La minería subterránea, abarca todas las actividades encaminadas a extraer materias primas depositadas debajo de la tierra y transportarlas hasta la superficie. Este artículo está publicado en el sitio web de una empresa que brinda diversos servicios técnico-profesionales a industrias, entre ellas a mineras. Por lo tanto su contenido, además de ser elocuente en sus detalles, constituye una confirmación técnica de fuente inobjetable de las delicadas consecuencias ambientales de este tipo de minería.
Fuente: Estrucplan Consultora S.A.
Sitio web: http://www.estrucplan.com.ar/producciones/entrega.asp?identrega=342
Minería Subterránea
Descripción del ámbito de actividad
La minería tiene por objetivo extraer recursos minerales de la tierra. La minería subterránea, por su parte, abarca todas las actividades encaminadas a extraer materias primas depositadas debajo de la tierra y transportarlas hasta la superficie. El acceso a los recursos se efectúa por galerías y pozos que están comunicados con la superficie. En el presente capítulo se examina únicamente la extracción subterránea de recursos minerales sólidos.
Existen unos 70 minerales económicamente útiles, los cuales forman depósitos en la tierra, ya sea solos o en combinación con otros (intercrecimiento).
La minería subterránea abarca todas las labores destinadas a explotar materias primas por medios técnicos. Además de la extracción y el transporte, comprende las actividades de prospección y exploración, la dotación de infraestructura (conexión a la red vial, construcción de depósitos e instalaciones exteriores tales como oficinas administrativas, talleres, etc.), así como las medidas destinadas a garantizar la seguridad de los mineros. Las actividades mineras incluyen:
- Arranque
- Carga
- Extracción
- Ventilación
- Desagüe
- Entibación
Las excavaciones de cateo de escasa profundidad son comunes en muchos países y constituyen una técnica intermedia entre la minería subterránea y la minería a cielo abierto.
En casos especiales, la materia prima puede ser extraída y preparada para el transporte en su entorno natural, sin necesidad de realizar trabajos preliminares (por ejemplo, explotación de salinas, lixiviación in situ y gasificación de carbón in situ).
La minería subterránea crea espacios bajo tierra en los cuales trabajan seres humanos. Las condiciones de trabajo -incluidas la humedad ambiental, la temperatura del aire, la presencia de radiaciones nocivas o de gases explosivos, la presencia de agua, la formación de polvo y la emisión de ruido- dependen tanto del mineral como de la roca encajante, de la profundidad de la mina y del uso de maquinaria.
La ubicación de las explotaciones subterráneas depende siempre de la presencia de yacimientos de materias primas. La explotación subterránea se realiza en todas las zonas climáticas, tanto en lugares remotos como bajo grandes ciudades, en el fondo oceánico y en regiones montañosas. El volumen de extracción diario puede ser inferior a 1 tonelada o superar las 15.000 toneladas. La profundidad de extracción va desde unos cuantos metros hasta más de 4 kilómetros.
Impacto ambiental y medidas de protección
La minería subterránea produce efectos ambientales en tres ámbitos distintos: en el depósito y las rocas adyacentes, en los espacios abiertos bajo tierra y en la superficie del terreno. La planificación detallada de las operaciones y la selección acertada de los métodos y técnicas de extracción son un requisito indispensable para el aprovechamiento óptimo de los recursos y contribuyen a limitar los efectos ambientales.
Efectos sobre el yacimiento y las rocas adyacentes
Explotación de recursos
El efecto ambiental más importante de la minería subterránea es la extracción de recursos naturales no renovables. Durante la extracción de materias primas se pierden recursos y se deterioran otras secciones del yacimiento. La mejor forma de contrarrestar estas consecuencias consiste en planificar cuidadosamente las operaciones de extracción, relleno con estéril, etc.
Algunas materias primas (carbón y algunos minerales sulfurosos) pueden inflamarse espontáneamente y causar incendios del manto.
Modificación de las rocas adyacentes
La construcción del conjunto de galerías crea cavidades y causa tensiones y movimientos en la roca adyacente. Los efectos de la explotación sobre las rocas adyacentes incluyen:
- Hundimientos causados por la caída de rocas en los espacios excavados. Este proceso puede modificar incluso la superficie del terreno, provocando daños en edificios e instalaciones (daños mineros).
- Colapso de partes del techo de la mina (generalmente como resultado de una planificación deficiente de los trabajos de extracción).
