Minería a cielo abierto

La minería a cielo abierto, minería de superficie, minería de remoción de cimas de montañas o cantera, es una categoría amplia de minería en la que se extraen el suelo y la roca que recubren el depósito mineral (la sobrecarga), en contraste con la minería subterránea, en la cual la roca que recubre se extrae. se deja en su lugar, y el mineral se extrae a través de pozos o túneles.

En América del Norte, donde se realiza la mayor parte de la extracción de carbón a cielo abierto, este método comenzó a utilizarse a mediados del siglo XVI y se practica en todo el mundo en la extracción de muchos minerales diferentes. En América del Norte, la minería a cielo abierto ganó popularidad a lo largo del siglo XX, y las minas a cielo abierto ahora producen la mayor parte del carbón extraído en los Estados Unidos.

En la mayoría de las formas de minería a cielo abierto, los equipos pesados, como las excavadoras, primero eliminan el desmonte. A continuación, grandes máquinas, como excavadoras de arrastre o excavadoras de rueda de cangilones, extraen el mineral.

Las ventajas de la minería a cielo abierto son que tiene un costo financiero más bajo y es mucho más segura que la minería subterránea porque todas las operaciones mineras se llevan a cabo sobre la superficie. Las desventajas son los peligros que presenta para la salud humana y el medio ambiente. Los seres humanos enfrentan una variedad de riesgos para la salud causados ​​por la minería, como diferentes enfermedades cardiovasculares, alimentos y contaminación del agua. La destrucción del hábitat, junto con la contaminación del aire, el ruido y el agua, son impactos ambientales negativos significativos causados ​​por los efectos secundarios de la minería a cielo abierto.

Tipos

Hay cinco tipos principales de minería de superficie como se detalla a continuación.

Minería a cielo abierto

La minería a cielo abierto es la práctica de extraer una veta de mineral, primero eliminando una larga franja de suelo y roca suprayacente (la sobrecarga); esta actividad también se conoce como remoción de sobrecarga. Se usa más comúnmente para extraer carbón y lignito (lignito). La minería a cielo abierto solo es práctica cuando el cuerpo de mineral a excavar está relativamente cerca de la superficie y/o es mayormente horizontal. Este tipo de minería utiliza algunas de las máquinas más grandes del mundo, incluidas las excavadoras de rueda de cangilones que pueden mover hasta 12 000 metros cúbicos de tierra por hora.

Hay dos formas de minería a cielo abierto. El método más común es la extracción de áreas, que se utiliza en terrenos bastante planos para extraer depósitos en un área grande. A medida que se excava cada franja larga, el desmonte se coloca en la excavación producida por la franja anterior.

La minería de contorno consiste en eliminar la sobrecarga por encima de la veta mineral cerca de un afloramiento en un terreno montañoso, donde el afloramiento mineral suele seguir el contorno del terreno. El desbroce de contornos a menudo es seguido por la extracción con barrena en la ladera, para eliminar más mineral. Este método comúnmente deja terrazas en las laderas de las montañas.

Minería a cielo abierto en la mina de superficie Garzweiler en Alemania. El lignito que se extrae está a la izquierda, la sobrecarga eliminada se coloca a la derecha. Tenga en cuenta que es una mina en gran parte plana para un mineral horizontal.

Minería a cielo abierto

La minería a cielo abierto se refiere a un método de extracción de rocas o minerales de la tierra a través de su extracción de un tajo abierto o préstamo. Este proceso se realiza en la superficie terrestre de la tierra. Es más adecuado para acceder a depósitos de minerales en su mayoría verticales. Aunque la minería a cielo abierto a veces se denomina erróneamente "minería a cielo abierto", los dos métodos son diferentes (ver arriba).

