METODOS DE EXPLOTACION

METODOS DE EXPLOTACIÓN EN
MINERIA
A CIELO ABIERTO
1
INDICE
Pàg.
1. GENERALIDADES DE LOS METODOS DE EXPLOTACIÓN
3
1.1. DEFINICION
1.2. CLASIFICACION DE LOS METODOS DE EXPLOTACIÓN
3
1.3. CONDICIONES GEOLOGICAS, SOCIALES, AMBIENTALES Y ECONOMICAS
3
1.4. FORMA GENERAL DE LOS AVANCES DE LA EXPLOTACION A CIELO ABIERTO
6
2. METODO DE EXPLOTACION POR CORTAS
13
3. CANTERAS
20
3.1. Roca Fracturada
20
3.2. Rocas Ornamentales
29
4. MINERIA DE TRANSFERENCIA - STRIP MINE
30
4.1 EQUIPOS DE ARRANQUE EN MINERIA A CIELO ABIERTO
32
5. ALUVION
33
5.1 Generalidades.
33
5.2 Caracteres Geológicos de los Placeres
33
5.3. Condiciones Esenciales del Depósito
34
5.4 Condiciones para que Yacimientos de Placer puedan existir
34
5.5 Proceso
34
6. MAQUINARIA Y EQUIPO
35
2
METODOS DE EXPLOTACION EN MINERIA A CIELO ABIERTO
1. GENERALIDADES DE LOS METODOS DE EXPLOTACION
1.1 DEFINICION
Métodos de explotación en Minería a Cielo Abierto es el conjunto de todas las
normas, reglas y actividades mineras, siguiendo tecnologías adecuadas para
lograr el máximo aprovechamiento de las reservas de mineral, desde el punto de
vista técnico y económico.
El método de explotación depende de la geometría del yacimiento y de la
geoforma con respecto a las rocas y la topografía que lo contienen. Con respecto
a la geometría se incluye el diseño de la forma normalizada de las labores de
acceso, preparación y explotación de cada sector de explotación de mineral útil,
en cuanto a su forma geoespacial se refiere a las tecnologías aplicadas en el
arranque del mineral, cargue, transporte y control de huecos.
La selección del método de explotación en minería a cielo abierto que mas se
ajuste a la geometría del yacimiento, estará orientado por las características del
mismo deposito de minerales.
1.2 CLASIFICACION DE LOS METODOS DE EXPLOTACION
La clasificación de los métodos de explotación se han realizado con base en la
forma de los depósitos, tipos de rocas, geometría del yacimiento y nivel
tecnológico utilizado. En este sentido los métodos de explotación mas usados
son:
Canteras
Calizas, Hierro, Materiales de construcción
3
Cortas
Minerales Metálicos de origen intrusivo
Transferencia
Carbón
Aluviones
Arenas, Aluviones auríferos
La explotación por minería a Cielo Abierto se ha venido generalizando por la
presencia de depósitos de mineral que son abundantes en tonelaje y estar cerca
de la superficie, aunque aveces con bajo contenido de mineral útil. Igualmente se
ha generalizado el perfeccionamiento de la maquinaria pesada utilizada en estas
explotaciones y la creciente demanda de minerales que difícilmente se pueden
lograr con minería subterránea.
1.3 CONDICIONES
GEOLOGICAS,
SOCIALES,
AMBIENTALES
Y
ECONOMICAS.
Los métodos como en toda explotación minera están íntimamente ligados a las
condiciones geológicas, sociales, ambientales y económicas del propio depósito
de mineral y de la ubicación del yacimiento donde se pretenda explotar.
Es evidente la influencia de las condiciones físicas del yacimiento en sus
posibilidades de explotación, pues todas ellas deben conocerse perfectamente
para establecer la posibilidad de ser explotado con facilidad; estas condiciones
son forma, profundidad, potencia, buzamiento, rocas encajantes, contenido de
mineral útil, tectónica imperante, contaminantes, gases y ambiente imperante en
el área de influencia de la posible explotación.
Por su parte las condiciones sociales influyen en primer lugar por el cumplimiento
de todas las normas de seguridad e higiene, por la posibilidad de vincular
personal, conocer bien las normas legales del país y relacionarse con las
autoridades que tienen a su cargo la reglamentación minera, posibilidades de
4
adquirir terrenos, disponer de mapas de la región e indemnizaciones que deben
realizarse.
Igualmente, se debe tener en cuenta los riesgos potenciales que se tienen de
deteriorar el medio ambiente, para establecer la posibilidad de lograr el menor
deterioro posible y velar por la conservación de la fauna, la flora, las aguas y el
aire, dentro de la zona de incidencia de la explotación.
Finalmente, las condiciones económicas son de dos clases: las particulares de la
empresa explotadora y la de interés común: en relacion con las primeras debe
lograrse un costo unitario adecuado y obtener las proyecciones en los plazos con
la producción prevista para amortizar los capitales invertidos y obtener un margen
de rentabilidad adecuado. En cuanto al interés común, debe evitarse el mal
aprovechamiento de las reservas de mineral útil, por abandono de zonas menos
rentables.
