La minería de tajo largo es una forma de minería de carbón subterránea en la que se extrae un muro largo de carbón en una sola rebanada (normalmente de 0,6 a 1,0 m de espesor). El panel de tajo largo (el bloque de carbón que se extrae) tiene típicamente de 3 a 4 km (1,9 a 2,5 millas) de largo y 250 a 400 m (820 a 1310 pies) de ancho.
Historia
La idea básica de la minería de tajo largo se desarrolló en Inglaterra a finales del siglo XVII. Los mineros socavaron el carbón a lo largo del ancho del frente de carbón, retirando el carbón a medida que caía, y usaron puntales de madera para controlar la caída del techo detrás del frente. Esto se conocía como el método de minería de Shropshire . [1] Si bien la tecnología ha cambiado considerablemente, la idea básica sigue siendo la misma, eliminar esencialmente todo el carbón de una cara ancha de carbón y permitir que el techo y la roca suprayacente se derrumben en el vacío detrás, mientras se mantiene un espacio de trabajo seguro a lo largo el rostro de los mineros.
A partir de 1900, se aplicó la mecanización a este método. Para 1940, algunos se refirieron a la minería de tajo largo como "el método de transporte" de la minería, después de la pieza de maquinaria más prominente involucrada. [2] A diferencia de la minería de tajo largo anterior, el uso de una cinta transportadora paralela al frente de carbón obligó a desarrollar el frente a lo largo de una línea recta. La única otra maquinaria utilizada fue un cortador eléctrico para socavar el frente de carbón y taladros eléctricos para voladuras para dejar caer el frente. Una vez caído, se utilizó mano de obra para cargar carbón en el transportador paralelo al frente y colocar puntales de madera para controlar la caída del techo.
Estas minas de tajo largo de baja tecnología continuaron operando en la década de 1970. El ejemplo más conocido fue la mina New Gladstone cerca de Centerville, Iowa , "una de las últimas minas de tajo largo en avance en los Estados Unidos". [3] Esta mina de tajo largo no utilizaba una cinta transportadora, sino que dependía de los ponis para transportar las tinas de carbón desde el frente hasta la pendiente, donde un polipasto transportaba las tinas a la superficie. [4] [5]
La minería de tajo largo se ha utilizado ampliamente como la etapa final en la minería de antiguas minas de pilares y salas . En este contexto, la minería de tajo largo se puede clasificar como una forma de minería en retirada .
Diseño
Los caminos de entrada se conducen a la parte posterior de cada panel antes de que comience la extracción de tajo largo. El camino de la puerta a lo largo de un lado de la cuadra se llama maingate o puerta principal; la carretera del otro lado se llama puerta trasera. Donde el espesor del carbón lo permite, estas vías de acceso han sido desarrolladas previamente por unidades mineras continuas, ya que el tajo largo en sí no es capaz del desarrollo inicial. El diseño de Longwall podría ser del tipo "avance" o del tipo "retroceso". En el tipo de avance, los caminos de entrada se forman a medida que avanza el frente de carbón. En vetas más delgadas se puede utilizar el método de minería de tajo largo de avance. En el tipo de retiro, el panel es una cara que los conecta a ambos. Solo el camino de maingate se forma antes del frente. El camino de la compuerta trasera se forma detrás del frente de carbón quitando la piedra por encima de la altura del carbón para formar un camino que sea lo suficientemente alto para viajar. El extremo del bloque que incluye el equipo de tajo largo se llama frente. El otro extremo del bloque suele ser una de las principales vías de circulación de la mina. La cavidad detrás del tajo largo se llama goaf, goff o gob. [6]
Ventilación
Por lo general, el aire de entrada (fresco) sube por la puerta principal, atraviesa la cara y luego baja por la puerta trasera, conocida como ventilación tipo 'U'. Una vez pasada la cara, el aire ya no es aire fresco, sino aire de retorno que se lleva el polvo de carbón y los gases de la mina como el metano , el dióxido de carbono , dependiendo de la geología del carbón. De aire de retorno se extrae por la ventilación ventiladores montados en la superficie. Se pueden utilizar otros métodos de ventilación cuando el aire de admisión también pasa por la puerta principal y entra en un purgador o en un camino de retorno, lo que reduce las emisiones de gas desde la goaf hasta el frente, o el aire de admisión sube por la puerta trasera y atraviesa el frente en la misma dirección que la cadena de la cara en un sistema homotrópico. [7]
Para evitar la combustión espontánea del carbón en el área de la pica, se puede permitir que se acumulen gases detrás de los sellos para excluir el oxígeno del área sellada de la pica. Cuando una cabra pueda contener una mezcla explosiva de metano y oxígeno, se puede usar inyección / inertización de nitrógeno para excluir el oxígeno o empujar la mezcla explosiva profundamente en la caña donde no hay fuentes probables de ignición. Se requiere que los sellos sean monitoreados en cada turno por un supervisor de mina certificado para detectar daños y fugas de gases nocivos. [ cita requerida ]
Equipo
Una serie de gatos hidráulicos , llamados soportes de techo, calzos o protectores eléctricos, que suelen tener 1,75 m (5 pies 9 pulgadas) de ancho y se colocan en una línea larga, uno al lado del otro, hasta 400 m (1300 pies) de longitud en orden para sostener el techo de la cara del carbón. Un calzo individual puede pesar de 30 a 40 toneladas, extenderse a una altura de corte máxima de hasta 6 m (20 pies) y tener un índice de rendimiento de 1000 a 1250 toneladas cada uno, y avanzar hidráulicamente por sí mismo 1 m (3 pies 3 pulg.) A hora.
