minería a cielo abierto

La minería a cielo abierto , también conocida como minería a cielo abierto o de corte abierto y en contextos más amplios megaminería , ^{[ 1 ]} es una técnica de minería de superficie que extrae rocas o minerales de la tierra.

Las minas a cielo abierto se utilizan cuando se encuentran depósitos de mineral o rocas comercialmente útiles cerca de la superficie, donde la capa de recubrimiento es relativamente delgada. Por el contrario, los depósitos minerales más profundos se pueden alcanzar mediante minería subterránea. ^{[ 2 ]}

Esta forma de minería conlleva varios riesgos para la salud y la seguridad de los mineros, y puede tener un impacto negativo significativo en el medio ambiente.

Los mineros suelen perforar una serie de pozos de prueba para localizar un yacimiento subterráneo. A partir de las muestras extraídas, pueden determinar la extensión del mineral. Esto les ayuda a determinar la ubicación probable de las vetas o bancos de mineral y su valor comercial. ^{[ 5 ]} Las minas a cielo abierto que producen materiales de construcción y piedra de cantera se conocen comúnmente como canteras .

Las minas a cielo abierto se excavan en bancos , que describen los niveles verticales del pozo. El intervalo entre los bancos depende del yacimiento que se explota, el mineral que se extrae y el tamaño de la maquinaria que se utiliza. Generalmente, los bancos de las minas grandes tienen de 12 a 15 metros de espesor. ^{[ 6 ]} En cambio, muchas canteras no utilizan bancos, ya que suelen ser poco profundas. ^{[ 6 ]} La minería puede realizarse en más de un banco a la vez, y el acceso a los diferentes bancos se realiza mediante un sistema de rampas. El ancho de cada banco está determinado por el tamaño del equipo que se utiliza, generalmente de 20 a 40 metros de ancho. ^{[ 5 ]} Se crean rampas descendentes para permitir que la minería comience en un nuevo nivel. Este nuevo nivel se irá ensanchando progresivamente para formar el nuevo fondo del pozo. ^{[ 5 ]}

La mayoría de las paredes de la mina se excavan generalmente con una inclinación menor a la vertical. La roca estéril se retira a medida que la mina se profundiza; por lo tanto, esta inclinación es una medida de seguridad para prevenir y minimizar los daños y el peligro de desprendimientos de rocas. Sin embargo, esto depende del grado de meteorización y erosión de las rocas, así como del tipo de rocas involucradas. También depende de la cantidad de debilidades estructurales que se presenten en las rocas, como fallas , cizallas , diaclasas o foliaciones .

Los muros son escalonados. La sección inclinada del muro se conoce como talud, y la parte plana del escalón se conoce como talud o berma. Los escalones en los muros ayudan a prevenir desprendimientos de rocas que se extienden por toda la cara del muro. En algunos casos se requiere soporte adicional del terreno y se utilizan pernos de roca , pernos de cable y hormigón proyectado . Se pueden utilizar perforaciones de drenaje para aliviar la presión del agua perforando horizontalmente en el muro, lo cual suele ser suficiente para causar fallas en el muro por sí solo. ^{[ 7 ]}

Un camino de acceso suele estar situado al lado de la mina, formando una rampa por la que pueden circular los camiones que transportan mineral y roca estéril. ^{[ 8 ]}

Las minas a cielo abierto se explotan normalmente hasta que se agota el recurso mineral o hasta que una proporción creciente de sobrecarga con respecto al mineral hace que la extracción siga siendo antieconómica. ^{[ 9 ]} Una vez cerradas, las minas a cielo abierto a veces se convierten en vertederos para la eliminación de residuos sólidos. Generalmente se requiere algún tipo de control del agua para evitar que la mina se convierta en un lago. Varias antiguas minas a cielo abierto se han convertido deliberadamente en lagos artificiales, formando áreas como la región de los lagos de Lusacia , la región de los lagos del centro de Alemania o la región de los lagos del Alto Palatinado. Una preocupación particular en la formación de estos lagos es el drenaje ácido de minas .

La minería a cielo abierto se considera uno de los sectores más peligrosos del mundo industrial y puede causar daños significativos a la salud de los mineros. También puede tener un impacto ambiental negativo significativo, dependiendo del tipo de mineral que se extraiga y del tipo de proceso de extracción que se utilice. ^{[ 10 ]}

Las minas a cielo abierto que operan en áreas con alta presencia de agua subterránea pueden enfrentar problemas hidrológicos. Esto incluye el levantamiento y la rotura del piso de la mina debido a la presión de elevación excesiva. Es necesario instalar un sistema de control de agua subterránea para solucionar los problemas causados ​​por la hidrología. El diseño adecuado de las laderas de una mina a cielo abierto cambia a lo largo de su vida útil. Se basa principalmente en una comprensión cada vez mayor de las condiciones de la masa rocosa, incluyendo el agua subterránea y las presiones asociadas que pueden estar actuando dentro de las laderas. La reducción del agua subterránea relacionada con las presiones de poro es un aspecto crucial para determinar si un diseño de ingeniería geotécnica para las laderas de la mina a cielo abierto es factible. Los sistemas de control de agua subterránea, que incluyen pozos de drenaje y despresurización, también pueden tener un gran impacto en el agua subterránea local. Por ello, se requiere una versión optimizada del sistema de control para garantizar que los impactos hidrogeológicos locales y regionales se mantengan dentro de rangos aceptables. ^{[ 19 ]}

