Las características geológicas de la minería de carbón a cielo abierto que la distinguen de otra minería a cielo abierto son la naturaleza de la formación y su valor relativamente bajo, lo que a menudo requiere que las minas de carbón a cielo abierto muevan grandes volúmenes de estéril sobre un área grande (es decir, tiene una alta tasa de extracción). ). Como resultado, las minas de carbón a cielo abierto han desarrollado equipos y técnicas de minería especializados. Los ejemplos incluyen una mina a cielo abierto con dragalina que extrae en franjas de 30 a 60 m de ancho, material de vertido lateral en pozos de hasta 50 km de largo. La rehabilitación es una parte integral del ciclo minero debido a la perturbación significativa de las áreas involucradas.
Las minas de carbón a cielo abierto varían desde pequeñas (es decir, que producen menos de 1 millón de toneladas por año) hasta grandes (más de 10 millones de toneladas por año). La mano de obra requerida depende del tamaño y tipo de la mina, el tamaño y la cantidad de equipos y la cantidad de carbón y estéril. Hay algunas medidas típicas que indican la productividad y el tamaño de la mano de obra. Estos son:
1. Producción por minero expresada en toneladas por minero por año; esto variaría de 5,000 toneladas por minero por año a 40,000 toneladas por minero por año.
2. Material total movido expresado en toneladas por minero por año. Este indicador de productividad combina el carbón y el estéril; la productividad de 100,000 toneladas por minero por año sería baja, siendo 400,000 toneladas por minero por año el extremo muy productivo de la escala.
Debido a la gran inversión de capital involucrada, muchas minas de carbón operan en una lista de turnos continuos de siete días. Esto involucra a cuatro equipos: tres trabajan en tres turnos de ocho horas cada uno y el cuarto equipo cubre el tiempo libre asignado.
Planificación Minera
La planificación minera para las minas de carbón a cielo abierto es un proceso repetitivo que se puede resumir en una lista de verificación. El ciclo comienza con geología y marketing y termina con una evaluación económica. El nivel de detalle (y costo) de la planificación aumenta a medida que el proyecto pasa por diferentes etapas de aprobación y desarrollo. Los estudios de factibilidad cubren el trabajo antes del desarrollo. La misma lista de verificación se utiliza después de que comienza la producción para desarrollar planes anuales y quinquenales, así como planes para cerrar la mina y rehabilitar el área cuando se haya extraído todo el carbón.
Significativamente, la necesidad de planificación es continua y los planes deben actualizarse con frecuencia para reflejar los cambios en el mercado, la tecnología, la legislación y el conocimiento del yacimiento adquirido a medida que avanza la extracción.
Influencias geológicas
Las características geológicas tienen una gran influencia en la selección del método y el equipo de extracción utilizados en una mina de carbón a cielo abierto en particular.
Actitud de la costura, comúnmente conocido como sumergir, representa el ángulo entre la veta que se extrae y el plano horizontal. Cuanto más pronunciada es la inmersión, más difícil es extraerla. El buzamiento también afecta la estabilidad de la mina; el buzamiento límite para las operaciones con dragalinas es de alrededor de 7°.
La fuerza de carbón y roca estéril determina qué equipo se puede usar y si el material debe ser volado o no. Los equipos de minería continua, como las excavadoras de rueda de cangilones que se usan comúnmente en Europa del Este y Alemania, se limitan a materiales de muy baja resistencia que no requieren voladuras. Sin embargo, por lo general, el desmonte es demasiado duro para excavar sin algunas voladuras para fragmentar la roca en piezas de menor tamaño que luego se pueden excavar con palas y equipos mecánicos.
A este tenor, profundidad de vetas de carbón aumentan, el costo de transportar los desechos y el carbón a la superficie o al vertedero se vuelve más alto. En algún momento, sería más económico explotar con métodos subterráneos que con métodos a cielo abierto.
Se pueden extraer vetas tan delgadas como 50 mm, pero la recuperación del carbón se vuelve más difícil y costosa a medida que grosor de la costura disminuye
Hidrología se refiere a la cantidad de agua en el carbón y sobrecarga. Cantidades significativas de agua afectan la estabilidad y los requisitos de bombeo aumentan el costo.
La magnitud del carbón reservas y la escala de operación influye en qué equipo se puede usar. Las minas pequeñas requieren equipos más pequeños y relativamente más caros, mientras que las minas grandes disfrutan de economías de escala y costos más bajos por unidad de producción.
Caracteristicas ambientales se refiere al comportamiento de la sobrecarga después de haber sido minada. Algunas sobrecargas se denominan "productoras de ácido", lo que significa que, cuando se exponen al aire y al agua, producirán un ácido que es perjudicial para el medio ambiente y requiere un tratamiento especial.
La combinación de los factores anteriores más otros determina qué método y equipo de extracción es apropiado para una mina de carbón a cielo abierto en particular.
El Ciclo Minero
La metodología de extracción de carbón a cielo abierto se puede dividir en una serie de pasos.
Quitar la capa superior del suelo y almacenarlo o reemplazarlo en áreas que se están rehabilitando es una parte importante del ciclo, ya que el objetivo es devolver el uso de la tierra al menos a las buenas condiciones que tenía antes de que comenzara la minería. La tierra vegetal es un componente importante ya que contiene nutrientes para las plantas.
