el nivel de seguridad y salud en el trabajo en la industria minera.

Relaciones laborales y empleo

La presión para mejorar la productividad ante la intensificación de la competencia a veces puede dar lugar a que los principios básicos de la libertad sindical y la negociación colectiva se pongan en tela de juicio cuando las empresas perciben que su rentabilidad o incluso su supervivencia está en duda. Pero las relaciones laborales sólidas basadas en la aplicación constructiva de esos principios pueden hacer una contribución importante a la mejora de la productividad. Este tema se examinó extensamente en una reunión en 1995. Un punto importante que surgió fue la necesidad de una estrecha consulta entre los interlocutores sociales para que cualquier reestructuración necesaria tenga éxito y para que la industria minera en su conjunto obtenga beneficios duraderos. Además, se acordó que la nueva flexibilidad en la organización del trabajo y los métodos de trabajo no deberían poner en peligro los derechos de los trabajadores ni afectar negativamente a la salud y la seguridad.

Minería a pequeña escala

La minería en pequeña escala se divide en dos grandes categorías. La primera es la explotación de minas y canteras de materiales industriales y de construcción en pequeña escala, operaciones que en su mayoría son para mercados locales y están presentes en todos los países (ver figura 1). A menudo existen regulaciones para controlarlas y gravarlas, pero, en cuanto a las plantas de fabricación pequeñas, la falta de inspección y la aplicación laxa significan que persisten las operaciones informales o ilegales.

Figura 1. Cantera de piedra a pequeña escala en Bengala Occidental

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La segunda categoría es la extracción de minerales de valor relativamente alto, en particular oro y piedras preciosas (véase la figura 2). La producción generalmente se exporta, mediante ventas a organismos autorizados o mediante contrabando. El tamaño y el carácter de este tipo de minería en pequeña escala han hecho que las leyes existentes sean inadecuadas e imposibles de aplicar.

Figura 2. Mina de oro a pequeña escala en Zimbabue

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La minería en pequeña escala proporciona un empleo considerable, especialmente en las zonas rurales. En algunos países, muchas más personas están empleadas en la minería en pequeña escala, a menudo informal, que en el sector de la minería formal. Los datos limitados que existen sugieren que más de seis millones de personas se dedican a la minería en pequeña escala. Desafortunadamente, sin embargo, muchos de estos trabajos son precarios y están lejos de cumplir con las normas laborales internacionales y nacionales. Las tasas de accidentes en las minas de pequeña escala son habitualmente seis o siete veces más altas que en las operaciones más grandes, incluso en los países industrializados. Las enfermedades, muchas debidas a condiciones antihigiénicas, son comunes en muchos sitios. Esto no quiere decir que no haya minas seguras, limpias y de pequeña escala; las hay, pero tienden a ser una pequeña minoría.

Un problema especial es el empleo de niños. Como parte de su Programa Internacional para la Erradicación del Trabajo Infantil, la OIT está llevando a cabo proyectos en varios países de África, Asia y América Latina para brindar oportunidades educativas y perspectivas alternativas de generación de ingresos para sacar a los niños de las minas de carbón, oro y piedras preciosas en tres regiones de estos países. Este trabajo está siendo coordinado con el sindicato internacional de mineros (ICEM) y con organizaciones no gubernamentales (ONG) locales y agencias gubernamentales.

Las ONG también han trabajado ardua y eficazmente a nivel local para introducir tecnologías apropiadas para mejorar la eficiencia y mitigar el impacto en la salud y el medio ambiente de la minería en pequeña escala. Algunas organizaciones gubernamentales internacionales (OIG) han realizado estudios y desarrollado directrices y programas de acción. Estos abordan el trabajo infantil, el papel de las mujeres y los pueblos indígenas, la reforma tributaria y de títulos de propiedad y el impacto ambiental, pero, hasta ahora, parecen haber tenido un efecto poco perceptible. Cabe señalar, sin embargo, que sin el apoyo activo y la participación de los gobiernos, el éxito de tales esfuerzos es problemático.

Además, en su mayor parte, parece haber poco interés entre los mineros en pequeña escala en el uso de tecnología barata, disponible y eficaz para mitigar los efectos en la salud y el medio ambiente, como las retortas para recuperar el mercurio. A menudo no hay ningún incentivo para hacerlo, ya que el costo del mercurio no es una limitación. Además, particularmente en el caso de los mineros itinerantes, con frecuencia no existe un interés a largo plazo en preservar la tierra para su uso después de que haya cesado la actividad minera. El desafío es mostrar a los mineros en pequeña escala que hay mejores formas de realizar su minería que no limitarían indebidamente sus actividades y que serían mejores para ellos en términos de salud y riqueza, mejores para la tierra y mejores para el país. Las “Directrices de Harare”, desarrolladas en el Seminario Interregional de las Naciones Unidas sobre Directrices para el Desarrollo de la Minería en Pequeña y Mediana Escala de 1993, brindan orientación a los gobiernos y a las agencias de desarrollo para abordar los diferentes temas de manera completa y coordinada. La falta de participación de las organizaciones de empleadores y de trabajadores en la mayor parte de la actividad minera en pequeña escala impone una responsabilidad especial al gobierno en la incorporación de la minería en pequeña escala al sector formal, una acción que mejoraría la situación de los mineros en pequeña escala y reduciría notablemente aumentar los beneficios económicos y sociales de la pequeña minería. Además, en una mesa redonda internacional en 1995 organizada por el Banco Mundial, se desarrolló una estrategia para la minería artesanal que apunta a minimizar los efectos secundarios negativos, incluidas las malas condiciones de seguridad y salud de esta actividad, y maximizar los beneficios socioeconómicos.

El Convenio sobre seguridad y salud en las minas y la recomendación que lo acompaña (núm. 183) establecen en detalle un punto de referencia acordado internacionalmente para guiar la legislación y la práctica nacionales. Cubre todas las minas y proporciona un piso: el requisito mínimo de seguridad contra el cual deben medirse todos los cambios en las operaciones mineras. Las disposiciones del Convenio ya se están incluyendo en la nueva legislación minera y en los convenios colectivos de varios países y las normas mínimas que establece son superadas por las normas de seguridad y salud ya promulgadas en muchos países mineros. Queda por ratificar el Convenio en todos los países (la ratificación le daría fuerza de ley), para asegurar que las autoridades apropiadas cuenten con el personal y los fondos adecuados para que puedan monitorear la implementación de las regulaciones en todos los sectores de la industria minera. . La OIT también supervisará la aplicación del Convenio en los países que lo ratifiquen.

 

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Domingo, marzo de 13 2011 15: 09

Exploración

La exploración de minerales es el precursor de la minería. La exploración es un negocio de alto riesgo y alto costo que, si tiene éxito, da como resultado el descubrimiento de un depósito mineral que puede explotarse de manera rentable. En 1992, se gastaron 1.2 millones de dólares estadounidenses en todo el mundo en exploración; esto aumentó a casi US$2.7 millones en 1995. Muchos países fomentan la inversión en exploración y la competencia es alta para explorar en áreas con buen potencial para el descubrimiento. Casi sin excepción, la exploración de minerales en la actualidad la llevan a cabo equipos interdisciplinarios de buscadores, geólogos, geofísicos y geoquímicos que buscan depósitos minerales en todos los terrenos del mundo.

La exploración minera comienza con una reconocimiento or generativo etapa y procede a través de un evaluación de objetivos etapa que, si tiene éxito, conduce a exploración avanzada. A medida que un proyecto avanza a través de las diversas etapas de exploración, el tipo de trabajo cambia al igual que los problemas de salud y seguridad.

El trabajo de campo de reconocimiento a menudo lo realizan pequeños grupos de geocientíficos con apoyo limitado en terrenos desconocidos. El reconocimiento puede comprender prospección, mapeo y muestreo geológico, muestreo geoquímico preliminar y de amplio espacio y estudios geofísicos. La exploración más detallada comienza durante la fase de prueba de objetivos una vez que se adquiere la tierra a través de un permiso, concesión, arrendamiento o concesiones minerales. El trabajo de campo detallado que comprende mapeo geológico, muestreo y estudios geofísicos y geoquímicos requiere una cuadrícula para el control del estudio. Este trabajo frecuentemente produce objetivos que justifican la prueba mediante excavación de zanjas o perforación, lo que implica el uso de equipos pesados ​​como retroexcavadoras, palas mecánicas, topadoras, perforadoras y, en ocasiones, explosivos. El equipo de perforación de diamante, rotatorio o de percusión puede montarse en un camión o puede transportarse al sitio de perforación sobre patines. Ocasionalmente, se utilizan helicópteros para transportar taladros entre sitios de perforación.

Algunos resultados de la exploración del proyecto serán lo suficientemente alentadores para justificar la exploración avanzada que requiere la recolección de muestras grandes o a granel para evaluar el potencial económico de un depósito mineral. Esto se puede lograr mediante una perforación intensiva, aunque para muchos depósitos de minerales puede ser necesaria alguna forma de excavación de zanjas o muestreo subterráneo. Se puede excavar un pozo de exploración, un declive o un socavón para obtener acceso subterráneo al depósito. Aunque el trabajo real lo llevan a cabo los mineros, la mayoría de las empresas mineras se asegurarán de que un geólogo de exploración sea responsable del programa de muestreo subterráneo.

El Bienestar y la Seguridad

En el pasado, los empleadores rara vez implementaban o monitoreaban programas y procedimientos de seguridad en la exploración. Incluso hoy en día, los trabajadores de exploración suelen tener una actitud arrogante hacia la seguridad. Como resultado, los problemas de salud y seguridad pueden pasarse por alto y no considerarse parte integral del trabajo del explorador. Afortunadamente, muchas empresas de exploración minera ahora se esfuerzan por cambiar este aspecto de la cultura de exploración exigiendo que los empleados y contratistas sigan los procedimientos de seguridad establecidos.

El trabajo de exploración suele ser estacional. En consecuencia, existen presiones para completar el trabajo en un tiempo limitado, a veces a expensas de la seguridad. Además, a medida que el trabajo de exploración avanza hacia etapas posteriores, aumenta el número y la variedad de riesgos y peligros. El trabajo de campo de reconocimiento temprano requiere solo un pequeño equipo de campo y un campamento. La exploración más detallada generalmente requiere campamentos de campo más grandes para acomodar a una mayor cantidad de empleados y contratistas. Los temas de seguridad, especialmente la capacitación en temas de salud personal, los peligros del campamento y el lugar de trabajo, el uso seguro del equipo y la seguridad transversal, se vuelven muy importantes para los geocientíficos que pueden no haber tenido experiencia previa en el trabajo de campo.

Debido a que el trabajo de exploración a menudo se lleva a cabo en áreas remotas, la evacuación a un centro de tratamiento médico puede ser difícil y puede depender de las condiciones climáticas o de la luz del día. Por lo tanto, los procedimientos y las comunicaciones de emergencia deben planificarse y probarse cuidadosamente antes de que comience el trabajo de campo.

Si bien la seguridad al aire libre puede considerarse sentido común o "sentido común", se debe recordar que lo que se considera sentido común en una cultura puede no serlo en otra cultura. Las empresas mineras deben proporcionar a los empleados de exploración un manual de seguridad que aborde los problemas de las regiones donde trabajan. Un manual de seguridad integral puede formar la base para las reuniones de orientación del campamento, las sesiones de capacitación y las reuniones de seguridad de rutina durante la temporada de campo.

Prevención de riesgos para la salud personal

El trabajo de exploración somete a los empleados a un duro trabajo físico que incluye atravesar terrenos, levantar objetos pesados ​​con frecuencia, utilizar equipos potencialmente peligrosos y estar expuestos al calor, al frío, a la precipitación y quizás a gran altura (consulte la figura 1). Es esencial que los empleados estén en buenas condiciones físicas y en buen estado de salud cuando comiencen el trabajo de campo. Los empleados deben tener las vacunas al día y estar libres de enfermedades transmisibles (p. ej., hepatitis y tuberculosis) que puedan propagarse rápidamente a través de un campamento. Idealmente, todos los trabajadores de exploración deberían estar capacitados y certificados en primeros auxilios básicos y habilidades de primeros auxilios en áreas silvestres. Los campamentos o lugares de trabajo más grandes deben tener al menos un empleado capacitado y certificado en habilidades de primeros auxilios industriales o avanzados.

Figura 1. Perforación en montañas de la Columbia Británica, Canadá, con un taladro ligero Winkie

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Guillermo S Mitchell

Los trabajadores al aire libre deben usar ropa adecuada que los proteja del calor, el frío y la lluvia o la nieve extremos. En regiones con altos niveles de luz ultravioleta, los trabajadores deben usar un sombrero de ala ancha y una loción de protección solar con un factor de protección solar (FPS) alto para proteger la piel expuesta. Cuando se requiere repelente de insectos, el repelente que contiene DEET (N,N-dietilmeta-toluamida) es más efectivo para prevenir las picaduras de mosquitos. La ropa tratada con permetrina ayuda a proteger contra las garrapatas.

Entrenamiento. Todos los empleados de campo deben recibir capacitación en temas como el levantamiento, el uso correcto del equipo de seguridad aprobado (por ejemplo, anteojos de seguridad, botas de seguridad, respiradores, guantes apropiados) y las precauciones de salud necesarias para evitar lesiones debido al estrés por calor, estrés por frío, deshidratación, exposición a la luz ultravioleta, protección contra picaduras de insectos y exposición a cualquier enfermedad endémica. Los trabajadores de exploración que aceptan asignaciones en países en desarrollo deben educarse sobre los problemas locales de salud y seguridad, incluida la posibilidad de secuestro, robo y asalto.

Medidas preventivas para el camping

Los posibles problemas de salud y seguridad variarán según la ubicación, el tamaño y el tipo de trabajo realizado en un campamento. Cualquier campamento de campo debe cumplir con las normas locales sobre incendios, salud, saneamiento y seguridad. Un campamento limpio y ordenado ayudará a reducir los accidentes.

Ubicación. Se debe establecer un lugar para acampar lo más cerca posible del lugar de trabajo para minimizar el tiempo de viaje y la exposición a los peligros asociados con el transporte. Un campamento debe estar ubicado lejos de cualquier peligro natural y tener en cuenta los hábitos y el hábitat de los animales salvajes que pueden invadir un campamento (por ejemplo, insectos, osos y reptiles). Siempre que sea posible, los campamentos deben estar cerca de una fuente de agua potable (ver figura 2). Cuando se trabaja a gran altura, el campamento debe ubicarse a una altura más baja para ayudar a prevenir el mal de altura.

Figura 2. Campamento de verano, Territorios del Noroeste, Canadá

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Guillermo S Mitchell

Control de incendios y manejo de combustible. Los campamentos deben instalarse de modo que las tiendas de campaña o las estructuras estén bien espaciadas para evitar o reducir la propagación del fuego. El equipo de extinción de incendios debe mantenerse en un depósito central y los extintores de incendios apropiados deben mantenerse en las estructuras de la cocina y la oficina. Las normas sobre fumar ayudan a prevenir incendios tanto en el campamento como en el campo. Todos los trabajadores deben participar en simulacros de incendio y conocer los planes de evacuación en caso de incendio. Los combustibles deben etiquetarse con precisión para garantizar que se utilice el combustible correcto para lámparas, estufas, generadores, etc. Los escondites de combustible deben ubicarse al menos a 100 m del campamento y por encima de cualquier posible inundación o nivel de marea.

Saneamiento. Los campamentos requieren un suministro de agua potable segura. La fuente debe probarse para la pureza, si es necesario. Cuando sea necesario, el agua potable debe almacenarse en recipientes limpios y etiquetados separados del agua no potable. Se debe examinar la calidad de los envíos de alimentos al llegar e inmediatamente refrigerarlos o almacenarlos en contenedores para evitar invasiones de insectos, roedores o animales más grandes. Las instalaciones para lavarse las manos deben estar ubicadas cerca de las áreas para comer y las letrinas. Las letrinas deben cumplir con las normas de salud pública y deben estar ubicadas a una distancia mínima de 100 m de cualquier arroyo o costa.

Equipo de campamento, equipo de campo y maquinaria. Todo el equipo (por ejemplo, motosierras, hachas, martillos, machetes, radios, estufas, linternas, equipo geofísico y geoquímico) debe mantenerse en buen estado. Si se requieren armas de fuego para la seguridad personal de animales salvajes como los osos, su uso debe controlarse y monitorearse estrictamente.

Comunicación. Es importante establecer horarios regulares de comunicación. La buena comunicación aumenta la moral y la seguridad y forma la base para un plan de respuesta a emergencias.

Entrenamiento. Los empleados deben estar capacitados en el uso seguro de todos los equipos. Todos los geofísicos y ayudantes deben estar capacitados para usar equipo geofísico terrestre (tierra) que pueda operar a alta corriente o voltaje. Los temas de capacitación adicionales deben incluir prevención de incendios, simulacros de incendio, manejo de combustible y manejo de armas de fuego, cuando corresponda.

Medidas preventivas en el lugar de trabajo

Las pruebas de objetivos y las etapas avanzadas de exploración requieren campamentos de campo más grandes y el uso de equipo pesado en el lugar de trabajo. Solo los trabajadores capacitados o los visitantes autorizados deben tener acceso a los lugares de trabajo donde se opera equipo pesado.

Equipamiento pesado. Solo el personal debidamente autorizado y capacitado puede operar equipos pesados. Los trabajadores deben estar constantemente atentos y nunca acercarse a equipos pesados ​​a menos que estén seguros de que el operador sabe dónde están, qué pretenden hacer y adónde pretenden ir.

Figura 3. Taladro montado en camión en Australia

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Williams S. Mitchell

Equipos de perforación. Las cuadrillas deben estar completamente capacitadas para el trabajo. Deben usar el equipo de protección personal adecuado (p. ej., cascos, botas con punta de acero, protección auditiva, guantes, gafas protectoras y máscaras contra el polvo) y evitar usar ropa holgada que pueda quedar atrapada en la maquinaria. Los equipos de perforación deben cumplir con todos los requisitos de seguridad (p. ej., protecciones que cubran todas las partes móviles de la maquinaria, mangueras de aire de alta presión aseguradas con abrazaderas y cadenas de seguridad) (consulte la figura 3). Los trabajadores deben ser conscientes de las condiciones resbaladizas, húmedas, grasientas o heladas debajo de los pies y mantener el área de perforación lo más ordenada posible (consulte la figura 4).

Figura 4. Perforación con circulación inversa en un lago congelado en Canadá

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Guillermo S Mitchell

Excavaciones. Los pozos y trincheras deben construirse para cumplir con las pautas de seguridad con sistemas de soporte o los lados deben recortarse a 45º para evitar el colapso. Los trabajadores nunca deben trabajar solos o permanecer solos en un pozo o zanja, incluso por un período corto de tiempo, ya que estas excavaciones se derrumban fácilmente y pueden enterrar a los trabajadores.

Explosivos Solo el personal capacitado y con licencia debe manipular explosivos. Se deben seguir cuidadosamente las normas para el manejo, almacenamiento y transporte de explosivos y detonadores.

Medidas preventivas en terrenos atravesados

Los trabajadores de exploración deben estar preparados para hacer frente al terreno y el clima de su área de campo. El terreno puede incluir desiertos, pantanos, bosques o terreno montañoso de selva o glaciares y campos de nieve. Las condiciones pueden ser calientes o frías y secas o húmedas. Los peligros naturales pueden incluir rayos, incendios forestales, avalanchas, deslizamientos de tierra o inundaciones repentinas, etc. Los insectos, reptiles y/o animales grandes pueden presentar peligros mortales.

Los trabajadores no deben correr riesgos ni ponerse en peligro para obtener muestras. Los empleados deben recibir capacitación en procedimientos de cruce seguro para el terreno y las condiciones climáticas donde trabajan. Necesitan entrenamiento de supervivencia para reconocer y combatir la hipotermia, la hipertermia y la deshidratación. Los empleados deben trabajar en parejas y llevar suficiente equipo, comida y agua (o tener acceso a un depósito de emergencia) para poder pasar una o dos noches inesperadas en el campo si surge una situación de emergencia. Los trabajadores de campo deben mantener horarios de comunicación de rutina con el campamento base. Todos los campamentos deben tener planes de respuesta de emergencia establecidos y probados en caso de que los trabajadores de campo necesiten ser rescatados.

Medidas preventivas en el transporte

Muchos accidentes e incidentes ocurren durante el transporte hacia o desde un sitio de trabajo de exploración. El exceso de velocidad y/o el consumo de alcohol durante la conducción de vehículos o embarcaciones son problemas de seguridad relevantes.

Vehículos Las causas comunes de accidentes de vehículos incluyen condiciones peligrosas del camino y/o del clima, vehículos sobrecargados o cargados incorrectamente, prácticas de remolque inseguras, fatiga del conductor, conductores sin experiencia y animales o personas en el camino, especialmente de noche. Las medidas preventivas incluyen seguir técnicas de manejo defensivo al operar cualquier tipo de vehículo. Los conductores y pasajeros de automóviles y camiones deben usar cinturones de seguridad y seguir procedimientos seguros de carga y remolque. Solo se deben usar vehículos que puedan operar de manera segura en el terreno y las condiciones climáticas del área de campo, por ejemplo, vehículos con tracción en las cuatro ruedas, motocicletas de dos ruedas, vehículos todo terreno (ATV) o motos de nieve (consulte la figura 4). Los vehículos deben tener un mantenimiento regular y contener el equipo adecuado, incluido el equipo de supervivencia. Se requiere ropa protectora y un casco cuando se conducen vehículos todo terreno o motocicletas de dos ruedas.

Figura 5. Transporte de campo de invierno en Canadá

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Guillermo S Mitchell

Aeronave. El acceso a sitios remotos depende con frecuencia de aeronaves de ala fija y helicópteros (ver figura 6). Solo se deben contratar empresas de alquiler con equipos en buen estado y un buen historial de seguridad. Se recomiendan aviones con motores de turbina. Los pilotos nunca deben exceder el número legal de horas de vuelo permitidas y nunca deben volar cuando están fatigados o se les pide que vuelen en condiciones climáticas inaceptables. Los pilotos deben supervisar la carga adecuada de todas las aeronaves y cumplir con las restricciones de carga útil. Para evitar accidentes, los trabajadores de exploración deben estar capacitados para trabajar de manera segura alrededor de las aeronaves. Deben seguir procedimientos seguros de embarque y carga. Nadie debe caminar en la dirección de las hélices o palas del rotor; son invisibles cuando se mueven. Los sitios de aterrizaje de helicópteros deben mantenerse libres de desechos sueltos que puedan convertirse en proyectiles en el aire en la corriente descendente de las palas del rotor.

Figura 6. Descarga de suministros de campo de Twin Otter, Territorios del Noroeste, Canadá

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Guillermo S Mitchell

Eslinga. Los helicópteros se utilizan a menudo para mover suministros, combustible, equipo de perforación y campamento. Algunos peligros importantes incluyen la sobrecarga, el uso incorrecto o el mantenimiento deficiente de los equipos de eslingas, los lugares de trabajo desordenados con escombros o equipos que pueden salir volando, vegetación que sobresale o cualquier cosa en la que las cargas puedan engancharse. Además, la fatiga del piloto, la falta de capacitación del personal, la falta de comunicación entre las partes involucradas (especialmente entre el piloto y el personal de tierra) y las condiciones climáticas marginales aumentan los riesgos de eslingas. Para un eslingaje seguro y para prevenir accidentes, todas las partes deben seguir los procedimientos de eslingaje seguro y estar completamente alerta y bien informados con las responsabilidades mutuas claramente entendidas. El peso de la carga de la eslinga no debe exceder la capacidad de elevación del helicóptero. Las cargas deben colocarse de modo que queden seguras y nada se salga de la red de carga. Cuando se eslinga con una línea muy larga (p. ej., selva, sitios montañosos con árboles muy altos), se debe usar una pila de troncos o rocas grandes para pesar la eslinga para el viaje de regreso porque nunca se debe volar con eslingas vacías o cuerdas de seguridad colgando. del gancho de la eslinga. Se han producido accidentes fatales cuando las cuerdas de seguridad sin peso golpean la cola del helicóptero o el rotor principal durante el vuelo.

