Minería a cielo abierto

Minería a cielo abierto , también conocida como mega-minería , [1] a cielo abierto o de minería a cielo abierto , es una minería de superficie técnica de extracción de roca o minerales de la tierra por su eliminación de un pozo al aire libre, a veces conocido como pedir prestado .

La maquinaria es minúscula en comparación con el tamaño de esta mina.
Explosión de rocas en la gran mina de oro a cielo abierto Twin Creeks en Nevada , Estados Unidos. Tenga en cuenta el tamaño de las excavadoras para la escala (primer plano, izquierda) y que el fondo de la mina no es visible.
Las gigantescas excavadoras de rueda de cangilones de las minas de carbón de Renania de Alemania se encuentran entre los vehículos terrestres más grandes del mundo.

Esta forma de minería se diferencia de los métodos de extracción que requieren la excavación de túneles en la tierra, como la minería de muros largos . Las minas a cielo abierto se utilizan cuando se encuentran cerca de la superficie depósitos de minerales o rocas de utilidad comercial. Se aplica a minerales o rocas que se encuentran en la superficie porque la sobrecarga es relativamente delgada o el material de interés es estructuralmente inadecuado para la construcción de túneles (como sería el caso de arena, ceniza y grava). Por el contrario, los minerales que se han encontrado bajo tierra pero que son difíciles de recuperar debido a la roca dura pueden alcanzarse mediante una forma de minería subterránea. [2]

Para crear una mina a cielo abierto, los mineros deben determinar la información del mineral que se encuentra bajo tierra. Esto se hace mediante la perforación de orificios para sondas en el suelo y luego trazando la ubicación de cada orificio en un mapa. La información obtenida a través de los agujeros proporciona una idea de la extensión vertical del cuerpo del mineral. Esta información vertical se utiliza luego para excavar ubicaciones tentativas de los bancos que ocurrirán en la mina. [3] Es importante considerar la ley y el valor económico del mineral en el pozo potencial. [4] Las minas a cielo abierto que producen materiales de construcción y piedra dimensional se denominan comúnmente " canteras ".

Las minas a cielo abierto generalmente se amplían hasta que se agota el recurso mineral o una proporción creciente de sobrecarga a mineral hace que la extracción adicional no sea rentable. Cuando esto ocurre, las minas agotadas a veces se convierten en vertederos para la eliminación de desechos sólidos. Sin embargo, generalmente se requiere alguna forma de control del agua para evitar que el pozo de la mina se convierta en un lago, si la mina está situada en un clima de precipitación considerable o si alguna capa del pozo que forma los acuíferos productivos del borde de la mina . En Alemania y los países adyacentes, varias antiguas minas a cielo abierto se han convertido deliberadamente en lagos artificiales que forman áreas como el Distrito de los Lagos de Lusacia , el Distrito de los Lagos de Alemania Central o el Distrito de los Lagos del Alto Palatinado . Una preocupación particular en la formación de estos lagos es el drenaje ácido de las minas .

La minería a cielo abierto debe considerarse uno de los sectores más peligrosos del mundo industrializado. Provoca efectos importantes en la salud de los mineros, así como daños a la tierra ecológica. La minería a cielo abierto provoca cambios en la vegetación, el suelo y el lecho rocoso, lo que en última instancia contribuye a cambios en la hidrología de la superficie, los niveles de las aguas subterráneas y las vías de flujo. [5] Además, el tajo abierto produce contaminantes dañinos según el tipo de mineral que se extraiga y el tipo de proceso de extracción que se utilice.

Refer to caption.
Tenga en cuenta los lados en ángulo y escalonados de la mina de oro Sunrise Dam , Australia.
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Maquinaria pesada extrayendo lignito de la mina a cielo abierto Garzweiler en Alemania durante 2008.

