Sala y pilar (variante de encimera ), es un sistema de minería en el que el material extraído se extrae a través de un plano horizontal, creando arreglos horizontales de habitaciones y pilares. Para hacer esto, se excavan "cuartos" de mineral mientras se dejan "pilares" de material intacto para soportar la sobrecarga del techo . Calcular el tamaño, la forma y la posición de los pilares es un procedimiento complicado y es un área de investigación activa. [1] La técnica se usa generalmente para depósitos relativamente planos, como los que siguen un estrato particular . La minería de habitaciones y pilares puede ser ventajosa porque reduce el riesgo de hundimiento de la superficie.en comparación con otras técnicas de minería subterránea. [2] También es ventajoso porque se puede mecanizar y es relativamente sencillo. Sin embargo, debido a que es posible que deba dejarse una parte importante del mineral, la recuperación y las ganancias pueden ser bajas. [1] La minería de habitaciones y pilares fue uno de los primeros métodos utilizados, [3] aunque con mucha más mano de obra.
El sistema de cámaras y pilares se utiliza en la minería de carbón , yeso , [4] de hierro , [5] y de uranio [6] minerales, particularmente cuando se ha encontrado como de manto o manta depósitos, piedra y agregados , talco , carbonato de sodio y potasa . [7] Se ha utilizado en todo el mundo desde la República Checa [2] hasta China [8] y Estados Unidos. [4]
Proceso
Etapa 1: exploración y desarrollo
La planificación para el desarrollo de minas de pilares y cuartos funciona de manera muy similar a otros métodos de minería, [9] y comienza con el establecimiento de la propiedad de la mina. A continuación, se debe analizar la geología de la mina, ya que esto determinará factores como la vida útil de la mina, los requisitos de producción y el costo de desarrollo y mantenimiento. [9]
A continuación, se debe determinar el diseño de la mina, ya que factores como la ventilación, la energía eléctrica y el transporte del mineral deben considerarse [4] [9] en el análisis de costos. Debido a la naturaleza no homogénea de los depósitos minerales que normalmente se extraen por habitación y pilar, el diseño de la mina debe trazarse con mucho cuidado. [9] Es deseable mantener el tamaño y la forma de las habitaciones y los pilares consistentes, pero algunas minas se desviaron de esta fórmula debido a la falta de planificación y características del depósito. [4] El diseño de la mina incluye el tamaño de las habitaciones y los pilares en las minas, pero también incluye factores como el número y tipo de entradas, la altura del techo, la ventilación y la secuencia de corte. [9]
Diseño de mina
Las minas de cuarto y pilar se desarrollan sobre una base de cuadrícula, excepto cuando las características geológicas, como las fallas, requieren que se modifique el patrón regular. El tamaño de los pilares se determina mediante cálculo. La capacidad de carga del material por encima y por debajo del material que se extrae y la capacidad del material extraído determinarán el tamaño del pilar. [9]
El diseño aleatorio de la mina dificulta la planificación de la ventilación y, si los pilares son demasiado pequeños, existe el riesgo de que fallen. En las minas de carbón, las fallas de los pilares se conocen como apretones porque el techo se aprieta y aplasta los pilares. Una vez que un pilar falla, el peso sobre los pilares adyacentes aumenta y el resultado es una reacción en cadena de fallas de los pilares. Una vez iniciadas, estas reacciones en cadena pueden ser extremadamente difíciles de detener, incluso si se propagan lentamente. [10] Para evitar que esto suceda, la mina se divide en áreas o paneles. [9] Los pilares conocidos como pilares de barrera separan los paneles. Los pilares de la barrera son significativamente más grandes que los pilares del "panel" y están dimensionados para permitirles soportar una parte significativa del panel y evitar el colapso progresivo de la mina en caso de falla de los pilares del panel. [9]
Etapa 2: minería
Tradicionalmente, el acto de minar consta de tres pasos. Primero, el depósito es "socavado", donde se corta una ranura lo más profundo posible a lo largo del fondo de una sección de mineral. Este socavado permite una pila de rocas manejable en etapas posteriores. El segundo paso fue la perforación y voladura del tramo. Esto crea una pila de mineral que se carga y se saca de la mina, el paso final del proceso de extracción. [9] Las minas de pilares y salas más modernas utilizan un método más "continuo", que utiliza maquinaria para triturar simultáneamente la roca y moverla a la superficie. [11]
Otros procesos, como el relleno , donde los relaves desechados se descargan en áreas minadas, [8] pueden usarse, pero no son obligatorios. Retreat mining (abajo) es un ejemplo de un proceso como este.
