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74. Miniere e cave

Redattori di capitoli:  James R. Armstrong e Raji Menon


 

Sommario 

Figure e tabelle

Estrazione mineraria: una panoramica
Norman S.Jennings

Esplorazione
William S. Mitchell e Courtney S. Mitchell

Tipi di estrazione del carbone
Fred W.Hermann

Tecniche nelle miniere sotterranee
Hans Hamrin

Estrazione del carbone sotterraneo
Simone Walker

Metodi di estrazione di superficie
Thomas A. Hethmon e Kyle B. Dotson

Gestione delle miniere di carbone di superficie
Paolo Westcott

Lavorazione del minerale
Sidney Allison

Preparazione del carbone
Anthony D.Walters

Controllo a terra nelle miniere sotterranee
Luca Beauchamp

Ventilazione e raffreddamento nelle miniere sotterranee
MJ Howes

Illuminazione nelle miniere sotterranee
Don Trotto

Dispositivi di protezione individuale in miniera
Peter W. Pickerill

Incendi ed esplosioni nelle miniere
Casey C. Grant

Rilevazione di gas
Paul Mackenzie-Wood

preparazione alle emergenze
Gary A. Gibson

Rischi per la salute delle miniere e delle cave
James L. Settimane

tavoli

Fare clic su un collegamento sottostante per visualizzare la tabella nel contesto dell'articolo.

1. Fattori di quantità d'aria di progetto
2. Poteri di raffreddamento dell'aria corretti per l'abbigliamento
3. Confronto delle mie sorgenti luminose
4. Riscaldamento del carbone-gerarchia delle temperature
5. Elementi/sottoelementi critici della preparazione all'emergenza
6. Strutture, attrezzature e materiali di emergenza
7. Matrice di formazione per la preparazione alle emergenze
8. Esempi di verifica orizzontale dei piani di emergenza
9. Nomi comuni ed effetti sulla salute dei gas pericolosi

Cifre

Punta su una miniatura per vedere la didascalia della figura, fai clic per vedere la figura nel contesto dell'articolo.

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Domenica, Marzo 13 2011 14: 50

Estrazione mineraria: una panoramica

Minerali e prodotti minerali sono la spina dorsale della maggior parte delle industrie. Una qualche forma di estrazione o estrazione mineraria viene effettuata praticamente in ogni paese del mondo. L'estrazione mineraria ha importanti effetti economici, ambientali, lavorativi e sociali, sia nei paesi o nelle regioni in cui viene svolta che oltre. Per molti paesi in via di sviluppo l'estrazione mineraria rappresenta una parte significativa del PIL e, spesso, la maggior parte dei guadagni in valuta estera e degli investimenti esteri.

L'impatto ambientale dell'estrazione mineraria può essere significativo e duraturo. Ci sono molti esempi di buone e cattive pratiche nella gestione e riabilitazione delle aree minate. L'impatto ambientale dell'uso dei minerali sta diventando una questione importante per l'industria e la sua forza lavoro. Il dibattito sul riscaldamento globale, ad esempio, potrebbe incidere sull'uso del carbone in alcune aree; il riciclaggio riduce la quantità di nuovo materiale richiesto; e il crescente uso di materiali non minerali, come la plastica, influisce sull'intensità dell'uso di metalli e minerali per unità di PIL.

La concorrenza, il calo dei gradi minerali, l'aumento dei costi di trattamento, la privatizzazione e la ristrutturazione esercitano pressioni sulle società minerarie affinché riducano i costi e aumentino la produttività. L'elevata intensità di capitale di gran parte dell'industria mineraria incoraggia le compagnie minerarie a cercare il massimo utilizzo delle loro attrezzature, richiedendo a loro volta modelli di lavoro più flessibili e spesso più intensivi. L'occupazione sta diminuendo in molte aree minerarie a causa dell'aumento della produttività, della ristrutturazione radicale e della privatizzazione. Questi cambiamenti non riguardano solo i minatori che devono trovare un'occupazione alternativa; coloro che rimangono nel settore devono avere maggiori competenze e maggiore flessibilità. Trovare l'equilibrio tra la volontà delle compagnie minerarie di tagliare i costi e quella dei lavoratori di salvaguardare il proprio posto di lavoro è stata una questione fondamentale in tutto il mondo minerario. Le comunità minerarie devono anche adattarsi alle nuove operazioni minerarie, nonché al ridimensionamento o alla chiusura.

L'estrazione mineraria è spesso considerata un'industria speciale che coinvolge comunità affiatate e lavoratori che svolgono un lavoro sporco e pericoloso. Il settore minerario è anche un settore in cui molti ai vertici, manager e datori di lavoro, sono ex minatori o ingegneri minerari con un'ampia esperienza diretta dei problemi che interessano le loro imprese e la loro forza lavoro. Inoltre, i minatori sono stati spesso l'élite dei lavoratori dell'industria e spesso sono stati in prima linea quando i cambiamenti politici e sociali hanno avuto luogo più velocemente di quanto previsto dal governo dell'epoca.

Ogni anno vengono prodotti circa 23 miliardi di tonnellate di minerali, compreso il carbone. Per i minerali di alto valore, la quantità di rifiuti prodotti è molte volte quella del prodotto finale. Ad esempio, ogni oncia d'oro è il risultato del trattamento di circa 12 tonnellate di minerale; ogni tonnellata di rame proviene da circa 30 tonnellate di minerale. Per i materiali di valore inferiore (ad es. sabbia, ghiaia e argilla), che rappresentano la maggior parte del materiale estratto, la quantità di materiale di scarto che può essere tollerata è minima. È lecito ritenere, tuttavia, che le miniere mondiali debbano produrre almeno il doppio del quantitativo finale richiesto (escludendo la rimozione del “sovraccarico” superficiale, che viene successivamente sostituito e quindi movimentato due volte). A livello globale, quindi, ogni anno vengono estratti circa 50 miliardi di tonnellate di minerale. Questo è l'equivalente di scavare ogni anno un buco profondo 1.5 metri delle dimensioni della Svizzera.

occupazione

L'estrazione mineraria non è un importante datore di lavoro. Rappresenta circa l'1% della forza lavoro mondiale: circa 30 milioni di persone, 10 milioni delle quali producono carbone. Tuttavia, per ogni lavoro di mining esiste almeno un lavoro che dipende direttamente dal mining. Inoltre, si stima che almeno 6 milioni di persone non comprese nella suddetta cifra lavorino nelle miniere su piccola scala. Se si prendono in considerazione le persone a carico, è probabile che il numero di persone che dipendono dall'estrazione mineraria per vivere sia di circa 300 milioni.

Sicurezza e salute

I minatori affrontano una combinazione in continua evoluzione di circostanze sul posto di lavoro, sia quotidianamente che durante il turno di lavoro. Alcuni lavorano in un'atmosfera senza luce naturale o ventilazione, creando vuoti nella terra asportando materiale e cercando di garantire che non ci sia una reazione immediata da parte degli strati circostanti. Nonostante i considerevoli sforzi in molti paesi, il numero di morti, feriti e malattie tra i minatori di tutto il mondo significa che, nella maggior parte dei paesi, l'estrazione mineraria rimane l'occupazione più pericolosa se si tiene conto del numero di persone esposte al rischio.

Sebbene rappresenti solo l'1% della forza lavoro globale, l'estrazione mineraria è responsabile di circa l'8% degli incidenti mortali sul lavoro (circa 15,000 all'anno). Non esistono dati attendibili per quanto riguarda gli infortuni, ma sono significativi, così come il numero di lavoratori affetti da malattie professionali (quali pneumoconiosi, perdita dell'udito ed effetti delle vibrazioni) la cui prematura invalidità e persino la morte possono essere attribuite direttamente a il loro lavoro.

L'ILO e l'attività mineraria

L'Organizzazione Internazionale del Lavoro (ILO) si è occupata dei problemi lavorativi e sociali dell'industria mineraria sin dai suoi primi giorni, compiendo notevoli sforzi per migliorare il lavoro e la vita di coloro che lavorano nell'industria mineraria, dall'adozione dell'orario di lavoro (Coal Mines ) Convenzione (n. 31) del 1931 alla Convenzione sulla sicurezza e la salute nelle miniere (n. 176), adottata dalla Conferenza internazionale del lavoro nel 1995. Per 50 anni le riunioni tripartite sull'attività mineraria hanno affrontato una serie di questioni che vanno dall'occupazione , condizioni di lavoro e formazione in materia di salute e sicurezza sul lavoro e relazioni industriali. I risultati sono oltre 140 conclusioni e risoluzioni concordate, alcune delle quali sono state utilizzate a livello nazionale; altri hanno attivato l'azione dell'ILO, tra cui una varietà di programmi di formazione e assistenza negli Stati membri. Alcuni hanno portato allo sviluppo di codici di prassi in materia di sicurezza e, più recentemente, al nuovo standard del lavoro.

Nel 1996 è stato introdotto un nuovo sistema di riunioni tripartite più brevi e mirate, in cui verranno individuate e discusse questioni minerarie di attualità al fine di affrontare le questioni in modo pratico nei paesi e nelle regioni interessate, a livello nazionale e da parte dell'ILO . Il primo di questi, nel 1999, si occuperà delle questioni sociali e lavorative dell'attività mineraria su piccola scala.

Le questioni lavorative e sociali nel settore minerario non possono essere separate da altre considerazioni, siano esse economiche, politiche, tecniche o ambientali. Sebbene non possa esistere un approccio modello per garantire che l'industria mineraria si sviluppi in modo da avvantaggiare tutti i soggetti coinvolti, è chiaramente necessario che lo faccia. L'ILO sta facendo tutto il possibile per aiutare lo sviluppo lavorativo e sociale di questa industria vitale. Ma non può funzionare da solo; deve avere il coinvolgimento attivo delle parti sociali per massimizzarne l'impatto. L'ILO lavora anche a stretto contatto con altre organizzazioni internazionali, portando alla loro attenzione la dimensione sociale e lavorativa dell'estrazione mineraria e collaborando con loro in modo appropriato.

A causa della natura pericolosa dell'estrazione mineraria, l'ILO è sempre stata profondamente interessata al miglioramento della sicurezza e della salute sul lavoro. La classificazione internazionale delle radiografie delle pneumoconiosi dell'ILO è uno strumento riconosciuto a livello internazionale per la registrazione sistematica delle anomalie radiografiche del torace provocate dall'inalazione di polveri. Due codici di condotta sulla sicurezza e la salute trattano esclusivamente delle miniere sotterranee e di superficie; altri sono rilevanti per l'industria mineraria.

L'adozione della Convenzione sulla sicurezza e la salute nelle miniere nel 1995, che ha fissato il principio per l'azione nazionale sul miglioramento delle condizioni di lavoro nell'industria mineraria, è importante perché:

  • Rischi speciali sono affrontati dai minatori.
  • L'industria mineraria in molti paesi sta assumendo un'importanza crescente.
  • I precedenti standard dell'ILO sulla sicurezza e la salute sul lavoro, così come la legislazione esistente in molti paesi, sono inadeguati per far fronte alle esigenze specifiche del settore minerario.

 

Le prime due ratifiche della Convenzione sono avvenute a metà del 1997; entrerà in vigore a metà del 1998.

Moduli

Negli ultimi anni l'ILO ha realizzato una serie di progetti di formazione volti a migliorare la sicurezza e la salute dei minatori attraverso una maggiore consapevolezza, una migliore ispezione e formazione al soccorso. Le attività dell'ILO fino ad oggi hanno contribuito al progresso in molti paesi, adeguando la legislazione nazionale agli standard internazionali del lavoro e innalzando il livello di sicurezza e salute sul lavoro nell'industria mineraria.

Relazioni industriali e occupazione

La pressione per migliorare la produttività di fronte all'intensificarsi della concorrenza può talvolta comportare la messa in discussione dei principi fondamentali della libertà di associazione e della contrattazione collettiva quando le imprese percepiscono che la loro redditività o addirittura la loro sopravvivenza è in dubbio. Ma solide relazioni industriali basate sull'applicazione costruttiva di questi principi possono dare un importante contributo al miglioramento della produttività. La questione è stata esaminata a lungo in una riunione del 1995. Un punto importante che è emerso è stata la necessità di una stretta consultazione tra le parti sociali per il successo di qualsiasi ristrutturazione necessaria e per l'industria mineraria nel suo complesso per ottenere benefici duraturi. Inoltre, è stato convenuto che la nuova flessibilità dell'organizzazione del lavoro e dei metodi di lavoro non dovrebbe mettere a repentaglio i diritti dei lavoratori, né pregiudicare la salute e la sicurezza.

Miniere su piccola scala

L'attività mineraria su piccola scala rientra in due grandi categorie. Il primo è l'estrazione e l'estrazione di materiali industriali e da costruzione su piccola scala, operazioni che sono per lo più per i mercati locali e presenti in ogni paese (vedi figura 1). Regolamenti per controllarli e tassarli sono spesso in vigore ma, come per i piccoli impianti di produzione, la mancanza di ispezioni e l'applicazione lassista significano che persistono operazioni informali o illegali.

Figura 1. Cava di pietra su piccola scala nel Bengala occidentale

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La seconda categoria è l'estrazione di minerali di valore relativamente alto, in particolare oro e pietre preziose (vedi figura 2). La produzione viene generalmente esportata, attraverso la vendita ad agenzie autorizzate o attraverso il contrabbando. Le dimensioni e il carattere di questo tipo di miniere su piccola scala hanno reso le leggi esistenti inadeguate e impossibili da applicare.

Figura 2. Piccola miniera d'oro nello Zimbabwe

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L'attività mineraria su piccola scala offre una notevole occupazione, in particolare nelle zone rurali. In alcuni paesi, molte più persone sono impiegate nel settore minerario su piccola scala, spesso informale, che nel settore minerario formale. I dati limitati esistenti suggeriscono che oltre sei milioni di persone si dedicano all'estrazione mineraria su piccola scala. Purtroppo, però, molti di questi lavori sono precari e sono ben lungi dall'essere conformi agli standard internazionali e nazionali del lavoro. I tassi di incidenti nelle miniere su piccola scala sono abitualmente sei o sette volte superiori rispetto alle operazioni più grandi, anche nei paesi industrializzati. Le malattie, molte dovute a condizioni antigeniche, sono comuni in molti siti. Questo non vuol dire che non ci siano miniere sicure, pulite e su piccola scala, ci sono, ma tendono ad essere una piccola minoranza.

Un problema particolare è l'occupazione dei bambini. Nell'ambito del suo programma internazionale per l'eliminazione del lavoro minorile, l'ILO sta intraprendendo progetti in diversi paesi dell'Africa, dell'Asia e dell'America Latina per fornire opportunità educative e prospettive alternative di generazione di reddito per allontanare i bambini dalle miniere di carbone, oro e pietre preziose in tre regioni di questi paesi. Questo lavoro è coordinato con il sindacato internazionale dei minatori (ICEM) e con le organizzazioni non governative (ONG) e le agenzie governative locali.

Le ONG hanno anche lavorato duramente ed efficacemente a livello locale per introdurre tecnologie appropriate per migliorare l'efficienza e mitigare l'impatto sulla salute e sull'ambiente delle miniere su piccola scala. Alcune organizzazioni governative internazionali (IGO) hanno intrapreso studi e sviluppato linee guida e programmi d'azione. Questi affrontano il lavoro minorile, il ruolo delle donne e delle popolazioni indigene, la tassazione e la riforma del titolo fondiario e l'impatto ambientale ma, finora, sembrano aver avuto effetti poco visibili. Va notato, tuttavia, che senza il sostegno e la partecipazione attiva dei governi, il successo di tali sforzi è problematico.

Inoltre, per la maggior parte, sembra esserci scarso interesse tra i minatori su piccola scala nell'utilizzo di tecnologie economiche, prontamente disponibili ed efficaci per mitigare gli effetti sulla salute e sull'ambiente, come le storte per riconquistare il mercurio. Spesso non vi è alcun incentivo a farlo, poiché il costo del mercurio non è un vincolo. Inoltre, in particolare nel caso dei minatori itineranti, spesso non vi è alcun interesse a lungo termine a preservare il terreno per l'uso dopo che l'attività mineraria è cessata. La sfida è mostrare ai minatori su piccola scala che ci sono modi migliori per svolgere le loro attività minerarie che non limitino indebitamente le loro attività e siano migliori per loro in termini di salute e ricchezza, migliori per la terra e migliori per il paese. Le “Linee Guida Harare”, sviluppate in occasione del Seminario Interregionale delle Nazioni Unite del 1993 sulle Linee Guida per lo Sviluppo dell'attività mineraria di piccola/media scala, forniscono una guida ai governi e alle agenzie di sviluppo per affrontare le diverse questioni in modo completo e coordinato. L'assenza di coinvolgimento da parte delle organizzazioni dei datori di lavoro e dei lavoratori nella maggior parte delle attività minerarie su piccola scala attribuisce al governo una responsabilità speciale nel portare l'attività mineraria su piccola scala nel settore formale, un'azione che migliorerebbe la sorte dei minatori su piccola scala e notevolmente aumentare i benefici economici e sociali dell'attività mineraria su piccola scala. Inoltre, in una tavola rotonda internazionale nel 1995 organizzata dalla Banca mondiale, è stata sviluppata una strategia per l'estrazione artigianale che mira a ridurre al minimo gli effetti collaterali negativi - comprese le scarse condizioni di sicurezza e salute di questa attività - e massimizzare i benefici socio-economici.

La Convenzione sulla sicurezza e la salute nelle miniere e la Raccomandazione che l'accompagna (n. 183) stabiliscono in dettaglio un punto di riferimento concordato a livello internazionale per guidare la legislazione e la pratica nazionale. Copre tutte le miniere, fornendo un pavimento, il requisito minimo di sicurezza rispetto al quale dovrebbero essere misurati tutti i cambiamenti nelle operazioni minerarie. Le disposizioni della Convenzione sono già state incluse nella nuova legislazione mineraria e nei contratti collettivi in ​​diversi paesi e gli standard minimi che stabilisce sono superati dalle norme di sicurezza e salute già promulgate in molti paesi minerari. Resta che la Convenzione sia ratificata in tutti i paesi (la ratifica le darebbe forza di legge), per garantire che le autorità competenti dispongano di personale e finanziamenti adeguati in modo che possano monitorare l'attuazione dei regolamenti in tutti i settori dell'industria mineraria . L'ILO monitorerà anche l'applicazione della Convenzione nei paesi che la ratificano.

 

Di ritorno

Domenica, Marzo 13 2011 15: 09

Esplorazione

L'esplorazione mineraria è il precursore dell'estrazione mineraria. L'esplorazione è un'attività ad alto rischio e ad alto costo che, in caso di successo, si traduce nella scoperta di un giacimento minerario che può essere estratto con profitto. Nel 1992, 1.2 miliardi di dollari sono stati spesi in tutto il mondo per l'esplorazione; questo è aumentato a quasi 2.7 miliardi di dollari nel 1995. Molti paesi incoraggiano gli investimenti nell'esplorazione e la concorrenza è alta per esplorare aree con un buon potenziale di scoperta. Quasi senza eccezioni, l'esplorazione mineraria oggi è svolta da team interdisciplinari di cercatori, geologi, geofisici e geochimici che cercano depositi minerari in tutti i terreni del mondo.

L'esplorazione mineraria inizia con a ricognizione or generativo fase e procede attraverso a valutazione del bersaglio fase, che, in caso di successo, porta a esplorazione avanzata. Man mano che un progetto avanza attraverso le varie fasi di esplorazione, il tipo di lavoro cambia così come i problemi di salute e sicurezza.

Il lavoro sul campo di ricognizione è spesso condotto da piccoli gruppi di geoscienziati con un supporto limitato in un terreno sconosciuto. La ricognizione può comprendere la prospezione, la mappatura geologica e il campionamento, il campionamento geochimico preliminare e ad ampio spazio e le indagini geofisiche. L'esplorazione più dettagliata inizia durante la fase di test del target una volta che il terreno viene acquisito tramite permessi, concessioni, leasing o rivendicazioni minerarie. Il lavoro dettagliato sul campo comprendente la mappatura geologica, il campionamento e le indagini geofisiche e geochimiche richiede una griglia per il controllo delle indagini. Questo lavoro produce spesso obiettivi che giustificano il test mediante trincee o perforazioni, che comportano l'uso di attrezzature pesanti come ruspe, pale elettriche, bulldozer, trivelle e, occasionalmente, esplosivi. Le attrezzature di perforazione a diamante, a rotazione oa percussione possono essere montate su camion o possono essere trasportate al sito di perforazione su pattini. Occasionalmente gli elicotteri vengono utilizzati per lanciare trapani tra i siti di perforazione.

Alcuni risultati dell'esplorazione del progetto saranno sufficientemente incoraggianti da giustificare l'esplorazione avanzata che richiede la raccolta di campioni grandi o sfusi per valutare il potenziale economico di un giacimento minerario. Ciò può essere ottenuto attraverso perforazioni intensive, sebbene per molti depositi minerari possa essere necessaria una qualche forma di trincea o campionamento sotterraneo. Un pozzo di esplorazione, declino o ingresso può essere scavato per ottenere l'accesso sotterraneo al deposito. Sebbene il lavoro effettivo sia svolto dai minatori, la maggior parte delle compagnie minerarie si assicurerà che un geologo esplorativo sia responsabile del programma di campionamento sotterraneo.

Salute e Sicurezza

In passato, i datori di lavoro raramente implementavano o monitoravano programmi e procedure di sicurezza dell'esplorazione. Ancora oggi, i lavoratori dell'esplorazione hanno spesso un atteggiamento sprezzante nei confronti della sicurezza. Di conseguenza, i problemi di salute e sicurezza possono essere trascurati e non essere considerati parte integrante del lavoro dell'esploratore. Fortunatamente, molte società di esplorazione mineraria ora si sforzano di cambiare questo aspetto della cultura dell'esplorazione richiedendo che dipendenti e appaltatori seguano procedure di sicurezza stabilite.

Il lavoro di esplorazione è spesso stagionale. Di conseguenza ci sono pressioni per completare il lavoro entro un tempo limitato, a volte a scapito della sicurezza. Inoltre, man mano che il lavoro di esplorazione avanza verso le fasi successive, il numero e la varietà dei rischi e dei pericoli aumentano. Il primo lavoro sul campo di ricognizione richiede solo una piccola squadra sul campo e un campo. L'esplorazione più dettagliata richiede generalmente campi di campo più grandi per ospitare un numero maggiore di dipendenti e appaltatori. Le questioni di sicurezza, in particolare la formazione su problemi di salute personale, rischi nei campi e nei luoghi di lavoro, l'uso sicuro delle attrezzature e la sicurezza della traversata, diventano molto importanti per i geoscienziati che potrebbero non aver avuto precedenti esperienze di lavoro sul campo.

Poiché il lavoro di esplorazione viene spesso svolto in aree remote, l'evacuazione in un centro di cure mediche può essere difficile e può dipendere dalle condizioni meteorologiche o diurne. Pertanto, le procedure e le comunicazioni di emergenza dovrebbero essere attentamente pianificate e testate prima dell'inizio del lavoro sul campo.

Mentre la sicurezza all'aperto può essere considerata buon senso o "buon senso", si dovrebbe ricordare che ciò che è considerato buon senso in una cultura potrebbe non essere considerato tale in un'altra cultura. Le società minerarie dovrebbero fornire ai dipendenti dell'esplorazione un manuale sulla sicurezza che affronti i problemi delle regioni in cui lavorano. Un manuale completo sulla sicurezza può costituire la base per riunioni di orientamento al campo, sessioni di formazione e riunioni di routine sulla sicurezza durante tutta la stagione sul campo.

Prevenzione dei rischi per la salute personale

Il lavoro di esplorazione sottopone i dipendenti a un duro lavoro fisico che include l'attraversamento del terreno, il frequente sollevamento di oggetti pesanti, l'utilizzo di attrezzature potenzialmente pericolose e l'esposizione al caldo, al freddo, alle precipitazioni e forse all'alta quota (vedi figura 1). È essenziale che i dipendenti siano in buone condizioni fisiche e in buona salute quando iniziano il lavoro sul campo. I dipendenti devono avere vaccinazioni aggiornate ed essere liberi da malattie trasmissibili (ad es. epatite e tubercolosi) che possono diffondersi rapidamente in un campo. Idealmente, tutti i lavoratori dell'esplorazione dovrebbero essere addestrati e certificati nelle competenze di primo soccorso di base e nelle aree selvagge. I campi o i siti di lavoro più grandi dovrebbero avere almeno un dipendente formato e certificato in competenze avanzate o di primo soccorso industriale.

Figura 1. Perforazione in montagna nella Columbia Britannica, Canada, con un trapano Winkie leggero

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William S. Mitchell

I lavoratori all'aperto devono indossare indumenti adatti che li proteggano da condizioni estreme di caldo, freddo e pioggia o neve. Nelle regioni con alti livelli di luce ultravioletta, i lavoratori devono indossare un cappello a tesa larga e utilizzare una crema solare con un elevato fattore di protezione solare (SPF) per proteggere la pelle esposta. Quando è richiesto un repellente per insetti, il repellente che contiene DEET (N,N-dietilmeta-toluamide) è più efficace nel prevenire le punture delle zanzare. Gli indumenti trattati con permetrina aiutano a proteggere dalle zecche.

Formazione. Tutti i dipendenti sul campo dovrebbero ricevere una formazione su argomenti come il sollevamento, l'uso corretto di attrezzature di sicurezza approvate (ad es. occhiali di sicurezza, stivali di sicurezza, respiratori, guanti adeguati) e le precauzioni sanitarie necessarie per prevenire lesioni dovute a stress da caldo, stress da freddo, disidratazione, esposizione alla luce ultravioletta, protezione dalle punture di insetti ed esposizione a eventuali malattie endemiche. I lavoratori dell'esplorazione che assumono incarichi nei paesi in via di sviluppo dovrebbero istruirsi sui problemi di salute e sicurezza locali, inclusa la possibilità di rapimento, rapina e aggressione.

Misure preventive per il campeggio

I potenziali problemi di salute e sicurezza variano a seconda del luogo, delle dimensioni e del tipo di lavoro svolto in un campo. Qualsiasi campeggio sul campo dovrebbe soddisfare le norme locali antincendio, sanitarie, igienico-sanitarie e di sicurezza. Un campo pulito e ordinato contribuirà a ridurre gli incidenti.

Posizione. Un campeggio dovrebbe essere istituito il più vicino possibile al luogo di lavoro in modo sicuro per ridurre al minimo i tempi di viaggio e l'esposizione ai pericoli associati al trasporto. Un campeggio dovrebbe essere situato lontano da pericoli naturali e prendere in considerazione le abitudini e l'habitat degli animali selvatici che possono invadere un campo (ad esempio, insetti, orsi e rettili). Quando possibile, i campi dovrebbero essere vicini a una fonte di acqua potabile pulita (vedi figura 2). Quando si lavora ad altitudini molto elevate, il campo dovrebbe trovarsi a un'altitudine inferiore per aiutare a prevenire il mal di montagna.