Barcos Los trabajadores que dependen de botes para el transporte de campo en aguas costeras, lagos de montaña, arroyos o ríos pueden enfrentarse a los peligros de los vientos, la niebla, los rápidos, los bajíos y los objetos sumergidos o semisumergidos. Para prevenir accidentes de navegación, los operadores deben conocer y no exceder las limitaciones de su embarcación, su motor y sus propias capacidades de navegación. Se debe utilizar el bote más grande y seguro disponible para el trabajo. Todos los trabajadores deben usar un dispositivo de flotación personal (PFD) de buena calidad siempre que viajen y/o trabajen en botes pequeños. Además, todas las embarcaciones deben llevar todo el equipamiento legalmente exigido más repuestos, herramientas, equipos de supervivencia y primeros auxilios y llevar y utilizar siempre cartas y tablas de mareas actualizadas.

 

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Domingo, marzo de 13 2011 15: 35

Tipos de minería del carbón

La justificación para seleccionar un método para extraer carbón depende de factores tales como la topografía, la geometría de la veta de carbón, la geología de las rocas suprayacentes y los requisitos o restricciones ambientales. Por encima de estos, sin embargo, están los factores económicos. Incluyen: disponibilidad, calidad y costos de la fuerza laboral requerida (incluida la disponibilidad de supervisores y gerentes capacitados); adecuación de las instalaciones de vivienda, alimentación y recreación para los trabajadores (especialmente cuando la mina está ubicada a cierta distancia de una comunidad local); disponibilidad de los equipos y maquinaria necesarios y de trabajadores capacitados para operarlos; disponibilidad y costos de transporte para los trabajadores, suministros necesarios y para llevar el carbón al usuario o comprador; disponibilidad y costo del capital necesario para financiar la operación (en moneda local); y el mercado para el tipo particular de carbón a extraer (es decir, el precio al que puede venderse). Un factor importante es el relación de extracción, es decir, la cantidad de material de sobrecarga a remover en proporción a la cantidad de carbón que se puede extraer; a medida que aumenta, el costo de la minería se vuelve menos atractivo. Un factor importante, especialmente en la minería a cielo abierto, que, lamentablemente, a menudo se pasa por alto en la ecuación, es el costo de restaurar el terreno y el medio ambiente cuando se cierra la operación minera.

El Bienestar y la Seguridad

Otro factor crítico es el costo de proteger la salud y la seguridad de los mineros. Desafortunadamente, particularmente en operaciones a pequeña escala, en lugar de sopesarse para decidir si se debe extraer el carbón o cómo, las medidas de protección necesarias a menudo se ignoran o se subestiman.

En realidad, aunque siempre hay peligros insospechados, que pueden provenir de los elementos en lugar de las operaciones mineras, cualquier operación minera puede ser segura siempre que haya un compromiso de todas las partes para una operación segura.

Minas de carbón de superficie

La extracción de carbón a cielo abierto se realiza mediante una variedad de métodos según la topografía, el área en la que se realiza la extracción y los factores ambientales. Todos los métodos implican la eliminación de material de sobrecarga para permitir la extracción del carbón. Aunque generalmente son más seguras que la minería subterránea, las operaciones de superficie tienen algunos peligros específicos que deben abordarse. Entre ellos destaca el uso de equipos pesados ​​que, además de accidentes, pueden implicar exposición a gases de escape, ruido y contacto con combustibles, lubricantes y disolventes. Las condiciones climáticas, como fuertes lluvias, nieve y hielo, poca visibilidad y calor o frío excesivos pueden agravar estos peligros. Cuando se requieren voladuras para romper formaciones rocosas, se requieren precauciones especiales en el almacenamiento, manejo y uso de explosivos.

Las operaciones de superficie requieren el uso de enormes vertederos de desechos para almacenar los productos de sobrecarga. Se deben implementar controles apropiados para evitar fallas en el vertedero y para proteger a los empleados, el público en general y el medio ambiente.

Minería subterránea

También hay una variedad de métodos para la minería subterránea. Su denominador común es la creación de túneles desde la superficie hasta la veta de carbón y el uso de máquinas y/o explosivos para extraer el carbón. Además de la alta frecuencia de accidentes (la minería del carbón ocupa un lugar destacado en la lista de lugares de trabajo peligrosos dondequiera que se mantengan estadísticas), el potencial de un incidente importante que involucre múltiples pérdidas de vidas siempre está presente en las operaciones subterráneas. Dos causas principales de tales catástrofes son los derrumbes debido a la ingeniería defectuosa de los túneles y la explosión y el fuego debido a la acumulación de metano y/o niveles inflamables de polvo de carbón en el aire.

Metano

El metano es altamente explosivo en concentraciones de 5 a 15% y ha sido la causa de numerosos desastres mineros. La mejor manera de controlarlo es proporcionando un flujo de aire adecuado para diluir el gas a un nivel que esté por debajo de su rango explosivo y expulsarlo rápidamente del funcionamiento. Los niveles de metano deben ser monitoreados continuamente y establecer reglas para cerrar las operaciones cuando su concentración alcanza 1 a 1.5% y evacuar la mina rápidamente si alcanza niveles de 2 a 2.5%.

Polvo de carbón

Además de causar la enfermedad del pulmón negro (antracosis) si los mineros lo inhalan, el polvo de carbón es explosivo cuando el polvo fino se mezcla con el aire y se enciende. El polvo de carbón en el aire se puede controlar mediante rociadores de agua y ventilación por extracción. Puede recogerse filtrando el aire de recirculación o puede neutralizarse añadiendo polvo de piedra en cantidades suficientes para volver inerte la mezcla de polvo de carbón y aire.

 

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Domingo, marzo de 13 2011 15: 49

Técnicas en Minería Subterránea

Hay minas subterráneas en todo el mundo que presentan un caleidoscopio de métodos y equipos. Hay aproximadamente 650 minas subterráneas, cada una con una producción anual que supera las 150,000 toneladas, que representan el 90% de la producción de mineral del mundo occidental. Además, se estima que hay 6,000 minas más pequeñas, cada una de las cuales produce menos de 150,000 toneladas. Cada mina es única con un lugar de trabajo, instalaciones y trabajos subterráneos dictados por los tipos de minerales que se buscan y la ubicación y las formaciones geológicas, así como por consideraciones económicas como el mercado para el mineral en particular y la disponibilidad de fondos para la inversión. Algunas minas han estado en operación continua durante más de un siglo, mientras que otras apenas están comenzando.

Las minas son lugares peligrosos donde la mayoría de los trabajos implican un trabajo arduo. Los peligros que enfrentan los trabajadores van desde catástrofes como derrumbes, explosiones e incendios hasta accidentes, exposición al polvo, ruido, calor y más. La protección de la salud y la seguridad de los trabajadores es una consideración importante en las operaciones mineras realizadas correctamente y, en la mayoría de los países, lo exigen las leyes y los reglamentos.

la mina subterranea

La mina subterránea es una fábrica ubicada en la roca madre dentro de la tierra en la que los mineros trabajan para recuperar los minerales escondidos en la masa rocosa. Perforan, cargan y realizan voladuras para acceder y recuperar el mineral, es decir, roca que contiene una mezcla de minerales de los cuales al menos uno puede procesarse en un producto que puede venderse con una ganancia. El mineral se lleva a la superficie para ser refinado en un concentrado de alto grado.

Trabajar dentro de la masa rocosa muy por debajo de la superficie requiere infraestructuras especiales: una red de pozos, túneles y cámaras que se conectan con la superficie y permiten el movimiento de trabajadores, máquinas y rocas dentro de la mina. El pozo es el acceso al subsuelo donde galerías laterales conectan la estación del pozo con los rebajes de producción. La rampa interna es una galería inclinada que une los niveles subterráneos a diferentes elevaciones (es decir, profundidades). Todas las aberturas subterráneas necesitan servicios tales como ventilación de escape y aire fresco, energía eléctrica, agua y aire comprimido, drenajes y bombas para recolectar el agua subterránea filtrada y un sistema de comunicación.

Instalaciones y sistemas de elevación

El headframe es un edificio alto que identifica la mina en la superficie. Se encuentra directamente sobre el pozo, la arteria principal de la mina a través de la cual los mineros entran y salen de su lugar de trabajo y a través de la cual se bajan los suministros y el equipo y se elevan el mineral y los materiales de desecho a la superficie. Las instalaciones de pozos y polipastos varían según la necesidad de capacidad, profundidad, etc. Cada mina debe tener al menos dos pozos para proporcionar una ruta alternativa de escape en caso de emergencia.

La elevación y el desplazamiento del eje están regulados por normas estrictas. El equipo de elevación (p. ej., enrollador, frenos y cable) está diseñado con amplios márgenes de seguridad y se revisa a intervalos regulares. El interior del pozo es inspeccionado regularmente por personas que se encuentran en la parte superior de la jaula, y los botones de parada en todas las estaciones activan el freno de emergencia.

Las puertas frente al eje bloquean las aberturas cuando la jaula no está en la estación. Cuando llega la jaula y se detiene por completo, una señal despeja la puerta para que se abra. Después de que los mineros hayan entrado en la jaula y cerrado la puerta, otra señal despeja la jaula para moverse hacia arriba o hacia abajo del pozo. La práctica varía: los comandos de señales pueden ser dados por un guía de jaula o, siguiendo las instrucciones publicadas en cada estación de pozo, los mineros pueden señalar los destinos de los pozos por sí mismos. Por lo general, los mineros son muy conscientes de los peligros potenciales en la conducción y elevación de pozos, y los accidentes son raros.

perforación diamantina

Un depósito mineral dentro de la roca debe mapearse antes del inicio de la extracción. Es necesario saber dónde se encuentra el yacimiento y definir su ancho, largo y profundidad para lograr una visión tridimensional del yacimiento.

La perforación diamantina se utiliza para explorar una masa rocosa. La perforación se puede realizar desde la superficie o desde la galería en la mina subterránea. Una broca tachonada con pequeños diamantes corta un núcleo cilíndrico que queda atrapado en la cadena de tubos que sigue a la broca. El núcleo se recupera y analiza para averiguar qué hay en la roca. Las muestras de núcleo se inspeccionan y las porciones mineralizadas se dividen y analizan para determinar el contenido de metal. Se requieren extensos programas de perforación para ubicar los depósitos minerales; se perforan agujeros en intervalos horizontales y verticales para identificar las dimensiones del yacimiento (ver figura 1).

Figura 1. Patrón de perforación, mina Garpenberg, una mina de plomo y zinc, Suecia

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Desarrollo de la mina

El desarrollo de la mina involucra las excavaciones necesarias para establecer la infraestructura necesaria para la producción de rebajes y para preparar la futura continuidad de las operaciones. Los elementos de rutina, todos producidos por la técnica de perforación-explosión-excavación, incluyen galerías horizontales, rampas inclinadas y elevaciones verticales o inclinadas.

Hundimiento del eje

El hundimiento del pozo implica la excavación de roca que avanza hacia abajo y generalmente se asigna a los contratistas en lugar de que lo haga el personal de la mina. Requiere trabajadores experimentados y equipo especial, como un cabezal de hundimiento de pozos, un polipasto especial con un balde grande que cuelga de la cuerda y un dispositivo de excavación de pozos con agarre de cactus.

El equipo de hundimiento del pozo está expuesto a una variedad de peligros. Trabajan en el fondo de una profunda excavación vertical. Las personas, el material y la roca volada deben compartir el balde grande. Las personas en el fondo del pozo no tienen dónde esconderse de los objetos que caen. Claramente, el hundimiento de pozos no es un trabajo para los inexpertos.

Deriva y rampa

Una deriva es un túnel de acceso horizontal utilizado para el transporte de rocas y minerales. La excavación de galerías es una actividad rutinaria en el desarrollo de la mina. En las minas mecanizadas, se utilizan perforadoras jumbo electrohidráulicas de dos brazos para la perforación frontal. Los perfiles de deriva típicos son de 16.0 m2 de sección y el frente está perforado a una profundidad de 4.0 m. Los pozos se cargan neumáticamente con un explosivo, generalmente a granel de nitrato de amonio (ANFO), desde un camión de carga especial. Se utilizan detonadores no eléctricos (Nonel) de retardo corto.

El desescombro se realiza con vehículos LHD (carga-transporte-descarga) (ver figura 2) con una capacidad de balde de aproximadamente 3.0 m3. El estiércol se transporta directamente al sistema de paso de mineral y se transfiere a un camión para recorridos más largos. Las rampas son pasajes que conectan uno o más niveles en pendientes que van desde 1:7 a 1:10 (una pendiente muy empinada en comparación con las carreteras normales) que proporcionan la tracción adecuada para equipos pesados ​​autopropulsados. Las rampas a menudo se conducen en espiral ascendente o descendente, similar a una escalera de caracol. La excavación en rampa es una rutina en el cronograma de desarrollo de la mina y utiliza el mismo equipo que la excavación a la deriva.

Figura 2. Cargador LHD

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Atlas Copco

El aumento de

Una elevación es una abertura vertical o muy inclinada que conecta diferentes niveles en la mina. Puede servir como acceso en escalera a los rebajes, como paso de mineral o como vía de aire en el sistema de ventilación de la mina. Criar es un trabajo difícil y peligroso, pero necesario. Los métodos de elevación varían desde la simple perforación y voladura manual hasta la excavación mecánica de roca con máquinas perforadoras de elevación (RBM, por sus siglas en inglés) (consulte la figura 3).

Figura 3. Métodos de crianza

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Levantamiento manual

La elevación manual es un trabajo difícil, peligroso y físicamente exigente que desafía la agilidad, la fuerza y ​​la resistencia del minero. Es un trabajo para ser asignado solo a mineros experimentados en buenas condiciones físicas. Por regla general, la sección elevada está dividida en dos compartimentos por una pared de madera. Uno se mantiene abierto para la escalera que se usa para subir al frente, tuberías de aire, etc. El otro se llena con roca de voladura que el minero usa como plataforma cuando perfora la ronda. La separación de la madera se extiende después de cada vuelta. El trabajo implica subir escaleras, encofrado, perforación y voladura de rocas, todo realizado en un espacio reducido y mal ventilado. Todo lo realiza un solo minero, ya que no hay lugar para un ayudante. Las minas buscan alternativas a los peligrosos y laboriosos métodos de levantamiento manual.

El escalador

El escalador elevado es un vehículo que evita subir escaleras y gran parte de la dificultad del método manual. Este vehículo sube la elevación sobre un riel guía atornillado a la roca y proporciona una plataforma de trabajo robusta cuando el minero está perforando la ronda de arriba. Se pueden excavar elevaciones muy altas con el escalador de elevaciones con una seguridad mucho mejor que con el método manual. Sin embargo, la excavación elevada sigue siendo un trabajo muy peligroso.

La máquina perforadora de chimeneas

El RBM es una poderosa máquina que rompe la roca mecánicamente (ver figura 4). Se erige sobre la elevación planificada y se perfora un orificio piloto de unos 300 mm de diámetro para atravesar un objetivo de nivel inferior. El taladro piloto se reemplaza por un cabezal de escariado con el diámetro de la elevación prevista y el RBM se pone en reversa, girando y tirando del cabezal de escariador hacia arriba para crear una elevación circular de tamaño completo.

Figura 4. Máquina perforadora de elevaciones

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Atlas Copco

Control de tierra

El control del terreno es un concepto importante para las personas que trabajan dentro de un macizo rocoso. Es particularmente importante en minas mecanizadas que utilizan equipos con neumáticos de goma donde las aberturas de galería son de 25.0 m2 de sección, a diferencia de las minas con galerías de vías donde suelen tener sólo 10.0 m2. El techo a 5.0 m es demasiado alto para que un minero use una barra de escala para verificar posibles desprendimientos de rocas.

Se utilizan diferentes medidas para asegurar el techo en las aberturas subterráneas. En la voladura suave, los pozos de contorno se perforan muy juntos y se cargan con un explosivo de baja potencia. La explosión produce un contorno suave sin fracturar la roca exterior.

Sin embargo, dado que a menudo hay grietas en la masa rocosa que no se ven en la superficie, las caídas de rocas son un peligro siempre presente. El riesgo se reduce mediante el bulonado, es decir, la inserción de varillas de acero en las perforaciones y su fijación. El perno para roca mantiene unido el macizo rocoso, evita que se propaguen las grietas, ayuda a estabilizar el macizo rocoso y hace que el entorno subterráneo sea más seguro.

Métodos para Minería Subterránea

La elección del método de extracción está influenciada por la forma y el tamaño del depósito de mineral, el valor de los minerales contenidos, la composición, estabilidad y resistencia de la masa rocosa y las demandas de producción y condiciones de trabajo seguras (que a veces están en conflicto ). Si bien los métodos de minería han ido evolucionando desde la antigüedad, este artículo se centra en los utilizados en minas semimecanizadas o totalmente mecanizadas a finales del siglo XX. Cada mina es única, pero todas comparten los objetivos de un lugar de trabajo seguro y una operación comercial rentable.

Minería de cámara plana y pilar

La minería de cuarto y pilar es aplicable a la mineralización tabular con buzamiento horizontal a moderado en un ángulo que no exceda los 20° (ver figura 5). Los depósitos son a menudo de origen sedimentario y la roca a menudo se encuentra tanto en la pared colgante como en la mineralización en competencia (un concepto relativo aquí, ya que los mineros tienen la opción de instalar pernos de roca para reforzar el techo donde su estabilidad está en duda). La cámara y el pilar es uno de los principales métodos subterráneos de extracción de carbón.

Figura 5. Minería de cuarto y pilar de un yacimiento plano

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La cámara y el pilar extraen un yacimiento mediante la perforación horizontal que avanza a lo largo de un frente de múltiples caras, formando habitaciones vacías detrás del frente de producción. Se dejan pilares, secciones de roca, entre las habitaciones para evitar que el techo se derrumbe. El resultado habitual es un patrón regular de cámaras y pilares, cuyo tamaño relativo representa un compromiso entre mantener la estabilidad de la masa rocosa y extraer la mayor cantidad de mineral posible. Esto implica un análisis cuidadoso de la resistencia de los pilares, la capacidad de luz de los estratos del techo y otros factores. Los pernos de roca se utilizan comúnmente para aumentar la resistencia de la roca en los pilares. Los rebajes extraídos sirven como caminos para los camiones que transportan el mineral al silo de almacenamiento de la mina.

La cara del rebaje de la cámara y el pilar se taladra y se dinamita como si fuera a la deriva. El ancho y la altura del rebaje corresponden al tamaño de la galería, que puede ser bastante grande. Los jumbos de perforación grandes y productivos se utilizan en minas de altura normal; Los equipos de perforación compactos se utilizan cuando el mineral tiene menos de 3.0 m de espesor. El yacimiento grueso se extrae en pasos que comienzan desde la parte superior para que el techo se pueda asegurar a una altura conveniente para los mineros. La sección de abajo se recupera en cortes horizontales, perforando agujeros planos y volando contra el espacio de arriba. El mineral se carga en camiones en el frente. Normalmente, se utilizan cargadores frontales y volquetes regulares. Para la mina de baja altura, hay disponibles camiones mineros especiales y vehículos LHD.

La cámara y el pilar son un método de minería eficiente. La seguridad depende de la altura de las salas abiertas y de los estándares de control del terreno. Los principales riesgos son los accidentes causados ​​por la caída de rocas y equipos en movimiento.

Minería inclinada de cámara y pilar

El cuarto y pilar inclinado se aplica a la mineralización tabular con un ángulo o buzamiento de 15° y 30° con respecto a la horizontal. Este es un ángulo demasiado pronunciado para que los vehículos con llantas de caucho asciendan y demasiado plano para un flujo de roca asistido por gravedad.

El enfoque tradicional del yacimiento inclinado se basa en el trabajo manual. Los mineros perforan barrenos en los rebajes con perforadoras manuales. El rebaje se limpia con raspadores de aguanieve.

El rebaje inclinado es un lugar difícil para trabajar. Los mineros tienen que escalar las empinadas pilas de roca volada llevando consigo sus perforadoras de roca, la polea de arrastre y los cables de acero. Además de los desprendimientos de rocas y los accidentes, existen los peligros del ruido, el polvo, la ventilación inadecuada y el calor.

Cuando los depósitos de mineral inclinados son adaptables a la mecanización, se utiliza la "minería en cámara escalonada". Esto se basa en convertir la pared de piso de “buzamiento difícil” en una “escalera” con escalones en un ángulo conveniente para las máquinas sin orugas. Los escalones son producidos por un patrón de diamante de rebajes y caminos de acarreo en el ángulo seleccionado a través del yacimiento.

La extracción de mineral comienza con perforaciones de escalones horizontales, que se ramifican a partir de una deriva de transporte de acceso combinada. El rebaje inicial es horizontal y sigue el muro colgante. El siguiente rebaje comienza un poco más abajo y sigue la misma ruta. Este procedimiento se repite moviéndose hacia abajo para crear una serie de pasos para extraer el yacimiento.

Se dejan secciones de la mineralización para soportar la pared colgante. Esto se hace minando dos o tres tramos de escalones adyacentes en toda su longitud y luego iniciando el siguiente tramo de escalones un escalón hacia abajo, dejando un pilar alargado entre ellos. Las secciones de este pilar se pueden recuperar más tarde como cortes que se perforan y vuelan desde el rebaje de abajo.

Los modernos equipos sin orugas se adaptan bien a la minería en cuartos escalonados. El rebaje se puede mecanizar completamente, utilizando equipos móviles estándar. Los vehículos LHD recogen el mineral volado en los rebajes y lo transfieren a un camión minero para transportarlo al eje/paso del mineral. Si el rebaje no es lo suficientemente alto para la carga de camiones, los camiones se pueden llenar en muelles de carga especiales excavados en el camino de transporte.

Detención por contracción

La reducción por contracción se puede denominar un método de minería "clásico", ya que fue quizás el método de minería más popular durante la mayor parte del siglo pasado. Ha sido reemplazado en gran medida por métodos mecanizados, pero todavía se usa en muchas minas pequeñas de todo el mundo. Es aplicable a depósitos minerales con límites regulares y buzamiento pronunciado alojados en un macizo rocoso competente. Además, el mineral volado no debe verse afectado por el almacenamiento en los taludes (p. ej., los minerales sulfurados tienen tendencia a oxidarse y descomponerse cuando se exponen al aire).

Su característica más destacada es el uso del flujo por gravedad para el manejo del mineral: el mineral de los rebajes cae directamente en los vagones de ferrocarril a través de rampas que evitan la carga manual, tradicionalmente el trabajo más común y menos deseado en la minería. Hasta la aparición de la pala neumática basculante en la década de 1950, no existía ninguna máquina adecuada para cargar roca en minas subterráneas.

El rebaje por contracción extrae el mineral en rebanadas horizontales, comenzando en los fondos de los rebajes y avanzando hacia arriba. La mayor parte de la roca volada permanece en el rebaje proporcionando una plataforma de trabajo para que el minero perfore agujeros en el techo y sirva para mantener estables las paredes del rebaje. Como la voladura aumenta el volumen de la roca en un 60 %, alrededor del 40 % del mineral se extrae del fondo durante la detención para mantener un espacio de trabajo entre la parte superior de la pila de escombros y el techo. El mineral restante se extrae después de que la voladura haya alcanzado el límite superior del rebaje.

La necesidad de trabajar desde la parte superior de la pila de escombros y el acceso a la escalera elevada impide el uso de equipos mecanizados en el rebaje. Solo se puede usar equipo lo suficientemente liviano para que el minero lo maneje solo. El taladro neumático y de roca, con un peso combinado de 45 kg, es la herramienta habitual para perforar el rebaje de contracción. De pie sobre la pila de escombros, el minero levanta el taladro/alimentador, ancla la pata, sujeta el taladro de roca/acero contra el techo y comienza a perforar; no es un trabajo fácil.

Minería de corte y relleno

La minería de corte y relleno es adecuada para un depósito mineral con buzamiento pronunciado contenido en una masa rocosa con una estabilidad buena a moderada. Remueve el mineral en rebanadas horizontales a partir de un corte inferior y avanza hacia arriba, lo que permite ajustar los límites de los rebajes para seguir la mineralización irregular. Esto permite extraer selectivamente secciones de alta ley, dejando en su lugar el mineral de baja ley.

