Minería subterránea para principiantes

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Desde Venezuela, el ingeniero en minas y profesor universitario Spic Limo Reyes comparte algunos conceptos centrales para comprender cómo se desarrollan las operaciones mineras subterráneas.


¿Qué se hace dentro de una mina subterránea? ¿Qué se extrae? ¿Cómo lo hacen? ¿Qué  necesitan? Son algunas preguntas que trataremos de dar respuesta. La minería subterránea se  ejecuta por debajo de la corteza terrestre, por medio de excavaciones a través de un conjunto de  procesos y operaciones que nos permitirán crear una red de galerías para acceder al cuerpo o masa  de mineral, extraerla y transportarla a superficie sin tener que mover el material estéril que lo recubre  y del que podemos obtener un beneficio económico. Para que esto ocurra se debe aplicar y  desarrollar las operaciones mineras unitarias, divididas en primarias y secundarias, también llamadas  básicas y auxiliares.


El proceso de minado en interior de mina de roca dura, se inicia con el arranque de material  mediante perforación de roca y posterior voladura, se efectúan agujeros cilíndricos con equipos  mecánicos de perforación. Luego se efectúa la carga de los agujeros con elementos explosivos,  se hacen explotar, con lo que la roca se fractura y puede ser extraída. Después se emplean  máquinas de carga, comúnmente llamados LHD para cargar la roca volada y transportarla a puntos  específicos o directamente a equipos de acarreo. Se transporta a la planta de procesado, si es  mineral, o al vertedero, si es material de desecho. La repetición secuencial de estas operaciones se  denomina ciclo minero.


OPERACIONES PRIMARIAS


Se conocen como las actividades básicas ejecutadas directamente con la extracción del mineral  también llamadas operaciones de producción. Están agrupadas normalmente en dos funciones: la rotura o arranque y el manejo de materiales. El arranque, es logrado mediante perforación  (penetración de roca) y voladura (fragmentación de roca). El manejo generalmente abarca carga  (excavación) y acarreo (transporte de material).


  • PERFORACIÓN
    • VOLADURA + ABC MINERO + CARGA + ACARREO

PERFORACIÓN: Es la primera operación del ciclo minero y antecede a la preparación de una  voladura. Consiste en la concentración de una gran cantidad de energía en una pequeña superficie  de roca, con el objeto de vencer la resistencia a la separación de sus componentes, y abrir huecos  cilíndricos (barrenos o taladros), que están destinados a alojar material explosivo. El estudio de  factores geológicos, operacionales y geométricos previos a la perforación nos permitirán determinar  el tipo de mecanismo de perforación a utilizar y cantidad de barrenos a ejecutar. La perforación en  mina subterránea se puede efectuar con equipos manuales (Jackleg) y mecanizados (Jumbos).  Pueden ser accionadas por energía neumática, eléctrica e hidráulicas. Existen diferentes métodos  mecánicos de perforación, la más utilizada para minería subterránea es la perforación Rotopercutiva  o Rotopercusión.


VOLADURA: Una vez perforada la roca, se procede a la voladura (tronadura, disparo, explosión,  pega y fuego), esto será un proceso que consiste en la carga de cada barreno con material explosivo  (químico) que al hacer detonada (ignición) genera una fuerte onda de quiebre y empuje que fractura  y desplaza la roca. El resultado de una buena voladura dependerá de su diseño (patrón de voladura)  derivado del estudio y ejecución de diferentes parámetros: tipo de roca, tipo de explosivo, cantidad  de explosivo (factor de carga) y perforación de barrenos. Se dice que la voladura es todo un arte donde el material resultante afectará las siguientes operaciones.


A diferencia de la minería a cielo abierto, después de efectuar la voladura en cada frente de avance  se debe realizar de forma obligatoria un procedimiento de seguridad, en algunas minas se conocen  con el nombre de ABC Minero:


∙ Ventilación: consiste en la evacuación del humo y de los gases posteriores a la voladura, un minero  extiende el ducto de ventilación para acercarlo al frente volado para que el aire fresco expulse al aire  viciado.


∙ Riego: posterior a la ventilación el minero, mediante una manguera con suficiente presión procede a  regar agua al techo y hastiales de galería para eliminar resto de polvo y soltar alguna roca muy  sensible a caer o desprenderse.