Figura 2. Campo estivo, Territori del Nordovest, Canada

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William S. Mitchell

Controllo del fuoco e gestione del carburante. I campi dovrebbero essere allestiti in modo che le tende o le strutture siano ben distanziate per prevenire o ridurre la propagazione del fuoco. L'attrezzatura antincendio deve essere conservata in un deposito centrale e gli estintori appropriati devono essere conservati nelle cucine e negli uffici. Le norme sul fumo aiutano a prevenire gli incendi sia nel campo che sul campo. Tutti i lavoratori dovrebbero partecipare alle esercitazioni antincendio e conoscere i piani per l'evacuazione in caso di incendio. I combustibili devono essere accuratamente etichettati per garantire che venga utilizzato il combustibile corretto per lanterne, stufe, generatori e così via. I depositi di carburante dovrebbero essere posizionati ad almeno 100 m dal campo e al di sopra di qualsiasi potenziale alluvione o livello di marea.

Igiene. I campi richiedono una fornitura di acqua potabile sicura. La fonte dovrebbe essere testata per la purezza, se necessario. Se necessario, l'acqua potabile deve essere conservata in contenitori puliti ed etichettati, separati dall'acqua non potabile. Le spedizioni di cibo dovrebbero essere esaminate per verificarne la qualità all'arrivo e immediatamente refrigerate o conservate in contenitori per prevenire invasioni da parte di insetti, roditori o animali più grandi. Le strutture per il lavaggio delle mani dovrebbero essere situate vicino alle zone di ristoro e alle latrine. Le latrine devono essere conformi agli standard di salute pubblica e devono essere situate ad almeno 100 m di distanza da qualsiasi corso d'acqua o costa.

Attrezzature da campo, attrezzature da campo e macchinari. Tutte le attrezzature (ad es. motoseghe, asce, martelli da roccia, machete, radio, stufe, lanterne, attrezzature geofisiche e geochimiche) devono essere mantenute in buone condizioni. Se le armi da fuoco sono necessarie per la sicurezza personale da animali selvatici come gli orsi, il loro uso deve essere rigorosamente controllato e monitorato.

Comunicazione. È importante stabilire programmi di comunicazione regolari. Una buona comunicazione aumenta il morale e la sicurezza e costituisce una base per un piano di risposta alle emergenze.

Formazione. I dipendenti devono essere addestrati all'uso sicuro di tutte le attrezzature. Tutti i geofisici e gli assistenti devono essere addestrati all'uso di apparecchiature geofisiche terrestri che possono funzionare ad alta corrente o tensione. Ulteriori argomenti di formazione dovrebbero includere la prevenzione degli incendi, le esercitazioni antincendio, la gestione del carburante e la consegna delle armi da fuoco, se del caso.

Misure preventive in cantiere

I test sugli obiettivi e le fasi avanzate dell'esplorazione richiedono campi più grandi e l'uso di attrezzature pesanti sul posto di lavoro. Solo i lavoratori addestrati oi visitatori autorizzati dovrebbero essere ammessi nei luoghi di lavoro in cui sono in funzione attrezzature pesanti.

Equipaggiamento pesante. Solo il personale adeguatamente autorizzato e addestrato può utilizzare attrezzature pesanti. I lavoratori devono essere costantemente vigili e non avvicinarsi mai ad attrezzature pesanti a meno che non siano certi che l'operatore sappia dove si trovano, cosa intendono fare e dove intendono andare.

Figura 3. Trivella montata su camion in Australia

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Williams S. Mitchell

Impianti di perforazione. Gli equipaggi dovrebbero essere completamente addestrati per il lavoro. Devono indossare dispositivi di protezione individuale adeguati (ad es. elmetti, stivali con punta d'acciaio, protezioni per l'udito, guanti, occhiali e maschere antipolvere) ed evitare di indossare indumenti larghi che potrebbero impigliarsi nei macchinari. I carri di perforazione devono essere conformi a tutti i requisiti di sicurezza (ad esempio, protezioni che coprono tutte le parti mobili del macchinario, tubi dell'aria ad alta pressione fissati con fascette e catene di sicurezza) (vedere figura 3). I lavoratori devono essere consapevoli della presenza di condizioni scivolose, bagnate, unte o ghiacciate sotto i piedi e mantenere l'area di perforazione il più ordinata possibile (vedere figura 4).

Figura 4. Perforazione a circolazione inversa su un lago ghiacciato in Canada

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William S. Mitchell

Scavi. Fosse e trincee dovrebbero essere costruite per soddisfare le linee guida di sicurezza con sistemi di supporto o i lati tagliati a 45º per scoraggiare il collasso. I lavoratori non dovrebbero mai lavorare da soli o rimanere soli in una fossa o trincea, anche per un breve periodo di tempo, poiché questi scavi crollano facilmente e possono seppellire i lavoratori.

Esplosivi. Solo il personale addestrato e autorizzato deve maneggiare gli esplosivi. I regolamenti per la manipolazione, lo stoccaggio e il trasporto di esplosivi e detonatori devono essere seguiti attentamente.

Misure preventive nell'attraversamento del terreno

I lavoratori dell'esplorazione devono essere preparati ad affrontare il terreno e il clima della loro area di campo. Il terreno può includere deserti, paludi, foreste o terreno montuoso della giungla o ghiacciai e nevai. Le condizioni possono essere calde o fredde e secche o umide. I pericoli naturali possono includere fulmini, incendi boschivi, valanghe, colate di fango o inondazioni improvvise e così via. Insetti, rettili e/o animali di grossa taglia possono presentare pericoli mortali.

I lavoratori non devono correre rischi o mettersi in pericolo per assicurarsi i campioni. I dipendenti dovrebbero ricevere una formazione sulle procedure di attraversamento sicuro per il terreno e le condizioni climatiche in cui lavorano. Hanno bisogno di un addestramento di sopravvivenza per riconoscere e combattere l'ipotermia, l'ipertermia e la disidratazione. I dipendenti dovrebbero lavorare in coppia e portare attrezzature, cibo e acqua sufficienti (o avere accesso a un nascondiglio di emergenza) per consentire loro di trascorrere una o due notti inaspettate sul campo se si verifica una situazione di emergenza. I lavoratori sul campo dovrebbero mantenere programmi di comunicazione di routine con il campo base. Tutti i campi sul campo dovrebbero avere stabilito e testato piani di risposta alle emergenze nel caso in cui i lavoratori sul campo abbiano bisogno di essere salvati.

Misure preventive nei trasporti

Molti incidenti e inconvenienti si verificano durante il trasporto da o verso un cantiere di esplorazione. La velocità eccessiva e/o il consumo di alcol durante la guida di veicoli o barche sono problemi di sicurezza rilevanti.

Veicoli. Le cause comuni di incidenti stradali includono condizioni stradali e/o meteorologiche pericolose, veicoli sovraccarichi o caricati in modo errato, pratiche di traino non sicure, affaticamento del conducente, conducenti inesperti e animali o persone sulla strada, soprattutto di notte. Le misure preventive includono l'adozione di tecniche di guida difensive quando si utilizza qualsiasi tipo di veicolo. Conducenti e passeggeri di auto e camion devono indossare le cinture di sicurezza e seguire procedure di carico e traino sicure. Devono essere utilizzati solo veicoli in grado di operare in sicurezza nel terreno e nelle condizioni meteorologiche dell'area del campo, ad esempio veicoli a 4 ruote motrici, motociclette a 2 ruote motrici, veicoli fuoristrada (ATV) o motoslitte (vedere figura 5). I veicoli devono avere una manutenzione regolare e contenere attrezzature adeguate, compreso l'equipaggiamento di sopravvivenza. Sono necessari indumenti protettivi e un casco quando si guidano ATV o motociclette a 2 ruote.

Figura 5. Trasporto invernale sul campo in Canada

MIN20F13

William S. Mitchell

Aereo. L'accesso a siti remoti dipende spesso da velivoli ad ala fissa ed elicotteri (vedi figura 6). Dovrebbero essere ingaggiate solo compagnie di charter con attrezzature ben tenute e un buon record di sicurezza. Si raccomandano aerei con motori a turbina. I piloti non devono mai superare il numero legale di ore di volo consentite e non devono mai volare quando sono affaticati o essere invitati a volare in condizioni meteorologiche inaccettabili. I piloti devono supervisionare il corretto caricamento di tutti gli aeromobili e rispettare le restrizioni di carico utile. Per prevenire incidenti, i lavoratori dell'esplorazione devono essere addestrati a lavorare in sicurezza intorno agli aerei. Devono seguire procedure sicure di imbarco e carico. Nessuno dovrebbe camminare in direzione delle eliche o delle pale del rotore; sono invisibili quando si muovono. I siti di atterraggio degli elicotteri devono essere mantenuti liberi da detriti sciolti che potrebbero diventare proiettili aviotrasportati nella corrente discendente delle pale del rotore.

Figura 6. Scarico delle forniture sul campo da Twin Otter, Northwest Territories, Canada

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William S. Mitchell

Imbracatura. Gli elicotteri vengono spesso utilizzati per spostare rifornimenti, carburante, trivellazioni e attrezzature da campo. Alcuni rischi principali includono il sovraccarico, l'uso scorretto o la scarsa manutenzione dell'attrezzatura di imbracatura, i siti di lavoro disordinati con detriti o attrezzature che possono essere spazzati via, vegetazione sporgente o qualsiasi cosa su cui i carichi potrebbero impigliarsi. Inoltre, l'affaticamento del pilota, la mancanza di addestramento del personale, i problemi di comunicazione tra le parti coinvolte (in particolare tra il pilota e il personale di terra) e le condizioni meteorologiche marginali aumentano i rischi di imbracatura. Per un'imbracatura sicura e per prevenire gli incidenti, tutte le parti devono seguire procedure di imbracatura sicure ed essere pienamente vigili e ben istruite con responsabilità reciproche chiaramente comprese. Il peso del carico dell'imbracatura non deve superare la capacità di sollevamento dell'elicottero. I carichi devono essere sistemati in modo che siano sicuri e che nulla possa scivolare fuori dalla rete di carico. Quando si imbraca con una linea molto lunga (es. giungla, siti montuosi con alberi molto alti), si dovrebbe usare un mucchio di tronchi o grosse pietre per appesantire la imbracatura per il viaggio di ritorno perché non si dovrebbe mai volare con imbracature vuote o cordini penzolanti dal gancio dell'imbracatura. Si sono verificati incidenti mortali quando cordini non appesantiti hanno colpito la coda dell'elicottero o il rotore principale durante il volo.

Barche. I lavoratori che si affidano alle imbarcazioni per il trasporto sul campo in acque costiere, laghi di montagna, ruscelli o fiumi possono affrontare pericoli dovuti a venti, nebbia, rapide, fondali bassi e oggetti sommersi o semisommersi. Per prevenire incidenti in barca, gli operatori devono conoscere e non superare i limiti della propria imbarcazione, del proprio motore e delle proprie capacità di navigazione. Dovrebbe essere utilizzata la barca più grande e più sicura disponibile per il lavoro. Tutti i lavoratori devono indossare un dispositivo di galleggiamento personale (PFD) di buona qualità ogni volta che viaggiano e/o lavorano su piccole imbarcazioni. Inoltre, tutte le barche devono contenere tutte le attrezzature richieste dalla legge più pezzi di ricambio, strumenti, attrezzature di sopravvivenza e di primo soccorso e portare sempre con sé e utilizzare carte e tavole di marea aggiornate.

 

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Domenica, Marzo 13 2011 15: 35

Tipi di estrazione del carbone

La motivazione per la selezione di un metodo per l'estrazione del carbone dipende da fattori quali la topografia, la geometria del giacimento di carbone, la geologia delle rocce sovrastanti e requisiti o vincoli ambientali. A prevalere su questi, tuttavia, sono i fattori economici. Includono: disponibilità, qualità e costi della forza lavoro richiesta (compresa la disponibilità di supervisori e dirigenti formati); adeguatezza delle strutture abitative, alimentari e ricreative per i lavoratori (soprattutto quando la miniera si trova a distanza da una comunità locale); disponibilità delle attrezzature e dei macchinari necessari e di lavoratori formati per farli funzionare; disponibilità e costi di trasporto per i lavoratori, forniture necessarie e per portare il carbone all'utente o all'acquirente; disponibilità e costo del capitale necessario per finanziare l'operazione (in valuta locale); e il mercato per il particolare tipo di carbone da estrarre (vale a dire il prezzo al quale può essere venduto). Un fattore importante è il rapporto di spogliatura, cioè la quantità di materiale di copertura da rimuovere in proporzione alla quantità di carbone che può essere estratto; all'aumentare di questo, il costo del mining diventa meno attraente. Un fattore importante, soprattutto nell'estrazione di superficie, che purtroppo viene spesso trascurato nell'equazione, è il costo del ripristino del terreno e dell'ambiente quando l'attività mineraria viene chiusa.

Salute e Sicurezza

Un altro fattore critico è il costo per proteggere la salute e la sicurezza dei minatori. Sfortunatamente, in particolare nelle operazioni su piccola scala, invece di essere soppesate nel decidere se o come il carbone debba essere estratto, le misure protettive necessarie vengono spesso ignorate o trascurate.

In realtà, anche se ci sono sempre pericoli insospettati - possono provenire dagli elementi piuttosto che dalle operazioni minerarie - qualsiasi operazione mineraria può essere sicura a condizione che ci sia un impegno da parte di tutte le parti a un'operazione sicura.

Miniere di carbone di superficie

L'estrazione superficiale del carbone viene eseguita con una varietà di metodi a seconda della topografia, dell'area in cui viene intrapresa l'estrazione e di fattori ambientali. Tutti i metodi comportano la rimozione del materiale di copertura per consentire l'estrazione del carbone. Sebbene generalmente più sicure dell'estrazione sotterranea, le operazioni di superficie presentano alcuni rischi specifici che devono essere affrontati. Tra questi spicca l'utilizzo di attrezzature pesanti che, oltre agli incidenti, possono comportare esposizione a fumi di scarico, rumore e contatto con carburanti, lubrificanti e solventi. Le condizioni climatiche, come forti piogge, neve e ghiaccio, scarsa visibilità e caldo o freddo eccessivo possono aggravare questi pericoli. Quando è necessaria la sabbiatura per rompere le formazioni rocciose, sono richieste speciali precauzioni nello stoccaggio, nella manipolazione e nell'uso degli esplosivi.

Le operazioni in superficie richiedono l'utilizzo di enormi discariche per lo stoccaggio dei prodotti di copertura. Devono essere implementati controlli adeguati per prevenire il fallimento della discarica e per proteggere i dipendenti, il pubblico in generale e l'ambiente.

Estrazione sotterranea

Esiste anche una varietà di metodi per l'estrazione sotterranea. Il loro denominatore comune è la creazione di tunnel dalla superficie al giacimento di carbone e l'uso di macchine e/o esplosivi per estrarre il carbone. Oltre all'elevata frequenza di incidenti (l'estrazione del carbone è ai primi posti nell'elenco dei luoghi di lavoro pericolosi ovunque vengano mantenute le statistiche), il potenziale per un incidente grave che comporta la perdita di più vite umane è sempre presente nelle operazioni sotterranee. Due cause principali di tali catastrofi sono i crolli dovuti a un'errata progettazione dei tunnel e l'esplosione e l'incendio dovuti all'accumulo di metano e/o livelli infiammabili di polvere di carbone nell'aria.

Metano

Il metano è altamente esplosivo in concentrazioni dal 5 al 15% ed è stato la causa di numerosi disastri minerari. È controllato al meglio fornendo un flusso d'aria adeguato per diluire il gas a un livello inferiore al suo raggio esplosivo e per esaurirlo rapidamente dai meccanismi. I livelli di metano devono essere continuamente monitorati e devono essere stabilite regole per chiudere le operazioni quando la sua concentrazione raggiunge l'1-1.5% e per evacuare prontamente la miniera se raggiunge livelli dal 2 al 2.5%.

Polvere di carbone

Oltre a causare la malattia del polmone nero (antracosi) se inalata dai minatori, la polvere di carbone è esplosiva quando la polvere fine viene mescolata con l'aria e incendiata. La polvere di carbone nell'aria può essere controllata da spruzzi d'acqua e ventilazione di scarico. Può essere raccolto filtrando l'aria di ricircolo oppure può essere neutralizzato mediante l'aggiunta di polvere di pietra in quantità sufficiente a rendere inerte la miscela polvere di carbone/aria.

 

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Domenica, Marzo 13 2011 15: 49

Tecniche nelle miniere sotterranee

Ci sono miniere sotterranee in tutto il mondo che presentano un caleidoscopio di metodi e attrezzature. Esistono circa 650 miniere sotterranee, ciascuna con una produzione annua che supera le 150,000 tonnellate, che rappresentano il 90% della produzione di minerale del mondo occidentale. Inoltre, si stima che esistano 6,000 miniere più piccole che producono ciascuna meno di 150,000 tonnellate. Ogni miniera è unica con luoghi di lavoro, installazioni e lavorazioni sotterranee dettate dai tipi di minerali ricercati e dalla posizione e dalle formazioni geologiche, nonché da considerazioni economiche come il mercato per il particolare minerale e la disponibilità di fondi per gli investimenti. Alcune miniere sono in funzione ininterrottamente da più di un secolo mentre altre sono appena agli inizi.

Le miniere sono luoghi pericolosi in cui la maggior parte dei posti di lavoro comporta un lavoro arduo. I pericoli affrontati dai lavoratori vanno da catastrofi come crolli, esplosioni e incendi a incidenti, esposizione alla polvere, rumore, calore e altro ancora. La protezione della salute e della sicurezza dei lavoratori è una considerazione importante nelle operazioni minerarie correttamente condotte e, nella maggior parte dei paesi, è richiesta da leggi e regolamenti.

La miniera sotterranea

La miniera sotterranea è una fabbrica situata nel substrato roccioso all'interno della terra in cui i minatori lavorano per recuperare i minerali nascosti nella massa rocciosa. Perforano, caricano e fanno esplodere per accedere e recuperare il minerale, cioè la roccia contenente una miscela di minerali di cui almeno uno può essere trasformato in un prodotto che può essere venduto con profitto. Il minerale viene portato in superficie per essere raffinato in un concentrato di alta qualità.

Lavorare all'interno dell'ammasso roccioso in profondità sotto la superficie richiede infrastrutture speciali: una rete di pozzi, tunnel e camere che si collegano con la superficie e consentono il movimento di lavoratori, macchine e roccia all'interno della miniera. Il pozzo è l'accesso al sottosuolo dove le derive laterali collegano la stazione del pozzo con le fermate di produzione. La rampa interna è una deriva inclinata che collega livelli sotterranei a diverse quote (cioè profondità). Tutte le aperture sotterranee necessitano di servizi quali ventilazione di scarico e aria fresca, energia elettrica, acqua e aria compressa, scarichi e pompe per la raccolta delle acque sotterranee di infiltrazione e un sistema di comunicazione.

Impianti e sistemi di sollevamento

Il headframe è un edificio alto che identifica la miniera in superficie. Si trova direttamente sopra il pozzo, l'arteria principale della miniera attraverso la quale i minatori entrano ed escono dal loro posto di lavoro e attraverso la quale vengono calati rifornimenti e attrezzature e vengono portati in superficie minerali e materiali di scarto. Le installazioni del vano e del paranco variano a seconda delle necessità di portata, profondità e così via. Ogni miniera deve avere almeno due pozzi per fornire un percorso alternativo per la fuga in caso di emergenza.

Il sollevamento e la traslazione del vano sono regolati da norme rigorose. Le attrezzature di sollevamento (ad es. avvolgitore, freni e fune) sono progettate con ampi margini di sicurezza e vengono controllate a intervalli regolari. L'interno del pozzo viene regolarmente ispezionato da persone in piedi sopra la gabbia e i pulsanti di arresto in tutte le stazioni attivano il freno di emergenza.

I cancelli davanti al pozzo barricano le aperture quando la gabbia non è alla stazione. Quando la gabbia arriva e si ferma completamente, un segnale autorizza l'apertura del cancello. Dopo che i minatori sono entrati nella gabbia e hanno chiuso il cancello, un altro segnale autorizza la gabbia a salire o scendere dal pozzo. La pratica varia: i comandi di segnalazione possono essere impartiti da un tender in gabbia oppure, seguendo le istruzioni affisse in ciascuna stazione del pozzo, i minatori possono segnalare autonomamente le destinazioni del pozzo. I minatori sono generalmente abbastanza consapevoli dei potenziali pericoli durante la guida e il sollevamento dell'albero e gli incidenti sono rari.

Perforazione diamantata

Un deposito minerale all'interno della roccia deve essere mappato prima dell'inizio dell'estrazione. È necessario sapere dove si trova il giacimento e definirne larghezza, lunghezza e profondità per ottenere una visione tridimensionale del giacimento.

La perforazione a diamante viene utilizzata per esplorare un ammasso roccioso. La perforazione può essere effettuata dalla superficie o dalla deriva nella miniera sotterranea. Una punta da trapano tempestata di piccoli diamanti taglia un'anima cilindrica che viene catturata nella serie di tubi che segue la punta. Il nucleo viene recuperato e analizzato per scoprire cosa c'è nella roccia. I campioni di carote vengono ispezionati e le porzioni mineralizzate vengono divise e analizzate per il contenuto di metallo. Sono necessari programmi di perforazione estesi per localizzare i depositi di minerali; i fori vengono praticati a intervalli sia orizzontali che verticali per identificare le dimensioni del giacimento (vedi figura 1).

Figura 1. Schema di perforazione, Garpenberg Mine, una miniera di piombo-zinco, Svezia

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Il mio sviluppo

Lo sviluppo della miniera comporta gli scavi necessari per stabilire le infrastrutture necessarie per fermare la produzione e per preparare la futura continuità delle operazioni. Gli elementi di routine, tutti prodotti con la tecnica del trapano-esplosione-scavo, includono cumuli orizzontali, rampe inclinate e rilievi verticali o inclinati.

Affondamento dell'albero

L'affondamento del pozzo comporta lo scavo della roccia che avanza verso il basso e di solito è assegnato agli appaltatori piuttosto che essere eseguito dal personale della miniera. Richiede lavoratori esperti e attrezzature speciali, come un telaio per l'affondamento dell'albero, un paranco speciale con un grande secchio appeso alla fune e un dispositivo per lo smarino dell'albero a presa di cactus.

L'equipaggio che affonda il pozzo è esposto a una varietà di pericoli. Lavorano sul fondo di uno scavo profondo e verticale. Persone, materiale e roccia esplosa devono condividere tutti il ​​grande secchio. Le persone sul fondo del pozzo non hanno un posto dove nascondersi dalla caduta di oggetti. Chiaramente, l'affondamento dell'albero non è un lavoro per gli inesperti.

Alla deriva e in rampa

Una deriva è un tunnel di accesso orizzontale utilizzato per il trasporto di roccia e minerale. Lo scavo alla deriva è un'attività di routine nello sviluppo della miniera. Nelle miniere meccanizzate, per la perforazione frontale vengono utilizzati jumbo di perforazione elettroidraulici a due bracci. I tipici profili di deriva sono 16.0 m2 in sezione e il fronte è perforato per una profondità di 4.0 m. I fori vengono caricati pneumaticamente con un esplosivo, solitamente olio combustibile a base di nitrato di ammonio (ANFO), da uno speciale camion di ricarica. Vengono utilizzati detonatori non elettrici (Nonel) a breve ritardo.

Lo sterramento viene effettuato con veicoli con guida a sinistra (carico-trasporto-scarico) (vedi figura 2) con una capacità della benna di circa 3.0 m3. Il letame viene trasportato direttamente al sistema di passaggio del minerale e trasferito su camion per tragitti più lunghi. Le rampe sono passaggi che collegano uno o più livelli con pendenze comprese tra 1:7 e 1:10 (una pendenza molto ripida rispetto alle strade normali) che forniscono una trazione adeguata per mezzi semoventi pesanti. Le rampe sono spesso guidate in una spirale verso l'alto o verso il basso, simile a una scala a chiocciola. Lo scavo della rampa è una routine nel programma di sviluppo della miniera e utilizza la stessa attrezzatura della deriva.

Figura 2. Caricatore con guida a sinistra

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Atlas Copco

Raccolta

Un rialzo è un'apertura verticale o fortemente inclinata che collega diversi livelli della miniera. Può servire come scala di accesso alle fermate, come passaggio per il minerale o come via aerea nel sistema di ventilazione della miniera. L'allevamento è un lavoro difficile e pericoloso, ma necessario. I metodi di sollevamento variano dalla semplice perforazione manuale con esplosivo allo scavo meccanico della roccia con macchine di perforazione in rimonta (RBM) (vedere la figura 3).

Figura 3. Metodi di sollevamento

MIN040F3

Sollevamento manuale

L'allevamento manuale è un lavoro difficile, pericoloso e fisicamente impegnativo che sfida l'agilità, la forza e la resistenza del minatore. È un lavoro da affidare solo a minatori esperti e in buone condizioni fisiche. Di norma la sezione rialzata è divisa in due comparti da una parete in legno. Uno è tenuto aperto per la scala utilizzata per salire in parete, tubi dell'aria, ecc. L'altro si riempie di roccia esplosiva che il minatore utilizza come piattaforma durante la perforazione del round. La divisione in legno viene estesa dopo ogni round. Il lavoro prevede l'arrampicata su scale, il legname, la perforazione della roccia e l'esplosivo, il tutto svolto in uno spazio angusto e scarsamente ventilato. È tutto eseguito da un singolo minatore, poiché non c'è spazio per un aiutante. Le miniere cercano alternative ai pericolosi e laboriosi metodi di sollevamento manuale.

L'arrampicatore

Il raise climber è un veicolo che evita l'arrampicata su scala e gran parte della difficoltà del metodo manuale. Questo veicolo si arrampica sull'altura su un binario di guida imbullonato alla roccia e fornisce una robusta piattaforma di lavoro quando il minatore sta perforando il round sopra. Rialzi molto alti possono essere scavati con il raise climber con una sicurezza molto migliorata rispetto al metodo manuale. Lo scavo in elevazione, tuttavia, rimane un lavoro molto pericoloso.

La macchina in rilancio

L'RBM è una macchina potente che rompe meccanicamente la roccia (vedi figura 4). Viene eretto in cima al rialzo pianificato e viene praticato un foro pilota di circa 300 mm di diametro per sfondare un obiettivo di livello inferiore. La punta pilota viene sostituita da una testa di alesaggio con il diametro del rilancio previsto e l'RBM viene invertito, ruotando e tirando la testa di alesaggio verso l'alto per creare un rilancio circolare a grandezza naturale.

Figura 4. Alesatrice in sollevamento

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Atlas Copco

Controllo a terra

Il controllo a terra è un concetto importante per le persone che lavorano all'interno di un ammasso roccioso. È particolarmente importante nelle miniere meccanizzate che utilizzano attrezzature con pneumatici in gomma dove le aperture di deriva sono 25.0 m2 in sezione, a differenza delle miniere con cumuli di rotaia dove sono solitamente solo 10.0 m2. Il tetto a 5.0 m è troppo alto perché un minatore possa utilizzare una barra graduata per controllare potenziali cadute di massi.

Diverse misure vengono utilizzate per fissare il tetto nelle aperture sotterranee. Nella sabbiatura liscia, i fori del contorno vengono praticati uno vicino all'altro e caricati con un esplosivo a bassa potenza. L'esplosione produce un contorno liscio senza fratturare la roccia esterna.

