minería a cielo abierto

La minería a cielo abierto es la práctica de extraer un yacimiento mineral, retirando primero una larga franja de tierra y roca suprayacente (la sobrecarga ); esta actividad también se conoce como remoción de sobrecarga. Se utiliza con mayor frecuencia para extraer carbón y lignito (carbón marrón) . La minería a cielo abierto solo es práctica cuando el cuerpo mineral a excavar está relativamente cerca de la superficie y/o es mayormente horizontal. ^{[ 5 ]} Este tipo de minería utiliza algunas de las máquinas más grandes del mundo, incluidas excavadoras de rueda de cangilones que pueden mover hasta 12 000 metros cúbicos (16 000 yardas cúbicas) de tierra por hora.

Existen dos formas de minería a cielo abierto. El método más común es el desmonte superficial, que se utiliza en terrenos relativamente planos para extraer depósitos en una amplia zona. A medida que se excava cada franja larga, la capa superficial se deposita en la excavación realizada por la franja anterior.

La minería de contorno consiste en retirar la capa superficial que cubre la veta mineral cerca de un afloramiento en terrenos montañosos, donde el afloramiento suele seguir el contorno del terreno. A menudo, tras la extracción en contorno, se procede a la excavación con barrena en la ladera para extraer más mineral. Este método suele dejar terrazas en las laderas de las montañas.

Minería a cielo abierto en la mina Garzweiler, Alemania. A la izquierda se observa el lignito extraído y a la derecha, el material de desmonte retirado. Cabe destacar que se trata de una mina mayormente plana para un mineral que se extrae horizontalmente.

La minería a cielo abierto se refiere a un método de extracción de rocas o minerales de la tierra mediante su remoción de una fosa o cantera . Este proceso se realiza en la superficie terrestre. ^{[ 6 ]} Es el método más adecuado para acceder a depósitos minerales principalmente verticales. Si bien a veces se la denomina erróneamente "minería a cielo abierto", ambos métodos son diferentes (véase más arriba).

La minería a cielo abierto (MTR, por sus siglas en inglés) es una forma de extracción de carbón que consiste en extraer vetas de carbón bajo las cimas de las montañas, removiendo primero la cima que cubre la veta. Se utilizan explosivos para romper la sobrecarga (capas de roca sobre la veta), que luego se retira. Esta sobrecarga se deposita posteriormente mediante camiones en rellenos en hondonadas o valles cercanos. La MTR implica la reestructuración masiva del terreno para alcanzar vetas de carbón a profundidades de hasta 120 metros (400 pies ) bajo la superficie. La extracción a cielo abierto reemplaza el paisaje escarpado original con una topografía mucho más plana. Los intentos de desarrollo económico en sitios mineros rehabilitados incluyen prisiones como la Penitenciaría Federal de Big Sandy en el condado de Martin, Kentucky , aeropuertos de pueblos pequeños, campos de golf como Twisted Gun en el condado de Mingo, Virginia Occidental , y Stonecrest Golf Course en el condado de Floyd, Kentucky , así como sitios de eliminación de lodos de depuración industrial, vertederos de residuos sólidos, parques de casas rodantes, fabricantes de explosivos y almacenes de alquiler. ^{[ 7 ]} 

Este método se ha utilizado cada vez más en los últimos años en los yacimientos de carbón de los Apalaches en Virginia Occidental , Kentucky , Virginia y Tennessee , en Estados Unidos. Los profundos cambios en la topografía y la alteración de los ecosistemas preexistentes han hecho que la extracción de carbón a cielo abierto sea muy controvertida. ^{[ 8 ]}

Los defensores de la minería a cielo abierto señalan que, una vez que las áreas se recuperan conforme a lo estipulado por la ley, esta técnica proporciona terrenos llanos de primera calidad, aptos para diversos usos en una región donde la tierra llana escasea. Además, sostienen que la nueva vegetación en las áreas recuperadas tras la minería a cielo abierto es más capaz de sustentar poblaciones de animales de caza. ^{[ 9 ]}

Los críticos sostienen que la remoción de cimas de montañas es una práctica desastrosa que beneficia a un pequeño número de corporaciones a expensas de las comunidades locales y el medio ambiente . Un informe de impacto ambiental de la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA) concluye que los arroyos cercanos a los rellenos de valles a veces pueden contener niveles más altos de minerales en el agua y una menor biodiversidad acuática . ^{[ 10 ]} El informe también estima que 724 millas (1165 km) de arroyos de los Apalaches fueron enterrados por rellenos de valles entre 1985 y 2001. 

