Detenerse

El proceso de explotación por cámaras consiste en extraer el mineral deseado de una mina subterránea , dejando un espacio abierto conocido como cámara de explotación . ^{[ 1 ]} Este proceso se utiliza cuando la roca circundante es lo suficientemente resistente como para no derrumbarse en la cámara, aunque en la mayoría de los casos también se proporciona soporte artificial.

Las primeras técnicas de explotación minera se realizaban con herramientas manuales o mediante fuego ; posteriormente se introdujo la pólvora . A partir del siglo XIX, se empezaron a utilizar diversos explosivos, herramientas eléctricas y maquinaria. Conforme avanza la actividad minera, la galería suele rellenarse con escombros o, cuando se requiere mayor resistencia, con una mezcla de escombros y cemento. En las minas antiguas, las galerías suelen derrumbarse con el tiempo, dejando cráteres o grietas en la superficie. Estos derrumbes representan un peligro inesperado cuando los registros de la minería subterránea se han perdido con el paso del tiempo.

La explotación se considera "trabajo productivo" y se contrapone al "trabajo muerto", el trabajo necesario simplemente para acceder al yacimiento mineral, como la excavación de pozos y galerías , la creación de galerías , túneles y niveles, y el establecimiento de ventilación y transporte. ^{[ 2 ]}

Un tajo puede crearse de diversas maneras. El método específico de explotación depende de varias consideraciones, tanto técnicas como económicas, basadas principalmente en la geología del yacimiento que se está explotando. Estas incluyen la inclinación del depósito (si es plano, inclinado o vertical), el ancho del depósito, la ley del mineral, la dureza y resistencia de la roca circundante y el costo de los materiales para los soportes. ^{[ 3 ]}

Es habitual excavar pozos verticales hacia abajo para alcanzar el yacimiento mineral y luego construir galerías horizontales a través de él. La explotación minera se realiza desde estas galerías.

Cuando el yacimiento es más o menos horizontal, se pueden emplear diversas formas de explotación por cámaras y pilares , corte y relleno , ^{[ 4 ]} o minería de tajo largo . En yacimientos con fuerte inclinación, como las vetas de estaño , las galerías se convierten en espacios largos y estrechos casi verticales, que, al llegar a la superficie, se conocen como gunnis o goffen. ^{[ 1 ]} Un método común para explotar estos yacimientos verticales es la explotación por galerías verticales (véase más adelante).

La explotación por cámaras abiertas se divide generalmente en dos formas básicas según la dirección: explotación por encima y explotación por debajo del nivel, que se refieren a la extracción del mineral desde arriba o desde abajo del nivel, respectivamente. También es posible combinar ambas en una sola operación.

La explotación por cámaras inferiores, también conocida como explotación horizontal por cámaras inferiores o explotación por cámaras inferiores, consiste en la explotación de un yacimiento mineral desde la parte superior hacia abajo. Al igual que la explotación por contracción, la explotación por cámaras inferiores es más adecuada para cuerpos de mineral con fuerte inclinación. ^{[ 5 ]} Debido a la ventaja mecánica que ofrece a las herramientas manuales al golpearlas hacia abajo (en lugar de hacia arriba, contra la gravedad), este método fue el predominante antes de la invención de la voladura de rocas y las herramientas motorizadas. ^{[ 6 ]}

En la explotación por cámaras superiores, el yacimiento se trabaja desde abajo hacia arriba, lo contrario de la explotación por cámaras inferiores. Con la llegada de la voladura de rocas y las perforadoras eléctricas, se convirtió en la dirección predominante de explotación. ^{[ 3 ]}

En la explotación combinada, el yacimiento se trabaja simultáneamente desde abajo hacia arriba y desde arriba hacia abajo, combinando las técnicas de explotación por encima y por debajo del hombro en un único método.

El método de explotación por cámaras frontales se utiliza en yacimientos horizontales o casi horizontales, donde la gravedad no permite el desplazamiento del mineral. ^{[ 7 ]} Este método carece de los característicos "escalones" de la explotación por cámaras inferiores o superiores, ya que se realiza en un único corte. La explotación por cámaras y pilares es un tipo de explotación por cámaras frontales.

El método de explotación por apuntalamiento es una forma de explotación minera empleada en la minería de roca dura que utiliza apuntalamientos sistemáticos o aleatorios ("puntales") colocados entre el muro inferior y el muro superior de la veta. Este método requiere que el muro superior y, a menudo, el muro inferior sean de roca competente, ya que los apuntales proporcionan el único soporte artificial. Este tipo de explotación se ha utilizado hasta una profundidad de 1077 m (3500 pies) y a intervalos de hasta 3,7 m (12 pies) de ancho. ^{[ 8 ]} El desastre minero de 1893 en la mina Dolcoath en Cornualles fue causado por la falla de los apuntales que sostenían una enorme cantidad de roca estéril. ^{[ 9 ]}

El sistema de entibación cuadrada se inventó en la veta Comstock , en Virginia City, Nevada , en la década de 1860.