Alteración del flujo de aguas subterráneas
La construcción de galerías subterráneas desestabiliza el régimen de aguas en la roca, debido a la creación de nuevos conductos de agua. El desagüe de minas (bombeo) puede provocar un descenso considerable del nivel freático, lo cual, además de otros efectos, puede degradar seriamente la vegetación en la zona afectada.
Deterioro de la calidad de las aguas subterráneas
La minería subterránea puede contaminar las aguas freáticas de diversas maneras. Las aguas de mina son una fuente importante de contaminación, al igual que las soluciones utilizadas en la lixiviación in situ y los refrigerantes que se escapan durante los trabajos de apertura de pozos y cuadros. Las aguas de superficie provenientes de la lixiviación de terreros y de otras fuentes también pueden infiltrarse en las aguas subterráneas y alterar su calidad. El sellado de suelos, pozos y secciones abandonadas del yacimiento constituye una medida de protección eficaz, junto con el desagüe y/o la canalización.
Efectos ambientales bajo tierra
El hombre, las máquinas, las rocas y el clima actúan conjuntamente en el medio subterráneo. Dado que el hombre suele ser el más afectado por esta interacción, debe darse prioridad a las cuestiones relacionadas con la seguridad y la salud de los mineros.
Aire
El clima bajo tierra está determinado por la temperatura elevada de las rocas y por su contenido en gases y líquidos, así como por la actividad minera en sí.
Factores que influyen en el clima y el aire en la minería subterránea
| Fuente de peligro | Causa | Peligro | Medidas preventivas |
| Deficiencia de oxígeno (O2) | Desplazamiento debido al enrarecimiento del aire (clima sofocante), grisú*, respiración, lámparas de llama abierta, incendios de mina | Fatiga, asfixia | Ventilación |
| Radiación | Componentes radiactivos de la roca, sondas de medición | Efectos nocivos de la radiación | Restricción de las horas de trabajo con control dosimétrico |
| Radón | Emisiones gaseosas de la roca | Efectos nocivos de la radiación | Ventilación, restricción de las horas de trabajo |
| Metano (CH4) | Emisiones gaseosas del carbón | Explosión | Extracción de gas, ventilación, instalación de dispositivos de seguridad en las máquinas para evitar explosiones de grisú |
| Polvo de carbón | Extracción y transporte del carbón | Explosión | Uso de técnicas de precipitación de polvo, prevención de explosiones de grisú |
| Monóxido de carbono (CO) | Gases de escape, emisiones gaseosas en minas de carbón de piedra paradas | Intoxicación | Ventilación |
| Dióxido de carbono (CO2) | Emisiones gaseosas en depósitos de sal, gases de escape, desprendimiento de gas de aguas termales | Asfixia | Ventilación |
| Sulfuro de hidrógeno (H2S) | Desprendimiento de gas en aguas de mina y termales | Intoxicación | Ventilación |
| Oxidos de nitrógeno (NOx) vapores de voladura | Voladuras | Intoxicación | Ventilación, restricción de voladuras a horas determinadas |
| Gases de escape | Motores de combustión interna | Intoxicación | Ventilación |
| Gases de fuegos latentes, humo | Incendios en galerías | Intoxicación | Apagado y contención del incendio, medidas preventivas |
| Aerosoles de aceite | Aparatos neumáticos | Intoxicación | Precipitación del aceite |
| Calor | Temperatura elevada de las rocas, calor emitido por motores | Fatiga | Ventilación, enfriamiento del aire |
*Gas natural, consistente en metano casi puro, que se desprende de los yacimientos de carbón mineral, de esquistos bituminosos, de potasa, calizas bituminosas, etc.
Ruido
En la explotación minera subterránea, el ruido es producido por motores de combustión interna, de aire comprimido e hidráulicos, por equipos de perforación y voladuras, así como por los medios de transporte (trenes, vehículos, cintas transportadoras, etc.) y ventiladores.
El ruido generado por las máquinas puede reducirse parcialmente mediante un diseño adecuado de las mismas. Los dispositivos de protección auditiva son indispensables a partir de ciertos niveles de intensidad acústica.
Polvo
La contaminación con polvo (por ejemplo, polvo de roca en minas de carbón) debe limitarse a fin de minimizar la incidencia de enfermedades, de las cuales la más peligrosa es la silicosis causada por la inhalación de partículas de sílice. El polvo es producido por la destrucción mecánica de rocas al barrenar, detonar, machacar, cargar y descargar material, etc.