Los límites económicos y naturales que determinan la elección de un método
subterráneo o superficial son en resumen el costo de la explotación y la calidad
del mineral útil; la relación entre el estéril y el mineral Es un coeficiente
determinante de la elección. Los límites antes indicados se refieren a la
profundidad que puede alcanzarse con una labor a cielo abierto, en la que el costo
de la tonelada de mineral, sea igual a la obtenida por laboreo subterráneo.
Si llamamos A al costo de extraccion de un metro cúbico de mineral a cielo
abierto, B al de un metro cubico de esteril, X a la relación entre estériles y mineral,
y C a costo de extraccion por mina subterránea por un metro cúbico de mineral,
tendremos:
A + BX = C y en consecuencia X = (C – A)/B
5
Al valor de X se le llama coeficiente de explotabilidad o límite económico, que
quiere decir la máxima cantidad de material estéril que puede ser removido, sin
que se pierda la rentabilidad esperada en el proyecto. En este caso debe tenerse
en cuenta que el verdadero límite se encuentra en el nivel en que el costo de
extraccion de un metro cubico de mineral es el mismo en explotación bajo tierra y
a cielo abierto y no el del promedio de la explotación a cielo abierto.
Para aplicar la fórmula anterior en la práctica se procede con el ingeniero de
minas y el geólogo a realizar los cálculos técnicos y económicos para establecer
su viabilidad a cielo abierto o bajo tierra.
1.4. FORMA GENERAL DE LOS AVANCES DE LA EXPLOTACION A CIELO
ABIERTO
En las explotaciones a Cielo Abierto se presentan unas características en su
conformación de frentes de arranque, que son comunes a los cuatro métodos de
explotación establecidos. En este sentido se observa que la variación en los
métodos planteados se presenta por el tipo de mineral y el sistema de arranque y
no en la geometría de la explotación; por lo tanto, se presentan unos rasgos
comunes, que se describen a continuación y que se pueden observar en los
diferentes métodos identificados.
1.4.1 CONFORMACION DE BANCOS DE EXPLOTACION
En toda explotación a Cielo Abierto, el yacimiento se divide en bancos o
escalones, con alturas que dependen de la producción esperada, el tipo de
6
mineral, los equipos disponibles para el arranque, cargue y transporte y el nivel de
tecnología establecido en cada caso.
La explotación se debe realizar en forma descendente, conformando bancos cuyo
ancho debe ser suficiente para que el equipo de cargue y el de transporte puedan
laborar libremente. Los bancos están conectados unos a otros por medio de
rampas y se debe realizar cunetas para el manejo de las aguas lluvias o freáticas.
En la parte más baja de la mina se construye un sumidero, cuya función principal
es recoger todas las aguas provenientes de los bancos de explotación con el fin
de poderlas evacuar por medio de bombas a un sitio fuera del área de
explotación.
En la explotación de los yacimientos de mantos horizontales y tendidos la división
en los bancos se hace según la uniformidad de los estratos útiles y del
comportamiento de las rocas. Por lo general, en mantos empinados e inclinados
los bancos tienen la misma altura.
Elección del talud y altura de cada banco. Estas son variables de vital
importancia para la tecnología de la explotación, pero no para la estabilidad
general de la mina. En este sentido, se deben tener en cuenta además las
variables que se analizaron en la terminología del módulo anterior, como partes
integrantes de los bancos de explotación como son la altura, el frente del talud, los
rellanos de cabeza y de base, los bordes de cresta y pie y la inclinación o ángulo
del talud. Tanto la altura como la inclinación del frente, vienen fijados por las
características de la perforación, voladura y excavaciones, con el fin de obtener de
estas operaciones el máximo rendimiento; la importancia de la producción es
factor decisivo; si las reservas son grandes y el mercado amplio, se deberá
seleccionar equipo de mayor capacidad y los bancos serán mas altos; en resumen
el perfil del banco se acondicionara a las necesidades del equipo y no al revés.
7
Las alturas varían con el tipo de roca: en las rocas del recubrimiento suelen ser de
15 metros en promedio, en mineral oscilan entre seis y 15 metros, y en los casos
especiales como en calizas, se llega a 60 metros; con las alturas mayores se
economizan pistas y su conservación, pero hay mas desplome, mas taqueo,
menor selección del mineral y difícil control de la operación.
El ángulo del talud varia de 0 a 40 grados con respecto a la vertical. En cuanto a
la estructura del rellano hay que considerar dos variantes según haya voladura
previa o se arranque con excavación directa. En las primeras el ancho será:
L = N + L1 + L2 + L3
En la que
N = Ancho del montón de roca o mineral después de volado.
L1 = Un margen de maniobra hasta la pista
L2 = Anchura de pista
L3 = Zona de perforación del banco inferior
En la figura 1 se representan estas variables, para explicar lo descrito
anteriormente.
Figura 1. Estructura del rellano en arranque con voladura.
8
AVANCE POR
VOLADURA
MATERIAL
EXPLOTADO
L3
L2
L1
AVANCE DE LA
EXPLOTACION
N
RELLANO
Figura 2. Estructura del rellano en arranque con excavación directa.