El carbón se corta de la superficie del carbón mediante una máquina llamada cizalladora (cargadora eléctrica). Esta máquina puede pesar entre 75 y 120 toneladas típicamente y comprende un cuerpo principal que aloja las funciones eléctricas, las unidades motrices de tracción para mover la cizalladora a lo largo de la superficie del carbón y las unidades de bombeo (para alimentar las funciones hidráulicas y de agua). En cada extremo del cuerpo principal se colocan los brazos de extensión que se pueden alinear verticalmente de arriba hacia abajo por medio de cilindros hidráulicos, y sobre los cuales se montan los tambores de corte de la cizalladora que están equipados con 40–60 picos de corte. Dentro de los brazos de alcance hay motores eléctricos muy potentes (típicamente de hasta 850 kW) que transfieren su potencia a través de una serie de engranajes intermedios dentro del cuerpo y a través de los brazos a las ubicaciones de montaje del tambor en los extremos de los brazos de alcance donde se realiza el corte. los tambores son. Los tambores de corte giran a una velocidad de 20 a 50 revoluciones por minuto para cortar el mineral de la veta de carbón.
La esquiladora se lleva a lo largo de la cara en el transportador de cara blindada (AFC); utilizando un sistema de transporte sin cadenas, que se asemeja a un sistema de piñón y cremallera reforzado especialmente desarrollado para la minería. Antes de los sistemas de transporte sin cadena, los sistemas de transporte con cadena eran populares, donde se pasaba una cadena de servicio pesado a lo largo de la cara del carbón para que el esquilador se arrastrara por sí mismo. La cizalladora se mueve a una velocidad de 10 a 30 m / min (33 a 98 pies / min) según las condiciones de corte.
El AFC se coloca delante de los soportes del techo motorizados, y la acción de cizallamiento de los tambores giratorios que cortan la veta de carbón desintegra el carbón, que se carga en el AFC. El carbón se retira del frente de carbón mediante un transportador de cadena raspadora hasta la puerta principal. Aquí se carga en una red de cintas transportadoras para su transporte a la superficie. En la puerta principal, el carbón generalmente se reduce de tamaño en una trituradora y se carga en la primera cinta transportadora mediante el cargador de etapa de vigas (BSL).
A medida que el esquilador retira el carbón, el AFC se desliza por detrás del esquilador y los soportes del techo motorizados avanzan hacia la cavidad recién creada. A medida que avanza la minería y todo el tajo largo avanza a través de la veta, el goaf aumenta. Este goaf se derrumba bajo el peso de los estratos suprayacentes. Los estratos de aproximadamente 2,5 veces el grosor de la veta de carbón eliminan los colapsos y los lechos de arriba se asientan sobre la caña colapsada. Este colapso puede reducir la altura de la superficie, causando problemas como cambiar el curso de los ríos y dañar gravemente los cimientos de los edificios. [8]
Comparación con el método de habitación y pilar
Los métodos de minería de tajo largo y de sala y pilar se pueden utilizar para extraer vetas de carbón subterráneas adecuadas. Longwall tiene una mejor recuperación de recursos (alrededor del 80% en comparación con alrededor del 60% para el método de sala y pilar ), [9] se necesitan menos consumibles de soporte de techo, sistemas de limpieza de carbón de mayor volumen, manejo manual mínimo y la seguridad de los mineros se ve reforzada por el hecho que siempre están bajo los soportes hidráulicos del techo cuando están extrayendo carbón. [9]
Automatización
La minería de tajo largo ha sido tradicionalmente un proceso manual en el que la alineación del equipo frontal se realizaba con líneas de hilo. Se han desarrollado tecnologías que automatizan varios aspectos de la operación minera de tajo largo, incluido un sistema que alinea la cara del panel de tajo largo en retirada perpendicularmente a las puertas de entrada.