Después de limpiar el rebaje, el espacio extraído se rellena para formar una plataforma de trabajo cuando se extrae la siguiente rebanada y para agregar estabilidad a las paredes del rebaje.

El desarrollo para la minería de corte y relleno en un entorno sin caminos incluye una unidad de acarreo de pared de base a lo largo del cuerpo mineralizado en el nivel principal, socavación del rebaje provista de drenajes para el relleno hidráulico, una rampa en espiral excavada en la pared de base con desvíos de acceso a los rebajes y una elevación desde el rebaje hasta el nivel superior para ventilación y transporte de relleno.

parada en voladizo se utiliza con corte y relleno, con roca seca y arena hidráulica como material de relleno. Overhand significa que el mineral se perfora desde abajo mediante la voladura de una rebanada de 3.0 m a 4.0 m de espesor. Esto permite perforar el área completa del rebaje y la voladura del rebaje completo sin interrupciones. Los orificios "superiores" se perforan con simples taladros de carro.

La perforación y voladura de pozo arriba deja una superficie de roca áspera para el techo; después del desescombro, su altura será de unos 7.0 m. Antes de permitir que los mineros ingresen al área, se debe asegurar el techo recortando los contornos del techo con voladura suave y luego raspando la roca suelta. Esto lo hacen los mineros que utilizan perforadoras manuales que trabajan desde la pila de escombros.

In parada frontal, el equipo sin orugas se utiliza para la producción de mineral. Los relaves de arena se utilizan como relleno y se distribuyen en los rebajes subterráneos a través de tuberías de plástico. Los rebajes se llenan casi por completo, creando una superficie lo suficientemente dura como para ser atravesada por equipos con neumáticos de goma. La producción de rebajes está completamente mecanizada con jumbos a la deriva y vehículos LHD. La cara del rebaje es una pared vertical de 5.0 m a través del rebaje con una ranura abierta de 0.5 m debajo. Se perforan pozos horizontales de cinco metros de largo en el frente y se lanza el mineral contra la ranura inferior abierta.

El tonelaje producido por una sola voladura depende del área del frente y no se compara con el producido por la voladura de rebaje superior. Sin embargo, el rendimiento de los equipos sin orugas es muy superior al del método manual, mientras que el control del techo puede lograrse con la perforadora jumbo, que perfora barrenos de voladura suave junto con la voladura del rebaje. Equipado con un cucharón de gran tamaño y neumáticos grandes, el vehículo LHD, una herramienta versátil para la limpieza y el transporte, se desplaza fácilmente sobre la superficie de llenado. En un rebaje de doble cara, el jumbo de perforación se acopla en un lado mientras que el LHD maneja la pila de escombros en el otro extremo, proporcionando un uso eficiente del equipo y mejorando la producción.

Parada de subnivel elimina el mineral en rebajes abiertos. El relleno de rebajes con relleno consolidado después de la extracción permite que los mineros regresen en un momento posterior para recuperar los pilares entre los rebajes, lo que permite una tasa de recuperación muy alta del depósito mineral.

El desarrollo para la parada por subnivel es extenso y complejo. El yacimiento está dividido en secciones con una altura vertical de unos 100 m en las que se preparan subniveles y se conectan mediante una rampa inclinada. Las secciones del cuerpo mineralizado se dividen lateralmente en rebajes y pilares alternados y se crea una unidad de transporte de correo en la pared inferior, en la parte inferior, con cortes para la carga del punto de extracción.

Cuando se extraiga, el rebaje del subnivel será una abertura rectangular a través del yacimiento. La parte inferior del rebaje tiene forma de V para canalizar el material volado hacia los puntos de extracción. Las galerías de perforación para la plataforma de pozos largos se preparan en los subniveles superiores (consulte la figura 6).

Figura 6. Rebaje por subnivel con perforación anular y carga transversal

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La voladura requiere espacio para que la roca se expanda en volumen. Esto requiere que se prepare una ranura de unos pocos metros de ancho antes del inicio de la voladura de barreno largo. Esto se logra ampliando una elevación desde la parte inferior hasta la parte superior del rebaje hasta una ranura completa.

Después de abrir la ranura, el equipo de perforación de barrenos largos (ver figura 7) comienza la perforación de producción en galerías de subnivel siguiendo con precisión un plan detallado diseñado por expertos en voladuras que especifica todos los barrenos, la posición del collarín, la profundidad y la dirección de los barrenos. El equipo de perforación continúa perforando hasta que se completan todos los anillos en un nivel. Luego se transfiere al siguiente subnivel para continuar con la perforación. Mientras tanto, los pozos se cargan y un patrón de voladura que cubre una gran área dentro del rebaje rompe un gran volumen de mineral en una sola voladura. El mineral volado cae al fondo del rebaje para ser recuperado por los vehículos LHD que se acumulan en el punto de extracción debajo del rebaje. Normalmente, la perforación de pozos largos se adelanta a la carga y la voladura, lo que proporciona una reserva de mineral listo para explotar, lo que permite un programa de producción eficiente.

Figura 7. Equipo de perforación de pozo largo

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Atlas Copco

La excavación por subnivel es un método de minería productivo. La eficiencia se ve reforzada por la capacidad de utilizar plataformas productivas totalmente mecanizadas para la perforación de barrenos largos, además del hecho de que la plataforma se puede utilizar de forma continua. También es relativamente seguro porque hacer la perforación dentro de las galerías de subnivel y limpiar los puntos de extracción elimina la exposición a posibles desprendimientos de rocas.

Minería de retiro de cráter vertical

Al igual que el taponamiento por subnivel y el taponamiento por contracción, la extracción de retiro de cráter vertical (VCR) es aplicable a la mineralización en estratos con buzamiento pronunciado. Sin embargo, utiliza una técnica de voladura diferente que rompe la roca con cargas pesadas y concentradas colocadas en agujeros ("cráteres") con un diámetro muy grande (alrededor de 165 mm) a unos 3 m de distancia de una superficie de roca libre. La voladura abre una abertura en forma de cono en la masa rocosa alrededor del hoyo y permite que el material volado permanezca en el rebaje durante la fase de producción para que el relleno de roca pueda ayudar a sostener las paredes del rebaje. La necesidad de estabilidad de la roca es menor que en la parada por debajo del nivel.

El desarrollo de la minería VCR es similar al de la excavación por debajo del nivel, excepto que requiere excavaciones tanto por encima como por debajo. El sobrecorte es necesario en la primera etapa para acomodar la plataforma que perfora los pozos de voladura de gran diámetro y para acceder mientras se cargan los pozos y se realizan las voladuras. La excavación socavada proporcionó la superficie libre necesaria para la voladura VCR. También puede brindar acceso a un vehículo con volante a la izquierda (operado por control remoto con el operador fuera del rebaje) para recuperar el mineral volado de los puntos de extracción debajo del rebaje.

La voladura VCR habitual utiliza orificios en un patrón de 4.0 × 4.0 m dirigidos verticalmente o muy inclinados con cargas colocadas cuidadosamente a distancias calculadas para liberar la superficie debajo. Las cargas cooperan para romper una rebanada de mineral horizontal de unos 3.0 m de espesor. La roca volada cae en el rebaje debajo. Al controlar la tasa de limpieza, el rebaje permanece parcialmente lleno, de modo que el relleno de roca ayuda a estabilizar las paredes del rebaje durante la fase de producción. La última voladura rompe el sobrecorte en el rebaje, después de lo cual se limpia el rebaje y se prepara para el relleno posterior.

Las minas VCR a menudo usan un sistema de rebajes primarios y secundarios al yacimiento. Los rebajes primarios se extraen en la primera etapa y luego se rellenan con relleno cementado. Se deja el rebaje para que se consolide el relleno. Luego, los mineros regresan y recuperan el mineral en los pilares entre los rebajes primarios y los rebajes secundarios. Este sistema, en combinación con el relleno cementado, da como resultado una recuperación cercana al 100% de las reservas de mineral.

Espeleología de subnivel

El hundimiento por subnivel es aplicable a depósitos minerales con buzamiento de pronunciado a moderado y gran extensión en profundidad. El mineral debe fracturarse en un bloque manejable con voladura. El muro colgante se derrumbará después de la extracción del mineral y el suelo en la superficie sobre el yacimiento se hundirá. (Debe tener barricadas para evitar que cualquier persona ingrese al área).

El derrumbe de subnivel se basa en el flujo de gravedad dentro de una masa rocosa fragmentada que contiene tanto mineral como roca. El macizo rocoso primero se fractura mediante perforación y voladura y luego se excava a través de los encabezados de deriva debajo de la cueva del macizo rocoso. Califica como un método de minería seguro porque los mineros siempre trabajan dentro de aberturas del tamaño de una galería.

El derrumbe de subniveles depende de subniveles con patrones regulares de derivas preparados dentro del yacimiento con un espaciamiento vertical bastante estrecho (de 10.0 m a 20 m). El diseño de galerías es el mismo en cada subnivel (es decir, galerías paralelas a través del cuerpo mineralizado desde la galería de transporte de la pared de base hasta la pared colgante), pero los patrones en cada subnivel están ligeramente desplazados para que las galerías en un nivel inferior se ubiquen entre el deriva en el subnivel por encima de él. Una sección transversal mostrará un patrón de diamante con desviaciones en espacios verticales y horizontales regulares. Por lo tanto, el desarrollo de la espeleología subnivel es extenso. Sin embargo, la excavación a la deriva es una tarea sencilla que puede mecanizarse fácilmente. Trabajar en múltiples frentes de deriva en varios subniveles favorece una alta utilización del equipo.

Cuando se completa el desarrollo del subnivel, el equipo de perforación de barrenos largos se desplaza para perforar barrenos en forma de abanico en la roca de arriba. Cuando todos los pozos de voladura están listos, el equipo de perforación de pozo largo se mueve al subnivel inferior.

La explosión del pozo largo fractura la masa rocosa por encima de la deriva del subnivel, iniciando una cueva que comienza en el contacto con la pared colgante y retrocede hacia la pared inferior siguiendo un frente recto a través del cuerpo mineralizado en el subnivel. Una sección vertical mostraría una escalera en la que cada subnivel superior está un paso por delante del subnivel inferior.

La explosión llena el frente del subnivel con una mezcla de mineral y desechos. Cuando llega el vehículo LHD, la cueva contiene el 100% del mineral. A medida que continúa la carga, la proporción de roca de desecho aumentará gradualmente hasta que el operador decida que la dilución de desecho es demasiado alta y detenga la carga. A medida que el cargador avanza hacia la siguiente galería para continuar con el desescombrado, el detonador entra para preparar el siguiente anillo de agujeros para la detonación.

Limpiar los subniveles es una aplicación ideal para el vehículo con volante a la izquierda. Disponible en diferentes tamaños para adaptarse a situaciones particulares, llena la cubeta, recorre unos 200 m, vacía la cubeta en el paso de mineral y regresa para otra carga.

La excavación por subnivel presenta un diseño esquemático con procedimientos de trabajo repetitivos (derivación de desarrollo, perforación de pozos largos, carga y voladura, carga y transporte) que se llevan a cabo de forma independiente. Esto permite que los procedimientos se muevan continuamente de un subnivel a otro, lo que permite el uso más eficiente de equipos y equipos de trabajo. En efecto, la mina es análoga a una fábrica departamentalizada. Sin embargo, la minería de subniveles, al ser menos selectiva que otros métodos, no produce tasas de extracción particularmente eficientes. La cueva incluye entre un 20 y un 40% de desmonte con una pérdida de mineral que oscila entre el 15 y el 25%.

Espeleología por bloques

El hundimiento por bloques es un método a gran escala aplicable a la mineralización del orden de 100 millones de toneladas en todas las direcciones contenidas en macizos rocosos susceptibles de hundimiento (es decir, con tensiones internas que, después de eliminar los elementos de soporte del macizo rocoso, ayudan a la fracturamiento del bloque minado). El rendimiento previsto es una producción anual que oscila entre 10 y 30 millones de toneladas. Estos requisitos limitan la excavación de bloques a unos pocos depósitos minerales específicos. En todo el mundo, existen minas de hundimiento de bloques que explotan yacimientos que contienen cobre, hierro, molibdeno y diamantes.

Bloquear se refiere al diseño de la minería. El yacimiento se divide en grandes secciones, bloques, cada uno con un tonelaje suficiente para muchos años de producción. El derrumbe se induce eliminando la fuerza de soporte de la masa rocosa directamente debajo del bloque por medio de una socavación, una sección de roca de 15 m de altura fracturada por la perforación y voladura de pozos largos. Las tensiones creadas por las fuerzas tectónicas naturales de magnitud considerable, similares a las que provocan los movimientos continentales, crean grietas en la masa rocosa, rompiendo los bloques, con la esperanza de pasar las aberturas de los puntos de extracción en la mina. Sin embargo, la naturaleza a menudo necesita la ayuda de los mineros para manejar rocas de gran tamaño.

La preparación para la excavación por bloques requiere una planificación a largo plazo y un extenso desarrollo inicial que implica un complejo sistema de excavaciones debajo del bloque. Estos varían según el sitio; por lo general, incluyen socavados, campanas de arrastre, grizzlies para el control de roca de gran tamaño y pasos de mineral que canalizan el mineral hacia la carga del tren.

Las campanas son aberturas cónicas excavadas debajo de la socavación que recogen el mineral de un área grande y lo canalizan hacia el punto de extracción en el nivel de producción inferior. Aquí el mineral se recupera en vehículos LHD y se transfiere a los pasos de mineral. Los cantos rodados demasiado grandes para el cubo se explotan en los puntos de extracción, mientras que los más pequeños se tratan en el grizzly. Grizzlies, conjuntos de barras paralelas para cribar material grueso, se utilizan comúnmente en minas de hundimiento de bloques aunque, cada vez más, se prefieren los martillos hidráulicos.

Las aberturas en una mina de hundimiento de bloques están sujetas a una alta presión de roca. Las galerías y otras aberturas, por lo tanto, se excavan con la sección más pequeña posible. Sin embargo, se requiere una gran cantidad de pernos de roca y revestimiento de hormigón para mantener las aberturas intactas.

Si se aplica correctamente, la excavación por bloques es un método de minería masiva productivo y de bajo costo. Sin embargo, la propensión de un macizo rocoso a derrumbarse no siempre es predecible. Además, el desarrollo integral que se requiere da como resultado un largo tiempo de espera antes de que la mina comience a producir: el retraso en las ganancias puede tener una influencia negativa en las proyecciones financieras utilizadas para justificar la inversión.

Minería de tajo largo

La minería de tajo largo es aplicable a depósitos en capas de forma uniforme, espesor limitado y gran extensión horizontal (p. ej., una veta de carbón, una capa de potasa o el arrecife, la cama de guijarros de cuarzo explotados por las minas de oro en Sudáfrica). Es uno de los principales métodos para extraer carbón. Recupera el mineral en cortes a lo largo de una línea recta que se repiten para recuperar materiales en un área más grande. El espacio más cercano a la cara se mantiene abierto mientras se permite que la pared colgante se derrumbe a una distancia segura detrás de los mineros y su equipo.

La preparación para la minería de tajo largo involucra la red de galerías requeridas para acceder al área de minería y el transporte del producto extraído al pozo. Dado que la mineralización tiene la forma de una lámina que se extiende sobre un área amplia, las galerías generalmente se pueden organizar en un patrón de red esquemático. Las derivas de transporte se preparan en la propia costura. La distancia entre dos galerías de transporte adyacentes determina la longitud de la cara de tajo largo.

Relleno

El relleno de los rebajes de la mina evita que la roca se derrumbe. Conserva la estabilidad inherente del macizo rocoso que promueve la seguridad y permite una extracción más completa del mineral deseado. El relleno se usa tradicionalmente con corte y relleno, pero también es común con la excavación subnivel y la minería VCR.

Tradicionalmente, los mineros han tirado la roca estéril del desarrollo en rebajes vacíos en lugar de transportarla a la superficie. Por ejemplo, en el corte y relleno, la roca estéril se distribuye sobre el rebaje vacío mediante raspadores o excavadoras.

Relleno hidráulico utiliza relaves de la planta de tratamiento de la mina que se distribuyen bajo tierra a través de pozos y tuberías de plástico. Los relaves primero se deslaman y solo la fracción gruesa se utiliza para el relleno. El relleno es una mezcla de arena y agua, del cual alrededor del 65% es materia sólida. Al mezclar cemento en el último vaciado, la superficie del relleno se endurecerá y se convertirá en un lecho de carretera liso para equipos con neumáticos de caucho.

El relleno también se usa con la excavación subnivel y la minería VCR, con la introducción de roca triturada como complemento del relleno de arena. La roca triturada y cribada, producida en una cantera cercana, se entrega bajo tierra a través de elevaciones de relleno especiales donde se carga en camiones y se entrega a los rebajes donde se vierte en elevaciones de relleno especiales. Los rebajes primarios se rellenan con relleno de roca cementada producido al rociar una lechada de cenizas volantes de cemento sobre el relleno de roca antes de que se distribuya a los rebajes. El enrocado cementado se endurece hasta convertirse en una masa sólida que forma un pilar artificial para la explotación del rebaje secundario. La lechada de cemento generalmente no se requiere cuando se rellenan los rebajes secundarios, excepto en los últimos vertidos para establecer un piso de escombros firme.

Equipos para Minería Subterránea

La minería subterránea se está mecanizando cada vez más donde las circunstancias lo permiten. El transportador de dirección articulado con tracción en las cuatro ruedas, accionado por diesel, con neumáticos de goma, es común a todas las máquinas subterráneas móviles (consulte la figura 8).

Figura 8. Plataforma frontal de tamaño pequeño

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Atlas Copco

Taladro frontal jumbo para perforación de desarrollo

Este es un caballo de batalla indispensable en las minas que se utiliza para todos los trabajos de excavación de rocas. Lleva uno o dos brazos con perforadoras hidráulicas. Con un trabajador en el panel de control, completará un patrón de 60 barrenos de 4.0 m de profundidad en unas pocas horas.

Equipo de perforación de producción de pozos largos

Este equipo (consulte la figura 7) perfora pozos de voladura en una extensión radial alrededor de la galería que cubren una gran área de roca y rompen grandes volúmenes de mineral. potente perforadora de roca hidráulica y almacenamiento en carrusel para barras de extensión, el operador utiliza controles remotos para realizar la perforación de roca desde una posición segura.

camión de carga

El camión de carga es un complemento necesario para el jumbo a la deriva. El transportador monta una plataforma de servicio hidráulica, un contenedor de explosivo ANFO presurizado y una manguera de carga que permiten al operador llenar los barrenos en todo el frente en muy poco tiempo. Al mismo tiempo, se pueden insertar detonadores Nonel para la sincronización correcta de las explosiones individuales.

vehículo con volante a la izquierda

El versátil vehículo de carga, transporte y descarga (consulte la figura 10) se utiliza para una variedad de servicios que incluyen la producción de minerales y el manejo de materiales. Está disponible en varios tamaños, lo que permite a los mineros seleccionar el modelo más apropiado para cada tarea y cada situación. A diferencia de otros vehículos diésel que se usan en las minas, el motor del vehículo LHD generalmente funciona continuamente a plena potencia durante largos períodos de tiempo, generando grandes volúmenes de humo y gases de escape. Un sistema de ventilación capaz de diluir y expulsar estos humos es esencial para cumplir con los estándares de respiración aceptables en el área de carga.

transporte subterráneo

El mineral recuperado en rebajes esparcidos a lo largo de un yacimiento es transportado a un depósito de mineral ubicado cerca del pozo de izaje. Los niveles de transporte especiales están preparados para una transferencia lateral más larga; comúnmente cuentan con instalaciones de vías férreas con trenes para el transporte de minerales. El ferrocarril ha demostrado ser un sistema de transporte eficiente que transporta volúmenes más grandes por distancias más largas con locomotoras eléctricas que no contaminan la atmósfera subterránea como los camiones diésel que se usan en las minas sin vías.

manejo de minerales

En su ruta desde los rebajes hasta el pozo de elevación, el mineral pasa por varias estaciones con una variedad de técnicas de manejo de materiales.

La slusher utiliza un cucharón raspador para sacar el mineral desde el rebaje hasta el paso de mineral. Está equipado con tambores giratorios, alambres y poleas, dispuestos para producir una ruta de raspador de ida y vuelta. El aguanieve no necesita preparación del piso del rebaje y puede extraer mineral de una pila de escombros irregular.

La vehículo con volante a la izquierda, que funciona con diesel y se desplaza sobre neumáticos de caucho, lleva el volumen contenido en su balde (los tamaños varían) desde la pila de escombros hasta el paso del mineral.

La paso de mineral es una abertura vertical o muy inclinada a través de la cual la roca fluye por gravedad desde los niveles superiores a los inferiores. Los pasos de mineral a veces se organizan en una secuencia vertical para recoger el mineral de los niveles superiores a un punto de entrega común en el nivel de transporte.

La canaleta es la puerta ubicada en la parte inferior del paso de mineral. Los pasos de mineral normalmente terminan en roca cerca de la galería de acarreo de modo que, cuando se abre el conducto, el mineral puede fluir para llenar los vagones en la vía debajo de él.

Cerca del eje, los trenes de mineral pasan un estación de descarga donde la carga se puede dejar caer en un cesta de almacenaje, Una oso pardo en la estación de descarga evita que las rocas de gran tamaño caigan en el contenedor. Estos cantos rodados se parten con voladuras o martillos hidráulicos; a trituradora gruesa se puede instalar debajo del grizzly para un mayor control del tamaño. Debajo del contenedor de almacenamiento hay un medida de bolsillo que verifica automáticamente que el volumen y el peso de la carga no superen las capacidades del volquete y del polipasto. cuando un vacio omitir, un contenedor para viajes verticales, llega al estación de servicio, se abre un conducto en la parte inferior del bolsillo de medición que llena el contenedor con una carga adecuada. Después de la montacargas eleva el contenedor cargado hasta el bastidor superior en la superficie, se abre un conducto para descargar la carga en el contenedor de almacenamiento en la superficie. El izaje de contenedores se puede operar automáticamente usando un circuito cerrado de televisión para monitorear el proceso.

 

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Domingo, marzo de 13 2011 15: 57

Minería subterránea del carbón

La producción subterránea de carbón comenzó primero con túneles de acceso, o socavones, que se extraían en vetas de sus afloramientos superficiales. Sin embargo, los problemas causados ​​por los medios de transporte inadecuados para llevar el carbón a la superficie y por el riesgo cada vez mayor de encender bolsas de metano de las velas y otras luces de llama abierta limitaron la profundidad a la que se podía trabajar en las primeras minas subterráneas.

La creciente demanda de carbón durante la Revolución Industrial dio el incentivo para hundir pozos para acceder a reservas de carbón más profundas y, a mediados del siglo XX, la mayor proporción de la producción mundial de carbón provenía de operaciones subterráneas. Durante las décadas de 1970 y 1980 hubo un desarrollo generalizado de la capacidad de nuevas minas de carbón a cielo abierto, particularmente en países como Estados Unidos, Sudáfrica, Australia e India. En la década de 1990, sin embargo, el renovado interés en la minería subterránea dio como resultado el desarrollo de nuevas minas (en Queensland, Australia, por ejemplo) desde los puntos más profundos de las antiguas minas a cielo abierto. A mediados de la década de 1990, la minería subterránea representaba quizás el 45% de toda la hulla extraída en todo el mundo. La proporción real varió ampliamente, desde menos del 30 % en Australia e India hasta alrededor del 95 % en China. Por razones económicas, el lignito y el lignito rara vez se extraen bajo tierra.

Una mina de carbón subterránea consta esencialmente de tres componentes: un área de producción; transporte de carbón al pie de un pozo o declive; y izar o transportar el carbón a la superficie. La producción también incluye el trabajo preparatorio que se necesita para permitir el acceso a las futuras áreas de producción de una mina y, en consecuencia, representa el nivel más alto de riesgo personal.

