Le tecniche di surface mining sono usate quando una vena di carbone o di altra sostanza si trova così vicina alla superficie che può essere estratta con bulldozer, pale elettriche e camion invece di usare miniere a pozzo profondo, dispositivi esplosivi o tecniche di gassificazione del carbone. Il surface mining è particolarmente utile quando la roccia contiene così poco del minerale da estrarre che le tecniche convenzionali, come il tunneling lungo le vene, non possono essere usate. L’estrazione mineraria di superficie rimuove la terra e la roccia che si trova sopra la vena di carbone o di minerale e mette lo strato di copertura da un lato come materiale di scarto. Il minerale esposto viene rimosso e la lavorazione preliminare viene fatta sul posto o il minerale viene portato su camion agli impianti di lavorazione. Dopo che le operazioni di estrazione sono completate, la superficie può essere riconvertita, restaurata e bonificata.
L’estrazione mineraria superficiale rappresenta già oltre il 60% della produzione mineraria totale del mondo, e la percentuale sta aumentando notevolmente. Molti fattori contribuiscono alla popolarità del surface mining. Il tempo di sviluppo di una miniera di superficie è in media di quattro anni, rispetto agli otto anni delle miniere sotterranee. La produttività dei lavoratori nelle miniere di superficie è tre volte maggiore di quella dei lavoratori nelle operazioni minerarie sotterranee. Il costo del capitale per lo sviluppo di una miniera di superficie è tra i 20 e i 40 dollari per tonnellata annuale di carbone vendibile, e le spese di avviamento per le operazioni minerarie sotterranee sono almeno il doppio, con una media di circa 80 dollari per tonnellata annuale.
Le fasi preliminari dello sviluppo della miniera coinvolgono la raccolta di informazioni dettagliate sul potenziale sito minerario. Lo scavo di trincee e il carotaggio forniscono informazioni sul filone di carbone, così come lo strato di copertura e la composizione geologica generale del sito. L’analisi della carota di perforazione dal terreno di copertura è un passo importante nella prevenzione dei rischi ambientali. Per esempio, quando lo scisto tra i filoni di carbone e gli strati sottostanti è disturbato dall’estrazione, può produrre acido. Se questa instabilità negli strati viene rilevata dall’analisi delle carote di perforazione, il deflusso acido può essere evitato con una progettazione appropriata della miniera. I dati ottenuti dalla perforazione preliminare sono tracciati su mappe topografiche in modo che la relazione tra i filoni di minerale e il terreno sovrastante siano chiaramente visibili.
Dopo che i risultati dei test e tutti gli altri dati rilevanti sono stati ottenuti, le informazioni vengono inserite in un sistema informatico per l’analisi. Vari disegni di miniera e sequenze di estrazione sono testati dai modelli del computer e valutati secondo criteri tecnici ed economici per determinare il disegno ottimale della miniera. Immagini satellitari e fotografie aeree vengono solitamente scattate durante le fasi esplorative. Queste fotografie servono come un’eccellente registrazione visiva delle reali condizioni ambientali prima dell’operazione mineraria, e sono spesso utilizzate durante il processo di bonifica.
Ci sono diversi tipi di surface mining, e questi includono area mining, contour mining, auger mining, e open-pit mining. L’area mining è usata prevalentemente nel Midwest e negli stati montani occidentali, dove i filoni di carbone si trovano orizzontalmente sotto la superficie. Le operazioni iniziano vicino all’affioramento del carbone – il punto in cui il minerale si trova più vicino alla superficie. Grandi pale o draglines scavano lunghe trincee parallele; questo rimuove lo strato di copertura, lasciando il minerale esposto. Lo strato di copertura scavato dalla trincea viene gettato nella trincea precedente, dalla quale il carbone è già stato estratto. Il processo è simile a quello di un contadino che ara un campo in solchi. A causa dei pendii ripidi e del terreno accidentato che si incontrano frequentemente nelle operazioni di estrazione nell’area, il minerale è solitamente recuperato da piccole attrezzature come caricatori a benna frontale, bulldozer e camion.
L’estrazione nell’area è praticata anche in Appalachia, dove molti dei filoni di carbone si trovano sotto le montagne o le colline. Questo tipo di area mining è comunemente noto come rimozione della cima della montagna. Le montagne estratte con questa tecnica hanno generalmente lunghe creste con depositi sottostanti. Un taglio è fatto parallelamente alla cresta, e i tagli successivi sono fatti parallelamente al primo; questo ha come risultato che l’intera cima della montagna viene livellata e appiattita. Quando queste aree vengono bonificate, gli usi più frequenti designati sono terreni da pascolo o siti di sviluppo.
