INTRODUCCIN A LOS
MTODOS DE MINERA A
FUNDAMENTOS DE LA
CIELO ABIERTO
TECNOLOGA MINERA
Edicin actualizada y revisada para el
Curso Acadmico 2006 - 2007
Juan Herrera Herbert
Octubre 2006
Captulo 1
CLASIFICACIN Y CAMPO DE APLICACIN
DE LOS MTODOS Y SISTEMAS DE
EXPLOTACIN A CIELO ABIERTO
Juan Herrera Herbert
Fernando Pla Ortiz de Urbina
OBJETIVOS DEL TEMA
1. Conocer y comprender el concepto de mtodo
minero en toda su extensin y distinguir los
distintos tipos existentes.
2. Conocer y comprender el concepto de sistema
operativo minero o sistema minero.
3. Comprender el origen y la finalidad de la
clasificacin de los distintos sistemas.
4. Comprender la utilidad de las diferentes
clasificaciones en que se pueden estructurar los
yacimientos minerales
5. Conocer los distintos tipos de clasificacin de
yacimientos.
6. Conocer la clasificacin de los mtodos de
explotacin a cielo abierto
7. Saber la diferencia entre recursos marginales,
recursos latentes y estriles.
8. Saber qu es el Break Even
9. Diferenciar la tipologa de los
explotados por la minera actual.
materiales
inversiones de capital que se precisan para abrir una
nueva mina o para cambiar el mtodo de explotacin
existente son muy elevadas, y la influencia que estos
tienen sobre los costes de extraccin son muy
importantes, es necesario que dicho proceso de
seleccin responda a un anlisis sistemtico y global
de todos los parmetros especficos del yacimiento:
geometra del depsito y distribucin de leyes,
propiedades geomecnicas del mineral y rocas
encajantes,factoreseconmicos,limitaciones
ambientales, condiciones sociales, etc.
La variabilidad de esos parmetros y las dificultades
de cuantificacin total de los mismos han impedido el
desarrollo de regias rgidas y esquemas precisos de
explotacin, aplicables a cada yacimiento particular.
No obstante, los avances logrados en las diferentes
ramas de la ciencia y la tecnologa, durante las ltimas
dcadas, han permitido establecer unos mtodos
generales de explotacin y unos procesos numricos
de seleccin, vlidos durante la etapa de estudio de
viabilidad de un proyecto.
Tan importante o ms que el mtodo minero, y en
ocasiones ligado con el mismo, se encuentran la
determinacin del ritmo de produccin anual y la ley
de corte.Su incidencia sobre la economa del
proyecto es muy grande, ya que, por ejemplo, la ley de
corte afecta directamente al volumen total de reservas
1.
IMPORTANCIA DE LA SELECCIN DEL
MTODO DE EXPLOTACIN
El diseo de una mina tiene mltiples facetas y
objetivos, entre los que cabe destacar: la seleccin del
mtodo de explotacin, el dimensionamiento
geomtrico de la mina, la determinacin del ritmo
anual de produccin y la ley de corte, la secuencia de
extraccin, etc.
En el pasado, la seleccin de un mtodo minero para
explotar un yacimiento nuevo se basaba en la revisin
de las tcnicas aplicadas en otras minas y en las
experiencias conseguidas sobre depsitos similares,
dentro de un entorno prximo. Actualmente, como las
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explotables, a la ley media del mineral y en las minas
a cielo abierto al ratio estril / mineral; y por otro lado,
el segundo parmetro de diseo, que es la capacidad
de produccin, si es muy pequea no permite las
economas de escala y da lugar a que los ingresos se
consigan de forma muy lenta, y si el ritmo de
explotacin es intenso conlleva una inversin inicial
muy alta, que puede llegar a no recuperarse durante la
reducida vida de la mina.
Por todo lo indicado, esta etapa tcnica de estudio y
seleccin del mtodo dentro del desarrollo de un
proyecto minero es de suma importancia, ya que
condicionar los resultados econmicos futuros.
yacimiento. Los tipos de control o tratamiento de los
huecos dentro de los macizos rocosos varan desde el
mantenimiento rgido del terreno mediante pilares,
pasando por diferentes grados de sostenimiento de los
hastiales, con cierre y hundimiento controlado de
estos, hasta el hundimiento completo del mineral o del
recubrimiento de estril.
En la minera por sondeos, la concepcin de la
explotacin es radicalmente distinta, consiguindose
grandes producciones con relativamente muy poco
personal y unas altas cotas de automatizacin del
proceso.
3.
2.
DEFINICIN DE MTODO MINERO
DEFINICIN DE SISTEMA OPERATIVO
Se denomina mtodo minero a un proceso iterativo
tanto desde el punto de vista temporal como espacial,
que permite llevar a cabo la explotacin minera de un
yacimiento por medio de un conjunto de sistemas,
procesos y mquinas que operan de una forma
ordenada, repetitiva y rutinaria.
En principio tan solo existen, actualmente, tres
mtodos en su sentido ms amplio, que son:
El mtodo de explotacin por minera a cielo
abierto
El mtodo de explotacin por minera de
interior o minera subterrnea
El mtodo de explotacin por sondeos.
Se entiende como sistema minero al conjunto
interrelacionado de tcnicas y procesos que llevan a
cabo la extraccin de los minerales en una forma
repetitiva, rutinaria e iterativa.
Dependen fundamentalmente de la resistencia que las
rocas oponen a su fragmentacin o arranque y
posteriormente a su transporte.
4.
CLASIFICACIN DE LOS TIPOS DE
YACIMIENTOS.
Los yacimientos explotables por Minera a Cielo
Abierto pueden clasificarse atendiendo a los
siguientes criterios:
Por su forma
Por el relieve del terreno original
Por su proximidad a la superficie
Por su inclinacin
Porsucomplejidad
mineralizaciones
o
nmero
de
La minera a cielo abierto se caracteriza por los
grandes volmenes de materiales que se deben
mover.La disposicin del yacimiento y el
recubrimiento e intercalaciones de material estril
determinan la relacin estril/mineral con que se debe
extraer este ltimo. Este parmetro, comnmente
denominado "ratio", puede ser muy variable de unos
depsitos a otros, pero en todos condiciona la
viabilidad econmica de las explotaciones y,
consecuentemente, la profundidad que es posible
alcanzar por minera de superficie.
En minera subterrnea la extraccin de estril suele
ser prcticamente insignificante a lo largo de la vida de
la mina, pues slo proceder de las labores de acceso
y preparacin. En este grupo de mtodos, el control
del terreno o de los huecos, una vez extrado el
mineral, es una de las consideraciones ms
importantes que interviene en la forma de explotar un
Por la distribucin de la calidad del mineral en
el yacimiento
Por el tipo de roca dominante
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4.1.
CLASIFICACIN POR SU FORMA
Isomtricos: Se extienden
direcciones. Depsitos masivos.
en
todas
Profundos: Localizados a profundidades
mayores, entre los 40 y 250 m.
Variables: Aquellos en los que una parte es
econmicamente explotable a cielo abierto y
el resto, al ir desarrollndose en profundidad,
por minera subterrnea o de interior.
Estratificados o filonianos: Se presentan
segn dos direcciones preferentes.
Columnares o cilndricos: Se extienden en
una sola direccin.
Intermediosomixtos:Combinan
caractersticas de dos o ms de los grupos
anteriores, debido a su propia gnesis o a la
tectnica que los ha dislocado o replegado.
de
los
yacimientos
marca
La posicin de un yacimiento puede ser, con respecto
a la superficie, regular o irregular, no pudindose
clasificar en algunos casos en un nico grupo de los
indicados al compartir caractersticas propias de varios
grupos.
La posicin relativa de un yacimiento determina el
tamao de la explotacin, tanto en planta como en
profundidad, as como los sistemas aplicables,
especialmente en lo referente a los medios de
transporte.
Lamorfologa
acusadamente:
La geometra final de las explotaciones,
La secuencia de extraccin y
El mtodo minero ms adecuado
4.4.
CLASIFICACIN POR SU INCLINACIN
Horizontales: con ngulos que pueden variar
desde los 0 hasta los 10 o 15 sobre el
plano horizontal.
Tumbados: con ngulos entre 10-15, hasta
los 25-35.
Inclinados: con ngulos que superan los 25-
35 y llegan hasta los 70-80.
Verticales: con ngulos comprendidos entre
los 70 y 90.
4.2.
CLASIFICACIN POR EL RELIEVE DEL
TERRENO ORIGINAL
Horizontales o planos: Cuando la superficie
es relativamente llana u horizontal.
En ladera: Segn disposicin de masas
mineralizadas, pueden ser a favor de talud o
contra talud.
Montaosos: cuando el terreno es irregular y
sepresentanimportantesaccidentes
topogrficos.
Submarinos y subacuticos: cuando estn
cubiertos por una lmina de agua.