∙ Acuñadura: conocido como saneo o desatado de roca, consiste en terminar de desprender posibles  bloques del frente volado, en techo y hastiales, golpeando la roca mediante una varilla metálica  cumpliendo ciertas normas de seguridad.


CARGA: Posterior al ABC minero iniciamos el manejo de material. Consiste en limpiar o recoger todo  el material producto de la voladura. En minas de gran envergadura el equipo mayormente usado es  el cargador LHD (Cargar – Transportar y Descargar) llamado Scooptram (cargador frontal bajo perfil)  de diferentes dimensiones y capacidades. Para minas de menor dimensiones en sus galerías se  tiene el Scraper (rastrillo) y Autocargador (palas mecánicas, neumáticas). Por ejemplo, el material es  recogido por un Scooptram y puede ser llevado a una estación de carga (galería tipo estocada), a una chimenea de traspaso (galería vertical) o vaciado directamente a la tolva del Dumper (camión  minero de bajo perfil) para ser llevado a superficie.


ACARREO: Y por último, en las operaciones primarias tenemos al acarreo de material, consiste en  trasladar el material volado a superficie y esto se puede efectuar de diferentes formas: Dumper de  diferentes dimensiones y capacidades, extrae el material a través de rampas (galerías inclinadas con  curvas). Locomotoras accionando a carritos o vagones mineros de baja capacidad, actualmente  existentes en muy pocas minas. Cintas transportadoras (Correa o Banda transportadora), transporte  continuo de material a granel, ideal para grandes distancias a través de galerías inclinadas. Skip o  jaula, llamada Extracción Vertical por Piques, se efectúa por el sistema de izaje a través de una  galería vertical y estructura de castillete en superficie. Tanto la carga como el acarreo son  operaciones totalmente mecanizadas por lo cual es importante mantener un programa de  mantenimiento eficiente y el estudio continuo de mejoras de rendimiento de cada equipo para  optimizar sus operaciones.


OPERACIONES SECUNDARIAS


También reciben el nombre de operaciones auxiliares, tienen un papel protagónico por el apoyo,  servicios y soporte necesarios que brindan a las operaciones primarias, aunque no intervienen  directamente en él. Ofrecen al minero la sensación de salud, seguridad y operatividad mejorando las  condiciones de trabajo. Algunas minas involucran alguna de estas operaciones en el ciclo minero, el  resto de las operaciones pueden ser programadas regularmente ejecutados por personal de otras  actividades. 


FORTIFICACIÓN + VENTILACIÓN + DRENAJE + ENERGÍA + TOPOGRAFÍA + GEOLOGÍA


FORTIFICACIÓN: o sostenimiento, es un conjunto de operaciones que deberán ser ejecutadas (de  forma obligatoria, estipulada en la ley de minas en diferente países), a fin de prevenir o evitar, el  movimiento de las masas rocosas (desprendimiento de bloques) cuando el equilibrio natural de éstas, es alterado por la ejecución de trabajos mineros (excavaciones). Existen diversos elementos de  fortificación: puntales de madera, arcos metálicos, hormigón armado, mampostería, pernos y  sostenimiento autodesplazables. Algunas minas alrededor del mundo incluyen la fortificación dentro  del ciclo minero, esto dependerá de la calidad de roca en la cual trabajemos (Se debe efectuar  estudios de mecánicas de rocas antes de efectuar la excavación).


VENTILACIÓN: La atmósfera dentro de una mina subterránea debe mantener un estándar de salud  estable conteniendo 19,5% de oxígeno para los mineros y buen funcionamiento de los equipos. Para  esto se requiere un sistema de ventilación que suministre cantidad y calidad de aire, (según la  cantidad de mineros y emisión de gases) a través de las galerías o ductos de ventilación propulsado  o aspirado a través de ventiladores de alta presión (ventilación mecánica) ubicados en superficie o  interior de mina. Usualmente el circuito de ventilación consiste en hacer llegar aire fresco a los  frentes de trabajo, este limpia o empuja el aire caliente y viciado de gases y llevado a superficie por  otros ductos o galerías verticales (chimeneas). 