Tuttavia, poiché spesso ci sono crepe nell'ammasso roccioso che non si vedono in superficie, le cadute di massi sono un pericolo sempre presente. Il rischio è ridotto dalla bullonatura da roccia, cioè dall'inserimento di barre d'acciaio nei fori e dal loro fissaggio. Il bullone da roccia tiene insieme l'ammasso roccioso, impedisce la propagazione delle crepe, aiuta a stabilizzare l'ammasso roccioso e rende più sicuro l'ambiente sotterraneo.

Metodi per l'estrazione mineraria sotterranea

La scelta del metodo di estrazione è influenzata dalla forma e dalle dimensioni del giacimento, dal valore dei minerali contenuti, dalla composizione, stabilità e robustezza dell'ammasso roccioso e dalle esigenze di produttività e condizioni di lavoro sicure (che a volte sono in conflitto ). Sebbene i metodi di estrazione mineraria si siano evoluti dall'antichità, questo articolo si concentra su quelli utilizzati nelle miniere semi-meccanizzate durante la fine del ventesimo secolo. Ogni miniera è unica, ma tutte condividono gli obiettivi di un posto di lavoro sicuro e di un'attività commerciale redditizia.

Estrazione mineraria a stanze piatte e pilastri

L'estrazione in camera e pilastro è applicabile alla mineralizzazione tabulare con inclinazione da orizzontale a moderata con un angolo non superiore a 20° (vedi figura 5). I depositi sono spesso di origine sedimentaria e la roccia è spesso sia in parete sospesa che in mineralizzazione competente (un concetto relativo qui poiché i minatori hanno la possibilità di installare bulloni da roccia per rinforzare il tetto dove la sua stabilità è in dubbio). La stanza e il pilastro è uno dei principali metodi di estrazione del carbone sotterraneo.

Figura 5. Estrazione a camera e pilastri di un giacimento piatto

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Stanza e pilastro estrae un giacimento minerario mediante perforazione orizzontale che avanza lungo un fronte a più facce, formando stanze vuote dietro il fronte di produzione. I pilastri, sezioni di roccia, sono lasciati tra le stanze per evitare che il tetto crolli. Il risultato usuale è uno schema regolare di stanze e pilastri, la cui dimensione relativa rappresenta un compromesso tra il mantenimento della stabilità dell'ammasso roccioso e l'estrazione della maggior quantità possibile di minerale. Ciò comporta un'attenta analisi della resistenza dei pilastri, della portata degli strati del tetto e di altri fattori. I bulloni da roccia sono comunemente usati per aumentare la resistenza della roccia nei pilastri. Le fermate scavate fungono da carreggiata per i camion che trasportano il minerale al silo di stoccaggio della miniera.

La facciata della camera e del pilastro è forata e fatta saltare come in un drifting. La larghezza e l'altezza dello stope corrispondono alla dimensione della deriva, che può essere piuttosto grande. I grandi jumbo di perforazione produttivi vengono utilizzati nelle miniere di altezza normale; gli impianti compatti vengono utilizzati dove il minerale ha uno spessore inferiore a 3.0 m. Lo spesso giacimento minerario viene estratto a gradini partendo dall'alto in modo che il tetto possa essere fissato a un'altezza conveniente per i minatori. La sezione sottostante viene recuperata in fette orizzontali, praticando fori piatti e sabbiatura contro lo spazio soprastante. Il minerale viene caricato sui camion in faccia. Normalmente vengono utilizzati normali caricatori frontali e autocarri con cassone ribaltabile. Per la miniera ad altezza ridotta sono disponibili autocarri da miniera speciali e veicoli con guida a sinistra.

Room-and-pillar è un metodo di mining efficiente. La sicurezza dipende dall'altezza delle stanze aperte e dagli standard di controllo a terra. I rischi principali sono gli incidenti causati dalla caduta di massi e dalle attrezzature in movimento.

Estrazione mineraria inclinata di stanze e pilastri

La stanza e il pilastro inclinati si applicano alla mineralizzazione tabulare con un angolo o inclinazione da 15 ° e 30 ° rispetto all'orizzontale. Questo è un angolo troppo ripido per i veicoli gommati da salire e troppo piatto per un flusso roccioso assistito dalla gravità.

L'approccio tradizionale al giacimento inclinato si basa sul lavoro manuale. I minatori praticano fori esplosivi nelle fermate con perforatrici da roccia manuali. La stoppa viene pulita con raschiatori per fanghiglia.

La fermata inclinata è un luogo difficile in cui lavorare. I minatori devono arrampicarsi sui ripidi cumuli di roccia esplosa portando con sé le loro perforatrici, la puleggia del fanghiglia e i fili d'acciaio. Oltre alle cadute di massi e agli incidenti, ci sono i pericoli del rumore, della polvere, della ventilazione e del calore inadeguati.

Laddove i depositi minerari inclinati sono adattabili alla meccanizzazione, viene utilizzato il "step-room mining". Questo si basa sulla conversione della pedana "difficile immersione" in una "scala" con gradini ad angolo conveniente per le macchine senza cingoli. I gradini sono prodotti da uno schema a rombi di fermate e vie di trasporto all'angolo selezionato attraverso il giacimento.

L'estrazione del minerale inizia con unità di arresto orizzontali, che si diramano da una deriva combinata di trasporto di accesso. La stoppa iniziale è orizzontale e segue il muro pensile. La fermata successiva inizia poco più in basso e segue lo stesso percorso. Questa procedura viene ripetuta spostandosi verso il basso per creare una serie di passaggi per estrarre il giacimento.

Sezioni della mineralizzazione sono lasciate a sostenere il muro pensile. Questo viene fatto estraendo due o tre stope drive adiacenti per l'intera lunghezza e quindi avviando il successivo stope drive un gradino più in basso, lasciando un pilastro allungato tra di loro. Sezioni di questo pilastro possono essere successivamente recuperate come ritagli che vengono perforati e fatti saltare dalla fermata sottostante.

Le moderne attrezzature senza binari si adattano bene all'estrazione in step-room. L'arresto può essere completamente meccanizzato, utilizzando attrezzature mobili standard. Il minerale esploso viene raccolto nelle fermate dai veicoli con guida a sinistra e trasferito al camion della miniera per il trasporto al pozzo/passo del minerale. Se la fermata non è abbastanza alta per il carico dei camion, i camion possono essere riempiti in apposite baie di carico scavate nel viale di trasporto.

Arresto del restringimento

L'arresto del ritiro può essere definito un metodo di estrazione "classico", essendo stato forse il metodo di estrazione più popolare per la maggior parte del secolo scorso. È stato in gran parte sostituito da metodi meccanizzati, ma è ancora utilizzato in molte piccole miniere in tutto il mondo. È applicabile a depositi minerari con confini regolari e avvallamento ripido ospitati in un ammasso roccioso competente. Inoltre, il minerale esploso non deve essere influenzato dallo stoccaggio nei pendii (ad esempio, i minerali di solfuro hanno la tendenza ad ossidarsi e decomporsi se esposti all'aria).

La sua caratteristica più importante è l'uso del flusso per gravità per la movimentazione del minerale: il minerale proveniente dalle fermate cade direttamente nei vagoni ferroviari tramite scivoli evitando il caricamento manuale, tradizionalmente il lavoro più comune e meno apprezzato nell'estrazione mineraria. Fino alla comparsa della pala pneumatica a bilanciere negli anni '1950, non esisteva una macchina adatta al caricamento della roccia nelle miniere sotterranee.

L'arresto del restringimento estrae il minerale in fette orizzontali, partendo dal fondo dello stope e avanzando verso l'alto. La maggior parte della roccia esplosa rimane nello stope fornendo una piattaforma di lavoro per i minatori che praticano i fori nel tetto e servono a mantenere stabili le pareti dello stope. Poiché l'esplosivo aumenta il volume della roccia di circa il 60%, circa il 40% del minerale viene prelevato sul fondo durante l'arresto per mantenere uno spazio di lavoro tra la sommità del mucchio di letame e il tetto. Il minerale rimanente viene prelevato dopo che la sabbiatura ha raggiunto il limite superiore della fermata.

La necessità di lavorare dall'alto del cumulo di letame e l'accesso con scala rialzata impedisce l'uso di attrezzature meccanizzate in sosta. Possono essere utilizzate solo attrezzature sufficientemente leggere da consentire al minatore di maneggiarle da solo. L'air-leg e la perforatrice da roccia, con un peso combinato di 45 kg, è lo strumento abituale per la perforazione della barriera di restringimento. In piedi in cima al cumulo di letame, il minatore raccoglie la trivella/l'alimentazione, ancora la gamba, sostiene la perforatrice da roccia/l'acciaio della trivella contro il tetto e inizia a perforare; non è un lavoro facile.

Estrazione mineraria taglia e riempi

L'estrazione mineraria cut-and-fill è adatta per un deposito minerale a forte immersione contenuto in un ammasso roccioso con stabilità da buona a moderata. Rimuove il minerale in fette orizzontali partendo da un taglio inferiore e avanza verso l'alto, consentendo di regolare i confini dello stope per seguire la mineralizzazione irregolare. Ciò consente di estrarre selettivamente sezioni di alta qualità, lasciando sul posto il minerale di bassa qualità.

Dopo che lo stope è stato ripulito, lo spazio estratto viene riempito per formare una piattaforma di lavoro quando viene estratta la fetta successiva e per aggiungere stabilità alle pareti dello stope.

Lo sviluppo per l'estrazione mineraria in cut-and-fill in un ambiente privo di binari comprende un azionamento di trasporto a terra lungo il giacimento al livello principale, sottosquadro della fermata dotato di scarichi per il rinterro idraulico, una rampa a spirale scavata nel muro con deviazioni di accesso a le fermate e un rialzo dalla fermata al livello superiore per la ventilazione e il trasporto del riempimento.

Arresto overhand viene utilizzato con lo scavo e il riporto, sia con roccia asciutta che con sabbia idraulica come materiale di riempimento. Overhand significa che il minerale viene perforato dal basso facendo saltare una fetta da 3.0 ma 4.0 m di spessore. Ciò consente di perforare l'intera area di stope e di eseguire la sabbiatura dell'intero stope senza interruzioni. I fori “superiori” vengono praticati con semplici trapani a carro.

La perforazione e l'esplosione del foro lasciano una superficie rocciosa ruvida per il tetto; dopo il letame, la sua altezza sarà di circa 7.0 m. Prima che i minatori possano entrare nell'area, il tetto deve essere messo in sicurezza tagliando i contorni del tetto con sabbiatura liscia e successiva scalatura della roccia sciolta. Questo viene fatto dai minatori che utilizzano perforatrici da roccia manuali che lavorano dal muckpile.

In arresto anteriore, attrezzature senza cingoli vengono utilizzate per la produzione di minerali. I residui di sabbia vengono utilizzati per il rinterro e distribuiti nelle fermate sotterranee tramite tubi di plastica. Le fermate sono riempite quasi completamente, creando una superficie sufficientemente dura per essere attraversata da attrezzature gommate. La produzione della fermata è completamente meccanizzata con drifting jumbo e veicoli con guida a sinistra. La facciata dello stope è una parete verticale di 5.0 m che attraversa lo stope con una fessura aperta di 0.5 m al di sotto di essa. Fori orizzontali lunghi cinque metri vengono perforati in faccia e il minerale viene fatto saltare contro la fessura inferiore aperta.

Il tonnellaggio prodotto da una singola esplosione dipende dall'area del fronte e non è paragonabile a quello prodotto dall'esplosione di stope overhand. Tuttavia, l'output dell'attrezzatura senza binari è di gran lunga superiore al metodo manuale, mentre il controllo del tetto può essere ottenuto dal trapano jumbo che pratica fori a getto liscio insieme allo stope blast. Dotato di una benna sovradimensionata e di pneumatici di grandi dimensioni, il veicolo con guida a sinistra, uno strumento versatile per lo sfangamento e il trasporto, si sposta agevolmente sulla superficie di riempimento. In un arresto a doppia faccia, il trapano jumbo lo innesta su un lato mentre l'LHD gestisce il cumulo di letame all'altra estremità, fornendo un uso efficiente dell'attrezzatura e migliorando la produttività.

Arresto sottolivello rimuove il minerale nelle fermate aperte. Il rinterro degli stop con riempimento consolidato dopo l'estrazione consente ai minatori di tornare in un secondo momento per recuperare i pilastri tra gli stop, consentendo un tasso di recupero molto elevato del giacimento minerario.

Lo sviluppo per l'arresto di livello inferiore è ampio e complesso. Il giacimento è suddiviso in sezioni con un'altezza verticale di circa 100 m in cui vengono predisposti sottolivelli e collegati tramite una rampa inclinata. Le sezioni del giacimento sono ulteriormente suddivise lateralmente in fermate e pilastri alternati e nella pedana, in basso, viene creato un azionamento per il trasporto della posta con ritagli per il caricamento del punto di prelievo.

Una volta estratta, la fermata del sottolivello sarà un'apertura rettangolare attraverso il giacimento. Il fondo dello stope è a forma di V per incanalare il materiale sabbiato nei punti di prelievo. Sui sottolivelli superiori vengono preparati i cumuli di perforazione per l'impianto a foro lungo (vedi figura 6).

Figura 6. Arresto sottolivello mediante perforazione ad anello e carico trasversale

MIN040F2

La sabbiatura richiede spazio affinché la roccia si espanda di volume. Ciò richiede che venga preparata una fessura larga pochi metri prima dell'inizio del brillamento a foro lungo. Ciò si ottiene allargando un rilancio dal basso verso l'alto dello stope fino a una fessura completa.

Dopo aver aperto lo slot, l'impianto a foro lungo (vedi figura 7) inizia la perforazione di produzione in cumuli di sottolivello seguendo esattamente un piano dettagliato progettato da esperti di sabbiatura che specifica tutti i fori di esplosione, la posizione del collaring, la profondità e la direzione dei fori. L'impianto di perforazione continua a perforare fino al completamento di tutti gli anelli su un livello. Viene quindi trasferito al sottolivello successivo per continuare la perforazione. Nel frattempo i fori vengono caricati e un modello di esplosione che copre un'ampia area all'interno dello stope rompe un grande volume di minerale in un'unica esplosione. Il minerale esploso cade sul fondo dello stope per essere recuperato dai veicoli con guida a sinistra che si depositano nel punto di pescaggio sotto lo stope. Normalmente, la perforazione di fori lunghi anticipa la carica e la sabbiatura fornendo una riserva di minerale pronto per l'esplosione, creando così un programma di produzione efficiente.

Figura 7. Perforatrice per fori lunghi

MIN040F8

Atlas Copco

L'arresto di sottolivello è un metodo di mining produttivo. L'efficienza è migliorata dalla possibilità di utilizzare impianti produttivi completamente meccanizzati per la perforazione di fori lunghi oltre al fatto che l'impianto può essere utilizzato continuamente. È anche relativamente sicuro perché la perforazione all'interno di cumuli di sottolivello e il letame attraverso i punti di prelievo elimina l'esposizione a potenziali cadute di massi.

Estrazione mineraria a cratere verticale

Come l'arresto del sottolivello e l'arresto del restringimento, l'estrazione del ritiro del cratere verticale (VCR) è applicabile alla mineralizzazione in strati a forte immersione. Utilizza però una tecnica di brillamento diversa, rompendo la roccia con cariche pesanti e concentrate poste in fori (“crateri”) di diametro molto grande (circa 165 mm) a circa 3 m di distanza da una superficie rocciosa libera. L'esplosivo rompe un'apertura a forma di cono nell'ammasso roccioso attorno al foro e consente al materiale esploso di rimanere nello stope durante la fase di produzione in modo che il materiale di riempimento possa aiutare a sostenere le pareti dello stope. La necessità di stabilità della roccia è inferiore rispetto all'arresto sotto il livello.

Lo sviluppo per l'estrazione di VCR è simile a quello per l'arresto di sottolivello, tranne per la necessità di scavi sia sopra che sotto scavo. L'overcut è necessario nella prima fase per accogliere il rig che perfora i fori di esplosione di grande diametro e per l'accesso durante il caricamento dei fori e l'esplosione. Lo scavo sottosquadro ha fornito la superficie libera necessaria per la sabbiatura VCR. Può anche fornire l'accesso a un veicolo con guida a sinistra (azionato da telecomando con l'operatore che rimane fuori dalla fermata) per recuperare il minerale esploso dai punti di prelievo sotto la fermata.

La solita esplosione del videoregistratore utilizza fori in uno schema di 4.0 × 4.0 m diretti verticalmente o fortemente inclinati con cariche posizionate con cura a distanze calcolate per liberare la superficie sottostante. Le cariche cooperano per rompere una fetta di minerale orizzontale di circa 3.0 m di spessore. La roccia esplosa cade nella stoppa sottostante. Controllando la velocità di escrezione, lo stope rimane parzialmente riempito in modo che il rock fill aiuti a stabilizzare le pareti dello stope durante la fase di produzione. L'ultima esplosione rompe il sovrataglio nello stope, dopodiché lo stope viene ripulito e preparato per il riempimento posteriore.

Le miniere VCR utilizzano spesso un sistema di fermate primarie e secondarie al giacimento. Le fermate primarie vengono estratte nella prima fase, quindi riempite con materiale di riempimento cementato. La stoppa viene lasciata in modo che il riempimento si consolidi. I minatori poi tornano e recuperano il minerale nei pilastri tra le fermate primarie, le fermate secondarie. Questo sistema, in combinazione con il rinterro cementato, si traduce in un recupero vicino al 100% delle riserve di minerale.

Speleologia di sottolivello

La speleologia di sottolivello è applicabile a depositi minerali con avvallamento da ripido a moderato e grande estensione in profondità. Il minerale deve rompersi in un blocco gestibile con l'esplosione. Il muro sospeso crollerà in seguito all'estrazione del minerale e il terreno sulla superficie sopra il giacimento del minerale si abbasserà. (Deve essere barricato per impedire a qualsiasi persona di entrare nell'area.)

La speleologia del sottolivello si basa sul flusso gravitazionale all'interno di una massa rocciosa frantumata contenente sia minerale che roccia. L'ammasso roccioso viene prima fratturato mediante trivellazione ed esplosioni e poi espulso attraverso le intestazioni di deriva sotto la grotta dell'ammasso roccioso. Si qualifica come un metodo di mining sicuro perché i minatori lavorano sempre all'interno di aperture di dimensioni di deriva.

La speleologia di sottolivello dipende da sottolivelli con modelli regolari di cumuli preparati all'interno del giacimento minerario a spaziature verticali piuttosto ravvicinate (da 10.0 m a 20 0 m). La disposizione dei cumuli è la stessa su ciascun sottolivello (ovvero, trasmissioni parallele attraverso il giacimento minerario dall'unità di trasporto della parete inferiore al muro sospeso) ma i modelli su ciascun sottolivello sono leggermente sfalsati in modo che i cumuli su un livello inferiore si trovino tra il va alla deriva nel sottolivello sopra di esso. Una sezione trasversale mostrerà un motivo a rombi con derive a spaziatura verticale e orizzontale regolare. Pertanto, lo sviluppo per la speleologia di livello inferiore è ampio. Lo scavo alla deriva, tuttavia, è un compito semplice che può essere facilmente meccanizzato. Lavorare su più intestazioni di deriva su più sottolivelli favorisce un elevato utilizzo dell'attrezzatura.

Quando lo sviluppo del sottolivello è completato, l'impianto di perforazione a foro lungo si sposta per praticare fori di esplosione secondo uno schema a ventaglio nella roccia sovrastante. Quando tutti i fori di esplosione sono pronti, il carro di perforazione a foro lungo viene spostato al livello inferiore sottostante.

L'esplosione del lungo foro frattura la massa rocciosa sopra la deriva del sottolivello, dando inizio a una caverna che inizia al contatto con la parete sospesa e si ritira verso la parete inferiore seguendo un fronte rettilineo attraverso il giacimento del minerale nel sottolivello. Una sezione verticale mostrerebbe una scala in cui ogni sottolivello superiore è un gradino avanti rispetto al sottolivello sottostante.

L'esplosione riempie il fronte del sottolivello con un misto di minerali e rifiuti. Quando arriva il veicolo con guida a sinistra, la grotta contiene il 100% di minerale. Man mano che il carico continua, la proporzione di roccia di scarto aumenterà gradualmente fino a quando l'operatore decide che la diluizione dei rifiuti è troppo alta e interrompe il caricamento. Mentre il caricatore si sposta verso il deposito successivo per continuare a contaminare, il blaster entra per preparare il successivo anello di fori per l'esplosione.

Mucking su sottolivelli è un'applicazione ideale per il veicolo con guida a sinistra. Disponibile in diverse dimensioni per soddisfare situazioni particolari, riempie la benna, percorre circa 200 m, svuota la benna nel passaggio del minerale e ritorna per un altro carico.

La speleologia del sottolivello presenta un layout schematico con procedure di lavoro ripetitive (sviluppo alla deriva, perforazione di fori lunghi, caricamento e brillamento, caricamento e trasporto) che vengono eseguite in modo indipendente. Ciò consente alle procedure di spostarsi continuamente da un sottolivello all'altro, consentendo l'uso più efficiente delle squadre di lavoro e delle attrezzature. In effetti la miniera è analoga a una fabbrica dipartimentalizzata. Il sublevel mining, tuttavia, essendo meno selettivo rispetto ad altri metodi, non produce tassi di estrazione particolarmente efficienti. La grotta comprende dal 20 al 40% di rifiuti con una perdita di minerale che varia dal 15 al 25%.

Block-speleologia

Il block-caving è un metodo su larga scala applicabile alla mineralizzazione dell'ordine di 100 milioni di tonnellate in tutte le direzioni contenute in ammassi rocciosi suscettibili di speleologia (cioè con sollecitazioni interne che, dopo la rimozione degli elementi di supporto nell'ammasso roccioso, favoriscono la fratturazione del blocco minato). Una produzione annua compresa tra 10 e 30 milioni di tonnellate è la resa prevista. Questi requisiti limitano lo scavo di blocchi a pochi depositi minerali specifici. In tutto il mondo esistono miniere scavatrici di blocchi che sfruttano giacimenti contenenti rame, ferro, molibdeno e diamanti.

Bloccare si riferisce al layout minerario. Il giacimento è suddiviso in grandi sezioni, blocchi, ciascuno contenente un tonnellaggio sufficiente per molti anni di produzione. Lo spacco viene indotto rimuovendo la forza portante dell'ammasso roccioso direttamente sotto il blocco mediante un sottosquadro, una sezione di roccia alta 15 m fratturata mediante perforazione a foro lungo e brillamento. Sollecitazioni create da forze tettoniche naturali di notevole entità, simili a quelle che causano movimenti continentali, creano fessure nell'ammasso roccioso, rompendo i blocchi, nella speranza di superare le aperture dei punti di pescaggio nella miniera. La natura, tuttavia, ha spesso bisogno dell'assistenza dei minatori per maneggiare massi di grandi dimensioni.

La preparazione per lo scavo del blocco richiede una pianificazione a lungo termine e un ampio sviluppo iniziale che coinvolge un complesso sistema di scavi sotto il blocco. Questi variano con il sito; generalmente includono sottosquadri, drawbells, grizzlies per il controllo di passaggi di roccia e minerale di grandi dimensioni che incanalano il minerale nel carico del treno.

I drawbell sono aperture coniche scavate sotto il sottosquadro che raccolgono il minerale da una vasta area e lo convogliano nel punto di prelievo al livello di produzione sottostante. Qui il minerale viene recuperato in veicoli con guida a sinistra e trasferito ai passaggi del minerale. I massi troppo grandi per il secchio vengono fatti esplodere nei punti di pescaggio, mentre quelli più piccoli vengono affrontati dal grizzly. I grizzly, serie di barre parallele per la vagliatura di materiale grossolano, sono comunemente usati nelle miniere di speleologia di blocchi sebbene, sempre più spesso, si preferiscano i demolitori idraulici.

Le aperture in una miniera di speleologia di blocchi sono soggette a un'elevata pressione della roccia. I cumuli e le altre aperture, quindi, vengono scavati con la minore sezione possibile. Tuttavia, per mantenere intatte le aperture sono necessarie ampie chiodature da roccia e rivestimento in cemento.

Applicato correttamente, il block-caving è un metodo di estrazione di massa produttivo a basso costo. Tuttavia, la suscettibilità di un ammasso roccioso alla speleologia non è sempre prevedibile. Inoltre, lo sviluppo globale richiesto si traduce in un lungo lead time prima che la miniera inizi a produrre: il ritardo nei guadagni può avere un'influenza negativa sulle proiezioni finanziarie utilizzate per giustificare l'investimento.

Miniere a parete lunga

L'estrazione a parete lunga è applicabile a depositi stratificati di forma uniforme, spessore limitato e grande estensione orizzontale (ad esempio, un giacimento di carbone, uno strato di potassa o la barriera corallina, il letto di ciottoli di quarzo sfruttato dalle miniere d'oro in Sud Africa). È uno dei metodi principali per estrarre il carbone. Recupera il minerale a fette lungo una linea retta che si ripetono per recuperare materiali su un'area più ampia. Lo spazio più vicino alla parete rimane aperto mentre il muro sospeso può crollare a distanza di sicurezza dietro i minatori e le loro attrezzature.

La preparazione per l'estrazione a parete lunga coinvolge la rete di cumuli necessari per l'accesso all'area mineraria e il trasporto del prodotto estratto al pozzo. Poiché la mineralizzazione è sotto forma di un foglio che si estende su una vasta area, le derive possono essere solitamente disposte in uno schema reticolare schematico. Le derive di trasporto sono preparate nella cucitura stessa. La distanza tra due derive di trasporto adiacenti determina la lunghezza della parete lunga.

riempimento

Il rinterro delle miniere impedisce il crollo della roccia. Preserva la stabilità intrinseca dell'ammasso roccioso che promuove la sicurezza e consente un'estrazione più completa del minerale desiderato. Il riempimento è tradizionalmente utilizzato con il taglio e il riempimento, ma è comune anche con l'arresto di sottolivello e il mining VCR.

Tradizionalmente, i minatori hanno scaricato la roccia di scarto dallo sviluppo in fermate vuote invece di trasportarla in superficie. Ad esempio, in scavo e riporto, la roccia di scarto viene distribuita sulla fermata vuota da raschiatori o bulldozer.

Riempimento idraulico utilizza gli scarti dell'impianto di ravvivatura della miniera che vengono distribuiti nel sottosuolo attraverso fori e tubi di plastica. Gli sterili vengono prima sgrassati, solo la frazione grossolana viene utilizzata per il riempimento. Il riempimento è una miscela di sabbia e acqua, di cui circa il 65% è materia solida. Mescolando il cemento nell'ultimo getto, la superficie del riempimento si indurirà in un fondo stradale liscio per attrezzature gommate.

Il riempimento viene utilizzato anche con l'arresto di sottolivello e l'estrazione di VCR, con la roccia frantumata introdotta come complemento al riempimento con sabbia. La roccia frantumata e vagliata, prodotta in una vicina cava, viene consegnata nel sottosuolo attraverso apposite sponde dove viene caricata su autocarri e consegnata alle stazioni dove viene scaricata in apposite sponde. Gli stop primari vengono riempiti con materiale di riempimento in roccia cementata prodotto spruzzando un impasto di cenere volante di cemento sul materiale di riempimento prima che venga distribuito agli stop. Il rockfill cementato si indurisce in una massa solida formando un pilastro artificiale per l'estrazione dello stop secondario. L'impasto cementizio generalmente non è necessario quando si riempiono gli arresti secondari, ad eccezione degli ultimi getti per stabilire un solido pavimento di letame.