En consecuencia, se puede comprender que el ngulo
que presentan las masas mineralizadas:
Condiciona la
explotacin,
eleccin
del
mtodo
de
La geometra del terreno determina, en cierta medida,
el mtodo de explotacin y la aplicabilidad de medios
mecnicos para llevar a cabo la extraccin de los
distintos materiales
Condiciona las relaciones de estril y mineral.
Afecta a la economa de las operaciones
Condiciona la probabilidad de rellenar los
huecos creados en yacimientos alargados
cuando se proceda a la recuperacin de los
terrenos afectados.
4.3.
CLASIFICACIN POR SU PROXIMIDAD A
LA SUPERFICIE
Superficiales: cuando no existe material de
recubrimiento o este presenta un espesor
inferior a los 20 o 30 m.
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Tipos de yacimientos y mtodos de explotacin aplicados
los contactos con el estril sean ntidos
4.5.
CLASIFICACIN POR SU COMPLEJIDAD O
NMERO DE MINERALIZACIONES
Depsitos diseminados.
Pueden tener una complicada estructura y
una distribucin ms o menos aleatoria del
contenido recuperable.
Obliga a una fuerte minera selectiva as como
a una muy difcil concentracin mineralrgica.
Tipo "Stockworks"
Simples.
Caracterizadosporunaestructura
homognea, sin presencia de otros niveles
mineralizadores o inclusiones.
Todoslosmineralesse
conjuntamente del yacimiento.
extraen
Complejos.
Pueden contener, junto con minerales con
altas leyes, masas de mineral pobre o
esterilizadas con contactos claros. La
explotacin se realiza de forma selectiva para
evitar la prdida o dilucin delmineral
aprovechable.
En otros casos, son depsitos con diferentes
masas o niveles mineralizados, que obligan a
una explotacin ms compleja, an cuando
4.6.
CLASIFICACIN POR LA DISTRIBUCIN
DE LA CALIDAD DEL MINERAL EN EL
YACIMIENTO
Uniformes.
La calidad o ley del mineral es la misma
dentro de los lmites del yacimiento.
La explotacin se lleva a cabo con uno o
varios tajos, pero sin proceder a la mezcla de
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los minerales extrados.
No Uniformes.
La mineralizacin presenta calidades distintas
en alguna direccin del yacimiento (en planta
o en profundidad).
La explotacin se efecta de forma simultnea
en varias zonas para, a continuacin,
proceder a la mezcla y homogeneizacin de
los minerales extrados.
Terrazas
Contorno
Canteras
Graveras
Minera hidrulica
Lixiviacin
Especiales o mixtos
5.1.
CORTAS
4.7.
CLASIFICACIN POR EL TIPO DE ROCA
DOMINANTE
El recubrimiento de estril y el mineral son
rocas compactas, metamrficas o gneas.
El recubrimiento est constituido por rocas
gneas o metamrficas no homogneas, con
alternancia de estriles blandos y duros. El
mineral e intrusiones de estriles son rocas
compactas o meteorizadas y tambin de
origen gneo o metamrfico.
Las rocas del estril de recubrimiento son
blandas y densas, con el mineral y rocas de
intrusin compactas o meteorizadas, de
origen gneo o metamrfico.
Tanto el recubrimiento como la zona
mineralizada estn constituidas por rocas
gneas o metamrficas meteorizadas.
Las rocas de recubrimiento son blandas y
sedimentarias. El mineral no es homogneo.
El recubrimiento y el mineral son blandos y de
origen sedimentario.
En yacimientos masivos o de capas inclinadas, la
explotacin se lleva a cabo tridimensionalmente por
banqueo descendente, con secciones verticales en
forma troncocnica. Estos mtodos son los
tradicionales de la minera metlica y se adaptaron en
las ltimas dcadas a los yacimientos de carbn,
introduciendo algunas modificaciones.
Esquema de una corta minera
5.
MTODOS MINEROS Y SISTEMAS DE
EXPLOTACIN
Por las lgicas y naturales diferencias que imponen
sus caractersticas estructurales y sus aplicaciones, se
pueden varias clases de materiales que darn lugar a
una primera seleccin de los submtodos clsicos de
la minera a cielo abierto (MCA):
Cortas
Transferencia
Descubiertas
Mina de Palabora.
Cortesa: Rio Tinto
La extraccin, en cada nivel, se realiza en un banco
con uno o varios tajos. Debe existir un desfase entre
bancos a fin de disponer de unas plataformas de
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trabajo mnimas para que operen los
mximo rendimiento y en condiciones
Las pistas de transporte se adaptan
finales, o en actividad, permitiendo
diferentes cotas.
equipos a su
de seguridad.
a los taludes
el acceso a
La profundidad de estas explotaciones suele ser
grande, llegndose en algunos casos a superar los
300 m. Salvo en los yacimientos con una gran corrida,
como sucede con los de carbn, las posibilidades de
relleno de hueco con los propios estriles son
escasas. Por ello es siempre necesario crear
depsitos exteriores para albergar esos materiales.
La vida de estas explotaciones suele ser grande, por
lo general superior a los 15 o 20 aos, al menos en la
minera metlica, existiendo algunas explotaciones
bien conocidas que han trabajado durante ms de un
siglo.
En cuanto a las cortas de carbn, cuya apertura tuvo
lugar, en la mayora de los casos, a mediados de los
aos 70, suele ser viable la transferencia de los
estriles a los huecos creados, pues los yacimientos
son, como ya se ha indicado, alargaos y, una vez
alcanzada la fase de hueco inicial en un extremo del
depsito, es factible efectuar el autorrelleno.
Descubierta de carbn
5.2.
DESCUBIERTAS
5.3.
TERRAZAS
Estos mtodos se aplican en yacimientos tumbados u
horizontales, con unos recubrimientos de estril
inferiores, por lo general, a los 50 m. Consiste en el
avance unidireccional de un mdulo con un solo banco
desde el que se efecta el arranque del estril y
vertido de ste al hueco de las fases anteriores. El
mineral es entonces extrado desde el fondo de la
explotacin, que coincide con el muro del depsito.
Despus de realizar la excavacin del primer mdulo o
hueco inicial, el estril de los siguientes es vertido en
el propio hueco de las fases anteriores, de ah que
sea, por naturaleza, el ms representativo delos
mtodos de transferencia.
La maquinaria que se utiliza depende del volumen de
reservas extrables, siendo en las grandes minas de
frecuente aplicacin las dragalinas y, en las pequeas,
si no se justifican las fuertes inversiones en
maquinaria, los equipos convencionales como los
tractores de orugas, las excavadoras hidrulicas, las
palas cargadoras, etc.
Este mtodo se basa en una minera de banqueo con
avance unidireccional. Se aplica en yacimientos
relativamente horizontales, de uno o varios niveles
mineralizados y con recubrimientos potentes, pero que
permiten depositar el estril en el hueco creado,
transportndolo alrededor de la explotacin.
Las profundidades que se alcanzan son importantes,
existiendo casi exclusivamente una limitacin de tipo
econmico en la determinacin de cual es el ltimo
nivel mineralizado que se explotar. Al igual que
sucede con los mtodos de descubierta y tal como se
ha indicado, se efecta un autorrelleno del hueco
creado, por lo que, desde el punto de vista de la
restauracin de los terrenos, las posibilidades de
actuacin son grandes.
Los equipos y sistemas mineros que se utilizan son
muy variados, desde los totalmente discontinuos con
equipos convencionales de carga y transporte, hasta
los continuos, con transporte con cintas y trituracin
dentro de las propias explotaciones, que poseen un
alto grado de electrificacin.
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El mtodo de terrazas
Minera de contorno
5.4.
CONTORNO
En yacimientos de carbn con capas tumbadas, de
reducida potencia y topografa generalmente
desfavorable, se aplican los mtodos conocidos bajo
la denominacin de minera de contorno.
Consisten en la excavacin del estril y del mineral en
sentido transversal al afloramiento, hasta alcanzar el
lmite econmico, dejando un talud de banco nico y
progresinlongitudinalsiguiendoelcitado
afloramiento.
Dado el gran desarrollo de estas explotaciones y la
escasa profundidad de los huecos, es posible realizar
una transferencia de los estriles para la posterior
recuperacin de los terrenos.
La maquinaria que se utiliza suele ser del tipo
convencional, accionada por motores diesel.
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El relleno de los huecos suele efectuarse una vez que
se haya alcanzado una situacin que permita el
vertido dentro de la explotacin.
Hoy da la situacin es muy diferente, como se ver
ms adelante.
En lneas generales, el mtodo de explotacin
aplicado suele ser el de banqueo, con uno o varios
niveles, situndose un gran nmero de canteras a
media ladera.
Las canteras pueden subdividirse en dos grupos:
El primero, donde se desea obtener un todo-uno
fragmentado apto para alimentar a las plantas de
tratamiento y obtener un producto destinado a la
construccin en forma de ridos, a la fabricacin
de cementos, a la fabricacin de productos
industriales, etc. En este tipo de explotacin se
dan canteras donde la extraccin no es cuidadosa
y se dan grandes alturas de banco.
