Las técnicas de minería de superficie se utilizan cuando una veta de carbón u otra sustancia se encuentra tan cerca de la superficie que puede extraerse con bulldozers, palas mecánicas y camiones en lugar de utilizar minas de pozo profundo, dispositivos explosivos o técnicas de gasificación del carbón. La minería de superficie es especialmente útil cuando la roca contiene tan poco del mineral que se extrae que no se pueden utilizar las técnicas convencionales, como la excavación de túneles a lo largo de las vetas. La minería de superficie elimina la tierra y la roca que se encuentra por encima de la veta de carbón o mineral y coloca la sobrecarga a un lado como escombros. La mena expuesta se retira y el procesamiento preliminar se realiza in situ o se lleva en camión a las plantas de procesamiento. Una vez concluidas las operaciones mineras, la superficie se puede recontornear, restaurar y recuperar.
La minería de superficie representa ya más del 60% de la producción total de minerales del mundo, y el porcentaje está aumentando considerablemente. Muchos factores contribuyen a la popularidad de la minería de superficie. El tiempo de desarrollo de una mina de superficie es de una media de cuatro años, frente a los ocho años de las minas subterráneas. La productividad de los trabajadores de las minas de superficie es tres veces mayor que la de los trabajadores de las minas subterráneas. El coste de capital para el desarrollo de una mina de superficie oscila entre 20 y 40 dólares por tonelada anual de carbón vendible, mientras que los gastos de puesta en marcha de las operaciones mineras subterráneas son al menos el doble, con una media de 80 dólares por tonelada anual.
Las fases preliminares del desarrollo de una mina implican la recopilación de información detallada sobre el posible emplazamiento minero. La excavación de zanjas y la perforación de núcleos proporcionan información sobre la veta de carbón, así como sobre la sobrecarga y la composición geológica general del lugar. El análisis del núcleo de perforación de la sobrecarga es un paso importante para prevenir los riesgos medioambientales. Por ejemplo, cuando la pizarra entre los filones de carbón y los estratos subyacentes se ve alterada por la minería, puede producir ácido . Si esta inestabilidad de los estratos se detecta mediante el análisis de los testigos de perforación, se puede evitar la escorrentía ácida mediante un diseño adecuado de la mina. Los datos obtenidos de las perforaciones preliminares se trazan en mapas topográficos para que la relación entre los filones de mineral y el terreno subyacente sea claramente visible.
Una vez obtenidos los resultados de las pruebas y todos los demás datos pertinentes, la información se introduce en un sistema informático para su análisis. Los modelos informáticos prueban varios diseños de minas y secuencias de extracción y los evalúan según criterios técnicos y económicos para determinar el diseño óptimo de la mina. Durante las fases de exploración se suelen tomar imágenes por satélite y fotografías aéreas. Estas fotografías sirven como un excelente registro visual de las condiciones ambientales reales antes de la operación minera, y con frecuencia se utilizan durante el proceso de recuperación.
Hay varios tipos de minería de superficie, y estos incluyen la minería de área, la minería de contorno, la minería de barrena y la minería a cielo abierto. La minería de área se utiliza predominantemente en el Medio Oeste y en los estados montañosos del oeste, donde los filones de carbón se encuentran horizontalmente bajo la superficie. Las operaciones comienzan cerca del afloramiento del carbón, el punto en el que el mineral se encuentra más cerca de la superficie. Las grandes palas de desbroce o las dragas excavan largas zanjas paralelas que eliminan la sobrecarga y dejan el mineral al descubierto. La sobrecarga excavada en la zanja se arroja a la zanja anterior, de la que ya se ha extraído el carbón. El proceso es similar al de un agricultor que ara un campo en surcos. Debido a las fuertes pendientes y al terreno escarpado que se encuentra con frecuencia en las operaciones de minería de área, el mineral suele recuperarse con equipos pequeños como cargadores de cuchara frontales, bulldozers y camiones.
La minería de área también se practica en los Apalaches, donde muchos de los filones de carbón se encuentran bajo montañas o colinas. Este tipo de minería de área se conoce comúnmente como remoción de la cima de la montaña. Las montañas que se explotan con esta técnica suelen tener largas crestas con depósitos subyacentes. Se realiza un corte paralelo a la cresta, y los siguientes cortes se hacen paralelos al primero; esto hace que toda la cima de la montaña se nivele y se aplane. Cuando se recuperan estas zonas, los usos más frecuentes son las tierras de pastoreo o las zonas de desarrollo.
