Tehnicile de exploatare minieră de suprafață sunt folosite atunci când un filon de cărbune sau altă substanță se află atât de aproape de suprafață încât poate fi exploatat cu buldozere, lopeți electrice și camioane în loc să se folosească mine de adâncime, dispozitive explozive sau tehnici de gazeificare a cărbunelui. Exploatarea minieră de suprafață este utilă în special atunci când roca conține atât de puțin din minereul exploatat încât nu pot fi folosite tehnici convenționale, cum ar fi tunelarea de-a lungul filonului. Exploatarea minieră de suprafață îndepărtează pământul și roca care se află deasupra filonului de cărbune sau a filonului mineral și plasează supraîncărcătura într-o parte, sub formă de steril. Minereul expus este îndepărtat, iar prelucrarea preliminară se face la fața locului sau este transportat cu camionul la uzinele de prelucrare. După terminarea operațiunilor miniere, suprafața poate fi reconturată, restaurată și recuperată.
Exploatarea minieră la suprafață reprezintă deja peste 60% din producția totală de minerale la nivel mondial, iar procentul este în creștere substanțială. Mulți factori contribuie la popularitatea mineritului de suprafață. Timpul de pregătire pentru dezvoltarea unei mine de suprafață este în medie de patru ani, spre deosebire de opt ani pentru minele subterane. Productivitatea lucrătorilor din minele de suprafață este de trei ori mai mare decât cea a lucrătorilor din exploatările miniere subterane. Costul de capital pentru dezvoltarea unei mine de suprafață este cuprins între 20 și 40 de dolari pe tonă anuală de cărbune vandabil, iar cheltuielile inițiale pentru exploatările miniere subterane sunt de cel puțin două ori mai mari, cu o medie de aproximativ 80 de dolari pe tonă anuală.
Etapele preliminare ale dezvoltării unei mine implică colectarea de informații detaliate despre potențialul sit minier. Săpăturile și carotajul oferă informații despre filonul de cărbune, precum și despre supraîncărcarea și compoziția geologică generală a sitului. Analiza carotei de foraj din suprastructură este un pas important în prevenirea pericolelor pentru mediu. De exemplu, atunci când șisturile dintre filonul de cărbune și straturile subiacente sunt perturbate de minerit, acestea pot produce acid . Dacă această instabilitate a stratelor este detectată prin analiza carotelor de foraj, scurgerea acidă poate fi evitată prin proiectarea adecvată a minei. Datele obținute în urma forajului preliminar sunt reprezentate pe hărți topografice, astfel încât relația dintre filonii de minereu și terenul suprapus să fie clar vizibilă.
După ce au fost obținute rezultatele testelor și toate celelalte date relevante, informațiile sunt introduse într-un sistem informatic pentru analiză. Diferite proiecte de mină și secvențe de exploatare minieră sunt testate de modelele computerizate și evaluate în funcție de criterii tehnice și economice pentru a determina proiectul optim al minei. În timpul etapelor de explorare se realizează, de obicei, imagini din satelit și fotografii aeriene. Aceste fotografii servesc ca o excelentă înregistrare vizuală a condițiilor reale de mediu înainte de operațiunea de exploatare minieră și sunt utilizate frecvent în timpul procesului de recuperare.
Există mai multe tipuri de exploatare minieră de suprafață, iar printre acestea se numără extracția pe suprafață, extracția pe contur, extracția cu ajutorul burghiului și extracția în carieră deschisă. Exploatarea minieră de suprafață este utilizată cu precădere în statele din Midwest și în statele muntoase din vest, unde straturile de cărbune se află orizontal sub suprafață. Operațiunile încep în apropierea aflorimentului de cărbune – punctul în care minereul se află cel mai aproape de suprafață. Lopeți mari de decopertare sau dragline sapă șanțuri lungi și paralele; în acest fel se îndepărtează supraîncărcătura, lăsând minereul la vedere. Supraîncărcătura excavată din șanț este aruncată în șanțul anterior, din care a fost deja extras cărbunele. Procesul este similar cu cel al unui fermier care ară un câmp în brazde. Din cauza pantelor abrupte și a terenului accidentat întâlnite frecvent în exploatările miniere de suprafață, minereul este de obicei recuperat cu echipamente mici, cum ar fi încărcătoare frontale cu cupă, buldozere și camioane.
Exploatarea minieră de suprafață este practicată și în Apalachia, unde multe dintre filonii de cărbune se află sub munți sau podișuri. Acest tip de exploatare minieră în zonă este cunoscut în mod obișnuit sub denumirea de îndepărtare a vârfului de munte. Munții exploatați prin această tehnică au, în general, crestele lungi cu depozite subiacente. Se face o tăietură paralelă cu creasta, iar tăieturile ulterioare sunt făcute paralel cu prima; astfel, întregul vârf al muntelui este nivelat și aplatizat. Atunci când aceste zone sunt recuperate, cele mai frecvente utilizări desemnate sunt pășunile sau siturile de dezvoltare.
Exploatarea în contur este folosită în principal în punctul în care zăcământul se află cel mai aproape de suprafață, pe pante abrupte, cum ar fi în Munții Apalași. În aceste zone, cărbunele se află de obicei în straturi plane și continue, iar excavarea continuă de-a lungul versantului muntelui. Acest lucru produce un șanț lung și îngust, cu un perete înalt care se întinde de-a lungul șanțului – linia de contur pentru filonul de cărbune orizontal. Reglementările federale recente au scos în afara legii multe practici de exploatare a conturului, cum ar fi lăsarea la vedere a highwall-ului și a deșeurilor pe versantul muntelui.