El segundo, dedicado a la explotacin cuidadosa
de grandes bloques paralepipdicos, que
posteriormente se cortan y elaboran. Estas
explotaciones se caracterizan por el gran nmero
de bancos que se abren para arrancar los bloques
y la maquinaria especial con la que se obtienen
planos de corte limpios.
GRAVERAS
Explotacin de cantera de roca ornamental
5.5.
CANTERAS
Canteras es el trmino genrico que se utiliza para
referirse a las explotaciones de rocas industriales,
ornamentales y de materiales de construccin.
Constituyen, con mucho, el sector ms importante en
cuanto a nmero, ya que desde muy antiguo se han
venido explotando para la extraccin y abastecimiento
de materias primas con uso final en la construccin y
en obras de infraestructura.
Antiguamente, debido al valor relativamente pequeo
que tenan los materiales extrados, las canteras se
situaban muy cercanas a los centros de consumo y
posean unas dimensiones generalmente reducidas.
5.6.
Los materiales detrticos, como son las arenas y las
gravas, albergados en los depsitos de valle y
terrazas de los ros, son objeto de una explotacin
intensa debido a la demanda de dichos materiales por
el sector de la construccin.
Las arenas y los cantos rodados se encuentran poco
cohesionados, por lo que las labores de arranque se
efectan directamente por equipos mecnicos. Las
explotaciones suelen llevarse a cabo en un solo
banco, con una profundidad inferior , por lo general, a
Explotacin de cantera de ridos
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los 20 m.
Cuando las formaciones se encuentran en niveles
altos, se utilizan equipos convencionales, como son
las palas cargadoras de ruedas y los volquetes. Sin
embargo, es frecuente que los materiales se
presenten en contacto con el subalveo o los acuferos
infrayacentes, emplendose entonces otros equipos
mineros como son las dragas, las dragalinas o las
raspas, dando lugar a la posterior formacin de
lagunas.
situ, mientras que si el mineral se arranca, transporta
y deposita en un lugar adecuado, el mtodo se
denomina lixiviacin en heras o lixiviacin en pilas
segn corresponda. Una variante consiste en tratar el
mineral, despus de su molienda, entanques que
disponendeagitadores,conocindoseel
procedimiento como lixiviacin dinmica
5.7.
MINERA HIDRULICA. DRAGADO
En mineralizaciones especiales, como son las
metlicas de oro, casiterita, etc, etc., contenidas en
aluviones, resulta interesante la aplicacin del mtodo
del dragado, inundando previamente la zona de
explotacin. Este mtodo es econmico cuando la
propia agua de inundacin se utiliza en el proceso de
concentracin, como ocurre con la separacin
gravimtrica. Las dragas, adems del sistema de
extraccin que utilicen (cangilones, cabezas de corte,
etc.), pueden llegar a incorporar la propia planta de
tratamiento sobre la plataforma (cribas, ciclones, jigs,
etc.), con capacidad para tratar grandes volmenes de
material, y un sistema de evacuacin de estriles a la
zona ya explotada.
No obstante, hoy da es ms frecuente observar que
draga y planta son flotantes pero estn separadas
entre s y conectadas por una tubera por medio de la
cual la draga bombea el material extrado a la planta.
Explotacin por el mtodo de Auger Mining.
5.8.
DISOLUCIN Y LIXIVIACIN
Algunos yacimientos de sales, como por ejemplo la
glauberita, la thenardita, etc., se explotan procediendo
primero a la descubierta del estril superficial para
despus fragmentar el mineral mediante voladuras y,
seguidamente, efectuar su disolucin mediante la
circulacin de agua caliente, que es recuperada como
una salmuera mediante un sistema de tuberas y
bombas que la llevan hasta la planta de mineralurgia
en la que se encuentran unos cristalizadores que
permiten obtener el producto final.
Por su parte, la lixiviacin consiste en la extraccin
qumica de los metales o minerales contenidos en un
depsito. El proceso es fundamentalmente qumico,
pero puede ser tambin bacteriolgico (ciertas
bacterias aceleran las reacciones de lixiviacin de
metales sulfurosos). Si la extraccin se realiza sin
extraer el mineral, se habla entonces de lixiviacin in-
5.9.
ESPECIALES O MIXTOS
Los mtodos especiales o mixtos, se refieren a
aquellas explotaciones que se llevan a cabo
combinando labores de superficie con labores
subterrneas, como es el caso de la denominada
minera auger, en la que despus de haber
efectuado la extraccin parcial del mineral no
explotable econmicamente a cielo abierto mediante
la utilizacin de equipos especiales que, situados en
superficie, efectan el arranque y transporte hasta el
exterior.
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6.
CLASIFICACIN DE LOS SISTEMAS DE
ARRANQUE
Despus de haber definido el mtodo aplicable, es
necesario establecer el sistema de explotacin, que
estar constituido por los diferentes equipos de
arranque, carga y transporte.
Segn la continuidad del ciclo bsico, se diferencian
los siguientes sistemas:
Sistema totalmente discontinuo
Sistema mixto con trituradora estacionaria
dentro de la explotacin
Sistema mixto con trituradora
dentro de la explotacin.
semimvil
Sistema continuo con trituradora mvil y
arranque discontinuo
Sistema de transporte mixto y arranque
continuo
Sistema de arranque y transporte continuos.
A su vez, en cada uno de los sistemas, la maquinaria
utilizada puede ser distinta, pues, por ejemplo, en el
arranque continuo es posible emplear rotopalas o
minadores y, en el transporte continuo, bandas
transportadoras convencionales, cintas de alta
pendiente, mineroductos, etc.
Clasificacin de los sistemas mineros
6.1.
SISTEMA TOTALMENTE DISCONTINUO
La operacin de arranque, con o sin voladura, se lleva
a cabo con equipos discontinuos y el transporte se
efecta con volquetes mineros. Es, actualmente, el
sistema ms implantado debido a su gran flexibilidad y
versatilidad.
6.3.
SISTEMA MIXTO CON TRITURADORA
SEMIMVILDENTRODELA
EXPLOTACIN.
Conceptualmente es igual al sistema anterior, pero
con mayor flexibilidad, ya que la trituradora puede
cambiarse de emplazamiento cada cierto tiempo,
invirtiendo en estos traslados varios das o semanas.
6.2.
SISTEMA MIXTO CON TRITURADORA
ESTACIONARIADENTRODELA
EXPLOTACIN
6.4.
Una parte de la operacin se realiza con medios
semejantes al sistema anterior, hasta una trituradora
instalada dentro de la explotacin, con la que se
consigue una granulometra adecuada para efectuar
desde ese punto el transporte continuo por cintas.
SISTEMA DE TRANSPORTE
ARRANQUE CONTINUO
MIXTO
Y
Esta es una variante de la alternativa anterior, donde
se ha sustituido el arranque discontinuo por una
rotopala o equipo similar. Es un sistema poco
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MTODOS DE MINERA A CIELO ABIERTO
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utilizado, aunque algunas minas lo aplican
6.5.
SISTEMA CONTINUO CON TRITURADORA
MVIL Y ARRANQUE DISCONTINUO
En este sistema se prescinde del transporte con
volquete, ya que la trituradora mvil acompaa
constantemente por el tajo al equipo de arranque y
carga discontinuo.
6.6.
SISTEMA DE ARRANQUE Y TRANSPORTE
CONTINUOS.
Es, por excelencia, el sistema que aporta un mayor
porcentaje de electrificacin, ya que todas las
unidades, excepto las auxiliares, van accionadas por
motores elctricos.
Captulo 2
EXPLOTACIONES DE CANTERA
PARA RIDOS Y OTROS
MATERIALES DE CONSTRUCCIN
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Fernando Pla Ortiz de Urbina
OBJETIVOS DEL TEMA
1. Comprender como ha evolucionado el concepto
de explotacin de cantera.
2. Conocer como se entiende y se define hoy da
una cantera y cual es la clasificacin de las
canteras en sectores en funcin del tipo de
material explotado.
3. Saber qu son los ridos.
4. Saber a que se debe la importancia actual de
los ridos.
5. Conocer como se clasifican los ridos y a qu
responde,entrminosgenerales,su
clasificacin.
6. Conocer la clasificacin y tipologa de las
explotaciones de ridos.
7. Conocer las propiedades y caractersticas, as
como las ventajas y los inconvenientes, de los
siguientes tipos de explotaciones de ridos:
Canteras en terrenos horizontales.
Canteras en ladera.
Canteras subterrneas.
Supercanteras.
Graveras secas.
Graveras bajo lmina de agua.
Graveras con rebajamiento del nivel
fretico.
1.
CONCEPTO DE EXPLOTACIN DE
CANTERA. DEFINICIONES Y
CARACTERSTICAS.
CONCEPCIN ANTIGUA Y TRADICIONAL
DE LA CANTERA
1.1.