Desarrollo de la mina

El medio más simple para acceder a una veta de carbón es seguirla desde su afloramiento superficial, una técnica que aún se practica ampliamente en áreas donde la topografía suprayacente es empinada y las vetas son relativamente planas. Un ejemplo es la cuenca carbonífera de los Apalaches en el sur de Virginia Occidental en los Estados Unidos. El método de minería real utilizado en la veta es irrelevante en este punto; el factor importante es que el acceso puede obtenerse a bajo costo y con un mínimo esfuerzo de construcción. Los socavones también se usan comúnmente en áreas de minería de carbón de baja tecnología, donde el carbón producido durante la extracción del socavón se puede usar para compensar sus costos de desarrollo.

Otros medios de acceso incluyen descensos (o rampas) y pozos verticales. La elección generalmente depende de la profundidad de la veta de carbón que se está trabajando: cuanto más profunda sea la veta, más costoso será desarrollar una rampa escalonada a lo largo de la cual puedan operar los vehículos o las cintas transportadoras.

El hundimiento del pozo, en el que se extrae un pozo verticalmente hacia abajo desde la superficie, es costoso y requiere mucho tiempo y requiere un tiempo de espera más largo entre el comienzo de la construcción y la extracción del primer carbón. En los casos en que las vetas son profundas, como en la mayoría de los países europeos y en China, los pozos a menudo tienen que hundirse a través de rocas acuíferas que recubren las vetas de carbón. En este caso, se deben utilizar técnicas especializadas, como la congelación del suelo o la lechada, para evitar que el agua fluya hacia el pozo, que luego se recubre con anillos de acero u hormigón colado para proporcionar un sello a largo plazo.

Los declives se utilizan típicamente para acceder a vetas que son demasiado profundas para la minería a cielo abierto, pero que todavía están relativamente cerca de la superficie. En la cuenca carbonífera de Mpumalanga (Transvaal oriental) en Sudáfrica, por ejemplo, las vetas explotables se encuentran a una profundidad de no más de 150 m; en algunas áreas, se extraen a cielo abierto, y en otras es necesaria la minería subterránea, en cuyo caso las rampas se utilizan a menudo para proporcionar acceso a los equipos de minería y para instalar las cintas transportadoras que se utilizan para sacar el carbón extraído de la mina.

Los declives difieren de los socavones en que generalmente se excavan en roca, no en carbón (a menos que la veta se sumerja a un ritmo constante), y se extraen a un gradiente constante para optimizar el acceso de vehículos y transportadores. Una innovación desde la década de 1970 ha sido el uso de cintas transportadoras que funcionan en descensos para transportar la producción de minas profundas, un sistema que tiene ventajas sobre el izaje de pozo tradicional en términos de capacidad y confiabilidad.

Métodos de minería

La minería subterránea del carbón abarca dos métodos principales, de los cuales han evolucionado muchas variaciones para abordar las condiciones de la minería en operaciones individuales. La extracción de habitaciones y pilares involucra túneles de minería (o caminos) en una cuadrícula regular, a menudo dejando pilares sustanciales para el soporte a largo plazo del techo. La minería de tajo largo logra la extracción total de grandes partes de una veta de carbón, lo que hace que las rocas del techo se derrumben en el área minada.

Minería de cámara y pilar

La minería de cámaras y pilares es el sistema de minería subterránea de carbón más antiguo y el primero en utilizar el concepto de soporte de techo regular para proteger a los trabajadores de la mina. El nombre de minería de cuarto y pilar se deriva de los pilares de carbón que se dejan en una red regular para proporcionar in situ apoyo al techo. Se ha convertido en un método mecanizado de alta producción que, en algunos países, representa una proporción sustancial de la producción subterránea total. Por ejemplo, el 60% de la producción subterránea de carbón en los Estados Unidos proviene de minas de cámara y pilar. En términos de escala, algunas minas en Sudáfrica tienen capacidades instaladas superiores a 10 millones de toneladas por año a partir de operaciones de sección de producción múltiple en vetas de hasta 6 m de espesor. Por el contrario, muchas minas de cuarto y pilar en los Estados Unidos son pequeñas, operan en espesores de veta tan bajos como 1 m, con la capacidad de detener y reiniciar la producción rápidamente según lo dicten las condiciones del mercado.

La minería de cuarto y pilar se usa típicamente en vetas menos profundas, donde la presión aplicada por las rocas superpuestas sobre los pilares de soporte no es excesiva. El sistema tiene dos ventajas clave sobre la minería de tajo largo: su flexibilidad y seguridad inherente. Su principal desventaja es que la recuperación del recurso de carbón es solo parcial, y la cantidad precisa depende de factores como la profundidad de la veta debajo de la superficie y su espesor. Son posibles recuperaciones de hasta el 60%. La recuperación del XNUMX% es posible si los pilares se extraen como segunda fase del proceso de extracción.

El sistema también es capaz de varios niveles de sofisticación técnica, que van desde técnicas intensivas en mano de obra (como la "minería en canasta" en la que la mayoría de las etapas de la minería, incluido el transporte de carbón, son manuales) hasta técnicas altamente mecanizadas. El carbón se puede extraer del frente del túnel usando explosivos o máquinas de minería continua. Vehículos o cintas transportadoras móviles proporcionan transporte de carbón mecanizado. Se utilizan pernos de techo y flejes de metal o madera para sostener el techo de la calzada y las intersecciones entre calzadas donde la luz abierta es mayor.

Un minero continuo, que incorpora un cabezal de corte y un sistema de carga de carbón montado sobre orugas, normalmente pesa entre 50 y 100 toneladas, dependiendo de la altura operativa en la que está diseñado para trabajar, la potencia instalada y el ancho de corte requerido. Algunos están equipados con máquinas de instalación de pernos de roca a bordo que brindan soporte al techo simultáneamente con el corte de carbón; en otros casos, se utilizan secuencialmente máquinas mineras continuas y empernadoras de techo separadas.

Los transportadores de carbón pueden recibir energía eléctrica de un cable umbilical o pueden funcionar con baterías o con un motor diésel. Este último proporciona una mayor flexibilidad. El carbón se carga desde la parte trasera del minero continuo al vehículo, que luego transporta una carga útil, generalmente entre 5 y 20 toneladas, a una corta distancia de una tolva de alimentación para el sistema de cinta transportadora principal. Se puede incluir una trituradora en el alimentador de la tolva para romper carbón o rocas de gran tamaño que podrían bloquear los conductos o dañar las cintas transportadoras más adelante en el sistema de transporte.

Una alternativa al transporte vehicular es el sistema de transporte continuo, un transportador seccional flexible montado sobre orugas que transporta el carbón cortado directamente desde el minero continuo hasta la tolva. Estos ofrecen ventajas en términos de seguridad del personal y capacidad productiva, y su uso se está extendiendo a los sistemas de desarrollo de caminos de tajo largo por las mismas razones.

Las carreteras se extraen a anchos de 6.0 m, normalmente la altura total de la veta. Los tamaños de los pilares dependen de la profundidad debajo de la superficie; Pilares cuadrados de 15.0 m en centros de 21.0 m serían representativos del diseño de pilares para una mina poco profunda de veta baja.

Minería de tajo largo

La minería de tajo largo es ampliamente percibida como un desarrollo del siglo XX; sin embargo, se cree que el concepto se desarrolló más de 200 años antes. El principal avance es que las operaciones anteriores eran principalmente manuales, mientras que, desde la década de 1950, el nivel de mecanización ha aumentado hasta el punto de que un frente de tajo largo ahora es una unidad de alta productividad que puede ser operada por una cuadrilla muy pequeña de trabajadores.

Longwalling tiene una ventaja primordial en comparación con la minería de cuarto y pilar: puede lograr la extracción completa del panel en una sola pasada y recupera una mayor proporción general del recurso total de carbón. Sin embargo, el método es relativamente inflexible y exige tanto un gran recurso explotable como ventas garantizadas para ser viable, debido a los altos costos de capital involucrados en el desarrollo y equipamiento de un frente de tajo largo moderno (más de US$20 millones en algunos casos).

Si bien en el pasado, las minas individuales a menudo operaban simultáneamente varios frentes largos (en países como Polonia, más de diez por mina en varios casos), la tendencia actual es hacia la consolidación de la capacidad minera en menos unidades de trabajo pesado. Las ventajas de esto son los requisitos de mano de obra reducidos y la necesidad de un desarrollo y mantenimiento de infraestructura subterránea menos extenso.

En la minería de tajo largo, el techo se derrumba deliberadamente a medida que se extrae la veta; solo las principales rutas de acceso subterráneo están protegidas por pilares de soporte. El control del techo se proporciona en una cara de tajo largo mediante soportes hidráulicos de dos o cuatro patas que toman la carga inmediata del techo suprayacente, lo que permite su distribución parcial a la cara no minada y los pilares a cada lado del panel, y protegen el equipo de la cara. y personal del techo colapsado detrás de la línea de soportes. El carbón se corta con una cizalla eléctrica, generalmente equipada con dos tambores de corte de carbón, que extrae una franja de carbón de hasta 1.1 m de espesor desde el frente en cada pasada. La cizalla avanza y carga el carbón cortado en un transportador blindado que serpentea hacia adelante después de cada corte mediante el movimiento secuencial de los soportes frontales.

En el extremo frontal, el carbón cortado se transfiere a una cinta transportadora para transportarlo a la superficie. En una cara de avance, el cinturón debe extenderse regularmente a medida que aumenta la distancia desde el punto de partida de la cara, mientras que en retirada-taladro largo se aplica lo contrario.

Durante los últimos 40 años, ha habido aumentos sustanciales tanto en la longitud del frente de frente largo extraído como en la longitud del panel de frente largo individual (el bloque de carbón a través del cual avanza el frente). A modo de ilustración, en los Estados Unidos, la longitud promedio de la cara de tajo largo aumentó de 150 m en 1980 a 227 m en 1993. En Alemania, el promedio de mediados de la década de 1990 fue de 270 m y se están planificando longitudes de cara de más de 300 m. Tanto en el Reino Unido como en Polonia, se extraen frentes de hasta 300 m de largo. Las longitudes de los paneles están determinadas en gran medida por las condiciones geológicas, como las fallas o los límites de la mina, pero ahora superan constantemente los 2.5 km en buenas condiciones. En Estados Unidos se está discutiendo la posibilidad de paneles de hasta 6.7 ​​km de largo.

La minería en retirada se está convirtiendo en el estándar de la industria, aunque implica un mayor gasto de capital inicial en el desarrollo de la carretera hasta la extensión más lejana de cada panel antes de que pueda comenzar el tajo largo. Siempre que sea posible, las carreteras ahora se excavan en la veta, utilizando mineros continuos, con soporte de pernos de roca que reemplazan los arcos de acero y las cerchas que se usaban anteriormente para brindar un soporte positivo a las rocas suprayacentes, en lugar de una reacción pasiva a los movimientos de las rocas. Sin embargo, su aplicabilidad está limitada a rocas de techo competentes.

Precauciones de Seguridad

Las estadísticas de la OIT (1994) indican una amplia variación geográfica en la tasa de muertes en la minería del carbón, aunque estos datos deben tener en cuenta el nivel de sofisticación de la minería y el número de trabajadores empleados en cada país. Las condiciones han mejorado en muchos países industrializados.

Los principales incidentes mineros ahora son relativamente poco frecuentes, ya que los estándares de ingeniería han mejorado y se ha incorporado resistencia al fuego en materiales como las bandas transportadoras y los fluidos hidráulicos utilizados bajo tierra. No obstante, sigue existiendo la posibilidad de que se produzcan incidentes capaces de causar daños personales o estructurales. Todavía se producen explosiones de gas metano y polvo de carbón, a pesar de las prácticas de ventilación muy mejoradas, y las caídas de techos representan la mayoría de los accidentes graves en todo el mundo. Los incendios, ya sea en equipos o que se produzcan como resultado de una combustión espontánea, representan un peligro particular.

Considerando los dos extremos, minería intensiva en mano de obra y altamente mecanizada, también existen grandes diferencias tanto en las tasas de accidentes como en los tipos de incidentes involucrados. Los trabajadores empleados en una mina manual a pequeña escala tienen más probabilidades de sufrir lesiones por caídas de rocas o carbón desde el techo o las paredes laterales de la carretera. También corren el riesgo de una mayor exposición al polvo y al gas inflamable si los sistemas de ventilación son inadecuados.

Tanto la minería de cuarto y pilar como el desarrollo de caminos para brindar acceso a los paneles de tajo largo requieren soporte para el techo y las rocas del flanco. El tipo y densidad de apoyo varía según el espesor de la veta, la competencia de las rocas suprayacentes y la profundidad de la veta, entre otros factores. El lugar más peligroso en cualquier mina está debajo de un techo sin soporte, y la mayoría de los países imponen restricciones legislativas estrictas sobre la longitud de la carretera que se puede desarrollar antes de instalar el soporte. La recuperación de pilares en las operaciones de cuarto y pilar presenta peligros específicos a través del potencial de colapso repentino del techo y debe programarse cuidadosamente para evitar un mayor riesgo para los trabajadores.

Los frentes de tajo largo modernos de alta productividad requieren un equipo de seis a ocho operadores, por lo que la cantidad de personas expuestas a peligros potenciales se reduce notablemente. El polvo generado por la cizalladora de tajo largo es una gran preocupación. Por lo tanto, el corte de carbón a veces se restringe a una dirección a lo largo de la cara para aprovechar el flujo de ventilación para alejar el polvo de los operadores de la cizalla. El calor generado por máquinas eléctricas cada vez más potentes en los confines del frente también tiene efectos potencialmente nocivos para los trabajadores del frente, especialmente a medida que las minas se vuelven más profundas.

La velocidad a la que trabajan las cizallas a lo largo del frente también está aumentando. Las tasas de corte de hasta 45 m/minuto están bajo consideración activa a fines de la década de 1990. Es dudosa la capacidad física de los trabajadores para seguir el ritmo de la cortadora de carbón que se mueve repetidamente sobre una cara de 300 m de largo durante un turno de trabajo completo y, por lo tanto, el aumento de la velocidad de la cizalla es un incentivo importante para la introducción más amplia de sistemas de automatización para los que actuarían los mineros. como monitores en lugar de operadores prácticos.

La recuperación de equipos frontales y su transferencia a un nuevo lugar de trabajo ofrece peligros únicos para los trabajadores. Se han desarrollado métodos innovadores para asegurar el techo de tajo largo y el carbón frontal a fin de minimizar el riesgo de caída de rocas durante la operación de transferencia. Sin embargo, los elementos individuales de la maquinaria son extremadamente pesados ​​(más de 20 toneladas para un soporte frontal grande y mucho más para una cizalla) y, a pesar del uso de transportadores diseñados a medida, sigue existiendo el riesgo de lesiones personales por aplastamiento o levantamiento durante el salvamento de tajo largo. .

 

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Domingo, marzo de 13 2011 16: 03

Métodos de minería de superficie

Desarrollo de la mina

Planificación y diseño de pozos.

El objetivo económico general de la minería a cielo abierto es eliminar la menor cantidad de material y obtener el mayor retorno de la inversión mediante el procesamiento del producto mineral más comercializable. Cuanto mayor sea la ley del depósito mineral, mayor será el valor. Para minimizar la inversión de capital mientras se accede al material de mayor valor dentro de un depósito mineral, se desarrolla un plan de mina que detalla con precisión la forma en que se extraerá y procesará el cuerpo mineral. Como muchos depósitos de mineral no tienen una forma uniforme, el plan de la mina está precedido por una extensa perforación exploratoria para perfilar la geología y la posición del yacimiento. El tamaño del depósito mineral dicta el tamaño y el diseño de la mina. El diseño de una mina a cielo abierto está dictado por la mineralogía y la geología del área. La forma de la mayoría de las minas a cielo abierto se aproxima a un cono, pero siempre refleja la forma del depósito mineral que se está desarrollando. Las minas a cielo abierto están construidas con una serie de repisas o bancos concéntricos que están divididos en dos por el acceso a la mina y los caminos de acarreo que se inclinan hacia abajo desde el borde del pozo hasta el fondo en una orientación en espiral o en zigzag. Independientemente del tamaño, el plan de la mina incluye provisiones para el desarrollo del tajo, infraestructura (p. ej., almacenamiento, oficinas y mantenimiento), transporte, equipo, índices y tarifas de extracción. Las tasas y proporciones de extracción influyen en la vida útil de la mina, que se define por el agotamiento del cuerpo mineral o la realización de un límite económico.

Las minas a cielo abierto contemporáneas varían en escala, desde pequeñas empresas privadas que procesan unos pocos cientos de toneladas de mineral por día hasta complejos industriales expandidos operados por gobiernos y corporaciones multinacionales que extraen más de un millón de toneladas de material por día. Las operaciones más grandes pueden involucrar muchos kilómetros cuadrados de área.

pelar sobrecargar

La sobrecarga es roca estéril que consiste en material consolidado y no consolidado que debe eliminarse para exponer el cuerpo de mineral subyacente. Es deseable remover la menor cantidad posible de sobrecarga para acceder al mineral de interés, pero se excava un mayor volumen de roca estéril cuando el depósito de mineral es profundo. La mayoría de las técnicas de remoción son cíclicas con interrupción en las fases de extracción (perforación, voladura y carga) y remoción (transporte). Esto es particularmente cierto para la sobrecarga de roca dura que debe perforarse y volarse primero. Una excepción a este efecto cíclico son las dragas utilizadas en la minería de superficie hidráulica y algunos tipos de minería de material suelto con excavadoras de rueda de cangilones. La fracción de roca estéril a mineral excavado se define como la relación de extracción. Las relaciones de extracción de 2:1 a 4:1 no son infrecuentes en grandes operaciones mineras. Las proporciones superiores a 6:1 tienden a ser menos viables económicamente, según el producto. Una vez removida, la sobrecarga se puede usar para la construcción de caminos y relaves o puede tener un valor comercial no minero como tierra de relleno.

Selección de equipos de minería

La selección del equipo minero es una función del plan de la mina. Algunos de los factores considerados en la selección del equipo de mina incluyen la topografía del tajo y el área circundante, la cantidad de mineral a extraer, la velocidad y la distancia que debe transportarse el mineral para su procesamiento y la vida útil estimada de la mina, entre otros. En general, la mayoría de las operaciones de minería de superficie contemporáneas se basan en equipos de perforación móviles, palas hidráulicas, cargadores frontales, traíllas y camiones de acarreo para extraer el mineral e iniciar el procesamiento del mineral. Cuanto mayor sea la operación de la mina, mayor será la capacidad del equipo necesario para mantener el plan de la mina.

El equipo es generalmente el más grande disponible para igualar la economía de escala de las minas de superficie teniendo en cuenta la capacidad del equipo. Por ejemplo, un cargador frontal pequeño puede llenar un camión de acarreo grande pero la combinación no es eficiente. De manera similar, una pala grande puede cargar camiones más pequeños pero requiere que los camiones reduzcan sus tiempos de ciclo y no optimiza la utilización de la pala, ya que un balde de pala puede contener suficiente mineral para más de un camión. La seguridad puede verse comprometida al intentar cargar solo la mitad de un balde o si un camión está sobrecargado. Además, la escala del equipo seleccionado debe coincidir con las instalaciones de mantenimiento disponibles. Los equipos grandes a menudo se mantienen cuando fallan debido a las dificultades logísticas asociadas con su transporte a las instalaciones de mantenimiento establecidas. Cuando sea posible, las instalaciones de mantenimiento de la mina están diseñadas para adaptarse a la escala y cantidad del equipo de la mina. Por lo tanto, a medida que se introducen nuevos equipos más grandes en el plan de la mina, también se debe abordar la infraestructura de apoyo, incluidos el tamaño y la calidad de los caminos de acarreo, las herramientas y las instalaciones de mantenimiento.

Métodos Convencionales de Minería de Superficie

La minería a cielo abierto y la minería a cielo abierto son las dos categorías principales de minería a cielo abierto que representan más del 90% de la producción minera a cielo abierto en todo el mundo. Las principales diferencias entre estos métodos de minería son la ubicación del yacimiento y el modo de extracción mecánica. Para la minería de rocas sueltas, el proceso es esencialmente continuo con pasos de extracción y transporte que se ejecutan en serie. La minería de roca sólida requiere un proceso discontinuo de perforación y voladura antes de las etapas de carga y acarreo. Minería a cielo abierto (o minería a cielo abierto) las técnicas se relacionan con la extracción de cuerpos minerales que están cerca de la superficie y son de naturaleza relativamente plana o tabular y vetas minerales. Utiliza una variedad de diferentes tipos de equipos que incluyen palas, camiones, líneas de arrastre, excavadoras de rueda de cangilones y traíllas. La mayoría de las minas a cielo abierto procesan depósitos de roca no dura. El carbón es el producto básico más común que se extrae a cielo abierto de las vetas superficiales. A diferencia de, minería a cielo abierto se emplea para extraer mineral de roca dura que se disemina y/o se ubica en vetas profundas y, por lo general, se limita a la extracción con equipo de pala y camión. Muchos metales se extraen mediante la técnica a cielo abierto: oro, plata y cobre, por mencionar algunos.

Canteras es un término utilizado para describir una técnica de minería a cielo abierto especializada en la que se extrae roca sólida con un alto grado de consolidación y densidad de depósitos localizados. Los materiales de cantera se trituran y rompen para producir agregados o piedra de construcción, como dolomita y piedra caliza, o se combinan con otros productos químicos para producir cemento y cal. Los materiales de construcción se producen en canteras ubicadas muy cerca del sitio de uso del material para reducir los costos de transporte. Las piedras ornamentales como losas, granito, piedra caliza, mármol, arenisca y pizarra representan una segunda clase de materiales de cantera. Las canteras de piedra dimensional se encuentran en áreas que tienen las características minerales deseadas que pueden o no estar geográficamente remotas y requieren transporte a los mercados de usuarios.

Muchos yacimientos minerales son demasiado difusos e irregulares, o demasiado pequeños o profundos para ser extraídos mediante métodos a cielo abierto oa cielo abierto y deben ser extraídos mediante el enfoque más quirúrgico de la minería subterránea. Para determinar cuándo es aplicable la minería a cielo abierto, se deben considerar varios factores, incluidos el terreno y la elevación del sitio y la región, su lejanía, clima, infraestructura como caminos, suministro de energía y agua, requisitos normativos y ambientales, pendiente estabilidad, disposición de sobrecarga y transporte de productos, entre otros.

Terreno y elevación: La topografía y la elevación también juegan un papel importante en la definición de la viabilidad y el alcance de un proyecto minero. En general, cuanto mayor sea la elevación y más accidentado el terreno, más difícil será probablemente el desarrollo y la producción de la mina. Un mineral de mayor ley en una ubicación montañosa inaccesible puede extraerse de manera menos eficiente que un mineral de menor ley en una ubicación plana. Las minas ubicadas en elevaciones más bajas generalmente experimentan menos problemas relacionados con las inclemencias del tiempo para la exploración, el desarrollo y la producción de minas. Como tal, la topografía y la ubicación afectan el método de extracción, así como la viabilidad económica.

La decisión de desarrollar una mina ocurre después de que la exploración haya caracterizado el depósito de mineral y los estudios de factibilidad hayan definido las opciones para la extracción y el procesamiento del mineral. La información que es necesaria para establecer un plan de desarrollo puede incluir la forma, el tamaño y la ley de los minerales en el yacimiento, el volumen total o el tonelaje del material, incluida la sobrecarga y otros factores, como la hidrología y el acceso a una fuente de agua de proceso, la disponibilidad y la fuente de energía, los sitios de almacenamiento de roca estéril, los requisitos de transporte y las características de la infraestructura, incluida la ubicación de los centros de población para respaldar la fuerza laboral o la necesidad de desarrollar un poblado.

Los requisitos de transporte pueden incluir carreteras, autopistas, oleoductos, aeropuertos, vías férreas, vías fluviales y puertos. Para las minas a cielo abierto, generalmente se requieren grandes áreas de tierra que pueden no tener infraestructura existente. En tales casos, primero se deben establecer los caminos, los servicios públicos y los arreglos de vivienda. El tajo se desarrollaría en conexión con otros elementos de procesamiento tales como áreas de almacenamiento de roca estéril, chancadores, concentradores, fundiciones y refinerías, según el grado de integración requerido. Debido a la gran cantidad de capital necesario para financiar estas operaciones, el desarrollo puede realizarse en fases para aprovechar el mineral vendible o arrendable más temprano posible para ayudar a financiar el resto del desarrollo.