Las voladuras en una mina a cielo abierto expulsan polvo y fragmentos de roca al aire, que pueden perturbar o depositarse en propiedades privadas cercanas. Este polvo puede contener compuestos de azufre, que según algunos corroen estructuras y lápidas, y representan un riesgo para la salud. ^{[ 11 ]}

Aunque los sitios de MTR deben ser restaurados una vez finalizada la minería, la restauración tradicionalmente se ha centrado en estabilizar la roca y controlar la erosión, pero no siempre en reforestar el área. ^{[ 12 ]} Los pastos no nativos de rápido crecimiento , plantados para proporcionar vegetación rápidamente en un sitio, compiten con las plántulas de árboles, y estos tienen dificultades para establecer sistemas radiculares en el relleno compactado. ^{[ 10 ]} En consecuencia, la biodiversidad se ve afectada en una región de los Estados Unidos con numerosas especies endémicas . ^{[ 13 ]} La erosión también aumenta, lo que puede intensificar las inundaciones . En el este de los Estados Unidos, la Iniciativa Regional de Reforestación de los Apalaches trabaja para promover el uso de árboles en la restauración minera. ^{[ 14 ]}

El dragado es un método de extracción de minerales por debajo del nivel freático. Se asocia principalmente con la minería de oro. Las dragas pequeñas suelen utilizar succión para extraer el material del fondo de un cuerpo de agua. Históricamente, las operaciones de dragado a gran escala solían emplear una draga flotante: una embarcación similar a una barcaza que recoge el material mediante una cinta transportadora en la proa, filtra el componente deseado a bordo y devuelve el material no deseado al agua mediante otra cinta transportadora en la popa. En valles fluviales con abundante grava y niveles freáticos poco profundos, una draga flotante puede abrirse paso a través del sedimento suelto en un estanque que ella misma ha formado.

La minería de pared alta es otra forma de minería que a veces se realiza para recuperar carbón adicional adyacente a un área de minería a cielo abierto. El método evolucionó de la minería con barrena, pero no cumple con la definición de minería a cielo abierto ya que no implica la remoción de la sobrecarga para exponer la capa de carbón. ^{[ 15 ]} El informe final CERB No. 2014-004 "Minería de pared alta: Metodología de diseño, seguridad e idoneidad" de Yi Luo lo caracteriza como un "método de minería de carbón semisuperficial y semisubterráneo relativamente nuevo que evolucionó de la minería con barrena". ^{[ 16 ]} En la minería de pared alta, la capa de carbón es penetrada por una minera continua impulsada por un mecanismo de transferencia de viga de empuje hidráulico (PTM). Un ciclo típico incluye el sumidero (lanzamiento-empuje hacia adelante) y el corte (elevación y descenso del brazo del cabezal de corte para cortar toda la altura de la capa de carbón). A medida que continúa el ciclo de recuperación de carbón, el cabezal de corte se lanza progresivamente en la capa de carbón durante 19,72 pies (6,01 m) . A continuación, el PTM inserta automáticamente una viga de empuje rectangular de 6,01 m (19,72 pies) de longitud (segmento de transportador de tornillo) en la sección central de la máquina, entre el cabezal de potencia y el cabezal de corte. El sistema de viga de empuje puede penetrar casi 370 m (1200 pies ) (comprobado desde 2015 hasta la actualidad) en la veta de carbón. Un sistema patentado de minería de talud utiliza barrenas encerradas dentro de la viga de empuje que evitan que el carbón extraído se contamine con escombros de roca durante el proceso de transporte. Mediante imágenes de vídeo, un sensor de rayos gamma u otros sistemas de georradar, como un sensor de detección de la interfaz carbón-roca (CID), el operador puede visualizar la proyección de la interfaz veta-roca y guiar el avance de la máquina minera continua. La minería de tajo alto puede producir miles de toneladas de carbón en operaciones de franjas de contorno con bancos estrechos, áreas previamente explotadas, aplicaciones de minería de trinchera y vetas de fuerte inclinación, mediante la utilización de un sistema de bombeo de entrada de agua controlado y/o un sistema de ventilación de gas (inerte).   