Hasta hace relativamente pocos aos, las
explotaciones de cantera fueron explotaciones de
escaso inters, dado que se consideraba que daban
materiales de muy escaso valor econmico, de los que
haba una enorme abundancia de yacimientos en
todas partes, haba pocos problemas de agotamiento
de esos yacimientos y se exigan unos criterios de
seleccin del material muy elementales.
El trmino cantera englobaba antiguamente a
aquellas explotaciones superficiales que:
Tenan un tamao pequeo, una escasa
tecnificacin y bajas producciones,
Tradicionalmente contaban con uno o dos
bancos o de banco nico de gran altura.
Eran anrquicas
planteamientos.
en
sus
formas
y
Estaban destinadas a suministrar materiales
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abundantes de origen mineral y de escaso
valor econmico,
Explotaban un yacimiento en el que existan
pocos problemas de reservas, agotamiento o
de seleccin del material por haber suficientes
recursos a escala global o local
El yacimiento tena una calidad natural
adecuada para las exigencias del mercado.
De hecho, eran explotaciones que podan satisfacer
las necesidades locales de materiales de construccin
sin mayores complicaciones, como lo prueba que la
realizacin de cualquier proyecto nuevo, como poda
ser la construccin de una nueva carretera, va de
ferrocarril, puerto, etc., supona la localizacin y
apertura de una nueva cantera (tambin llamada
prstamo en el mbito de la obra pblica) con el fin
de suministrar el material necesario para la obra.
Con respecto a su diseo, este limit tradicionalmente
(y desafortunadamente an perviven algunos
ejemplos) el nmero de bancos a uno slo,
habindose llegado a verdaderos extremos en este
concepto por superar las alturas del mismo los lmites
razonables de seguridad y eficiencia. Por ello no es
anormal encontrar cada vez ms un mayor nmero de
canteras con unos bancos de menor altura pero
todava prximos a los 20 m, para compensar con los
menorescostesdeoperacin,ellgico
encarecimiento que en capital supone la apertura de
un nuevo banco. Tambin se tiende a buscar en
profundidad las reservas explotables para no ocupar
mayor superficie de terreno que es ms caro y difcil
de restaurar.
Los materiales explotados se diferenciaban, a efectos
estadsticos e incluso comerciales, entre los duros ya
triturados y clasificados por la naturaleza, como las
explotaciones de gravas y arenas de actuales ros o,
en su caso, paleocauces, de aquellos ridos
producidos por la accin mecnica de trituradoras y
clasificados por cribas, aunque esencialmente se
tratara de un mismo producto. An hoy estos dos tipos
de productos tienen todava mercados diferenciados,
aunque por razones de certificacin y especificacin
tcnica la distancia se va reduciendo.
material. Hoy da, en el sector de los ridos se est
asistiendo a un cambio muy notable, en el que se ha
pasado sin solucin de continuidad de las
mencionadasexplotacionescasitotalmente
anrquicas en sus formas y planteamientos y en las
que bastaba con unas simples autorizaciones para
iniciar los trabajos, a un cmulo de exigencias
tcnicas, de calidad, medioambientales, sociales, etc.,
que obligan al cumplimiento simultaneo de mltiples
requisitos en el planteamiento y el desarrollo de un
proyecto por pequeo que sea.
La demanda de productos de cantera tiene, en
general, una clara trayectoria ascendente funcin del
crecimiento de la poblacin y de la riqueza per cpita.
Ya no es solo que las exigencias tcnicas de la
explotacin se vean fuertemente incrementadas por
las obligaciones ecolgicas. Ahora, adems, las
diferentes Administraciones sienten la necesidad de
contar con los informes favorables de un amplio
nmero de Asociaciones, cuya oposicin, muchas
veces, no tiene gran justificacin o solidez tcnica,
adems de imponer el requisito de integrar las labores
extractivas dentro de la poltica de ordenacin del
territorio para un terico uso ms racional de ste.
Como se ha indicado al principio, hasta hace
relativamente poco tiempo, los ridos se consideraban
como un recurso mineral y de escaso valor, razn por
la cual las compaas mineras tradicionales no
invertan en este sector. Sin embargo, la acelerada
demanda de productos de cantera y las mltiples
limitaciones, fundamentalmente de tipo ambiental,
para la apertura de nuevas graveras y canteras, han
hecho que estos materiales hayan pasado a tener un
carcteragotabley,consecuentemente,a
revalorizarse.
1.2.
DEFINICIN ACTUAL DEL CONCEPTO DE
CANTERA
Actualmente, el concepto de cantera que se ha
explicado en el apartado anterior est desapareciendo
rpidamente motivado, por un lado, por las presiones
sociales y ambientales y, por otro, por las crecientes
especificaciones tcnicas que debe cumplir el
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Por otro lado, las especificaciones de los productos de
cantera para materiales de construccin o, en su caso,
de minerales industriales, son cada vez mayores y
ms difciles de cumplir de forma natural por los
propios yacimientos, con lo que se acude a cubrir este
dficit en las plantas de tratamiento con sistemas que
van incrementando su sofisticacin. Las exigencias
tcnicas generales de la explotacin se estn viendo
fuertemente incrementadas y existe una fuerte
implantacin de criterios de calidad de los productos y
de garanta del cumplimiento de sus caractersticas y
propiedades. En muchos pases, y Espaa no es una
excepcin, se est evidenciando la presencia de las
corporaciones mineras internacionales en el sector de
los ridos.
En el sector de la roca ornamental, se ha observado
como la pujanza europea ha basado su
internacionalizacin y crecimiento precisamente en la
tecnificacin y el mayor valor aadido obtenido a partir
de los desarrollos tecnolgicos y de calidad.
Son muchas las similitudes que existen entre los
distintos tipos de empresas (ridos, minerales
industriales y roca ornamental), la tecnologa de
explotacin es parecida, la legislacin minero
ambiental tambin y la rentabilidad de las inversiones
es del mismo orden de magnitud. Pero sobre todo, es
de la mano de las corporaciones que operan de forma
global que se est viendo la implantacin del
desarrollo minero sostenible y, a partir de estas
polticas, la introduccin de recientes desarrollos
tecnolgicos y criterios de produccin limpia.
No obstante, comparando los sectores delas canteras
con otros mbitos de la minera, todava existen
diferencias apreciables, como son el tamao ms
reducido de las explotaciones, las menores
inversiones iniciales y el menor riesgo, al margen del
carcter todava reducido fundamentalmente a
mbitos locales de los mercados de este tipo de
productos, a pesar de su carcter crecientemente
regional e internacional.
En Espaa el sector de las canteras de ridos, de la
roca ornamental y de los minerales industriales est
sometido a fuertes presiones por parte de los
organismos ambientales de las Administraciones
Pblicas derivadas, en muchos casos, de la falta de
actuaciones de los explotadores en restauracin de
terrenos y por la ausencia de proyectos mineros y
planificaciones bien elaboradas y ejecutadas. El sector
presenta una fuerte atomizacin y dispersin de
explotaciones y los profesionales que trabajan en este
sector demandan cada vez una mayor formacin para
potenciar el desarrollo en los aspectos econmicos, de
seguridad en los trabajos y de conservacin
medioambiental
A modo de conclusin, puede afirmarse sin riesgo a
equivocarse, que se trata de una industria en
transicin.
1.3.
CLASIFICACIN DE LOS TIPOS
EXPLOTACIONES DE CANTERA
DE
En lnea con lo que se ha comentado en el apartado
anterior, haciendo una clasificacin muy elemental del
conjunto de explotaciones de cantera, esta permitira
distinguir:
Las canteras de ridos (Zahorras, rellenos,
escolleras,asfaltos,hormigones,etc),
incluyndose tambin en este grupo a las
graveras.
Las canteras de roca ornamental (Pizarras,
Granitos, Mrmoles, etc).
Las canteras de rocas y minerales industriales
(Cementos, ladrillera, cermica y vidrio, etc).
2.
DEFINICIN DE RIDOS
Las sustancias denominadas ridos de construccin
pueden definirse como los materiales que cumplen las
siguientes condiciones:
Ser materiales minerales,
De origen natural o artificial
De carcter slidos y adems inertes
Dimensionados en las granulometras y
formas adecuadas,
Utilizados, mediante su mezcla ntima con
aglomerantes de activacin hidrulica (cales,
cementos, etc.) o con ligantes bituminosos,
para la fabricacin de:
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Hormigones.
Productos artificiales resistentes.
Aglomerados asflticos.
Zahorras para la construccin de
bases y subbases granulares, bases
estabilizadas, etc. en construccin de
obras de infraestructura).
Balastos, Sub-balastos y gravillas de
las vas de ferrocarril.
Escolleracomoelementode
proteccin frente a la erosin marina,
fluvial o elica.
Rellenos de diverso tipo.
Materias primas para la industria:
Cemento y yesos,
Arenas para filtros, moldes
Cargas para fabricacin de
pinturas, papel, micronizados,
etc.
3.