Il Contour mining è usato principalmente nel punto in cui il filone si trova più vicino alla superficie, su pendii ripidi come nei monti Appalachi. In queste aree, il carbone di solito giace in letti continui e piatti, e lo scavo continua lungo il lato della montagna. Questo produce una trincea lunga e stretta, con alti muri che si estendono lungo la trincea – la linea di contorno per i filoni di carbone orizzontali. I recenti regolamenti federali hanno messo fuori legge molte pratiche di estrazione del contorno, come lasciare le pareti alte esposte e il materiale di scarto sul fianco della montagna.
Il processo della trivella è usato principalmente nelle operazioni di recupero. Quando non è più economicamente vantaggioso rimuovere lo strato di copertura nella parete alta, le tecniche di trivellazione sono utilizzate per recuperare ulteriore tonnellaggio. La trivella estrae il carbone scavando sotto la parete alta finale. Attualmente, la trivella rappresenta solo il 4% della produzione di carbone estratto in superficie negli Stati Uniti.
L’estrazione a cielo aperto è usata principalmente negli stati occidentali, dove i filoni di carbone sono spessi almeno 100 piedi (30 m). Il sottile strato di copertura viene rimosso e portato via dal sito con un camion, lasciando il filone di carbone esposto. Questo tipo di operazione mineraria è molto simile alle operazioni di cava di roccia.
L’attrezzatura usata nell’estrazione mineraria di superficie varia da bulldozer, caricatori frontali a benna, raschiatori e camion a gigantesche pale elettriche, escavatori a ruota di secchio e draglines. Negli ultimi dieci anni, lo sviluppo tecnologico si è concentrato sulla meccanizzazione e lo sviluppo di attrezzature pesanti. A causa di fattori economici, i produttori di attrezzature si sono concentrati sul miglioramento delle prestazioni delle attrezzature esistenti invece di sviluppare nuove tecnologie. Dalla recessione degli anni ’80, la capacità della benna e le dimensioni delle macchine convenzionali sono aumentate. La concentrazione della tecnologia di produzione ha creato sistemi minerari che incorporano attrezzature minerarie con sistemi di trasporto continuo e computer integrati in tutti gli aspetti dell’industria.
L’estrazione mineraria superficiale può avere gravi effetti ambientali. Il processo rimuove tutta la vegetazione, distruggendo la microflora e i microrganismi. Il suolo, il sottosuolo e gli strati sono rotti e rimossi. La fauna selvatica viene spostata, la qualità dell’aria soffre e si verificano cambiamenti di superficie a causa dell’ossidazione e dei cambiamenti topografici.
L’idrologia associata all’estrazione mineraria di superficie ha un effetto importante sull’ambiente. La rimozione dello strato di copertura può modificare le acque sotterranee in numerosi modi, compreso il drenaggio dell’acqua dalla zona, alterando la direzione del flusso della falda acquifera e abbassando le falde acquifere. Crea anche canali che permettono all’acqua contaminata di mescolarsi con l’acqua di altri acquiferi. Il deflusso di acqua acida dalle operazioni minerarie può contaminare l’area e altre fonti d’acqua. Oltre ad essere altamente acido, il deflusso dalle operazioni minerarie contiene anche molti altri oligoelementi che influenzano negativamente l’ambiente.
I regolamenti federali richiedono che il topsoil sia ridistribuito al termine dell’estrazione, ma molte persone non considerano questo requisito sufficiente. Quando il terreno viene rimosso, la struttura del suolo si rompe e si compatta, impedendo alla normale materia organica di entrare nel terreno. I microrganismi vengono distrutti dai cambiamenti nel suolo e dalla mancanza di componenti organici. Il tasso di erosione nelle aree minerarie è anche notevolmente aumentato a causa della mancanza di vegetazione nativa.
La rimozione della vegetazione e dello strato di copertura nel sito minerario sposta tutta la fauna selvatica, e una grande parte di essa può essere completamente distrutta. Alcune forme di fauna selvatica, come gli uccelli e la selvaggina, possono uscire dall’area in modo sicuro, ma quelle che vanno in letargo o si nascondono di solito muoiono come risultato dell’estrazione. Stagni, ruscelli e paludi sono abitualmente prosciugati prima dell’inizio delle operazioni minerarie e tutta la vita acquatica della regione viene distrutta.
Oltre agli effetti ambientali a breve termine, l’estrazione mineraria di superficie ha anche un impatto a lungo termine sulla flora e sulla fauna nella regione della miniera. Sali, metalli pesanti, acidi e altri minerali esposti durante la rimozione dello strato di copertura sopprimono il tasso di crescita e la produttività. A causa dei cambiamenti nella composizione del suolo, molte specie di piante native non sono in grado di adattarsi. La perdita di vegetazione significa una perdita di aree di alimentazione, che a sua volta interrompe i modelli di migrazione. Le specie spostate invadono gli ecosistemi vicini, il che può causare sovrappopolazione e distruzione degli habitat adiacenti.
Vedi anche Surface Mining Control and Reclamation Act
RESOURCES
PERIODICALS
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