Procesos ProductivosMinero

II UNIDADProcesos Productivos de la Minería, sus riesgos asociados y métodos de

control

Introducción• Los orígenes de la minería se remontan a los tiempos

prehistóricos, siendo probablemente el sílex uno de los primeros productos cuya búsqueda en canteras o excavaciones pudo dar lugar al inicio de este arte.

• Después del Neolítico, la extracción y uso de minerales metálicos originó una profunda transformación social, no solamente por lo que significaba en cuanto a disponer de armas y utensilios (flechas, arados,...) de mayor resistencia, sino también por las modificaciones que representó en la distribución del trabajo el sistema de explotación de las minas, que establecía diferencias considerablemente mayores que las que hasta entonces había mantenido la distribución del trabajo agrícola o la caza.

Introducción• Hacia el 3800 A.C. los sumerios explotaban minas de cobre;

después, apareció el estaño, la plata y el oro, en diversos países de Oriente Medio y de la Europa mediterránea.

• Más tardía fue la explotación del hierro, que se sitúa en Armenia hacia el 1400 A.C. Griegos y romanos impulsaron la metalurgia del hierro, del plomo y del cinc, gracias al trabajo de los esclavos, que excavaban galerías de gran profundidad.

• En la Hispania romana se obtenía sal, mercurio y hierro.• Durante la Edad Media no hubo progresos notables, mientras

que ya en la Edad Moderna cabe destacar el desarrollo minero proporcionado por las explotaciones del Nuevo Continente y la proliferación de minas

Introducciónde muy diversos productos en los países de Europa Central; aparece también en esta época el primer tratado de minería.

• En la historia de las explotaciones mineras, la aplicación de la pólvora a la minería significó un hito importante, ya que permitió abandonar el antiguo sistema de disgregar las rocas por medio del calor, o por métodos aún más lentos; de modo parecido, el descubrimiento de la dinamita en la segunda mitad del s. XIX provocó espectaculares avances en los métodos de explotación, ya sólo superados por el desbordante desarrollo tecnológico del siglo XX.

Introducción• La minería comprende una serie de complejos procesos, el primero

de los cuales es la prospección, realizada por métodos geofísicos (gravimétricos, magnéticos o de otro tipo) con el fin de localizar los filones de mineral y completada con la exploración por medio de zanjas o de sondeos.

• A continuación se realiza la explotación del yacimiento, ya sea a cielo abierto, si éste aflora a escasa profundidad, o mediante la excavación de socavones o galerías de escasa pendiente, si el yacimiento se halla en una montaña que permite accesos laterales, o bien mediante pozos o excavaciones verticales, si es profundo.

• Las perforaciones se llevan a cabo por medio de martillos perforadores o de perforadoras rotativas, que funcionan generalmente con aire comprimido; cuando las condiciones lo permiten, se consigue acelerar el proceso con el uso de explosivos

Introducción• Reviste especial importancia el entibado de las galerías,

antiguamente realizado con madera y en la actualidad por medio de perfiles laminados y bastidores metálicos.

• El arranque del mineral se lleva a cabo con palas sobre cadenas, dragalinas o excavadoras de cangilones, o bien manualmente con martillos picadores de aire comprimido, después de preparar el frente de ataque con máquinas rozadoras.

• El transporte del material extraído se realiza por medio de cintas transportadoras, vagonetas o por arrastre con cuchara, hasta llegar a los pozos de extracción, por donde se sube el mineral por medio de skips.

Clasificación• La primera clasificación de la minería se subdivide en metálica, no

metálica y de combustibles.• La minería metálica corresponde a la explotación de:

• Cobre: En Chile los yacimientos de cobre se localizan principalmente en el Norte Grande, Norte Chico y Zona Central de nuestro país. Destacan los grandes minerales que conforman las cuatros divisiones de Codelco: Codelco Norte (II Región), El Salvador (III Región), Andina (V Región) y El Teniente (VI Región).En la mediana minería destacan Sagasca (I Región), Mantos Blancos y La Escondida (II Región), Los Pelambres (IV Región), la Disputada (Región Metropolitana) y Cutter Cove (XII Región).

Clasificación• Oro:

Este metal precioso se encuentra en lavaderos y en minas, destacando la mina de El Indio en la IV Región.

• Hierro:Las explotaciones de este mineral se ubican en el norte del país. En la II Región está El Laco, una de las mayores reservas de hierro del país. En la III encontramos El Carmen, La Suerte y Hermatita (cercanías de Chañaral), Los Cristales y Cerro Negro (Copiapó) y el importante yacimiento de Algarrobo (Vallenar). En la IV Región está El Romeral.