La recuperación mediante la excavación de túneles utilizada por las máquinas mineras de talud es mucho mejor que con barrenas circulares, pero el mapeo de las áreas explotadas por este tipo de máquinas no es tan riguroso como el de las áreas de minería profunda. Se desplaza muy poca tierra en comparación con la extracción en la cima de las montañas; sin embargo, poseer y operar una máquina minera de talud es comparativamente más costoso.

Se tienen en cuenta el mapeo del afloramiento, así como los datos de los sondeos y las muestras tomadas durante el proceso de construcción de los bancos, para proyectar de la mejor manera los paneles que cortará la mina de tajo alto. Se consideran los obstáculos que podrían resultar dañados por la subsidencia y el contorno natural de la mina de tajo alto, y un topógrafo guía a la mina de tajo alto en una línea (línea de parcela de levantamiento teórica) mayormente perpendicular al tajo alto. Las líneas paralelas representan el corte de la galería en la montaña (hasta 1200 pies (370 m) de profundidad (registros de 2015), sin dirección ni actuación de dirección correctiva en un azimut de navegación durante la minería, lo que resulta en la pérdida de una porción de la capa de carbón y es un peligro potencial de corte en pilares de galerías minadas previamente debido a la deriva horizontal (balanceo) de la sarta del módulo de corte de la viga de empuje. Recientemente, los mineros de tajo alto han penetrado más de 1200 pies (370 m) (registros continuos de 2015 ) en la capa de carbón, y los modelos actuales son capaces de llegar más lejos, con el apoyo de la navegación giroscópica y ya no limitados por la cantidad de cable almacenado en la máquina. La profundidad máxima estaría determinada por el esfuerzo de penetración adicional y el consumo de potencia específico asociado (torsión y tensión en la sarta de transportadores de tornillo), pero las realizaciones de transporte de transportadores de tornillo optimizadas actuales (llamadas vigas de empuje) con desarrollo visual de producto y modelado de elementos discretos (DEM) utilizando software de simulación de comportamiento de flujo muestran que son posibles penetraciones extendidas de la galería inteligente, incluso así bajo ángulos de inclinación pronunciados desde la horizontal hasta más de 30 grados hacia abajo del pozo. En caso de minería significativamente inclinada, la nueva frase del método de minería debe ser "minería direccional" (las tecnologías comúnmente utilizadas como la perforación direccional de sinergia valiosa y la minería direccional se clasifican en técnicas "de la superficie al interior de la veta" (SIS)), en seco o en húmedo, se desarrolla el drenaje o el corte y dragado a través de transportadores de tornillo son proactivos en el desarrollo de una hoja de ruta de la empresa líder mundial en ingeniería de minería de tajo alto.  

Los gobiernos federales han impuesto múltiples leyes y regulaciones que las compañías mineras deben cumplir estrictamente. En Estados Unidos, la Ley de Control y Recuperación de la Minería a Cielo Abierto de 1977 exige la recuperación de las minas de carbón a cielo abierto. ^{[ 17 ]} La recuperación de minas que no son de carbón está regulada por leyes estatales y locales, que pueden variar ampliamente. La Ley Nacional de Política Ambiental (NEPA), la Ley de Conservación y Recuperación de Recursos (RCRA), la Ley Integral de Respuesta, Compensación y Responsabilidad Ambiental (CERCLA) y muchas otras leyes abordan el tema de la minería a cielo abierto. ^{[ 17 ]} En algunos casos, incluso con la legislación adecuada para la minería a cielo abierto, persisten algunos impactos negativos en la salud humana y el medio ambiente.

La minería a cielo abierto puede tener diversos efectos en el medio ambiente local. Los efectos negativos incluyen la contaminación del suelo, el agua, el aire y el ruido, así como la alteración del paisaje y otros inconvenientes. ^{[ 18 ]} Sin embargo, las nuevas tecnologías y una gestión adecuada pueden facilitar el tratamiento del suministro de agua local y la restauración de la ecología local, lo que contribuye a la recuperación del medio ambiente. ^{[ 18 ]}

Cada tipo de minería a cielo abierto tiene su propio impacto ambiental, como se detalla a continuación.