IMPORTANCIA ECONMICA DE LOS
RIDOS
El consumo de ridos est ntimamente relacionado
con el desarrollo socioeconmico de cada pas y,
consecuentemente, con la calidad de vida alcanzada
en la sociedad.
Los ridos suponen hasta un 50% de la produccin
minera mundial, a pesar de que, su dispersin y
minifundio no permita conocer con buena precisin las
producciones. Tan solo en Espaa existen ms de
3.000 canteras, si bien van parndose a una media de
100 por ao y cada vez es ms difcil abrir una nueva.
Las explotaciones continan teniendo un tamao
reducido, pero requieren inversiones cada vez ms
fuertes. En general, se caracterizan por un pequeo
volumen anual de extraccin (entre 500.000 y
1.000.000 t/ao), salvo en el caso de las canteras de
calizas para la fabricacin de cementos y de ridos
para abastecer las grandes aglomeraciones urbanas.
Su valor medio de venta es, en general, inferior a los
10 Euros/t., con la lgica excepcin de aquellas rocas
ornamentales(mrmoles,pizarras,granitos,
areniscas, etc) cuyo valor esttico supera con mucho
al industrial. A mayor exigencia de calidad del
producto el precio compensa la mayor preparacin
necesaria en la planta. La tecnologa en las
explotaciones ha ido progresando rpidamente a
medida que tenan que abaratar los costos, competir,
aumentar su produccin y controlar la calidad.
El mercado ha pasado de tener un carcter local a ser
regional e incluso internacional. Se observa pues una
transformacin del producto en un Commodity capaz
de viajar e incluso de cruzar el ocano, siempre que la
calidad del producto pueda compensar el mayor costo
del transporte. Como ejemplos, podemos citar las
actuales exportaciones de ridos desde Irlanda y
Escocia hacia los EE.UU., las de Suiza y Francia
hacia Holanda, o el caso de Venezuela, que exporta
escollera a la zona del golfo de EE.UU.
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4.1.
CLASIFICACIN EN CUANTO A ORIGEN Y
NATURALEZA
Segn su procedencia y proceso de obtencin, se
establece la siguiente clasificacin:
ridos naturales.
ridos artificiales.
ridos reciclados.
ridos ligeros.
Asimilados a ridos.
Actualmente es, y es presumible que contine siendo,
un negocio de escaso riesgo.
I. ridos naturales
ridos granulares, obtenidos bsicamente de
graveras y donde el material extrado se usa
tras haber sufrido un lavado y una
clasificacin.
ridos de machaqueo, obtenidos a partir de la
trituracin, molienda y clasificacin de
diferentes rocas de cantera o de las
granulometras de rechazo de los ridos
granulares.
II. ridos artificiales
Constituidos por subproductos o residuos de procesos
industriales, como son las escorias siderrgicas, las
cenizas volantes de la combustin del carbn,
estriles mineros, etc.
4.
CLASIFICACINCONCEPTUAL
DENOMINACIONES
Y
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III. ridos reciclados
Procedentes de materiales de demolicin y derribo de
edificaciones (hormigones, cermicos, etc.) y/o de
estructuras de firmes antiguos, etc.
IV. ridos ligeros
Productos naturales o artificiales que se usan para la
obtencin de piezas o elementos de obra de bajo peso
y/o aislantes.
V. Asimilados a ridos:
Se distinguirn en este caso:
Materiales de prstamo, utilizables sin
modificacin de sus caractersticas naturales o
con pequeas modificaciones de adicin de
productos estabilizantes o tratamientos
mecnicos en la construccin de terraplenes y
pedraplenes fundamentalmente.
Materiales de escollera, natural o artificial,
constituido por bloques de formas y
caractersticas variables en funcin de las
condiciones y especificaciones de la obra.
4.2.
CLASIFICACIN Y DENOMINACIONES POR
SU TAMAO
Su clasificacin y su valor econmico viene
condicionado por la granulometra, que en general se
denomina de acuerdo con la siguiente tabla:
Nombre
Escollera
Cantos gruesos
Cantos medios
Grava
Arena
Limo
Arcilla
Tamao en mm
> 200
100 - 200
20 - 100
2 - 20
0,02 - 2
0,002 - 0,02
< 0,002
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5.
TIPOLOGA DE LAS EXPLOTACIONES
CANTERAS:
Se reserva el trmino cantera a aquellas explotaciones
donde los materiales beneficiables se extraen de un
macizo rocoso, generalmente competente.
Canteras en terrenos horizontales:
Canteras en ladera
Superquarries (Supercanteras)
Canteras subterrneas
GRAVERAS:
Se denominan as a aquellas explotaciones de ridos
naturales granulares y se distinguirn:
Graveras secas
Graveras con explotacin bajo lmina de agua
Graveras con rebajamiento del nivel fretico
Para los materiales procedentes de las graveras se
aplicarn unos sistemas de arranque directo cada da
ms parecidos a los de la minera hidrulica como el
empleo de dragas flotantes (poco extendidas en
Espaa) o de dragalinas. Para los materiales de
cantera, las tcnicas de perforacin y voladura, como
arranque, y de carga con palas sobre volquetes son
comparables con las cortas, si bien se tiende al uso de
plantas de trituracin mviles en el propio banco de
explotacin que seguirn la carga para abaratar el
costo operativo y permitir una homogeneizacin en
montones exteriores o en tolvas de clasificacin.
Para los materiales finos y arcillosos el arranque
puede ser directo al tener una resistencia a la
compresin, en general, inferior a los 100 Kg./cm2 y
cabe el empleo de unos sistemas continuos de
explotacin parecidos a las descubiertas, con la
posibilidad por tanto de efectuar una buena
restauracin del terreno tras la extraccin del rido o
arcilla.
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6.
CANTERAS EN TERRENOS
HORIZONTALES
Permiten proyectar la pista general de
transporte en una posicin que no tenga que
moverse en mucho tiempo.
Permiten la instalacin de un sistema de
cintas transportadoras.
Las labores se inician en forma de trinchera, hasta
alcanzarlaprofundidaddelprimernivel,
ensanchndose a continuacin el hueco creado.
7.
CANTERAS EN LADERA
Estas explotaciones son las ms numerosas y se
caracterizan por un gran nmero de bancos, aunque
hasta hace pocos aos la tendencia era trabajar con
pocos bancos muy altos.
Segn la direccin de los trabajos de excavacin,
pueden distinguirse las siguientes alternativas:
Avance frontal y frente de trabajo de altura
creciente:
Es la alternativa ms frecuente por la
facilidad de apertura de las canteras y a la
mnima distancia de transporte inicial
La ampliacin del hueco en superficie puede
compaginarse con la profundizacin, compensndose
distancias de acarreo.
Inconvenientes:
Fundamentalmente la necesidad de efectuar
el transporte de materiales contra pendiente.
Mayores costes en el dimensionamiento
adecuado de los sistemas de drenaje y
bombeo para mantener seca la explotacin.
Ventajas:
Una vez excavado un hueco con las
suficientes dimensiones, es posible instalar la
planta de tratamiento dentro del mismo,
consiguindose un menor impacto y una
menor ocupacin de terrenos.
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hasta la planta de tratamiento.
El frente de trabajo est siempre activo,
salvo en alguna pequea zona.
una mayor distancia de transporte en los
primeros aos de la cantera
Avance lateral y abandono del talud final:
El frente es progresivamente ms alto, por
lo que es inviable proceder a la
restauracin de los taludes hasta que no
finalice la explotacin.
Excavacin descendente y abandono del
talud final en bancos altos:
Permite iniciar la restauracin con
antelacin y desde los bancos superiores
hasta los de menor cota.
Requieren una definicin previa del talud
final y, consecuentemente, un proyecto a
largo plazo.
Exigen constituir toda la infraestructura
viaria para acceder a los niveles
superiores desde el principio y obliga a
Se puede llevar a cabo cuando la cantera
tiene un desarrollo transversal reducido,
profundizndose poco en la ladera, pero
con una avance lateral amplio.
Permite recuperar taludes finales una vez
excavado el hueco inicial, as como
efectuar rellenos parciales
Permite mantener de forma constante la
distancia de transporte siempre que la
instalacin se encuentre en el centro de la
corrida de la cantera.
Excavacin troncocnica con prdida de
macizo de proteccin.
En todas las variantes mencionadas los sistemas
mineros suelen ser discontinuos, ya que por su mayor
flexibilidad se adaptan mejor a las condiciones
cambiantes que se presentan a lo largo de la vida de
las canteras.
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8.
SUPERQUARRIES
(SUPERCANTERAS)
Tienen su origen en la estrategia de algunas
compaas de ridos en reducir costes y evitar los
inconvenientes de la tramitacin de apertura de
nuevas explotaciones. Su fundamento se asienta en
los siguientes principios bsicos:
Localizacin de un yacimiento suficientemente
grande y con materiales de la adecuada
calidad.
Entorno natural de baja calidad para originar
el menor impacto ambiental.