Producción y Equipo

Perforación y voladura

La perforación y voladura mecánicas son los primeros pasos en la extracción de mineral de las minas a cielo abierto más desarrolladas y son el método más común utilizado para eliminar la sobrecarga de roca dura. Si bien existen muchos dispositivos mecánicos capaces de aflojar rocas duras, los explosivos son el método preferido, ya que actualmente ningún dispositivo mecánico puede igualar la capacidad de fracturamiento de la energía contenida en las cargas explosivas. Un explosivo de roca dura de uso común es el nitrato de amonio. El equipo de perforación se selecciona sobre la base de la naturaleza del mineral y la velocidad y profundidad de los pozos necesarios para fracturar un tonelaje específico de mineral por día. Por ejemplo, en la extracción de un banco de mineral de 15 m, generalmente se perforarán 60 o más pozos a 15 m del frente de lodo actual, según la longitud del banco que se extraerá. Esto debe ocurrir con suficiente antelación para permitir la preparación del sitio para las actividades de carga y transporte subsiguientes.

carga

La minería de superficie ahora se lleva a cabo típicamente utilizando palas de mesa, cargadores frontales o palas hidráulicas. En la minería a cielo abierto, el equipo de carga se combina con camiones de acarreo que se pueden cargar en tres a cinco ciclos o pases de pala; sin embargo, varios factores determinan la preferencia del equipo de carga. Con rocas afiladas y/o excavaciones difíciles y/o climas húmedos, son preferibles las palas con orugas. Por el contrario, los cargadores con neumáticos de caucho tienen un costo de capital mucho más bajo y son los preferidos para cargar material de bajo volumen y fácil de excavar. Además, los cargadores son muy móviles y adecuados para escenarios de minería que requieren movimientos rápidos de un área a otra o para requisitos de mezcla de minerales. Los cargadores también se utilizan con frecuencia para cargar, transportar y descargar material en las trituradoras desde las pilas de material de mezcla depositadas cerca de las trituradoras por los camiones de acarreo.

Las palas hidráulicas y las palas de cable tienen ventajas y limitaciones similares. Las palas hidráulicas no son las preferidas para excavar rocas duras y las palas de cable generalmente están disponibles en tamaños más grandes. Por lo tanto, las palas de cable grandes con cargas útiles de aproximadamente 50 metros cúbicos y más son el equipo preferido en las minas donde la producción supera las 200,000 XNUMX toneladas por día. Las palas hidráulicas son más versátiles en el frente de la mina y permiten un mayor control del operador para cargar selectivamente desde la mitad inferior o superior del frente de la mina. Esta ventaja es útil cuando se puede lograr la separación de los desechos del mineral en la zona de carga, maximizando así la ley del mineral que se transporta y procesa.

Transporte

El acarreo en minas a cielo abierto y a cielo abierto se realiza más comúnmente con camiones de acarreo. La función de los camiones de acarreo en muchas minas a cielo abierto se limita a circular entre la zona de carga y el punto de transferencia, como una estación de trituración en el tajo o un sistema de transporte. Los camiones de transporte se ven favorecidos por su flexibilidad de operación en relación con los ferrocarriles, que fueron el método de transporte preferido hasta la década de 1960. Sin embargo, el costo de transportar materiales en tajos superficiales metálicos y no metálicos es generalmente superior al 50% del costo operativo total de la mina. La trituración en el tajo y el transporte a través de sistemas de cintas transportadoras ha sido un factor principal para reducir los costos de transporte. Los avances técnicos en los camiones de acarreo, como los motores diésel y los accionamientos eléctricos, han dado lugar a vehículos de capacidad mucho mayor. Varios fabricantes producen actualmente camiones con una capacidad de 240 toneladas y esperan camiones con una capacidad superior a las 310 toneladas en un futuro próximo. Además, el uso de sistemas de despacho computarizados y tecnología de posicionamiento satelital global permite rastrear y programar vehículos con mayor eficiencia y productividad.

Los sistemas de caminos de acarreo pueden usar tráfico en una o dos direcciones. El tráfico puede tener una configuración de carril izquierdo o derecho. Con frecuencia se prefiere el tráfico del carril izquierdo para mejorar la visibilidad del operador de la posición de los neumáticos en camiones muy grandes. La seguridad también se mejora con el tráfico por la izquierda al reducir el potencial de colisión del lado del conductor en el centro de una carretera. Las pendientes de los caminos de acarreo generalmente se limitan a entre el 8 y el 15 % para acarreos sostenidos y, de manera óptima, entre el 7 y el 8 %. La seguridad y el drenaje del agua requiere grandes pendientes que incluyan tramos de al menos 45 m con una pendiente máxima del 2% por cada 460 m de fuerte pendiente. Las bermas de las carreteras (bordes de tierra elevados) ubicadas entre las carreteras y las excavaciones adyacentes son características de seguridad estándar en las minas a cielo abierto. También se pueden colocar en el medio de la carretera para separar el tráfico opuesto. Donde existan caminos de acarreo en zigzag, se pueden instalar carriles de escape de elevación creciente al final de pendientes largas y empinadas. Las barreras en los bordes de los caminos, como las bermas, son estándar y deben ubicarse entre todos los caminos y las excavaciones adyacentes. Las carreteras de alta calidad mejoran la máxima productividad al maximizar las velocidades seguras de los camiones, reducir el tiempo de inactividad por mantenimiento y reducir la fatiga del conductor. El mantenimiento de las carreteras de los camiones de acarreo contribuye a reducir los costos operativos mediante la reducción del consumo de combustible, una mayor vida útil de los neumáticos y la reducción de los costos de reparación.

El transporte ferroviario, en las mejores condiciones, es superior a otros métodos de transporte para el transporte de mineral a largas distancias fuera de la mina. Sin embargo, en la práctica, el transporte por ferrocarril ya no se usa mucho en la minería a cielo abierto desde la llegada de los camiones eléctricos y diésel. Se reemplazó el transporte por ferrocarril para capitalizar la mayor versatilidad y flexibilidad de los camiones de acarreo y los sistemas de transporte en tajo. Los ferrocarriles requieren pendientes muy suaves de 0.5 a un máximo de 3 % para los acarreos cuesta arriba. La inversión de capital para los requisitos de vías y motores de ferrocarril es muy alta y requiere una larga vida útil de la mina y grandes resultados de producción para justificar el retorno de la inversión.

Manejo de minerales (transporte)

La trituración y el transporte en tajo es una metodología que ha ganado popularidad desde que se implementó por primera vez a mediados de la década de 1950. La ubicación de una trituradora semimóvil en el tajo de la mina con el posterior transporte fuera del tajo por medio de un sistema transportador ha resultado en importantes ventajas de producción y ahorros de costos en comparación con el transporte tradicional con vehículos. Se reducen los costos elevados de construcción y mantenimiento de caminos de acarreo y se minimizan los costos de mano de obra asociados con la operación de los camiones de acarreo y el mantenimiento y el combustible de los camiones.

El propósito del sistema de trituración en tajo es principalmente permitir el transporte de mineral por transportador. Los sistemas de trituración en tajo pueden variar desde instalaciones permanentes hasta unidades completamente móviles. Sin embargo, más comúnmente, las trituradoras se construyen en forma modular para permitir cierta portabilidad dentro de la mina. Las trituradoras pueden reubicarse cada uno a diez años; puede requerir horas, días o meses para completar la mudanza según el tamaño y la complejidad de la unidad y la distancia de reubicación.

Las ventajas de los transportadores sobre los camiones de acarreo incluyen arranque instantáneo, operación automática y continua, y un alto grado de confiabilidad con una disponibilidad de hasta 90 a 95%. Por lo general, no se ven afectados por las inclemencias del tiempo. Los transportadores también tienen requisitos de mano de obra mucho más bajos en relación con los camiones de acarreo; operar y mantener una flota de camiones puede requerir diez veces más tripulantes que un sistema transportador de capacidad equivalente. Además, los transportadores pueden funcionar con pendientes de hasta un 30 %, mientras que las pendientes máximas para los camiones suelen ser del 10 %. El uso de pendientes más pronunciadas reduce la necesidad de eliminar material de sobrecarga de baja ley y puede reducir la necesidad de establecer caminos de transporte de alto costo. Los sistemas transportadores también están integrados en las palas de rueda de cangilones en muchas operaciones de carbón de superficie, lo que elimina la necesidad de camiones de transporte.

Métodos de minería de soluciones

La minería de solución, el más común de los dos tipos de minería acuosa, se emplea para extraer minerales solubles donde los métodos de minería convencionales son menos eficientes y/o menos económicos. Esta técnica, también conocida como lixiviación o lixiviación superficial, puede ser un método primario de minería, como en la minería de lixiviación de oro y plata, o puede complementar los pasos pirometalúrgicos convencionales de fundición y refinación, como en el caso de la lixiviación de minerales de óxido de cobre de baja ley. .


Aspectos ambientales de la minería a cielo abierto

Los efectos ambientales significativos de las minas a cielo abierto atraen la atención dondequiera que se encuentren las minas. La alteración del terreno, la destrucción de la vida vegetal y los efectos adversos sobre los animales autóctonos son consecuencias inevitables de la minería a cielo abierto. La contaminación de las aguas superficiales y subterráneas a menudo presenta problemas, particularmente con el uso de lixiviantes en la minería de solución y la escorrentía de la minería hidráulica.

Gracias a la mayor atención de los ambientalistas de todo el mundo y al uso de aviones y fotografías aéreas, las empresas mineras ya no tienen la libertad de “cavar y correr” cuando se ha completado la extracción del mineral deseado. Se han promulgado leyes y reglamentos en la mayoría de los países desarrollados y, a través de las actividades de las organizaciones internacionales, se están impulsando donde aún no existen. Establecen un programa de gestión ambiental como elemento integral de todo proyecto minero y estipulan requisitos tales como estudios preliminares de impacto ambiental; programas de rehabilitación progresiva, incluida la restauración de los contornos de la tierra, la reforestación, la reforestación de la fauna autóctona, la repoblación de la vida salvaje autóctona, etc.; así como auditorías de cumplimiento concurrentes ya largo plazo (UNEP 1991,UN 1992, Environmental Protection Agency (Australia) 1996, ICME 1996). Es esencial que estos sean más que declaraciones en la documentación requerida para las licencias gubernamentales necesarias. Los principios básicos deben ser aceptados y practicados por los gerentes en el campo y comunicados a los trabajadores en todos los niveles.


 

Independientemente de la necesidad o la ventaja económica, todos los métodos de solución superficial comparten dos características comunes: (1) el mineral se extrae de la manera habitual y luego se almacena; y (2) se aplica una solución acuosa a la parte superior de la reserva de mineral que reacciona químicamente con el metal de interés a partir del cual la solución de sal metálica resultante se canaliza a través de la pila de reserva para su recolección y procesamiento. La aplicación de la minería de solución superficial depende del volumen, la metalurgia de los minerales de interés y la roca huésped relacionada, y el área disponible y el drenaje para desarrollar vertederos de lixiviación suficientemente grandes para que la operación sea económicamente viable.

El desarrollo de vertederos de lixiviación en una mina a cielo abierto en la que la extracción de solución es el principal método de producción es el mismo que en todas las operaciones a cielo abierto, con la excepción de que el mineral se destina únicamente al vertedero y no a un molino. En minas con métodos de molienda y solución, el mineral se segrega en porciones molidas y lixiviadas. Por ejemplo, la mayor parte del mineral de sulfuro de cobre se muele y purifica hasta obtener cobre de calidad comercial mediante fundición y refinación. El mineral de óxido de cobre, que generalmente no es apto para el procesamiento pirometalúrgico, se envía a operaciones de lixiviación. Una vez que se desarrolla el vertedero, la solución lixivia el metal soluble de la roca circundante a una tasa predecible que está controlada por los parámetros de diseño del vertedero, la naturaleza y el volumen de la solución aplicada, y la concentración y mineralogía del metal en el vertedero. mineral. La solución utilizada para extraer el metal soluble se conoce como lixiviante. Los lixiviantes más comunes utilizados en este sector minero son soluciones diluidas de cianuro de sodio alcalino para oro, ácido sulfúrico ácido para cobre, dióxido de azufre acuoso para manganeso y ácido sulfúrico-sulfato férrico para minerales de uranio; sin embargo, la mayor parte del uranio lixiviado y las sales solubles se recolectan in situ minería en la que el lixiviante se inyecta directamente en el cuerpo del mineral sin extracción mecánica previa. Esta última técnica permite procesar minerales de baja ley sin extraer el mineral del depósito mineral.

Aspectos de salud y seguridad

Los riesgos para la salud y la seguridad en el trabajo asociados con la extracción mecánica del mineral en solución son esencialmente similares a los de las operaciones convencionales de minas a cielo abierto. Una excepción a esta generalización es la necesidad de que el mineral no lixiviable se someta a una trituración primaria en el tajo de la mina a cielo abierto antes de transportarlo a un molino para su procesamiento convencional, mientras que el mineral generalmente se transporta en camiones de acarreo directamente desde el sitio de extracción hasta el vertedero de lixiviación en Minería de soluciones. Por lo tanto, los trabajadores de la minería de soluciones estarían menos expuestos a los principales peligros de aplastamiento, como el polvo, el ruido y los peligros físicos.

Las principales causas de lesiones en entornos de minas a cielo abierto incluyen el manejo de materiales, resbalones y caídas, maquinaria, uso de herramientas manuales, transporte de energía y contacto con fuentes eléctricas. Sin embargo, una característica única de la minería de soluciones es la exposición potencial a los lixiviantes químicos durante el transporte, las actividades del campo de lixiviación y el procesamiento químico y electrolítico. Las exposiciones a la neblina ácida pueden ocurrir en las casas de tanques de electroobtención de metales. Los peligros de las radiaciones ionizantes, que aumentan proporcionalmente desde la extracción hasta la concentración, deben abordarse en la extracción de uranio.

Métodos de Minería Hidráulica

En la minería hidráulica, o "hidraulización", se utiliza rociado de agua a alta presión para excavar material poco consolidado o no consolidado en una lechada para su procesamiento. Los métodos hidráulicos se aplican principalmente a los depósitos de piedra de agregados y metal, aunque los relaves de molienda de carbón, arenisca y metal también son aptos para este método. La aplicación más común y más conocida es minería de placer en el que se lavan concentraciones de metales como oro, titanio, plata, estaño y tungsteno desde el interior de un depósito aluvial (placer). El suministro y la presión del agua, la pendiente de la pendiente del suelo para la escorrentía, la distancia desde el frente de la mina hasta las instalaciones de procesamiento, el grado de consolidación del material explotable y la disponibilidad de áreas de eliminación de desechos son todas consideraciones principales en el desarrollo de una operación minera hidráulica. Al igual que con otras actividades mineras de superficie, la aplicabilidad es específica de la ubicación. Las ventajas inherentes de este método de minería incluyen costos operativos relativamente bajos y la flexibilidad que resulta del uso de equipos simples, resistentes y móviles. Como resultado, muchas operaciones hidráulicas se desarrollan en áreas mineras remotas donde los requisitos de infraestructura no son una limitación.

A diferencia de otros tipos de minería a cielo abierto, las técnicas hidráulicas se basan en el agua como medio tanto para la extracción como para el transporte del material extraído ("descarga"). Los rociadores de agua a alta presión se envían mediante monitores o cañones de agua a un banco de placer o depósito mineral. Desintegran la grava y el material no consolidado, que se lava en las instalaciones de recolección y procesamiento. Las presiones del agua pueden variar desde un flujo de gravedad normal para materiales finos muy sueltos hasta miles de kilogramos por centímetro cuadrado para depósitos no consolidados. A veces se emplean excavadoras y niveladoras u otros equipos móviles de excavación para facilitar la extracción de materiales más compactados. Históricamente, y en las operaciones modernas a pequeña escala, la recolección de lodo o escorrentía se gestiona con cajas de esclusas y colectores de pequeño volumen. Las operaciones a escala comercial se basan en bombas, estanques de contención y sedimentación y equipos de separación que pueden procesar grandes volúmenes de lodo por hora. Dependiendo del tamaño del depósito a explotar, la operación de los monitores de agua puede ser manual, controlada a distancia o controlada por computadora.

Cuando la minería hidráulica ocurre bajo el agua, se denomina dragado. En este método, una estación de procesamiento flotante extrae depósitos sueltos como arcilla, limo, arena, grava y cualquier mineral asociado utilizando una línea de cangilones, una línea de arrastre y/o chorros de agua sumergidos. El material extraído se transporta hidráulica o mecánicamente a una estación de lavado que puede ser parte de la plataforma de dragado o separarse físicamente con pasos de procesamiento posteriores para segregar y completar el procesamiento. Si bien el dragado se usa para extraer minerales comerciales y agregados de piedra, es más conocido como una técnica que se usa para despejar y profundizar los canales de agua y las llanuras aluviales.

Salud y seguridad

Los peligros físicos en la minería hidráulica difieren de los de los métodos de minería de superficie. Debido a la aplicación mínima de actividades de perforación, explosivos, transporte y reducción, los peligros de seguridad tienden a estar asociados principalmente con sistemas de agua a alta presión, movimiento manual de equipos móviles, problemas de proximidad que involucran suministros de energía y agua, problemas de proximidad asociados con el colapso de la frente de mina y actividades de mantenimiento. Los riesgos para la salud implican principalmente la exposición al ruido y al polvo y los riesgos ergonómicos relacionados con el manejo del equipo. La exposición al polvo es generalmente un problema menor que en la minería de superficie tradicional debido al uso de agua como medio de extracción. Las actividades de mantenimiento, como la soldadura no controlada, también pueden contribuir a la exposición de los trabajadores.

 

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Domingo, marzo de 13 2011 16: 05

Gestión de Minería de Carbón de Superficie

Las características geológicas de la minería de carbón a cielo abierto que la distinguen de otra minería a cielo abierto son la naturaleza de la formación y su valor relativamente bajo, lo que a menudo requiere que las minas de carbón a cielo abierto muevan grandes volúmenes de estéril sobre un área grande (es decir, tiene una alta tasa de extracción). ). Como resultado, las minas de carbón a cielo abierto han desarrollado equipos y técnicas de minería especializados. Los ejemplos incluyen una mina a cielo abierto con dragalina que extrae en franjas de 30 a 60 m de ancho, material de vertido lateral en pozos de hasta 50 km de largo. La rehabilitación es una parte integral del ciclo minero debido a la perturbación significativa de las áreas involucradas.

Las minas de carbón a cielo abierto varían desde pequeñas (es decir, que producen menos de 1 millón de toneladas por año) hasta grandes (más de 10 millones de toneladas por año). La mano de obra requerida depende del tamaño y tipo de la mina, el tamaño y la cantidad de equipos y la cantidad de carbón y estéril. Hay algunas medidas típicas que indican la productividad y el tamaño de la mano de obra. Estos son:

1. Producción por minero expresada en toneladas por minero por año; esto variaría de 5,000 toneladas por minero por año a 40,000 toneladas por minero por año.

2. Material total movido expresado en toneladas por minero por año. Este indicador de productividad combina el carbón y el estéril; la productividad de 100,000 toneladas por minero por año sería baja, siendo 400,000 toneladas por minero por año el extremo muy productivo de la escala.

     

    Debido a la gran inversión de capital involucrada, muchas minas de carbón operan en una lista de turnos continuos de siete días. Esto involucra a cuatro equipos: tres trabajan en tres turnos de ocho horas cada uno y el cuarto equipo cubre el tiempo libre asignado.

    Planificación Minera

    La planificación minera para las minas de carbón a cielo abierto es un proceso repetitivo que se puede resumir en una lista de verificación. El ciclo comienza con geología y marketing y termina con una evaluación económica. El nivel de detalle (y costo) de la planificación aumenta a medida que el proyecto pasa por diferentes etapas de aprobación y desarrollo. Los estudios de factibilidad cubren el trabajo antes del desarrollo. La misma lista de verificación se utiliza después de que comienza la producción para desarrollar planes anuales y quinquenales, así como planes para cerrar la mina y rehabilitar el área cuando se haya extraído todo el carbón.

    Significativamente, la necesidad de planificación es continua y los planes deben actualizarse con frecuencia para reflejar los cambios en el mercado, la tecnología, la legislación y el conocimiento del yacimiento adquirido a medida que avanza la extracción.

    Influencias geológicas

    Las características geológicas tienen una gran influencia en la selección del método y el equipo de extracción utilizados en una mina de carbón a cielo abierto en particular.

    Actitud de la costura, comúnmente conocido como sumergir, representa el ángulo entre la veta que se extrae y el plano horizontal. Cuanto más pronunciada es la inmersión, más difícil es extraerla. El buzamiento también afecta la estabilidad de la mina; el buzamiento límite para las operaciones con dragalinas es de alrededor de 7°.

    La fuerza de carbón y roca estéril determina qué equipo se puede usar y si el material debe ser volado o no. Los equipos de minería continua, como las excavadoras de rueda de cangilones que se usan comúnmente en Europa del Este y Alemania, se limitan a materiales de muy baja resistencia que no requieren voladuras. Sin embargo, por lo general, el desmonte es demasiado duro para excavar sin algunas voladuras para fragmentar la roca en piezas de menor tamaño que luego se pueden excavar con palas y equipos mecánicos.

    A este tenor, profundidad de vetas de carbón aumentan, el costo de transportar los desechos y el carbón a la superficie o al vertedero se vuelve más alto. En algún momento, sería más económico explotar con métodos subterráneos que con métodos a cielo abierto.

    Se pueden extraer vetas tan delgadas como 50 mm, pero la recuperación del carbón se vuelve más difícil y costosa a medida que grosor de la costura disminuye

    Hidrología se refiere a la cantidad de agua en el carbón y sobrecarga. Cantidades significativas de agua afectan la estabilidad y los requisitos de bombeo aumentan el costo.

    La magnitud del carbón reservas y la escala de operación influye en qué equipo se puede usar. Las minas pequeñas requieren equipos más pequeños y relativamente más caros, mientras que las minas grandes disfrutan de economías de escala y costos más bajos por unidad de producción.

    Caracteristicas ambientales se refiere al comportamiento de la sobrecarga después de haber sido minada. Algunas sobrecargas se denominan "productoras de ácido", lo que significa que, cuando se exponen al aire y al agua, producirán un ácido que es perjudicial para el medio ambiente y requiere un tratamiento especial.

    La combinación de los factores anteriores más otros determina qué método y equipo de extracción es apropiado para una mina de carbón a cielo abierto en particular.

    El Ciclo Minero

    La metodología de extracción de carbón a cielo abierto se puede dividir en una serie de pasos.

    Quitar la capa superior del suelo y almacenarlo o reemplazarlo en áreas que se están rehabilitando es una parte importante del ciclo, ya que el objetivo es devolver el uso de la tierra al menos a las buenas condiciones que tenía antes de que comenzara la minería. La tierra vegetal es un componente importante ya que contiene nutrientes para las plantas.

    Preparación del terreno puede implicar el uso de explosivos para fragmentar las rocas grandes. En algunos casos, esto se hace con excavadoras con desgarradores que usan fuerza mecánica para romper la roca en pedazos más pequeños. Algunas minas donde la resistencia de la roca es baja no requieren preparación del terreno ya que la excavadora puede excavar directamente desde la orilla.

    Eliminación de desechos es el proceso de extraer la roca que recubre la veta de carbón y transportarla al vertedero. En una mina a cielo abierto donde el vertedero se encuentra en una franja adyacente, se trata de una operación de vertido lateral. En algunas minas, sin embargo, el vertedero puede estar a varios kilómetros de distancia debido a la estructura de la veta y el espacio disponible para el vertedero, y es necesario el transporte hasta el vertedero mediante camiones o cintas transportadoras.

    Minería de carbón es el proceso de remover el carbón de la cara expuesta en la mina y transportarlo fuera del tajo. Lo que suceda a continuación depende de la ubicación del mercado del carbón y su uso final. Si se alimenta a una central eléctrica en el sitio, se pulveriza y va directamente a la caldera. Si el carbón es de baja calidad, puede mejorarse “lavando” el carbón en una planta de preparación. Esto separa el carbón y la sobrecarga para producir un producto de mayor grado. Antes de enviarse al mercado, este carbón generalmente necesita triturarse para lograr un tamaño uniforme y mezclarse para controlar las variaciones en la calidad. Puede ser transportado por carretera, cinta transportadora, tren, barcaza o barco.