Clasificación• Plata:

Las reservas de plata se localizan en el norte del país, siendo los yacimientos más importantes los de Cachinal de la Sierra, Gloria del Juncal (II Región) y Coipa (III Región).

• Plomo:Los principales yacimientos se encuentran en la XI Región: Cerro Estatuas, Nireguao y Lago Cochrane.

• Zinc:Los principales yacimientos de zinc se localizan en la XI Región, siendo el más importante el yacimiento de El Toqui.

Clasificación• Manganeso:

Las mayores reservas de manganeso se ubican en la IV Región, Lambert y El Romero.

• La minería no metálica corresponde a la explotación de:• Salitre:

El salitre se localiza en el Desierto de Atacama, en las regiones I y II.

• Azufre:El azufre está presente en Chile a lo largo de la Cordillera de los Andes, en alturas superiores a los 2.000 metros, destacando las reservas de Tacora y Chapiquiña en la I Región.

Clasificación• Carbonato de Litio:

El litio se extrae del Salar de Atacama, II Región .• La minería de combustibles corresponde a la explotación

de:• Petróleo y Gas:

Los yacimientos de petróleo se localizan exclusivamente en la XII Región, en el subsuelo marino de la Isla de Tierra del Fuego .

• Carbón:Los principales yacimientos de carbón se encuentran en la VIII Región (Lota y Lebu), en la X Región (Catemutun y Pupunahue) y en la XII Región (Pecket, Loreto y Estela) .

Características de la actividad Minera• Es necesario tener en cuenta que la minería es una actividad

primaria, que extrae substancias o recursos no renovables y que produce residuos y contaminantes.

• Estos residuos contaminantes pueden sólidos, líquidos o gases y se presentan:• Como gran cantidad de suelo y roca.• En forma de deslaves.• En desechos en forma de escoria.• Como gases contaminantes del aire: óxidos de sulfuro,

plomo y arsénico.• Como metales pesados que contaminan el agua.

Minería a Cielo (Tajo) Abierto • Los depósitos de minerales explotables a cielo o tajo

abierto pueden presentar condiciones naturales muy variadas.

• Las clasificaciones de los yacimientos se realizan comúnmente atendiendo a diferentes criterios, entre los cuales cabe destacar los siguientes:1) Por su forma:a) Isométricos. Los que se extienden más o menos en todas las

direcciones por igual, por ejemplo los depósitos masivos.b) Estratificados y filolianos.

Aquellos que se presentan siguiendo dos direcciones preferentemente y albergan un tonelaje relativamente pequeño.

c) Columnares o cilíndricos. Los que se extienden en una sola dirección.

Minería a Cielo (Tajo) Abierto d) Intermedios o mixtos. Que combinan características de dos o más

de los grupos anteriores, debido a su propia génesis o a la tectónica que los ha dislocado o replegado.

• La morfología de los yacimientos marca acusadamente la geometría final de las explotaciones, la secuencia de extracción y el método minero más adecuado.2) Por el relieve del terreno original :a) Horizontales o planos. Cuando la superficie es relativamente llana u

horizontal.b) En ladera. Pueden ser a favor de talud o contra talud, según la

disposición de las masas mineralizadas.c) Montañosos. El terreno es irregular y presenta importantes

accidente topográficos.

Minería a Cielo (Tajo) Abierto d) Submarinos o subacuáticos. Si están cubiertos por una lámina de

agua.• La geometría del terreno determina, en cierta medida, el

método de explotación y la aplicabilidad de medios mecánicos para llevar a cabo la extracción de los distintos materiales.3) Por su proximidad a la superficie :a) Superficiales. Cuando no existe material de recubrimiento o éste

presenta un espesor inferior a los 20 o 30 metros.b) Profundos. Localizados a profundidades mayores, entre los 40 y 250

metros.c) Variables. Aquellos en los que una parte es económicamente

explotables a cielo abierto y el resto por minería subterránea al ir desarrollándose en profundidad.

Minería a Cielo (Tajo) Abierto • La posición de un yacimiento puede ser, con respecto a la

superficie, regular o irregular, no pudiendo clasificarse en algunos casos en un único grupo de los indicados. La posición relativa de un yacimiento determina el tamaño de la explotación, tanto en planta como en profundidad, y los sistemas aplicables, especialmente en cuanto a medios de transporte se refiere.4) Por la inclinación :a) Horizontales. Con ángulos que pueden variar desde los 0 hasta los

10 0 15 grados.b) Tumbados. Con ángulos entre 10 a 15 grados hasta los 25 0 35

grados.c) Inclinados. Aquellos cuyos ángulos superan los 25 a 35 grados y

llegan hasta los 70 a 80 grados.