Preparación del terreno puede implicar el uso de explosivos para fragmentar las rocas grandes. En algunos casos, esto se hace con excavadoras con desgarradores que usan fuerza mecánica para romper la roca en pedazos más pequeños. Algunas minas donde la resistencia de la roca es baja no requieren preparación del terreno ya que la excavadora puede excavar directamente desde la orilla.
Eliminación de desechos es el proceso de extraer la roca que recubre la veta de carbón y transportarla al vertedero. En una mina a cielo abierto donde el vertedero se encuentra en una franja adyacente, se trata de una operación de vertido lateral. En algunas minas, sin embargo, el vertedero puede estar a varios kilómetros de distancia debido a la estructura de la veta y el espacio disponible para el vertedero, y es necesario el transporte hasta el vertedero mediante camiones o cintas transportadoras.
Minería de carbón es el proceso de remover el carbón de la cara expuesta en la mina y transportarlo fuera del tajo. Lo que suceda a continuación depende de la ubicación del mercado del carbón y su uso final. Si se alimenta a una central eléctrica en el sitio, se pulveriza y va directamente a la caldera. Si el carbón es de baja calidad, puede mejorarse “lavando” el carbón en una planta de preparación. Esto separa el carbón y la sobrecarga para producir un producto de mayor grado. Antes de enviarse al mercado, este carbón generalmente necesita triturarse para lograr un tamaño uniforme y mezclarse para controlar las variaciones en la calidad. Puede ser transportado por carretera, cinta transportadora, tren, barcaza o barco.
Rehabilitación consiste en dar forma al vertedero para restaurar el terreno y cumplir con los criterios de drenaje, reponiendo la capa superior del suelo y plantando vegetación para devolverlo a su estado original. Otras consideraciones de gestión ambiental incluyen:
- Administracion del Agua: desvío de cursos de agua existentes y control del agua de la mina mediante represas de sedimentos y reciclaje para que no se descarguen aguas contaminadas
- planificación visual : garantizar que el impacto visual se minimice
- Flora y fauna: para restaurar árboles y vegetación y reemplazar la vida silvestre autóctona
- arqueología: preservación y/o restauración de sitios culturalmente significativos
- vacío final: qué hacer con el agujero después de que se detenga la extracción (por ejemplo, se puede rellenar o convertir en un lago)
- chorro de aire y vibración, debido a las voladuras, que deben gestionarse mediante técnicas específicas si los edificios están cerca
- ruido y polvo, que es necesario gestionar para no generar molestias a las viviendas y comunidades cercanas.
El impacto de la extracción de carbón a cielo abierto en el medio ambiente general puede ser significativo, pero con una planificación y un control adecuados en todas las fases de la empresa, se puede gestionar para cumplir con todos los requisitos.
Métodos y equipos de minería
Para la extracción de carbón a cielo abierto se utilizan tres métodos principales de minería: camiones y palas; dragalinas; y sistemas basados en transportadores, como excavadoras de rueda de cangilones y trituradoras en tajo. Muchas minas usan combinaciones de estos, y también existen técnicas especializadas como la minería con barrena y los mineros continuos de paredes altas. Estos constituyen solo una pequeña proporción de la producción total de minería de carbón a cielo abierto. Los sistemas de dragalina y rueda de cangilones se desarrollaron específicamente para la minería de carbón a cielo abierto, mientras que los sistemas de minería con camiones y palas se utilizan en toda la industria minera.
La camión y pala El método de minería involucra una excavadora, como una pala de cuerda eléctrica, una excavadora hidráulica o una cargadora frontal, para cargar la sobrecarga en los camiones. El tamaño de los camiones puede variar desde 35 toneladas hasta 220 toneladas. El camión transporta el desmonte desde el frente de la mina hasta el vertedero donde una excavadora empujará y apilará la roca para dar forma al vertedero para su rehabilitación. El método del camión y la pala se destaca por su flexibilidad; se encuentran ejemplos en la mayoría de los países del mundo.
Dragalinas son uno de los métodos más baratos para extraer la sobrecarga, pero su operación está limitada por la longitud de la pluma, que generalmente es de 100 m de largo. La draga se balancea sobre su punto central y, por lo tanto, puede descargar el material a aproximadamente 100 m de donde se encuentra. Esta geometría requiere que la mina esté dispuesta en franjas largas y estrechas.
La principal limitación de la dragalina es que solo puede excavar hasta una profundidad de aproximadamente 60 m; Más allá de esto, se requiere otra forma de remoción de sobrecarga adicional, como la flota de camiones y palas.
Sistemas de minería basados en transportadores use cintas transportadoras para transportar la sobrecarga en lugar de camiones. Cuando la sobrecarga es de baja resistencia, se puede extraer directamente del frente con una excavadora de rueda de cangilones. A menudo se le llama un método de minería "continuo" porque alimenta la sobrecarga y el carbón sin interrupción. Las dragalinas y las palas son cíclicas y cada carga del cucharón tarda entre 30 y 60 segundos. Una sobrecarga más dura requiere una combinación de voladura o una trituradora en el pozo y carga con pala para alimentarla a la cinta transportadora. Los sistemas de extracción de carbón de superficie basados en transportadores son los más adecuados cuando la sobrecarga debe transportarse a distancias significativas o a alturas significativas.
Conclusión
La minería de carbón a cielo abierto involucra equipos especializados y técnicas de minería que permiten la eliminación de grandes volúmenes de desechos y carbón de grandes áreas. La rehabilitación es una parte integral e importante del proceso.