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11 de octubre de 2016 | por: Equipo Comunicación | 0 comentarios

Principales características de las infraestructuras mineras

Infraestructuras mineras en minería subterránea

Uno de los problemas que se plantean en la preparación de una mina es definir el tipo de labores de acceso al criadero subterráneo, ya que éstas pueden iniciarse con un pozo, una galería inclinada o por medio de rampas. Antes de tomar una decisión hay que considerar cuatro factores; la profundidad del criadero, el tiempo disponible para la preparación, el costo y el tipo de transporte exterior que se elija.

Para el transporte con cintas, la pendiente de las galerías no debe pasar de 1/3; el transporte con camiones exige pendientes entre 1/7 y 1/9, y en el caso de pozos de extracción se llega a la vertical.

Al aumentar la profundidad, el acceso por galerías inclinadas o rampas deja de ser interesante, pues su longitud es de tres a nueve veces la del pozo vertical. Ello no solo encarece su construcción, sino que también aumentan los gastos de transporte y conservación.

Un pozo, según su sección, profundidad, método de profundización y tipo de roca, tiene siempre un costo por metro muy elevado, considerando la perforación, infraestructura, equipos y revestimiento. El costo de la preparación de galerías con pendiente 1/3 viene a ser por término medio la tercera parte del pozo. Así pues, con pendientes inferiores a 1/4 resultan más caras que un pozo vertical. Si puede simultanearse el avance de la galería con la producción de mineral en las explotaciones, de modo que la maquinaria pueda alcanzar la plena utilización, el costo de la preparación puede bajar. Si el criadero aflora en la superficie y se puede empezar a producir rápidamente en cuanto se accede a él, puede ser tan económico abrir una galería poco inclinada como profundizar un pozo.

El avance específico de una galería inclinada puede ser de unos 23/30 metros por semana con los métodos convencionales (las perforadoras de plena sección o “topos” no se han generalizado aún en este tipo de trabajos), aunque pueden llegar a lograrse hasta 8 metros por día.

En pozos poco profundos y sin unos equipos especiales de profundización sólo se logran avances de 5 – 10 metros por semana. Para los pozos de unos 500 metros en los que merece la pena la mecanización, se consiguen avances de 30 metros por semana.

Esos altos avances se logran con unos equipos bien adiestrados y una maquinaria especializada, que solo se encuentran en las empresas que se dediquen a estos trabajos especiales de profundización de pozos. En cambio, una galería inclinada puede avanzarse con los mineros calificados de la propia empresa, dotados de unos equipos normales de producción. Una decisión importante es la del tipo de transporte que se elija para la mina. Los camiones pueden subir unas rampas con pendientes de hasta 1/9 a velocidades de 8 a 10 Km/h completamente cargados de mineral; pero deben cargarse en el frente o a través de un coladero, y viajar directamente al punto de descarga.

Si se elige el transporte con vagonetas y la extracción por pozo vertical, los vagones se cargan en la galería de base del piso, a través de un coladero, se transportan hasta el pozo y retornan vacíos. No es un sistema tan flexible como el transporte con camiones. Sin embargo, la velocidad de transporte en el pozo es de 45 a 50 Km. /h en la mayor parte del circuito, con una duración de “cordada” de 40 a 80 segundos para mover de 10 a 20 toneladas de mineral. Cuando el criadero es profundo, el pozo es indispensable para extraer las grandes cantidades de mineral de una forma económica. Estudios completos sobre el transporte con camiones y galerías en rampa demuestran que éste es antieconómico a profundidades máximas comprendidas entre 180 y 240 m.

Infraestructuras mineras en minería subterránea

No obstante, el acceso por galería en plano inclinado es interesante en el caso de emplear cintas transportadoras de materiales.

Los primeros años se extrae el mineral por el plano inclinado, con lo que se da tiempo para profundizar el pozo vertical principal. De esta forma, como normalmente la vida media de la flota de camiones es de 4 a 5 años, se inicia el circuito del pozo en ese momento, si no fuera preciso hacerlo antes por razones económicas. En depósitos de filones estrechos, en los que para abrir un paso a los camiones sería preciso franquear los hastiales en las galerías, es mejor emplear vagonetas y profundizar un pozo desde el principio. Es posible realizar el transporte por galerías con pendiente 1/2 (planos inclinados), pero las velocidades máximas serían de 16 a 25 Km /h y, además, las galerías tienen que ser rectas.