Minería a Cielo (Tajo) Abierto d) Verticales. Con ángulos comprendidos entre los 70 y 90 grados.

• El ángulo que presentan las masas mineralizadas, además de condicionar la elección del método de explotación, afecta de forma importante a las relaciones de estéril y mineral y, consecuentemente, a la economía de las operaciones, así como la probabilidad de rellenar los huecos creados en yacimientos alargados para proceder a la recuperación de los terrenos .5) Por la complejidad o número de mineralizaciones :a) Simples. Se caracterizan por una estructura homogénea sin

presencia de otros niveles mineralizadores o inclusiones; en este caso todos los minerales se extraen conjuntamente del yacimiento.

b) Complejos. Pueden contener, junto con minerales de altas leyes, masas de mineral pobres o eterizadas con unos contactos claros; en tales casos la explotación se realiza de forma selectiva para evitar la pérdida o dilución del mineral aprovechable.

Minería a Cielo (Tajo) Abierto • También se incluyen dentro de este grupo aquellos depósitos con

diferentes masas o niveles mineralizados que obligan a una explotación más compleja aún cuando los contactos con el estéril sean nítidos .6) Por la distribución de la calidad del mineral del yacimiento:a) Uniformes. Cuando la calidad o ley del mineral es la misma dentro

de los límites del yacimiento. En este caso la explotación se lleva a cabo con uno o varios tajos, pero sin proceder a la mezcla de los minerales extraídos.

b) No uniformes. Cuando la mineralización presenta calidades distintas en alguna dirección, en planta o profundidad, dentro del depósito. En estos casos se suele efectuar la extracción simultánea en varias zonas, para proceder a la mezcla y homogeneización de los minerales extraídos.

Minería a Cielo (Tajo) Abierto 7) Por el tipo de roca dominante:a) El recubrimiento de estéril y el mineral son rocas compactas

metamórficas o ígneas.b) El recubrimiento está constituido por rocas ígneas metamórficas no

homogéneas con alternancia de estériles blandos y duros, y el mineral e intrusiones de estériles son rocas compactas o meteorizadas y también de origen ígneo o metamórfico.

c) Las rocas del estéril de recubrimiento son blandas y densas, con el mineral y rocas de intrusión compactas o meteorizadas, de origen ígneo o metamórfico.

d) Tanto el recubrimiento como la zona mineralizada están constituidas por rocas ígneas o metamórficas meteorizadas.

e) Las rocas de recubrimiento son blandas y sedimentadas y el mineral no es homogéneo.

f) El recubrimiento y el mineral son blandos, de origen sedimentario.

Minería a Cielo (Tajo) Abierto

Fig. 1 Tipos de yacimientos y métodos de explotación aplicados

Métodos mineros y sistemas de explotación• Los métodos mineros pueden definirse como los

procedimientos utilizados y el orden espacial con que se lleva a cabo la extracción de las sustancias de interés y estériles asociados, dependiendo fundamentalmente de las características del yacimiento y del terreno.

• En minería a cielo abierto se consideran actualmente los siguientes grupos de métodos:• Cortas• Descubiertas• Terrazas• Contorno• Canteras• Graveras• Especiales o mixtos

Métodos mineros y sistemas de explotación• A continuación, se hace una breve descripción de estos métodos:• Cortas:

En yacimientos masivos o de capas inclinadas la explotación se lleva a cabo tridimensionalmente por banqueo descendente, con secciones verticales en forma troncocónica. Estos métodos son los tradicionales de la minería metálica y se adaptaron en las últimas décadas a los yacimientos de carbón, introduciendo algunas modificaciones.La profundidad de estas explotaciones suele ser grande, llegándose en algunos casos a superar los 300 m. Salvo en los yacimientos con una gran corrida, como sucede con los de carbón, las posibilidades de relleno del hueco con los propios estériles son escasas. Es siempre necesario crear depósitos exteriores para albergar esos materiales.

Métodos mineros y sistemas de explotaciónLa vida de las minas suele ser grande, por lo general superior a los 15 ó 20 años, al menos en minería metálica, existiendo algunas explotaciones dentro del territorio nacional que se están trabajando desde hace más de un siglo.En cuanto a las cortas de carbón, cuya apertura tuvo lugar, en la mayoría de los casos, a mediados de los años 70, suele ser viable la transferencia de los estériles a los huecos creados, pues los yacimientos son, como ya se ha indicado, alargados y, una vez alcanzada la fase de hueco inicial en un extremo del depósito, es factible efectuar el autorrelleno.

