Hispanopedia Wiki
Articulo de referencia

minería de tajo largo

La minería de tajo largo es una forma de minería subterránea de carbón donde se extrae un largo frente de carbón, conocido como panel, con un corte continuo a lo largo de toda s...

Hispanopedia WikiContenido en espanolLectura gratuita

La minería de tajo largo es una forma de minería subterránea de carbón donde se extrae un largo frente de carbón, conocido como panel, con un corte continuo a lo largo de toda su extensión. Las vetas que utilizan paneles de tajo largo suelen tener un espesor de 4 a 20 pies (1,2 a 6,1 m) . El panel suele tener una longitud de 10 000 a 15 000 pies (3 000 a 4 600 m) , pero puede llegar a tener hasta 20 000 pies (6 100 m) de largo y de 1 000 a 1 500 pies (300 a 460 m) de ancho. El método de tajo largo se compara con el de tajo corto, el de cámaras y pilares, y otros .        

Historia

Plano de la mina de tajo largo antes de la instalación de las cintas transportadoras: el polipasto se encuentra en el centro del pilar central.

La idea básica de la minería de tajo largo se desarrolló en Inglaterra a finales del siglo XVII, aunque es posible que se anticipara en la era preindustrial mediante una técnica similar utilizada por los hopi del noreste de Arizona en el siglo XIV. [ 1 ] Los mineros socavaban el carbón a lo largo del ancho del frente de carbón, extrayéndolo a medida que caía, y utilizaban puntales de madera para controlar el derrumbe del techo detrás del frente. Esto se conocía como el método de minería de Shropshire . [ 2 ] Si bien la tecnología ha cambiado considerablemente, la idea básica sigue siendo la misma: extraer prácticamente todo el carbón de un frente de carbón ancho y permitir que el techo y la roca suprayacente se derrumben en el vacío detrás, manteniendo al mismo tiempo un espacio de trabajo seguro a lo largo del frente para los mineros.

A partir de 1900, se aplicó la mecanización a este método. Hacia 1940, algunos se referían a la minería de tajo largo como "el método de cinta transportadora", en referencia a la maquinaria más importante utilizada. [ 3 ] A diferencia de la minería de tajo largo anterior, el uso de una cinta transportadora paralela al frente de carbón obligaba a desarrollarlo en línea recta. La única otra maquinaria empleada era una cortadora eléctrica para socavar el frente de carbón y taladros eléctricos para voladuras que lo derrumbaran. Una vez derrumbada, se utilizaba mano de obra para cargar el carbón en la cinta transportadora paralela al frente y colocar puntales de madera para controlar el derrumbe del techo.

Estas minas de tajo largo de baja tecnología continuaron operando hasta la década de 1970. El ejemplo más conocido fue la mina New Gladstone, cerca de Centerville, Iowa , "una de las últimas minas de tajo largo en funcionamiento en los Estados Unidos". [ 4 ] Esta mina de tajo largo no utilizaba una cinta transportadora, sino que dependía de ponis para transportar las vagonetas de carbón desde el frente hasta la pendiente, donde un polipasto las subía a la superficie. [ 5 ] [ 6 ]

La minería de tajo largo se ha utilizado ampliamente como etapa final en la explotación de antiguas minas de cámaras y pilares . En este contexto, la minería de tajo largo puede clasificarse como una forma de minería de retroceso .

Disposición

Plano de la mina de tajo largo
Mina de tajo largo en retroceso en Virginia Occidental, c.  1917
Plano de la mina de tajo largo
Mina de tajo largo en Oklahoma, hacia  1917; las flechas muestran el flujo de aire.