R
L3
L2
L1
1,5R
AVANCE DE LA
EXPLOTACION
RELLANO
En el arranque con excavación directa se cambia N por 1,5R, en la que R es el
radio de acción de la excavadora; es normal la anchura de 40 metros para estos
rellanos.
9
Los coeficientes o rellanos de seguridad del perfil final se dejan para retener los
desprendimientos de rocas y servir de pasos eventuales, pudiendo recuperar los
que se dejen en mineral al final de la vida útil de la mina; su anchura suele ser de
7 a 10 metros.
ANGULOS DE TALUDES ESTABLES DE LOS BANCOS EN TRABAJO
SEGÚN GORNOE
CARÁCTER DEL BANCO Y DE LAS
ROCAS
Bancos de Excavación:
Rocas eruptivas
ALTURA DEL
ANGULO DE
BANCO NO MAYOR TALUD (GRADOS.)
DE M.
No limitada
70 – 90
Idem
50 - 60
Rocas semifirmes y rocas arenosas
secas.
25 - 30
40 -50
Rocas areno-arcillosas y arcillosas
25 - 30
35 - 45
Bancos de escombreras con arado:
Rocas firmes y arenosas
20 – 25
30 – 35
Rocas areno - arcillosas
10 – 15
35 – 40
8 - 10
35 - 40
40 –60
30 – 33
30 -45
20 - 30
10 -15
33 - 36
38 - 40
18 - 25
Rocas sedimentarias
Rocas arcillosas.
Bancos
de
escombreras
excavadoras:
Rocas firmes y arenosas
Rocas areno arcillosas
Rocas arcillosas
Rocas areno - arcillosas
Húmedas.
con
El ángulo de talud del borde no trabajado de la corta comúnmente se toma menor
que el ángulo de talud del borde trabajado, lo que asegura la estabilidad necesaria
y no provoca deslizamientos.
10
He aquí los ángulos de talud (
) de los bordes en trabajo y no trabajados de los
bancos en carbón, según Khokriakov.
BORDE DE BANCOS
En trabajo
No trabajado
ROCAS.
Firmes
DE TALUD DE LOS
BORDES, GRADOS.
18 - 25
No firmes en condiciones
comunes.
18 - 20
Areno
arcillosas,
difícilmente descapotables
10 - 15
Rocas firmes
35 - 50
No firmes en condiciones
comunes.
25 - 35
Areno
arcillosas
difícilmente descapotables
18 - 25
La altura del banco debe satisfacer las siguientes condiciones:
Seguridad de conducción de los trabajos, asegurar el costo mínimo de unidad de
producción, asegurar el rendimiento máximo del equipo de la corta y corresponder
a la producción de la corta.
Con el aumento de la altura del banco, disminuye su número; en consecuencia
disminuye el número de obreros y de las plataformas de transporte. Por lo tanto,
es
menor el largo total de vías de la corta y los gastos de conservación,
reparación y desplazamiento de vías. Además, con el aumento del banco hasta
11
un determinado limite se reducen los costos para los trabajos de perforación y
voladura.
El aumento de la altura del banco se limita por las condiciones no peligrosas de
conducción de los trabajos de excavación y, a veces, de perforación; por el grado
de estabilidad de las rocas y por el ancho del ensanche de las rocas después de
la voladura.
1.4.2 CONFORMACION DE TERRAZAS DE EXPLOTACION
Método de explotación para yacimientos o criaderos de forma irregular,
especialmente de minerales metálicos, como el cobre y el níquel. Constituyen
niveles de forma circular, elíptica o cónica dependiendo de la estructura del
yacimiento o del criadero de minerales.
La altura de la terraza depende de la dureza de la roca y del equipo a utilizar en la
perforación y el cargue.
El ancho de la terraza tendrá la medida necesaria para realizar el cargue y
transporte del mineral arrancado.
Este método se basa en una minería de banqueo con avance unidireccional. Se
aplica a depósitos relativamente horizontales de una o varias capas o estratos de
mineral, y con recubrimientos potentes que obligan a depositar el estéril en el
hueco creado transportándolo alrededor de la explotación.
Se utiliza en todos los tipos de mineral, aunque su desarrollo e importancia la ha
adquirido en los yacimientos de combustibles sólidos, como, por ejemplo, en las
capas de hulla de Puertollano, pero sobre todo queda tipificado por las minas de
lignito pardo de Alemania, Austria etc. Las producciones mundiales de algunas de
12
estas minas llegan a los 45 millones de toneladas de mineral al año, con
profundidades de explotación superiores a los 300 m. La mayoría de estas
operaciones se caracterizan por el bajo valor de los minerales, por ello es esencial
las economías de escala, en aras a conseguir la viabilidad económica de esos
proyectos. Otros factores que determinan la aplicación de este método son: la
existencia de un gran volumen de reservas y, en el caso de utilizar roto-palas.
Estas formas de atacar los yacimientos de minerales para su explotación, son
aplicables a los diferentes métodos de explotación en minería a Cielo Abierto.
