Nel 2010, le persone di tutto il mondo erano incantate dalla storia dei 33 minatori cileni intrappolati a 700 metri sotto la superficie terrestre in una miniera di rame e oro. I minatori hanno trascorso lì più di due mesi, portando cibo, aria e lettere dai propri cari attraverso le colline perforate fino alla loro posizione in un laboratorio protetto. Nel frattempo, la perforazione su larga scala di un pozzo di fuga procedeva lentamente. Alla fine, il giorno 69, i soccorritori hanno tirato fuori vivi tutti i minatori.
La saga ha ricordato al mondo non minerario una verità solitamente invisibile. Nelle profondità della terra si trovano alcune delle fabbriche più spaventose del mondo:le miniere sotterranee.
L’estrazione sotterranea è l’alternativa all’estrazione in superficie. Le miniere di superficie, come le miniere a cielo aperto, scavano dall'alto verso il basso, un metodo che può diventare inefficiente a profondità superiori a circa 200 piedi (60 metri) [fonti:Illinois Coal Association, De Beers]. Una miniera di carbone sotterranea può penetrare nella Terra per 2.500 piedi (750 metri) e altre miniere ancora più in profondità:le miniere di uranio possono raggiungere 6.500 piedi, o 2 chilometri. Ma quelle profondità sono estreme; la maggior parte si trova in alto (o in fondo) a circa 300 metri (1.000 piedi) [fonti:Times Wire, Illinois Coal Association].
I siti minerari sono cambiati molto rispetto alle immagini che abbiamo del 19° secolo, quando gli uomini armati di pale trasportavano canarini per assicurarsi che l’aria sotterranea non fosse tossica. Le miniere moderne sono dotate di estesi sistemi di ventilazione e drenaggio dell'acqua, reti di comunicazione ad alta tecnologia e macchine sempre più computerizzate che riducono il numero di persone necessarie nel sottosuolo.
Tutte le miniere sotterranee hanno alcuni componenti cruciali in comune:pozzi di ventilazione per eliminare i fumi tossici derivanti dalle perforazioni e dalle esplosioni; vie di fuga; pozzi di accesso per abbassare lavoratori e attrezzature; tunnel per il trasporto del minerale; pozzi di recupero per portare in superficie il minerale scavato; e sistemi di comunicazione per inviare informazioni avanti e indietro tra la superficie e le profondità [fonte:Hamrin].
Tuttavia, non esistono due miniere uguali. Le applicazioni tecnologiche e le decisioni di base sulla progettazione e sul metodo di estrazione si basano su considerazioni come il tipo di giacimento minerario da estrarre, la composizione della roccia circostante, la forma e l'orientamento del giacimento minerario, le caratteristiche geologiche sotterranee e semplici aspetti economici [fonte:United Mine Workers of America ].
E, molto presto nel processo, la determinazione di duro o morbido.
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Ci sono miniere sotterranee di roccia dura e miniere sotterranee di roccia tenera. I depositi di carbone, ad esempio, vivono in rocce sedimentarie relativamente morbide. I depositi d'oro vivono in rocce ignee o metamorfiche, che sono relativamente dure, così come molti altri metalli preziosi e minerali preziosi tra cui diamanti, rame, argento, nichel e zinco [fonte:Great Mining].
Anche all'interno della categoria hard-rock, i metodi di progettazione ed estrazione variano, ma quasi tutti ruotano attorno ad alcune tecniche di base:
Stanza e pilastro – Per depositi di minerale relativamente piatti, con pochi cambiamenti di elevazione, i minatori perforano una rampa di accesso al deposito e rimuovono il minerale in uno schema di fori (stanze) e supporti del tetto (pilastri). Le stanze possono essere estratte utilizzando tecniche convenzionali di carica ed esplosione o, più comunemente ora, con una macchina chiamata minatore continuo.
Il minatore continuo perfora la roccia fino a formare una stanza scavata, forse da 20 a 30 piedi (da 6 a 9 metri), lasciando sul posto un pilastro di roccia per sostenere il "tetto" [fonte:United Mine Workers of America]. La macchina si muove attraverso il minerale, creando stanze e pilastri, fino a coprire l'intero deposito. Un passaggio finale perfora i pilastri per recuperare il minerale, consentendo ai tetti di crollare dietro la macchina mentre lascia ogni stanza.