Ritmos de produccin de entre 5 y 20 Mt/ao
para aprovechar los efectos de las economas
de escala en los costes de operacin.
Proximidad a vas de comunicacin terrestres
o martimas.
Inversiones especficas de entre 5 y 8 Euros/t
de capacidad ao
Mayor eficiencia y control de las operaciones,
que se traducen en altos rendimientos.
Mayor eficiencia y control de las operaciones,
que se traducen en altos rendimientos.
Utilizacin del mtodo de corta, con
arranque por perforacin y voladura,
trituracin dentro de la misma corta con
equipos mviles y semimviles y extraccin
por banda transportadora a travs de tneles
hasta la planta.
Obliga al abandono de reservas y a la
realizacin de labores subterrneas, pero
permite un menor impacto ambiental.
Las profundidades proyectadas llegan a
superar los 200 m, por lo que es posible
plantear dos secuencias de avance:
La primera consiste en explotar desde los
bancos ms altos a los ms bajos, pero
cada vez un nivel en toda su extensin y
llevndolo hasta la situacin de talud final
La segunda consiste en configurar varios
bancos con vistas a aprovechar el
descenso por gravedad y reducir el
nmero de pistas a construir y
conservacin de las mismas.
Mtodo de explotacin utilizado en la cantera de Glensanda
Vista panormica
(Escocia)
de
la
Supercantera
de
Glensanda
Vista de los frentes de produccin
Vista de los muelles de embarque de los ridos para su
transporte a los puertos de destino.
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Diagrama de explotacin de la cantera Ho Ping en Taiwan. Cortesa:
Atlas Copco.
9.
CANTERAS SUBTERRNEAS
Este tipo de explotaciones se constituyen en una
alternativa a tener en cuenta, debido a su mayor
coste, solamente en casos especiales:
Escasez de recursos geolgicos
El estril de recubrimiento del yacimiento
crece
Existencia de importantes restricciones
ambientales
En el umbral econmico de viabilidad debe
considerarse el posible beneficio derivado del
aprovechamiento de los huecos subterrneos.
El proyecto de una cantera subterrnea deber prestar
atencin a los siguientes apartados:
Mtodos de explotacin:
-
Depende de la morfologa, potencia e
inclinacin, caractersticas geomtricas de
hastiales y masa explotable, costes de
arranque, infraestructura, caractersticas
de la roca, etc.
Es frecuente la utilizacin del mtodo de
cmaras y pilares gracias a las buenas
caractersticas geomecnicas de las
formaciones que en general se usan para
la trituracin y obtencin de ridos.
en el manejo y el mantenimiento de la
maquinaria, mayor disponibilidad de los
equipos empleados, mayor capacidad de
produccin por unidad de capital invertido, etc.
-
Equipos mineros, siendo en muchos casos
muy similares a los de superficie,
fundamentalmente debido a las ventajas de la
estandarizacin de repuestos con otras
canteras a cielo abierto, proporcionalmente un
menor coste de inversin, mayor experiencia
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Accesos a la cantera, que son
fundamentalmentemediante
tneles o rampas. Los pozos
prcticamente no se utilizan por
su alto coste de inversin y de
desarrollo,aunqueexisten
algunos casos conocidos con
esteltimotipode
infraestructura,comoel
representado en la figura de una
gran metrpolis norteamericana.
Tcnicasdesostenimiento
(colocacin de bulones, cables
de anclaje, pletinas bulonadas,
gunitado, etc.) dependen de las
caractersticas de la roca y del
adecuado dimensionamiento de
los pilares. Suponen un coste
adicional que, en muchos casos
es muy importante.
Ventilacin, que en algunos
casos es natural, debe estar
adecuadamentedimensionada
para la rpida evacuacin de
humos y gases generados por el
funcionamiento de los equipos
mecnicos y las voladuras.
Evaluacin de las posibilidades
de aprovechamiento y usos del
espacio subterrneo creado,
cuya consideracin puede ayudar
Arriba: Mtodo de explotacin de algunas canteras subterrneas, por
cmaras y
a compensar los mayores gastospilares y aprovechamiento de
maquinaria de cielo abierto debidamente
acondicionadas.de produccin y completar los
proyectos mineros con usos ms
racionales. Generalmente, las
Abajo: Ejemplo de aprovechamiento del hueco excavado mediante la
construccin
cavidades abiertas presentande un estacionamiento subterrneo a
la conclusin delas labores de explotacin.
comocaractersticasms
significativas una temperatura
prcticamente constante a lo
largo de todo el ao, una
localizacin prxima o bajo reas
densamente pobladas y con un
valor econmico del suelo
considerablementealto,un
reducido caudal de aguas
subterrneas cuando los macizos
poseen discontinuidades, etc. Por
ello,muchascanteras
subterrneasestnsiendo
aprovechadas con finalidades tan
diversascomoel
almacenamiento de sustancias
peligrosas, la construccin de
aparcamientos, talleres, almacenes, oficinas,
etc.
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Simulacin imaginaria de una cantera subterrnea para la obtencin
de ridos
Finalmente, en algunos casos pero tambin es verdad
que cada vez ms frecuentemente, es posible que en
la necesaria evaluacin global del proyecto, entre en
consideracin el paso de las rocas y ridos a ser
considerados una sustancia mineral (Commodity)
capaz de viajar e incluso de cruzar el ocano siempre
que la calidad del producto pueda compensar el mayor
costo del transporte.
Este es el caso de las actuales exportaciones de
ridos desde Irlanda y Escocia hacia los EE.UU. o de
Suiza y Francia hacia Holanda, y de Venezuela que
exporta escollera a la zona del golfo de EE.UU. como
ya se ha indicado antes
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10.
GRAVERAS SECAS
Consisten en excavaciones tridimensionales hasta
alcanzar el fondo previsto o lecho del depsito de
gravas y arenas. Estas explotaciones se localizan en
las terrazas altas de los depsitos fluviales y se
trabaja siempre por encima del nivel del ro o, en su
caso, del nivel fretico.
Segn la profundidad, el avance se realiza con un
frente nico o escalonado en varios bancos.
La maquinaria empleada es tpica de cualquier
explotacin a cielo abierto, siendo lo habitual las
retroexcavadoras o las palas cargadoras sobre
ruedas, ya que son mquinas que presentan la ventaja
Graveras pendientes de restauracin en la zona del Ro
Jarama en Madrid
11.
GRAVERAS CON EXPLOTACIN BAJO
LMINA DE AGUA
En estas explotaciones el nivel fretico se encuentra
muy prximo a la superficie o a una cierta profundidad
cuando el paquete productivo es de gran potencia. Por
ello, la extraccin se realiza total o parcialmente bajo
el agua.
En la mayora de los casos se lleva un solo banco con
una altura igual a la de la profundidad del hueco
inundado. Solo cuando la parte alta del depsito se
encuentra seca, la extraccin se hace con un mtodo
mixto, pudiendo emplearse equipos distintos en cada
zona. Los ms comunes son dragalinas, cucharas de
arrastre y retroexcavadoras.
El principal inconveniente est en la falta de visin
sobrelosmaterialesqueseextraeny,
consecuentemente, las prdidas o la contaminacin
de estos materiales por arcillas o limos. Este mtodo
presupone que prcticamente todos los terrenos
afectados van a ser abandonados como lagunas,
llegndose a rellenar parcialmente algunas zonas.
Explotacin de graveras secas.
de una mayor accesibilidad visual de los materiales
que se extraen y unas mejores condiciones de trabajo
de los equipos mineros.
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12.
GRAVERAS CON REBAJAMIENTO DEL
NIVEL FRETICO
El mtodo se basa en la depresin del nivel fretico
mediante:
Conjunto de pozos de bombeo perimetrales al
rea de explotacin
Red de zanjas excavadas por debajo del nivel
de extraccin
Pantallas de impermeabilizacin
En cualquier caso, requiere disponer y mantener un
equipo permanente de bombas para mantener el nivel
de agua a la altura deseada.
Vista de una gravera en produccin.
La cantidad de agua que es preciso bombear puede
llegar a ser notable debido a la alta conductividad
hidrulica y radios de influencia de varios cientos o
miles de metros.
Ventajas
Entre las ventajas de este tipo de explotaciones se
encuentran:
Mejores condiciones de trabajo de los equipos
convencionales de extraccin al estar el
material drenado
Mayor precisin en la extraccin al poderse
ver el contacto entre materiales de diferentes
caractersticas.
Mejor aprovechamiento del depsito
poderse observar el fondo del yacimiento.
al
Vista de una dragalina utilizada en una explotacin de
gravera
Inconvenientes
Entre los inconvenientes de este tipo de graveras se
encuentran:
Vista de una zona explotada por una gravera. En primer
plano,
se puede ver una zona ya restaurada despus de su
explotacin. Al fondo, se observa la continuidad de las
labores
de produccin.
La inversin en equipos de bombeo y red de
captacin de agua, zanjas y pozos.
El coste de extraccin del agua durante la
operacin.