Brevemente, sistema de navegación inercial salidas se utilizan en una navegación a estima cálculo para estimar las posiciones Shearer. Se pueden aplicar filtros y suavizadores óptimos de Kalman para mejorar las estimaciones de navegación a estima antes de reposicionar el equipo de tajo largo al finalizar cada cizalla. [10] Se pueden usar algoritmos de maximización de expectativas para estimar el filtro desconocido y parámetros más suaves para rastrear las posiciones de la cizalladora de tajo largo. [11]
En comparación con el control manual del equipo de la mina, el sistema automatizado produce mejores tasas de producción. Además de las ganancias de productividad, la automatización de equipos de tajo largo conduce a beneficios de seguridad. La cara del carbón es un área peligrosa porque hay metano y monóxido de carbono, mientras que el área es caliente y húmeda, ya que se rocía agua sobre la cara para minimizar la probabilidad de que se produzcan chispas cuando el esquilador golpea la roca. Al automatizar los procesos manuales, los trabajadores faciales pueden ser retirados de estas áreas peligrosas. [ cita requerida ]
Impactos ambientales
Al igual que con muchas técnicas de minería, es importante considerar los impactos ambientales locales y regionales de la minería de tajo largo.
Hundimiento
El hundimiento de la mina de tajo largo (LWMS, por sus siglas en inglés) es un proceso antropogénico que tiene muchos impactos ecológicos y ambientales, particularmente en la salud del suelo y el movimiento del agua en una región donde el LWMS se hace mucho. Es importante tener esto en cuenta, ya que algunas minas de tajo largo pueden abarcar longitudes de varios kilómetros. Dicho esto, los sistemas de flujo hidrológico, los sistemas de raíces de los árboles y las especies vegetativas pueden sufrir por las cantidades de suelo que se eliminan debajo de ellos, y estas tensiones conducen a la erosión de la superficie. [12]
Las minas abandonadas también son un problema con respecto a las áreas donde se ha instalado el desarrollo residencial. Las casas erigidas cerca de minas de tajo largo abandonadas enfrentan la amenaza de daños futuros por sumideros y mala calidad del suelo, incluso hasta treinta años después del abandono de la mina. [13]
Dado que la minería de tajo largo es muy larga, puede afectar áreas de más de 200 acres (81 ha). En estos tramos más grandes, se ha observado que las minas de tajo largo que se encuentran debajo de las laderas de las montañas muestran un hundimiento más visible en los paisajes montañosos que en los paisajes de los valles. [13]
Ha habido casos de hundimientos de la superficie que alteraron el paisaje por encima de las minas. En Newstan Colliery en Nueva Gales del Sur , Australia "la superficie ha caído hasta cinco metros en algunos lugares" por encima de una mina de varios niveles. [14] En algunos casos, el hundimiento causa daños a características naturales como el drenaje de cursos de agua [15] o estructuras artificiales como carreteras y edificios. " Douglas Park Drive estuvo cerrado durante cuatro semanas porque los paneles de pared larga ... desestabilizaron la carretera. En 2000, el gobierno estatal detuvo la explotación minera cuando se acercó a 600 metros de los puentes gemelos. Un año después hubo informes de la aparición de espacios de 40 centímetros en la carretera, y el puente tuvo que ser levantado lateralmente para realinearlo ". [15] : 2
Un informe geotécnico de 2005 encargado por NSW RTA advierte que "el hundimiento podría ocurrir repentinamente y ocurrir durante muchos años". [15]
Sin embargo, hay varias minas que se extrajeron con éxito con un hundimiento superficial mínimo o nulo, incluidas las minas bajo lagos, océanos, captaciones de agua importantes y áreas ambientalmente sensibles. [ cita requerida ] El hundimiento se minimiza aumentando los anchos de los pilares de la cadena adyacente al bloque, disminuyendo los anchos y alturas de los bloques extraídos y considerando la profundidad de la cobertura, así como la competencia y el grosor de los estratos suprayacentes.