Antes de comenzar la minería de tajo largo, se construyen galerías de acceso en la parte posterior de cada panel. La galería de acceso a lo largo de un lado del bloque se denomina galería principal o de entrada; la galería del otro lado se denomina galería de cola. Cuando el espesor del carbón lo permite, estas galerías de acceso se han desarrollado previamente mediante unidades de minería continua, ya que el tajo largo por sí solo no es capaz de realizar el desarrollo inicial. La disposición del tajo largo puede ser de tipo "avance" o de tipo "retroceso". En el tipo avance, las galerías de acceso se forman a medida que avanza el frente de carbón. En vetas más delgadas, se puede utilizar el método de minería de tajo largo avance. En el tipo retroceso, el panel es un frente que conecta ambos. Solo la galería de acceso principal se forma delante del frente. La galería de cola se forma detrás del frente de carbón retirando la piedra por encima de la altura del carbón para formar una galería lo suficientemente alta para transitar. El extremo del bloque que incluye el equipo de tajo largo se denomina frente. El otro extremo del bloque suele ser una de las principales vías de acceso de la mina.La cavidad detrás del tajo largo se llama goaf, goff o gob. [ 7 ]

Ventilación

Normalmente, el aire de admisión (fresco) sube por la compuerta principal, cruza el frente de trabajo y baja por la compuerta trasera, lo que se conoce como ventilación tipo "U". Una vez que pasa el frente de trabajo, el aire ya no es fresco, sino aire de retorno que arrastra el polvo de carbón y los gases de la mina, como el metano y el dióxido de carbono , según la geología del carbón. El aire de retorno se extrae mediante ventiladores instalados en la superficie. Se pueden utilizar otros métodos de ventilación en los que el aire de admisión también pasa por la compuerta principal y entra en una galería de retorno o de purga, reduciendo así las emisiones de gases del hueco hacia el frente de trabajo, o bien, el aire de admisión sube por la compuerta trasera y cruza el frente de trabajo en la misma dirección que la cadena del frente en un sistema homotrópico. [ 8 ]

Para evitar la combustión espontánea del carbón en la zona de explotación, se puede permitir la acumulación de gases detrás de los sellos para excluir el oxígeno de dicha zona. Cuando una zona de explotación pueda contener una mezcla explosiva de metano y oxígeno, se puede utilizar la inyección/inertización de nitrógeno para excluir el oxígeno o empujar la mezcla explosiva hacia el interior de la zona, donde no existan fuentes de ignición probables. Un supervisor de mina certificado debe supervisar los sellos en cada turno para detectar daños y fugas de gases nocivos. [ 9 ]

Equipo

calzos hidráulicos

Una serie de gatos hidráulicos , denominados soportes de techo motorizados, calzos o escudos, que suelen tener 1,75 m (5 pies 9 pulgadas ) de ancho y se colocan en línea recta, uno al lado del otro, hasta una longitud de 400 m (1300 pies) para sostener el techo del frente de carbón . Un calzo individual puede pesar entre 30 y 40 toneladas, extenderse hasta una altura máxima de corte de hasta 6 m (20 pies) y tener una capacidad de carga de entre 1000 y 1250 toneladas cada uno, y avanzar hidráulicamente 1 m (3 pies 3 pulgadas) a la vez.            

Calzos hidráulicos, cinta transportadora y cizalla

El carbón se extrae del frente de la mina mediante una máquina llamada rozadora (cargadora mecánica). Esta máquina suele pesar  entre 75 y 120 toneladas y consta de un cuerpo principal que alberga los sistemas eléctricos, las unidades de tracción para desplazar la rozadora a lo largo del frente de la mina y las unidades de bombeo (para alimentar los sistemas hidráulicos y de agua). En cada extremo del cuerpo principal se encuentran los brazos de guía, que se pueden ajustar verticalmente mediante cilindros hidráulicos, y sobre los que se montan los tambores de corte, equipados con entre 40 y 60 púas. Dentro de los brazos de guía se alojan potentes motores eléctricos (normalmente de hasta 850  kW) que transmiten su potencia a través de una serie de engranajes dentro del cuerpo y a través de los brazos hasta los puntos de montaje de los tambores en los extremos de los brazos de guía, donde se encuentran los tambores de corte. Los tambores de corte giran a una velocidad de entre 20 y 50  revoluciones por minuto para extraer el mineral de la veta de carbón.

Calzos que proporcionan soporte para permitir que la esquiledora trabaje.

La rozadora se desplaza a lo largo del frente de trabajo mediante una cinta transportadora blindada (AFC), utilizando un sistema de arrastre sin cadena, similar a un sistema de cremallera y piñón reforzado , desarrollado específicamente para la minería. Antes de la llegada de los sistemas sin cadena, eran comunes los sistemas con cadena, donde una cadena de alta resistencia recorría el frente de carbón para que la rozadora se desplazara. La rozadora se mueve a una velocidad de 10 a 30 m/min (33 a 98 pies/min), dependiendo de las condiciones de corte.  