Retirada de la minería
La minería en retirada es a menudo la etapa final de la minería de pilares y salas. Una vez que se ha agotado un depósito con este método, los pilares que se dejaron inicialmente se retiran, o "tiran", retrocediendo hacia la entrada de la mina. Una vez que se retiran los pilares, se permite que el techo (o la parte trasera) se derrumbe detrás del área minera. La remoción de los pilares debe realizarse en un orden muy preciso para reducir los riesgos para los trabajadores, debido a las altas tensiones que ejercen sobre los pilares restantes las tensiones de los estribos del terreno de excavación.
La minería en retirada es una forma de minería particularmente peligrosa. Según la Administración de Salud y Seguridad en Minas (MSHA), la minería de recuperación de pilares ha sido históricamente responsable del 25% de las muertes en la minería del carbón estadounidense causadas por fallas en el techo o las paredes, a pesar de que representa solo el 10% de la industria minera del carbón. [12] La minería en retirada no se puede utilizar en áreas donde el hundimiento no es aceptable, lo que reduce la rentabilidad. [12]
A veces, la minería en retirada no se utiliza y el espacio subterráneo se reutiliza como espacio de oficina o almacenamiento con clima controlado. [13] [14]
Etapa 3: mantenimiento y reparación
Muchas minas de sala y de pilares han estado abandonadas durante hasta 100 años. [5] Esto aumenta drásticamente el riesgo de hundimiento a menos que se mantenga adecuadamente, [5] sin embargo, el mantenimiento no ocurre con frecuencia. [6]
Las empresas mineras a menudo mencionan la "administración ambiental", pero no se pueden encontrar ejemplos de cómo se está haciendo. [9]
Historia
La minería de habitaciones y pilares es uno de los métodos de minería más antiguos. Las primeras minas de pilares y salas se desarrollaron más o menos al azar, con los tamaños de los pilares determinados empíricamente y los rumbos dirigidos en cualquier dirección conveniente. [15]
La minería de habitaciones y pilares se utilizó en toda Europa desde el siglo XIII, [16] y en los Estados Unidos desde finales del siglo XVIII. Todavía se utiliza en todo Estados Unidos, [11] pero se ha ralentizado o se ha detenido por completo en algunas partes de Europa. [dieciséis]
La minería del carbón en los Estados Unidos casi siempre ha operado con un diseño de sala y pilar, aunque originalmente se operó con mucha más mano de obra. [9] La extracción de yeso en pilares y habitaciones se utilizó en Iowa a partir de 1892, y se dejó de utilizar en 1927 debido a la baja recuperación y el desarrollo de tecnologías que hicieron que la extracción a cielo abierto sea más práctica, segura y rentable. [4]
Uso moderno
Las minas modernas de habitaciones y pilares pueden ser pocas y distantes entre sí. Esto se debe a muchos factores, incluidos los peligros para los mineros asociados con el hundimiento, el uso cada vez mayor de otros métodos con más mecanización y el costo decreciente de la minería a cielo abierto. [ cita requerida ]
Ventajas
La minería de habitaciones y pilares no depende particularmente de la profundidad del depósito. En profundidades particularmente profundas, la minería de pilares y salas puede ser más rentable en comparación con la minería a cielo abierto debido al hecho de que se necesita eliminar significativamente menos sobrecarga . [8] Esto significa que hoy en día, la minería de pilares y salas se utiliza principalmente para depósitos profundos de alta ley, pero pequeños. [ cita requerida ]
Desventajas
Debido a una tasa de recuperación tan baja como 40% en algunos casos, [4] la minería de pilares y salas no puede competir en términos de rentabilidad con muchos tipos de minería moderna y más mecanizada, como la minería de tajo largo o de superficie . [ cita requerida ]
Las minas abandonadas tienden a colapsar. En áreas remotas, los derrumbes pueden ser peligrosos para la vida silvestre, [17] pero el hundimiento de las minas abandonadas puede ser peligroso para la infraestructura por encima y cerca. [5] [16]
Ver también
- Minería de tajo largo
- La minería del carbón en los Estados Unidos
- Minería de superficie
Referencias
Nota
- ^ a b Kim, Jong-Gwan; Ali, Mahrous AM; Yang, Hyung-Sik (27 de octubre de 2018). "Diseño robusto de disposición de pilares para el método de minería de pilares y salas seguras". Ingeniería Geotécnica y Geológica . 37 (3): 1931-1942. doi : 10.1007 / s10706-018-0734-1 . ISSN 1573-1529 .
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