2. METODO DE EXPLOTACION POR CORTAS
Las Cortas son explotaciones a cielo abierto tridimensionales de yacimientos que
por su buzamiento o forma tienden a profundizarse. Por este método se explotan
minerales de hierro de origen ígneo, piritas, cobre, rocas impregnadas de mineral
complejo, níquel, etc.
Las cortas explotadas por bancos arrancan el mineral y el recubrimiento por
tramos horizontales descendentes hasta formar una serie de escalonamientos o
bancos; estos bancos se pueden abrir siguiendo dos criterios:
Abriendo cada uno cuando el inmediato superior tenga anchura de rellano
suficiente, de modo que la grada de bancos avanza simultáneamente.
Llevando la primera rebanada, hasta el límite del yacimiento y el siguiente se
inicia retrasado suficientemente como para no entorpecer los demás frentes
activos.
13
Una corta vista en planta corresponde aproximadamente a las condiciones que se
observan en las figuras 3 y 4.
En la figura 3 se muestra una vista en planta de una concesión con todas sus
instalaciones y elementos en superficie, haciendo notar el limite de la zona
mineralizada que se profundiza y se adapta plenamente a una explotación típica
de una Corta.
En la figura 4, se muestra una sección transversal de la corta con la operación
normal de una mina activa, incluyendo los límites de mineralización, los equipos
utilizados y la secuencia de las operaciones normales de lamina; igualmente se
indica la forma como se profundiza el depósito de mineral útil.
14
VIA DE ACCESO
LIMITE DEL AREA
DE EXPLOTACION
ZONA DE
ESCOMBRERAS
ESTANQUE
PARA AGUA
ZONAS
MINERALIZADAS
CAMPAMENTOS Y
ZONAS VERDES
TALLERES
DEPOSITO DE
LODOS
PLANTA DE
BENEFICIO
VIA DE ACCESO
Figura 3. Vista de Planta de una concesión típica de un yacimiento para explotar
por Cortas.
15
Figura 4. Forma típica de un yacimiento en explotación por cortas
ZONA
EXPLOTADA
ZONA ESTERIL
ZONA
MINERALIZADA
ZONA ESTERIL
El método de explotación por cortas empleado en yacimientos masivos o de
capas inclinadas o depósitos de origen intrusivo, como el que se observa en la
figura anterior. La explotación se lleva a cabo tridimensionalmente por bloqueo
descendente con secciones transversales en forma tricónica.
Es tradicional de la minería metálica, aunque últimamente se adoptó para
yacimientos de carbón. La profundidad de las explotaciones pueden ser muy
grande, llegándose en algunos casos, a superar los 300 m.
16
La vida útil de una mina con estas características puede ser muy grande,
generalmente por encima de 50 años, lo cual garantiza la recuperación de la
inversión, que por naturaleza es alta.
Las minas metálicas se caracterizan por el importante cambio de formas y
volúmenes en el paisaje, debido a la excavación de grandes huecos y a la
creación de estructuras para almacenar todos los materiales del desecho que se
producen. Por otro lado, como los procesos mineralúrgicos suelen ser más
complejos, se precisan instalaciones de dimensiones apreciables, en las que se
llevan a cabo la trituración, molienda y concentración de los metales que se
benefician. Además se dispone de otra serie de obras e instalaciones auxiliares,
tanto para el funcionamiento de las plantas de tratamiento, porque aunque se
proceda a la recirculación de una gran parte de ese recurso siempre se precisa
contar con un cierto aporte de agua fresca.
Un fenómeno que puede ser común a las minas metálicas y a las de carbón es el
constituido por la producción de aguas ácidas, como consecuencia de la oxidación
de la perita presente en el mineral, e incluso en los estériles. Se deben tomar
medidas especiales antes del vertido de los afluentes a los cauces públicos y en
la ubicación y abandono de los estériles que sean contaminantes.
También es importante en la etapa de revegetación contemplar la posible
incidencia que pueden tener los suelos con un Ph excesivamente bajo sobre la
implantación y desarrollo de las diferentes especies vegetales.
Este método es el tradicional de la minería mecánica y se adapto en las últimas
décadas a los depósitos de carbón, introduciendo algunas modificaciones.
17
BANCOS DE
EXPLOTACION EN CORTAS
Figura 5. Corte transversal del avance en una explotación por Cortas
La extracción, en cada nivel, se realiza en un banco con uno o varios tajos como
se observa en la figura 5. Debe existir un desfase entre bancos, a fin de disponer
de unas plataformas de trabajo mínimas para que operen los equipos a su
máximo rendimiento o en condiciones de seguridad. Las pistas de transporte se
adaptan en los taludes finales, o en actividad, permitiendo el acceso a diferentes
cotas.
18
En estas explotaciones se suele disponer de bancos estéril de mayor altura que
en el mineral, pues en estos últimos tal dimensión está limitada por el alcance de
los equipos de limpieza y por la necesidad de evitar los derrumbes y, por ende, en
altura crítica de los frentes descubiertos.