    Rehabilitación consiste en dar forma al vertedero para restaurar el terreno y cumplir con los criterios de drenaje, reponiendo la capa superior del suelo y plantando vegetación para devolverlo a su estado original. Otras consideraciones de gestión ambiental incluyen:

      • Administracion del Agua: desvío de cursos de agua existentes y control del agua de la mina mediante represas de sedimentos y reciclaje para que no se descarguen aguas contaminadas
      • planificación visual : garantizar que el impacto visual se minimice
      • Flora y fauna: para restaurar árboles y vegetación y reemplazar la vida silvestre autóctona
      • arqueología: preservación y/o restauración de sitios culturalmente significativos
      • vacío final: qué hacer con el agujero después de que se detenga la extracción (por ejemplo, se puede rellenar o convertir en un lago)
      • chorro de aire y vibración, debido a las voladuras, que deben gestionarse mediante técnicas específicas si los edificios están cerca
      • ruido y polvo, que es necesario gestionar para no generar molestias a las viviendas y comunidades cercanas.

                   

                  El impacto de la extracción de carbón a cielo abierto en el medio ambiente general puede ser significativo, pero con una planificación y un control adecuados en todas las fases de la empresa, se puede gestionar para cumplir con todos los requisitos.

                  Métodos y equipos de minería

                  Para la extracción de carbón a cielo abierto se utilizan tres métodos principales de minería: camiones y palas; dragalinas; y sistemas basados ​​en transportadores, como excavadoras de rueda de cangilones y trituradoras en tajo. Muchas minas usan combinaciones de estos, y también existen técnicas especializadas como la minería con barrena y los mineros continuos de paredes altas. Estos constituyen solo una pequeña proporción de la producción total de minería de carbón a cielo abierto. Los sistemas de dragalina y rueda de cangilones se desarrollaron específicamente para la minería de carbón a cielo abierto, mientras que los sistemas de minería con camiones y palas se utilizan en toda la industria minera.

                  La camión y pala El método de minería involucra una excavadora, como una pala de cuerda eléctrica, una excavadora hidráulica o una cargadora frontal, para cargar la sobrecarga en los camiones. El tamaño de los camiones puede variar desde 35 toneladas hasta 220 toneladas. El camión transporta el desmonte desde el frente de la mina hasta el vertedero donde una excavadora empujará y apilará la roca para dar forma al vertedero para su rehabilitación. El método del camión y la pala se destaca por su flexibilidad; se encuentran ejemplos en la mayoría de los países del mundo.

                  Dragalinas son uno de los métodos más baratos para extraer la sobrecarga, pero su operación está limitada por la longitud de la pluma, que generalmente es de 100 m de largo. La draga se balancea sobre su punto central y, por lo tanto, puede descargar el material a aproximadamente 100 m de donde se encuentra. Esta geometría requiere que la mina esté dispuesta en franjas largas y estrechas.

                  La principal limitación de la dragalina es que solo puede excavar hasta una profundidad de aproximadamente 60 m; Más allá de esto, se requiere otra forma de remoción de sobrecarga adicional, como la flota de camiones y palas.

                  Sistemas de minería basados ​​en transportadores use cintas transportadoras para transportar la sobrecarga en lugar de camiones. Cuando la sobrecarga es de baja resistencia, se puede extraer directamente del frente con una excavadora de rueda de cangilones. A menudo se le llama un método de minería "continuo" porque alimenta la sobrecarga y el carbón sin interrupción. Las dragalinas y las palas son cíclicas y cada carga del cucharón tarda entre 30 y 60 segundos. Una sobrecarga más dura requiere una combinación de voladura o una trituradora en el pozo y carga con pala para alimentarla a la cinta transportadora. Los sistemas de extracción de carbón de superficie basados ​​en transportadores son los más adecuados cuando la sobrecarga debe transportarse a distancias significativas o a alturas significativas.

                  Conclusión

                  La minería de carbón a cielo abierto involucra equipos especializados y técnicas de minería que permiten la eliminación de grandes volúmenes de desechos y carbón de grandes áreas. La rehabilitación es una parte integral e importante del proceso.

                   

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                  Domingo, marzo de 13 2011 16: 11

                  Mineral de procesamiento

                  Casi todos los metales y otros materiales inorgánicos que han sido explotados ocurren como los compuestos que constituyen los minerales que componen la corteza terrestre. Las fuerzas y los procesos que han dado forma a la superficie terrestre han concentrado estos minerales en cantidades muy diferentes. Cuando esta concentración es lo suficientemente grande como para que el mineral pueda explotarse y recuperarse económicamente, el yacimiento se denomina mena o yacimiento. Sin embargo, incluso entonces, los minerales no suelen estar disponibles en una forma con la pureza necesaria para el procesamiento inmediato hasta el producto final deseado. En su obra del siglo XVI sobre procesamiento de minerales Agrícola (1950) escribió: “La naturaleza generalmente crea metales en estado impuro, mezclados con tierra, piedras y jugos solidificados, es necesario separar la mayor parte de estas impurezas de los minerales en la medida de lo posible. ser, antes de que sean fundidos.”

                  Los minerales valiosos deben separarse primero de los que no tienen valor comercial, que se denominan pandilla. El procesamiento del mineral se refiere a este tratamiento inicial del material extraído para producir un concentrado de mineral de un grado suficientemente alto para ser procesado satisfactoriamente hasta obtener el metal puro u otro producto final. Las diferentes características de los minerales que componen el mineral se aprovechan para separarlos entre sí mediante una variedad de métodos físicos que generalmente dejan sin cambios la composición química del mineral. (El procesamiento del carbón se trata específicamente en el artículo “Preparación del carbón”).

                  Trituración y Molienda

                  El tamaño de partícula del material que llega a la planta de procesamiento dependerá de la operación minera empleada y del tipo de mineral, pero será relativamente grande. Transformación en polvo, la reducción progresiva del tamaño de partícula del mineral en terrones, se lleva a cabo por dos razones: reducir el material a un tamaño más conveniente y liberar el componente valioso del material de desecho como un primer paso hacia su separación y recuperación efectivas. En la práctica, la trituración suele consistir en la trituración de material de mayor tamaño, seguida de la rotura del material en tamaños más finos al volcarlo en molinos de acero giratorios.

                  Aplastante

                  No es posible pasar de terrones muy grandes a material fino en una sola operación o usando una sola máquina. Por lo tanto, la trituración suele ser una operación en seco que normalmente tiene lugar en etapas que se designan como primaria, secundaria y terciaria.

                  Las trituradoras primarias reducen el mineral desde un tamaño de 1.5 m hasta 100 a 200 mm. Máquinas como trituradoras de mandíbula y giratorias aplican una fuerza de fractura a las partículas grandes, rompiendo el mineral por compresión.

                  En una trituradora de mandíbula, el mineral cae en un espacio en forma de cuña entre una placa de trituración fija y una móvil. El material se pellizca y aprieta hasta que se rompe y se suelta y se vuelve a morder más abajo a medida que las mordazas se abren y cierran, hasta que finalmente escapa a través del espacio establecido en la parte inferior.

                  En la trituradora giratoria, un husillo largo transporta un elemento triturador cónico de acero duro y pesado que se mueve excéntricamente mediante un manguito de cojinete inferior dentro de la cámara o carcasa de trituración. El movimiento relativo de las caras de trituración se produce por el giro del cono montado excéntricamente contra la cámara exterior. Por lo general, esta máquina se usa cuando se requiere una alta capacidad de producción.

                  La trituración secundaria reduce el tamaño de las partículas hasta 5 a 20 mm. Trituradoras de cono, molinos de rodillos y de martillos son ejemplos de los equipos utilizados. La trituradora de cono es una trituradora giratoria modificada con un husillo más corto que no está suspendido, sino apoyado en un cojinete debajo del cabezal. Una trituradora de rodillos consta de dos cilindros horizontales que giran uno hacia el otro, los rodillos arrastran el mineral hacia el espacio entre ellos y, después de un solo contacto, descargan el producto. El molino de martillos es un molino triturador de impacto típico. La conminución se produce por el impacto de golpes fuertes aplicados a alta velocidad por martillos unidos a un rotor dentro del espacio de trabajo.

                  Molienda

                  La molienda, la última etapa de la trituración, se realiza en recipientes de acero cilíndricos giratorios conocidos como molinos giratorios. Aquí las partículas minerales se reducen a entre 10 y 300 μm. Se agrega al molino un medio de molienda, como bolas, varillas o guijarros de acero (grumos de mineral de tamaño predeterminado mucho más grandes que la alimentación a granel del material), para que el mineral se descomponga al tamaño deseado. El uso de guijarros se denomina molienda autógena. Cuando el tipo de mineral sea adecuado, se puede utilizar la molienda ROM (run-of-mine). En esta forma de molienda autógena, todo el flujo de mineral de la mina se alimenta directamente al molino sin trituración previa, y los grandes terrones de mineral actúan como medio de molienda.

                  El molino generalmente se carga con mineral triturado y medio de molienda hasta poco menos de la mitad. Los estudios han demostrado que la rotura producida por el fresado es una combinación de impacto y abrasión. Los revestimientos de molino se utilizan para proteger la carcasa del molino del desgaste y, por su diseño, para reducir el deslizamiento de los medios de molienda y mejorar la parte de levantamiento e impacto de la molienda.

                  Hay un tamaño óptimo al que se debe moler el mineral para una separación y recuperación efectivas del componente valioso. El esmerilado resulta en una liberación incompleta y una mala recuperación. La sobremolienda aumenta la dificultad de separación, además de utilizar un exceso de energía costosa.

                  Separación de tamaño

                  Después de la trituración y la molienda, los productos suelen separarse simplemente según su tamaño. El objetivo principal es producir material de alimentación de tamaño adecuado para su tratamiento posterior. El material de gran tamaño se recicla para una mayor reducción.

                  Pantallas

                  El tamizado se aplica generalmente a material bastante grueso. También se puede usar para producir un tamaño de alimentación razonablemente uniforme para una operación posterior donde sea necesario. El grizzly es una serie de barras paralelas pesadas colocadas en un marco que filtra el material muy grueso. El trommel es una pantalla cilíndrica giratoria inclinada. Mediante el uso de varias secciones de pantallas de diferentes tamaños, se pueden producir simultáneamente productos de varios tamaños. Se puede emplear una variedad de otras pantallas y combinaciones de pantallas.

                  Clasificadores

                  La clasificación es la separación de partículas según su tasa de sedimentación en un fluido. Las diferencias en densidad, tamaño y forma se utilizan de manera efectiva. Los clasificadores se utilizan para separar material grueso y fino, fraccionando así una distribución de gran tamaño. Una aplicación típica es controlar una operación de rectificado de circuito cerrado. Si bien la separación por tamaño es el objetivo principal, generalmente se produce cierta separación por tipo de mineral debido a las diferencias de densidad.

                  En un clasificador en espiral, un mecanismo de rastrillo levanta las arenas más gruesas de una piscina de lodo para producir un producto limpio y deslamado.

                  El hidrociclón utiliza la fuerza centrífuga para acelerar las tasas de sedimentación y producir separaciones eficientes de partículas de tamaño fino. Se introduce tangencialmente una suspensión espesa a alta velocidad en un recipiente de forma cónica. Debido al movimiento de remolino, las partículas más grandes y pesadas se asientan más rápidamente hacia la pared exterior, donde la velocidad es más baja, y se asientan hacia abajo, mientras que las partículas más ligeras y pequeñas se mueven hacia la zona de baja presión a lo largo del eje, donde se encuentran. llevado hacia arriba.

                  Separación de concentración

                  La separación por concentración requiere que las partículas se distingan como las del mineral valioso o como partículas de ganga y su separación efectiva en un concentrado y un producto de cola. El objetivo es lograr la máxima recuperación del mineral valioso en un grado que sea aceptable para su posterior procesamiento o venta.

                  clasificación de minerales

                  El método de concentración más antiguo y simple es la selección de partículas visualmente y su eliminación a mano. La clasificación manual tiene sus equivalentes modernos en varios métodos electrónicos. En los métodos fotométricos, el reconocimiento de partículas se basa en la diferencia de reflectividad de diferentes minerales. Luego se activa una ráfaga de aire comprimido para eliminarlos de una cinta de material en movimiento. La diferente conductividad de diferentes minerales se puede utilizar de manera similar.

                  Separación de medios pesados

                  La separación de medio pesado o medio denso es un proceso que depende únicamente de la diferencia de densidad entre los minerales. Se trata de introducir la mezcla en un líquido de densidad intermedia a la de los dos minerales a separar, flotando el mineral más ligero y hundiéndose el más pesado. En algunos procesos se utiliza para la preconcentración de minerales antes de la molienda final y se emplea con frecuencia como paso de limpieza en la preparación del carbón.

                  Los fluidos orgánicos pesados ​​como el tetrabromoetano, que tiene una densidad relativa de 2.96, se utilizan en ciertas aplicaciones, pero a escala comercial se emplean generalmente suspensiones de sólidos finamente molidos que se comportan como fluidos newtonianos simples. Ejemplos del material utilizado son la magnetita y el ferrosilicio. Estos forman "fluidos" estables, inertes y de baja viscosidad y se eliminan fácilmente de la suspensión magnéticamente.

                  Gravedad

                  Los procesos naturales de separación, como los sistemas fluviales, han producido depósitos de placer donde las partículas más grandes y pesadas se han separado de las más pequeñas y ligeras. Las técnicas de gravedad imitan estos procesos naturales. La separación se produce por el movimiento de la partícula en respuesta a la fuerza de gravedad y la resistencia ejercida por el fluido en el que tiene lugar la separación.

                  A lo largo de los años, se han desarrollado muchos tipos de separadores por gravedad y su uso continuado atestigua la rentabilidad de este tipo de separación.

                  En un plantilla un lecho de partículas minerales se pone en suspensión ("fluidizado") por una corriente pulsante de agua. A medida que el agua vuelve a drenarse entre cada ciclo, las partículas más densas caen debajo de las menos densas y durante un período de drenaje de partículas pequeñas, y particularmente partículas más pequeñas y más densas, penetran entre los espacios entre las partículas más grandes y se asientan más abajo en el lecho. A medida que se repite el ciclo, aumenta el grado de separación.

                  Sacudir mesas trate material más fino que las plantillas. La mesa consiste en una superficie plana que está ligeramente inclinada de adelante hacia atrás y de un extremo al otro. Los rifles de madera dividen la mesa longitudinalmente en ángulo recto. El alimento ingresa a lo largo del borde superior y las partículas son transportadas hacia abajo por el flujo de agua. Al mismo tiempo, están sujetos a vibraciones asimétricas a lo largo del eje longitudinal u horizontal. Las partículas más densas que tienden a quedar atrapadas detrás del rifle son arrastradas por la mesa por las vibraciones.

                  Separación magnética

                  Todos los materiales están influenciados por campos magnéticos, aunque para la mayoría el efecto es demasiado leve para ser detectado. Sin embargo, si uno de los componentes minerales de una mezcla tiene una susceptibilidad magnética razonablemente fuerte, esto puede usarse para separarlo de los demás. Los separadores magnéticos se clasifican en máquinas de baja y alta intensidad, y además en separadores de alimentación seca y húmeda.

                  Un separador tipo tambor consta de un tambor giratorio no magnético que contiene en su interior imanes estacionarios de polaridad alterna. Las partículas magnéticas son atraídas por los imanes, fijadas al tambor y transportadas fuera del campo magnético. Un separador húmedo de alta intensidad (WHIMS) del tipo carrusel consta de una matriz giratoria concéntrica de bolas de hierro que pasa a través de un potente electroimán. Los residuos de la suspensión se vierten en la matriz donde opera el electroimán y las partículas magnéticas son atraídas a la matriz magnetizada mientras que la mayor parte de la suspensión pasa y sale a través de una rejilla base. Justo después del electroimán, el campo se invierte y se utiliza un chorro de agua para eliminar la fracción magnética.

                  separación electrostática

                  La separación electrostática, que alguna vez fue de uso común, fue desplazada en gran medida por el advenimiento de la flotación. Sin embargo, se aplica con éxito a un pequeño número de minerales, como el rutilo, para el que otros métodos resultan difíciles y donde la conductividad del mineral hace posible la separación electrostática.

                  El método aprovecha las diferencias en la conductividad eléctrica de los diferentes minerales. La alimentación seca se lleva al campo de un electrodo ionizante donde las partículas se cargan mediante bombardeo de iones. Las partículas conductoras pierden rápidamente esta carga en un rotor conectado a tierra y son expulsadas del rotor por la fuerza centrífuga. Los no conductores pierden su carga más lentamente, permanecen adheridos al conductor de tierra por fuerzas electrostáticas y son transportados a un punto de recolección.

                  Flotación

                  La flotación es un proceso de separación que aprovecha las diferencias en las propiedades físico-químicas de la superficie de diferentes minerales.

                  Los reactivos químicos llamados colectores se agregan a la pulpa y reaccionan selectivamente con la superficie de las valiosas partículas minerales. Los productos de reacción formados hacen que la superficie del mineral sea hidrófoba o no humectable, de modo que se adhiere fácilmente a una burbuja de aire.

                  En cada celda de un circuito de flotación se agita la pulpa y se dispersa el aire introducido en el sistema. Las partículas minerales hidrófobas se adhieren a las burbujas de aire y, con la presencia de un agente espumante adecuado, forman una espuma estable en la superficie. Este desborda continuamente los lados de la celda de flotación, llevando consigo su carga mineral.

                  Una planta de flotación consta de bancos de celdas interconectadas. Un primer concentrado producido en un banco de desbaste se limpia de componentes de ganga no deseados en un banco de limpieza y, si es necesario, se vuelve a limpiar en un tercer banco de celdas. El mineral valioso adicional se puede recolectar en un cuarto banco y reciclar a los bancos más limpios antes de que finalmente se desechen las colas.

                  Drenaje

                  Después de la mayoría de las operaciones, es necesario separar el agua utilizada en los procesos de separación del concentrado producido o del material de ganga de desecho. En ambientes secos esto es particularmente importante para que el agua pueda ser reciclada para su reutilización.

                  Un tanque de sedimentación consta de un recipiente cilíndrico en el que se alimenta pulpa en el centro a través de un pozo de alimentación. Esto se coloca debajo de la superficie para minimizar la perturbación de los sólidos sedimentados. El líquido clarificado se desborda por los lados del tanque hacia una colada. Brazos radiales con palas arrastran los sólidos sedimentados hacia el centro, donde son retirados. Se pueden agregar floculantes a la suspensión para acelerar la velocidad de sedimentación de los sólidos.

                  La filtración es la eliminación de partículas sólidas del fluido para producir una torta de concentrado que luego se puede secar y transportar. Una forma común es el filtro de vacío continuo, típico del cual es el filtro de tambor. Un tambor cilíndrico horizontal gira en un tanque abierto con la parte inferior sumergida en pulpa. La carcasa del tambor consta de una serie de compartimentos cubiertos por un medio filtrante. La carcasa interior de doble pared está conectada a un mecanismo de válvula en el eje central que permite aplicar vacío o presión. Se aplica vacío a la sección sumergida en la pulpa, extrayendo agua a través del filtro y formando una torta de concentrado sobre la tela. El vacío deshidrata la torta una vez fuera de la suspensión. Justo antes de que la sección vuelva a entrar en la lechada, se aplica presión para soplar la torta. Los filtros de disco funcionan según el mismo principio, pero consisten en una serie de discos unidos al eje central.

                  Disposición de relaves

                  Solo una pequeña fracción del mineral extraído consiste en mineral valioso. El resto es ganga que luego del procesamiento forma los relaves que deben ser eliminados.

                  Las dos consideraciones principales en la eliminación de relaves son la seguridad y la economía. Hay dos aspectos de la seguridad: las consideraciones físicas que rodean el vertedero o la presa en la que se colocan los relaves; y la contaminación por el material de desecho que puede afectar la salud humana y causar daños al medio ambiente. Los relaves deben eliminarse de la manera más rentable posible acorde con la seguridad.

                  En la mayoría de los casos, los relaves se dimensionan y la fracción de arena gruesa se usa para construir una presa en un sitio seleccionado. Luego, la fracción fina o limo se bombea a un estanque detrás de la pared de la presa.

                  Cuando haya sustancias químicas tóxicas como el cianuro en las aguas residuales, puede ser necesaria una preparación especial de la base de la presa (p. ej., mediante el uso de láminas de plástico) para evitar la posible contaminación de las aguas subterráneas.

                  En la medida de lo posible, el agua recuperada de la presa se recicla para su uso posterior. Esto puede ser de gran importancia en las regiones secas y es cada vez más requerido por la legislación destinada a prevenir la contaminación de las aguas subterráneas y superficiales por contaminantes químicos.

                  montón y en el lugar Lixiviación

                  Gran parte del concentrado producido por el procesamiento del mineral se procesa más mediante métodos hidrometalúrgicos. Los valores metálicos se lixivian o disuelven del mineral y los diferentes metales se separan entre sí. Las soluciones obtenidas se concentran y luego se recupera el metal mediante etapas como la precipitación y la deposición electrolítica o química.

                  Muchos minerales son de un grado demasiado bajo para justificar el costo de la preconcentración. El material de desecho también puede contener una cierta cantidad de valor de metal. En algunos casos, dicho material puede procesarse económicamente mediante una versión de un proceso hidrometalúrgico conocido como lixiviación en pilas o en vertedero.

                  La lixiviación en pilas se estableció en Rio Tinto en España hace más de 300 años. El agua que se filtraba lentamente a través de los montones de mineral de baja ley se coloreaba de azul debido a las sales de cobre disueltas que surgían de la oxidación del mineral. El cobre se recuperó de la solución por precipitación sobre chatarra.

                  Este proceso básico se utiliza para la lixiviación en pilas de óxidos y sulfuros de material de desecho y de bajo grado en todo el mundo. Una vez que se ha creado un montón o vertedero del material, se aplica un agente solubilizante adecuado (por ejemplo, una solución ácida) rociando o inundando la parte superior del montón y se recupera la solución que se filtra al fondo.

                  Si bien la lixiviación en pilas se ha practicado con éxito durante mucho tiempo, solo recientemente se reconoció el importante papel de ciertas bacterias en el proceso. Estas bacterias han sido identificadas como la especie oxidante de hierro Thiobacillus ferrooxidans y las especies oxidantes de azufre Thiobacillus tiooxidans. Las bacterias oxidantes de hierro obtienen energía de la oxidación de iones ferrosos a iones férricos y las especies oxidantes de azufre por oxidación de sulfuro a sulfato. Estas reacciones catalizan eficazmente la oxidación acelerada de los sulfuros metálicos a sulfatos metálicos solubles.

                  Las terapias de edición del genoma in situ la lixiviación, a veces llamada minería de solución, es efectivamente una variación de la lixiviación en pilas. Consiste en el bombeo de solución en minas abandonadas, derrumbes en labores, áreas remotas trabajadas o incluso cuerpos minerales completos donde se demuestra que son permeables a la solución. Las formaciones rocosas deben prestarse al contacto con la solución lixiviante ya la necesaria disponibilidad de oxígeno.

                   

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                  Domingo, marzo de 13 2011 16: 14

                  Preparación de carbón

                  La preparación del carbón es el proceso mediante el cual el carbón bruto de la mina se convierte en un producto de carbón limpio vendible de tamaño y calidad consistentes especificados por el consumidor. El uso final del carbón se divide en las siguientes categorías generales:

                  • Generación eléctrica: El carbón se quema para suministrar calor para impulsar turbinas que generan electricidad.
                  • Fabricación de hierro y acero: El carbón se calienta en hornos, en ausencia de aire, para expulsar los gases (materia volátil) para producir coque. El coque se utiliza en los altos hornos para fabricar hierro y acero. El carbón también se puede agregar directamente al alto horno como en el proceso de inyección de carbón pulverizado (PCI).
                  • Industrial: El carbón se utiliza en la industria metalúrgica como reductor, por lo que su contenido de carbono se utiliza para eliminar el oxígeno (reductor) en un proceso metalúrgico.
                  • Calefacción: El carbón se puede utilizar a nivel doméstico e industrial como combustible para la calefacción de espacios. También se utiliza como combustible en hornos secos para la fabricación de cemento.