• DescubiertasEstos métodos se aplican en yacimientos tumbados u horizontales con unos recubrimientos de estéril inferiores por ¡O general, a los 50 m. Consiste en el avance unidireccional de un módulo con un solo banco desde el que se efectúa el arranque del estéril y vertido de éste al hueco de las fases anteriores; el mineral es entonces extraído desde el fondo de la explotación, que coincide con el muro del depósito.

Métodos mineros y sistemas de explotación

Fig. 2 Explotación por método de terrazas

Fig. 3 Corta metálica

Métodos mineros y sistemas de explotaciónDespués de realizar la excavación del primer módulo o hueco inicial, el estéril de los siguientes es vertido en el propio hueco de las fases anteriores; de ahí que sea por naturaleza el más representativo de los métodos de transferencia.La maquinaria que se utiliza depende del volumen de las reservas extraíbles, siendo en las grandes minas de frecuente aplicación las dragalinas, y en las pequeñas, si no se justifican las fuertes inversiones en maquinaria, los equipos convencionales como son los tractores de orugas, las excavadoras hidráulicas, las palas cargadoras, etc.

• TerrazasEste método se basa en una minería de banqueo con avance unidireccional. Se aplica en yacimientos relativamente horizontales, de uno o varios niveles mineralizados, y con recubrimientos potentes, pero que permiten depositar el estéril en el hueco creado, transportándolo alrededor de la explotación.

Métodos mineros y sistemas de explotación

Fig. 4 Descubierta de carbón Fig. 5 Minería de contorno

Métodos mineros y sistemas de explotaciónAunque puede ser extensivo a todos los tipos de mineral, los ejemplos más representativos se encuentran en depósitos de carbón.Las profundidades que se alcanzan son importantes, existiendo casi exclusivamente una limitación de tipo económico en la determinación de cuál es el último nivel mineralizado que se explotará. Al igual que sucede con los métodos de descubierta, y tal como se ha indicado, se efectúa un autorrelleno del hueco creado, por lo que, desde el punto de vista de la restauración de los terrenos, las posibilidades de actuación son grandes. Los equipos y sistemas mineros que se utilizan son muy variados, desde los totalmente discontinuos con equipos convencionales, hasta los continuos con transporte con cintas y trituración dentro de las explotaciones, que poseen un alto grado de electrificación.

• ContornoEn yacimientos de carbón con capas tumbadas, de reducida potencia y topografía generalmente desfavorable, se aplican los métodos conocidos por minería de contorno.

Métodos mineros y sistemas de explotaciónConsisten en la excavación del estéril y mineral en sentido transversal al afloramiento hasta alcanzar el límite económico, dejando un talud de banco único, y progresión longitudinal siguiendo el citado afloramiento. Dado el gran desarrollo de estas explotaciones y la escasa profundidad de los huecos, es posible realizar una transferencia de los estériles para la posterior recuperación de los terrenos.La maquinaria que se utiliza suele ser del tipo convencional accionada por motores diesel.El relleno de los huecos puede efectuarse una vez que se haya alcanzado una situación que permita el vertido dentro de la explotación.

• Canteras:Canteras es el término genérico que se utiliza para referirse a las explotaciones de rocas industriales y ornamentales. Constituyen, con mucho, el sector más importante en cuanto a número, ya que desde muy antiguo se han explotado para la extracción y abastecimiento de materias primas con uso final en la construcción y en obras de infraestructura.

Métodos mineros y sistemas de explotaciónDebido al valor relativamente pequeño que tienen los materiales extraídos, las canteras se sitúan muy cercana a los centros de consumo y poseen unas dimensiones generalmente reducidas. El método de explotación aplicado suele ser el de banqueo, con uno o varios niveles situándose un gran número de canteras a media ladera.Se subdividen en dos grandes grupos: el primero, donde se desea obtener un fragmentado apto para alimentar a las plantas de tratamiento y obtener un producto destinado a la construcción en forma de áridos, a la fabricación de cementos, etc.; y el segundo dedicado a la explotación cuidadosa de grandes bloques de paralelepipédicos, que posteriormente se cortan y elaboran.

