CARBON

Roca sedimentaria, de color negro a negro pardo, de fácil combustión, que contiene más del 50% en peso y más del 70% en volumen de material carbonoso incluida la humedad inherente. Formada a partir de la compactación y el endurecimiento por calor y presión, de restos de plantas químicamente alteradas y carbonizadas, durante el tiempo geológico. Las diferencias en los materiales de las plantas (tipo), el grado de metamorfismo (rango) y la cantidad de impurezas (grado) son características del carbón y se usan en su clasificación. En general, su principal uso es en la producción de energía, pero el carbón también tiene aplicaciones industriales: es usado en calderas en la fabricación del cemento, papel, ladrillos, cerámica, vidrio, caucho; industria metalúrgica; ingenios de azúcar, entre otros, y como materia prima para la fabricación de pilas, lámparas de arco, aparatos eléctricos y carbón activado.

MANTOS DE CARBON

El carbón se origina por la descomposición de vegetales terrestres que se acumulan en zonas pantanosas, lagunares o marinas, de poca profundidad. Los restos vegetales se van acumulando en el fondo de una cuenca. Quedan cubiertos de agua y, por lo tanto, protegidos del aire, que los degradaría. Comienza una lenta transformación por la acción de bacterias anaerobias, un tipo de microorganismos que no necesitan oxígeno para vivir. Con el tiempo se produce un progresivo enriquecimiento en carbono. Posteriormente pueden cubrirse con depósitos arcillosos, lo que contribuirá al mantenimiento del ambiente anaerobio, adecuado para que continúe el proceso de carbonización. Se estima que una capa de carbón de un metro de espesor proviene de la transformación por diferentes procesos durante la diagénesis de más de diez metros de limos carbonosos.

La mayor parte del carbón se formó durante el período Carbonífero (hace 359 a 299 millones de años). Es un recurso no renovable.

En las cuencas carboníferas las capas de carbón están intercaladas con otras capas de rocas sedimentarias como areniscas, arcillas, conglomerados y, en algunos casos, rocas metamórficas como esquistos y pizarras. Esto se debe a la forma y el lugar donde se genera el carbón.

Estas capas de carbón se denominan mantos de carbón que pueden variar en número, espesor, calidad, características físicas dentro de una misma área geológica (por ejemplo, el área carbonífera Checua-Lenguazaque localizada al norte de Zipaquirá hasta el municipio de Samacá)

Colombia tiene unas reservas de más de 6,000 millones de toneladas de carbón lo que representa apenas el 0,8% de las reservas totales en el mundo

MANTO DE CARBON DE APROXIMADAMENTE 1 METRO DE ESPESOR

CICLO MINERO

Son un conjunto de fases que forman en conjunto las etapas necesarias para un proyecto minero. Las principales etapas del ciclo minero son:

Exploración Construcción y Montaje Explotación

- Desarrollo- Preparación- Explotación

Exploración:

Su objetivo es establecer las principales características geológicas del depósito de carbón y proporcionar una indicación razonable de su continuidad y una primera evaluación de sus dimensiones, su configuración, su estructura y su calidad; el grado de exactitud deberá ser suficiente para decidir si se justifican posteriores estudios de prefactibilidad minera y una exploración detallada

Construcción y Montaje.

Consiste en la preparación del patio de la mina y en la instalación de obras, servicios, equipos y maquinaria fija, necesarios para iniciar y adelantar la extracción o la captación de los minerales, su acopio, su transporte interno y su beneficio.

Explotación

Durante esta etapa se ejecutan una serie de actividades y labores que permiten que la mina permanezca en operación y producción. Estas son operaciones que principalmente comprenden lo siguiente:

Arranque: desprendimiento del carbón o roca estéril mediante la utilización de martillo neumático o explosivos

Cargue: llenado de las vagonetas con el carbón arrancado o material estéril

Transporte: traslado de las vagonetas sobre la carrilera instalada en las vías subterráneas de la mina

Descargue: evacuar las vagonetas cargadas con carbón o roca estéril y descargarlas en el patio de la mina, utilizando equipos tales como malacates

Dentro de la Explotación misma se distinguen tres etapas mineras claramente definidas y que principalmente están regidas por el Decreto 1353 que trata de todas las normas a seguir en las labores de minería subterránea. Estas etapas son:

Desarrollo:

Labores que permiten el acceso desde superficie a las reservas de carbón, principalmente son excavaciones inclinadas que siguen en profundidad el manto de carbón, deben tener como mínimo un área libre de 3 metros cuadros de sección. También forman parten los túneles avanzados a nivel y en los cuales se instalan los rieles para el transporte interno con vagonetas. Estos túneles dividen el yacimiento en grandes bloques para la explotación