Attrezzature per miniere sotterranee

L'estrazione sotterranea sta diventando sempre più meccanizzata ovunque le circostanze lo consentano. Il carro sterzante articolato con pneumatici in gomma, motore diesel, trazione integrale è comune a tutte le macchine mobili interrate (vedere figura 8).

Figura 8. Face rig di piccole dimensioni

MIN040F5

Atlas Copco

Fresa frontale jumbo per foratura di sviluppo

Questo è un cavallo di battaglia indispensabile nelle miniere che viene utilizzato per tutti i lavori di scavo nella roccia. Trasporta uno o due bracci con perforatrici da roccia idrauliche. Con un operaio al pannello di controllo, in poche ore completerà uno schema di 60 fori di esplosione profondi 4.0 m.

Carro di perforazione per la produzione di fori lunghi

Questo impianto (vedi figura 7) pratica fori di esplosione in una zona radiale attorno al cumulo che copre un'ampia area di roccia e rompe grandi volumi di minerale. potente perforatrice da roccia idraulica e magazzino a carosello per aste di prolunga, l'operatore utilizza i telecomandi per eseguire perforazioni da roccia da una posizione sicura.

Camion di ricarica

Il camion di ricarica è un complemento necessario al jumbo alla deriva. Il vettore monta una piattaforma di servizio idraulica, un contenitore esplosivo ANFO pressurizzato e un tubo di ricarica che consentono all'operatore di riempire fori di esplosione su tutto il viso in brevissimo tempo. Allo stesso tempo, possono essere inseriti detonatori Nonel per la corretta tempistica delle singole esplosioni.

Veicolo con guida a sinistra

Il versatile veicolo di carico-trasporto-ribaltabile (vedi figura 10) viene utilizzato per una varietà di servizi tra cui la produzione di minerali e la movimentazione dei materiali. È disponibile in una scelta di dimensioni che consente ai minatori di selezionare il modello più appropriato per ogni attività e ogni situazione. A differenza degli altri veicoli diesel utilizzati nelle miniere, il motore del veicolo con guida a sinistra funziona generalmente ininterrottamente a piena potenza per lunghi periodi di tempo generando grandi volumi di fumo e gas di scarico. Un sistema di ventilazione in grado di diluire ed esaurire questi fumi è essenziale per il rispetto di standard di respirazione accettabili nell'area di carico.

Trasporto sotterraneo

Il minerale recuperato in soste sparse lungo un giacimento viene trasportato in una discarica situata in prossimità del pozzo di sollevamento. Livelli di trasporto speciali sono predisposti per trasferimenti laterali più lunghi; comunemente presentano installazioni di binari ferroviari con treni per il trasporto del minerale. La ferrovia ha dimostrato di essere un sistema di trasporto efficiente che trasporta volumi maggiori per distanze maggiori con locomotive elettriche che non contaminano l'atmosfera sotterranea come i camion diesel utilizzati nelle miniere senza binari.

Manipolazione del minerale

Nel suo percorso dalle fermate al pozzo di sollevamento, il minerale passa diverse stazioni con una varietà di tecniche di movimentazione dei materiali.

Il Slusher utilizza un secchio raschietto per estrarre il minerale dalla fermata al passaggio del minerale. È dotato di tamburi rotanti, fili e pulegge, predisposti per produrre un percorso raschiante avanti e indietro. Il fanghiglia non ha bisogno di preparazione del pavimento stope e può estrarre il minerale da un cumulo di fango ruvido.

Il Veicolo con guida a sinistra, alimentato a diesel e che viaggia su pneumatici in gomma, porta il volume contenuto nella sua benna (le dimensioni variano) dal mucchio di letame al passaggio del minerale.

Il passaggio del minerale è un'apertura verticale o fortemente inclinata attraverso la quale la roccia scorre per gravità dai livelli superiori a quelli inferiori. I passaggi del minerale sono talvolta disposti in sequenza verticale per raccogliere il minerale dai livelli superiori a un punto di consegna comune a livello di trasporto.

Il Scivolo è il cancello situato in fondo al passo del minerale. I passaggi di minerale normalmente finiscono nella roccia vicino al cumulo di trasporto in modo che, quando lo scivolo viene aperto, il minerale può scorrere per riempire le auto sul binario sottostante.

Vicino al pozzo, i treni del minerale passano a stazione di scarico dove il carico può essere lasciato cadere in a contenitore, Un grizzly alla stazione di scarico impedisce che le rocce di grandi dimensioni cadano nel bidone. Questi massi vengono spaccati mediante esplosioni o martelli idraulici; un frantoio grossolano può essere installato sotto il grizzly per un ulteriore controllo delle dimensioni. Sotto il cestino c'è un misura tasca che verifica automaticamente che il volume ed il peso del carico non superino le portate del cassone e del paranco. Quando un vuoto Salta, un contenitore per il viaggio verticale, arriva al stazione di rifornimento, uno scivolo si apre sul fondo della tasca di misura riempiendo la benna con un carico adeguato. Dopo il sollevamento solleva in superficie il cassone carico fino al telaio della testata, si apre uno scivolo per scaricare il carico nel cassone di stoccaggio in superficie. Il sollevamento con cassone ribaltabile può essere azionato automaticamente utilizzando la televisione a circuito chiuso per monitorare il processo.

 

Di ritorno

Domenica, Marzo 13 2011 15: 57

Estrazione del carbone sotterraneo

La produzione sotterranea di carbone iniziò per la prima volta con i tunnel di accesso, o cunicoli, che venivano estratti nelle giunture dai loro affioramenti superficiali. Tuttavia, i problemi causati da mezzi di trasporto inadeguati per portare il carbone in superficie e dal crescente rischio di accendere sacche di metano da candele e altre luci a fiamma libera limitavano la profondità a cui si potevano lavorare le prime miniere sotterranee.

La crescente domanda di carbone durante la rivoluzione industriale ha dato l'incentivo per l'affondamento di pozzi per accedere a riserve di carbone più profonde, e verso la metà del ventesimo secolo la percentuale di gran lunga maggiore della produzione mondiale di carbone proveniva da operazioni sotterranee. Durante gli anni '1970 e '1980 c'è stato un diffuso sviluppo di nuove capacità di miniere di carbone di superficie, in particolare in paesi come Stati Uniti, Sud Africa, Australia e India. Negli anni '1990, tuttavia, il rinnovato interesse per l'estrazione mineraria sotterranea ha portato allo sviluppo di nuove miniere (nel Queensland, in Australia, ad esempio) dai punti più profondi delle ex miniere di superficie. A metà degli anni '1990, l'estrazione sotterranea rappresentava forse il 45% di tutto il carbon fossile estratto in tutto il mondo. La percentuale effettiva variava ampiamente, da meno del 30% in Australia e India a circa il 95% in Cina. Per motivi economici, la lignite e la lignite vengono raramente estratte nel sottosuolo.

Una miniera di carbone sotterranea è costituita essenzialmente da tre componenti: un'area di produzione; trasporto di carbone al piede di un pozzo o declino; e sollevare o trasportare il carbone in superficie. La produzione include anche i lavori preparatori necessari per consentire l'accesso alle future aree produttive di una miniera e, di conseguenza, rappresenta il livello più elevato di rischio personale.

Sviluppo minerario

Il mezzo più semplice per accedere a un giacimento di carbone è seguirlo dal suo affioramento superficiale, una tecnica ancora ampiamente praticata nelle aree in cui la topografia sovrastante è ripida e i giacimenti sono relativamente piatti. Un esempio è il bacino carbonifero degli Appalachi nel sud del West Virginia negli Stati Uniti. L'effettivo metodo di estrazione utilizzato nella cucitura è irrilevante a questo punto; il fattore importante è che l'accesso può essere ottenuto a buon mercato e con il minimo sforzo di costruzione. Gli annunci sono anche comunemente usati nelle aree di estrazione del carbone a bassa tecnologia, dove il carbone prodotto durante l'estrazione dell'annuncio può essere utilizzato per compensare i suoi costi di sviluppo.

Altri mezzi di accesso includono discese (o rampe) e pozzi verticali. La scelta dipende solitamente dalla profondità del giacimento di carbone in lavorazione: più profondo è il giacimento, più costoso è sviluppare una rampa graduata lungo la quale possono operare veicoli o nastri trasportatori.

L'affondamento del pozzo, in cui un pozzo viene estratto verticalmente verso il basso dalla superficie, è sia costoso che dispendioso in termini di tempo e richiede un tempo di consegna più lungo tra l'inizio della costruzione e l'estrazione del primo carbone. Nei casi in cui i giacimenti sono profondi, come nella maggior parte dei paesi europei e in Cina, spesso i pozzi devono essere scavati attraverso rocce portatrici d'acqua sovrastanti i giacimenti di carbone. In questo caso, è necessario utilizzare tecniche specialistiche, come il congelamento del terreno o l'iniezione di malta, per impedire all'acqua di fluire nel pozzo, che viene quindi rivestito con anelli di acciaio o cemento gettato per fornire una tenuta a lungo termine.

I declini vengono generalmente utilizzati per accedere a giacimenti troppo profondi per l'estrazione a cielo aperto, ma che sono ancora relativamente vicini alla superficie. Nel bacino carbonifero del Mpumalanga (Transvaal orientale) in Sud Africa, ad esempio, i giacimenti minerari si trovano a una profondità non superiore a 150 m; in alcune zone vengono estratte a cielo aperto, in altre è necessaria l'estrazione sotterranea, nel qual caso vengono spesso utilizzati i cali per fornire l'accesso alle attrezzature minerarie e per installare i nastri trasportatori utilizzati per trasportare il carbone tagliato fuori dalla miniera.

I cali differiscono dagli ingressi in quanto di solito sono scavati nella roccia, non nel carbone (a meno che il giacimento non si abbassi a una velocità costante) e vengono estratti a una pendenza costante per ottimizzare l'accesso di veicoli e nastri trasportatori. Un'innovazione dagli anni '1970 è stata l'uso di nastri trasportatori che corrono in discesa per trasportare la produzione in miniera profonda, un sistema che presenta vantaggi rispetto al tradizionale sollevamento dell'albero in termini di capacità e affidabilità.

Metodi di estrazione

L'estrazione sotterranea del carbone comprende due metodi principali, di cui molte varianti si sono evolute per affrontare le condizioni minerarie nelle singole operazioni. L'estrazione di stanze e pilastri comporta l'estrazione di tunnel (o strade) su una griglia regolare, lasciando spesso pilastri sostanziali per il supporto a lungo termine del tetto. L'estrazione di Longwall raggiunge l'estrazione totale di gran parte di un giacimento di carbone, provocando il crollo delle rocce del tetto nell'area minata.

Estrazione di stanze e pilastri

L'estrazione di stanze e pilastri è il più antico sistema di estrazione del carbone sotterraneo e il primo a utilizzare il concetto di supporto regolare del tetto per proteggere i minatori. Il nome mining room-and-pillar deriva dai pilastri di carbone che vengono lasciati su una griglia regolare per fornire on-site sostegno al tetto. È stato sviluppato in un metodo meccanizzato ad alta produzione che, in alcuni paesi, rappresenta una parte sostanziale della produzione sotterranea totale. Ad esempio, il 60% della produzione sotterranea di carbone negli Stati Uniti proviene da miniere a camera e pilastri. In termini di scala, alcune miniere in Sud Africa hanno capacità installate superiori a 10 milioni di tonnellate all'anno da operazioni di sezione multi-produzione in giacimenti fino a 6 m di spessore. Al contrario, molte miniere a camera e a pilastri negli Stati Uniti sono piccole, operano con spessori di giunzione di appena 1 m, con la possibilità di interrompere e riavviare la produzione rapidamente in base alle condizioni del mercato.

L'estrazione di stanze e pilastri viene tipicamente utilizzata in giacimenti meno profondi, dove la pressione applicata dalle rocce sovrastanti sui pilastri di supporto non è eccessiva. Il sistema presenta due vantaggi chiave rispetto all'estrazione a parete lunga: la flessibilità e la sicurezza intrinseca. Il suo principale svantaggio è che il recupero della risorsa di carbone è solo parziale, la quantità precisa dipende da fattori quali la profondità del giacimento sotto la superficie e il suo spessore. Sono possibili recuperi fino al 60%. Il recupero del XNUMX% è possibile se i pilastri vengono estratti come seconda fase del processo di estrazione.

Il sistema è anche capace di vari livelli di sofisticazione tecnica, che vanno da tecniche ad alta intensità di manodopera (come il "basket mining" in cui la maggior parte delle fasi dell'estrazione, compreso il trasporto del carbone, sono manuali), a tecniche altamente meccanizzate. Il carbone può essere scavato dal fronte del tunnel utilizzando esplosivi o macchine per l'estrazione continua. Veicoli o nastri trasportatori mobili forniscono il trasporto meccanizzato del carbone. Per sostenere la copertura della carreggiata e le intersezioni tra le carreggiate dove la luce aperta è maggiore, vengono utilizzati bulloni del tetto e reggette metalliche o in legno.

Un miner continuo, che incorpora una testa di taglio e un sistema di caricamento del carbone montato su cingoli, pesa tipicamente da 50 a 100 tonnellate, a seconda dell'altezza operativa a cui è progettato per lavorare, della potenza installata e della larghezza di taglio richiesta. Alcuni sono dotati di macchine per l'installazione di rockbolt a bordo che forniscono supporto al tetto contemporaneamente al taglio del carbone; in altri casi, vengono utilizzate in sequenza macchine separate per l'estrazione continua e per il roofbolter.

I trasportatori di carbone possono essere alimentati con energia elettrica da un cavo ombelicale o possono essere alimentati a batteria o con motore diesel. Quest'ultimo offre una maggiore flessibilità. Il carbone viene caricato dalla parte posteriore del minatore continuo nel veicolo, che quindi trasporta un carico utile, tipicamente compreso tra 5 e 20 tonnellate, a breve distanza da una tramoggia di alimentazione per il sistema di trasporto a nastro principale. Un frantoio può essere incluso nell'alimentatore della tramoggia per rompere il carbone o la roccia di grandi dimensioni che potrebbero bloccare gli scivoli o danneggiare i nastri trasportatori più avanti lungo il sistema di trasporto.

Un'alternativa al trasporto veicolare è il sistema di trasporto continuo, un trasportatore sezionale flessibile su cingoli che trasporta il carbone tagliato direttamente dal minatore continuo alla tramoggia. Questi offrono vantaggi in termini di sicurezza del personale e capacità produttiva, e il loro uso si sta estendendo ai sistemi di sviluppo di gateroad a parete lunga per gli stessi motivi.

Le carreggiate vengono estratte fino a una larghezza di 6.0 m, normalmente l'intera altezza della linea di giunzione. Le dimensioni dei pilastri dipendono dalla profondità sotto la superficie; Pilastri quadrati di 15.0 m su centri di 21.0 m sarebbero rappresentativi del progetto di pilastri per una miniera poco profonda e con giunzioni basse.

Miniere a parete lunga

L'estrazione mineraria di Longwall è ampiamente percepita come uno sviluppo del ventesimo secolo; tuttavia, si ritiene in realtà che il concetto sia stato sviluppato oltre 200 anni prima. Il progresso principale è che le operazioni precedenti erano principalmente manuali, mentre, dagli anni '1950, il livello di meccanizzazione è aumentato al punto che una parete lunga è ora un'unità ad alta produttività che può essere gestita da una squadra molto piccola di lavoratori.

Il longwalling ha un vantaggio fondamentale rispetto all'estrazione di stanze e pilastri: può ottenere la completa estrazione del pannello in un solo passaggio e recuperare una percentuale complessiva più elevata della risorsa totale di carbone. Tuttavia, il metodo è relativamente poco flessibile e richiede sia una grande risorsa estraibile che vendite garantite per essere praticabili, a causa degli elevati costi di capitale coinvolti nello sviluppo e nell'equipaggiamento di una moderna parete lunga (oltre 20 milioni di dollari in alcuni casi).

Mentre in passato le singole miniere spesso gestivano contemporaneamente più fronti a parete lunga (in paesi come la Polonia, in un certo numero di casi, più di dieci per miniera), la tendenza attuale è verso il consolidamento della capacità mineraria in un numero inferiore di unità pesanti. I vantaggi di ciò sono la riduzione del fabbisogno di manodopera e la necessità di sviluppo e manutenzione di infrastrutture sotterranee meno estese.

Nell'estrazione mineraria a pareti lunghe il tetto viene deliberatamente crollato mentre la giuntura viene estratta; solo le principali vie di accesso sotterranee sono protette da pilastri di sostegno. Il controllo del tetto è fornito su una parete lunga da supporti idraulici a due o quattro gambe che sopportano il carico immediato del tetto sovrastante, consentendone la parziale distribuzione al fronte non minato e ai pilastri su entrambi i lati del pannello, e proteggono l'attrezzatura del fronte e personale dal tetto crollato dietro la linea di supporti. Il carbone viene tagliato da una cesoia elettrica, solitamente dotata di due tamburi di taglio del carbone, che ad ogni passaggio estrae una striscia di carbone spessa fino a 1.1 m dal fronte. La tosatrice scorre e carica il carbone tagliato su un trasportatore corazzato che avanza serpeggiando dopo ogni taglio grazie al movimento sequenziale dei supporti frontali.

All'estremità anteriore, il carbone tagliato viene trasferito a un nastro trasportatore per il trasporto in superficie. In una parete in avanzamento, la cintura deve essere allungata regolarmente all'aumentare della distanza dal punto di partenza della parete, mentre in ritirata a parete lunga vale il contrario.

Negli ultimi 40 anni, ci sono stati sostanziali aumenti sia della lunghezza del fronte a parete lunga estratto sia della lunghezza del singolo pannello a parete lunga (il blocco di carbone attraverso il quale avanza il fronte). A titolo esemplificativo, negli Stati Uniti la lunghezza media della parete lunga è passata da 150 m nel 1980 a 227 m nel 1993. In Germania la media della metà degli anni '1990 era di 270 m e sono in programma lunghezze della parete superiori a 300 m. Sia nel Regno Unito che in Polonia, vengono estratte pareti lunghe fino a 300 m. Le lunghezze dei pannelli sono in gran parte determinate dalle condizioni geologiche, come le faglie, o dai confini della miniera, ma ora superano costantemente i 2.5 km in buone condizioni. Negli Stati Uniti si sta discutendo la possibilità di pannelli lunghi fino a 6.7 ​​km.

L'estrazione mineraria in ritiro sta diventando lo standard del settore, sebbene comporti una spesa in conto capitale iniziale più elevata nello sviluppo della carreggiata fino all'estensione massima di ciascun pannello prima che possa iniziare la costruzione di pareti lunghe. Ove possibile, le carreggiate vengono ora estratte in cucitura, utilizzando minatori continui, con supporto rockbolt che sostituisce gli archi e le capriate in acciaio utilizzati in precedenza per fornire un supporto positivo alle rocce sovrastanti, piuttosto che una reazione passiva ai movimenti delle rocce. L'applicabilità è limitata, tuttavia, a rocce per tetti competenti.

Misure di sicurezza

Le statistiche dell'ILO (1994) indicano un'ampia variazione geografica nel tasso di decessi che si verificano nell'estrazione del carbone, sebbene questi dati debbano tenere conto del livello di sofisticazione mineraria e del numero di lavoratori impiegati su base nazionale. Le condizioni sono migliorate in molti paesi industrializzati.

I principali incidenti minerari sono ora relativamente rari, poiché gli standard ingegneristici sono migliorati e la resistenza al fuoco è stata incorporata in materiali come i nastri trasportatori e i fluidi idraulici utilizzati nel sottosuolo. Tuttavia, permane la possibilità di incidenti in grado di causare danni sia personali che strutturali. Le esplosioni di gas metano e polvere di carbone si verificano ancora, nonostante le pratiche di ventilazione notevolmente migliorate, e le cadute dei tetti rappresentano la maggior parte degli incidenti gravi a livello mondiale. Gli incendi, sia sulle apparecchiature che per autocombustione, rappresentano un pericolo particolare.

Considerando i due estremi, l'attività mineraria ad alta intensità di manodopera e quella altamente meccanizzata, vi sono anche ampie differenze sia nei tassi di incidenti che nei tipi di incidenti coinvolti. I lavoratori impiegati in una miniera manuale su piccola scala hanno maggiori probabilità di subire lesioni a causa della caduta di rocce o carbone dal tetto della carreggiata o dai muri laterali. Rischiano anche una maggiore esposizione a polvere e gas infiammabili se i sistemi di ventilazione sono inadeguati.

Sia l'estrazione di stanze e pilastri che lo sviluppo di strade per fornire l'accesso a pannelli a parete lunga richiedono il supporto del tetto e delle rocce della parete laterale. Il tipo e la densità del supporto variano a seconda dello spessore del cordone, della competenza delle rocce sovrastanti e della profondità del cordone, tra gli altri fattori. Il luogo più pericoloso in qualsiasi miniera è sotto un tetto non supportato e la maggior parte dei paesi impone rigidi vincoli legislativi sulla lunghezza della carreggiata che può essere sviluppata prima dell'installazione del supporto. Il recupero del pilastro nelle operazioni di stanza e pilastro presenta rischi specifici attraverso il potenziale di crollo improvviso del tetto e deve essere programmato attentamente per prevenire un aumento del rischio per i lavoratori.

Le moderne pareti lunghe ad alta produttività richiedono una squadra da sei a otto operatori, quindi il numero di persone esposte a potenziali pericoli è notevolmente ridotto. La polvere generata dalla cesoia a parete lunga è una delle principali preoccupazioni. Il taglio del carbone è quindi talvolta limitato a una direzione lungo la faccia per sfruttare il flusso di ventilazione per allontanare la polvere dagli operatori della tosatrice. Il calore generato da macchine elettriche sempre più potenti nei confini della faccia ha anche effetti potenzialmente deleteri sui lavoratori della faccia, specialmente quando le miniere diventano più profonde.

Aumenta anche la velocità con cui i tosatori lavorano lungo il fronte. Velocità di taglio fino a 45 m/minuto sono prese in considerazione alla fine degli anni '1990. La capacità fisica dei lavoratori di stare al passo con la tagliatrice di carbone che si muove ripetutamente su un fronte lungo 300 m per un intero turno di lavoro è dubbia, e l'aumento della velocità della cesoia è quindi un incentivo importante per la più ampia introduzione di sistemi di automazione per i quali i minatori agirebbero come monitor piuttosto che come operatori pratici.

Il recupero dell'attrezzatura per il viso e il suo trasferimento in un nuovo cantiere offre rischi unici per i lavoratori. Sono stati sviluppati metodi innovativi per la messa in sicurezza del tetto a parete lunga e del rivestimento in carbone al fine di ridurre al minimo il rischio di caduta massi durante l'operazione di trasferimento. Tuttavia, i singoli elementi del macchinario sono estremamente pesanti (oltre 20 tonnellate per un supporto frontale di grandi dimensioni e molto di più per una cesoia) e, nonostante l'uso di trasportatori progettati su misura, permane il rischio di lesioni personali da schiacciamento o sollevamento durante il recupero di pareti lunghe .

 

Di ritorno

Domenica, Marzo 13 2011 16: 03

Metodi di estrazione di superficie

Sviluppo minerario

Progettazione e disposizione delle fosse

L'obiettivo economico generale nell'estrazione di superficie è rimuovere la minor quantità di materiale ottenendo il massimo ritorno sull'investimento elaborando il prodotto minerale più commerciabile. Maggiore è il grado del deposito minerale, maggiore è il valore. Per ridurre al minimo l'investimento di capitale durante l'accesso al materiale di maggior valore all'interno di un giacimento minerario, viene sviluppato un piano minerario che dettaglia con precisione il modo in cui il giacimento di minerale verrà estratto e lavorato. Poiché molti giacimenti di minerale non hanno una forma uniforme, il piano della miniera è preceduto da estese trivellazioni esplorative per profilare la geologia e la posizione del giacimento di minerale. La dimensione del deposito minerario determina la dimensione e il layout della miniera. La disposizione di una miniera a superficie è dettata dalla mineralogia e dalla geologia dell'area. La forma della maggior parte delle miniere a cielo aperto si avvicina a un cono ma riflette sempre la forma del deposito minerale in fase di sviluppo. Le miniere a cielo aperto sono costituite da una serie di sporgenze o panchine concentriche che sono divise in due dall'accesso alla miniera e dalle strade di trasporto che scendono dal bordo della fossa verso il fondo con un orientamento a spirale oa zigzag. Indipendentemente dalle dimensioni, il piano minerario include disposizioni per lo sviluppo delle fosse, le infrastrutture, (ad es. stoccaggio, uffici e manutenzione), i trasporti, le attrezzature, i rapporti e le tariffe minerarie. I tassi e i rapporti di estrazione influenzano la vita della miniera che è definita dall'esaurimento del giacimento o dalla realizzazione di un limite economico.

Le miniere a cielo aperto contemporanee variano in scala da piccole imprese private che lavorano poche centinaia di tonnellate di minerale al giorno a complessi industriali espansi gestiti da governi e multinazionali che estraggono più di un milione di tonnellate di materiale al giorno. Le operazioni più grandi possono coinvolgere molti chilometri quadrati nell'area.

Spogliatura del sovraccarico

Il sovraccarico è roccia di scarto costituita da materiale consolidato e non consolidato che deve essere rimosso per esporre il corpo minerario sottostante. È auspicabile rimuovere il minor strato di copertura possibile per accedere al minerale di interesse, ma viene scavato un volume maggiore di roccia di scarto quando il deposito minerale è profondo. La maggior parte delle tecniche di rimozione sono cicliche con interruzione nelle fasi di estrazione (perforazione, brillamento e caricamento) e di rimozione (trasporto). Ciò è particolarmente vero per il rivestimento in roccia dura che deve essere prima perforato e sabbiato. Un'eccezione a questo effetto ciclico sono le draghe utilizzate nell'estrazione idraulica di superficie e alcuni tipi di estrazione di materiale sfuso con escavatori gommati a tazze. La frazione di roccia di scarto rispetto al minerale scavato è definita come il rapporto di stripping. I rapporti di stripping da 2:1 fino a 4:1 non sono rari nelle grandi operazioni minerarie. Rapporti superiori a 6:1 tendono ad essere economicamente meno sostenibili, a seconda della merce. Una volta rimosso, il sovraccarico può essere utilizzato per la costruzione di strade e sterili o può avere un valore commerciale non minerario come terra di riempimento.

Selezione delle attrezzature minerarie

La selezione delle attrezzature minerarie è una funzione del piano minerario. Alcuni dei fattori considerati nella selezione delle attrezzature minerarie includono la topografia del pozzo e dell'area circostante, la quantità di minerale da estrarre, la velocità e la distanza che il minerale deve essere trasportato per la lavorazione e la durata stimata della miniera, tra gli altri. In generale, la maggior parte delle operazioni minerarie di superficie contemporanee si affidano a carri di perforazione mobili, pale idrauliche, caricatori frontali, raschiatori e autocarri per estrarre il minerale e avviare la lavorazione del minerale. Maggiore è l'operazione mineraria, maggiore è la capacità delle attrezzature necessarie per mantenere il piano minerario.