                   

                  Triturar y Romper

                  El carbón extraído de la mina debe triturarse hasta un tamaño superior aceptable para su tratamiento en la planta de preparación. Los dispositivos típicos de trituración y rotura son:

                  • Interruptores de alimentación: Un tambor de rotación provisto de picos que fracturan el carbón. El carbón es entregado por un transportador raspador y el tambor gira en la misma dirección que el flujo de carbón. Los interruptores de alimentación se usan comúnmente bajo tierra, sin embargo, hay algunos en uso en la superficie en el circuito de preparación de carbón.
                  • Rompedores rotativos: El circuito interruptor de una carcasa exterior fija con un tambor giratorio interior equipado con placas perforadas. La velocidad de rotación típica del tambor es de 12 a 18 rpm. Las placas elevadoras recogen el carbón extraído de la mina que luego cae a lo largo del diámetro del tambor. El carbón más blando se rompe y pasa a través de las perforaciones mientras que la roca más dura se transporta a la salida. El rompedor rotativo logra dos funciones, reducción de tamaño y beneficio por remoción de roca.
                  • Trituradoras de rodillos: Las trituradoras de rodillos pueden constar de un solo rodillo giratorio y un yunque estacionario (placa), o de dos rodillos que giran a la misma velocidad uno hacia el otro. Las caras de los rodillos suelen ser dentadas o corrugadas. Una forma común de trituradora es la trituradora de dos etapas o de rodillos cuádruples en la que el producto de la primera trituradora de rodillos gemelos cae en la segunda trituradora de rodillos gemelos colocada en una abertura más pequeña, con el resultado de que se puede lograr una reducción a gran escala en una sola máquina. . Una aplicación típica sería la trituración de material extraído de la mina hasta 50 mm.

                   

                  La trituración se usa a veces después del proceso de limpieza del carbón, cuando se tritura carbón de gran tamaño para cumplir con los requisitos del mercado. Normalmente se utilizan trituradoras de rodillos o molinos de martillos. El molino de martillos consta de un conjunto de martillos de movimiento libre que giran sobre un eje que golpean el carbón y lo lanzan contra una placa fija.

                  Guía de Tallas

                  El carbón se dimensiona antes y después del proceso de beneficio (limpieza). Se utilizan diferentes procesos de limpieza en diferentes tamaños de carbón, de modo que el carbón crudo al ingresar a la planta de preparación de carbón se cribará (tamizará) en tres o cuatro tamaños que luego pasarán por el proceso de limpieza adecuado. El proceso de cribado se suele realizar mediante cribas vibratorias rectangulares con cubierta de criba de malla o de chapa perforada. En tamaños inferiores a 6 mm, se utiliza un tamizado húmedo para aumentar la eficiencia de la operación de clasificación y en tamaños inferiores a 0.5 mm, se coloca una pantalla curva estática (curva de tamiz) antes de la pantalla vibratoria para mejorar la eficiencia.

                  Después del proceso de beneficio, el carbón limpio a veces se clasifica en una variedad de productos para los mercados del carbón doméstico e industrial. El dimensionamiento del carbón limpio rara vez se utiliza para el carbón para la generación de electricidad (carbón térmico) o para la fabricación de acero (carbón metalúrgico).

                  Almacenamiento y Almacenamiento

                  El carbón generalmente se almacena y almacena en tres puntos de la cadena de preparación y manejo:

                  1. almacenamiento y acopio de carbón crudo entre la mina y la planta de preparación
                  2. almacenamiento y acopio de carbón limpio entre la planta de preparación y el punto de carga por ferrocarril o carretera
                  3. almacenamiento de carbón limpio en puertos que pueden o no estar controlados por la mina.

                   

                  Por lo general, el almacenamiento de carbón crudo ocurre después de la trituración y, por lo general, toma la forma de pilas abiertas (cónicas, alargadas o circulares), silos (cilíndricos) o depósitos. Es común que en esta etapa se realice una mezcla de costura para suministrar un producto homogéneo a la planta de preparación. La mezcla puede ser tan simple como depositar secuencialmente diferentes carbones en una pila cónica hasta operaciones sofisticadas que utilizan transportadores apiladores y recuperadores de rueda de cangilones.

                  El carbón limpio se puede almacenar de diversas formas, como pilas abiertas o silos. El sistema de almacenamiento de carbón limpio está diseñado para permitir la carga rápida de vagones de ferrocarril o camiones de carretera. Los silos de carbón limpio generalmente se construyen sobre una vía férrea, lo que permite que trenes unitarios de hasta 100 vagones pasen lentamente debajo del silo y se llenen hasta un peso conocido. El pesaje en movimiento generalmente se usa para mantener una operación continua.

                  Hay peligros inherentes en los carbones almacenados. Las reservas pueden ser inestables. Se debe prohibir caminar sobre las pilas de almacenamiento porque pueden ocurrir colapsos internos y porque la recuperación puede comenzar sin previo aviso. La limpieza física de obstrucciones o atascos en búnkeres o silos debe tratarse con el mayor cuidado, ya que el carbón aparentemente estable puede resbalar repentinamente.

                  Limpieza de Carbón (Beneficio)

                  El carbón crudo contiene material desde carbón “puro” hasta roca con una variedad de materiales intermedios, con densidades relativas que van desde 1.30 a 2.5. El carbón se limpia separando el material de baja densidad (producto vendible) del material de alta densidad (basura). La densidad exacta de separación depende de la naturaleza del carbón y de la especificación de calidad del carbón limpio. No es práctico separar el carbón fino en función de la densidad y, como resultado, se separan 0.5 mm de carbón bruto mediante procesos que utilizan la diferencia en las propiedades superficiales del carbón y la roca. El método habitual empleado es la flotación por espuma.

                  separación de densidad

                  Se emplean dos métodos básicos, uno es un sistema que usa agua, donde el movimiento del carbón crudo en el agua da como resultado que el carbón más liviano tenga una mayor aceleración que la roca más pesada. El segundo método consiste en sumergir el carbón crudo en un líquido con una densidad entre el carbón y la roca con el resultado de que el carbón flota y la roca se hunde (separación del medio denso).

                  Los sistemas que utilizan agua son los siguientes:

                  • Plantillas: En esta aplicación, el carbón crudo se introduce en un baño de agua pulsante. El carbón crudo se mueve a través de una placa perforada con agua que pulsa a través de ella. Se establece un lecho estratificado de material con la roca más pesada en el fondo y el carbón más liviano en la parte superior. Al final de la descarga, los desechos se eliminan del carbón limpio. Los rangos de tamaño típicos tratados en una plantilla son de 75 mm a 12 mm. Hay plantillas de carbón fino para aplicaciones especiales que utilizan un lecho artificial de roca de feldespato.
                  • Mesas concentradoras: Una mesa concentradora consta de una plataforma de goma ondulada que se sostiene sobre un mecanismo de soporte, conectado a un mecanismo principal que imparte un movimiento alternativo rápido en una dirección paralela a los deflectores. La pendiente de deslizamiento de la mesa se puede ajustar. Se proporciona un flujo cruzado de agua por medio de una canaleta montada a lo largo del lado superior de la cubierta. La alimentación ingresa justo antes del suministro de agua y se distribuye en abanico sobre la plataforma de la mesa por el movimiento diferencial y el flujo gravitatorio. Las partículas de carbón crudo se estratifican en zonas (o capas) horizontales. El carbón limpio se desborda por el lado inferior de la mesa y el descarte se retira por el otro lado. Las mesas operan en el rango de tamaño de 5 ´ 0.5 mm.
                  • Espirales: El tratamiento de finos de carbón con espirales utiliza un principio por el cual el carbón fino crudo se transporta por un camino en espiral en una corriente de agua y las fuerzas centrífugas dirigen las partículas de carbón más ligeras hacia el exterior de la corriente y las partículas más pesadas hacia el interior. Un dispositivo divisor en el extremo de descarga separa el carbón fino de los desechos finos. Las espirales se utilizan como dispositivo de limpieza en fracciones de tamaño de 2 mm x 0.1 mm.
                  • Ciclones solo de agua: El carbón crudo transportado por el agua se introduce tangencialmente bajo presión en un ciclón, lo que genera un efecto de remolino y las fuerzas centrífugas mueven el material más pesado hacia la pared del ciclón y desde allí se transportan al flujo inferior en el vértice (o grifo). Las partículas más ligeras (carbón) permanecen en el centro del vórtice del remolino y se eliminan hacia arriba a través de una tubería (buscador de vórtices) y se comunican con el desbordamiento. La densidad exacta de separación se puede ajustar variando la presión, la longitud y el diámetro del buscador de vórtices y el diámetro del vértice. El ciclón solo de agua generalmente trata material en el rango de tamaño de 0.5 mm x 0.1 mm y se opera en dos etapas para mejorar la eficiencia de separación.

                   

                  El segundo tipo de separación por densidad es el medio denso. En un líquido pesado (medio denso), las partículas que tienen una densidad inferior a la del líquido (carbón) flotarán y las que tengan una densidad superior (roca) se hundirán. La aplicación industrial más práctica de un medio denso es una suspensión finamente molida de magnetita en agua. Esto tiene muchas ventajas, a saber:

                  • La mezcla es benigna, en comparación con fluidos inorgánicos u orgánicos.
                  • La densidad se puede ajustar rápidamente variando la relación magnetita/agua.
                  • La magnetita se puede reciclar fácilmente retirándola de las corrientes de productos con separadores magnéticos.

                   

                  Hay dos clases de separadores de medio denso, el separador tipo baño o recipiente para carbón grueso en el rango de 75 mm a 12 mm y el separador tipo ciclón para limpieza de carbón en el rango de 5 mm x 0.5 mm.

                  Los separadores tipo baño pueden ser baños profundos o poco profundos donde el material flotante se transporta sobre el borde del baño y el material del fregadero se extrae del fondo del baño mediante una cadena raspadora o una rueda de paletas.

                  El separador tipo ciclón mejora las fuerzas gravitatorias con fuerzas centrífugas. La aceleración centrífuga es aproximadamente 20 veces mayor que la aceleración de la gravedad que actúa sobre las partículas en el separador de baño (esta aceleración se aproxima a 200 veces mayor que la aceleración de la gravedad en el vértice del ciclón). Estas grandes fuerzas explican el alto rendimiento del ciclón y su capacidad para tratar carbón pequeño.

                  Los productos de los separadores de medio denso, a saber, carbón limpio y desechos, pasan por pantallas de drenaje y enjuague donde se elimina el medio de magnetita y se devuelve a los separadores. La magnetita diluida de las pantallas de enjuague pasa a través de separadores magnéticos para recuperar la magnetita para su reutilización. Los separadores magnéticos consisten en cilindros giratorios de acero inoxidable que contienen imanes cerámicos fijos montados en el eje del tambor estacionario. El tambor se sumerge en un tanque de acero inoxidable que contiene la suspensión de magnetita diluida. A medida que gira el tambor, la magnetita se adhiere al área cercana a los imanes internos fijos. La magnetita sale del baño y del campo magnético y cae desde la superficie del tambor a través de un raspador hasta un tanque de almacenamiento.

                  Tanto los densímetros nucleares como los analizadores nucleares en curso se utilizan en plantas de preparación de carbón. Deben observarse las precauciones de seguridad relacionadas con los instrumentos de fuente de radiación.

                  Flotación por espuma

                  La flotación por espuma es un proceso fisicoquímico que depende de la unión selectiva de burbujas de aire a las superficies de partículas de carbón y la no unión de partículas de desecho. Este proceso implica el uso de reactivos adecuados para establecer una superficie hidrófoba (repelente al agua) sobre los sólidos que se van a flotar. Las burbujas de aire se generan dentro de un tanque (o celda) y, a medida que suben a la superficie, las partículas finas de carbón recubiertas de reactivo se adhieren a la burbuja, los desechos que no son de carbón permanecen en el fondo de la celda. La espuma que contiene carbón se elimina de la superficie mediante paletas y luego se deshidrata mediante filtración o centrífuga. Los desechos (o relaves) pasan a una caja de descarga y generalmente se espesan antes de ser bombeados a un embalse de relaves.

                  Los reactivos utilizados en la flotación por espuma del carbón son generalmente espumantes y colectores. Los espumadores se utilizan para facilitar la producción de una espuma estable (es decir, espumas que no se disuelven). Son sustancias químicas que reducen la tensión superficial del agua. El espumante más utilizado en la flotación de carbón es el metil isobutil carbinol (MIBC). La función de un colector es promover el contacto entre las partículas de carbón y las burbujas de aire formando una fina capa sobre las partículas que flotan, lo que hace que las partículas sean repelentes al agua. Al mismo tiempo, el colector debe ser selectivo, es decir, no debe cubrir las partículas que no se van a flotar (es decir, los relaves). El colector más utilizado en la flotación de carbón es el fuel oil.

                  Briquetas

                  La fabricación de briquetas de carbón tiene una larga historia. A fines del siglo XIX, se comprimía carbón fino o hollín relativamente inútil para formar un “combustible patentado” o briquetas. Este producto era aceptable tanto para el mercado doméstico como para el industrial. Para formar una briqueta estable, era necesario un aglutinante. Por lo general, se usaban alquitranes de hulla y breas. La industria de fabricación de briquetas de carbón para el mercado interno ha estado en declive durante algunos años. Sin embargo, ha habido algunos avances en tecnología y aplicaciones.

                  Los carbones de rango bajo con alto contenido de humedad pueden mejorarse mediante secado térmico y la posterior eliminación de una parte de la humedad inherente o "bloqueada". Sin embargo, el producto de este proceso es friable y propenso a la reabsorción de humedad y la combustión espontánea. La fabricación de briquetas de carbón de baja graduación permite fabricar un producto estable y transportable. La fabricación de briquetas también se usa en la industria de la antracita, donde los productos de gran tamaño tienen un precio de venta significativamente más alto.

                  La fabricación de briquetas de carbón también se ha utilizado en economías emergentes donde las briquetas se utilizan como combustible para cocinar en áreas rurales. El proceso de fabricación generalmente involucra un paso de desgasificación mediante el cual el exceso de gas o materia volátil se elimina antes de formar briquetas para producir un combustible doméstico "sin humo".

                  El proceso de fabricación de briquetas, por lo tanto, suele tener los siguientes pasos:

                  • Secado de carbón: El contenido de humedad es crítico porque tiene un impacto en la resistencia de la briqueta. Los métodos utilizados son el secado directo (un secador instantáneo que usa gas caliente) y el secado indirecto (un secador de disco que usa calor de vapor).
                  • desvolatilizante: Esto solo se aplica a los carbones de alta volatilidad de rango bajo. El equipo utilizado es una retorta o un horno de coque tipo colmena.
                  • Aplastante: El carbón a menudo se tritura porque un tamaño de partícula más pequeño da como resultado una briqueta más fuerte.
                  • Aglutinantes: Se requieren aglutinantes para garantizar que la briqueta tenga la resistencia adecuada para resistir el manejo normal. Los tipos de ligantes que se han utilizado son brea de horno de coque, asfalto de petróleo, lignosulfurato de amonio y almidón. La tasa de adición típica es del 5 al 15% en peso. El carbón fino y el aglutinante se mezclan en un molino pug o mezclador de paletas a temperatura elevada.
                  • Fabricación de briquetas: La mezcla de carbón y aglomerante se alimenta a una prensa de doble rodillo con superficies dentadas. Se puede hacer una variedad de formas de briquetas dependiendo del tipo de muesca del rodillo. La forma más común de briquetas es la forma de almohada. La presión aumenta la densidad aparente de la mezcla de carbón y aglomerante entre 1.5 y 3 veces.
                  • Rebozado y horneado: Con algunos aglomerantes (lignosulforato de amonio y asfalto de petróleo) es necesario un tratamiento térmico en el rango de 300°C para endurecer las briquetas. El horno de tratamiento térmico es un transportador cerrado y se calienta con gases calientes.
                  • Enfriamiento/apagado: El horno de enfriamiento es un transportador cerrado con aire recirculante que pasa para reducir la temperatura de las briquetas a una condición ambiental. Los gases de escape se recogen, se depuran y se descargan a la atmósfera. A veces se usa el enfriamiento con agua para enfriar las briquetas.

                   

                  La formación de briquetas de lignito pardo con un alto contenido de humedad de 60 a 70% es un proceso algo diferente al descrito anteriormente. Los lignitos se mejoran con frecuencia mediante la fabricación de briquetas, lo que implica triturar, tamizar y secar el carbón hasta aproximadamente un 15 % de humedad, y prensar por extrusión sin aglutinante en compactos. Grandes cantidades de carbón son tratadas de esta manera en Alemania, India, Polonia y Australia. El secador utilizado es un secador de tubo rotativo calentado por vapor. Después del prensado por extrusión, el carbón compactado se corta y se enfría antes de transferirlo a cintas transportadoras a vagones, camiones de carretera o almacenamiento.

                  Las plantas de fabricación de briquetas manejan grandes cantidades de material altamente combustible asociado con mezclas potencialmente explosivas de polvo de carbón y aire. El control, la recolección y el manejo del polvo, así como una buena limpieza, son de gran importancia para una operación segura.

                  Eliminación de desperdicios y relaves

                  La eliminación de desechos es una parte integral de una planta moderna de preparación de carbón. Tanto los desechos gruesos como los relaves finos en forma de lodos deben transportarse y eliminarse de manera ambientalmente responsable.

                  Residuos gruesos

                  Los residuos gruesos se transportan por camión, cinta transportadora o teleférico hasta el área de disposición de sólidos, que generalmente forma las paredes del depósito de relaves. Los desechos también se pueden devolver al tajo abierto.

                  Ahora se están utilizando formas innovadoras y rentables de transporte de desechos gruesos, a saber, trituración y transporte mediante bombeo en forma de lodo a un estanque de embalse y también mediante un sistema neumático al almacenamiento subterráneo.

                  Es necesario seleccionar un sitio de eliminación que tenga una cantidad mínima de superficie expuesta y al mismo tiempo proporcione una buena estabilidad. Una estructura expuesta por todos sus lados permite un mayor drenaje superficial, con una mayor tendencia a la formación de sedimentos en los cursos de agua cercanos, y también una mayor probabilidad de combustión espontánea. Para minimizar estos dos efectos, se requieren mayores cantidades de material de cobertura, compactación y sellado. La construcción de eliminación ideal es el tipo de operación de relleno de valle.

                  Los terraplenes de desechos de plantas de preparación pueden fallar por varias razones:

                  • bases débiles
                  • pendientes excesivamente empinadas de alturas excesivas
                  • mal control de filtraciones de agua y finos por el vertedero
                  • control inadecuado del agua durante eventos de lluvias extremas.

                   

                  Las principales categorías de técnicas de diseño y construcción que pueden reducir en gran medida los peligros ambientales asociados con la eliminación de desechos de carbón son:

                  • drenaje desde dentro de la pila de basura
                  • desviación del drenaje superficial
                  • compactación de residuos para minimizar la combustión espontánea
                  • estabilidad de la pila de desechos.

                   

                  Relaves

                  Los relaves (residuos sólidos finos en agua) generalmente se transportan por tubería a un área de embalse. Sin embargo, en algunos casos, el embalse de relaves no es aceptable desde el punto de vista ambiental y es necesario un tratamiento alternativo, a saber, deshidratación de los relaves mediante prensa de banda o centrífuga de alta velocidad y luego disposición del producto deshidratado mediante banda o camión en el área de desechos gruesos.

                  Los embalses de relaves (estanques) funcionan según el principio de que los relaves se depositan en el fondo y el agua clarificada resultante se bombea de regreso a la planta para su reutilización. La elevación de la piscina en el estanque se mantiene de tal manera que los flujos de entrada de tormentas se almacenan y luego se extraen mediante sistemas de bombeo o de decantación pequeños. Puede ser necesario eliminar periódicamente los sedimentos de los embalses más pequeños para prolongar su vida útil. El terraplén de contención del embalse generalmente se construye con basura gruesa. Un diseño deficiente del muro de contención y la licuefacción de los relaves debido a un mal drenaje pueden generar situaciones peligrosas. Se han utilizado agentes estabilizadores, generalmente productos químicos a base de calcio, para producir un efecto de cementación.

                  Los embalses de relaves normalmente se desarrollan durante un período prolongado de la vida útil de la mina, con condiciones que cambian continuamente. Por lo tanto, la estabilidad de la estructura del embalse debe monitorearse cuidadosa y continuamente.

                   

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                  Domingo, marzo de 13 2011 16: 15

                  Control de Tierra en Minas Subterráneas

                  El objetivo principal del control del suelo es mantener excavaciones seguras en roca y suelo (los términos control de estratos Imagina que añades un nuevo modelo a tu cartera de productos, en tres tamaños diferentes, con cinco colores distintos y cuatro texturas variadas. Actualizar esta información, en distintos formatos e idiomas, a través de varios canales es fundamental para vender el producto, ¿verdad? La cuestión es: ¿cómo te aseguras de que los datos sean correctos y relevantes y consistentes allá por donde se difunden. gestión de pendientes también se utilizan en minas subterráneas y minas a cielo abierto, respectivamente). El control de tierra también encuentra muchas aplicaciones en proyectos de ingeniería civil como túneles, centrales hidroeléctricas y depósitos de residuos nucleares. Se ha definido como la aplicación práctica de la mecánica de rocas a la minería cotidiana. El Comité Nacional de Mecánica de Rocas de los Estados Unidos ha propuesto la siguiente definición: “La mecánica de rocas es la ciencia teórica y aplicada del comportamiento mecánico de las rocas y los macizos rocosos; es esa rama de la mecánica que se ocupa de la respuesta de las rocas y los macizos rocosos a los campos de fuerza de su entorno físico”.

                  Los macizos rocosos exhiben un comportamiento extremadamente complejo, y la mecánica de las rocas y el control del terreno han sido objeto de una considerable investigación fundamental y aplicada en todo el mundo desde la década de 1950. En muchos sentidos, el control de tierra es más un oficio que una ciencia. El control del suelo requiere una comprensión de la geología estructural, las propiedades de las rocas, las aguas subterráneas y los regímenes de tensión del suelo y cómo interactúan estos factores. Las herramientas incluyen los métodos de investigación del sitio y prueba de rocas, medidas para minimizar el daño a la masa rocosa causado por voladuras, la aplicación de técnicas de diseño, monitoreo y soporte del terreno. Varios desarrollos importantes han tenido lugar en la mecánica de rocas y el control del terreno en los últimos años, incluido el desarrollo de técnicas de diseño empírico y análisis por computadora para el diseño de minas, la introducción y el uso generalizado de una variedad de instrumentos de monitoreo del terreno y el desarrollo de herramientas especializadas de soporte del terreno. y técnicas. Muchas operaciones mineras cuentan con departamentos de control en tierra integrados por ingenieros y técnicos especialistas.

                  Las aberturas subterráneas son más difíciles de crear y mantener que los taludes de roca o suelo, por lo tanto, las minas subterráneas generalmente deben dedicar más recursos y esfuerzos de diseño al control del suelo que las minas y canteras de superficie. En los métodos tradicionales de minería subterránea, como la contracción y el corte y relleno, los trabajadores están directamente expuestos a terrenos potencialmente inestables en la zona del mineral. En los métodos de minería a granel, como la detención de barrenos, los trabajadores no ingresan a la zona del mineral. Ha habido una tendencia a pasar de los métodos selectivos a los métodos masivos en las últimas décadas.

                  Tipos de fallas a tierra

                  La estructura de la roca y el estrés de la roca son causas importantes de inestabilidad en las minas.

                  Un macizo rocoso particular consiste en roca intacta y cualquier número de estructuras rocosas o discontinuidades estructurales. Los principales tipos de estructuras rocosas incluyen planos de lecho (planos de división que separan los estratos individuales), pliegues (curvaturas en los estratos rocosos), fallas (fracturas en las que ha ocurrido movimiento), diques (intrusiones tabulares de rocas ígneas) y diaclasas (rupturas de estructuras geológicas). origen a lo largo del cual no ha habido desplazamiento visible). Las siguientes propiedades de las discontinuidades estructurales afectan el comportamiento de ingeniería de los macizos rocosos: orientación, espaciamiento, persistencia, rugosidad, apertura y presencia de material de relleno. La recopilación de información estructural pertinente por parte de ingenieros y geólogos es un componente importante del programa de control del terreno en una operación minera. Ahora se encuentran disponibles sofisticados programas informáticos para analizar datos estructurales y la geometría y estabilidad de cuñas en minas de superficie o subterráneas.