Figura 6. Panorámica general de un tipo de corta en explotación
19
3. CANTERAS
Cantera es el término genérico que se utiliza para referirse a las explotaciones de
rocas industriales y ornamentales. Se trata, por lo general, de pequeñas
explotaciones próximas a los centros de consumo, debido al valor relativamente
pequeño que poseen los minerales extraídos, que pueden operarse mediante los
métodos de banco único de gran altura o bancos múltiples. Este último es el más
adecuado, ya que permite realizar los trabajos con mayores condiciones de
seguridad y posibilita la recuperación más fácil de los terrenos afectados.
Las canteras pueden subdividirse en dos grandes grupos:
3.1 Roca Fracturada.
El primer grupo, donde se desea obtener un mineral
fragmentado y apto para alimentar a la planta de tratamiento y obtener un
producto destinado a la construcción, en forma de áridos, a la fabricación de
cementos, etc.
En este tipo de minería se destacan explotaciones de gravas, gravilla, calizas para
cemento y arenas, entre otras. En este caso, se destacan los grandes volúmenes
de producción, las altas inversiones y un deterioro paisajístico y del ambiente en
el área de incidencia del proyecto.
En cuanto al grado de mecanización, se requieren grandes equipos de
perforación, remoción, cargue, transporte y beneficio de los minerales extraídos, lo
cual implica un costo alto y por lo tanto, se requiere un capital de trabajo
considerable y una capacidad de gestión acorde a la magnitud del proyecto.
20
Figura 7. Panorámica de una cantera de caliza
21
En la figura anterior, se muestra la secuencia de la explotación, el área de
incidencia y los bancos adecuados para la extracción de materiales que como la
caliza, requiere el uso de explosivos para arrancar el mineral. Igualmente, en la
figura 8 se muestra el equipo de cargue y transporte que se utiliza para garantizar
los rendimientos de la explotación en una operación de esta naturaleza.
En este sentido, el grado de mecanización depende de la magnitud del proyecto y
de los volúmenes de material a remover, pero en general son las volquetas o
camiones, el cargador, el buldozer y la perforadora los mas utilizados.
Figura 8. Vista aproximada de algunas de las actividades de cargue y transporte
en una cantera.
22
Los materiales detríticos como las arenas y las gravas, albergadas en los
depósitos de valle y terraza de los ríos son objeto de una explotación intensa
debido a la demanda de dichos materiales para sector de la construcción.
Las arenas y los cantos
rodados se encuentran poco cohesionados por las
labores de arranque se realicen directamente por equipos mecánicos como
retroexcavadoras y volquetas.
Los materiales de aluvión, situados en las terrazas de los cauces, constituidos por
arenas y cantos rodados poco cohesionados se extraen de estas explotaciones en
forma de gravas naturales.
Generalmente, se lleva un solo banco, dependiendo de la potencia del depósito, y
la maquinaria empleada puede ser convencional, si se trabaja en condiciones
secas, o constituida por dragalinas, dragas y cuchara de arrastre si la extracción
se realiza por debajo del nivel freático.
•
Criterios de diseño de los Huecos de Graveras. A partir de la morfología del
depósito de material granular, y teniendo en cuenta las calidades del mismo, se
procede a diseñar el hueco final previsto. De acuerdo con la Instrucción Técnica
Complementaria ITC 07.1.02, dicho diseño debe plasmarse en un plano
taquimétrico a escala 1: 500 y corresponder a un período mínimo de cinco años.
Además es necesario
disponer de, al menos, un corte longitudinal y otro
transversal de la gravera y de la situación prevista de pistas y escombreras.
Los tipos de criterios que se aplican a la hora de diseñar una gravera pueden
agruparse en los siguientes:
Criterios operativos
Criterios geotécnicos y de delimitación geométrica
23
Criterios de selectividad y recuperación
Dentro del primer grupo, se deben contemplar los que se indican a continuación.
Altura de banco
Anchura de tajo
Bermas
Pistas y rampas
Radios y sobreancho en curvas
El parámetro más crítico es la altura de banco, que se recomienda que sea igual
aproximadamente al alcance del equipo mecánico utilizado en la excavación.
Esta dimensión varia en función del tipo de gravera, seca o húmeda, y maquinaria
empleada que trabaje por encima o por debajo de la plataforma de apoyo. En la
mayoría de los casos se recomienda una altura máxima de banco de unos 10 m.
En cuanto a los criterios geotécnicos, éstos se refieren al ángulo del talud de los
bancos y el talud general del frente de la explotación. Durante la fase de
operación los taludes de banco pueden llegar a ser verticales, aunque es
conveniente que no se llegue a tal extremo.
Geotécnicamente, los materiales de terrazas aluviales no son fáciles de
caracterizar, sobre todo cuando están presentes tamaños gruesos.
No obstante, a efectos prácticos pueden considerarse los ángulos de rozamiento
interno.
La compacidad suele ser de media a alta, debida en muchos casos a la
compactación procedente de los sucesivos depósitos y a las fuerzas de filtración.