BOCAMINA DE INCLINADO PRINCIPAL DE LA MINA

TUNEL DE TRANSPORTE A NIVEL CON CARRILERA INSTALADA

MINERO HACIENDO EL ARRANQUE DE CARBON EN EL AVANCE DE UN NIVEL

Preparación:Se trata de las labores más pequeñas que subdividen el yacimiento en bloques más pequeños, generalmente de 50 metros por 10 metros de ancho. En este caso se avanzan en forma ascendente los llamados tambores (1 metro de ancho por 1 metro de alto) y sobreguías (1,5 metros de alto por 1 metro de ancho)

TAMBOR DE PREPARACION AVANZADO POR EL MANTO DE CARBON

Explotación:

Son aquellos métodos y procesos de explotación minera que se estructuran como un sistema y que permiten adelantar la extracción del carbón; existen dos ambientes de explotación claramente definidos que dan lugar a dos sistemas: sistema de explotación a cielo abierto y sistema de explotación subterráneo, que condicionan los métodos y procesos de explotación.

Sistemas de Explotación Subterránea de Carbón

Las principales características geológicas y mineras de los mantos de carbón presentes en el área para la elección del método de explotación son:

-espesores promedio de 1 metro de los mantos de carbón-inclinaciones del manto de carbón mayores a 50 grados-los respaldos de los mantos de carbón (techo y piso) son rocas de dureza media

Teniendo en cuenta los factores anteriores más otros de vital importancia (manejo de la ventilación de la mina) se han considerado tres métodos de explotación:

1. Ensanche de tambores

Es el método más utilizado actualmente en la minería de carbón bajo tierra

Entre las ventajas que se tiene al aplicar el método de ensanche de tambores son:

En las labores de preparación el desagüe se hace por gravedad. La ventilación es buena y eficiente. Supervisión y avance de labores en condiciones de control y seguridad, Se puede manejar las presiones del techo y de las capas suprayacentes. Alta recuperación del yacimiento. (Mayor del 80%) El arranque se puede acondicionar a la demanda del carbón. Seguridad en los frentes de arranque.

Las desventajas en la aplicación de este método son:

Elevado consumo de madera para sostenimiento. Costo Preparación/Desarrollo – Alto. Alta cantidad en labores de preparación.

METODO DE EXPLOTACION ENSANCHE DE TAMBORES

2. Método de Tajo Corto

Este método consiste en extraer tajadas cuyas dimensiones están dadas por la longitud del avance, el

espesor del manto y la longitud del tajo

Se tiene las siguientes ventajas:

Gran rendimiento por hombre/turno. Costo Preparación/Desarrollo - Bajo Buen dominio de la presión del terreno y del techo. Se facilita el cargue y transporte interno del mineral. Alta recuperación (Mayor al 85%) Consumo relativamente reducido de madera y otros materiales de sostenimiento. Ventilación buena y efectiva Posibilidad de emplear las rocas sueltas como relleno de espacio abierto para la explotación Fragmentación favorable del carbón Seguridad del personal

Las principales desventajas son:

Capacitación del personal, para lograr un avance coordinado y para la seguridad. La falta de un picador disminuye la producción y daña la alineación del frente. Mayor supervisión de frentes. Dificultad para contratar el personal por Destajo Grandes exigencias en lo referente a la calidad del techo, especialmente en las capas

inmediatas, que no deberían ser demasiado resistentes ni romperse en bloques demasiado grandes, ni ser excesivamente quebradizas.

La salida del carbón debe ser regular y continua, ya que el trabajo en el tajo no admite pausas muy largas en el descargue

La explotación es muy sensible a las dislocaciones o trastornos, ya que a menudo es necesario suspender el trabajo en todo el tajo en aquellos lugares donde existen fallas.

METODO DE EXPLOTACION POR TAJO CORTO

3. Método de Tajo Largo con Derrumbe Dirigido

Este método de explotación consiste en preparar largos tajos de mineral, para posteriormente

realizarlo en retroceso, sostenido con un método mecánico. Se diferencia del tajo Corto es por su

dimensión, pero en realidad son muy parecidos

Se tiene las siguientes ventajas:

Gran rendimiento por hombre/turno. Costo Preparación/Desarrollo - Bajo Buen dominio de la presión del terreno y del techo. Se facilita el cargue y transporte interno del mineral. Alta recuperación (Mayor al 85%) Consumo relativamente reducido de madera y otros materiales de sostenimiento. Posibilidad de emplear las rocas sueltas como relleno de espacio abierto para la explotación Fragmentación favorable del carbón Seguridad del personal

Las principales desventajas son:

La gran Inversión que se debe realizar para su mecanización. Capacitación del personal en otros países. Un sistema de Transporte continuo por la gran cantidad de carbón que se debe evacuar Mayor supervisión de frentes. La salida del carbón debe ser regular y continua, ya que el trabajo en el tajo no admite

pausas muy largas en el descargue La explotación es muy sensible a las dislocaciones o trastornos, ya que a menudo es

necesario suspender el trabajo en todo el tajo en aquellos lugares donde existen fallas.

Sistema de Explotación a Cielo Abierto