Fig. 6 Cantera

Métodos mineros y sistemas de explotaciónDebido al valor relativamente pequeño que tienen los materiales extraídos, las canteras se sitúan muy cercana a los centros de consumo y poseen unas dimensiones generalmente reducidas. El método de explotación aplicado suele ser el de banqueo, con uno o varios niveles situándose un gran número de canteras a media ladera.Se subdividen en dos grandes grupos: el primero, donde se desea obtener un fragmentado apto para alimentar a las plantas de tratamiento y obtener un producto destinado a la construcción en forma de áridos, a la fabricación de cementos, etc.; y el segundo dedicado a la explotación cuidadosa de grandes bloques de paralelepipédicos, que posteriormente se cortan y elaboran.

• Graveras:Los materiales detríticos, como las arenas y las gravas, albergados en los depósitos de valle y terrazas de los ríos, son objeto de una explotación intensa debido a la demanda de dichos materiales por el sector de la construcción

Métodos mineros y sistemas de explotaciónLas arenas y los cantos rodados se encuentran poco cohesionados, por lo que las labores de arranque se efectúan directamente por equipos mecánicos. Las explotaciones suelen llevarse a cabo en un solo banco con una profundidad inferior, por lo general, a los 20 m.Cuando las formaciones se encuentran en niveles altos se utilizan equipos convencionales, como son las palas de ruedas y los volquetes. Pero es frecuente que los materiales se presenten en contacto con el subálveo o con los acuíferos infra yacentes. empleándose entonces otros equipos mineros como son las dragas, las dragalínas o las raspas. dando lugar a la posterior formación de lagunas.

Métodos mineros y sistemas de explotaciónSistemas de explotación.Después de haber definido el método aplicable, es necesario establecer el sistema de explotación. Este esta constituido por los diferentes equipos de arranque, carga y transporte. La figura 7, y según la continuidad del ciclo básico se diferencian los siguientes sistemas:1. Sistema totalmente discontinuo: la operación de arranque, con o sin voladura, se lleva a cabo con equipos discontinuos y el transporte se efectúa con volquetes mineros.Es, actualmente, el sistema más implantado debido a su gran flexibilidad y versatilidad.2. Sistema mixto con trituradora estacionaria dentro de la explotación: Una parte de la operación se realiza con medios semejantes al sistema anterior, hasta una triturado instalada dentro de la explotación, con la que se consigue una granulometría adecuada para efectuar desde ese punto el transporte continuo por cintas.

Métodos mineros y sistemas de explotación

Figura 7

Métodos mineros y sistemas de explotación3. Sistema mixto con trituradora semimóvil dentro de la explotación: Conceptualmente es igual al sistema anterior, pero con mayor flexibilidad, ya que la trituradora puede cambiarse de emplazamiento cada cierto tiempo, invirtiendo en estos traslados varios días o semanas.4. Sistema continuo con trituradora móvil y arranque discontinuo: En este sistema se prescinde del transporte con volquetes, ya que la trituradora móvil acompaña constantemente por el tajo al equipo de arranque y carga discontinuo.5. Sistema de transporte mixto y arranque continuo: Esta es una variante de la alternativa 3, donde se ha sustituido el arranque discontinuo por una rotopala o equipo similar.

Métodos mineros y sistemas de explotación6. Sistema de arranque y transporte continuos: Es por excelencia, el sistema que presenta un mayor porcentaje de electrificación, ya que todas las unidades, excepto las auxiliares, van accionadas por motores eléctricos¿CÓMO SE CONSTRUYE UNA MINA A RAJO O CIELO ABIERTO?

• El rajo se va construyendo en avances sucesivos, lateralmente y en profundidad. A medida que se va profundizando en la mina, se requiere ir ensanchándola para mantener la estabilidad de sus paredes. De este modo, se genera una especie de anfiteatro escalonado con caminos inclinados especialmente diseñados para el tránsito de los equipos, cuya forma es dinámica ya que va cambiando a medida que progresa la explotación.

• La estabilidad de los taludes de una mina es particularmente crítica, ya que de eso depende la seguridad de la operación siendo, además, parte importante de la rentabilidad del negocio.

Métodos mineros y sistemas de explotación• Para ello, se establecen los siguientes

parámetros geométricos: • Banco: cada banco corresponde a uno de los

horizontes mediante los cuales se extrae el mineral. El banco se va cortando por el horizonte inferior, es decir hacia abajo, generando una superficie escalonada o pared del rajo. El espesor de estos horizontes es la altura de banco, la que generalmente mide de 13 a 18 m.

• Berma: es la franja de la cara horizontal de un banco, como un borde, que se deja especialmente para detener los derrames de material que se puedan producir al interior del rajo

Un rajo se construyen con un determinado ángulo de talud, bancos y bermas en las que se realiza el transporte y el carguío de los camiones.

