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.