24
Desde el punto de vista de estabilidad de los taludes, los ángulos más altos se
tienen durante la fase de operación,
como ya se ha indicado, pues
posteriormente se remodelan antes de proceder a la restauración. En general, se
encuentran taludes estables en las graveras secas desde los 40° a los 90°. Si
estas se encuentran recientemente abandonadas o en operación, los taludes
pueden ser prácticamente estables, debido a fenómenos de encaje estructural,
cohesión capilar, cementación, uniones diagenéticas, etc.
No obstante, los taludes excavados muestran una evolución a lo largo del tiempo
tendente a alcanzar el talud de equilibrio, determinado por el ángulo de
rozamiento interno del material flojo.
A efectos de diseño, y como una primera aproximación, puede emplearse el
ábaco, en el que se dan los ángulos de talud estables para diferentes alturas y
tipos de materiales.
En lo referente a la delimitación geométrica de la gravera, ésta vendrá
generalmente impuesta por la extensión del yacimiento y la propiedad de los
terrenos. No obstante,, cuando exista un curso de agua en las proximidades, se
aconseja como criterio básico respetar las riberas, dejando una franja de
seguridad de unos 20 m.
Está norma se sigue en algunos países europeos, y lo que se persigue con ella es
evitar alterar el frágil equilibrio ecológico de los sistemas fluviales.
Finalmente, los criterios de selectividad se refieren a la necesidad de extraer de
forma cuidadosa determinadas partes del yacimiento, con el fin de no producir
una contaminación de los materiales comerciales, a las pérdidas ocasionadas por
25
la extracción o manipulación y al abandono de zonas del depósito por mala
calidad.
•
Identificación de Impactos.
Las operaciones que tienen lugar para llevar a
cabo la explotación de gravas pueden agruparse en tres fases, que comprende
cada una de ellas una serie de acciones que ocasionan diferentes efectos sobre el
medio.
A) Fase preparatoria. Infraestructura. Que incluye todos aquellos trabajos
necesarios para dotar de infraestructura a la explotación. Los elementos
causantes del impacto son:
Preparación del terreno y movimiento de tierras para la construcción de
accesos y viales.
Construcción de edificaciones y planta de tratamiento.
B) Fase de explotación. Operaciones. Comprende todas las operaciones
necesarias para obtener el producto o los productos finales. Las acciones
causantes de impacto son:
La excavación en sí y el uso de maquinaria, generalmente pesada, para
llevarla a cabo.
Transporte del material
Proceso de clasificado y lavado de los áridos.
Acopio de material
C) Fase de Abandono. Modificaciones fisiográficas.
Creación de huecos, y lagunas en el caso de que la extracción se lleve a cabo
por debajo del nivel freático.
26
Vertidos de estériles: lodos y minerales no aprovechables.
Los impactos más frecuentes causados por este tipo de actuaciones se han
recogido en una matriz de identificación que relaciona las acciones productoras de
impacto o alteración con los elementos afectados por ella.
Las operaciones que conlleva la extracción de gravas pueden afectar tanto a los
ecosistemas fluvial y ribereño como a otros medios adyacentes a éstos. Los
efectos sobre el medio en uno u otro caso van a ser distintos, por lo que la
descripción de los impactos ocasionados se van a realizar por separado.
EFECTOS PRODUCIDOS POR LAS OPERACIONES EN LAS MARGENES
IMPACTO SOBRE Alteración permanente de los drenajes superficiales, severa si
EL AGUA
existen acopios de gran tamaño y moderada en el de la
SUPERFICIAL
implantación de viales e infraestructuras.
Contaminación de las aguas superficiales (Turbidez por
partículas sólidas, etc). derivada de las operaciones
necesarias para la creación de escombreras, del tráfico de
camiones y maquinaria pesada, y de la implantación de viales
e infraestructuras (impactos temporales y moderados).
IMPACTOS
Alteración temporal del régimen de caudales subterráneos
SOBRE
LAS motivado por las operaciones de excavación.
AGUAS
SUBTERRANEAS Contaminación de acuíferos (aceites, hidrocarburos, etc.),
temporal y de efectos no preocupantes, derivada del
mantenimiento de maquinaria.
IMPACTOS
SOBRE
SUELO
Ocupación irreversible de suelo fértil por la excavación y
EL escombreras (impactos severos), y por la construcción de
viales y edificios (impactos moderados).
Inducción de efectos edáficos negativos en los alrededores
por las operaciones derivadas de excavación, escombreras y
viales (impactos locales moderados y compatibles), debido a
la acumulación de residuos, elementos finos, polvo, etc.
27
IMPACTOS
Perturbación del carácter global del paisaje, generalmente
SOBRE
LA grave en el caso de las escombreras, y de menor entidad por
MORFOLOGIA Y su mayor facilidad de control y temporalidad las derivadas de
EL PAISAJE
la construcción de edificios y de la implantación de viales.
IMPACTOS
SOBRE
FAUNA
Y
FLORA
Eliminación o alteración de hábitats vegetales y de otras
LA formaciones para la fauna, así como desplazamientos o
LA concentración de especies o individuos motivados por la
excavación y por el tráfico de maquinaría (impactos de
magnitud moderada). Sin embargo, la creación de
escombreras produce un impacto crítico (cambios de hábitats
total) sobre estos aspectos.