Eliminación de la cima de la montaña

La extracción de la cima de la montaña (MTR) es una forma de extracción de carbón que extrae vetas de carbón debajo de las cimas de las montañas al eliminar primero la cima de la montaña que recubre la veta de carbón. Se utilizan explosivos para romper la sobrecarga (capas de roca sobre la veta), que luego se elimina. Luego, los camiones de acarreo arrojan la sobrecarga en rellenos en huecos o valles cercanos. MTR implica la reestructuración masiva de la tierra para llegar a las vetas de carbón a una profundidad de hasta 400 pies (120 m) debajo de la superficie. La eliminación de la cima de la montaña reemplaza el paisaje empinado original con una topografía mucho más plana. Los intentos de desarrollo económico en sitios mineros recuperados incluyen prisiones como la Penitenciaría Federal Big Sandy en el condado de Martin, Kentucky, aeropuertos de pueblos pequeños, campos de golf como Twisted Gun en el condado de Mingo, Virginia Occidental y el campo de golf Stonecrest en el condado de Floyd, Kentucky,

Este método se ha utilizado cada vez más en los últimos años en los campos de carbón de los Apalaches de West Virginia, Kentucky, Virginia y Tennessee en los Estados Unidos. Los profundos cambios en la topografía y la perturbación de los ecosistemas preexistentes han hecho que la eliminación de la cima de la montaña sea muy controvertida.

Los defensores de la remoción de cimas de montañas señalan que una vez que las áreas se recuperan según lo exige la ley, la técnica proporciona terrenos llanos de primera calidad aptos para muchos usos en una región donde los terrenos llanos son raros. También sostienen que el nuevo crecimiento en las áreas minadas de la cima de la montaña recuperadas es más capaz de sustentar las poblaciones de animales de caza.

Los críticos sostienen que la remoción de cimas de montañas es una práctica desastrosa que beneficia a un pequeño número de corporaciones a expensas de las comunidades locales y el medio ambiente. Una declaración de impacto ambiental de la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. (EPA, por sus siglas en inglés) encuentra que los arroyos cerca de los rellenos de los valles a veces pueden contener niveles más altos de minerales en el agua y una menor biodiversidad acuática. La declaración también estima que 724 millas (1165 km) de arroyos de los Apalaches fueron enterrados por rellenos de valles desde 1985 hasta 2001.

Las voladuras en una mina de remoción en la cima de una montaña expulsan polvo y rocas volantes al aire, que luego pueden perturbar o asentarse en propiedades privadas cercanas. Este polvo puede contener compuestos de azufre, que según algunos corroen estructuras y lápidas y son un peligro para la salud.

Aunque se requiere que los sitios MTR se recuperen después de que se complete la extracción, la recuperación se ha centrado tradicionalmente en estabilizar la roca y controlar la erosión, pero no siempre en la reforestación del área. Los pastos no nativos de crecimiento rápido, plantados para proporcionar vegetación rápidamente en un sitio, compiten con las plántulas de los árboles y los árboles tienen dificultades para establecer sistemas de raíces en el relleno compactado. En consecuencia, la biodiversidad sufre en una región de los Estados Unidos con numerosas especies endémicas. La erosión también aumenta, lo que puede intensificar las inundaciones. En el este de los Estados Unidos, la Iniciativa de Reforestación Regional de los Apalaches trabaja para promover el uso de árboles en la recuperación minera.

Dragado

El dragado es un método para la minería por debajo del nivel freático. Se asocia principalmente con la minería de oro. Las dragas pequeñas a menudo usan succión para sacar el material extraído del fondo de un cuerpo de agua. Las operaciones históricas de dragado a gran escala a menudo usaban una draga flotante; una embarcación similar a una barcaza que recoge material a través de una cinta transportadora en la proa, filtra el componente deseado a bordo y devuelve el material no deseado al agua a través de otra cinta transportadora en la popa. En los valles de los ríos llenos de grava con niveles freáticos poco profundos, una draga flotante puede abrirse camino a través del sedimento suelto en un estanque de su propia creación.