Los problemas de vertido y de control de un
gran caudal de agua a un cauce prximo o a
huecos excavados anteriormente, que pueden
requerir un tratamiento de las aguas y
BLOQUE II
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CAPTULO 2
EXPLOTACIONES DE CANTERA PARA RIDOS Y OTROS
MATERIALES DE CONSTRUCCIN
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presentar el riesgo de retorno del agua hacia
el rea de trabajo por filtracin a travs del
propio acufero.
Riesgo de retorno del agua hacia el rea de
trabajo por filtracin a travs del propio
acufero.
Captulo 3
EXPLOTACIONES DE ROCAS ORNAMENTALES
CARACTERSTICAS SINGULARES Y
TCNICAS DE ARRANQUE
Juan Herrera Herbert
Fernando Pl Ortiz de Urbina
OBJETIVOS DEL TEMA
1. Saber qu son las rocas ornamentales y las
razones de su inters desde el punto de vista
minero.
2. Conocer los
ornamentales.
distintos
tipos
de
rocas
3. Conocer las caractersticas singulares del
sector de la roca ornamental.
4. Conocer las claves de la competitividad del
sector de las rocas ornamentales.
5. Saber y comprender como se debe llevar a
cabounacorrectainvestigacinde
yacimientos de rocas ornamentales y en qu
se diferencian del resto de las actividades de
exploracin e investigacin.
6. Saber como se clasifican los distintos tipos de
explotaciones de rocas ornamentales.
7. Conocer como es la secuencia general de
extraccin de bloques.
8. Conocer la clasificacin de las tcnicas de
corte disponibles actualmente.
9. Conocer los fundamentos, el campo de
aplicacin, las mquinas utilizadas, las
prcticas operativas, las ventajas y los
inconvenientes, de las siguientes tcnicas:
El Mtodo Finlands.
El corte con hilo diamantado.
El corte con rozadoras de brazo.
El corte con disco.
El corte con chorro de agua.
El corte con cuas manuales e hidrulicas.
La lanza trmica.
10. Conocer la clasificacin de las posibilidades
de aplicacin de las distintas tcnicas en
funcin del tipo de roca.
Fachada de la Ciudad de las Artes y de las Ciencias de
Valencia,
recubierta con Granito de Extremadura.
1.
LA ROCA ORNAMENTAL
Las Rocas Ornamentales son un grupo especial de la
Piedra Natural que adquieren un mayor inters
comercial y econmico debido a:
Su vistosidad
Belleza
Caractersticas fsico-mecnicas (textura,
durabilidad, etc.).
Aptitud para el pulido (salvo en el caso de la
pizarra donde se considera la aptitud al
lajado).
Gracias a esas propiedades y a su atractivo,
constituyen la materia prima de una industria que,
despus de un proceso de elaboracin, permite su
comercializacin y utilizacin en aplicaciones tan
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CARACTERSTICAS SINGULARES Y TCNICAS DE ARRANQUE
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variadas como son:
Materiales nobles de construccin
Materia prima de trabajos de cantera
Elementos de ornamentacin
Arte funerario y escultrico
Objetos artsticos y variados
Proyectos urbanos que siguen tradiciones
locales
2.
TIPOS DE ROCA ORNAMENTAL
La divisin comercial ms comnmente aceptada en la
industria espaola de la roca ornamental se hace
atendiendo a su dureza o resistencia al corte y
cizalladura y a sus aplicaciones:
Grupo de las pizarras. Est constituido por
materiales relativamente blandos, cuya
gnesis ha sido sedimentaria, evaportica y en
algn caso metamrfica, pero en general con
unas resistencias a la compresin menores de
400 kg/cm2 (40 MPa).
Grupo de los mrmoles, calizas marmreas y
similares. Se trata de materiales de origen
mayoritariamente metamrfico o, en algn
caso, gneo alterado y con unas resistencias
inferiores a los 1 000 kg/cm2 y superiores a
los 400 Kg/cm2.
Grupo de los granitos y similares. Est
constituido por granitos poco alterados,
prfidos, dioritas, sienitas, gabros, dunitas,
etc., en general rocas de un origen gneo, y
con unas resistencias que pueden ser
superiores a los 2 000 kg/cm2 (200 MPa).
Otras piedras (areniscas, cuarcitas, calizas
fosilferas y travertnicas, serpentinitas,
alabastros, etc.).
3.
CARACTERSTICAS SINGULARES DEL
SECTOR
Esta clasificacin no es estricta y puede variar segn
la importancia de las piedras naturales de cada pas.
En las estadsticas ms actualizadas empieza a
configurarse otro grupo llamado "Piedras de Cantera",
constituido por otros materiales como Alabastro,
Areniscas, Cuarcitas y otras. Tambin sucede que, por
ejemplo, en Canarias el Basalto es una piedra
lgicamente abundante y muy empleada en la
construccin de los edificios nobles.
Otro ejemplo sera el de Noruega, donde los esquistos
y las cuarcitas forman un sector diferenciado.
La extraccin y comercializacin de rocas
ornamentales presenta una notable y creciente
importancia en el sector minero y europeo. Casi la
mitad de la produccin mundial se extrae en cuatro
pases europeos: Italia, Espaa, Grecia y Portugal.
Espaa es el segundo productor mundial despus de
Italia en produccin anual. Por productos, es:
Primer productor del mundo en pizarras
Segundo productor del mundo en mrmol
Cuarto productor del mundo en granitos
Buena parte de las razones estn en los continuos
avances tecnolgicos, que han permitido el uso de
unos sistemas ms racionales y sofisticados de
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arranque con el objetivo de lograr unos incrementos
en la capacidad y en la calidad del arranque, as como
con el logro de unos costes, cada vez ms
competitivos, todo lo cual ha hecho posible un gran
avance de este sector en la segunda mitad de la
dcada de los 90.
El sector experiment un fuerte crecimiento en el
periodo 1982 - 1992 ligado a un importante volumen
de la edificacin, seguida de una crisis entre 1992 y
1994 motivada por una reduccin de la demanda, una
reduccin de las producciones y un ajuste de precios,
que increment la competitividad de las empresas.
Pases como Brasil, India, Corea y China han
adquirido una importancia creciente en los mercados
internacionales al concentrar el mayor nmero de
nuevas compaas, basando su competitividad en que
son pases en vas de desarrollo y de nueva
industrializacin, con bajos costes salariales, amplios
recursos naturales disponibles y una fuerte necesidad
de divisas para sus economas.
En paralelo con las anteriores consideraciones, la
tendencia actual en la mejora de los sistemas de
arranque se ha orientado hacia una modificacin del
concepto clsico de la actividad que implicaba el
concurso de un elevado nmero de artesanos en la
cantera, mediante su sustitucin por mquinas y una
mayorparticipacinenlasactividades
complementarias, como son una mayor elaboracin y
una gran diversificacin de los productos obtenidos a
partir de las rocas extradas en la cantera, e incluso en
el aprovechamiento de los residuos. El sistema de
arranque ha pasado, cada da, a ser ms mecanizado
y automatizado e incluso robotizado, con un producto
final ms preciso y preparado para las siguientes
fases del proceso. La precisin es la palabra que
mejor define la tecnologa actual de corte y
elaboracin para todas las fases del proceso, tanto de
arranque como de elaboracin posterior del producto
final en las plantas.
4.
CLAVES DE LA COMPETITIVIDAD DEL
SECTORDELASROCAS
ORNAMENTALES
La mayor competitividad actual de las empresas
europeas est basada en:
La mejora tecnolgica de los procesos y
productos
Un mayor tamao de las empresas
Una mejora de la calidad en trminos de
calidad total (gestin, producto, servicio,
medio ambiente, etc.)
Una oferta centrada en productos de calidad,
y de mayor valor aadido y prestigio
Una formacin especializada
Una importante
empresas
capitalizacin
de
las
En el ao 2003, la Federacin de la Piedra public un estudio
sobre los efectos negativos de la invasin del granito chino
en
Espaa y la Unin Europea, que est llegando a unos precios con
los que los costes de una industria desarrollada no puede
competir. Las inversiones para el desarrollo industrial,
derivados
de una fuerte regulacin medioambiental, una importante
tecnificacin y desarrollo en los procesos de transformacin,
hacen muy difcil competir con los precios de China, una
industria
en la que las empresas estn libres de regulaciones
medioambientales, normativas de seguridad laboral,
escasamente
tecnificadas y con una mano de obra cuantiossima y a precios
enormemente bajos (Cortesa Federacin de la Piedra).
Un aumento de la promocin comercial
Una intensa actividad de I + D y desarrollo de
know how
Unaagresivay
internacionalizacin
bien
planteada
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Untodavatmidoapoyo
Administraciones Pblicas.
de
las
Alterabilidad potencial
Viabilidad de la explotacin minera
Seleccin de reas de inters para la
siguiente fase de investigacin.
5.