Las minas a cielo abierto se cavan en bancos , que describen los niveles verticales del pozo. El intervalo de los bancos depende del depósito que se extrae, el mineral que se extrae y el tamaño de la maquinaria que se está utilizando. Generalmente, los bancos de minas grandes tienen entre 12 y 15 metros de espesor. [6] [7] Por el contrario, muchas canteras no utilizan bancos, ya que suelen ser poco profundos. [8] La minería se puede realizar en más de un banco a la vez, y el acceso a los diferentes bancos se realiza con un sistema de rampas. El ancho de cada banco está determinado por el tamaño del equipo que se utiliza, generalmente de 20 a 40 metros de ancho. [9] Se crean rampas descendentes para permitir que comience la minería en un nuevo nivel. Este nuevo nivel se hará progresivamente más ancho para formar el nuevo fondo del pozo. [10]

La mayoría de las paredes del pozo generalmente se extraen en un ángulo menor que la vertical. La roca estéril se desmonta cuando el pozo se vuelve más profundo, por lo que este ángulo es una precaución de seguridad para prevenir y minimizar el daño y el peligro de la caída de rocas. Sin embargo, esto depende de cuán desgastadas y erosionadas estén las rocas, y del tipo de rocas involucradas. También depende de la cantidad de debilidades estructurales que se produzcan dentro de las rocas, como fallas , cizalladuras , juntas o foliaciones .

Las paredes están escalonadas. La sección inclinada de la pared se conoce como el talud, y la parte plana del escalón se conoce como banco o berma. Los escalones en las paredes ayudan a evitar que las rocas caigan por toda la cara de la pared. En algunos casos, se requiere soporte adicional en el suelo y se utilizan pernos para roca , pernos para cables y hormigón proyectado . Se pueden usar perforaciones de desagüe para aliviar la presión del agua perforando horizontalmente en la pared, que a menudo es suficiente para causar fallas en la pared por sí misma. [11]

Por lo general, un camino de acarreo está situado al costado del tajo, formando una rampa por la que pueden conducir camiones que transportan mineral y roca estéril. [12]

Las minas a cielo abierto generan una cantidad significativa de desechos. Casi un millón de toneladas de mineral y roca estéril pueden moverse de las minas más grandes por día, y un par de miles de toneladas pueden moverse de las minas pequeñas por día. [13] En general, hay cuatro operaciones principales en una mina que contribuyen a esta carga: perforación , voladura, carga y acarreo .

La roca estéril se transporta a un vertedero. Los vertederos de desechos se pueden apilar en la superficie del tajo activo o en tajos previamente minados.

Los desechos sobrantes del procesamiento del mineral se denominan relaves y generalmente se encuentran en forma de lechada . Esto se bombea a una presa de relaves o estanque de sedimentación, donde el agua se reutiliza o se evapora. Las presas de relaves pueden ser tóxicas debido a la presencia de minerales de sulfuro no extraídos , algunas formas de minerales tóxicos en la ganga y, a menudo, el cianuro que se usa para tratar el mineral de oro mediante el proceso de lixiviación con cianuro . Si no se implementan las protecciones ambientales adecuadas, esta toxicidad puede dañar el medio ambiente circundante. [14]

La minería a cielo abierto implica el proceso de alterar el suelo, lo que conduce a la creación de contaminantes del aire. La principal fuente de contaminantes del aire proviene del transporte de minerales, pero hay varios otros factores, como la perforación, las voladuras y la carga y descarga de sobrecarga. [15] Este tipo de contaminantes causan daños importantes a la salud y la seguridad públicas, además de dañar la calidad del aire. La inhalación de estos contaminantes puede causar problemas en los pulmones y, en última instancia, aumentar la mortalidad. [16] Además, los contaminantes afectan la flora y la fauna en las áreas circundantes a las minas a cielo abierto.

La minería de oro a cielo abierto es una de las mayores amenazas potenciales para el medio ambiente, ya que afecta la química del aire y el agua. El polvo expuesto puede ser tóxico o radiactivo, lo que lo convierte en un problema de salud para los trabajadores y las comunidades circundantes. [17]

Las minas a cielo abierto que operan en un área con fuertes características de agua subterránea pueden eventualmente enfrentar problemas relacionados con la hidrología. Esto incluye el levantamiento y el estallido del piso de la mina debido a una presión de levantamiento excesiva. Se debe instalar un sistema de control de aguas subterráneas para solucionar los problemas causados ​​por la hidrología. La formación de un diseño apropiado de talud a cielo abierto cambia a lo largo de la vida de una mina. Se basa principalmente en una comprensión cada vez mayor de las condiciones del macizo rocoso. Lo que incluye el agua subterránea y las presiones asociadas que pueden estar actuando dentro de las pendientes. La reducción del agua subterránea relacionada con la presión de los poros es un aspecto crucial para determinar si se puede lograr o no un diseño de ingeniería geotécnica para taludes a cielo abierto. Los sistemas de control de aguas subterráneas, que incluyen pozos de desagüe y despresurización, también pueden tener un gran impacto en las aguas subterráneas locales. Debido a esto, se requiere una versión basada en la optimización del sistema de control para asegurar que los impactos hidrogeológicos locales y regionales estén dentro de rangos aceptables. [18]