Métodos mineros y sistemas de explotación• Su ancho varía entre 8 y 12 m.• Angulo de talud: el talud o pared de la

mina es el plano inclinado que se forma por la sucesión de las caras verticales de los bancos y las bermas respectivas. Este plano presenta una inclinación de 45° a 58° con respecto a la horizontal, dependiendo de la calidad geotécnica (dureza, fracturamiento, alteración, presencia de agua) de las rocas que conforman el talud.

• Rampa: es el camino en pendiente que permite el tránsito de equipos desde la superficie a los diferentes bancos en extracción.

Las bermas deben tener un ancho tal que permita que se crucen dos camiones y el movimiento de las máquinas de carguío.

Métodos mineros y sistemas de explotación

• Tiene un ancho útil de 25 m, de manera de permitir la circulación segura de camiones de gran tonelaje en ambos sentidos.

• Asimismo, se determinan los lugares donde se ubicarán los botaderos de material estéril, las instalaciones eléctricas, los puntos de suministro de petróleo y agua, las plantas de beneficio, los talleres y las dependencias administrativas, de manera que no sean afectadas por los avances del rajo en un tiempo considerable

Métodos mineros y sistemas de explotación• La descripción de las fases del proceso de extracción del mineral es la

siguiente:a) Perforación En las perforaciones se coloca el explosivo para realizar las tronaduras. Las perforaciones en el banco deben realizarse a distancias regulares entre si, generalmente entre 8 y 12 m (malla de perforación), de manera que atraviesen toda la altura del banco para que, al introducirse los explosivos, la detonación permita fragmentar la roca.

En las perforaciones se coloca el explosivo para realizar las

tronaduras.

Métodos mineros y sistemas de explotación• Tronadura: (blasting) es la fragmentación instantánea que se produce en la

roca por efecto de la detonación de explosivos depositados en su interior. La tronadura primaria es la que se realiza e directamente en el macizo rocoso para separar y fragmenta parte de éste, ya sea en minas a rajo abierto o subterráneas, en tanto que se denomina tronadura secundaria a la que se realiza sobre fragmentos de gran tamaño o colpas ya separados del macizo, de manera de lograr su reducción al tamaño adecuado para ser cargadas y transportadas a la planta.

• En cada hoyo cargado con explosivo, se introduce un detonante de encendido eléctrico, el que se detona mediante control remoto. Se establece una secuencia de detonaciones entre los distintos hoyos de una tronadura, de manera que la roca sea fragmentada en etapas partiendo de la cara expuesta del banco hacia adentro, con diferencias de tiempo de fracciones de segundo entre cada detonación.

• El producto obtenido es la roca mineralizada fragmentada de un tamaño suficientemente pequeño (en general menor que 1 m de diámetro) como para ser cargada y transportada por los equipos mineros y alimentar al chancador primario, en donde se inicia el proceso de reducción de tamaño en un sistema en línea hasta llegar a la planta de tratamiento.

Métodos mineros y sistemas de explotación

• Para realizar las perforaciones, se utilizan grandes equipos eléctricos de perforación rotatoria, equipados con barrenos de carburo de tungsteno de 12 ¼ pulgadas de diámetro, los que permiten perforar un hoyo de 15 m de longitud en solo 20 minutos.

• c) CarguíoEl material tronado es cargado en camiones de gran tonelaje mediante gigantescas palas eléctricas o cargadores frontales.

TronaduraEn el carguío de los camiones se usan palas eléctricas de grandes tamaños y capacidades.

Métodos mineros y sistemas de explotación• Estos equipos llenan los camiones en una operación continuada desde que

queda disponible el banco después de la tronadura.• Las palas eléctricas tienen capacidad para cargar 70 o 100 toneladas de

material de una vez, por lo que realizan tres movimientos o pases para cargar un camión. Los cargadores tienen menor capacidad y en minas de gran tamaño son utilizados sólo para trabajos especiales.Una pala necesita un frente de carguío mínimo de 65 m de ancho y carga camiones que se van colocando alternativamente a cada lado de ella.

• d)TransportePara el transporte del material mineralizado y el material estéril, se utilizan camiones de gran tonelaje, por ejemplo 240 o 300 toneladas. Éstos transportan el material desde el frente de carguío a sus diferentes destinos: el mineral con ley al chancador primario, el material estéril a botaderos y el mineral de baja ley a botaderos especiales.