L'attrezzatura è generalmente la più grande disponibile per abbinare l'economia di scala delle miniere di superficie con considerazione per abbinare le capacità delle attrezzature. Ad esempio, un piccolo caricatore frontale può riempire un grande camion da trasporto, ma la partita non è efficiente. Allo stesso modo, una grande pala può caricare autocarri più piccoli ma richiede che gli autocarri riducano i tempi di ciclo e non ottimizza l'utilizzo della pala poiché una benna può contenere abbastanza minerale per più di un autocarro. La sicurezza può essere compromessa dal tentativo di caricare solo metà di una benna o se un camion è sovraccarico. Inoltre, la scala delle apparecchiature selezionate deve corrispondere alle strutture di manutenzione disponibili. Le attrezzature di grandi dimensioni vengono spesso sottoposte a manutenzione dove non funzionano correttamente a causa delle difficoltà logistiche associate al trasporto verso strutture di manutenzione stabilite. Quando possibile, le strutture di manutenzione della miniera sono progettate per adattarsi alle dimensioni e alla quantità delle attrezzature della miniera. Pertanto, man mano che nel piano minerario vengono introdotte nuove attrezzature più grandi, è necessario affrontare anche l'infrastruttura di supporto, comprese le dimensioni e la qualità delle strade di trasporto, gli strumenti e le strutture di manutenzione.

Metodi convenzionali di Surface Mining

Le miniere a cielo aperto e le miniere a cielo aperto sono le due principali categorie di miniere di superficie che rappresentano oltre il 90% della produzione mondiale di miniere di superficie. Le principali differenze tra questi metodi di estrazione sono la posizione del corpo del minerale e la modalità di estrazione meccanica. Per l'estrazione di roccia sciolta, il processo è essenzialmente continuo con le fasi di estrazione e trasporto che si svolgono in serie. L'estrazione di roccia solida richiede un processo discontinuo di perforazione e brillamento prima delle fasi di carico e trasporto. Estrazione mineraria (o miniere a cielo aperto) si riferiscono all'estrazione di giacimenti minerari che si trovano in prossimità della superficie e di natura relativamente piatta o tabulare e giacimenti minerali. Utilizza una varietà di diversi tipi di attrezzature tra cui pale, camion, linee di traino, escavatori gommati a tazze e raschiatori. La maggior parte delle miniere a cielo aperto elabora depositi di roccia non dura. Il carbone è la merce più comune che viene estratta dai giacimenti superficiali. In contrasto, miniere a cielo aperto viene impiegato per rimuovere il minerale di roccia dura che viene disseminato e/o situato in giacimenti profondi ed è tipicamente limitato all'estrazione con pale e attrezzature per camion. Molti metalli vengono estratti con la tecnica a cielo aperto: oro, argento e rame, solo per citarne alcuni.

Estrazione è un termine usato per descrivere una tecnica mineraria a cielo aperto specializzata in cui la roccia solida con un alto grado di consolidamento e densità viene estratta da depositi localizzati. I materiali di cava vengono frantumati e rotti per produrre aggregati o pietre da costruzione, come dolomite e calcare, o combinati con altri prodotti chimici per produrre cemento e calce. I materiali da costruzione sono prodotti da cave situate in prossimità del sito di utilizzo del materiale per ridurre i costi di trasporto. Pietra dimensionale come lastricato, granito, calcare, marmo, arenaria e ardesia rappresentano una seconda classe di materiali estratti. Le cave di pietre dimensionali si trovano in aree con le caratteristiche minerali desiderate che possono o meno essere geograficamente remote e richiedere il trasporto verso i mercati degli utenti.

Molti giacimenti minerari sono troppo diffusi e irregolari, o troppo piccoli o profondi per essere estratti con metodi a striscia oa cielo aperto e devono essere estratti con l'approccio più chirurgico dell'estrazione sotterranea. Per determinare quando è applicabile l'attività mineraria a cielo aperto, è necessario considerare una serie di fattori, tra cui il terreno e l'elevazione del sito e della regione, la sua lontananza, il clima, infrastrutture come strade, alimentazione elettrica e idrica, requisiti normativi e ambientali, pendenza stabilità, smaltimento del sovraccarico e trasporto del prodotto, tra gli altri.

Terreno ed elevazione: Anche la topografia e l'elevazione svolgono un ruolo importante nella definizione della fattibilità e della portata di un progetto minerario. In generale, maggiore è l'altitudine e più accidentato è il terreno, più difficile sarà lo sviluppo e la produzione della miniera. Un minerale di qualità superiore in un luogo montuoso inaccessibile può essere estratto in modo meno efficiente rispetto a un minerale di grado inferiore in una posizione pianeggiante. Le miniere situate ad altitudini inferiori generalmente presentano problemi meteorologici meno inclementi per l'esplorazione, lo sviluppo e la produzione di miniere. Pertanto, la topografia e la posizione influiscono sul metodo di estrazione e sulla fattibilità economica.

La decisione di sviluppare una miniera avviene dopo che l'esplorazione ha caratterizzato il giacimento e gli studi di fattibilità hanno definito le opzioni per l'estrazione e la lavorazione del minerale. Le informazioni necessarie per stabilire un piano di sviluppo possono includere la forma, le dimensioni e il grado dei minerali nel giacimento minerario, il volume totale o il tonnellaggio del materiale compreso lo strato di copertura e altri fattori, come l'idrologia e l'accesso a una fonte di acqua di processo, la disponibilità e fonte di energia, siti di stoccaggio delle rocce di scarto, requisiti di trasporto e caratteristiche dell'infrastruttura, compresa l'ubicazione dei centri abitati per sostenere la forza lavoro o la necessità di sviluppare un sito cittadino.

I requisiti di trasporto possono includere strade, autostrade, oleodotti, aeroporti, ferrovie, corsi d'acqua e porti. Per le miniere di superficie, sono generalmente necessarie grandi aree di terra che potrebbero non avere infrastrutture esistenti. In tali casi le strade, i servizi pubblici e le sistemazioni abitative devono essere prima stabilite. La fossa si svilupperebbe in connessione con altri elementi di lavorazione quali aree di stoccaggio delle rocce di scarto, frantoi, concentratori, fonderie e raffinerie, a seconda del grado di integrazione richiesto. A causa della grande quantità di capitale necessario per finanziare queste operazioni, lo sviluppo può essere condotto in fasi per sfruttare il primo minerale vendibile o affittabile possibile per aiutare a finanziare il resto dello sviluppo.

Produzione e attrezzature

Foratura e sabbiatura

La perforazione meccanica e l'esplosivo sono i primi passi nell'estrazione del minerale dalle miniere a cielo aperto più sviluppate e sono il metodo più comune utilizzato per rimuovere lo strato di roccia dura. Sebbene esistano molti dispositivi meccanici in grado di smuovere la roccia dura, gli esplosivi sono il metodo preferito in quanto nessun dispositivo meccanico può attualmente eguagliare la capacità di frattura dell'energia contenuta nelle cariche esplosive. Un esplosivo hard rock comunemente usato è il nitrato di ammonio. L'attrezzatura di perforazione viene selezionata in base alla natura del minerale e alla velocità e profondità dei fori necessari per fratturare un determinato tonnellaggio di minerale al giorno. Ad esempio, nell'estrazione di un banco di minerale di 15 m, verranno generalmente praticati 60 o più fori 15 m indietro rispetto all'attuale fronte di fango, a seconda della lunghezza del banco da estrarre. Ciò deve avvenire con tempi di consegna sufficienti per consentire la preparazione del sito per le successive attività di carico e trasporto.

Caricamento in corso

L'estrazione di superficie è ora tipicamente condotta utilizzando pale da tavolo, caricatori frontali o pale idrauliche. Nelle miniere a cielo aperto le attrezzature di carico sono abbinate a camion da traino che possono essere caricati in tre o cinque cicli o passaggi della pala; tuttavia, vari fattori determinano la preferenza dell'attrezzatura di carico. Con roccia affilata e/o scavi duri e/o climi umidi, sono preferibili le pale cingolate. Al contrario, i caricatori con pneumatici in gomma hanno un costo di capitale molto inferiore e sono preferiti per caricare materiale di volume ridotto e facile da scavare. Inoltre, i caricatori sono molto mobili e adatti per scenari minerari che richiedono spostamenti rapidi da un'area all'altra o per requisiti di miscelazione del minerale. I caricatori vengono spesso utilizzati anche per caricare, trasportare e scaricare materiale nei frantoi da mucchi di materiali di miscelazione depositati vicino ai frantoi da camion di trasporto.

Le pale idrauliche e le pale a cavo presentano vantaggi e limitazioni simili. Le pale idrauliche non sono preferite per scavare roccia dura e le pale a cavo sono generalmente disponibili in dimensioni maggiori. Pertanto, le grandi pale per cavi con carichi utili di circa 50 metri cubi e superiori sono l'attrezzatura preferita nelle miniere dove la produzione supera le 200,000 tonnellate al giorno. Le pale idrauliche sono più versatili sul fronte della miniera e consentono un maggiore controllo dell'operatore per caricare in modo selettivo dalla metà inferiore o superiore del fronte della miniera. Questo vantaggio è utile quando è possibile ottenere la separazione dei rifiuti dal minerale nella zona di carico, massimizzando così la qualità del minerale che viene trasportato e lavorato.

Hauling

Il trasporto nelle miniere a cielo aperto e nelle miniere a cielo aperto è più comunemente effettuato da autocarri. Il ruolo dei camion da trasporto in molte miniere a cielo aperto è limitato al passaggio in bicicletta tra la zona di carico e il punto di trasferimento, come una stazione di frantumazione in fossa o un sistema di trasporto. I camion da trasporto sono preferiti in base alla loro flessibilità operativa rispetto alle ferrovie, che erano il metodo di trasporto preferito fino agli anni '1960. Tuttavia, il costo del trasporto dei materiali nelle fosse superficiali metalliche e non metalliche è generalmente superiore al 50% del costo operativo totale della miniera. La frantumazione in fossa e il trasporto attraverso i sistemi di trasporto a nastro è stato un fattore primario nella riduzione dei costi di trasporto. Gli sviluppi tecnici nei camion da trasporto come i motori diesel e gli azionamenti elettrici hanno portato a veicoli di capacità molto maggiore. Diversi produttori attualmente producono autocarri con capacità di 240 tonnellate con l'aspettativa di autocarri con capacità superiore a 310 tonnellate nel prossimo futuro. Inoltre, l'uso di sistemi di spedizione computerizzati e la tecnologia di posizionamento satellitare globale consentono di monitorare e programmare i veicoli con maggiore efficienza e produttività.

I sistemi stradali di trasporto possono utilizzare il traffico a senso unico o doppio. Il traffico può essere a sinistra oa destra. Il traffico sulla corsia di sinistra è spesso preferito per migliorare la visibilità dell'operatore sulla posizione dei pneumatici su autocarri molto grandi. La sicurezza è migliorata anche con la guida a sinistra, riducendo il rischio di collisione lato conducente al centro della strada. Le pendenze stradali di trasporto sono generalmente limitate a un valore compreso tra l'8 e il 15% per i trasporti sostenuti e, in modo ottimale, sono comprese tra il 7 e l'8% circa. La sicurezza e il drenaggio dell'acqua richiedono lunghe pendenze che prevedano tratti di almeno 45 m con una pendenza massima del 2% per ogni 460 m di forte pendenza. Le banchine stradali (bordi sterrati sopraelevati) situate tra le strade e gli scavi adiacenti sono caratteristiche di sicurezza standard nelle miniere a cielo aperto. Possono anche essere posizionati al centro della strada per separare il traffico opposto. Laddove esistono strade di traino a tornanti, possono essere installate corsie di fuga in elevazione crescente alla fine di pendenze lunghe e ripide. Le barriere ai bordi della strada, come i terrapieni, sono standard e dovrebbero essere posizionate tra tutte le strade e gli scavi adiacenti. Strade di alta qualità migliorano la massima produttività massimizzando le velocità sicure dei camion, riducendo i tempi di fermo per la manutenzione e riducendo l'affaticamento del conducente. La manutenzione stradale degli autocarri da trasporto contribuisce a ridurre i costi operativi grazie alla riduzione del consumo di carburante, alla maggiore durata degli pneumatici e alla riduzione dei costi di riparazione.

Il trasporto ferroviario, nelle migliori condizioni, è superiore ad altri metodi di trasporto per il trasporto del minerale su lunghe distanze al di fuori della miniera. Tuttavia, in pratica, il trasporto su rotaia non è più ampiamente utilizzato nelle miniere a cielo aperto dall'avvento dei camion elettrici e diesel. Il trasporto su rotaia è stato sostituito per sfruttare la maggiore versatilità e flessibilità dei camion di trasporto e dei sistemi di trasporto in fossa. Le ferrovie richiedono pendenze molto dolci dallo 0.5 a un massimo del 3% per i trasporti in salita. L'investimento di capitale per i motori ferroviari e i requisiti dei binari è molto elevato e richiede una lunga durata della miniera e grandi produzioni per giustificare il ritorno sull'investimento.

Movimentazione del minerale (trasporto)

La frantumazione e il trasporto in fossa è una metodologia che è cresciuta in popolarità da quando è stata implementata per la prima volta a metà degli anni '1950. La collocazione di un frantoio semimobile nella fossa della miniera con il successivo trasporto fuori dalla fossa mediante un sistema di nastri trasportatori ha comportato notevoli vantaggi produttivi e risparmi sui costi rispetto al tradizionale trasporto di veicoli. La costruzione e la manutenzione di strade di trasporto ad alto costo è ridotta e i costi di manodopera associati al funzionamento del camion di trasporto e alla manutenzione del camion e del carburante sono ridotti al minimo.

Lo scopo del sistema di frantumazione in fossa è principalmente quello di consentire il trasporto del minerale tramite nastro trasportatore. I sistemi di frantumazione in fossa possono variare da strutture permanenti a unità completamente mobili. Tuttavia, più comunemente, i frantoi sono costruiti in forma modulare per consentire una certa portabilità all'interno della miniera. I frantoi potrebbero essere trasferiti ogni uno o dieci anni; potrebbero essere necessarie ore, giorni o mesi per completare il trasloco a seconda delle dimensioni e della complessità dell'unità e della distanza del trasloco.

I vantaggi dei nastri trasportatori rispetto ai carrelli da trasporto includono l'avvio istantaneo, il funzionamento automatico e continuo e un elevato grado di affidabilità con una disponibilità fino al 90-95%. Generalmente non sono compromessi dal tempo inclemente. I nastri trasportatori hanno anche requisiti di manodopera molto inferiori rispetto ai camion da trasporto; il funzionamento e la manutenzione di una flotta di camion può richiedere un numero di membri dell'equipaggio dieci volte superiore rispetto a un sistema di trasporto di capacità equivalente. Inoltre, i nastri trasportatori possono operare a pendenze fino al 30%, mentre le pendenze massime per i camion sono generalmente del 10%. L'uso di pendenze più ripide riduce la necessità di rimuovere il materiale di copertura di bassa qualità e può ridurre la necessità di creare strade di trasporto ad alto costo. I sistemi di trasportatori sono anche integrati nelle pale gommate a tazze in molte operazioni di superficie del carbone, il che elimina la necessità di camion per il trasporto.

Metodi di estrazione di soluzioni

L'estrazione di soluzioni, il più comune dei due tipi di estrazione acquosa, viene impiegata per estrarre minerali solubili dove i metodi di estrazione convenzionali sono meno efficienti e/o meno economici. Conosciuta anche come lisciviazione o lisciviazione superficiale, questa tecnica può essere un metodo di estrazione primaria, come con l'estrazione di lisciviazione di oro e argento, oppure può integrare le fasi pirometallurgiche convenzionali di fusione e raffinazione, come nel caso della lisciviazione di minerali di ossido di rame di bassa qualità .


Aspetti ambientali dell'estrazione di superficie

I significativi effetti ambientali delle miniere di superficie attirano l'attenzione ovunque si trovino le miniere. L'alterazione del terreno, la distruzione della vita vegetale e gli effetti negativi sugli animali indigeni sono conseguenze inevitabili dell'estrazione di superficie. La contaminazione delle acque superficiali e sotterranee presenta spesso problemi, in particolare con l'uso di lixiviants nell'estrazione in soluzione e il dilavamento dall'estrazione idraulica.

Grazie alla crescente attenzione da parte degli ambientalisti di tutto il mondo e all'uso di aerei e fotografie aeree, le imprese minerarie non sono più libere di "scavare e correre" quando l'estrazione del minerale desiderato è stata completata. Leggi e regolamenti sono stati promulgati nella maggior parte dei paesi sviluppati e, attraverso l'attività delle organizzazioni internazionali, vengono sollecitati dove ancora non esistono. Stabiliscono un programma di gestione ambientale come elemento integrante in ogni progetto minerario e stabiliscono requisiti come le valutazioni preliminari dell'impatto ambientale; programmi progressivi di riabilitazione, compreso il ripristino dei contorni del terreno, il rimboschimento, il reimpianto della fauna indigena, il ripopolamento della fauna selvatica indigena e così via; nonché audit di conformità simultanei ea lungo termine (UNEP 1991, UN 1992, Environmental Protection Agency (Australia) 1996, ICME 1996). È essenziale che queste siano più delle dichiarazioni nella documentazione richiesta per le necessarie licenze governative. I principi di base devono essere accettati e praticati dai dirigenti sul campo e comunicati ai lavoratori a tutti i livelli.


 

Indipendentemente dalla necessità o dal vantaggio economico, tutti i metodi di soluzione superficiale condividono due caratteristiche comuni: (1) il minerale viene estratto nel solito modo e quindi stoccato; e, (2) una soluzione acquosa viene applicata alla sommità dello stock di minerale che reagisce chimicamente con il metallo di interesse da cui la risultante soluzione di sale metallico viene incanalata attraverso il cumulo di stoccaggio per la raccolta e la lavorazione. L'applicazione dell'estrazione di soluzioni superficiali dipende dal volume, dalla metallurgia del minerale o dei minerali di interesse e dalla relativa roccia ospite, nonché dall'area e dal drenaggio disponibili per sviluppare discariche di lisciviazione sufficientemente grandi da rendere l'operazione economicamente sostenibile.

Lo sviluppo di discariche di lisciviazione in una miniera a cielo aperto in cui l'estrazione di soluzioni è il metodo di produzione principale è lo stesso di tutte le operazioni a cielo aperto con l'eccezione che il minerale è destinato esclusivamente alla discarica e non a un mulino. Nelle miniere con entrambi i metodi di macinazione e soluzione, il minerale viene segregato in porzioni macinate e lisciviate. Ad esempio, la maggior parte del minerale di solfuro di rame viene macinato e purificato per ottenere rame di qualità commerciale mediante fusione e raffinazione. Il minerale di ossido di rame, che generalmente non è suscettibile di lavorazione pirometallurgica, viene indirizzato alle operazioni di lisciviazione. Una volta sviluppata la discarica, la soluzione rilascia il metallo solubile dalla roccia circostante a una velocità prevedibile che è controllata dai parametri di progettazione della discarica, dalla natura e dal volume della soluzione applicata e dalla concentrazione e mineralogia del metallo nella discarica minerale. La soluzione utilizzata per estrarre il metallo solubile è indicata come a lixiviante. I lixiviants più comuni utilizzati in questo settore minerario sono soluzioni diluite di cianuro di sodio alcalino per l'oro, acido solforico acido per il rame, anidride solforosa acquosa per il manganese e acido solforico-solfato ferrico per i minerali di uranio; tuttavia, la maggior parte dell'uranio lisciviato e dei sali solubili vengono raccolti da sul posto estrazione mineraria in cui il lixiviant viene iniettato direttamente nel giacimento del minerale senza previa estrazione meccanica. Quest'ultima tecnica consente di lavorare minerali di bassa qualità senza estrarre il minerale dal giacimento minerario.

Aspetti di salute e sicurezza

I rischi per la salute e la sicurezza sul lavoro associati all'estrazione meccanica del minerale nell'estrazione in soluzione sono essenzialmente simili a quelli delle operazioni convenzionali in miniera di superficie. Un'eccezione a questa generalizzazione è la necessità che il minerale non lisciviabile subisca la frantumazione primaria nella miniera a cielo aperto prima di essere trasportato a un mulino per la lavorazione convenzionale, mentre il minerale viene generalmente trasportato con camion direttamente dal sito di estrazione alla discarica di lisciviazione in estrazione di soluzioni. I lavoratori delle miniere di soluzioni sarebbero quindi meno esposti ai principali rischi di frantumazione come polvere, rumore e pericoli fisici.

Le principali cause di lesioni negli ambienti minerari a cielo aperto includono la movimentazione di materiali, scivolamenti e cadute, macchinari, uso di utensili manuali, trasporto di energia e contatto con fonti elettriche. Tuttavia, l'esclusiva del solution mining è la potenziale esposizione ai liscivianti chimici durante il trasporto, le attività sul campo di lisciviazione e la lavorazione chimica ed elettrolitica. L'esposizione alla nebbia acida può verificarsi nelle cisterne di estrazione elettrica dei metalli. I pericoli delle radiazioni ionizzanti, che aumentano proporzionalmente dall'estrazione alla concentrazione, devono essere affrontati nell'estrazione dell'uranio.

Metodi di estrazione idraulica

Nell'estrazione idraulica, o "idraulica", l'acqua nebulizzata ad alta pressione viene utilizzata per scavare materiale sciolto o non consolidato in un liquame per la lavorazione. I metodi idraulici vengono applicati principalmente ai depositi di metallo e pietra aggregata, sebbene anche gli sterili di carbone, arenaria e metallo siano adatti a questo metodo. L'applicazione più comune e più conosciuta è estrazione mineraria in cui concentrazioni di metalli come oro, titanio, argento, stagno e tungsteno vengono lavate dall'interno di un deposito alluvionale (placer). Approvvigionamento idrico e pressione, pendenza del terreno per il deflusso, distanza dal fronte della miniera agli impianti di lavorazione, grado di consolidamento del materiale estraibile e disponibilità di aree di smaltimento dei rifiuti sono tutte considerazioni primarie nello sviluppo di un'operazione di estrazione idraulica. Come con altre miniere di superficie, l'applicabilità è specifica della posizione. I vantaggi intrinseci di questo metodo di mining includono costi operativi relativamente bassi e flessibilità derivanti dall'uso di apparecchiature semplici, robuste e mobili. Di conseguenza, molte operazioni idrauliche si sviluppano in aree minerarie remote dove i requisiti infrastrutturali non sono un limite.

A differenza di altri tipi di estrazione di superficie, le tecniche idrauliche si basano sull'acqua come mezzo sia per l'estrazione che per il trasporto del materiale estratto ("sluicing"). Gli spruzzi d'acqua ad alta pressione vengono erogati da monitor o cannoni ad acqua a una banca di placer o a un deposito di minerali. Disintegrano la ghiaia e il materiale non consolidato, che si riversa negli impianti di raccolta e lavorazione. Le pressioni dell'acqua possono variare da un normale flusso di gravità per materiali fini molto sciolti a migliaia di chilogrammi per centimetro quadrato per depositi non consolidati. Talvolta vengono impiegati bulldozer e livellatrici o altre attrezzature di scavo mobili per facilitare l'estrazione di materiali più compattati. Storicamente, e nelle moderne operazioni su piccola scala, la raccolta del liquame o del ruscellamento è gestita con cassonetti e catture di piccolo volume. Le operazioni su scala commerciale si basano su pompe, bacini di contenimento e decantazione e apparecchiature di separazione in grado di trattare volumi molto elevati di liquame all'ora. A seconda delle dimensioni del giacimento da estrarre, il funzionamento dei monitor dell'acqua può essere manuale, controllato a distanza o controllato da un computer.

Quando l'estrazione idraulica avviene sott'acqua, si parla di dragaggio. In questo metodo una stazione di lavorazione galleggiante estrae depositi sciolti come argilla, limo, sabbia, ghiaia e qualsiasi minerale associato utilizzando una linea a secchio, una linea a trascinamento e/o getti d'acqua sommersi. Il materiale estratto viene trasportato idraulicamente o meccanicamente ad una stazione di lavaggio che può essere parte dell'impianto di dragaggio o fisicamente separata con successive fasi di lavorazione per segregare e completare la lavorazione. Mentre il dragaggio viene utilizzato per estrarre minerali commerciali e pietra aggregata, è meglio conosciuto come una tecnica utilizzata per pulire e approfondire canali d'acqua e pianure alluvionali.

Salute e sicurezza

I pericoli fisici nell'estrazione idraulica differiscono da quelli nei metodi di estrazione in superficie. A causa dell'applicazione minima di attività di trivellazione, esplosivi, trasporto e riduzione, i rischi per la sicurezza tendono ad essere associati per lo più spesso a sistemi idrici ad alta pressione, movimento manuale di attrezzature mobili, problemi di prossimità che coinvolgono alimentatori e acqua, problemi di prossimità associati al crollo del miniera e attività di manutenzione. I rischi per la salute riguardano principalmente l'esposizione al rumore e alle polveri e i rischi ergonomici legati alla manipolazione delle apparecchiature. L'esposizione alla polvere è generalmente un problema minore rispetto all'estrazione di superficie tradizionale a causa dell'uso dell'acqua come mezzo di estrazione. Anche le attività di manutenzione come la saldatura incontrollata possono contribuire all'esposizione dei lavoratori.

 

Di ritorno

Le caratteristiche geologiche dell'estrazione di carbone di superficie che la distinguono da altre attività di estrazione di superficie sono la natura della formazione e il suo valore relativamente basso, che spesso richiedono alle miniere di carbone di superficie di spostare grandi volumi di copertura su una vasta area (vale a dire, ha un alto rapporto di estrazione del carbone ). Di conseguenza, le miniere di carbone di superficie hanno sviluppato attrezzature e tecniche minerarie specializzate. Gli esempi includono una miniera a nastro dragline che estrae in strisce da 30 a 60 m di larghezza, materiale sidecasting in pozzi lunghi fino a 50 km. La riabilitazione è parte integrante del ciclo minerario a causa del notevole disturbo delle aree interessate.

Le miniere di carbone di superficie variano da piccole (con una produzione di meno di 1 milione di tonnellate all'anno) a grandi (oltre 10 milioni di tonnellate all'anno). La forza lavoro richiesta dipende dalle dimensioni e dal tipo di miniera, dalle dimensioni e dalla quantità di attrezzature e dalla quantità di carbone e di copertura. Ci sono alcune misurazioni tipiche che indicano la produttività e la dimensione della forza lavoro. Questi sono:

1. Produzione per minatore espressa in tonnellate per minatore all'anno; questo andrebbe da 5,000 tonnellate per minatore all'anno a 40,000 tonnellate per minatore all'anno.

2. Materiale totale movimentato espresso in tonnellate per minatore per anno. Questo indicatore di produttività combina il carbone e lo strato di copertura; la produttività di 100,000 tonnellate per minatore all'anno sarebbe bassa con 400,000 tonnellate per minatore all'anno che rappresentano l'estremità molto produttiva della scala.

     

    A causa del grande investimento di capitale coinvolto, molte miniere di carbone operano su turni continui di sette giorni. Ciò coinvolge quattro squadre: tre lavorano su tre turni di otto ore ciascuno con la quarta squadra che copre il tempo libero.