La despresurización a cielo abierto es el proceso de eliminar tensiones o presión de diferentes áreas de una mina. La despresurización ayuda a que las minas a cielo abierto sean más estables y seguras. Mediante el uso de un programa integrado de despresurización de taludes de mina, la probabilidad de que se puedan lograr los planes de la mina y con un nivel aceptable de riesgo aumenta drásticamente. [19] [20] La despresurización permite expansiones considerables de una mina y puede extender la vida útil de la mina de 10 a 15 años. Una técnica utilizada en la despresurización es el recocido. El recocido es el calentamiento y enfriamiento lento de un metal, aleación o vidrio. Este calentamiento y enfriamiento lento alivia el estrés interno de las áreas circundantes. El recocido aumentará la trabajabilidad y durabilidad de un material, lo que en general aumenta la seguridad de la mina a cielo abierto. [21] Cuando las presiones del agua subterránea causan problemas en las minas a cielo abierto, se utilizan drenajes horizontales para ayudar a acelerar el proceso de despresurización de taludes. Lo que ayuda a prevenir fallas de taludes a gran escala en la mina. Los drenajes horizontales se utilizan para reducir la presión de los poros al reducir la carga de agua subterránea, lo que mejora la estabilidad de la pendiente. [22]

Una forma de explotación de canteras a cielo abierto se puede llevar a cabo como 'desmoche'. Esto se hace cuando una mina subterránea anterior se está volviendo antieconómica o está funcionando, pero aún deja roca valiosa en su lugar, a menudo como resultado de la extracción de pilares y salas . Untopping elimina la sobrecarga de arriba, abre la mina desde arriba y luego permite ganar los minerales previamente 'atrapados'.

El levantamiento fue una característica de los trabajos de pizarra galesa en las décadas de 1930 y 2000, donde Martyn Williams-Ellis, gerente de Llechwedd descubrió que los trabajos victorianos anteriores podían mantenerse rentables con las técnicas recién mecanizadas para la excavación a granel para extraer sus pilares, y más recientemente a través de un número de minas explotadas. [23]

A reclaimed area next to an active mine is now grassy hills.
Una estación de carga y terreno recuperado en la mina de carbón a cielo abierto North Antelope Rochelle , en Wyoming , Estados Unidos .

Una vez finalizada la explotación, el área de la mina puede someterse a rehabilitación de la tierra . Los vertederos de desechos están contorneados para aplanarlos y estabilizarlos aún más. Si el mineral contiene sulfuros , generalmente se cubre con una capa de arcilla para evitar el acceso de la lluvia y el oxígeno del aire, que puede oxidar los sulfuros para producir ácido sulfúrico , un fenómeno conocido como drenaje ácido de mina . [24] Esto generalmente se cubre con tierra y se planta vegetación para ayudar a consolidar el material. Eventualmente esta capa se erosionará, pero generalmente se espera que la tasa de lixiviación o ácido sea más lenta por la cubierta de manera que el ambiente pueda manejar la carga de ácido y metales pesados ​​asociados. [25] No hay estudios a largo plazo sobre el éxito de estas cubiertas debido al tiempo relativamente corto en el que ha existido la minería a cielo abierto a gran escala. Pueden pasar de cientos a miles de años para que algunos vertederos de desechos se vuelvan "ácidos neutros" y dejen de lixiviarse al medio ambiente. Los vertederos suelen estar vallados para evitar que el ganado los despoje de vegetación. Luego, el pozo abierto se rodea con una cerca para evitar el acceso y, por lo general, finalmente se llena de agua subterránea . En áreas áridas, es posible que no se llene debido a los niveles profundos del agua subterránea. [26] En lugar de devolver la tierra a su estado natural anterior, también se puede reutilizar, convirtiéndola en parques recreativos o incluso en comunidades residenciales / mixtas. [27] En Alemania, el mayor productor mundial de lignito (prácticamente todo el cual se extrae a cielo abierto en estos días), las antiguas minas generalmente se convierten en lagos artificiales . Para mitigar el problema del drenaje ácido de las minas mencionado anteriormente, las inundaciones a menudo se realizan con el agua de los ríos cercanos en lugar de usar solo agua subterránea. En algunos casos, se debe agregar óxido de calcio u otros productos químicos básicos al agua para neutralizar el valor del pH .