Cambios en las pautas de comportamiento de la fauna por
perturbaciones causadas por el tráfico de camiones y
maquinaria pesada, y por la creación de viales e
infraestructuras. Impactos temporales y de carácter en
general compatible.
RIESGOS
GEOFISICOS
Eliminación o reducción de la cubierta vegetal, así como la
inducción de dificultades para la regeneración de la
vegetación (pérdida de elementos fértiles, aumentos drásticos
de la pendiente y erosión, etc). Estos impactos generalmente
son severos en el caso de las escombreras y moderados en
el de viales
Aumento de inestabilidad motivado por el acopio de
materiales, creación de escombreras y por la excavación.
Aumento de la carga de sedimentación aguas abajo,
producido por la adición de material sólido, derivado de la
creación de escombreras y de viales e infraestructuras.
Impactos genéricos, y de carácter severo en el caso de las
escombreras, si éstas son de grandes dimensiones.
Aumento de la erosión, derivada de las operaciones que son
precisas para el acopio de materiales y creación de viales, de
la propia existencia de escombreras y taludes y del tráfico de
camiones y maquinaria pesada. Impacto de magnitud
moderada a severa, aunque temporal en el caso del tráfico.
28
3.2 Rocas Ornamentales. En el segundo caso, dedicado a la explotación de
rocas ornamentales, que se basa en la extracción cuidadosa de grandes bloques
paralepípedos que posteriormente se cortarán y elaborarán. Estas últimas
canteras se caracterizan por el gran número de escalones o bancos que se abren
para arrancar los bloques y la maquinaria especial de arranque, específica de
cada Subsector, con la que se obtienen planos de corte limpios. En el granito se
utilizan diferentes técnicas: explosivos, cuñas, lanza térmica, etc. mientras que en
los mármoles se han implantado las rozadoras, las cortadoras del disco y el hilo
helicoidal.
Las rocas ornamentales se utilizan en la decoración, en la construcción, en las
artes, etc, con unos índices de consumo cada día más elevados. Una vista
aproximada de una cantera se observa en la figura 9.
HILO HELICOIDAL
POLEA
POLEA
MEZCLA DE ARENA Y
AGUA
POLEA
POLEA
POLEA
BLOQUE DE MARMOL
Figura 9. Sistema de corte de bloques de mármol en una explotación a Cielo
Abierto.
29
4. MINERIA DE TRANSFERENCIA - STRIP MINE
Es la explotación a cielo abierto que se realiza mediante labores bidimensionales
con profundidad fija o casi fija, de capas de minerales horizontales con o sin
recubrimiento de estéril. El arranque se hace normalmente en un solo frente, que
se profundiza normalmente hasta el muro del estrato y en dos escalones: uno
avanzando adelante el frente de recubrimiento de estéril y a continuación el frente
del mineral.
En este tipo de minería no suele emplearse explosivos en forma sistemática, a
menos que se disponga de explosivos de seguridad.
En este como en cualquier tipo de minería se deben hacer una serie de ensayos,
hasta llegar a definir unas técnicas de fragmentación con explosivos idóneas a las
características de dichas capas, para esto se deben realizar una serie de
voladuras preliminares, estudiándose cada uno de los resultados obtenidos,
ajustándose paulatinamente diversos parámetros de diseño hasta conseguir la
mayor efectividad posible.
Los resultados en este trabajo tienen una gran trascendencia sobre la viabilidad
técnica - económica del aprovechamiento de los recursos de carbón, existentes en
la cuenca carbonífera o en otras, con características similares, pues las ventajas
económicas se pueden traducir en decisiones de explotación con razones de
explotación altos, que hasta hace poco no eran rentables.
30
EQUIPO Y AVANCE
DEL DESCAPOTE
AVANCE
DE EXPLOTACION
MANTOS DE CARBON
Figura 10. Secuencia de explotación en Minería de Transferencia
En la figura anterior, se muestran las operaciones de descapote para iniciar la
explotación de mantos de carbón, pero se debe tener en cuenta que se trata de
dar una idea, puesto que en Colombia, los yacimientos con posibilidades de
explotarlos por minería de transferencia, con frecuencia no son horizontales, como
consecuencia de la tectónica que diera origen a las tres cordilleras desarrolladas.
Este sistema de explotación se caracteriza por el empleo de grandes palas y
dragalinas para mover el recubrimiento, y palas mas pequeñas y frontales para el
mineral.
En este tipo de minas el transporte puede ser de todos los sistemas, pero debe
diferenciarse entre los sistemas de acarreo dentro de la mina y los equipos para
transportar el material a los sitios de consumo.
En cuanto al arranque y cargue del mineral, uno de los equipos que mayor
preferencia presentan para estas explotaciones son las palas, las cuales se
pueden calcular para evitar errores en el dimencionamiento, con relacion a la
31
capacidad productiva esperada dentro de un proyecto minero. Para calcular la
pala se debe conocer el material que se excava, el plan de mina y la producción
por pala.