La trituradora de carbón se coloca frente a los soportes motorizados del techo, y la acción de corte de los tambores giratorios que penetran en la veta de carbón desintegra el carbón, que luego se carga en la trituradora. El carbón se retira del frente de la mina mediante una cinta transportadora de cadena rascadora hasta la compuerta principal. Allí se carga en una red de cintas transportadoras para su transporte a la superficie. En la compuerta principal, el carbón generalmente se reduce de tamaño en una trituradora y se carga en la primera cinta transportadora mediante una cargadora de vigas (BSL).

A medida que la rozadora retira el carbón, el AFC se desliza detrás de ella y los soportes motorizados del techo avanzan hacia la cavidad recién creada. Conforme avanza la minería y el tajo largo se extiende a través de la veta, la zona de hundimiento aumenta. Esta zona se derrumba bajo el peso de los estratos suprayacentes. Los estratos, aproximadamente 2,5 veces más gruesos que la veta de carbón extraída, se derrumban y los estratos superiores se asientan sobre la zona de hundimiento colapsada. Este colapso puede reducir la altura de la superficie, causando problemas como el cambio de curso de los ríos y daños graves a los cimientos de los edificios. [ 10 ]

Comparación con el método de habitaciones y pilares.

Los métodos de minería de tajo largo y de cámaras y pilares pueden utilizarse para extraer vetas de carbón subterráneas adecuadas. El método de tajo largo ofrece una mejor recuperación de recursos (alrededor del 80 % en comparación con el 60 % del método de cámaras y pilares ), [ 11 ] se necesitan menos consumibles para el soporte del techo, sistemas de extracción de carbón de mayor volumen, manipulación manual mínima y mayor seguridad para los mineros gracias a que siempre se encuentran bajo los soportes hidráulicos del techo durante la extracción del carbón. [ 11 ]

Automatización

La minería de tajo largo ha sido tradicionalmente un proceso manual en el que la alineación del equipo del frente se realizaba con líneas guía. Se han desarrollado tecnologías que automatizan varios aspectos de la operación minera de tajo largo, incluyendo un sistema que alinea el frente del panel de tajo largo en retroceso perpendicularmente a las galerías de acceso.

En resumen, las salidas del sistema de navegación inercial se utilizan en un cálculo de estima para calcular la posición de las rozadoras. Se pueden aplicar filtros de Kalman óptimos y suavizadores para mejorar las estimaciones de estima antes de reposicionar el equipo de tajo largo al finalizar cada corte. [ 12 ] Se pueden utilizar algoritmos de maximización de la expectativa para estimar los parámetros desconocidos del filtro y del suavizador para el seguimiento de la posición de las rozadoras. [ 13 ]

En comparación con el control manual de la maquinaria minera, el sistema automatizado ofrece mejores tasas de producción. Además del aumento de productividad, la automatización de la maquinaria de tajo largo aporta beneficios en materia de seguridad. El frente de carbón es una zona peligrosa debido a la presencia de metano y monóxido de carbono, además de ser una zona cálida y húmeda, ya que se rocía agua sobre él para minimizar la probabilidad de que se produzcan chispas cuando las cuchillas de la rozadora golpean la roca. Al automatizar los procesos manuales, se puede evitar que los trabajadores del frente permanezcan en estas zonas peligrosas.

Impactos ambientales

Al igual que ocurre con muchas técnicas mineras, es importante tener en cuenta el impacto ambiental local y regional de la minería de tajo largo.