Una mina de azufre a cielo abierto en Tarnobrzeg , Polonia, en rehabilitación de tierras

El oro se extrae generalmente en minas a cielo abierto a razón de 1 a 5 ppm (partes por millón), pero en ciertos casos, 0,75 ppm de oro es económico. Esto se logró mediante lixiviación en pilas a granel en la mina Peak Hill en el oeste de Nueva Gales del Sur , cerca de Dubbo , Australia . [28]

El níquel , generalmente como laterita, se extrae a cielo abierto hasta un 0,2%. El cobre se puede extraer en grados tan bajos como 0,11% a 0,2%.

Los materiales que se extraen típicamente de las minas a cielo abierto incluyen:

  • Betún
  • Arcilla
  • Carbón
  • Cobre
  • Coquina
  • Cromita
  • Diamantes
  • Grava y piedra
  • Granito
  • Gritstone
  • Yeso
  • Caliza
  • Mármol
  • Minerales metálicos , como cobre , hierro , oro , plata y molibdeno
  • Fosfato
  • Uranio

La minería a cielo abierto es un método común para extraer minerales y muestras de la Tierra. Debido a que es rentable, este método es muy popular y se utiliza en todo el mundo. Se enumeran las diez minas a cielo abierto más grandes del mundo. [29]

  • 1. Mina Bingham Canyon - Utah
  • 2. Mina Mir - Este de Siberia, Rusia
  • 3. Mina de oro Super Pit - Australia
  • 4. Big Hole - Sudáfrica
  • 5. Mina de diamantes Diavik - Canadá
  • 6. Mina de hierro a cielo abierto Hull – Rust – Mahoning - Minnesota
  • 7. Mina Grasberg - Indonesia
  • 8. Chuquicamata - Chile
  • 9. Tubería Udachnaya - Siberia, Rusia
  • 10. Escondida - Chile

  • Minería artesanal
  • Problema de cierre aplicado a minas a cielo abierto para una extracción óptima (no relacionado con el cierre de la mina)
  • Cortar (movimiento de tierras)
  • Lista de minas a cielo abierto
  • Zanja
  • Tunelización

  1. ^ Serafini, Paula. "La lucha argentina contra la 'mega minería ' " . La conversación . Consultado el 22 de abril de 2021 .
  2. ^ Lea "Tecnologías evolutivas y revolucionarias para la minería" en NAP.edu .
  3. ^ "Minería" . Enciclopedia Británica . Consultado el 1 de abril de 2019 .
  4. ^ "Minería" . Enciclopedia Británica . Consultado el 1 de abril de 2019 .
  5. ^ Chen, Jianping; Como; Chang, Kuo-Jen; Sofia, Giulia; Tarolli, Paolo (1 de octubre de 2015). "Caracterización de características geomórficas de minería a cielo abierto". Revista Internacional de Geoinformación y Observación Aplicada de la Tierra . 42 : 76–86. doi : 10.1016 / j.jag.2015.05.001 . ISSN  0303-2434 .
  6. ^ "Minería" . Enciclopedia Británica . Consultado el 1 de abril de 2019 .
  7. ^ Mark A. Prelas; Galina Popovici; Louis K. Bigelow (23 de septiembre de 1997). Manual de diamantes industriales y películas de diamantes. Prensa CRC. págs. 496–. ISBN  978-0-8247-9994-6 .
  8. ^ Mark A. Prelas; Galina Popovici; Louis K. Bigelow (23 de septiembre de 1997). Manual de diamantes industriales y películas de diamantes. Prensa CRC. págs. 496–. ISBN  978-0-8247-9994-6 .
  9. ^ "Minería" . Enciclopedia Británica . Consultado el 1 de abril de 2019 .
  10. ^ "Minería" . Enciclopedia Británica . Consultado el 1 de abril de 2019 .
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  26. ^ "MINE REHABILITATION" Departamento de Minas y Petróleo (octubre de 2006), consultado el 19 de diciembre de 2011
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  29. ^ Mining Global (9 de septiembre de 2015). "Las 10 minas a cielo abierto más grandes del mundo" .

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