Métodos mineros y sistemas de explotación• El transporte es la fase que posee en la actualidad una mayor

repercusión económica sobre el ciclo de explotación, y que puede cifrarse entre el 40 y el 80% del costo total e incluso de la inversión en equipos principales. Se basa en la extracción o desplazamiento de los diferentes materiales hasta las plantas de tratamiento en el caso de los minerales, o hasta los vertederos, en el caso de los estériles.

• Según que el transporte se lleve a cabo dentro de los límites propios de la explotación e instalaciones mineralúrgicas o fuera de ellas, se suele hablar de transporte interno o externo.

Minería Subterránea• Un yacimiento se explota en forma subterránea cuando presenta una

cubierta de material estéril de espesor tal, que su extracción desde la superficie resulta antieconómica.

• Los yacimientos que se hallan bajo tierra, a veces a profundidades que llegan a superar los 1.500 m, se explotan por medio de la perforación de pozos verticales practicados hasta alcanzar la veta o capa de mineral (Figura 8)

• El objetivo es realizar la extracción de las rocas que contienen minerales de cobre de grandes yacimientos y que se encuentran bajo una cubierta de estéril de espesor considerable, por ejemplo al interior de un cerro.

• Para ello, se construyen labores subterráneas en la roca desde la superficie para acceder a las zonas mineralizadas. Las labores subterráneas pueden ser horizontales (túneles o galerías), verticales (piques) o inclinadas (rampas) y se ubican en los diferentes niveles que permiten fragmentar, cargar y transportar el mineral desde el interior de la mina hasta la planta, generalmente situada en la superficie.

Minería Subterránea Figura 8

Minería Subterránea• Los túneles y piques subterráneos se construyen mediante explosivos que

se colocan en perforaciones efectuadas en la roca. Estas perforaciones están distribuidas siguiendo la forma que se le quiere dar a la labor subterránea (túneles, piques o rampas) y la tronadura se realiza en una secuencia, partiendo desde un punto central hacia los bordes. .

• Después de la tronadura, se extrae el material fragmentado y se estabilizan las paredes y techo del túnel. Para esto, se utiliza una fortificación adecuada par cada tipo de terreno, que depende de sus características y del uso que se le va a dar al túnel, pique o rampa. Entre cada tronadura, el sector debe ser ventilado y despejado.

• Para evitar los derrumbes, las diferentes labores subterráneas deben ser sostenidas en el tiempo para permitir el tránsito, el trabajo del personal y el uso de los equipos subterráneos con seguridad.

• En forma natural, las rocas están en un cierto equilibrio con el medio en que se encuentran, pero este equilibrio se rompe al hacer una perforación en su interior. El objetivo de la fortificación es ayudar a la roca a recuperar en parte su capacidad de soporte.

Minería Subterránea• El tipo de soporte o fortificación empleada depende de varios factores:

a) Según la función: las fortificaciones en los túneles de uso frecuente y prolongado, especialmente aquellas de los lugares por donde deben transitar personas y equipos, deben contar con un factor de seguridad mayor. Las fortificaciones de túneles que presentan un uso esporádico o donde no transita personal, tienen exigencias menores.b) Según el peso que soportan: la presión que se genera alrededor de una labor subterránea es mayor cuanto más profunda se ubique, ya que debe soportar una altura mayor de roca. De esta forma los túneles que se encuentran a mayores profundidades requerirán de mayores fortificaciones y de mayor resistencia.c) Según las características del terreno: el macizo rocoso presenta diferencias en su constitución (tipo de roca, alteración, estructuras).Por ello, su comportamiento puede ser diferente en cuanto a dureza y resistencia a los esfuerzos. Una roca que se disgrega fácilmente requiere ser fortalecida totalmente; por el contrario, una roca cohesionada de dureza media se autosustenta y requiere poca fortificación; en tanto que una roca cohesionada de alta dureza puede

Minería Subterráneaconcentrar esfuerzos tan grandes que podrían provocar la explosión de las paredes del túnel, por lo que requiere una fortificación extrema.

• Los materiales que se utilizan para reforzar los túneles, piques o rampas son:• mallas de acero.• pernos de anclaje.• cables.• hormigón armado.• marcos de acero.• vigas de madera.• lechada de hormigón proyectado.

• A diferencia de la explotación a rajo abierto, una mina subterránea extrae el mineral desde abajo hacia arriba, utilizando lo más posible la fuerza de gravedad para producir la fragmentación y el desplazamiento del mineral hacia los puntos de carguío

Minería Subterránea• La otra diferencia importante es que en la mina subterránea no se extrae

roca estéril, sino que debido a los altos costos que implica la construcción de túneles, la explotación se concentra preferentemente en las zonas de mineral.