INVESTIGACIN DE YACIMIENTOS
De modo orientativo, en la fase 3 se suele trabajar con
cartografas a escalas entre 1:10.000 y
1:25.000.
Fase 4: Investigacin de detalle. En ella, las zonas
seleccionadas en la etapa anterior vuelven a ser
investigadas para elegir los puntos ms favorables
para la extraccin industrial de roca. Se incide
especialmente en determinar, tan exactamente como
sea posible, aquellas caractersticas de la roca que le
dan valor comercial y pueden llegar a condicionar su
explotacin, como son la vistosidad, el color, el
tamao de grano, la homogeneidad, la presencia de
alteraciones y oxidaciones, la resistencia mecnica, la
fracturacin de la roca y del macizo, foliaciones, etc.
Para ello, se analizan:
La metodologa que habitualmente se aplica en la
investigacin de yacimientos de roca ornamental es
singular y se caracteriza por ser aplicada a todos los
tipos de roca gracias a su versatilidad, incluso al nivel
de detalle, bastando slo adecuar los parmetros
especficos de cada sustancia.
Con carcter general, el proceso completo, desde la
recopilacin bibliogrfica inicial hasta la apertura de la
cantera, se divide en cinco fases que se describen
ms abajo. Sin embargo, el contenido de cada una de
estas cinco fases no es unvoco ni cerrado, siendo, al
final, el propio yacimiento el que marca la pauta a
seguir, especialmente en todo lo relativo a escalas de
trabajo, naturaleza de los reconocimientos, tcnicas a
emplear, etc.
Las fases seguidas son:
Fase 1: Recopilacin de Informacin y bibliografa. En
ella se recoge y analiza toda la informacin geolgico -
minera disponible acerca de la roca y de la zona a
investigar, tales como cartografas temticas, estudios
locales, tesis doctorales, datos de canteras, etc. Esto
permite realizar una primera seleccin de las zonas
que tienen un inters real o potencial y una
planificacin realista de los estudios posteriores. De
modo orientativo, suele trabajarse con cartografas a
escalas entre 1:50.000 y 1:200.000.
Fase 2: Exploracin de campo. En ella se visitan,
muestrean e inventaran, con carcter preliminar,
todos los indicios de inters seleccionados a partir de
las fuentes bibliogrficas. Se contina la recuperacin
completa de datos e informaciones, esta vez
contrastando en el campo y, posteriormente,
ponderadas para realizar una nueva seleccin de
zonas de inters que sern objeto de atencin en la
siguiente fase. De modo orientativo, suele trabajarse
con cartografas a escalas entre 1:25.000 y 1:50.000.
Fase 3: Investigacin previa. Con mucho mayor
detalle con respecto a la fase anterior, de las zonas
seleccionadas en esa fase se proceder a analizar
todos los aspectos relativos a:
Caractersticas de rea
Caractersticas geolgicas de la roca
Caractersticas mecnicas de la roca y calidad
Caractersticas del yacimiento
Sondeos con recuperacin de testigo
Apertura de un frente piloto para extraccin de
bloques
Determinacin de las caractersticas de la
roca
De modo orientativo, se suele trabajar con cartografas
a escalas entre 1:1.000 y 1:10.000.
Fase 5: Proyecto de explotacin y apertura de la
cantera en las reas que han llegado a esta fase, ya
que se consideran, en principio, suficientemente
investigadas y gozan de un nivel de informacin
apropiado. Los estudios acometidos en esta etapa son
los que, en ltima instancia, ponen de manifiesto la
viabilidad tcnico - econmica de la explotacin de la
roca.
Como norma general, cada vez que se analiza una
zona en cada una de las fases, los objetivos de la
investigacin son, fundamentalmente, los siguientes:
Propiedades
afloramientos:
Morfologa
Fracturacin
Caractersticas de la roca:
Composicin litolgica:
especficas
de
los
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Color
Tamao de grano
En su caso,
meteorizacin
Plegamientos
internos
karstificacin
y/o
y
Textura
Homogeneidad:
-
-
repliegues
-
-
-
Cambios de facies
Variaciones de color
Presencia
discontinuidades
Vetas y concreciones
Impurezas
de
Metamorfismo (en su caso) y/o
recristalizaciones
Oxidaciones
Otras alteraciones
Factorescondicionantes
explotabilidad:
Tamao del afloramiento
Recubrimientos
Topografa y accesos
Impacto ambiental que pudiera ocasionar
la cantera
Existencia de explotaciones prximas
Infraestructura industrial
de
la
Detalles de canteras en foso y extraccin por gras.
6.
DISEO DE CANTERAS Y SISTEMAS DE
EXPLOTACIN
DISEO DE EXPLOTACIONES
6.1.
Canteras a cielo abierto:
Canteras en foso sobre terrenos llanos
Canteras en foso y extraccin por gras.
Canteras en foso y rampas de acceso,
Canteras en ladera sobre terrenos en pendiente
Canteras de nivelacin en terrenos montaosos
Canteras subterrneas
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6.2.
TIPOS DE EXPLOTACIONES
Canteras en foso y rampas de acceso, construidas
con materiales estriles.
Estas rampas conectan los diferentes niveles de
extraccin de la cantera entre s. Es la ms frecuente
por su mayor versatilidad.
En la actualidad, la extraccin de rocas ornamentales
se desarrolla tanto en explotaciones a cielo abierto
como en subterrneas.
6.2.1.
Canteras en foso sobre terrenos llanos
En este apartado debemos distinguir:
Canteras en foso y extraccin por gras.
Canteras en foso y rampas de acceso
construidas con materiales estriles.
Canteras en foso y extraccin por gras.
Son explotaciones totalmente confinadas por taludes
laterales verticales o subverticales y donde la
extraccin de bloques y estriles se realiza con gras,
realizndose el acceso del personal por medio de
escalas ancladas en los paramentos.
Ejemplo de cantera en foso con rampas construidas con
bloques
fallidos y estril de cantera
6.2.2.
Canteras en ladera sobre terrenos en
pendiente
Son llevadas en media ladera. En muchos casos, la
extraccin comienza por los niveles inferiores,
aumentando la altura y el nmero de bancos del frente
de explotacin. En otros casos se empieza por
alcanzar la situacin final en los bancos superiores y
se profundiza verticalmente.
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Cantera de Pizarra en ladera.
Cantera de Mrmol en ladera
Ejemplo de cantera de tipo nivelacin de terrenos, dedicada a la
extraccin de Mrmol en la zona de Macal, Espaa
6.2.3.
Canteras de nivelacin
en terrenos montaosos
Estn emplazadas en lo alto de un
cerro o promontorio natural que
conducen a la nivelacin del
terreno original, tanto por la propia
extraccin como por el relleno de
vaguadasconlosestriles
producidos.
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Obedecen a razones econmicas, medioambientales y
climatolgicas; actualmente las famosas canteras de
Carrara en Italia, estn pasndose a subterrneas,
aprovechndose la antigua infraestructura de
ferrocarriles de interior como accesos principales a las
grandes cmaras.
Explotacin subterrnea de la denominada Piedra de Hontoria
(Hontoria, Burgos).
Abajo: Explotacin subterrnea de mrmol en Carrara (Italia).
Cantera de Granito en el Noroeste de Espaa
7.
TCNICAS DE CORTE DE BLOQUES EN
CANTERA
SECUENCIA
BLOQUES
DE
LA
EXTRACCIN
DE
6.2.4.
Canteras subterrneas
7.1.
Utilizan el mtodo de explotacin de cmaras y
pilares, con inicio de labores desde la plaza de cantera
exterior y abriendo una galera en la direccin de
explotacin. Dejando los necesarios pilares, se abre el
hueco inicial y se explota en profundidad con
herramientas clsicas.
El proceso de arranque de las rocas ornamentales es
bastante similar para cualquiera de las tres variedades
delosgruposcomercialmenteexplotables.
Genricamente consiste en la separacin primaria en
el macizo rocoso de un "primer bloque o rachn",
entendiendo por bloque una figura geomtrica ms o
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7.2.
CLASIFICACIN
DISPONIBLES
DE
LAS
TCNICAS DE ARRANQUE
menos cbica, y con unas dimensiones tales que los
equipos de carga y transporte seleccionados puedan
manipularla u operar en unas condiciones de
productividad ptimas.
El bloque primario se somete a unas sucesivas etapas
de subdivisin hasta alcanzar unas dimensiones que
sean manipulables en el taller de corte y aserrado, y al
mismo tiempo dentro de las gamas y tolerancias que
requiere actualmente la industria de transformacin,
propia o exterior, ya que en muchas ocasiones este
bloque es o puede ser un producto vendible de la
cantera.
Las dimensiones finales siguientes corresponden a los
bloques vendibles de una gama aproximada para los
mrmoles y granitos, en donde son ms apreciados y
por ello mejor pagados los mayores tamaos, el mejor
escuadrado, el mejor acabado de las caras, factores
todos ellos que implican un mejor rendimiento de
transformacin posterior. Alcanzan unos volmenes