Hundimiento

La subsidencia de las minas de tajo largo (LWMS, por sus siglas en inglés) es un proceso antropogénico que tiene numerosos impactos ecológicos y ambientales, especialmente en la salud del suelo y el movimiento del agua en las regiones donde se practica intensamente. Es importante tener esto en cuenta, ya que algunas minas de tajo largo pueden abarcar varios kilómetros. Por lo tanto, los sistemas de flujo hidrológico, los sistemas radiculares de los árboles y las especies vegetales pueden verse afectados por la cantidad de suelo que se extrae debajo de ellos, y estas tensiones provocan erosión superficial. [ 14 ]

Las minas abandonadas también representan un problema en las zonas donde se han desarrollado urbanizaciones. Las casas construidas cerca de minas de tajo largo abandonadas se enfrentan a la amenaza de sufrir daños futuros por socavones y mala calidad del suelo , incluso hasta treinta años después del abandono de la mina. [ 15 ]

Dado que la minería de tajo largo, como su nombre indica, es muy extensa, puede afectar áreas de más de 200 acres (81 ha) . En estas grandes extensiones, se ha observado que las minas de tajo largo que se ubican bajo las laderas de las montañas presentan una subsidencia más visible en los paisajes de montaña que en los paisajes de valle. [ 15 ] 

Se han dado casos de hundimiento de la superficie que han alterado el paisaje sobre las minas. En Newstan Colliery, en Nueva Gales del Sur , Australia, "la superficie ha descendido hasta cinco metros en algunos lugares" sobre una mina de varios niveles. [ 16 ] En algunos casos, el hundimiento causa daños a elementos naturales como el drenaje de cursos de agua [ 17 ] o a estructuras artificiales como carreteras y edificios. " Douglas Park Drive estuvo cerrada durante cuatro semanas porque los paneles de tajo largo  ... desestabilizaron la carretera. En 2000, el Gobierno del Estado detuvo la minería cuando se acercó a 600 metros de los puentes gemelos. Un año después, se reportaron huecos de 40 centímetros en la carretera, y el puente tuvo que ser desplazado lateralmente para realinearlo." [ 17 ] : 2 Un informe geotécnico de 2005 encargado por la Autoridad de Carreteras y Tráfico advirtió que "el hundimiento podría ocurrir repentinamente y desarrollarse a lo largo de muchos años". [ 17 ]

Sin embargo, existen varias minas que se explotaron con éxito sin apenas hundimiento superficial medible, incluidas minas situadas bajo lagos, océanos, importantes cuencas hidrográficas y zonas ambientalmente sensibles. El hundimiento se minimiza aumentando el ancho de los pilares de anclaje adyacentes al bloque, reduciendo el ancho y la altura de los bloques extraídos, y teniendo en cuenta la profundidad de la cubierta, así como la resistencia y el espesor de los estratos suprayacentes.

Fracturación y calidad del agua

La minería de tajo largo puede provocar alteraciones geológicas en el lecho rocoso, lo que a su vez puede afectar el movimiento del agua y hacer que esta se desplace desde la superficie, a través del área explotada, hacia el acuífero . La consiguiente pérdida de agua superficial puede tener un impacto negativo en los ecosistemas ribereños. [ 18 ]

Además, si existen represas cerca del sitio de minería de tajo largo, esto podría afectar doblemente a los ecosistemas ribereños , ya que reduciría la tasa de entrada de agua y provocaría la fracturación de la roca subyacente. [ 18 ]

En 2014, el gobierno australiano tomó medidas para mitigar el impacto hídrico de la minería de tajo largo. Las asambleas legislativas pidieron que se tomaran medidas para mejorar la infraestructura minera y minimizar las perturbaciones. [ 19 ]

Como consecuencia del agrietamiento de la roca madre debido a la minería bajo cuerpos de agua como lagos o ríos, se han producido pérdidas de agua subterránea de diversa magnitud. Las minas situadas a pocos cientos de metros de la superficie son susceptibles de recibir grandes aportes de agua de estos cuerpos. Además, tras la intervención minera que altera el paisaje natural cercano a las minas, los cauces naturales del agua pueden desviarse, lo que provoca una mayor erosión en las riberas de arroyos o ríos. La minería adicional en zonas concentradas desplaza continuamente estos cauces, que tardan años en recuperar su estado original. [ 20 ]

Impactos en los ecosistemas

Muchos ecosistemas dependen de la regularidad anual de las entradas y salidas de agua, y la alteración de estos patrones puede generar condiciones insostenibles para las especies que dependen del agua para su reproducción. La minería de tajo largo también puede provocar cambios localizados en la temperatura del agua, estimulando la proliferación de algas que pueden consumir el oxígeno disponible necesario para la salud de otras especies. [ 20 ]