Minería de paredes altas

La minería de paredes altas es otra forma de minería que a veces se lleva a cabo para recuperar carbón adicional adyacente a un área minada a cielo abierto. El método evolucionó a partir de la minería con barrena, pero no cumple con la definición de minería de superficie, ya que no implica la eliminación de la sobrecarga para exponer la veta de carbón. El informe final del CERB No. 2014-004 "Minería de paredes altas: metodología de diseño, seguridad e idoneidad" de Yi Luo lo caracteriza como un "método relativamente nuevo de minería de carbón semisuperficial y semisubterránea que evolucionó a partir de la minería con barrena".En la minería de paredes altas, la veta de carbón es penetrada por un minero continuo impulsado por un mecanismo de transferencia de viga de empuje hidráulico (PTM). Un ciclo típico incluye el sumidero (lanzamiento-empuje hacia adelante) y cizallamiento (elevación y descenso de la pluma del cabezal de corte para cortar toda la altura de la veta de carbón). A medida que continúa el ciclo de recuperación de carbón, el cabezal de corte se lanza progresivamente hacia la veta de carbón durante 19,72 pies (6,01 m). Luego, el PTM inserta automáticamente una viga de empuje rectangular de 6,01 m (19,72 pies) de largo (segmento del transportador de tornillo) en la sección central de la máquina entre el cabezal de potencia y el cabezal de corte. El sistema de viga de empuje puede penetrar casi 1200 pies (370 m) (probado en 2015 hasta hoy)en la veta de carbón. Un sistema de minería de pared alta patentado utiliza barrenas encerradas dentro de la viga de empuje que evita que el carbón extraído se contamine con escombros de roca durante el proceso de transporte. Usando una imagen de video y/o un sensor de rayos gamma y/u otros sistemas de geo-radar como un sensor de detección de interfaz carbón-roca (CID), el operador puede ver la proyección de la interfaz veta-roca y guiar el progreso continuo del minero.. La minería de paredes altas puede producir miles de toneladas de carbón en operaciones de franjas de contorno con bancos angostos, áreas previamente minadas, aplicaciones de minas de trincheras y vetas de inmersión pronunciada mediante el uso de un sistema de bomba de entrada de agua controlada y/o un sistema de ventilación de gas (inerte)..

La recuperación con forma de túnel de las unidades utilizadas por los mineros de muros altos es mucho mejor que los agujeros de perforación redondos, pero el mapeo de las áreas que ha desarrollado un minero de muros altos no se mapea tan rigurosamente como las áreas minadas profundas. Se desplaza muy poca tierra en contraste con la remoción de la cima de la montaña; sin embargo, es comparativamente más costoso poseer y operar un minero de pared alta.

Se tienen en cuenta el mapeo del afloramiento, así como los datos de los pozos de núcleo y las muestras tomadas durante el proceso de creación de bancos, para proyectar mejor los paneles que cortará el minero de paredes altas. Se toman en cuenta los obstáculos que podrían dañarse potencialmente por el hundimiento y el contorno natural de la mina de muro alto, y un topógrafo apunta el minero de muro alto en una línea (línea de trama de levantamiento teórico) en su mayoría perpendicular al muro alto. las líneas paralelas representan el corte de avance en la montaña (hasta 1,200 pies (370 m) de profundidad (récords de 2015), sin rumbo o actuación correctiva de la dirección en un azimut de navegación durante la extracción, se pierde una parte de la veta de carbón y es un peligro potencial de cortar pilares de accesos extraídos anteriormente debido a la deriva horizontal (balanceo) de la cadena del módulo de corte de la viga de empuje.los mineros de muro alto han penetrado más de 1200 pies (370 m) (registros en curso de 2015en la veta de carbón, y los modelos actuales son capaces de ir más lejos, con el apoyo de la navegación giroscópica y ya no están limitados por la cantidad de cable almacenado en la máquina. La profundidad máxima estaría determinada por la tensión de una mayor penetración y el consumo de energía específico asociado (torsión y tensión en la cadena de transportadores de tornillo), pero los transportadores de tornillo optimizados de hoy en día transportan las realizaciones (llamadas vigas de empuje) con desarrollo de productos visuales y modelado de elementos discretos (DEM).) utilizando un software de comportamiento de simulación de flujo muestra que son posibles penetraciones extendidas de accionamiento inteligente, aun así bajo ángulos inclinados pronunciados desde la horizontal hasta más de 30 grados en el fondo del pozo. En caso de minería empinada significativa, la nueva frase del método de minería debe ser "minería direccional".

Transporte

Históricamente, sacar materiales de las minas a cielo abierto se lograba mediante trabajo manual, vehículos tirados por caballos y/o ferrocarriles mineros.

Las prácticas actuales tienden a utilizar camiones de acarreo en caminos de acarreo diseñados según las características de la mina.