                  Las tensiones en la roca también pueden causar inestabilidad en las minas; El conocimiento del comportamiento tensión-deformación de los macizos rocosos es esencial para un buen diseño de ingeniería. Las pruebas de laboratorio en especímenes cilíndricos de roca del núcleo de perforación pueden proporcionar información útil sobre la resistencia y la deformabilidad de la roca intacta; Los diferentes tipos de rocas se comportan de manera diferente, desde el comportamiento plástico de la sal hasta el comportamiento elástico y quebradizo de muchas rocas duras. Las juntas influirán en gran medida en la resistencia y la deformabilidad de todo el macizo rocoso.

                  Existen algunos tipos comunes de fallas de taludes de roca en minas y canteras a cielo abierto. El modo de falla por bloque deslizante ocurre cuando el movimiento tiene lugar a lo largo de una o más estructuras de roca (corte plano, fallas de trayectoria escalonada, cuña, cuña escalonada o losa); una falla por cortante rotacional puede ocurrir en un talud de suelo o masa rocosa débil; modos de falla adicionales incluyen el derrumbe de bloques formados por estructuras con buzamiento abrupto y desmoronamiento (p. ej., desalojo de bloques por congelación-descongelación o lluvia).

                  Los grandes derrumbes de taludes pueden ser catastróficos, aunque la inestabilidad de taludes no significa necesariamente el derrumbe de taludes desde un punto de vista operativo. La estabilidad de los bancos individuales suele ser una preocupación más inmediata para la operación, ya que la falla puede ocurrir sin previo aviso, con la posibilidad de perder vidas y dañar el equipo.

                  En las minas subterráneas, la inestabilidad puede resultar del movimiento y colapso de los bloques de roca como resultado de la inestabilidad estructural, falla de la roca alrededor de la abertura como resultado de condiciones de alta tensión de la roca, una combinación de falla de la roca inducida por tensión e inestabilidad estructural e inestabilidad causada por estallidos de rocas. La estructura de la roca puede influir en la elección de un método de minería subterránea y el diseño de los diseños de minería porque puede controlar tramos de excavación estables, capacidad de requisitos de soporte y hundimiento. La roca en las profundidades está sujeta a esfuerzos resultantes del peso de los estratos suprayacentes y de los esfuerzos de origen tectónico, y los esfuerzos horizontales suelen ser mayores que los esfuerzos verticales. Hay instrumentos disponibles para determinar el nivel de estrés en el suelo antes de que comience la extracción. Cuando se excava una abertura de mina, el campo de tensión alrededor de esta abertura cambia y posiblemente supera la resistencia de la masa rocosa, lo que genera inestabilidad.

                  También hay varios tipos de fallas que se observan comúnmente en las minas subterráneas de roca dura. Bajo niveles de tensión bajos, las fallas se controlan en gran medida estructuralmente, con cuñas o bloques que caen del techo o se deslizan fuera de las paredes de las aberturas. Estas cuñas o bloques están formados por discontinuidades estructurales que se cruzan. A menos que se apoyen cuñas o bloques sueltos, la falla puede continuar hasta que se produzca el arqueamiento natural de la abertura. En depósitos estratificados, la separación del lecho y la falla pueden ocurrir a lo largo de los planos del lecho. Bajo altos niveles de tensión, la falla consiste en descascarillado y formación de placas frágiles en el caso de un macizo rocoso masivo con pocas juntas, a un tipo de falla más dúctil para macizos rocosos fuertemente articulados.

                  Un derrumbe puede definirse como el daño a una excavación que ocurre de manera repentina o violenta y está asociado con un evento sísmico. Se han identificado varios mecanismos de daño por estallido de rocas, a saber, expansión o pandeo de la roca debido a la fractura alrededor de la abertura, desprendimientos de rocas inducidos por sacudidas sísmicas y expulsión de rocas debido a la transferencia de energía desde una fuente sísmica remota. Los estallidos de roca y gas ocurren catastróficamente en algunas minas de carbón, sal y otras como resultado de las altas tensiones de la roca y los grandes volúmenes de metano comprimido o dióxido de carbono. En canteras y minas a cielo abierto, también se han experimentado pandeos y levantamientos repentinos de los suelos rocosos. Se han realizado considerables investigaciones en varios países sobre las causas y el posible alivio de los desprendimientos de rocas. Las técnicas para minimizar los estallidos de roca incluyen la alteración de la forma, la orientación y la secuencia de extracción, el uso de una técnica conocida como voladura de destensado, rellenos rígidos de minas y el uso de sistemas de apoyo especializados. Los sistemas sofisticados de monitoreo sísmico locales o de toda la mina pueden ayudar en la identificación y el análisis de los mecanismos fuente, aunque la predicción de desprendimientos de rocas sigue siendo poco confiable en la actualidad.

                  En la provincia canadiense de Ontario, casi un tercio de todas las lesiones fatales subterráneas en la industria minera altamente mecanizada son el resultado de desprendimientos de rocas y desprendimientos de rocas; la frecuencia de muertes por desprendimientos y desprendimientos de rocas para el período 1986-1995 fue de 0.014 por 200,000 horas trabajadas bajo tierra. En las industrias mineras subterráneas menos mecanizadas, o donde el soporte del suelo no se usa mucho, se pueden esperar frecuencias considerablemente más altas de lesiones y muertes debido a caídas del suelo y desprendimientos de rocas. El historial de seguridad relacionado con el control del terreno para las minas a cielo abierto y las canteras es generalmente mejor que para las minas subterráneas.

                  Métodos de diseño

                  El diseño de excavaciones subterráneas es el proceso de toma de decisiones de ingeniería sobre cuestiones tales como la ubicación, el tamaño y la forma de las excavaciones y los pilares de roca, la secuencia de extracción y la aplicación de sistemas de soporte. En las minas a cielo abierto, se debe elegir un ángulo de pendiente óptimo para cada sección del tajo, junto con otros aspectos de diseño y soporte de pendiente. El diseño de una mina es un proceso dinámico que se actualiza y refina a medida que se dispone de más información a través de la observación y el monitoreo durante la extracción. Los métodos de diseño empírico, observacional y analítico son comúnmente utilizados.

                  métodos empíricos a menudo utilizan un sistema de clasificación de macizos rocosos (se han desarrollado varios esquemas de este tipo, como el Sistema de macizos rocosos y el Índice de calidad de túneles rocosos), complementado con recomendaciones de diseño basadas en el conocimiento de la práctica aceptada. Se han aplicado con éxito varias técnicas de diseño empírico, como el método del gráfico de estabilidad para el diseño de rebajes abiertos.

                  Métodos de observación confiar en el monitoreo real del movimiento del suelo durante la excavación para detectar inestabilidad medible y en el análisis de la interacción suelo-soporte. Los ejemplos de este enfoque incluyen el nuevo método de tunelización austriaco y el método de convergencia-confinamiento.

                  métodos analíticos utilizar el análisis de tensiones y deformaciones alrededor de las aberturas. Algunas de las primeras técnicas de análisis de tensión utilizaron soluciones matemáticas de forma cerrada o modelos fotoelásticos, pero su aplicación estaba limitada debido a la forma tridimensional compleja de la mayoría de las excavaciones subterráneas. Recientemente se han desarrollado varios métodos numéricos basados ​​en computadora. Estos métodos proporcionan los medios para obtener soluciones aproximadas a los problemas de tensiones, desplazamientos y fallas en las rocas que rodean las bocas de las minas.

                  Las mejoras recientes han incluido la introducción de modelos tridimensionales, la capacidad de modelar discontinuidades estructurales y la interacción roca-soporte y la disponibilidad de interfaces gráficas fáciles de usar. A pesar de sus limitaciones, los modelos numéricos pueden proporcionar información real sobre el comportamiento de rocas complejas.

                  Las tres metodologías descritas anteriormente deben considerarse partes esenciales de un enfoque unificado para el diseño de excavaciones subterráneas en lugar de técnicas independientes. El ingeniero de diseño debe estar preparado para utilizar una gama de herramientas y para reevaluar la estrategia de diseño cuando así lo requiera la cantidad y calidad de la información disponible.

                  Controles de Perforación y Voladura

                  Una preocupación particular con la voladura de rocas es su efecto sobre la roca en las inmediaciones de una excavación. La fracturación local intensa y la interrupción de la integridad del conjunto interconectado y articulado pueden producirse en la roca de campo cercano debido a un diseño de voladura o procedimientos de perforación deficientes. Se pueden inducir daños más extensos mediante la transmisión de energía de voladura al campo lejano, lo que puede desencadenar inestabilidad en las estructuras de la mina.

                  Los resultados de la voladura se ven afectados por el tipo de roca, el régimen de esfuerzos, la geología estructural y la presencia de agua. Las medidas para minimizar los daños por voladura incluyen la elección adecuada del explosivo, el uso de técnicas de voladura perimetral como la voladura pre-split (agujeros paralelos muy próximos entre sí, que definirán el perímetro de excavación), cargas de desacoplamiento (el diámetro del explosivo es menor que la del barreno), temporización de retardo y barrenos amortiguadores. La geometría de los agujeros perforados afecta el éxito de una voladura de control de pared; el patrón de orificios y la alineación deben controlarse cuidadosamente.

                  El monitoreo de las vibraciones de voladura se realiza a menudo para optimizar los patrones de voladura y evitar daños a la masa rocosa. Se han desarrollado criterios empíricos de daño por explosión. El equipo de monitoreo de voladuras consta de transductores montados en la superficie o en el fondo del pozo, cables que conducen a un sistema de amplificación y un registrador digital. El diseño de voladuras se ha mejorado mediante el desarrollo de modelos informáticos para la predicción del rendimiento de las voladuras, incluida la fragmentación, el perfil del lodo y la penetración de grietas detrás de los barrenos. Los datos de entrada para estos modelos incluyen la geometría de la excavación y del patrón perforado y cargado, las características de detonación de los explosivos y las propiedades dinámicas de la roca.

                  Escalado de Techo y Muros de Excavaciones

                  El escalado es la remoción de losas sueltas de roca de los techos y paredes de las excavaciones. Se puede realizar manualmente con una barra de decapado de acero o aluminio o utilizando una máquina de decapado mecánico. Al escalar manualmente, el minero verifica la solidez de la roca golpeando el techo; un sonido similar al de un tambor generalmente indica que el suelo está suelto y debe cerrarse con barrotes. El minero debe seguir reglas estrictas para evitar lesiones mientras escala (p. ej., escalar de un buen terreno a un terreno sin control, mantener una buena posición y un área despejada para retirarse y asegurarse de que la roca escalada tenga un lugar adecuado para caer). El escalado manual requiere un esfuerzo físico considerable y puede ser una actividad de alto riesgo. Por ejemplo, en Ontario, Canadá, un tercio de todas las lesiones causadas por caídas de rocas ocurren durante la escalada.

                  El uso de cestas en brazos extensibles para que los mineros puedan escalar manualmente los respaldos altos presenta riesgos de seguridad adicionales, como el posible vuelco de la plataforma de escalado por la caída de rocas. Los equipos de descamación mecánica ahora son comunes en muchas grandes operaciones mineras. La unidad de limpieza consiste en un pesado martillo hidráulico, rascador o martillo de impacto, montado en un brazo pivotante, que a su vez está sujeto a un chasis móvil.

                  Soporte de Tierra

                  El objetivo principal del soporte del suelo es ayudar a que la masa rocosa se sostenga por sí misma. En el refuerzo de roca, los pernos de roca se instalan dentro de la masa rocosa. En el soporte rocoso, como el que proporcionan los conjuntos de acero o madera, se proporciona soporte externo al macizo rocoso. Las técnicas de soporte del terreno no han encontrado una amplia aplicación en la explotación de minas y canteras a cielo abierto, en parte debido a la incertidumbre de la geometría final del tajo y en parte debido a la preocupación por la corrosión. Una amplia variedad de sistemas de anclaje en roca está disponible en todo el mundo. Los factores a considerar al seleccionar un sistema en particular incluyen las condiciones del terreno, la vida útil planificada de la excavación, la facilidad de instalación, la disponibilidad y el costo.

                  El perno anclado mecánicamente consta de una carcasa de expansión (hay varios diseños disponibles para adaptarse a diferentes tipos de rocas), un perno de acero (roscado o con cabeza forjada) y una placa frontal. La carcasa de expansión generalmente consta de hojas dentadas de hierro fundido maleable con una cuña cónica roscada en un extremo del perno. Cuando se gira el perno dentro del pozo, el cono se fuerza contra las palas y las presiona contra las paredes del pozo. El caparazón de expansión aumenta su agarre en la roca a medida que aumenta la tensión en el perno. Hay pernos de varias longitudes disponibles, junto con una gama de accesorios. Los pernos de roca anclados mecánicamente son relativamente económicos y, por lo tanto, los más utilizados para soporte a corto plazo en minas subterráneas.

                  La espiga inyectada consta de una barra de refuerzo acanalada que se inserta en un pozo de perforación y se une a la roca en toda su longitud, proporcionando un refuerzo a largo plazo al macizo rocoso. Se utilizan varios tipos de lechadas de cemento y resina de poliéster. La lechada se puede colocar en el pozo de perforación mediante bombeo o mediante el uso de cartuchos, lo cual es rápido y conveniente. Se encuentran disponibles pasadores de acero y fibra de vidrio de varios diámetros, y los pernos pueden estar tensados ​​o sin tensión.

                  El estabilizador de fricción comúnmente consta de un tubo de acero ranurado a lo largo de toda su longitud que, cuando se introduce en un pozo de perforación ligeramente más pequeño, se comprime y desarrolla fricción entre el tubo de acero y la roca. El diámetro de la perforación debe controlarse dentro de tolerancias estrechas para que este perno sea efectivo.

                  El perno de roca Swellex consta de un tubo de acero envolvente que se inserta en un pozo de perforación y se expande mediante presión hidráulica usando una bomba portátil. Hay varios tipos y longitudes de tubos Swellex disponibles.

                  El perno de cable cementado se instala con frecuencia para controlar el derrumbe y estabilizar los techos y las paredes de los rebajes subterráneos. Generalmente se usa una lechada a base de cemento Portland, mientras que las geometrías de los cables y los procedimientos de instalación varían. Las barras de refuerzo de alta capacidad y los anclajes de roca también se encuentran en las minas, junto con otros tipos de pernos, como los pernos tubulares anclados mecánicamente que se pueden inyectar con lechada.

                  Las correas o mallas de acero, hechas de alambre tejido o soldado, a menudo se instalan en el techo o en las paredes de la abertura para sostener la roca entre los pernos.

                  Las operaciones mineras deben desarrollar un programa de control de calidad, que puede incluir una variedad de pruebas de campo, para garantizar que el apoyo terrestre sea efectivo. Las instalaciones de soporte de suelo deficientes pueden ser el resultado de un diseño inadecuado (falta de elección del tipo, la longitud o el patrón de soporte de suelo correctos para las condiciones del suelo), materiales de soporte de suelo de baja calidad (tal como los suministra el fabricante o dañados durante la manipulación o debido a las condiciones de almacenamiento). en el sitio de la mina), deficiencias en la instalación (equipo defectuoso, mala sincronización de la instalación, preparación inadecuada de la superficie de la roca, mala capacitación de las cuadrillas o no seguir los procedimientos especificados), efectos inducidos por la minería que no se previeron en la etapa de diseño (cambios de tensión, fractura/desprendimiento inducido por tensión o explosión, relajación de juntas o desprendimiento de rocas) o cambios en el diseño de la mina (cambios en la geometría de la excavación o vida útil más larga de lo previsto originalmente).

                  El comportamiento de los macizos rocosos reforzados o soportados sigue sin comprenderse por completo. Se han desarrollado reglas generales, pautas de diseño empírico basadas en sistemas de clasificación de macizos rocosos y programas de computadora. Sin embargo, el éxito de un diseño en particular depende en gran medida del conocimiento y la experiencia del ingeniero de control de tierra. Un macizo rocoso de buena calidad, con pocas discontinuidades estructurales y pequeñas aberturas de vida útil limitada, puede requerir poco o ningún soporte. Sin embargo, en este caso, es posible que se requieran pernos de roca en ubicaciones seleccionadas para estabilizar bloques que han sido identificados como potencialmente inestables. En muchas minas, el empernado de patrón, la instalación sistemática de pernos de roca en una cuadrícula regular para estabilizar el techo o las paredes, a menudo se especifica para todas las excavaciones. En todos los casos, los mineros y los supervisores deben tener suficiente experiencia para reconocer las áreas donde se puede requerir apoyo adicional.

                  La forma de apoyo más antigua y sencilla es el poste de madera; A veces se instalan puntales y cunas de madera cuando se extrae a través de terrenos inestables. Los arcos de acero y los conjuntos de acero son elementos de alta capacidad de carga utilizados para soportar túneles o calzadas. En las minas subterráneas, el relleno de la mina, que puede consistir en roca estéril, arena o relaves de molienda y un agente cementante, proporciona un importante soporte del terreno. El relleno se utiliza para llenar los vacíos creados por la minería subterránea. Entre sus muchas funciones, el relleno ayuda a prevenir fallas a gran escala, confina y, por lo tanto, proporciona resistencia residual a los pilares de roca, permite la transferencia de tensiones de roca, ayuda a reducir el hundimiento de la superficie, permite la máxima recuperación de mineral y proporciona una plataforma de trabajo en algunos métodos de minería.

                  Una innovación relativamente reciente en muchas minas ha sido el uso de hormigón proyectado, que es hormigón rociado sobre una pared de roca. Se puede aplicar directamente a la roca sin ningún otro tipo de soporte, o se puede rociar sobre mallas y bulones, formando parte de un sistema de soporte integrado. Se pueden agregar fibras de acero, junto con otros aditivos y diseños de mezclas para impartir propiedades específicas. Existen dos procesos diferentes de proyección de hormigón, denominados mezcla seca y mezcla húmeda. El hormigón proyectado ha encontrado una serie de aplicaciones en las minas, incluida la estabilización de las paredes rocosas que, de otro modo, se desmoronarían debido a su junta estrecha. En las minas a cielo abierto, el hormigón proyectado también se ha utilizado con éxito para estabilizar fallas por desmoronamiento progresivo. Otras innovaciones recientes incluyen el uso de revestimientos de poliuretano en aerosol en minas subterráneas.

                  Para funcionar con eficacia durante un derrumbe de rocas, los sistemas de soporte deben poseer ciertas características importantes, incluidas la deformación y la absorción de energía. La selección de soportes en condiciones de desprendimiento de rocas es objeto de investigaciones en curso en varios países, y se han desarrollado nuevas recomendaciones de diseño.

                  En las aberturas subterráneas pequeñas, la instalación manual del soporte del suelo se realiza comúnmente con un taladro de tope. En excavaciones más grandes, se encuentran disponibles equipos semi-mecanizados (perforación mecanizada y equipo manual para la instalación de pernos en roca) y equipos totalmente mecanizados (perforación mecanizada e instalación de pernos en roca controlados desde un panel del operador ubicado bajo un techo empernado). La instalación manual de apoyo en tierra es una actividad de alto riesgo. Por ejemplo, en Ontario, Canadá, un tercio de todas las lesiones causadas por caídas de rocas durante el período 1986-1995 ocurrieron durante la instalación de pernos de roca, y el 8% de todas las lesiones subterráneas ocurrieron durante la instalación de pernos de roca.

                  Otros peligros incluyen posibles salpicaduras de lechada de cemento o resina en los ojos, reacciones alérgicas por derrames químicos y fatiga. La instalación de un gran número de bulones se hace más segura y eficiente mediante el uso de máquinas empernadoras mecanizadas.

                  Monitoreo de las Condiciones del Terreno

                  El monitoreo de las condiciones del terreno en las minas puede llevarse a cabo por una variedad de razones, incluida la obtención de los datos necesarios para el diseño de la mina, como la deformabilidad del macizo rocoso o las tensiones de la roca; verificar datos de diseño y suposiciones, lo que permite la calibración de modelos informáticos y el ajuste de métodos de extracción para mejorar la estabilidad; evaluar la efectividad del soporte terrestre existente y posiblemente dirigir la instalación de soporte adicional; y advertencia de posibles fallas a tierra.

                  El seguimiento de las condiciones del suelo se puede realizar de forma visual o con la ayuda de instrumentos especializados. Las inspecciones de superficie y subterráneas deben realizarse con cuidado y con la ayuda de luces de inspección de alta intensidad si es necesario; mineros, supervisores, ingenieros y geólogos tienen un papel importante que desempeñar en la realización de inspecciones periódicas.

                  Los signos visuales o audibles de cambios en las condiciones del terreno en las minas incluyen, entre otros, el estado del núcleo de la perforación de diamante, contactos entre tipos de roca, suelo en forma de tambor, la presencia de características estructurales, carga evidente del soporte del suelo, levantamiento del piso, nuevas grietas en paredes o techos, aguas subterráneas y fallas de pilares. Los mineros a menudo confían en instrumentos simples (p. ej., una cuña de madera en la grieta) para proporcionar una advertencia visual de que se ha producido un movimiento del techo.

                  La planificación e implementación de un sistema de monitoreo implica definir el propósito del programa y las variables a monitorear, determinar la precisión de medición requerida, seleccionar e instalar equipos y establecer la frecuencia de las observaciones y los medios de presentación de datos. El equipo de monitoreo debe ser instalado por personal experimentado. La simplicidad del instrumento, la redundancia y la confiabilidad son consideraciones importantes. El diseñador debe determinar qué constituye una amenaza para la seguridad o la estabilidad. Esto debe incluir la preparación de planes de contingencia en caso de que se excedan estos niveles de alerta.

                  Los componentes de un sistema de monitoreo incluyen un sensor, que responde a los cambios en la variable que se está monitoreando; un sistema de transmisión, que transmite la salida del sensor a la ubicación de lectura, utilizando varillas, cables eléctricos, líneas hidráulicas o líneas de radiotelemetría; una unidad de lectura (por ejemplo, un indicador de cuadrante, un manómetro, un multímetro o una pantalla digital); y una unidad de grabación/procesamiento (por ejemplo, una grabadora, un registrador de datos o una microcomputadora).

                  Existen varios modos de funcionamiento del instrumento, a saber:

                    • mecánico: suelen proporcionar los métodos de detección, transmisión y lectura más sencillos, baratos y fiables. Los detectores mecánicos de movimiento utilizan una barra o cinta de acero, fijada a la roca en un extremo y en contacto con un indicador de cuadrante o sistema eléctrico en el otro. La principal desventaja de los sistemas mecánicos es que no se prestan a la lectura remota ni al registro continuo.
                    • óptico: Se utiliza en métodos topográficos convencionales, precisos y fotogramétricos para establecer perfiles de excavación, medir los movimientos de los límites de la excavación y monitorear el hundimiento de la superficie.
                    • hidráulica y neumática: transductores de diafragma que se utilizan para medir presiones de agua, soportar cargas, etc. La cantidad medida es una presión de fluido que actúa en un lado de un diafragma flexible hecho de metal, caucho o plástico.
                    • eléctrico: el modo de instrumento más común utilizado en las minas, aunque los sistemas mecánicos todavía encuentran un uso generalizado en el monitoreo de desplazamiento. Los sistemas eléctricos funcionan con uno de tres principios: medidor de tensión de resistencia eléctrica, cuerda vibrante y autoinducción.

                           

                          Las variables monitoreadas más comúnmente incluyen el movimiento (utilizando métodos topográficos, dispositivos de superficie como medidores de grietas y extensómetros de cinta, dispositivos de perforación como extensómetros de varilla o inclinómetros); tensiones de roca (tensión absoluta o cambio de tensión de los dispositivos de perforación); presión, carga y tensión en los dispositivos de soporte del suelo (p. ej., celdas de carga); eventos sísmicos y vibraciones de voladura.

                           

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