La minería de tajo largo ha limitado la investigación disponible sobre los impactos en los bosques cercanos; sin embargo, estudios recientes con imágenes satelitales han mostrado posibles relaciones con suelos superficiales más secos cerca de regiones donde se ha practicado recientemente la minería de tajo largo. Además de suelos más secos, se ha observado una reducción de la humedad en el dosel forestal. [ 21 ]

emisiones de gases

Se ha observado que las minas de tajo largo liberan gas metano , un gas de efecto invernadero común , al medio ambiente; sin embargo, no se encontró que el aumento del frente de una mina de tajo largo típica de 200 a 300 metros (660 a 980 pies) liberara significativamente más metano. [ 22 ] [ 23 ] Las emisiones de metano de las minas de tajo largo cerradas pueden continuar hasta por quince años; sin embargo, es posible medir el volumen de emisiones potenciales de metano basándose en el flujo de agua en las minas cerradas. [ 22 ] 

En Canadá

Canadá posee algunas de las mayores reservas de carbón del mundo, [ 24 ] y hasta 2013 no había habido minas de tajo largo en Canadá durante más de 25 años. En 2015 , HD Mining inauguró una mina en la Columbia Británica, lo que generó controversia debido a la contratación de trabajadores extranjeros en lugar de canadienses y a su potencial impacto ambiental. [ 25 ] [ 26 ] Se esperaba que esta mina tuviera emisiones de dióxido de carbono de 17 megatoneladas por año; sin embargo, el gobierno federal canadiense le impuso un límite máximo de emisiones de carbono para mantenerlas en 500 000 toneladas por año. [ 26 ]