El método de explotación por cámaras cuadradas es un método histórico que consiste en el encaje de vigas de madera que forman una cuadrícula, encajadas firmemente contra la roca. A medida que avanza la explotación, generalmente hacia arriba, se añaden nuevas cámaras de madera para rellenar los huecos. El mineral se deja caer libremente a través de las cámaras o se introduce en tolvas y se carga en vagonetas o se extrae desde allí.

Dependiendo de las condiciones de la roca y otras consideraciones técnicas, una vez que la galería alcanza la altura prevista, puede dejarse abierta o rellenarse para mayor soporte. Un método histórico común de relleno hidráulico consistía en verter roca estéril en la galería terminada y luego añadir una mezcla de arena de molino y agua. El agua se drena, dejando la arena para fijar el relleno. Otros métodos de relleno hidráulico que utilizan cemento y arena de molino, como el relleno con pasta, son métodos de explotación más modernos y es poco probable que se utilicen junto con el anticuado método de entibación con listones cuadrados.

La explotación por compresión es la más adecuada para cuerpos de mineral con fuerte inclinación (70°–90°). En este método, la extracción se realiza de abajo hacia arriba, en rebanadas horizontales (similar a la minería de corte y relleno), dejando el mineral fracturado en su lugar para que los mineros trabajen. Debido a que la roca dinamitada ocupa un mayor volumen que la roca in situ (debido al factor de expansión ), parte del mineral dinamitado (aproximadamente el 40%) debe retirarse para proporcionar espacio de trabajo para la siguiente rebanada. Una vez que se alcanza la parte superior del tajo, se retira todo el mineral. El tajo puede rellenarse o dejarse vacío, según las condiciones de la roca. ^{[ 10 ]}

Como su nombre lo indica, el método de explotación por barrenos largos utiliza barrenos perforados por una perforadora de producción según un patrón predeterminado diseñado por un ingeniero de minas. ^{[ 11 ]} Este método es altamente selectivo y productivo, y puede adaptarse a diferentes espesores e inclinaciones de mineral (de 0 a 90 grados). Se diferencia de los métodos manuales como el de entibación y el de contracción, ya que una vez que el tajo ha comenzado la fase de voladura, el personal no puede acceder a él. Por esta razón, la roca volada está diseñada para caer en un punto de extracción sostenido o ser retirada con una LHD (cargadora, transportadora y descargadora) de control remoto .

La principal limitación de este método es la longitud de los agujeros que se pueden perforar con precisión mediante la perforadora de producción. Los agujeros de mayor diámetro que se pueden perforar con martillos de inmersión pueden alcanzar una precisión de más de 100 m de longitud, mientras que las perforadoras de martillo con brazo flotante están limitadas a unos 30 m.

Los barrenos perforados bajo tierra generalmente se hacen perpendicularmente, siguiendo un patrón radial alrededor de la galería. Para que los barrenos extraigan con éxito el mineral, deben poder disparar hacia un hueco en la parte frontal. Se requiere una ranura en cada tajo para crear dicho hueco inicial. La ranura suele ser el componente más difícil, costoso y de mayor riesgo en la explotación de un tajo. Dependiendo de la forma, la altura y otros factores, se pueden utilizar diferentes métodos para crear una ranura, tales como:

• El pozo de extracción vertical es un pozo circular que se excava de abajo hacia arriba utilizando rodillos mecánicos para definir el perfil del pozo. Este método funciona bien en tajos grandes, pero requiere acceso tanto a la parte superior como a la inferior del bloque de explotación. Los pozos de extracción vertical son más efectivos con una inclinación de entre 45 y 90 grados.
• La técnica de perforación de barrenos largos consiste en una serie de barrenos y escariadores (agujeros vacíos sin carga) muy juntos, similar a un corte por combustión en una ronda de desarrollo. Puede realizarse en profundidad, detonando en varias fases (un ascenso de 15 m en 3 fases de 5 m para minimizar el riesgo de fallo de la voladura) o en profundidad, en una sola detonación. Este método funciona bien para ascensos más cortos, con una inclinación de entre 45 y 90 grados; sin embargo, es propenso a la congelación y puede requerir perforaciones correctivas para extraer la ranura a su altura máxima.
• El método de elevación neumática utiliza una máquina neumática (tipo gato hidráulico) para desarrollar una galería subvertical en el bloque de explotación. Este método tiene la ventaja de proporcionar a los equipos geológicos y geotécnicos un análisis más exhaustivo del bloque antes de la extracción.
• La perforación de pozos cuadrados, similar a la perforación vertical pero menos productiva ya que el material fracturado se extrae del mismo lugar que la broca, se utiliza para perforar verticalmente sin necesidad de acceso a la superficie. (Hamza, 2016)