Minería a cielo abierto: Una vez finalizadas las operaciones, los relaves se vuelven a colocar en el agujero y se cubren para que el sitio se asemeje al paisaje anterior a la actividad minera. Este proceso implica la eliminación de toda la vegetación del suelo en el área, lo cual es perjudicial para el medio ambiente. ^{[ 19 ]} Se puede colocar tierra vegetal sobre los relaves junto con la plantación de árboles y otra vegetación. Otro método de recuperación consiste en llenar el agujero con agua para crear un lago artificial. Los grandes montones de relaves que quedan pueden contener metales pesados ​​que pueden lixiviar ácidos como el plomo y el cobre y entrar en los sistemas hídricos. ^{[ 20 ]}

Minería a cielo abierto : uno de los tipos de mina más grandes del mundo. El tamaño de estas operaciones deja enormes cicatrices en el paisaje, destrucción de hábitats ambientales y costos sustanciales de limpieza. ^{[ 21 ]} Una mina a cielo abierto puede producir una enorme cantidad de roca estéril, pueden formarse sumideros, inundaciones e impactos negativos similares a los de la minería a cielo abierto. ^{[ 22 ]}

La minería a cielo abierto (o remoción de cimas de montañas ) implica la remoción de cimas enteras, cuya roca estéril se utiliza para nivelar el terreno circundante rellenando ríos y valles. Este método es muy destructivo, ya que altera físicamente y de forma permanente el paisaje y el ecosistema asociado. En los Apalaches, en estados como Kentucky y Virginia, la minería a cielo abierto es un método común que tala bosques enteros y deja la zona vulnerable a posibles deslizamientos de tierra, siendo la restauración a veces demasiado difícil o costosa. ^{[ 23 ]}

Dragado : una forma de minería superficial cuyos impactos ambientales se encuentran principalmente bajo el agua. El método de extracción de material del lecho marino o de cualquier cuerpo de agua conlleva un riesgo perjudicial para la vida marina. En general, los efectos son mucho menores en comparación con otros métodos de minería. La afluencia de sedimentos puede enterrar flora y fauna, cambiar los niveles de agua y alterar el contenido de oxígeno. ^{[ 24 ]} La contaminación del agua y acústica es una preocupación que debe ser monitoreada porque la vida marina es muy sensible y vulnerable a cambios drásticos y perjudiciales dentro de su ecosistema. ^{[ 25 ]}

Minería de pared alta: tiene un menor impacto ambiental que la remoción de la cima de la montaña debido a la menor superficie externa presente, pero aún existen efectos secundarios negativos. ^{[ 15 ]} La contaminación del aire y acústica por las voladuras son efectos ambientales comunes junto con los grandes montones de relaves, que pueden filtrarse a los cursos de agua y numerosos ecosistemas. ^{[ 26 ]}

La limpieza, restauración y eliminación adecuadas de los peligros de una mina a cielo abierto que alguna vez estuvo en funcionamiento requiere una gran suma de dinero y una extensa remediación ambiental . ^{[ 27 ]} Estos proyectos de remediación pueden prolongarse durante años después del cierre de la mina. En algunos casos, las compañías mineras quiebran, dejando minas abandonadas sin fondos para la remediación. En otros casos, las compañías mineras no están dispuestas a pagar por la remediación, lo que significa que es necesario recurrir a litigios o acciones regulatorias para obligarlas a destinar fondos a la remediación. Estos problemas legales a menudo retrasan la remediación y el medio ambiente se ve afectado negativamente.

En Estados Unidos, cuando la empresa ya no existe o no puede limpiar el sitio, se pueden utilizar impuestos especiales sobre los productores de residuos peligrosos (por ejemplo, el Superfondo de la Agencia de Protección Ambiental ) para financiar proyectos de remediación. ^{[ 28 ]} En Canadá, existe una interacción compleja entre las tecnologías en evolución de la industria minera , la legislación de protección ambiental y los esfuerzos de recuperación. ^{[ 29 ]}