Por otra parte, las galerías con rampas en espiral se preparan bien en el muro, y así se evitan las pérdidas por macizo de protección, necesarios al penetrar en el criadero con los planos inclinados. También la dureza de las rocas, el exceso de agua, la presencia de arenas u otros inconvenientes obligan a desechar algunas soluciones técnicas más económicas y a decidirse por el pozo vertical, que resiste mejor y es más fácil de profundizar en terrenos falsos y difíciles. Desde el pozo o el plano inclinado, según se decida, se avanzan las transversales para cortar el criadero a intervalos regulares prefijados, que completan el acceso al mismo y determinan otras tantas plantas, que lo dividen en pisos de explotación.

La altura de estos pisos depende del método de explotación, de la pendiente del criadero y de otras características del mismo. Con unas fuertes pendientes la altura oscila entre 50 y 90 metros, pero no todos los pisos se preparan de igual forma para el transporte. 

Además, los pisos se conectan verticalmente por medio de chimeneas de paso o de ventilación según los casos. Las chimeneas se perforan en la masa mineral por sistemas cíclicos convencionales de perforación, voladura y carga, o bien con unas perforadoras especiales de chimeneas. Las chimeneas cortas o coladeros, hasta 8 m., se suelen avanzar a mano de modo convencional. Las más largas deben mecanizar su avance y dividir la sección en dos compartimentos separados; el más pequeño sirve para ventilación y paso, y el mayor para almacenar la roca arrancada.

Infraestructuras mineras en minería a cielo abierto

El diseño de una mina tiene múltiples facetas y objetivos, entre los que cabe destacar: la selección del método de explotación, el dimensionamiento geométrico de la mina, la determinación del ritmo anual de producción y la ley de corte, la secuencia de extracción… etc.

En el pasado, la selección de un método minero para explotar un yacimiento nuevo se basaba en la revisión de las técnicas aplicadas en otras minas y en las experiencias conseguidas sobre depósitos similares, dentro de un entorno próximo. Actualmente, como las inversiones de capital que se precisan para abrir una nueva mina o para cambiar el método de explotación existente son muy elevadas, y la influencia que estos tienen sobre los costes de extracción son muy importantes, es necesario que dicho proceso de selección responda a un análisis sistemático y global de todos los parámetros específicos del yacimiento: geometría del depósito y distribución de leyes, propiedades geomecánicas del mineral y rocas encajantes, factores económicos, limitaciones ambientales, condiciones sociales, etc.

La variabilidad de esos parámetros y las dificultades de cuantificación total de los mismos han impedido el desarrollo de regias rígidas y esquemas precisos de explotación, aplicables a cada yacimiento particular.

No obstante, los avances logrados en las diferentes ramas de la ciencia y la tecnología, durante las últimas décadas, han permitido establecer unos métodos generales de explotación y unos procesos numéricos de selección, válidos durante la etapa de estudio de viabilidad de un proyecto.

Tan importante o más que el método minero, y en ocasiones ligado con el mismo, se encuentran la determinación del ritmo de producción anual y la ley de corte. Su incidencia sobre la economía del proyecto es muy grande, ya que, por ejemplo, la ley de corte afecta directamente al volumen total de reservas explotables, a la ley media del mineral y en las minas a cielo abierto al ratio estéril / mineral; y por otro lado, el segundo parámetro de diseño, que es la capacidad de producción, si es muy pequeña no permite las economías de escala y da lugar a que los ingresos se consigan de forma muy lenta, y si el ritmo de explotación es intenso conlleva una inversión inicial muy alta, que puede llegar a no recuperarse durante la reducida vida de la mina. Por todo lo indicado, esta etapa técnica de estudio y selección del método dentro del desarrollo de un proyecto minero es de suma importancia, ya que condicionará los resultados económicos futuros.

Autor: José Luis Vázquez Dols, profesor del Máster en Minería, Planificación y Gestión de Minas y Operaciones Mineras

Máster en Minería, Planificación y Gestión de Minas y Operaciones Mineras

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