DRENAJE Y SUMINISTRO DE AGUA: En todas las minas tenemos presencia de agua la cual debe  ser canalizada (zanjas), almacenada (sumideros) y elevada a niveles superiores hasta llegar a  superficie, esto se logra por medio de un circuito de bombas de alta presión colocada en diferentes  cotas conectadas por cañerías (estaciones de bombeo). También existe un requerimiento importante  de agua para las perforadoras y el riego de agua de techo y hastiales de galerías para limpiar la roca  después de cada voladura. Los residuos de ambas actividades como la presencia natural de agua  subterránea (nivel freático) pueden causar, si no es atendida a tiempo, inundaciones parciales o totales de las galerías. 


SUMINISTRO DE ENERGÍA: A través de una red de distribución de cables sujetados en el lateral  izquierdo de las galerías se hace llegar a los consumidores de la mina: iluminación en puntos de  trabajo y acciona los equipos de perforación, bombas y una variedad de máquinas. También la  energía eléctrica se puede complementar con aire comprimido. 


TOPOGRAFÍA: Aunque no es un proceso regular en el ciclo minero, podemos iniciar el ciclo minero  con el trabajo de topografía. Usualmente en una mina subterránea se tiene una cuadrilla o equipos  de topografía constituidas por un topógrafo y asistentes, estos cumplen una función esencial para el  buen desarrollo de la mina, principalmente se encargan de llevar el control de la labor, su rumbo  (dirección) y gradiente (inclinación) de las galerías según el diseño y marcar los frentes de acuerdo al  patrón de voladura. También efectúan otras labores fuera del ciclo minero: realizar mensuras para  informar avances o metros excavados, instalar puntos topográficos de control, marca sondajes para  la exploración, levantar perfiles transversales para el estudio de labores y actualizaciones de planos. 


¡El topógrafo son los ojos de la mina!


GEOLOGÍA: Al igual que la topografía no es un proceso regular en el ciclo minero, se tiene una  cuadrilla o equipos de geología constituida por un ingeniero geólogo y asistentes; cumplen una  función esencial para la producción. Principalmente controla que el material que salga de mina sea  económicamente rentable y con el tenor requerido, cuidar que el cutoff se cumpla, controlar la  dilución, efectuar la cartografía geológica de la mina: mapeo estructural (control de fallas) y mapeo  geoquímico; entre otras cosas no menos importantes.


CONSIDERACIONES FINALES


∙ La minería subterránea efectuada en roca blanda difiere con lo explicado anteriormente; en esta  no se utiliza perforación y voladura, el material es arrancado directamente con equipos llamados  Minadoras (Roadheader y Long Wall), convirtiéndose en una operación continua.


∙ Ambas operaciones, primarias y secundarias, se efectúan tanto en la fase de desarrollo  (excavaciones en estéril o marina) y en la fase de producción (en veta o cuerpo mineralizado).


∙ Así mismo, el resultado de la aplicación de ambas operaciones son las galerías y se definen como excavaciones internas dentro de mina con diferentes dimensiones y nos permitirán llegar al  cuerpo mineralizado y la extracción de material a superficie.


∙ El diseño de mina, la planificación y el método de explotación utilizado vendrán estrechamente  ligado del conocimiento que se tiene del yacimiento (Porción de la corteza terrestre que contiene  valiosos recursos minerales de interés económico) a explotar. 


∙ En minas subterráneas parte de las operaciones pueden ser manejadas por particulares  (contratistas, consultoras, expertos) acorde con los requerimientos y lineamientos de la empresa  explotadora.


∙ Existen actividades dentro de las minas que no se consideran como operaciones unitarias: medioambientales, geotécnicos, salud y seguridad, comunicaciones y servicios generales. 


∙Actualmente la humanidad está viviendo un avance tecnológico que crece velozmente, y la  minería subterránea no se escapa de esta evolución: software minero, escáner y drones, sistemas  de control remoto y automatización parcial y completa, las cuales llevan a que la minería también  tenga que adaptarse a los cambios, manteniendo su esencia pero transformándose. 
∙ La minería ha sido y será una actividad económica mundial por excelencia.

Revista

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Edición 529 - Abril 2024
Edición 528 - Marzo 2024
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Eventos

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