Los siguientes minerales producen polvos nocivos: asbesto, berilio, fluorita, minerales de níquel, cuarzo, mercurio, cinabrio, dióxido de titanio, óxidos de manganeso, compuestos de uranio y minerales de estaño. El asbesto pulverizado, el polvo respirable con contenido en minerales de níquel y berilio, así como el hollín de los motores diesel son cancerígenos. Las partículas ultrafinas de carbón, por su parte, pueden provocar explosiones de polvo.
Las medidas preventivas destinadas a evitar este tipo de contaminación se basan en la fijación del polvo durante las perforaciones y el transporte. Para ello se recurre a la aspersión con agua o a la impregnación de los frentes de arranque a través de perforaciones practicadas antes de la extracción. El uso de mascarillas protectoras evita la inhalación de polvos. La instalación de filtros en los motores de combustión interna, por su parte, permite retener las partículas de hollín.
Aguas de mina
Las actividades mineras alteran la calidad de las aguas de mina.
Donde haya aguas agresivas, los mineros deben usar trajes de protección adecuados. La corrosión de equipos puede prevenirse utilizando materiales resistentes.
Contaminación de aguas superficiales y de mina
| Tipo de contaminación | Sustancias contaminantes | Medidas preventivas |
| Modificación del pH | – | Neutralización |
| Sustancias inorgánicas solubles | Metales pesados, sales, azufre | Precipitación |
| Sustancias inorgánicas insolubles (en suspensión) | Lodo | Aglomeración y sedimentación |
| Sustancias orgánicas | Aceite, grasa, lubricantes y emulsionantes | Precipitación en tanques de sedimentación |
| Calor | – | Enfriamiento, mezcla |
Efectos ambientales en la superficie del terreno
La comunicación entre las galerías y la superficie del terreno, la ventilación, el desagüe de minas, el transporte del material extraído así como la construcción de la infraestructura necesaria para la explotación minera producen efectos ambientales en la superficie del terreno. Además, se perciben en la superficie las vibraciones producidas por las voladuras y los movimientos de roca.
Aire
En caso de no filtrar el aire de escape de los piques y cuadros, éste puede contaminar la atmósfera y producir daños, especialmente en la vegetación circundante. El viento transporta polvo procedente de las operaciones de vertido y de las escombreras, produciendo una fuerte contaminación atmosférica.
La formación de polvo puede reducirse con técnicas apropiadas de aspersión durante el vertido, mediante la restauración inmediata de la cubierta vegetal (ya sea al finalizar la extracción o en fases intermedias de ésta) y mediante la construcción de terraplenes u otras barreras provistas de vegetación. En zonas áridas en las que no se pueden ejecutar dichas medidas, conviene prevenir los posibles daños restringiendo el uso del terreno en la dirección principal de los vientos.
Las minas de carbón desprenden grandes cantidades de metano (CH4), uno de los principales causantes del “efecto invernadero”. La mejor forma de controlar este gas en el foco de emisión consiste en efectuar perforaciones preliminares y aspirar el gas, el cual puede ser aprovechado posteriormente. Las partículas sólidas contenidas en el aire evacuado de las explotaciones subterráneas pueden eliminarse casi totalmente mediante filtros.
Agua
Las aguas de mina pueden ser en menor o mayor grado ácidas (es decir, pueden tener un pH inferior a 5,5), especialmente si contienen minerales sulfurosos. No deben excederse las concentraciones límite legalmente establecidas de sulfatos, cloruros y metales.
Dichas concentraciones deben controlarse en el caso de que las aguas subterráneas se destinen al consumo humano o de que las aguas de mina se viertan en aguas superficiales. Conviene determinar ante todo qué aniones y cationes están presentes en el agua de la mina y cuáles de ellos constituyen un posible riesgo para la salud humana debido a su grado de concentración en el agua y/o a su toxicidad.
Es importante mencionar, además, que las escombreras de material extraído de explotaciones subterráneas pueden contener altas concentraciones de cloruros y de sulfatos. Esto debe tenerse en cuenta ante todo en las escombreras de sal en clima húmedo, donde las precipitaciones disuelven las sales acumuladas.
Al verter aguas de mina en aguas superficiales debe prevenirse la degradación de ecosistemas frágiles y la acumulación a largo plazo de contaminantes en el sedimento. Además, deben evitarse perjuicios para otras formas de aprovechamiento de las aguas (actividades pesqueras, por ejemplo).
Las aguas contaminadas acarreadas por los ríos hasta el mar contaminan las aguas marinas y producen alteraciones en el suelo oceánico, así como en las zonas de pesca y desove.