La minería de contorno se utiliza principalmente en el punto en el que la veta se encuentra más cerca de la superficie, en pendientes pronunciadas como en los montes Apalaches. En estas zonas, el carbón suele estar en lechos continuos y planos, y la excavación continúa a lo largo de la ladera de la montaña. Esto produce una zanja larga y estrecha, con una pared alta que se extiende a lo largo de la zanja, la línea de contorno de los filones de carbón horizontales. La reciente normativa federal ha prohibido muchas prácticas de minería de contorno, como la de dejar la pared alta expuesta y los desechos en la ladera de la montaña.
El proceso de barrena se utiliza principalmente en las operaciones de salvamento. Cuando ya no es económicamente rentable retirar la sobrecarga en el tajo alto, se utilizan técnicas de barrenado para recuperar tonelaje adicional. La barrena extrae el carbón perforando por debajo del tajo final. En la actualidad, la minería de barrena sólo representa el 4% de la producción de carbón de superficie en Estados Unidos.
La minería a cielo abierto se utiliza sobre todo en los estados occidentales, donde los filones de carbón tienen un grosor de al menos 100 pies (30 m). La fina sobrecarga se retira y se retira del lugar en camiones, dejando la veta de carbón expuesta. Este tipo de operación minera es muy similar a las operaciones de canteras de roca.
El equipo utilizado en la minería de superficie va desde bulldozers, cargadores de cubo frontales, raspadores y camiones hasta gigantescas palas mecánicas, excavadoras de rueda de cubo y dragalinas. En los últimos diez años, el desarrollo tecnológico se ha concentrado en la mecanización y el desarrollo de equipos pesados. Debido a factores económicos, los fabricantes de equipos se han centrado en mejorar el rendimiento de los equipos existentes en lugar de desarrollar nuevas tecnologías. Desde la recesión de los años 80, la capacidad de las cucharas y el tamaño de las máquinas convencionales han aumentado. La concentración de la tecnología de producción ha creado sistemas de minería que incorporan equipos mineros con sistemas de transporte continuo y ordenadores integrados en todos los aspectos de la industria.
La minería de superficie puede tener graves efectos medioambientales. El proceso elimina toda la vegetación, destruyendo la microflora y los microorganismos . El suelo, el subsuelo y los estratos se rompen y se eliminan. La fauna es desplazada, la calidad del aire se resiente y se producen cambios en la superficie debido a la oxidación y a los cambios topográficos.
La hidrología asociada a la minería de superficie tiene un efecto importante en el medio ambiente . La eliminación de la sobrecarga puede modificar las aguas subterráneas de numerosas formas, como el drenaje del agua de la zona, la alteración de la dirección del flujo del acuífero y el descenso de los niveles freáticos. También crea canales que permiten que el agua contaminada se mezcle con el agua de otros acuíferos. La escorrentía de agua ácida procedente de las operaciones mineras puede contaminar la zona y otras fuentes de agua. Además de ser altamente ácida, la escorrentía de las operaciones mineras también contiene muchos otros oligoelementos que afectan negativamente al medio ambiente.
La normativa federal exige que se redistribuya la capa superior del suelo una vez finalizada la explotación minera, pero mucha gente no considera suficiente este requisito. Cuando se retira la tierra, la estructura del suelo se rompe y se compacta, impidiendo que la materia orgánica normal llegue al suelo. Los microorganismos son destruidos por los cambios en el suelo y la falta de componentes orgánicos. La tasa de erosión en las zonas mineras también aumenta en gran medida debido a la falta de vegetación autóctona.
La eliminación de la vegetación y la sobrecarga en el emplazamiento minero desplaza toda la vida silvestre, y una gran parte de ella puede quedar completamente destruida. Algunas formas de vida silvestre, como los pájaros y los animales de caza, pueden salir de la zona de forma segura, pero los que hibernan o se entierran suelen morir como resultado de la minería. Los estanques, arroyos y pantanos se drenan de forma rutinaria antes de que comiencen las operaciones mineras y se destruye toda la vida acuática de la región.
Además de los efectos medioambientales a corto plazo, la minería de superficie también tiene un impacto a largo plazo en la flora y la fauna de la región de la mina. Las sales, los metales pesados, los ácidos y otros minerales expuestos durante la retirada de la sobrecarga suprimen la tasa de crecimiento y la productividad. Debido a los cambios en la composición del suelo, muchas especies de plantas autóctonas son incapaces de adaptarse. La pérdida de vegetación significa una pérdida de zonas de alimentación, lo que a su vez altera los patrones de migración. Las especies desplazadas invaden los ecosistemas vecinos, lo que puede provocar una superpoblación y la alteración de los hábitats adyacentes.
Véase también Surface Mining Control and Reclamation Act
Recursos
Periódicos
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