    La mia pianificazione

    La pianificazione mineraria per le miniere di carbone di superficie è un processo ripetitivo che può essere riassunto in una lista di controllo. Il ciclo inizia con la geologia e il marketing e termina con una valutazione economica. Il livello di dettaglio (e il costo) della pianificazione aumenta man mano che il progetto passa attraverso diverse fasi di approvazione e sviluppo. Gli studi di fattibilità coprono il lavoro prima dello sviluppo. La stessa lista di controllo viene utilizzata dopo l'inizio della produzione per sviluppare piani annuali e quinquennali, nonché piani per la chiusura della miniera e il ripristino dell'area quando tutto il carbone sarà stato estratto.

    Significativamente, la necessità di pianificazione è in corso e i piani necessitano di frequenti aggiornamenti per riflettere i cambiamenti nel mercato, nella tecnologia, nella legislazione e nella conoscenza del giacimento appresa con il progredire dell'attività mineraria.

    Influenze geologiche

    Le caratteristiche geologiche hanno una grande influenza nella selezione del metodo di estrazione e delle attrezzature utilizzate in una particolare miniera di carbone di superficie.

    Atteggiamento di cucitura, Comunemente noto come dip, rappresenta l'angolo tra la giunzione che viene estratta e il piano orizzontale. Più ripido è il tuffo, più difficile è scavare. Il calo influisce anche sulla stabilità della miniera; l'inclinazione limite per le operazioni con dragline è di circa 7°.

    Il forza di carbone e roccia di scarto determina quale attrezzatura può essere utilizzata e se il materiale deve o meno essere sabbiato. Le attrezzature per l'estrazione continua, come gli escavatori a ruota di tazze comunemente usati nell'Europa orientale e in Germania, sono limitate a materiale di resistenza molto bassa che non richiede sabbiatura. In genere, tuttavia, lo strato di copertura è troppo duro per essere scavato senza un po' di sabbiatura per frammentare la roccia in pezzi di dimensioni più piccole che possono poi essere scavati con pale e attrezzature meccaniche.

    Il profondità di giacimenti di carbone aumenta, il costo del trasporto dei rifiuti e del carbone in superficie o in discarica aumenta. Ad un certo punto, sarebbe diventato più economico estrarre con metodi sotterranei che con metodi a cielo aperto.

    È possibile estrarre giacimenti sottili fino a 50 mm, ma il recupero del carbone diventa più difficile e costoso spessore della cucitura diminuisce.

    Idrologia si riferisce alla quantità di acqua nel carbone e nel sovraccarico. Quantità significative di acqua influiscono sulla stabilità e i requisiti di pompaggio si aggiungono al costo.

    La grandezza del carbone riserve e la scala dell'operazione influenza quale attrezzatura può essere utilizzata. Le piccole miniere richiedono attrezzature più piccole e relativamente più costose, mentre le grandi miniere godono di economie di scala e costi inferiori per unità di produzione.

    Caratteristiche ambientali si riferisce al comportamento dello strato di copertura dopo che è stato estratto. Alcuni strati di copertura sono definiti "produttori di acido", il che significa che se esposti all'aria e all'acqua produrranno acido che è dannoso per l'ambiente e richiede un trattamento speciale.

    La combinazione dei suddetti fattori più altri determina quale metodo e attrezzatura mineraria è appropriato per una particolare miniera di carbone di superficie.

    Il ciclo minerario

    La metodologia di estrazione del carbone di superficie può essere suddivisa in una serie di passaggi.

    Rimozione del terriccio e immagazzinarlo o sostituirlo in aree da riabilitare è una parte importante del ciclo in quanto l'obiettivo è riportare l'uso del suolo a una condizione almeno buona come lo era prima dell'inizio dell'attività mineraria. Il terriccio è un componente importante in quanto contiene sostanze nutritive per le piante.

    Preparazione del terreno può comportare l'uso di esplosivi per frammentare le grandi rocce. In alcuni casi, questo viene fatto da bulldozer con ripper che usano la forza meccanica per rompere la roccia in pezzi più piccoli. Alcune miniere in cui la resistenza della roccia è bassa non richiedono alcuna preparazione del terreno poiché l'escavatore può scavare direttamente dall'argine.

    Rimozione rifiuti è il processo di estrazione della roccia sovrastante il giacimento di carbone e il suo trasporto alla discarica. In una miniera a cielo aperto in cui la discarica si trova in una striscia adiacente, si tratta di un'operazione sidecast. In alcune miniere, tuttavia, la discarica può trovarsi a diversi chilometri di distanza a causa della struttura del giacimento e dello spazio di discarica disponibile ed è necessario il trasporto alla discarica tramite camion o nastri trasportatori.

    Estrazione del carbone è il processo di rimozione del carbone dalla faccia esposta nella miniera e il suo trasporto fuori dal pozzo. Quello che succede dopo dipende dall'ubicazione del mercato del carbone e dal suo uso finale. Se alimentato a una centrale elettrica in loco, viene polverizzato e va direttamente alla caldaia. Se il carbone è di bassa qualità può essere migliorato "lavando" il carbone in un impianto di preparazione. Questo separa il carbone e il sovraccarico per ottenere un prodotto di qualità superiore. Prima di essere immesso sul mercato, questo carbone di solito necessita di frantumazione per ottenere una dimensione uniforme e miscelazione per controllare le variazioni di qualità. Può essere trasportato su strada, nastro trasportatore, treno, chiatta o nave.

    Reinserimento prevede di modellare la discarica per ripristinare il terreno e rispettare i criteri di drenaggio, sostituire il terriccio e piantare vegetazione per riportarlo allo stato originario. Altre considerazioni sulla gestione ambientale includono:

      • gestione delle risorse idriche: deviazione dei corsi d'acqua esistenti e controllo dell'acqua di miniera mediante dighe di sedimenti e riciclaggio in modo che l'acqua contaminata non venga scaricata
      • progettazione visiva : garantire che l'impatto visivo sia ridotto al minimo
      • flora e fauna: ripristinare alberi e vegetazione e sostituire la fauna selvatica indigena
      • archeologia: conservazione e/o restauro di siti culturalmente significativi
      • vuoto definitivo: cosa fare con il buco dopo che l'attività mineraria è terminata (ad esempio, può essere riempito o trasformato in un lago)
      • getto d'aria e vibrazioni, a causa delle esplosioni, che devono essere gestite con tecniche specifiche se gli edifici sono vicini
      • rumore e polvere, che devono essere gestiti per evitare di creare disturbo alle abitazioni e alle comunità vicine.

                   

                  L'impatto dell'estrazione del carbone in superficie sull'ambiente complessivo può essere significativo, ma con un'adeguata pianificazione e controllo in tutte le fasi dell'impresa, può essere gestito per soddisfare tutti i requisiti.

                  Metodi e attrezzature minerarie

                  Tre principali metodi di estrazione vengono utilizzati per l'estrazione del carbone in superficie: camion e pala; dragline; e sistemi basati su nastri trasportatori, come escavatori gommati a tazze e frantoi in fossa. Molte miniere utilizzano combinazioni di questi e ci sono anche tecniche specializzate come l'estrazione a coclea e l'estrazione continua di alte pareti. Questi costituiscono solo una piccola parte della produzione totale di estrazione di carbone di superficie. I sistemi dragline e bucketwheel sono stati sviluppati specificamente per l'estrazione di carbone di superficie, mentre i sistemi di estrazione di camion e pale sono utilizzati in tutto il settore minerario.

                  Il camion e pala Il metodo minerario prevede un escavatore, come una pala a fune elettrica, un escavatore idraulico o un caricatore frontale, per caricare il sovraccarico sui camion. Le dimensioni dei camion possono variare da 35 tonnellate fino a 220 tonnellate. Il camion trasporta lo strato di copertura dal fronte minerario all'area di scarico dove un bulldozer spingerà e ammucchierà la roccia per modellare la discarica per la riabilitazione. Il metodo del camion e della pala è noto per la sua flessibilità; esempi si trovano nella maggior parte dei paesi del mondo.

                  dragline sono uno dei metodi più economici per estrarre lo strato di copertura, ma sono limitati nel loro funzionamento dalla lunghezza del braccio, che generalmente è lungo 100 m. La dragline oscilla sul suo punto centrale e può quindi scaricare il materiale a circa 100 m da dove si trova. Questa geometria richiede che la miniera sia disposta in strisce lunghe e strette.

                  Il limite principale della dragline è che può scavare solo fino a una profondità di circa 60 m; oltre a questo, è necessaria un'altra forma di rimozione del sovraccarico supplementare come la flotta di camion e pale.

                  Sistemi minerari basati su trasportatori utilizzare nastri trasportatori per trasportare il sovraccarico anziché camion. Dove il sovraccarico è a bassa resistenza può essere estratto direttamente dal fronte da un escavatore a ruota di tazze. Viene spesso definito un metodo di estrazione "continuo" perché alimenta lo strato di copertura e il carbone senza interruzioni. I dragline e le pale sono ciclici con ogni carico della benna che impiega dai 30 ai 60 secondi. Il sovraccarico più duro richiede una combinazione di sabbiatura o frantumazione in fossa e caricamento con pala per alimentarlo sul nastro trasportatore. I sistemi di estrazione del carbone di superficie basati su nastro trasportatore sono più adatti laddove il sovraccarico deve essere trasportato a distanze significative o ad altezze significative.

                  Conclusione

                  L'estrazione di carbone di superficie comporta attrezzature specializzate e tecniche di estrazione che consentono la rimozione di grandi volumi di rifiuti e carbone da vaste aree. La riabilitazione è parte integrante e importante del processo.

                   

                  Di ritorno

                  Domenica, Marzo 13 2011 16: 11

                  Lavorazione del minerale

                  Quasi tutti i metalli e altri materiali inorganici che sono stati sfruttati si presentano come composti che costituiscono i minerali che compongono la crosta terrestre. Le forze ei processi che hanno modellato la superficie terrestre hanno concentrato questi minerali in quantità molto diverse. Quando questa concentrazione è sufficientemente grande in modo che il minerale possa essere economicamente sfruttato e recuperato, il deposito viene indicato come minerale o giacimento. Tuttavia, anche in questo caso i minerali di solito non sono disponibili in una forma con la purezza necessaria per l'immediata lavorazione fino al prodotto finale desiderato. Nel suo lavoro del XVI secolo sulla lavorazione dei minerali Agricola (1950) scrive: “La natura di solito crea metalli allo stato impuro, mescolati con terra, pietre e succhi solidificati, è necessario separare la maggior parte di queste impurità dai minerali per quanto possibile essere, prima che siano fusi”.

                  I minerali preziosi devono prima essere separati da quelli senza valore commerciale, che sono chiamati ganga. La lavorazione del minerale si riferisce a questo trattamento iniziale del materiale estratto per produrre un concentrato minerale di grado sufficientemente elevato da essere lavorato in modo soddisfacente fino al metallo puro o altro prodotto finale. Le diverse caratteristiche dei minerali che compongono il minerale vengono sfruttate per separarli l'uno dall'altro con una varietà di metodi fisici che generalmente lasciano invariata la composizione chimica del minerale. (La lavorazione del carbone è specificamente discussa nell'articolo "Preparazione del carbone")

                  Frantumazione e macinazione

                  La dimensione delle particelle del materiale che arriva all'impianto di lavorazione dipenderà dall'operazione di estrazione impiegata e dal tipo di minerale, ma sarà relativamente grande. Sminuzzamento, la progressiva riduzione della granulometria del minerale grumoso, viene attuata per due motivi: ridurre il materiale ad una dimensione più conveniente e liberare la componente pregiata dal materiale di scarto come primo passo verso la sua effettiva separazione e recupero. In pratica, la sminuzzatura consiste solitamente nella frantumazione di materiale di pezzatura maggiore, seguita dalla frantumazione del materiale in pezzature più fini mediante burattatura in acciaierie rotanti.

                  Frantumazione

                  Non è possibile passare da pezzi molto grandi a materiale fine in un'unica operazione o utilizzando una sola macchina. La frantumazione è quindi solitamente un'operazione a secco che si svolge tipicamente in fasi designate come primaria, secondaria e terziaria.

                  I frantoi primari riducono il minerale da qualsiasi dimensione di 1.5 m fino a 100-200 mm. Macchine come i frantoi a mascelle e rotanti applicano una forza di frattura alle particelle grandi, rompendo il minerale per compressione.

                  In un frantoio a mascelle, il minerale cade in uno spazio a forma di cuneo tra una piastra di frantumazione fissa e una mobile. Il materiale viene pizzicato e schiacciato fino a quando non si rompe e rilasciato e pizzicato ancora più in basso mentre le ganasce si aprono e si chiudono, fino a quando finalmente fuoriesce dall'apertura posta sul fondo.

                  Nel frantoio rotante, un lungo mandrino porta un elemento di macinazione conico in acciaio pesante e duro che viene spostato eccentricamente da un manicotto di cuscinetto inferiore all'interno della camera o guscio di frantumazione. Il moto relativo delle facce di frantumazione è prodotto dalla rotazione del cono montato eccentricamente contro la camera esterna. Tipicamente questa macchina viene utilizzata dove è richiesta un'elevata capacità produttiva.

                  La frantumazione secondaria riduce la dimensione delle particelle da 5 a 20 mm. Frantoi a cono, rulli e mulini a martelli sono esempi delle attrezzature utilizzate. Il frantoio a cono è un frantoio rotante modificato con un albero più corto che non è sospeso, ma supportato da un cuscinetto sotto la testata. Un frantoio a rulli è costituito da due cilindri orizzontali che ruotano l'uno verso l'altro, i rulli aspirano il minerale nello spazio tra di loro e dopo un singolo nip scaricano il prodotto. Il mulino a martelli è un tipico mulino a frantumazione ad urto. La comminuzione avviene per l'impatto di colpi acuti applicati ad alta velocità da martelli attaccati a un rotore all'interno dello spazio di lavoro.

                  Rettifica

                  La macinazione, l'ultima fase della sminuzzatura, viene eseguita in recipienti cilindrici rotanti in acciaio noti come buratti. Qui le particelle minerali sono ridotte tra 10 e 300 μm. Un mezzo di macinazione, come sfere d'acciaio, barre o ciottoli (grumi pre-dimensionati di minerale molto più grandi dell'alimentazione sfusa di materiale), viene aggiunto al mulino in modo che il minerale venga frantumato alla dimensione desiderata. L'uso di ciottoli è definito macinazione autogena. Laddove il tipo di minerale è adatto, può essere utilizzata la macinazione run-of-mine (ROM). In questa forma di macinazione autogena l'intero flusso di minerale dalla miniera viene alimentato direttamente al mulino senza pre-frantumazione, i grossi pezzi di minerale che fungono da mezzo di macinazione.

                  Il mulino è generalmente caricato con minerale frantumato e mezzo di macinazione fino a poco meno della metà. Gli studi hanno dimostrato che la rottura prodotta dalla fresatura è una combinazione di impatto e abrasione. I rivestimenti del mulino vengono utilizzati per proteggere il guscio del mulino dall'usura e, grazie al loro design, per ridurre lo slittamento del mezzo di macinazione e migliorare la parte di sollevamento e impatto della macinazione.

                  Esiste una dimensione ottimale alla quale il minerale deve essere macinato per un'efficace separazione e recupero del prezioso componente. Il sottomacinamento si traduce in una liberazione incompleta e in uno scarso recupero. La sovramacinazione aumenta la difficoltà di separazione, oltre a utilizzare un eccesso di costosa energia.

                  Separazione dimensionale

                  Dopo la frantumazione e la macinazione, i prodotti vengono solitamente separati semplicemente in base alla loro dimensione. Lo scopo principale è quello di produrre materie prime per mangimi di dimensioni adeguate per un ulteriore trattamento. Il materiale oversize viene riciclato per un'ulteriore riduzione.

                  Schermi

                  La vagliatura viene generalmente applicata a materiale abbastanza grossolano. Può anche essere utilizzato per produrre una dimensione del mangime ragionevolmente uniforme per un'operazione successiva ove ciò sia richiesto. Il grizzly è una serie di pesanti barre parallele incastonate in una cornice che scherma materiale molto grossolano. Il tamburo è un vaglio cilindrico rotante inclinato. Utilizzando un numero di sezioni di schermi di diverse dimensioni, è possibile produrre contemporaneamente prodotti di diverse dimensioni. È possibile impiegare una varietà di altri schermi e combinazioni di schermi.

                  Classificatori

                  La classificazione è la separazione delle particelle in base alla loro velocità di sedimentazione in un fluido. Le differenze di densità, dimensione e forma vengono utilizzate in modo efficace. I classificatori vengono utilizzati per separare materiale grossolano e fine, frazionando così una distribuzione di grandi dimensioni. Un'applicazione tipica è il controllo di un'operazione di rettifica a circuito chiuso. Sebbene la separazione delle dimensioni sia l'obiettivo principale, una certa separazione per tipo di minerale di solito si verifica a causa delle differenze di densità.

                  In un classificatore a spirale, un meccanismo a rastrello solleva le sabbie più grossolane da una pozza di liquame per produrre un prodotto pulito e defangato.

                  L'idrociclone utilizza la forza centrifuga per accelerare i tassi di sedimentazione e produrre separazioni efficienti di particelle di dimensioni fini. Una sospensione di impasto liquido viene introdotta tangenzialmente ad alta velocità in un recipiente di forma conica. A causa del movimento vorticoso, le particelle più grandi e pesanti che si depositano più velocemente si spostano verso la parete esterna, dove la velocità è più bassa, e si depositano verso il basso, mentre le particelle più leggere e più piccole si spostano verso la zona di bassa pressione lungo l'asse, dove sono portato verso l'alto.

                  Concentrazione Separazione

                  La separazione della concentrazione richiede che le particelle siano distinte come quelle del prezioso minerale o come particelle di ganga e la loro effettiva separazione in un concentrato e un prodotto di coda. L'obiettivo è ottenere il massimo recupero del prezioso minerale a un grado accettabile per l'ulteriore lavorazione o vendita.

                  Smistamento dei minerali

                  Il metodo di concentrazione più antico e più semplice è la selezione visiva delle particelle e la loro rimozione a mano. Lo smistamento manuale ha i suoi equivalenti moderni in una serie di metodi elettronici. Nei metodi fotometrici, il riconoscimento delle particelle si basa sulla differenza di riflettività di diversi minerali. Viene quindi attivato un getto d'aria compressa per rimuoverli da un nastro di materiale in movimento. La diversa conduttività di diversi minerali può essere utilizzata in modo simile.

                  Separazione media pesante

                  La separazione del mezzo pesante o del mezzo denso è un processo che dipende solo dalla differenza di densità tra i minerali. Si tratta di introdurre la miscela in un liquido con una densità compresa tra quella dei due minerali da separare, il minerale più leggero galleggia e quello più pesante affonda. In alcuni processi viene utilizzato per la preconcentrazione dei minerali prima di una macinazione finale ed è spesso impiegato come fase di pulizia nella preparazione del carbone.

                  Fluidi organici pesanti come il tetrabromoetano, che ha una densità relativa di 2.96, vengono utilizzati in alcune applicazioni, ma su scala commerciale vengono generalmente impiegate sospensioni di solidi finemente macinati che si comportano come semplici fluidi newtoniani. Esempi del materiale utilizzato sono la magnetite e il ferrosilicio. Questi formano "fluidi" a bassa viscosità, inerti e stabili e sono facilmente rimossi dalla sospensione magneticamente.

                  Gravità

                  Processi di separazione naturali come i sistemi fluviali hanno prodotto depositi alluvionali in cui le particelle più grandi e più pesanti sono state separate da quelle più piccole e più leggere. Le tecniche di gravità imitano questi processi naturali. La separazione è provocata dal movimento della particella in risposta alla forza di gravità e alla resistenza esercitata dal fluido in cui avviene la separazione.

                  Nel corso degli anni sono stati sviluppati molti tipi di separatori a gravità e il loro continuo utilizzo testimonia l'economicità di questo tipo di separazione.

                  In un giga un letto di particelle minerali viene portato in sospensione (“fluidificato”) da una pulsante corrente d'acqua. Man mano che l'acqua defluisce tra un ciclo e l'altro, le particelle più dense cadono al di sotto di quelle meno dense e durante un periodo di drenaggio di piccole particelle, e in particolare di particelle più piccole e dense, penetrano tra gli spazi tra le particelle più grandi e si depositano più in basso nel letto. Man mano che il ciclo si ripete, il grado di separazione aumenta.

                  Tavoli che tremano trattare materiale più fine rispetto alle maschere. Il tavolo è costituito da una superficie piana leggermente inclinata dalla parte anteriore a quella posteriore e da un'estremità all'altra. I riff in legno dividono il tavolo longitudinalmente ad angolo retto. Il mangime entra lungo il bordo superiore e le particelle vengono trasportate verso il basso dal flusso dell'acqua. Allo stesso tempo sono soggetti a vibrazioni asimmetriche lungo l'asse longitudinale o orizzontale. Le particelle più dense che tendono a rimanere intrappolate dietro il riffle vengono rimescolate sul tavolo dalle vibrazioni.

                  Separazione magnetica

                  Tutti i materiali sono influenzati dai campi magnetici, anche se per la maggior parte l'effetto è troppo lieve per essere rilevato. Tuttavia, se uno dei componenti minerali di una miscela ha una suscettività magnetica ragionevolmente forte, questa può essere utilizzata per separarlo dagli altri. I separatori magnetici sono classificati in macchine a bassa e ad alta intensità e ulteriormente in separatori di alimentazione secca e umida.

                  Un separatore a tamburo è costituito da un tamburo rotante non magnetico contenente all'interno del suo involucro magneti fissi di polarità alternata. Le particelle magnetiche vengono attratte dai magneti, fissate al tamburo e convogliate fuori dal campo magnetico. Un separatore umido ad alta intensità (WHIMS) del tipo a carosello è costituito da una matrice rotante concentrica di sfere di ferro che passa attraverso un potente elettromagnete. I residui impastati vengono versati nella matrice in cui opera l'elettromagnete e le particelle magnetiche vengono attratte dalla matrice magnetizzata mentre la maggior parte dell'impasto liquido passa attraverso ed esce attraverso una griglia di base. Appena passato l'elettromagnete, il campo viene invertito e viene utilizzato un getto d'acqua per rimuovere la frazione magnetica.

                  Separazione elettrostatica

                  La separazione elettrostatica, un tempo comunemente utilizzata, è stata notevolmente sostituita dall'avvento della flottazione. Tuttavia, viene applicato con successo a un piccolo numero di minerali, come il rutilo, per i quali altri metodi si rivelano difficili e dove la conducibilità del minerale rende possibile la separazione elettrostatica.

                  Il metodo sfrutta le differenze nella conduttività elettrica dei diversi minerali. L'alimentazione secca viene trasportata nel campo di un elettrodo ionizzante dove le particelle vengono caricate dal bombardamento ionico. Le particelle conduttrici perdono rapidamente questa carica in un rotore messo a terra e vengono espulse dal rotore dalla forza centrifuga. I non conduttori perdono la loro carica più lentamente, rimangono aggrappati al conduttore di terra dalle forze elettrostatiche e vengono trasportati in un punto di raccolta.

                  galleggiamento

                  La flottazione è un processo di separazione che sfrutta le differenze nelle proprietà fisico-chimiche superficiali dei diversi minerali.

                  I reagenti chimici chiamati collettori vengono aggiunti alla polpa e reagiscono selettivamente con la superficie delle preziose particelle minerali. I prodotti di reazione formati rendono la superficie del minerale idrofoba o non bagnabile, in modo che si attacchi facilmente a una bolla d'aria.

                  In ogni cella di un circuito di flottazione la polpa viene agitata e l'aria immessa viene dispersa nel sistema. Le particelle minerali idrofobiche si attaccano alle bolle d'aria e, con un agente schiumogeno adatto presente, queste formano una schiuma stabile in superficie. Questo trabocca continuamente dai lati della cella di galleggiamento, portando con sé il suo carico minerale.

                  Un impianto di flottazione è costituito da banchi di celle interconnesse. Un primo concentrato prodotto in un banco più ruvido viene ripulito dai componenti indesiderati della ganga in un banco più pulito e, se necessario, ripulito in un terzo banco di cellule. Ulteriori minerali di valore possono essere recuperati in una quarta banca e riciclati nelle banche più pulite prima che le code vengano finalmente scartate.

                  disidratazione

                  Dopo la maggior parte delle operazioni è necessario separare l'acqua utilizzata nei processi di separazione dal concentrato prodotto o dal materiale di scarto della ganga. In ambienti asciutti questo è particolarmente importante in modo che l'acqua possa essere riciclata per il riutilizzo.

                  Una vasca di decantazione è costituita da un recipiente cilindrico in cui la polpa viene alimentata al centro tramite un pozzo di alimentazione. Questo è posto sotto la superficie per ridurre al minimo il disturbo dei solidi depositati. Il liquido chiarificato trabocca dai lati del serbatoio in un lavatoio. Bracci radiali con lame rastrellano i solidi depositati verso il centro, dove vengono ritirati. I flocculanti possono essere aggiunti alla sospensione per accelerare la velocità di sedimentazione dei solidi.

                  La filtrazione è la rimozione di particelle solide dal fluido per produrre una torta di concentrato che può quindi essere essiccata e trasportata. Una forma comune è il filtro a vuoto continuo, tipico del quale è il filtro a tamburo. Un tamburo cilindrico orizzontale ruota in una vasca aperta con la parte inferiore immersa nella polpa. Il guscio del tamburo è costituito da una serie di scomparti coperti da un mezzo filtrante. Il guscio interno a doppia parete è collegato a un meccanismo a valvola sull'albero centrale che consente di applicare il vuoto o la pressione. Il vuoto viene applicato alla sezione immersa nella polpa, aspirando l'acqua attraverso il filtro e formando una torta di concentrato sul tessuto. Il vuoto disidrata la torta una volta fuori dal liquame. Appena prima che la sezione rientri nell'impasto liquido, viene applicata una pressione per soffiare via la torta. I filtri a disco funzionano secondo lo stesso principio, ma sono costituiti da una serie di dischi fissati all'albero centrale.

                  Smaltimento dei residui

                  Solo una piccola frazione del minerale estratto è costituita da minerali preziosi. Il resto è ganga che dopo la lavorazione forma gli sterili che devono essere smaltiti.

                  Le due principali considerazioni nello smaltimento degli sterili sono la sicurezza e l'economia. Ci sono due aspetti per la sicurezza: le considerazioni fisiche che circondano la discarica o la diga in cui sono collocati gli sterili; e l'inquinamento da materiale di scarto che può incidere sulla salute umana e causare danni all'ambiente. Gli sterili devono essere smaltiti nel modo più economico possibile commisurato alla sicurezza.

                  Più comunemente vengono dimensionati gli sterili e la frazione di sabbia grossolana viene utilizzata per costruire una diga in un sito selezionato. La frazione fine o melma viene quindi pompata in uno stagno dietro il muro della diga.

                  Se nelle acque reflue sono presenti sostanze chimiche tossiche come il cianuro, può essere necessaria una preparazione speciale della base della diga (ad esempio mediante l'uso di teli di plastica) per prevenire l'eventuale contaminazione delle acque sotterranee.

                  Per quanto possibile, l'acqua recuperata dalla diga viene riciclata per un ulteriore utilizzo. Ciò può essere di grande importanza nelle regioni aride e sta diventando sempre più richiesto dalla legislazione volta a prevenire l'inquinamento delle acque sotterranee e superficiali da parte di inquinanti chimici.