Véase también

Notas

  1. ↑ Bullard Jr., William Rotch (1962). El sitio de Cerro Colorado y la arquitectura de las casas-pozo en el suroeste de los Estados Unidos antes del año 900 d . C. Cambridge, Massachusetts, EE. UU.: The Peabody Museum. pág.  vi.
  2. ↑ Minería de tajo largo Archivado el 17 de agosto de 2009 en Wayback Machine , Oficina de Carbón, Energía Nuclear, Eléctrica y Combustibles Alternativos, Departamento de Energía de EE. UU., marzo de 1995, págs. 9-10.
  3. ↑ A. Paxton, JA Biggs, Diez minutos en una mina de carbón , 1940, págs. 16-24
  4. ↑ Anderson, Wayne I. (1998). El pasado geológico de Iowa: tres mil millones de años de historia de la Tierra . Iowa City: University of Iowa Press. pág. 258. ISBN  0-87745-639-9. Consultado el 5 de junio de 2010 .
  5. ↑ Brick, Greg A. (2004). Iowa Underground: una guía de los tesoros subterráneos del estado . Black Earth, Wisconsin: Trails Books. pp. 119–120 . ISBN  978-1-931599-39-9. OL 3314195M . 
  6. ↑ The Last Pony Mine , un documental, Les Benedict, director, Steve Knudston, productor, 1972. Disponible en YouTube en 3 partes: parte 1, parte 2 , parte 3.
  7. ↑ "Minería de tajo largo, minería subterránea de carbón, técnicas mineras, compañías mineras" . Great Mining . Consultado el 1 de febrero de 2019 .
  8. ↑ "Ventilación homotropal" . Universidad de Wollongong. Archivado del original el 24 de mayo de 2014. Consultado el 24 de mayo de 2014 .
  9. ↑ Administración de Seguridad y Salud Minera
  10. ↑ "MINERÍA DE TALUDES" BHP Billiton Mitsubishi Alliance (2005) consultado el 19 de diciembre de 2011
  11. 1 2 "Minería subterránea" . Asociación del Carbón de Illinois. Archivado del original el 10 de junio de 2012. Recuperado el 24 de mayo de 2014 .
  12. ↑ Einicke, GA; Ralston, JC; Hargrave, CO; Reid, DC; Hainsworth, DW (diciembre de 2008). "Automatización de la minería de tajo largo. Una aplicación del suavizado de mínima varianza". IEEE Control Systems Magazine . 28 (6): 28– 37. doi : 10.1109/MCS.2008.929281 . S2CID 36072082 . 
  13. ↑ Einicke, GA; Malos, JT; Reid, DC; Hainsworth, DW (enero de 2009). "Convergencia de la ecuación de Riccati y el algoritmo EM para la alineación de navegación inercial". IEEE Trans. Signal Process . 57 (1): 2904– 2908. Bibcode : 2009ITSP...57..370E . doi : 10.1109/TSP.2008.2007090 . S2CID 1930004 . 
  14. ↑ "Estudio mide los impactos ambientales de la subsidencia de la minería de tajo largo" . Minería australiana . 27 de abril de 2010. Consultado el 9 de febrero de 2019 .
  15. 1 2 "Informe final - Efectos de la minería de tajo largo" . www.dep.state.pa.us . Consultado el 9 de febrero de 2019 .
  16. ↑ Cubby, Ben (10 de junio de 2009). "El plan de la mina de tajo largo representa una amenaza para el suministro de agua" . Sydney Morning Herald . Fairfax Media . Consultado el 2 de junio de 2010. La minería de tajo largo, en la que se perforan grandes paneles de carbón de unos pocos metros de altura y cientos de metros de ancho, provoca el hundimiento del terreno sobre las minas.
  17. 1 2 3 Frew, Wendy (20 de noviembre de 2007). "Riesgo para la vida, pero más minería bajo el puente" . Sydney Morning Herald . Fairfax Media . Recuperado el 2 de junio de 2010. La minería de tajo largo ya ha provocado daños sustanciales a los lechos de los ríos, los pantanos y las cuencas hidrográficas de la zona .
  18. 1 2 "IMPACTOS DE LA MINERÍA DE CARBÓN DE TALUDES LARGOS EN EL MEDIO AMBIENTE EN NUEVA GALES DEL SUR" (PDF) . Total Environment Centre . Enero de 2007. Recuperado el 14 de febrero de 2019 .
  19. ↑ "Hoja informativa - Hundimiento por minería de carbón de tajo largo | Comité Científico Independiente de Expertos sobre Gas de Veta de Carbón y Desarrollo de Grandes Minas de Carbón" . iesc.environment.gov.au . Consultado el 10 de abril de 2019 .
  20. 1 2 Dawkins, A. (2003). "Requisitos potenciales de gestión y rehabilitación de los efectos ambientales de la subsidencia de tajo largo en arroyos, lagos y sistemas de aguas subterráneas" . Universidad de Wollongong y el Instituto Australasiano de Minería y Metalurgia . 1 : 117–124 – vía Geoterra.
  21. ↑ "Evaluación de los impactos de la minería de tajo largo en los bosques de la zona « Landsat Science" . Consultado el 10 de abril de 2019 . 
  22. 1 2 "Predicción de las emisiones de metano en minería de tajo largo: una evaluación de la influencia de las prácticas mineras en las emisiones de gas y los sistemas de control de metano" . www.cdc.gov . Consultado el 10 de abril de 2019 .
  23. ↑ McCall, FE; Garcia, F.; Trevits, MA; Aul, G. (1993-12-31). Emisiones de gas metano durante la minería de tajo largo . OSTI 143760 . 
  24. ↑ "Países con las mayores reservas de carbón" . Tecnología minera | Noticias y opiniones sobre minería actualizadas diariamente . 2013-11-20 . Consultado el 2019-04-10 .
  25. ↑ "El proyecto inicial para Murray River no utilizaba minería de tajo largo" . Consultado el 10 de abril de 2019 .
  26. 1 2 "Aprobada la primera mina de carbón subterránea de la Columbia Británica en más de 25 años" . www.vancouversun.com . Consultado el 29 de diciembre de 2020 .
  • Universidad de Wollongong (Australia) . Recurso educativo sobre la minería de tajo largo.
  • Bauer, Robert A. Hundimiento planificado de minas de carbón en Illinois: Folleto informativo para el público. Departamento de Recursos Naturales de Illinois, Servicio Geológico Estatal de Illinois, Circular 573, 2008.
  • Costos ocultos del proyecto de carbón limpio. El Centro para la Integridad Pública.
  • International Longwall News es un recurso informativo y de noticias dedicado exclusivamente a la minería de tajo largo.
  • Junta de Hundimiento de Minas del Gobierno de Nueva Gales del Sur
  • Sociedad Tecnológica de Hundimiento de Minas Instituto de Ingenieros, Australia