Problemas ambientales y de salud

Limpiar y restaurar adecuadamente una mina de superficie que alguna vez estuvo operativa requiere una gran suma de dinero y extensos planes de remediación. Algunas empresas mineras no cuentan con los fondos para realizar una limpieza adecuada, por lo que el medio ambiente se ve afectado negativamente. Los gobiernos federales han promulgado múltiples leyes y reglamentos que las empresas mineras deben seguir estrictamente. En los Estados Unidos, la Ley de recuperación y control de la minería a cielo abierto de 1977 exige la recuperación de las minas de carbón a cielo abierto. La recuperación de minas que no son de carbón está regulada por leyes estatales y locales, que pueden variar ampliamente. La Ley Nacional de Política Ambiental (NEPA), la Ley de Conservación y Recuperación de Recursos (RCRA), la Ley Integral de Respuesta, Compensación y Responsabilidad Ambiental (CERCLA) y muchas más leyes tratan el tema de la minería a cielo abierto.En algunos casos, incluso con la legislación adecuada vigente para la minería a cielo abierto, persisten algunos impactos negativos para la salud humana y el medio ambiente.

Impacto medioambiental

La minería a cielo abierto puede tener una serie de efectos en el medio ambiente local, que van desde lo negativo hasta lo positivo. Los efectos negativos involucran la contaminación del suelo, el agua, el aire y el ruido, así como la alteración del paisaje y varios otros negativos. La otra cara es la ramificación positiva; con nueva tecnología y una gestión adecuada, se ha vuelto más fácil tratar correctamente el suministro de agua local y restaurar la ecología local que ayuda a reconstruir el medio ambiente.

Cada tipo de minería a cielo abierto tiene su propio impacto ambiental, como se detalla a continuación.

Minería a cielo abierto: una vez que finalizan las operaciones, los relaves se colocan nuevamente en el pozo y se cubren para que el sitio se asemeje al paisaje antes de la operación minera. Este proceso involucra toda la vegetación del suelo en el área a ser eliminada, lo que puede ser perjudicial para el medio ambiente. Se puede colocar tierra vegetal sobre los relaves junto con la plantación de árboles y otra vegetación. Otro método de recuperación consiste en llenar el agujero con agua para crear un lago artificial. Las grandes pilas de relaves que quedan pueden contener metales pesados ​​que pueden filtrar ácidos como el plomo y el cobre y entrar en los sistemas de agua.

Minería a cielo abierto: uno de los tipos de minas más grandes del mundo y el tamaño de estas operaciones dejan enormes cicatrices en el paisaje, destrucción de los hábitats ambientales y costos sustanciales de limpieza. Una mina a cielo abierto puede producir una enorme cantidad de roca estéril, se pueden formar sumideros en el camino, inundaciones e impactos negativos similares a los de la minería a cielo abierto.

Extracción de cimas de montañas: implica la eliminación de cimas de montañas enteras, cuya roca estéril se utiliza para aplanar la tierra circundante rellenando ríos y valles. Esto es muy destructivo ya que altera físicamente de forma permanente el paisaje y el ecosistema asociado. A lo largo de los Apalaches en estados como Kentucky y Virginia, la extracción de cimas de montañas es un método de minería común en el que se talan bosques enteros y el área se vuelve vulnerable a posibles deslizamientos de tierra, y la restauración a veces es demasiado difícil o costosa.

Dragado: una forma de minería a cielo abierto donde los impactos ambientales se encuentran principalmente bajo el agua. El método de extracción de material del fondo marino o de cualquier cuerpo de agua conlleva un riesgo nocivo para la vida marina. En general, el efecto es mucho menor en comparación con los otros métodos de minería. La afluencia de sedimentos puede enterrar la flora y la fauna, cambiar los niveles de agua y alterar el contenido de oxígeno. La contaminación del agua y el ruido es una preocupación que debe monitorearse porque la vida marina es muy sensible y vulnerable a cambios drásticos y dañinos dentro de su ecosistema.

Minería de paredes altas: tiene un impacto ambiental menor que la remoción de la cima de una montaña debido a la menor superficie externa presente, pero aún tiene efectos secundarios negativos. La contaminación del aire y el ruido de las voladuras son efectos ambientales comunes junto con las grandes pilas de relaves, que pueden filtrarse en las vías fluviales y numerosos ecosistemas.