Por último, la minería subterránea consume agua para actividades de perforación, relleno, explotación y transporte hidráulicos, etc.
Las medidas preventivas descritas en el punto 2.2.4 deben adoptarse a fin de evitar la contaminación de aguas superficiales y subterráneas por aguas de mina.
Hundimientos
Los daños más importantes ocasionados por la minería subterránea en la superficie del terreno son los hundimientos. Estos incluyen asentamientos, desniveles, curvaturas, deslizamientos, así como el estiramiento y la compresión de la superficie. Los mayores daños se presentan en instalaciones de infraestructura y edificaciones, así como en el medio ambiente natural. Los sistemas de conducción de agua (canales, ríos, etc.) son sumamente sensibles al más mínimo cambio en la inclinación del terreno; lo mismo ocurre, por ejemplo, con los arrozales en tierras anegadas.
Las medidas de protección empiezan con un ordenamiento territorial oportuno, el cual debe tener en cuenta las posibles consecuencias de los hundimientos causados por la minería.
El refuerzo y la entibación de galerías, el relleno con estéril de los espacios que quedan al arrancar el mineral y el uso de ciertas técnicas de extracción permiten evitar o reducir los hundimientos. Una extracción bien planificada y controlada favorece el hundimiento lento y parejo de superficies relativamente extensas, evitando daños a las construcciones y a las instalaciones de servicio público.
Terreros, uso de superficies, paisaje
Las actividades mineras tienen como resultado la formación de escombreras en las inmediaciones de la mina, en las cuales se acumula el estéril proveniente del avance del tajo y de las galerías. Aunque el mayor riesgo de contaminación proviene de los montones de mineral a tratar, deben examinarse también las escombreras a fin de determinar en qué medida contienen residuos de metal. A menudo resulta sumamente difícil restaurar la vegetación en las escombreras, por lo que deben preverse medidas de recultivo desde un principio, es decir en la fase de planificación de las operaciones.
Las explotaciones subterráneas requieren áreas adicionales en la superficie del terreno para las instalaciones de infraestructura (equipos de extracción y transporte, edificaciones, talleres, depósitos, instalaciones de suministro de energía, conexión a la red vial). Las instalaciones exteriores constituyen un complejo industrial que altera el paisaje en las inmediaciones de las explotaciones mineras y cuyos efectos sólo pueden ser contrarrestado en parte por medidas arquitectónicas. Además, la construcción de instalaciones puede hacer necesario el reasentamiento de la población, en cuyo caso deben preverse indemnizaciones apropiadas para los grupos afectados.
El descenso del nivel freático repercute en la vegetación, pudiendo causar la desecación de ríos, lagos, etc. Asimismo, puede producir asentamientos del terreno que afectan a las construcciones. Por otra parte, la modificación del régimen hídrico en muchos casos conlleva efectos negativos para la población y la fauna (por ejemplo, merma de las reservas de agua potable).
En algunos casos puede ser necesario recargar artificialmente los acuíferos a fin de conservar zonas húmedas.
Por último, se perciben en la superficie las vibraciones causadas por las voladuras y los movimientos tectónicos inducidos por la minería.
Otras consecuencias de la minería subterránea
En zonas apartadas, la explotación minera y la consiguiente dotación de infraestructura pueden producir efectos indeseados, tales como el establecimiento de asentamientos y el uso incontrolado de la tierra. Para contrarrestar estos efectos, deben preverse medidas complementarias en la planificación.
El uso intensivo de madera para la entibación puede ocasionar la tala de árboles en gran escala, con la consecuente erosión de los suelos expuestos. La gestión de los recursos forestales y la plantación de árboles de crecimiento rápido en el entorno de las minas contribuye a evitar este tipo de problemas. No obstante, la alteración permanente del ecosistema es un hecho inevitable. Las técnicas de anclaje y la entibación con elementos de acero reducen considerablemente el consumo de madera en las minas subterráneas.
En casi todo el mundo existen tradiciones y prejuicios culturales que impiden a las mujeres trabajar bajo tierra. Por consiguiente, en la mayoría de los casos, la minería subterránea genera empleo únicamente para la población masculina. A lo sumo, las mujeres encuentran empleo en el procesamiento y la comercialización de minerales o en servicios relacionados. El trabajo de menores en las minas subterráneas no es admisible y debe abolirse. Otros problemas sociales relacionados con la minería surgen de la escasez de viviendas para los mineros y sus familias, de la infraestructura deficiente (agua, mercados, escuelas, etc.) y de la falta de un sistema de seguridad social.