                  Mucchio e sul posto lisciviazione

                  Gran parte del concentrato prodotto dalla lavorazione del minerale viene ulteriormente lavorato con metodi idrometallurgici. I valori del metallo vengono lisciviati o sciolti dal minerale e diversi metalli vengono separati l'uno dall'altro. Le soluzioni ottenute vengono concentrate e il metallo viene quindi recuperato mediante fasi quali la precipitazione e la deposizione elettrolitica o chimica.

                  Molti minerali sono di qualità troppo bassa per giustificare il costo della pre-concentrazione. Il materiale di scarto può anche contenere ancora una certa quantità di valore metallico. In alcuni casi, tale materiale può essere lavorato economicamente mediante una versione di un processo idrometallurgico noto come lisciviazione da cumuli o discariche.

                  La lisciviazione del mucchio è stata stabilita a Rio Tinto in Spagna più di 300 anni fa. L'acqua che filtrava lentamente attraverso cumuli di minerale di bassa qualità era colorata di blu dai sali di rame disciolti derivanti dall'ossidazione del minerale. Il rame è stato recuperato dalla soluzione mediante precipitazione su rottami di ferro.

                  Questo processo di base viene utilizzato per la lisciviazione di cumuli di ossidi e solfuri di materiale di bassa qualità e di scarto in tutto il mondo. Una volta creato un cumulo o discarica del materiale, si applica un opportuno agente solubilizzante (ad esempio una soluzione acida) per aspersione o allagamento della sommità del cumulo e si recupera la soluzione che cola sul fondo.

                  Sebbene la lisciviazione in cumuli sia stata a lungo praticata con successo, solo in tempi relativamente recenti è stato riconosciuto il ruolo importante di alcuni batteri nel processo. Questi batteri sono stati identificati come specie che ossidano il ferro Tiobacillus Ferrooxidans e le specie zolfo-ossidanti Tiobacillus tiooxidans. I batteri ferro-ossidanti derivano energia dall'ossidazione degli ioni ferrosi a ioni ferrici e le specie zolfo-ossidanti dall'ossidazione del solfuro a solfato. Queste reazioni catalizzano efficacemente l'ossidazione accelerata dei solfuri metallici a solfati metallici solubili.

                  Sul posto la lisciviazione, a volte chiamata solution mining, è effettivamente una variazione della lisciviazione dell'heap. Consiste nel pompaggio di soluzione in miniere abbandonate, in zone scavate, in aree remote lavorate o persino in interi giacimenti minerari dove questi si dimostrano permeabili alla soluzione. Le formazioni rocciose devono prestarsi al contatto con la soluzione lisciviante e alla necessaria disponibilità di ossigeno.

                   

                  Di ritorno

                  Domenica, Marzo 13 2011 16: 14

                  Preparazione del carbone

                  La preparazione del carbone è il processo mediante il quale il carbone grezzo di miniera viene trasformato in un prodotto di carbone pulito vendibile di dimensioni e qualità coerenti specificate dal consumatore. L'uso finale del carbone rientra nelle seguenti categorie generali:

                  • Generazione di elettricità: Il carbone viene bruciato per fornire calore alle turbine che generano elettricità.
                  • Produzione di ferro e acciaio: Il carbone viene riscaldato in forni, in assenza di aria, per espellere i gas (materia volatile) per produrre coke. Il coke viene utilizzato nell'altoforno per produrre ferro e acciaio. Il carbone può anche essere aggiunto direttamente all'altoforno come nel processo di iniezione di carbone polverizzato (PCI).
                  • Industrial: Il carbone è utilizzato nell'industria metallurgica come riducente, per cui il suo contenuto di carbonio viene utilizzato per rimuovere l'ossigeno (riducente) in un processo metallurgico.
                  • Riscaldamento: Il carbone può essere utilizzato a livello domestico e industriale come combustibile per il riscaldamento degli ambienti. Viene anche utilizzato come combustibile nei forni a secco per la fabbricazione del cemento.

                   

                  Frantumazione e rottura

                  Il carbone run-of-mine proveniente dalla cava deve essere frantumato a una dimensione superiore accettabile per il trattamento nell'impianto di preparazione. Tipici dispositivi di frantumazione e rottura sono:

                  • Interruttori dell'alimentatore: Un tamburo rotante dotato di picconi che fratturano il carbone. Il carbone viene consegnato da un trasportatore raschiante e il tamburo ruota nella stessa direzione del flusso del carbone. I demolitori di alimentazione sono comunemente usati nel sottosuolo, tuttavia ce ne sono alcuni in uso in superficie nel circuito di preparazione del carbone.
                  • Martelli rotanti: Il circuito dell'interruttore di un guscio fisso esterno con un tamburo rotante interno dotato di piastre forate. La velocità di rotazione tipica del tamburo è di 12-18 giri/min. Le piastre di sollevamento raccolgono il carbone di miniera che poi cade attraverso il diametro del tamburo. Il carbone più tenero si rompe e passa attraverso le perforazioni mentre la roccia più dura viene trasportata verso l'uscita. Il demolitore rotante svolge due funzioni, la riduzione delle dimensioni e l'arricchimento mediante rimozione della roccia.
                  • Frantoi a rulli: I frantoi a rulli possono essere costituiti da un singolo rullo rotante e da un'incudine fissa (piastra) o da due rulli che ruotano alla stessa velocità l'uno verso l'altro. Le facce del rullo sono generalmente dentate o ondulate. Una forma comune di frantoio è il frantoio a due stadi o a quattro rulli, per cui il prodotto proveniente dal primo frantoio a doppio rullo cade nel secondo frantoio a doppio rullo posto a un'apertura più piccola, con il risultato che è possibile ottenere una riduzione su larga scala in una sola macchina . Un'applicazione tipica sarebbe la frantumazione di materiale run-of-mine fino a 50 mm.

                   

                  La frantumazione viene talvolta utilizzata dopo il processo di pulizia del carbone, quando il carbone di grandi dimensioni viene frantumato per soddisfare le esigenze del mercato. Di solito vengono utilizzati frantoi a rulli o mulini a martelli. Il mulino a martelli è costituito da una serie di martelli oscillanti liberi che ruotano su un albero che colpiscono il carbone e lo lanciano contro una piastra fissa.

                  dimensionamento

                  Il carbone viene dimensionato prima e dopo il processo di arricchimento (pulizia). Diversi processi di pulizia vengono utilizzati su diverse dimensioni di carbone, in modo che il carbone grezzo che entra nell'impianto di preparazione del carbone venga vagliato (setacciato) in tre o quattro dimensioni che poi passano al processo di pulizia appropriato. Il processo di vagliatura viene solitamente effettuato mediante vibrovagli rettangolari con piano di vagliatura in rete o lamiera forata. Per dimensioni inferiori a 6 mm la vagliatura a umido viene utilizzata per aumentare l'efficienza dell'operazione di calibratura e per dimensioni inferiori a 0.5 mm viene posizionato un vaglio curvo statico (curva del setaccio) prima del vaglio vibrante per migliorare l'efficienza.

                  Dopo il processo di arricchimento, il carbone pulito viene talvolta dimensionato selezionando una varietà di prodotti per i mercati del carbone industriale e domestico. Il dimensionamento del carbone pulito è raramente utilizzato per il carbone per la generazione di elettricità (carbone termico) o per la produzione di acciaio (carbone metallurgico).

                  Stoccaggio e stoccaggio

                  Il carbone viene generalmente immagazzinato e stoccato in tre punti della catena di preparazione e movimentazione:

                  1. stoccaggio e stoccaggio del carbone grezzo tra la miniera e l'impianto di preparazione
                  2. deposito e stoccaggio di carbone pulito tra l'impianto di preparazione e il punto di carico ferroviario o stradale
                  3. deposito di carbone pulito nei porti che possono o meno essere controllati dalla miniera.

                   

                  Tipicamente lo stoccaggio del carbone grezzo avviene dopo la frantumazione e di solito assume la forma di depositi aperti (conici, allungati o circolari), silos (cilindrici) o bunker. È comune che la miscelazione dei giunti venga eseguita in questa fase per fornire un prodotto omogeneo all'impianto di preparazione. La miscelazione può essere semplice come il deposito sequenziale di carboni diversi su una pila conica per operazioni sofisticate che utilizzano trasportatori impilatori e recuperatori di ruote a tazze.

                  Il carbone pulito può essere immagazzinato in vari modi, come scorte aperte o silos. Il sistema di stoccaggio del carbone pulito è progettato per consentire il caricamento rapido di vagoni ferroviari o autocarri. I silos di carbone pulito sono generalmente costruiti su un binario che consente di trascinare lentamente sotto il silo treni unitari fino a 100 vagoni e riempirli fino a un peso noto. La pesatura in movimento viene solitamente utilizzata per mantenere un funzionamento continuo.

                  Ci sono pericoli intrinseci nei carboni accumulati. Le scorte possono essere instabili. Bisognerebbe vietare il calpestio dei cumuli perché possono verificarsi crolli interni e perché le bonifiche possono iniziare senza preavviso. La pulizia fisica dei blocchi o dei blocchi nei bunker o nei silos deve essere trattata con la massima cura poiché il carbone apparentemente stabile può scivolare improvvisamente.

                  Pulizia del carbone (beneficio)

                  Il carbone grezzo contiene materiale dal carbone "puro" alla roccia con una varietà di materiale intermedio, con densità relative che vanno da 1.30 a 2.5. Il carbone viene pulito separando il materiale a bassa densità (prodotto vendibile) dal materiale ad alta densità (rifiuti). L'esatta densità di separazione dipende dalla natura del carbone e dalle specifiche di qualità del carbone pulito. Non è pratico separare il carbone fine in base alla densità e di conseguenza 0.5 mm di carbone grezzo vengono separati mediante processi che utilizzano la differenza nelle proprietà superficiali del carbone e della roccia. Il metodo usualmente impiegato è la flottazione con schiuma.

                  Separazione di densità

                  Esistono due metodi di base impiegati, uno dei quali è un sistema che utilizza l'acqua, in cui il movimento del carbone grezzo nell'acqua fa sì che il carbone più leggero abbia un'accelerazione maggiore rispetto alla roccia più pesante. Il secondo metodo consiste nell'immergere il carbone grezzo in un liquido con una densità tra il carbone e la roccia con il risultato che il carbone galleggia e la roccia affonda (separazione del mezzo denso).

                  Gli impianti che utilizzano acqua sono i seguenti:

                  • Maschere: In questa applicazione il carbone grezzo viene introdotto in un bagno d'acqua pulsante. Il carbone grezzo viene spostato attraverso una piastra perforata con l'acqua che pulsa attraverso di essa. Si stabilisce un letto stratificato di materiale con la roccia più pesante in basso e il carbone più leggero in alto. Alla fine dello scarico, i rifiuti vengono rimossi dal carbone pulito. Le gamme di dimensioni tipiche trattate in una maschera vanno da 75 mm a 12 mm. Esistono maschere di carbone fine per applicazioni speciali che utilizzano un letto artificiale di roccia feldspatica.
                  • Tabelle di concentrazione: Un tavolo di concentrazione è costituito da un piano in gomma rigata portato su un meccanismo di supporto, collegato a un meccanismo di testa che impartisce un rapido movimento alternativo in direzione parallela ai fucili. L'inclinazione dello scivolo del tavolo può essere regolata. Un flusso d'acqua trasversale è fornito per mezzo di un lavatoio montato lungo il lato superiore del ponte. Il mangime entra appena prima dell'approvvigionamento idrico e viene distribuito a ventaglio sul ponte del tavolo dal movimento differenziale e dal flusso gravitazionale. Le particelle di carbone grezzo sono stratificate in zone (o strati) orizzontali. Il carbone pulito trabocca dal lato inferiore del tavolo e lo scarto viene rimosso dal lato opposto. I tavoli operano nella gamma di dimensioni 5 ´ 0.5 mm.
                  • Spirali: Il trattamento del carbone fine con spirali utilizza un principio per cui il carbone fine grezzo viene trasportato lungo un percorso a spirale in un flusso d'acqua e le forze centrifughe dirigono le particelle di carbone più leggere verso l'esterno del flusso e le particelle più pesanti verso l'interno. Un dispositivo separatore all'estremità di scarico separa il carbone fine dai rifiuti fini. Le spirali sono utilizzate come dispositivo di pulizia su frazioni di dimensioni 2 mm ´ 0.1 mm.
                  • Cicloni solo acqua: Il carbone grezzo trasportato dall'acqua viene immesso tangenzialmente sotto pressione in un ciclone, provocando un effetto vortice e le forze centrifughe spostano il materiale più pesante verso la parete del ciclone e da lì vengono trasportati al sottoflusso all'apice (o rubinetto). Le particelle più leggere (carbone) rimangono al centro del vortice del vortice e vengono rimosse verso l'alto tramite un tubo (vortex finder) e segnalano al troppopieno. L'esatta densità di separazione può essere regolata variando la pressione, la lunghezza e il diametro del cercatore di vortici e il diametro dell'apice. Il ciclone a sola acqua in genere tratta materiale nella gamma di dimensioni 0.5 mm ´ 0.1 mm e viene azionato in due fasi per migliorare l'efficienza di separazione.

                   

                  Il secondo tipo di separazione della densità è il mezzo denso. In un liquido pesante (mezzo denso), le particelle con densità inferiore al liquido (carbone) galleggeranno e quelle con densità superiore (roccia) affonderanno. L'applicazione industriale più pratica di un mezzo denso è una sospensione finemente macinata di magnetite in acqua. Questo ha molti vantaggi, vale a dire:

                  • La miscela è benigna, rispetto ai fluidi inorganici o organici.
                  • La densità può essere regolata rapidamente variando il rapporto magnetite/acqua.
                  • La magnetite può essere facilmente riciclata rimuovendola dai flussi di prodotto con separatori magnetici.

                   

                  Esistono due classi di separatori a mezzo denso, il separatore a vasca oa recipiente per carbone grezzo nella gamma 75 mm 12 mm e il separatore a ciclone per la pulizia del carbone nella gamma 5 mm ´ 0.5 mm.

                  I separatori a vasca possono essere vasche profonde o poco profonde in cui il materiale del galleggiante viene trasportato sul bordo della vasca e il materiale del lavello viene estratto dal fondo della vasca mediante catena raschiante o ruota a pale.

                  Il separatore a ciclone potenzia le forze gravitazionali con le forze centrifughe. L'accelerazione centrifuga è circa 20 volte maggiore dell'accelerazione di gravità che agisce sulle particelle nel separatore del bagno (questa accelerazione si avvicina a 200 volte maggiore dell'accelerazione di gravità all'apice del ciclone). Queste grandi forze spiegano l'elevato rendimento del ciclone e la sua capacità di trattare carbone di piccole dimensioni.

                  I prodotti dei separatori del mezzo denso, vale a dire il carbone pulito e i rifiuti, passano entrambi sugli schermi di drenaggio e risciacquo dove il mezzo di magnetite viene rimosso e riportato ai separatori. La magnetite diluita dagli schermi di risciacquo viene fatta passare attraverso separatori magnetici per recuperare la magnetite per il riutilizzo. I separatori magnetici sono costituiti da cilindri rotanti in acciaio inossidabile contenenti magneti ceramici fissi montati sull'albero del tamburo fisso. Il fusto è immerso in una vasca di acciaio inossidabile contenente la sospensione di magnetite diluita. Mentre il tamburo ruota, la magnetite aderisce all'area vicino ai magneti interni fissi. La magnetite viene espulsa dal bagno e fuori dal campo magnetico e cade dalla superficie del tamburo attraverso un raschiatore in un serbatoio di riserva.

                  Sia i misuratori di densità nucleare che gli analizzatori nucleari in linea sono utilizzati negli impianti di preparazione del carbone. Devono essere osservate le precauzioni di sicurezza relative agli strumenti sorgente di radiazioni.

                  Flottazione della schiuma

                  La flottazione della schiuma è un processo fisico-chimico che dipende dall'attaccamento selettivo delle bolle d'aria alle superfici delle particelle di carbone e dal non attaccamento delle particelle di rifiuto. Questo processo prevede l'utilizzo di opportuni reagenti per stabilire una superficie idrofoba (idrorepellente) sui solidi da far galleggiare. Le bolle d'aria vengono generate all'interno di un serbatoio (o cella) e man mano che salgono in superficie le particelle fini di carbone ricoperte di reagente aderiscono alla bolla, i rifiuti non di carbone rimangono sul fondo della cella. La schiuma contenente carbone viene rimossa dalla superficie mediante pale e quindi disidratata mediante filtrazione o centrifuga. I rifiuti (o sterili) passano in una cassetta di scarico e vengono solitamente addensati prima di essere pompati in un bacino di raccolta degli sterili.

                  I reagenti utilizzati nella flottazione a schiuma del carbone sono generalmente frullatori e collettori. Gli schiumatori vengono utilizzati per facilitare la produzione di una schiuma stabile (ovvero, schiume che non si rompono). Sono sostanze chimiche che riducono la tensione superficiale dell'acqua. L'ugello più comunemente usato nella flottazione del carbone è il metil isobutil carbinolo (MIBC). La funzione di un collettore è quella di favorire il contatto tra particelle di carbone e bolle d'aria formando un sottile rivestimento sulle particelle da far galleggiare, che rende la particella idrorepellente. Allo stesso tempo il collettore deve essere selettivo, cioè non deve ricoprire le particelle che non devono essere flottate (cioè i residui). Il collettore più comunemente usato nella flottazione del carbone è l'olio combustibile.

                  Bricchettatura

                  La bricchettatura del carbone ha una lunga storia. Alla fine del 1800, il carbone fine o allentato relativamente privo di valore veniva compresso per formare un "combustibile brevettato" o mattonella. Questo prodotto era accettabile sia per il mercato domestico che per quello industriale. Per formare una bricchetta stabile, era necessario un legante. Di solito venivano usati peci e catrami di carbone. L'industria della bricchettatura del carbone per il mercato interno è in declino da alcuni anni. Tuttavia, ci sono stati alcuni progressi nella tecnologia e nelle applicazioni.

                  I carboni di basso rango ad alta umidità possono essere migliorati mediante essiccazione termica e successiva rimozione di una parte dell'umidità intrinseca o "bloccata". Tuttavia, il prodotto di questo processo è friabile e soggetto al riassorbimento di umidità e alla combustione spontanea. La bricchettatura del carbone di basso rango consente di realizzare un prodotto stabile e trasportabile. La bricchettatura viene utilizzata anche nell'industria dell'antracite, dove i prodotti di grandi dimensioni hanno un prezzo di vendita notevolmente più elevato.

                  La bricchettatura del carbone è stata utilizzata anche nelle economie emergenti in cui le bricchette sono utilizzate come combustibile per cucinare nelle zone rurali. Il processo di produzione di solito comporta una fase di devolatilizzazione in cui il gas in eccesso o la materia volatile viene espulso prima della bricchettatura per produrre un combustibile domestico "senza fumo".

                  Il processo di bricchettatura, quindi, solitamente prevede le seguenti fasi:

                  • Essiccazione del carbone: Il contenuto di umidità è fondamentale perché ha un impatto sulla forza della bricchetta. I metodi utilizzati sono l'essiccazione diretta (un essiccatore flash che utilizza gas caldo) e l'essiccazione indiretta (un essiccatore a disco che utilizza il calore del vapore).
                  • Devolatilizzazione: Questo è applicabile solo ai carboni ad alta volatilità di basso rango. L'attrezzatura utilizzata è una cokeria a storta o ad alveare.
                  • Schiacciamento: Il carbone viene spesso frantumato perché una dimensione delle particelle più piccola si traduce in una bricchetta più forte.
                  • Raccoglitori: I leganti sono necessari per garantire che la bricchetta abbia una forza adeguata per resistere alla normale manipolazione. I tipi di leganti che sono stati usati sono pece di cokeria, asfalto di petrolio, lignosolforato di ammonio e amido. Il tasso di aggiunta tipico è dal 5 al 15% in peso. Il carbone fine e il legante vengono miscelati in un mulino a pug o in un miscelatore a pale a una temperatura elevata.
                  • Produzione di bricchette: La miscela carbone-legante viene alimentata ad una pressa a doppio rullo con superfici dentellate. È possibile realizzare una varietà di forme di bricchette a seconda del tipo di dentellatura del rullo. La forma più comune di mattonelle è la forma del cuscino. La pressione aumenta la densità apparente della miscela carbone-legante da 1.5 a 3 volte.
                  • Ricoprire e cuocere: Con alcuni leganti (lignosolforato di ammonio e asfalto di petrolio) è necessario un trattamento termico nell'intervallo di 300°C per indurire i bricchetti. Il forno per il trattamento termico è un trasportatore chiuso e riscaldato con gas caldi.
                  • Raffreddamento/tempra: Il forno di raffreddamento è un trasportatore chiuso con aria di ricircolo che passa per ridurre la temperatura della bricchetta a una condizione ambiente. I gas di scarico vengono raccolti, lavati e scaricati nell'atmosfera. La tempra con acqua viene talvolta utilizzata per raffreddare i bricchetti.

                   

                  La bricchettatura della lignite tenera con un elevato contenuto di umidità dal 60 al 70% è un processo leggermente diverso da quello descritto sopra. Le lignite vengono spesso migliorate mediante bricchettatura, che comporta la frantumazione, la vagliatura e l'essiccazione del carbone fino a circa il 15% di umidità, e la pressatura per estrusione senza legante in compatti. Grandi quantità di carbone vengono trattate in questo modo in Germania, India, Polonia e Australia. L'essiccatore utilizzato è un essiccatore a tubo rotativo riscaldato a vapore. Dopo la pressatura per estrusione, il carbone compattato viene tagliato e raffreddato prima di essere trasferito su nastri trasportatori a vagoni ferroviari, autocarri o depositi.

                  Gli impianti di bricchettatura trattano grandi quantità di materiale altamente combustibile associato a miscele potenzialmente esplosive di polvere di carbone e aria. Il controllo, la raccolta e la manipolazione della polvere, nonché una buona pulizia, sono tutti elementi di notevole importanza per un funzionamento sicuro.

                  Smaltimento rifiuti e sterili

                  Lo smaltimento dei rifiuti è parte integrante di un moderno impianto di preparazione del carbone. Sia i rifiuti grossolani che i residui fini sotto forma di liquami devono essere trasportati e smaltiti in modo ecologicamente responsabile.

                  Rifiuto grossolano

                  I rifiuti grossolani vengono trasportati tramite camion, nastro trasportatore o funivia all'area di smaltimento dei solidi, che di solito costituisce le pareti del deposito di sterili. I rifiuti possono anche essere restituiti alla fossa aperta.

                  Vengono ora utilizzate forme innovative ed economiche di trasporto di rifiuti grossolani, vale a dire la frantumazione e il trasporto mediante pompaggio sotto forma di liquame in un bacino di raccolta e anche mediante un sistema pneumatico al deposito sotterraneo.

                  È necessario selezionare un sito di smaltimento che abbia una quantità minima di superficie esposta e che allo stesso tempo garantisca una buona stabilità. Una struttura esposta su tutti i lati consente un maggiore drenaggio superficiale, con una maggiore tendenza alla formazione di limo nei corsi d'acqua vicini, ed anche una maggiore probabilità di autocombustione. Per minimizzare entrambi questi effetti sono necessarie maggiori quantità di materiale di copertura, compattazione e sigillatura. La struttura di smaltimento ideale è il tipo di funzionamento a valle.

                  Gli argini dei rifiuti degli impianti di preparazione possono fallire per diversi motivi:

                  • basi deboli
                  • pendii eccessivamente ripidi di altezze eccessive
                  • scarso controllo delle infiltrazioni di acqua e materiale fine attraverso la discarica
                  • controllo inadeguato dell'acqua durante eventi di precipitazioni estreme.

                   

                  Le principali categorie di tecniche di progettazione e costruzione che possono ridurre notevolmente i rischi ambientali associati allo smaltimento dei rifiuti di carbone sono:

                  • drenaggio dall'interno del mucchio di rifiuti
                  • deviazione del drenaggio superficiale
                  • compattazione dei rifiuti per ridurre al minimo la combustione spontanea
                  • stabilità del cumulo di rifiuti.

                   

                  tailings

                  Gli sterili (rifiuti solidi fini nell'acqua) vengono solitamente trasportati tramite tubazione in un'area di sequestro. Tuttavia, in alcuni casi il sequestro degli sterili non è accettabile dal punto di vista ambientale ed è necessario un trattamento alternativo, vale a dire la disidratazione degli sterili mediante pressa a nastro o centrifuga ad alta velocità e quindi lo smaltimento del prodotto disidratato mediante nastro o camion nell'area dei rifiuti grossolani.

                  I depositi di sterili (stagni) funzionano in base al principio che gli sterili si depositano sul fondo e l'acqua chiarificata risultante viene pompata all'impianto per il riutilizzo. L'elevazione della piscina nello stagno viene mantenuta in modo tale che i flussi in entrata della tempesta vengano immagazzinati e quindi prelevati mediante pompaggio o piccoli sistemi di decantazione. Potrebbe essere necessario rimuovere periodicamente i sedimenti dai depositi più piccoli per prolungarne la vita. Il terrapieno di contenimento del sequestro è solitamente costruito con rifiuti grossolani. Una cattiva progettazione del muro di contenimento e la liquefazione degli sterili a causa di uno scarso drenaggio possono portare a situazioni pericolose. Agenti stabilizzanti, generalmente prodotti chimici a base di calcio, sono stati utilizzati per produrre un effetto di cementazione.

                  I sequestri di sterili si sviluppano normalmente per un lungo periodo di vita della miniera, con condizioni in continuo cambiamento. Pertanto la stabilità della struttura di sequestro deve essere attentamente e continuamente monitorata.

                   

                  Di ritorno

                  Domenica, Marzo 13 2011 16: 15

                  Controllo a terra nelle miniere sotterranee

                  L'obiettivo principale del controllo a terra è quello di mantenere scavi sicuri nella roccia e nel suolo (i termini controllo degli strati e gestione delle piste sono utilizzati anche nelle miniere sotterranee e nelle miniere di superficie, rispettivamente). Il controllo a terra trova anche molte applicazioni in progetti di ingegneria civile come tunnel, centrali idroelettriche e depositi di scorie nucleari. È stata definita come l'applicazione pratica della meccanica delle rocce all'attività mineraria quotidiana. Il National Committee on Rock Mechanics degli Stati Uniti ha proposto la seguente definizione: “La meccanica delle rocce è la scienza teorica e applicata del comportamento meccanico della roccia e degli ammassi rocciosi; è quel ramo della meccanica che si occupa della risposta della roccia e degli ammassi rocciosi ai campi di forza del loro ambiente fisico”.

                  Gli ammassi rocciosi mostrano un comportamento estremamente complesso e la meccanica delle rocce e il controllo del suolo sono stati oggetto di considerevoli ricerche fondamentali e applicate in tutto il mondo sin dagli anni '1950. Per molti versi il controllo a terra è un mestiere più che una scienza. Il controllo del suolo richiede una comprensione della geologia strutturale, delle proprietà delle rocce, dei regimi di sollecitazione delle acque sotterranee e del suolo e di come questi fattori interagiscono. Gli strumenti includono i metodi di indagine del sito e di prova della roccia, le misure per ridurre al minimo i danni all'ammasso roccioso causati dall'esplosione, l'applicazione delle tecniche di progettazione, il monitoraggio e il supporto del terreno. Negli ultimi anni si sono verificati diversi importanti sviluppi nella meccanica delle rocce e nel controllo del suolo, tra cui lo sviluppo di tecniche di progettazione empirica e di analisi al computer per la progettazione delle miniere, l'introduzione e l'ampio utilizzo di una varietà di strumenti di monitoraggio del suolo e lo sviluppo di strumenti di supporto a terra specializzati e tecniche. Molte operazioni minerarie dispongono di reparti di controllo a terra composti da ingegneri e tecnici specializzati.

