Métodos
de Explotación en Minería Subterránea
Aunque la elección y control de los métodos de explotación
en minería no son responsabilidad del geólogo de minas, es conveniente que éste
tenga al menos un cierto conocimiento sobre éstos.
En minería subterránea todo se resume en una palabra
inglesa "stoping",
que podríamos traducir libremente como "hacer
cámaras subterráneas". La minería subterránea presenta mayores
costes de explotación que la de cielo abierto. A esto hay que sumarle las
complicaciones asociadas a una menor capacidad de extracción del mineral
económico (ver capítulo anterior) y mayores riesgos laborales. Se recurre a la
explotación subterránea cuando la sobrecarga de estéril sobre la masa
mineralizada es tal que su remoción hace inviable un proyecto minero. Digamos
también, que bajo un punto de vista ambiental, la minería subterránea suele
crear un impacto menor que una mina a cielo abierto
No hay que entender la minería subterránea como algo de
un pasado remoto, ya que yacimientos muy importantes en el mundo se explotan
hoy en día a través de este procedimiento. Entre éstos podemos resaltar las
minas de oro del Witwatersrand (Sudáfrica; las más profundas del mundo), El
Teniente (Chile; la mina subterránea más grande del mundo), Olympic Dam (Australia;
ver capítulos anteriores), y un ejemplo cercano, Neves Corvo en Portugal.
En este capítulo usaremos una terminología clásica, de
amplia utilización en distintos países (ver
términos en inglés escritos en cursiva). Estos términos fueron
recogidos por el U.S. Bureau of Mines (USA), en 1936. Desde entonces ha
cambiado el grado de mecanización de los trabajos, pero no la filosofía básica
de éstos.
Antes de entrar en los métodos propiamente tales,
revisaremos algunos términos básicos en minería subterránea:
- Si la
explotación se va a realizar a cotas inferiores del terreno base, entonces
el acceso a las labores se realizará por un pozo
(shaft) o una rampa (decline spiral, decline). Los
pozos cumplen diversas funciones, entre otras permitir el acceso y salida
del personal de mina, la ventilación de las labores mediante inyección de
aire desde la superficie, y por supuesto, el transporte del material
extraído a la superficie. Las rampas por su parte han ido ganando adeptos
con gran velocidad en la minería moderna. Estas permiten el acceso directo
a la mina de material rodado, lo que facilita las labores de transporte de
mineral.
- Dentro de
la mina tenemos las galerías,
que pueden ser en dirección (de
la masa mineralizada; drifts) o perpendiculares a ésta, esto es, transversales
(cross-cuts).
- La
conexión entre los distintos niveles de una mina se realiza por pozos
inclinados (raise, hacia arriba; winze, hacia abajo), que
sirven para el trasvase de mineral y movimiento del personal.
- Tendremos niveles de
producción, y por debajo de éstos, de transporte de mineral.
- Entre los
equipos más comunes están los minadores (miners), las perforadoras
tipo Jumbo, los equipos de transporte tipo LHD (load-haul-dump:
carga-transporte-descarga), etc.
Distintos elementos
constitutivos de una mina subterránea.
Distintos elementos
constitutivos de una mina subterránea (detalle).
Equipo LHD en operación en
una mina subterránea.
Entre
los métodos más comunes de explotación (existen variantes de los mismos) están
los siguientes:
1) Cámaras naturalmente (auto) sostenidas:
- Cámaras abiertas (open
stoping).
- Hundimiento por
subniveles (sublevel stoping).
- Longhole
stoping.
- Cámaras con
soporte de pilares (room and pillar).
2) Cámaras artificialmente sostenidas.
- Laboreo con
almacenamiento de zafras (shrinkage stoping). Zafra: escombro de
una mina o cantera (del árabe: sajra = piedra).
- Laboreo por
cámaras con relleno (cut and fill).
- Laboreo con
entibación (fortificación) cuadrada (square-set stoping).
3)
Hundimiento (caved stopes).
- Hundimiento de
bloques (block caving).
- Pisos de
hundimiento (sublevel caving).
El hundimiento por
subniveles (sublevel stoping) es el método indicado para
cuerpos mineralizados con fuerte buzamiento (normalmente filones). El ancho de
galería puede o no coincidir con el del cuerpo mineralizado. El disparo (pega)
se prepara mediante perforaciones verticales en malla.
Hundimiento por subniveles (sublevel
stoping). La última voladura de roca se realizó en el subnivel superior. La
próxima será en el inferior. Note el diagrama radial de disparo.
La mejora en los sistemas de perforación permitió
alcanzar distancias cada vez mayores (30 o más metros), lo que a su vez
posibilitó la implementación del método longhole
stoping, para cuerpos mineralizados de gran potencia y fuerte
buzamiento. Este método permite generar cámaras de hasta
Longhole stoping.
Note el diagrama de disparo en abanico desde dos galerías.
El método de cámaras y
pilares (room and pillar) se utiliza en cuerpos horizontales
o con poco buzamiento (mantos). Se dejan pilares de roca para sostener el techo
de la cámara. Estos pueden disponerse de una manera regular (room and pillar
s.s.) o irregular (casual pillars, o room and pillar s.l.).
Método de cámaras y pilares
(room and pillar). En este caso los pilares siguen un espaciado regular.
El método de almacenamiento
de zafras (shrinkage stoping) se utiliza en cuerpos con
fuerte buzamiento (filones), que presentan un encajante que necesita soporte. A
medida que avanza el stoping hacia arriba se va sacando material por
debajo.
Almacenamiento de zafras (shrinkage
stoping). A medida que se avanza hacia arriba, se va extrayendo el mineral
arrancado por abajo.
Por su parte el método de cámaras
con relleno (cut and fill) opera con un sistema similar al de
almacenamiento de zafras, con la diferencia substancial que el relleno no se
realiza con el mismo mineral arrancado, sino con materiales que son traídos
desde afuera, por ejemplo, limos o arenas. También pueden utilizarse a estos
efectos los estériles de la planta de flotación, lo cual tiene innumerables
ventajas ambientales. El método de entibación
cuadrada (square set stoping) es muy laborioso y hoy en día
prácticamente no se emplea. Es similar al proceso de cámaras con relleno, pero
además utiliza un esqueleto (entramado) de cuadros rectangulares.
Cámaras con relleno (cut
and fill). A diferencia del método anterior, el relleno se realiza aquí con
materiales traídos desde afuera de la mina.
El método de hundimiento
de bloques (block caving) resulta ideal en cuerpos
irregulares de grandes dimensiones como son los yacimientos tipo pórfido
cuprífero. El requisito técnico es que la roca a hundir sea fácilmente
fragmentable. Existen tres niveles principales: de hundimiento,
de troceo (grizzlies) y de transporte.
Hundimiento de bloques (block
caving) (sección).
Hundimiento de bloques (block
caving), diagrama 3D. Cada bloque puede tener dimensiones en el orden de
Zona de colapso en
superficie (mina de cobre El Teniente, Chile), provocada por el hundimiento de
bloques en profundidad.
Finalmente, el método de hundimiento
por pisos (sublevel caving) es utilizado cuando la roca no es
fácilmente fragmentable. En cierta manera recuerda al método de sublevel
stoping con la salvedad de que las paredes son el mismo cuerpo
mineralizado, y éstas se hacen colapsar.
Pisos de hundimiento (sublevel
caving), esquema general.
Bibliografía
Peters,
W.C. 1978. Exploration and mining geology. John Wiley & Sons, NY, 696 pp.
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G. 1990. Biohydrometallurgy.
Thomas,
L.J. 1979. An introduction to mining. Methuen,
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