La despresurización de minas a cielo abierto es el proceso de eliminar tensiones o presiones de diferentes áreas de una mina. La despresurización ayuda a que las minas a cielo abierto sean más estables y seguras. Mediante el uso de un programa integrado de despresurización de taludes de mina, la probabilidad de que los planes de la mina se puedan lograr, y con un nivel de riesgo aceptable, aumenta drásticamente. ^{[ 19 ] [ 20 ]} La despresurización permite expansiones considerables de una mina y puede extender su vida útil de 10 a 15 años. Una técnica utilizada en la despresurización es el recocido. El recocido es el calentamiento y enfriamiento lento de un metal, aleación o vidrio. Este calentamiento y enfriamiento lento alivia la tensión interna de las áreas circundantes. El recocido aumenta la trabajabilidad y durabilidad de un material, lo que en general aumenta la seguridad de la mina a cielo abierto. ^{[ 21 ]} Cuando las presiones del agua subterránea causan problemas en las minas a cielo abierto, se utilizan drenajes horizontales para ayudar a acelerar el proceso de despresurización del talud. Esto ayuda a prevenir fallas de talud a gran escala en la mina. Los drenajes horizontales se utilizan para disminuir la presión de los poros al reducir la carga hidráulica subterránea, lo que mejora la estabilidad de la pendiente. ^{[ 19 ]}

Una forma de explotación a cielo abierto puede realizarse mediante el método de "desmonte". Este se lleva a cabo cuando una mina subterránea anterior deja de ser rentable o está agotada, pero aún conserva roca valiosa, a menudo como resultado de la minería por cámaras y pilares . El desmonte consiste en retirar la capa superficial, abrir la mina desde arriba y permitir la extracción de los minerales previamente "atrapados".

El desmonte fue una práctica común en las explotaciones de pizarra galesas durante las décadas de 1930 y 2000, donde Martyn Williams-Ellis, gerente de Llechwedd, descubrió que las explotaciones victorianas anteriores podían mantenerse rentables con las nuevas técnicas mecanizadas de excavación masiva para extraer sus pilares, y más recientemente en varias minas agotadas. ^{[ 22 ]}

Una vez finalizada la actividad minera en una mina, el área puede someterse a rehabilitación del terreno . Los vertederos de residuos se nivelan para aplanarlos y estabilizarlos aún más. Si el mineral contiene sulfuros, generalmente se cubre con una capa de arcilla para evitar la entrada de lluvia y oxígeno del aire, que puede oxidar los sulfuros y producir ácido sulfúrico , un fenómeno conocido como drenaje ácido de minas . ^{[ 23 ]} Posteriormente, se cubre con tierra y se planta vegetación para ayudar a consolidar el material. Con el tiempo, esta capa se erosionará, pero se espera que la tasa de lixiviación o acidificación disminuya gracias a la cobertura, de modo que el medio ambiente pueda soportar la carga de ácido y los metales pesados ​​asociados. ^{[ 24 ]} No existen estudios a largo plazo sobre el éxito de estas coberturas debido al relativamente corto tiempo que lleva existiendo la minería a cielo abierto a gran escala. Algunos vertederos de residuos pueden tardar cientos o miles de años en volverse "ácido-neutrales" y dejar de lixiviar al medio ambiente. Los vertederos suelen estar cercados para evitar que el ganado los despoje de vegetación. La mina a cielo abierto se rodea con una valla para impedir el acceso y, por lo general, acaba llenándose de agua subterránea . En zonas áridas, puede que no se llene debido a la profundidad del nivel freático. ^{[ 25 ]} En Alemania, el mayor productor mundial de lignito (que hoy en día se extrae prácticamente en su totalidad a cielo abierto), las antiguas minas suelen convertirse en lagos artificiales . Para mitigar el problema del drenaje ácido de minas mencionado anteriormente, a menudo se inunda con agua de ríos cercanos en lugar de utilizar únicamente agua subterránea. En algunos casos, es necesario añadir óxido de calcio u otros productos químicos básicos al agua para neutralizar el pH .

Una mina de azufre a cielo abierto en Tarnobrzeg , Polonia, en proceso de rehabilitación del terreno.

El oro generalmente se extrae en minas a cielo abierto a una concentración de 1 a 5  ppm (partes por millón), pero en ciertos casos, 0,75  ppm de oro resulta económicamente viable. Esto se logró mediante lixiviación en pilas a granel en la mina Peak Hill, en el oeste de Nueva Gales del Sur , cerca de Dubbo , Australia . ^{[ 26 ]}

El níquel , generalmente en forma de laterita, se extrae a cielo abierto hasta alcanzar una ley del 0,2%. El cobre se puede extraer con leyes tan bajas como del 0,11% al 0,2%.

• Minería artesanal : minería independiente, a pequeña escala y de subsistencia. 
• Problema de cierre : problema computacional en teoría de grafos aplicado a minas a cielo abierto para la extracción óptima (no relacionado con el cierre de la mina). 
• Corte (movimiento de tierras) – Lugar donde se retira tierra para dar paso a una carretera, ferrocarril o canal. Páginas que muestran descripciones breves de los destinos de redireccionamiento. 
• Lista de minas a cielo abierto
• Zanja – Canal excavado en el suelo 
• Túnel – Pasaje subterráneo construido para el tráfico 

• Las minas más grandes, profundas y mortíferas del mundo.
• Minas a cielo abierto más profundas