• Existe una variedad de métodos de explotación subterránea, pero el más utilizado en la extracción de grandes yacimientos es el conocido como hundimiento por bloques. Éste consiste en provocar el desprendimiento de una porción del macizo rocoso del resto de la masa que lo rodea.

• Para ello y mediante el uso de explosivos, se socava la base de una columna de roca mineralizada, de manera que el resto de la columna se fragmente paulatinamente hacia arriba y se desplome hacia los puntos de extracción especialmente ubicados para captar la casi totalidad del material quebrado de la columna.

• En general, los bloques tienen dimensiones entre 100 y 200 m de altura y un área basal de 60m x 90 m, lo cual implica entre 1.000.000 y 2.500.000 toneladas por cada bloque.

Minería Subterránea• Cuando el hundimiento se produce en forma secuencial, por tajadas

menores del bloque, se habla de método de hundimiento por paneles.• Los bloques de producción están agrupados de acuerdo a su ubicación

dentro de la mina, constituyendo áreas de producción. Cada una de estas áreas cuenta con una red de túneles y piques que se distribuyen en diferentes niveles:a) Nivel de hundimiento: corresponde al nivel en que se produce la socavación de la columna de mineral, que se logra haciendo una red de perforaciones hacia arriba que se disponen formando un abanico. En estas perforaciones se introducen explosivos, cuya tronadura produce la fragmentación total de la base del bloque hasta una cierta altura. Una vez retirado el material quebrado, el resto del macizo queda colgando hasta que se comienza a disgregar por efecto gravitacional y produce el hundimiento paulatino del total de la columna.b) Nivel de producción: corresponde al nivel de galerías desde las cuales es captado el mineral quebrado y traspasado hacia el siguiente nivel.

Minería Subterránea• Se sitúa entre 8 y 18 m por debajo del anterior, con el cual está

comunicado mediante piques que captan, en forma de embudos, el mineral desde el nivel de hundimiento .

• En el nivel de producción, el mineral es traspasado hacia el nivel de transporte situado más abajo, mediante un trabajo manual o utilizando equipos especiales. Cuando el mineral es de granulometría fina puede ser manejado por un operador (buitrero) que lo hace pasar directamente hacia los niveles inferiores; si es demasiado grueso (roca dura) debe ser manejado por cargadores especiales llamados LHD. Éstos cargan el material, lo transportan y lo vierten en los piques de traspaso centralizados que lo conducen a las etapas siguientes.

• En estos puntos llamados de vaciado, hay un sistema de parrillas que dejan pasar el mineral hasta cierto tamaño. Los fragmentos de roca que exceden este tamaño son reducidos mediante martillos picadores móviles o mediante tronadura secundaria, si es necesario.c) Subnivel de ventilación: corresponde a una red de galerías que se ubican por debajo del nivel de producción.

Minería Subterránea• Éstas tienen por objetivo conducir aire fresco, captado desde la superficie

por grandes extractores, hacia los lugares donde se está trabajando, y retirar el aire viciado (contaminado por los gases de tronadura y de equipos diesel) para expulsarlo a la superficie.

• d) Niveles de traspaso: corresponde a una serie de galerías y piques que permiten controlar el paso del mineral desde el nivel de producción hasta el nivel de transporte.En el caso de mineral grueso (duro), este mineral es enviado al chancador primario, ubicado dentro de la mina, donde se reduce su tamaño para permitir su transporte final. En algunos casos, es necesario reducir el tamaño de los bloques mayores (colpas). Para esto, se dispone de sistemas de martillos picadores fijos.

• Las rocas de mineral secundario son más blandas y se hacen pasar por las buitras de un nivel a otro mediante el trabajo de los mineros.e) Nivel de transporte: en este nivel circula el ferrocarril, en cuyos carros se carga el mineral para ser transportado hacia la planta ubicada en la superficie.

Minería Subterránea• Este es el túnel de mayor tamaño en la mina. Sus dimensiones son de 5m

de ancho por 6 m de alto.• Durante la extracción, el mineral se mantiene en los piques de traspaso,

los cuales se mantienen llenos. El mineral es vaciado a los carros mediante un sistema de cierre hidráulico, ubicado en la parte inferior de dichos piques, conocido como buzón. El ferrocarril es cargado en movimiento, de manera que la operación se realiza en forma continua. Cada carro transporta aproximadamente 80 toneladas y el tren completo es capaz de transportar unas 1.300 toneladas en cada viaje.