Procesul de extracție cu burlanul este utilizat în principal în operațiunile de salvare. Atunci când nu mai este profitabil din punct de vedere economic să se îndepărteze supraîncărcătura din highwall, se utilizează tehnicile de tragere pentru a recupera un tonaj suplimentar. Procedeul de extracție a cărbunelui prin forare pe sub zidul înalt final. În prezent, extracția cu ajutorul burghiului reprezintă doar 4% din producția de cărbune exploatată la suprafață în Statele Unite.
Exploatarea în carieră deschisă este folosită în principal în statele vestice, unde straturile de cărbune au o grosime de cel puțin 30 m (100 ft). Supraîncărcătura subțire este îndepărtată și luată de pe șantier cu un camion, lăsând la vedere filonul de cărbune. Acest tip de exploatare minieră este foarte asemănător cu exploatările de carieră de rocă.
Echipamentele folosite în exploatarea minieră de suprafață variază de la buldozere, încărcătoare frontale cu cupă, raclete și camioane până la lopeți electrice gigantice, excavatoare cu roți cupă și dragline. În ultimii zece ani, dezvoltarea tehnologică s-a concentrat pe mecanizarea și dezvoltarea echipamentelor de mare tonaj. Din cauza factorilor economici, producătorii de echipamente s-au concentrat pe îmbunătățirea performanțelor echipamentelor existente în loc să dezvolte noi tehnologii. De la recesiunea din anii 1980, capacitatea cupei și dimensiunea utilajelor convenționale au crescut. Concentrarea tehnologiei de producție a creat sisteme miniere care încorporează echipamente miniere cu sisteme de transport continuu și calculatoare integrate în toate aspectele industriei.
Exploatarea minieră de suprafață poate avea efecte grave asupra mediului. Procesul înlătură toată vegetația, distrugând microflora și microorganismele . Solul , subsolul și straturile sunt sparte și îndepărtate. Fauna sălbatică este strămutată, calitatea aerului are de suferit și apar modificări ale suprafeței datorită oxidării și modificărilor topografice.
Hidrologia asociată cu mineritul de suprafață are un efect major asupra mediului . Îndepărtarea stratului de acoperire poate modifica apele subterane în numeroase moduri, inclusiv drenarea apei din zonă, modificarea direcției de curgere a acviferului și scăderea nivelului freatic. De asemenea, se creează canale care permit ca apa contaminată să se amestece cu apa din alte acvifere. Scurgerile de apă acidă provenite din exploatările miniere pot contamina zona și alte surse de apă. Pe lângă faptul că este foarte acidă, scurgerea de la operațiunile miniere conține, de asemenea, multe alte oligoelemente care afectează în mod negativ mediul înconjurător.
Reglementările federale impun ca solul vegetal să fie redistribuit după terminarea exploatării miniere, dar mulți oameni nu consideră această cerință suficientă. Atunci când solul este îndepărtat, structura solului se descompune și se compactează, împiedicând materia organică normală să pătrundă în sol. Microorganismele sunt distruse de schimbările din sol și de lipsa componentelor organice. Rata de eroziune în zonele miniere este, de asemenea, mult crescută din cauza lipsei vegetației indigene.
Îndepărtarea vegetației și a supraîncărcăturii de la locul de exploatare minieră deplasează toată fauna sălbatică, iar o mare parte din aceasta poate fi complet distrusă. Unele forme de faună sălbatică, cum ar fi păsările și animalele de vânat, pot ieși în siguranță din zonă, dar cele care hibernează sau se îngroapă mor de obicei în urma exploatării miniere. Iazurile, cursurile de apă și mlaștinile sunt drenate în mod obișnuit înainte de începerea operațiunilor miniere și toată viața acvatică din regiune este distrusă.
În plus față de efectele pe termen scurt asupra mediului, mineritul la suprafață are, de asemenea, un impact pe termen lung asupra florei și faunei din regiunea în care se află mina. Sărurile, metalele grele , acizii și alte minerale expuse în timpul îndepărtării stratului de acoperire suprimă rata de creștere și productivitatea. Din cauza modificărilor în compoziția solului, multe specii native de plante nu se pot adapta. Pierderea vegetației înseamnă o pierdere a zonelor de hrănire, ceea ce, la rândul său, perturbă modelele de migrație. Speciile dislocate invadează ecosistemele vecine, ceea ce poate cauza suprapopulare și perturbarea habitatelor adiacente.
Vezi și Legea privind controlul și recuperarea minelor de suprafață
RESURSE
PERIODICE
Chironis, N. „With Dozers Bigger Is Better”. Coal Age 91 (iulie 1986): 56.
Sanda, A. „Draglines Dominate Big Surface Mines”. Coal Age 96 (iulie 1991): 30.
Schmidt, B. „GAO to Interior: Get Tough on Mining”. American Metal Market 96 (21 decembrie 1988): 2.
Singhal, R. K. „In Pit Crushing and Conveying Systems”. World Mining Equipment 10 (ianuarie 1986): 24.
„Surface Mining Costs Decline in the Midwest”. Mining 91 (mai 1986): 10.
.