Taglio e riempimento – Per depositi di minerale relativamente stretti, i minatori perforano una rampa di accesso adiacente al deposito di minerale, dalla superficie fino al punto più basso del deposito. Un operatore quindi guida una trivella attraverso il minerale, creando una deriva, o un taglio orizzontale, da un lato all'altro del deposito.
Nella roccia più dura non è necessario alcun sostegno del tetto; in roccia più morbida, i bulloni possono essere posizionati nel tetto man mano che la perforazione procede. Una volta completato il cumulo, il materiale di riempimento, o materiale di scarto, viene sparso nel cumulo aperto, creando una piattaforma per il passaggio successivo. La trivella procede sopra questo materiale di riempimento per tagliare un'altra deriva attraverso il minerale. Questo continua finché la trivella non taglia un cumulo sulla parte superiore del deposito di minerale.
Questo metodo può essere utilizzato anche in depositi più ampi, perforando due rampe di accesso adiacenti e tagliando due cumuli adiacenti, spesso chiamati drift e riempimento.
Cut and fill è per l'hard rock, poiché non presenta i meccanismi di supporto inerenti e centrali in un metodo come room and pillar. L'approccio "stanza e pilastro", d'altro canto, si estende facilmente ai materiali più morbidi e alla maggior parte delle miniere di carbone.
Estrazione in massa:speleologia di blocchiIl metodo meno comune nell'estrazione di rocce dure, speleo in blocchi, viene generalmente risparmiato per minerale di bassa qualità. Si tratta di perforare una sezione di minerale sul fondo del deposito e poi farla esplodere per far crollare il tetto. La gravità prende quindi il sopravvento, poiché il minerale sopra il sito dell'esplosione si frattura e collassa in successione quando il supporto viene ritirato. Il minerale crollato viene trasportato fuori dalla miniera per la lavorazione [fonte:Great Mining].
Carbone, sale, uranio, fosfato e scisti bituminosi vivono nella roccia tenera e esistono due metodi principali di estrazione della roccia tenera:longwall, room e pillar [fonte:Great Mining]. La maggior parte dell'estrazione del carbone avviene utilizzando l'approccio "stanza e pilastro" descritto in precedenza [fonte:United Mine Workers of America]. Tuttavia, l'estrazione mineraria a parete lunga sta esplodendo in popolarità [fonte:Great Mining].
L’estrazione mineraria a pareti lunghe è straordinariamente efficiente. Invece di perforare il deposito di minerale, una macchina a pareti lunghe lo taglia, tagliando fette lunghe fino a 600 piedi (182 metri). Queste fette cadono direttamente su un nastro trasportatore in continuo movimento, che le trasporta fino a un pozzo di trasporto che le solleva fuori dalla miniera.
Nelle miniere a pareti lunghe, i supporti del tetto sono integrati nella macchina, posizionati tra la parte superiore del minatore a pareti lunghe e il tetto della stanza. Man mano che la macchina avanza nel minerale, i supporti si muovono con essa, consentendo all'area dietro di essa di collassare e riempire l'area scavata.
Il metodo a parete lunga può recuperare fino al 90% del minerale disponibile. L'approccio "stanza e pilastro" in genere recupera circa il 50% [fonte:Illinois Coal Association].
Quando il deposito del minerale è relativamente stretto, vengono effettuati tagli più brevi. Questa variante è chiamata mining shortwall.
La tecnica vecchia scuola dell'estrazione con esplosione, che utilizza esplosivi come il TNT per frantumare il minerale, è ancora in uso, ma appena - meno del 5% della produzione statunitense [fonte:Great Mining].
L’estrazione sotterranea, quindi, sta diventando sempre più efficiente. Richiede meno lavoro umano, il che mette in pericolo meno minatori che lavorano in profondità sotto la superficie. Tuttavia, le miniere sotterranee non sono i posti più sicuri in cui stare.