4.1 EQUIPOS DE ARRANQUE EN MINERIA A CIELO ABIERTO
4.1.1 TRACTORES
Son maquinas que convierten la energía del motor a energía de tracción, su
principal objetivo es el de empujar una hoja doble inclinable, para desgarrar
material relativamente blando, tanto en explotaciones de minería a cielo abierto
como en obras civiles en general.
De acuerdo con su estructura y medio de locomoción se dividen en Tractores de
oruga y tractores enllantados.
TRACTORES DE ORUGA
Es tal vez la máquina mas versátil y básica, que sirve para múltiples labores. Se
clasifican generalmente por su tamaño y potencia, aunque las especificaciones
son diferentes de acuerdo con la casa fabricante.
•
Características de los tractores de oruga D9 Caterpillar.
Motor: Tipo Diesel P354 Caterpillar de 4 tiempos, 6 cilindros, con tubo alimentador
y enfriador de aceite.
Transmisión
Dirección
Desgarrador
Hoja tapadera
32
•
Rendimiento Tractor D9
El rendimiento de cualquier tipo de tractor depende de factores tales como:
Densidad del mineral
Distancia promedio de transporte
Horas de trabajo diario
Eficiencia del operador
Visibilidad: polvo lluvia
5. ALUVION
5.1 Generalidades. El placer es el deposito mineral más fácil de trabajar. En el
cual existe el oro en estado nativo, separado en parte de los demás minerales
habiéndose concentrado por procesos naturales en lugares accesibles. Esta
condición de yacimiento ha permitido que tenga un alto rango de explotabilidad ya
sea a nivel rudimentario o a gran escala.
Los placeres auríferos fueron inicialmente explotados en México.
5.2 Caracteres Geológicos de los Placeres. Debe entenderse por placer, el
deposito de rocas fragmentadas, sueltas tales como: arenas, gravas que
contienen partículas de minerales valiosos, como oro, platino, etc.. Que son
explotables comercialmente.
La explotabilidad de estos depósitos es resultado de un proceso de concentración
que realiza la naturaleza de un modo lento, desgastando la superficie de la tierra
donde existen criaderos minerales. Los agentes principales que efectúan el
33
transporte y el depósito son un primer grado el agua superficial y en escala menor
el hielo y el viento; siendo la gravedad especifica la propiedad física de los
minerales que más ayuda a realizar su concentración.
5.3.
Condiciones Esenciales del Depósito. No puede pedirse que la
existencia de filones auríferos, implique la formación de placeres
explotables en su vecindad ni lo contrario.
5.4 Condiciones para que Yacimientos de Placer puedan existir
• Existencia de mineral valioso en criaderos cercanos.
• Acción prolongada de intemperismo que desmenuce la roca y separe los
fragmentos de oro.
• Concentración de las partículas de oro en algún lugar apropiado
5.5 Proceso. Regiones expuestas a la acción de la intemperie, va sufriendo un
desgaste, que se opera por fracturamiento, seguido de desmenuzamiento, de la
roca hasta convertirla en fragmentos pequeños que reciben el nombre de arcillas,
arenas o gravas, según su grano de finura. Siendo el oro un mineral
que
ordinariamente se encuentra en estado nativo, se ira aislando gradualmente del
resto durante el proceso y quedará en condiciones de aislarse de los demás
minerales acompañantes.
Realizando este primer paso, el material suelta queda a disposición de la acción
de agentes dinámicos, superficiales, como son el viento, el hielo y el agua de los
34
cuales indudablemente es el último; lo que a favor de la pendiente de la montaña
afectan el arrastre hacia abajo del mineral.
Las observaciones que se han venido efectuando en los diversos placeres
auríferos del mundo han permitido establecer ciertas reglas generales, respecto
al depósito y enriquecimiento del oro del placer.
• La mayor parte del oro de placer se encuentra sobre la roca firme y hasta 30 a
60 centímetros arriba de ellas, sin que esta sea una regla invariable.
• Solo en cantidades pequeñas, se distribuye el oro uniformemente en una masa
de grava.
• Lechos falsos situados a distintos niveles arriba del fondo pueden dar lugar a
enriquecimiento local de oro.
• El oro grueso y de tamaño mediano no se mueve lentamente lechos lisos en los
arroyos poco apropiados para retener el oro. En cambio en los lechos arcillosos
descompuestos son favorables. (arcilla compacta, arena arcillosa y tobas
volcánicas).
• El oro se introduce hacia abajo de un modo sorprendente penetrando con
relatividad facilidad en las grietas mas pequeñas de la roca de fondo.
6. MAQUINARIA Y EQUIPO
La elección del equipo en la explotación a cielo abierto tanto para el arranque,
cargue y transporte, depende principalmente de las propiedades físicas del
mineral a explotar y de las características de la sobre capa estéril que haya que
desmontar.
35
Continuamente se están diseñando y perfeccionando nuevos equipos y técnicas
para ayudar a incrementar la productividad y reducir los costos.
Figura 9. Forma de recuperación de metales preciosos en minería de Aluvión
NOTA: DEBE ASISTIR A LA TUTORIA SOBRE ESTE MÉTODO UTILIZANDO
LOS VIDEOS CORRESPONDIENTE
36
37