Fracturamiento y calidad del agua
La minería de tajo largo puede provocar interrupciones geológicas en el lecho rocoso y, a su vez, puede afectar el movimiento del agua y provocar que el agua se aleje de la superficie, atraviese el área minada y llegue al acuífero . La pérdida resultante de agua superficial puede afectar negativamente a los ecosistemas ribereños. [dieciséis]
Además de esto, si hay presas cerca del sitio de minería de tajo largo, esto podría tener un doble impacto en los ecosistemas ribereños, ya que tendría una tasa de entrada reducida, así como la pérdida de la fractura de la roca subyacente. [dieciséis]
A partir de 2014, el gobierno australiano tomó medidas para mitigar los impactos en el agua de la minería de tajo largo. Las asambleas legislativas han pedido acciones para mejorar la infraestructura de la mina y minimizar las perturbaciones. [17]
Como resultado del agrietamiento del lecho rocoso por la minería debajo de aguas como lagos o ríos, ha habido pérdidas de agua subterránea de diversa magnitud. Las minas que se encuentran a unos pocos cientos de metros de la superficie son susceptibles de recibir grandes aportes de agua de estos cuerpos. Además, después de que la interferencia de la minería perturbe el paisaje natural cerca de las minas, los caminos de flujo de agua natural pueden ser redirigidos, lo que da como resultado una erosión adicional a través de un arroyo o ribera. La minería adicional en áreas concentradas mueve continuamente estos caminos de flujo de agua, que tardan años en volver a sus estados originales. [18]
Impactos del ecosistema
Muchos ecosistemas dependen de la consistencia anual de las entradas y salidas de agua, y la alteración de estos patrones puede resultar en condiciones insostenibles para las especies que dependen del agua para la reproducción de especies. La minería de tajo largo también puede resultar en un cambio localizado de temperatura del agua, estimulando la floración de algas que pueden consumir el oxígeno disponible requerido para la salud de otras especies. [18]
La minería de tajo largo tiene una investigación limitada disponible sobre los impactos de los bosques cercanos; sin embargo, los estudios de imágenes satelitales emergentes han mostrado posibles relaciones con suelos superficiales más secos cerca de regiones donde la minería de tajo largo ha ocurrido recientemente. Además de los suelos más secos, se ha observado que se reduce la humedad del dosel del bosque. [19]
Emisiones de gas
Se ha observado que las minas de tajo largo liberan gas metano , un gas de efecto invernadero común en el medio ambiente, sin embargo, no se encontró que el aumento de un frente de mina de tajo largo típico de 200 a 300 metros (660 a 980 pies) libera significativamente más metano. [20] [21] Las emisiones de metano de las minas cerradas de tajo largo pueden continuar hasta quince años, sin embargo, es posible medir el volumen de las emisiones potenciales de metano basándose en el flujo de agua en las minas cerradas. [20]
En Canadá
Canadá es una de las principales reservas de carbón del mundo [22] y hasta 2013 no había minas de tajo largo en Canadá durante más de 25 años. Una mina abierta por HD Mining en 2015 en Columbia Británica, provocando disputas sobre la contratación de trabajadores extranjeros en lugar de canadienses y sus posibles impactos en el medio ambiente. [23] [24] Se esperaba que esta mina tuviera emisiones de dióxido de carbono de 17 megatones por año, sin embargo, el gobierno federal canadiense le impuso un límite de carbono para mantener las emisiones en 500.000 toneladas por año. [24]
Ver también
- Minería a la deriva
- Minería de pozos
- Minería en pendientes
- Minería a cielo abierto
- Glosario de terminología de la minería del carbón
Notas
- ^ Minería de tajo largo Archivado el 17 de agosto de 2009 en Wayback Machine , Oficina de combustibles de carbón, nucleares, eléctricos y alternativos, Departamento de energía de Estados Unidos, marzo de 1995, págs. 9-10.
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La minería de tajo largo, en la que anchos paneles de carbón de unos pocos metros de alto y cientos de metros de ancho se perforan fuera de la tierra, hace que el suelo sobre las minas se hunda.
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La minería de tajo largo ya ha provocado daños sustanciales en los lechos de los ríos, pantanos y captaciones de agua en el área.
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enlaces externos
- Universidad de Wollongong (Australia) . Recurso educativo sobre minería de tajo largo.
- Bauer, Robert A. Subsidencia planificada de una mina de carbón en Illinois: un folleto de información pública Departamento de Recursos Naturales de Illinois, Servicio Geológico del Estado de Illinois, Circular 573, 2008
- Los costos ocultos del proyecto de carbón limpio El Centro para la Integridad Pública
- International Longwall News Recurso de noticias e información dedicado exclusivamente a la minería de longwall
- Mine Subsidence Board NSW Government
- Sociedad Tecnológica de Subsidencia de Minas Instituto de Ingenieros de Australia