Il costo ambientale delle attività minerarie sotterranee è significativo. Comprende l'inquinamento atmosferico, i cambiamenti nei modelli di flusso dell'acqua, le infiltrazioni di sostanze chimiche e gas nelle riserve idriche e nel suolo, incendi inaccessibili nelle miniere abbandonate e cambiamenti drammatici nella composizione del terreno che possono rendere l'area inutilizzabile una volta terminata l'operazione mineraria [fonte:Saxena ].
Poi c’è il costo umano. La maggior parte degli incidenti minerari ottengono poca attenzione da parte dei media, soprattutto quelli che comportano poche vittime o che hanno luogo nei paesi in via di sviluppo. Nel 2010, quasi 2.500 minatori cinesi sono morti sul lavoro, nessuno di questi attribuiti a "incidenti gravi" [fonte:Yang].
Quell’anno fu terribile per le operazioni minerarie in generale. Negli Stati Uniti, una catastrofe mineraria nel West Virginia ha provocato 29 morti, lo stesso numero di coloro che sono morti in un incidente in Nuova Zelanda. In Cile, 33 minatori furono salvati nel drammatico incidente raccontato in precedenza, ma altri 45 morirono in altri incidenti quello stesso anno.
Molti incidenti si verificano quando i puntelli della miniera crollano a causa di terremoti. Anche le esplosioni provocano vittime quando i sistemi di ventilazione non riescono a rimuovere efficacemente i gas di scarico delle attrezzature minerarie, la polvere di carbone e le perdite di gas naturale sotterraneo. Le esplosioni possono accendere quei gas, provocando la morte sia per le esplosioni stesse che per il conseguente collasso delle strutture minerarie; un'esplosione di gas metano ha ucciso quei 29 minatori nel West Virginia.
Anche i problemi di salute a lungo termine rappresentano un serio rischio lavorativo. Respirare continuamente polveri minerali può causare malattie polmonari come la pneumoconiosi o il temuto polmone nero. Anche respirare fumi di saldatura, radon o mercurio (spesso presenti nelle miniere) provoca malattie respiratorie. Sono comuni anche la perdita dell'udito dovuta ad apparecchiature rumorose e lesioni alla schiena dovute al sollevamento di carichi pesanti [fonte:WordsSideKick.com].
La maggior parte dei paesi ora dispone di leggi e regolamenti volti ad affrontare le questioni relative alla sicurezza e all’ambiente. Alcuni richiedono alle compagnie minerarie di riportare l’area minata al suo stato originale. Altri insistono affinché la compagnia mineraria supervisioni regolarmente le ispezioni per garantire la sicurezza.
E le nuove tecniche minerarie hanno anche ridotto il numero delle vittime. Negli Stati Uniti, all’inizio del 1900, l’industria mineraria vedeva ogni anno migliaia di morti a causa di incidenti. Questo numero è sceso a circa un centinaio all'anno negli anni '90 e solo a 35 nel 2012 [fonte:Mine Safety and Health Administration]. La Cina ha registrato 7.000 morti nel settore minerario nel 2002, ma 2.500 nel 2010.
Sebbene la sicurezza sia decisamente aumentata nei paesi sviluppati, in alcuni paesi in via di sviluppo c’è ancora molta strada da fare. Quello che sappiamo è che i preziosi giacimenti minerari non andranno sprecati. Speriamo di vedere un giorno in cui le miniere sotterranee non saranno tra le fabbriche più spaventose della Terra. Ovunque.
È importante sapere che molti dei miglioramenti in termini di sicurezza che ho notato come miglioramento delle “miniere moderne” si applicano principalmente all’attività mineraria del primo mondo. I tassi di mortalità in Cina, che sono diminuiti in modo significativo negli ultimi anni, rimangono nell’ordine delle migliaia, ben al di sopra delle doppie cifre riportate nella maggior parte dei paesi occidentali e sviluppati. Sul fronte socioeconomico, dalla mia ricerca ho dedotto alcune cose:che una sicurezza seria richiede finanziamenti seri, e molte nazioni in via di sviluppo semplicemente non ne hanno; che la preoccupazione per la sicurezza contro le mine sembra essere proporzionalmente correlata alla preoccupazione per i diritti umani; e che perfino i minatori sotterranei australiani che guadagnano salari a sei cifre non guadagnano abbastanza.