                  Le aperture sotterranee sono più difficili da creare e mantenere rispetto ai pendii rocciosi o nel suolo, quindi le miniere sotterranee generalmente devono dedicare più risorse e sforzi di progettazione al controllo del suolo rispetto alle miniere e alle cave di superficie. Nei tradizionali metodi di estrazione sotterranea, come il ritiro e il taglio e il riempimento, i lavoratori sono direttamente esposti a terreni potenzialmente instabili nella zona mineraria. Nei metodi di estrazione alla rinfusa, come l'arresto del blasthole, i lavoratori non entrano nella zona mineraria. Negli ultimi decenni c'è stata una tendenza ad allontanarsi dai metodi selettivi ai metodi di massa.

                  Tipi di guasto a terra

                  La struttura e lo stress della roccia sono importanti cause di instabilità nelle miniere.

                  Un particolare ammasso roccioso è costituito da roccia intatta e da un numero qualsiasi di strutture rocciose o discontinuità strutturali. I principali tipi di strutture rocciose includono piani di lettiera (piani di divisione che separano i singoli strati), pieghe (curvature negli strati rocciosi), faglie (fratture su cui si è verificato il movimento), dicchi (intrusioni tabulari di roccia ignea) e giunti (interruzioni di rocce geologiche) origine lungo la quale non c'è stato alcuno spostamento visibile). Le seguenti proprietà delle discontinuità strutturali influenzano il comportamento ingegneristico degli ammassi rocciosi: orientamento, spaziatura, persistenza, rugosità, apertura e presenza di materiale di riempimento. La raccolta di informazioni strutturali pertinenti da parte di ingegneri e geologi è una componente importante del programma di controllo a terra in un'operazione mineraria. Sono ora disponibili sofisticati programmi per computer per analizzare i dati strutturali e la geometria e la stabilità dei cunei nelle miniere di superficie o sotterranee.

                  Anche le sollecitazioni nella roccia possono causare instabilità nelle miniere; la conoscenza del comportamento sforzo-deformazione degli ammassi rocciosi è essenziale per una solida progettazione ingegneristica. Prove di laboratorio su provini cilindrici di roccia prelevati da carote di perforazione possono fornire utili indicazioni di resistenza e deformabilità relative alla roccia intatta; diversi tipi di roccia si comportano in modo diverso, dal comportamento plastico del sale al comportamento elastico e fragile di molte rocce dure. La giunzione influenzerà notevolmente la resistenza e la deformabilità dell'intero ammasso roccioso.

                  Esistono alcuni tipi comuni di cedimenti dei pendii rocciosi nelle miniere e nelle cave di superficie. La modalità di rottura del blocco scorrevole si verifica quando il movimento avviene lungo una o più strutture rocciose (taglio piano, percorso a gradino, cuneo, cuneo a gradino o cedimenti di lastre); una rottura per taglio rotazionale può verificarsi in un terreno o in un pendio di ammasso roccioso debole; ulteriori modalità di cedimento includono il ribaltamento di blocchi formati da strutture che si abbassano ripidamente e lo sfilacciamento (ad esempio, lo spostamento di blocchi a causa di gelo-disgelo o pioggia).

                  I principali cedimenti dei pendii possono essere catastrofici, sebbene l'instabilità dei pendii non significhi necessariamente il cedimento dei pendii dal punto di vista operativo. La stabilità dei singoli banchi è solitamente di interesse più immediato per l'operazione, poiché il guasto può verificarsi con poco preavviso, con potenziale perdita di vite umane e danni alle apparecchiature.

                  Nelle miniere sotterranee, l'instabilità può derivare dal movimento e dal collasso di blocchi di roccia a seguito di instabilità strutturale, cedimento della roccia attorno all'apertura a seguito di condizioni di elevata sollecitazione della roccia, una combinazione di cedimento della roccia indotto da sollecitazione e instabilità strutturale e instabilità causata da scoppi di roccia. La struttura rocciosa può influenzare la scelta di un metodo di estrazione sotterranea e la progettazione dei layout minerari perché può controllare campate di scavo stabili, capacità di supporto dei requisiti e subsidenza. La roccia in profondità è soggetta a sollecitazioni derivanti dal peso degli strati sovrastanti e da sollecitazioni di origine tettonica, e le sollecitazioni orizzontali sono spesso superiori a quelle verticali. Sono disponibili strumenti per determinare il livello di sollecitazione del terreno prima dell'inizio dell'attività mineraria. Quando viene scavata un'apertura di una miniera, il campo di sollecitazione attorno a questa apertura cambia e forse supera la forza dell'ammasso roccioso, con conseguente instabilità.

                  Esistono anche vari tipi di guasti che si osservano comunemente nelle miniere sotterranee di roccia dura. A bassi livelli di sollecitazione, i cedimenti sono in gran parte controllati strutturalmente, con cunei o blocchi che cadono dal tetto o scivolano fuori dalle pareti delle aperture. Questi cunei o blocchi sono formati dall'intersezione di discontinuità strutturali. A meno che non siano supportati cunei o blocchi sciolti, il cedimento può continuare fino a quando non si verifica l'inarcamento naturale dell'apertura. Nei depositi stratificati, la separazione del letto e il cedimento possono verificarsi lungo i piani di lettiera. Sotto elevati livelli di sollecitazione, il cedimento consiste in fragili scheggiature e placche nel caso di un massiccio ammasso roccioso con pochi giunti, fino a un tipo più duttile di cedimento per ammassi rocciosi fortemente articolati.

                  Un rockburst può essere definito come un danno ad uno scavo che si verifica in modo improvviso o violento ed è associato ad un evento sismico. Sono stati identificati vari meccanismi di danno da rockburst, vale a dire l'espansione o l'instabilità della roccia dovuta a fratture attorno all'apertura, cadute di massi indotte da scuotimento sismico ed espulsione di roccia dovuta al trasferimento di energia da una sorgente sismica remota. Le esplosioni di roccia e gas si verificano in modo catastrofico in alcune miniere di carbone, sale e altre miniere a causa di elevate sollecitazioni della roccia e grandi volumi di metano compresso o anidride carbonica. Nelle cave e nelle miniere a cielo aperto si è verificato anche un improvviso cedimento e sollevamento dei pavimenti rocciosi. In diversi paesi sono state condotte ricerche considerevoli sulle cause e sulla possibile attenuazione delle esplosioni di massi. Le tecniche per ridurre al minimo le esplosioni di roccia includono l'alterazione della forma, dell'orientamento e della sequenza di estrazione, l'uso di una tecnica nota come destress blasting, il riempimento rigido della miniera e l'uso di sistemi di supporto specializzati. Sofisticati sistemi di monitoraggio sismico locale o in tutta la miniera possono aiutare nell'identificazione e nell'analisi dei meccanismi di origine, sebbene la previsione delle esplosioni di roccia rimanga al momento inaffidabile.

                  Nella provincia canadese dell'Ontario, quasi un terzo di tutti gli infortuni mortali sotterranei nell'industria mineraria altamente meccanizzata deriva da frane e scoppi di massi; la frequenza di incidenti mortali per frane e scoppi di massi per il periodo 1986-1995 è stata di 0.014 per 200,000 ore lavorate nel sottosuolo. Nelle industrie minerarie sotterranee meno meccanizzate, o dove il supporto a terra non è ampiamente utilizzato, ci si può aspettare una frequenza di infortuni e decessi notevolmente più elevata a causa di cadute di terra e scoppi di massi. Il record di sicurezza relativo al controllo a terra per le miniere di superficie e le cave è generalmente migliore rispetto alle miniere sotterranee.

                  Metodi di progettazione

                  La progettazione di scavi sotterranei è il processo di prendere decisioni ingegneristiche su questioni quali l'ubicazione, le dimensioni e le forme degli scavi e dei pilastri di roccia, la sequenza mineraria e l'applicazione dei sistemi di supporto. Nelle miniere a cielo aperto, è necessario scegliere un angolo di inclinazione ottimale per ogni sezione della fossa, insieme ad altri aspetti progettuali e al supporto del pendio. La progettazione di una miniera è un processo dinamico che viene aggiornato e perfezionato man mano che maggiori informazioni diventano disponibili attraverso l'osservazione e il monitoraggio durante l'estrazione. I metodi di progettazione empirica, osservativa e analitica sono comunemente usati.

                  Metodi empirici spesso utilizzano un sistema di classificazione degli ammassi rocciosi (sono stati sviluppati diversi schemi di questo tipo, come il Rock Mass System e il Rock Tunneling Quality Index), integrato da raccomandazioni di progettazione basate sulla conoscenza della pratica accettata. Diverse tecniche di progettazione empirica sono state applicate con successo, come il metodo del grafico di stabilità per la progettazione di stope aperte.

                  Metodi osservativi fare affidamento sul monitoraggio effettivo del movimento del terreno durante lo scavo per rilevare instabilità misurabili e sull'analisi dell'interazione terreno-supporto. Esempi di questo approccio includono il nuovo metodo di tunneling austriaco e il metodo di convergenza-confinamento.

                  metodi analitici utilizzare l'analisi delle sollecitazioni e delle deformazioni intorno alle aperture. Alcune delle prime tecniche di analisi delle sollecitazioni utilizzavano soluzioni matematiche in forma chiusa o modelli fotoelastici, ma la loro applicazione era limitata a causa della complessa forma tridimensionale della maggior parte degli scavi sotterranei. Recentemente sono stati sviluppati numerosi metodi numerici basati su computer. Questi metodi forniscono i mezzi per ottenere soluzioni approssimate ai problemi di sollecitazioni, spostamenti e cedimenti nella roccia che circonda le aperture della miniera.

                  Recenti perfezionamenti hanno incluso l'introduzione di modelli tridimensionali, la capacità di modellare le discontinuità strutturali e l'interazione roccia-supporto e la disponibilità di interfacce grafiche user-friendly. Nonostante i loro limiti, i modelli numerici possono fornire informazioni reali sul comportamento complesso delle rocce.

                  Le tre metodologie sopra descritte devono essere considerate come parti essenziali di un approccio unificato alla progettazione di scavi in ​​sotterraneo piuttosto che come tecniche indipendenti. L'ingegnere progettista dovrebbe essere preparato a utilizzare una serie di strumenti ea rivalutare la strategia di progettazione quando richiesto dalla quantità e qualità delle informazioni disponibili.

                  Controlli di perforazione e sabbiatura

                  Una preoccupazione particolare con l'esplosivo è il suo effetto sulla roccia nelle immediate vicinanze di uno scavo. Fratture locali intense e disgregazione dell'integrità dell'assieme interconnesso e articolato possono essere prodotte nella roccia del campo vicino da una cattiva progettazione dell'esplosione o da procedure di perforazione. Danni più estesi possono essere indotti dalla trasmissione di energia esplosiva al campo lontano, che può innescare instabilità nelle strutture della miniera.

                  I risultati dell'esplosione sono influenzati dal tipo di roccia, dal regime di stress, dalla geologia strutturale e dalla presenza di acqua. Le misure per ridurre al minimo i danni da esplosione includono la scelta corretta dell'esplosivo, l'uso di tecniche di esplosione perimetrale come l'esplosione pre-divisa (fori paralleli e ravvicinati, che definiranno il perimetro dello scavo), cariche di disaccoppiamento (il diametro dell'esplosivo è inferiore a quello del blasthole), temporizzazione del ritardo e fori del buffer. La geometria dei fori praticati influisce sul successo di un'esplosione di controllo del muro; la disposizione dei fori e l'allineamento devono essere attentamente controllati.

                  Il monitoraggio delle vibrazioni delle esplosioni viene spesso eseguito per ottimizzare i modelli di esplosioni ed evitare danni all'ammasso roccioso. Sono stati sviluppati criteri empirici di danno da esplosione. Le apparecchiature di monitoraggio delle esplosioni sono costituite da trasduttori montati in superficie oa fondo foro, cavi che portano a un sistema di amplificazione e un registratore digitale. La progettazione dell'esplosione è stata migliorata dallo sviluppo di modelli computerizzati per la previsione delle prestazioni dell'esplosione, compresa la frammentazione, il profilo del letame e la penetrazione delle crepe dietro i fori dell'esplosione. I dati di input per questi modelli includono la geometria dello scavo e del modello perforato e caricato, le caratteristiche di detonazione degli esplosivi e le proprietà dinamiche della roccia.

                  Ridimensionamento del tetto e delle pareti degli scavi

                  Il ridimensionamento è la rimozione di lastre di roccia sciolte dai tetti e dalle pareti degli scavi. Può essere eseguita manualmente con una barra abrasiva in acciaio o alluminio o utilizzando una macchina abrasiva meccanica. Durante la scalatura manuale, il minatore controlla la solidità della roccia colpendo il tetto; un suono simile a un tamburo di solito indica che il terreno è sciolto e dovrebbe essere bloccato. Il minatore deve seguire regole rigide per evitare lesioni durante la scalata (ad esempio, scalare da un terreno buono a un terreno non controllato, mantenere un buon appoggio e un'area libera per ritirarsi e assicurarsi che la roccia scagliata abbia un posto adeguato su cui cadere). Il ridimensionamento manuale richiede uno sforzo fisico considerevole e può essere un'attività ad alto rischio. Ad esempio, in Ontario, Canada, un terzo di tutti gli infortuni causati da cadute di massi si verificano durante il ridimensionamento.

                  L'uso di cestelli su bracci estensibili in modo che i minatori possano scalare manualmente gli schienali alti introduce ulteriori rischi per la sicurezza, come il possibile ribaltamento della piattaforma di scalatura a causa della caduta di massi. Gli impianti di ridimensionamento meccanici sono ormai all'ordine del giorno in molte grandi operazioni minerarie. L'unità di scagliatura è costituita da un martello demolitore idraulico pesante, raschiatore o martello battente, montato su un braccio girevole, a sua volta fissato a un telaio mobile.

                  Supporto a terra

                  L'obiettivo principale del supporto al suolo è quello di aiutare l'ammasso roccioso a sostenersi. Nel rinforzo della roccia, i bulloni da roccia sono installati all'interno dell'ammasso roccioso. Nel supporto roccioso, come quello fornito da insiemi di acciaio o legno, viene fornito un supporto esterno all'ammasso roccioso. Le tecniche di supporto del terreno non hanno trovato ampia applicazione nelle miniere di superficie e nelle cave, in parte a causa dell'incertezza della geometria ultima della fossa e in parte a causa dei problemi di corrosione. Un'ampia varietà di sistemi di bullonatura è disponibile in tutto il mondo. I fattori da considerare quando si seleziona un particolare sistema includono le condizioni del terreno, la durata prevista dello scavo, la facilità di installazione, la disponibilità e il costo.

                  Il rockbolt ancorato meccanicamente è costituito da un guscio di espansione (sono disponibili vari design per adattarsi a diversi tipi di roccia), bullone in acciaio (filettato o con testa forgiata) e piastra frontale. Il guscio di espansione è generalmente costituito da lame dentate di ghisa malleabile con un cuneo conico filettato ad un'estremità del bullone. Quando il bullone viene ruotato all'interno del foro, il cono viene forzato nelle lame e le preme contro le pareti del foro. Il guscio di espansione aumenta la sua presa sulla roccia all'aumentare della tensione sullo spit. Sono disponibili bulloni di varie lunghezze, insieme a una gamma di accessori. I rockbolt ancorati meccanicamente sono relativamente economici e, quindi, più ampiamente utilizzati per il supporto a breve termine nelle miniere sotterranee.

                  Il tassello cementato è costituito da una barra di rinforzo nervata che viene inserita in un foro e incollata alla roccia per tutta la sua lunghezza, fornendo un rinforzo a lungo termine alla massa rocciosa. Vengono utilizzati diversi tipi di malta cementizia e resina poliestere. La malta liquida può essere posizionata nel foro mediante pompaggio o utilizzando cartucce, il che è rapido e conveniente. Sono disponibili tasselli in acciaio e fibra di vetro di vari diametri e i bulloni possono essere non tesi o tesi.

                  Lo stabilizzatore di attrito è comunemente costituito da un tubo di acciaio scanalato per tutta la sua lunghezza, che, quando inserito in un foro leggermente sottodimensionato, si comprime e sviluppa attrito tra il tubo di acciaio e la roccia. Il diametro del foro deve essere controllato entro tolleranze ristrette affinché questo bullone sia efficace.

                  Il rockbolt Swellex è costituito da un tubo d'acciaio ad evolvente che viene inserito in un foro ed espanso mediante pressione idraulica mediante una pompa portatile. Sono disponibili vari tipi e lunghezze di tubi Swellex.

                  Il bullone del cavo stuccato viene spesso installato per controllare la speleologia e stabilizzare i tetti e le pareti delle fermate sotterranee. Generalmente viene utilizzata una malta cementizia Portland, mentre le geometrie dei cavi e le procedure di installazione variano. Nelle miniere si trovano anche barre di armatura ad alta capacità e ancoraggi da roccia, insieme ad altri tipi di bulloni, come i bulloni tubolari ancorati meccanicamente con malta liquida.

                  Cinghie o reti in acciaio, realizzate con filo intrecciato o saldato, sono spesso installate nel tetto o nelle pareti dell'apertura per sostenere la roccia tra i bulloni.

                  Le operazioni minerarie dovrebbero sviluppare un programma di controllo della qualità, che può includere una serie di test sul campo, per garantire che il supporto a terra sia efficace. Installazioni di supporto a terra inadeguate possono essere il risultato di una progettazione inadeguata (mancata scelta del tipo, della lunghezza o del modello di supporto a terra corretti per le condizioni del terreno), materiali di supporto a terra inferiori agli standard (come forniti dal produttore o danneggiati durante la movimentazione o a causa delle condizioni di stoccaggio nel sito della miniera), carenze di installazione (attrezzature difettose, tempi di installazione inadeguati, preparazione inadeguata della superficie rocciosa, scarsa formazione delle squadre o mancato rispetto delle procedure specificate), effetti indotti dall'attività mineraria imprevisti in fase di progettazione (variazioni di stress, stress o frattura/scheggiatura indotta da esplosione, rilassamento articolare o esplosione di massi) o modifiche al progetto della miniera (modifiche alla geometria dello scavo o alla durata di servizio più lunga di quanto originariamente previsto).

                  Il comportamento degli ammassi rocciosi rinforzati o supportati rimane incompletamente compreso. Sono state sviluppate regole empiriche, linee guida di progettazione empiriche basate su sistemi di classificazione degli ammassi rocciosi e programmi per computer. Tuttavia, il successo di un particolare progetto dipende in gran parte dalla conoscenza e dall'esperienza dell'ingegnere di controllo a terra. Un ammasso roccioso di buona qualità, con poche discontinuità strutturali e piccole aperture di vita utile limitata, può richiedere poco o nessun supporto. Tuttavia, in questo caso potrebbero essere necessari bulloni da roccia in posizioni selezionate per stabilizzare i blocchi che sono stati identificati come potenzialmente instabili. In molte miniere, la bullonatura del modello, l'installazione sistematica di bulloni da roccia su una griglia regolare per stabilizzare il tetto o le pareti, è spesso specificata per tutti gli scavi. In tutti i casi, minatori e supervisori devono avere esperienza sufficiente per riconoscere le aree in cui potrebbe essere necessario un supporto aggiuntivo.

                  La forma di sostegno più antica e più semplice è il palo di legno; a volte vengono installati puntelli e presepi in legno durante l'estrazione su terreni instabili. Gli archi in acciaio e i set in acciaio sono elementi ad alta capacità di carico utilizzati per sostenere gallerie o carreggiate. Nelle miniere sotterranee, un ulteriore e importante supporto del terreno è fornito dal riempimento della miniera, che può essere costituito da roccia di scarto, sabbia o residui di macinazione e un agente cementante. Il riempimento viene utilizzato per riempire i vuoti creati dall'estrazione mineraria sotterranea. Tra le sue numerose funzioni, il riempimento aiuta a prevenire cedimenti su larga scala, confina e quindi fornisce resistenza residua ai pilastri rocciosi, consente il trasferimento delle sollecitazioni rocciose, aiuta a ridurre la subsidenza superficiale, consente il massimo recupero del minerale e fornisce una piattaforma di lavoro in alcuni metodi di estrazione.

                  Un'innovazione relativamente recente in molte miniere è stata l'uso di calcestruzzo spruzzato, che è cemento spruzzato su una parete rocciosa. Può essere applicato direttamente su roccia senza altra forma di supporto, oppure può essere spruzzato su rete e tasselli, formando parte di un sistema di supporto integrato. È possibile aggiungere fibre di acciaio, insieme ad altri additivi e mix design per conferire proprietà specifiche. Esistono due diversi processi di spritzcreting, denominati dry mix e wet mix. Il calcestruzzo proiettato ha trovato numerose applicazioni nelle miniere, inclusa la stabilizzazione di pareti rocciose che altrimenti si disgregherebbero a causa della loro stretta giunzione. Nelle miniere a cielo aperto, il calcestruzzo proiettato è stato utilizzato con successo anche per stabilizzare i cedimenti progressivi da sfilacciamento. Altre innovazioni recenti includono l'uso di rivestimenti spray in poliuretano nelle miniere sotterranee.

                  Per funzionare efficacemente durante un'esplosione, i sistemi di supporto devono possedere determinate caratteristiche importanti, tra cui la deformazione e l'assorbimento di energia. La selezione del supporto in condizioni di rockburst è oggetto di ricerca in corso in diversi paesi e sono state sviluppate nuove raccomandazioni di progettazione.

                  Nelle piccole aperture sotterranee, l'installazione manuale del supporto a terra viene comunemente eseguita utilizzando un trapano a tappo. Negli scavi più grandi sono disponibili attrezzature semi-meccanizzate (perforazione meccanizzata e attrezzatura manuale per l'installazione di bulloni da roccia) e attrezzature completamente meccanizzate (perforazione meccanizzata e installazione di bulloni da roccia controllate da un pannello dell'operatore situato sotto il tetto imbullonato). L'installazione manuale del supporto a terra è un'attività ad alto rischio. Ad esempio, in Ontario, Canada, un terzo di tutti gli infortuni causati da cadute di massi durante il periodo 1986-1995 si è verificato durante l'installazione di bulloni da roccia e l'8% di tutti gli infortuni sotterranei si è verificato durante l'installazione di bulloni da roccia.

                  Altri pericoli includono possibili schizzi di malta cementizia o resina negli occhi, reazioni allergiche da fuoriuscita di sostanze chimiche e affaticamento. L'installazione di un gran numero di bulloni da roccia è resa più sicura ed efficiente dall'uso di macchine di serraggio meccanizzate.

                  Monitoraggio delle condizioni del suolo

                  Il monitoraggio delle condizioni del suolo nelle miniere può essere effettuato per una serie di motivi, tra cui l'ottenimento dei dati necessari per la progettazione della miniera, come la deformabilità dell'ammasso roccioso o le sollecitazioni della roccia; verificare i dati e le ipotesi di progettazione, consentendo in tal modo la calibrazione dei modelli informatici e l'adeguamento dei metodi di estrazione per migliorare la stabilità; valutare l'efficacia del supporto a terra esistente ed eventualmente dirigere l'installazione di supporto aggiuntivo; e avviso di potenziali guasti a terra.

                  Il monitoraggio delle condizioni del terreno può essere effettuato visivamente o con l'ausilio di strumenti specializzati. Le ispezioni superficiali e sotterranee devono essere eseguite con attenzione e con l'ausilio di luci di ispezione ad alta intensità se necessario; minatori, supervisori, ingegneri e geologi hanno tutti un ruolo importante da svolgere nello svolgimento di ispezioni regolari.

                  Segni visivi o udibili di cambiamento delle condizioni del terreno nelle miniere includono ma non sono limitati alla condizione del carotaggio diamantato, contatti tra tipi di roccia, terreno a forma di tamburo, presenza di caratteristiche strutturali, carico evidente del supporto del terreno, sollevamento del pavimento, nuove crepe su pareti o tetti, falde acquifere e cedimenti di pilastri. I minatori spesso si affidano a strumenti semplici (ad esempio, cuneo di legno nella fessura) per fornire un avviso visivo che si è verificato il movimento del tetto.

                  La pianificazione e l'implementazione di un sistema di monitoraggio comporta la definizione dello scopo del programma e delle variabili da monitorare, la determinazione dell'accuratezza di misurazione richiesta, la selezione e l'installazione delle apparecchiature e la definizione della frequenza delle osservazioni e dei mezzi di presentazione dei dati. Le apparecchiature di monitoraggio devono essere installate da personale esperto. La semplicità, la ridondanza e l'affidabilità dello strumento sono considerazioni importanti. Il progettista dovrebbe determinare ciò che costituisce una minaccia per la sicurezza o la stabilità. Ciò dovrebbe includere la preparazione di piani di emergenza nel caso in cui questi livelli di allerta vengano superati.

                  I componenti di un sistema di monitoraggio includono un sensore, che risponde ai cambiamenti nella variabile monitorata; un sistema di trasmissione, che trasmette l'uscita del sensore alla posizione di lettura, utilizzando aste, cavi elettrici, linee idrauliche o linee radiotelemetriche; un'unità di lettura (ad esempio, comparatore, manometro, multimetro o display digitale); e un'unità di registrazione/elaborazione (ad es. registratore a nastro, datalogger o microcomputer).

                  Esistono varie modalità di funzionamento dello strumento, vale a dire:

                    • meccanico: spesso forniscono i metodi più semplici, economici e affidabili di rilevamento, trasmissione e lettura. I rilevatori di movimento meccanici utilizzano un'asta o un nastro d'acciaio, fissati alla roccia a un'estremità e in contatto con un comparatore o un sistema elettrico all'altra. Il principale svantaggio dei sistemi meccanici è che non si prestano né alla lettura a distanza né alla registrazione continua.
                    • ottico: utilizzato nei metodi di rilevamento convenzionali, precisi e fotogrammetrici per stabilire i profili degli scavi, misurare i movimenti dei confini degli scavi e monitorare i cedimenti superficiali.
                    • idraulico e pneumatico: trasduttori a membrana utilizzati per misurare la pressione dell'acqua, sostenere carichi e così via. La grandezza misurata è una pressione del fluido che agisce su un lato di un diaframma flessibile in metallo, gomma o plastica.
                    • elettrico: la modalità strumento più comune utilizzata nelle miniere, sebbene i sistemi meccanici trovino ancora un uso diffuso nel monitoraggio degli spostamenti. I sistemi elettrici funzionano secondo uno dei tre principi, estensimetro a resistenza elettrica, filo vibrante e autoinduttanza.

                           

                          Le variabili più comunemente monitorate includono il movimento (utilizzando metodi di rilevamento, dispositivi di superficie come fessurimetri ed estensimetri a nastro, dispositivi da foro come estensimetri ad asta o inclinometri); sollecitazioni della roccia (sollecitazione assoluta o variazione della sollecitazione dai dispositivi di trivellazione); pressione, carico e deformazione sui dispositivi di supporto a terra (es. celle di carico); eventi sismici e vibrazioni esplosive.

                           

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