Miniera

Tunnel sotterraneo in una miniera giapponese

Una miniera è un luogo dove avviene l'estrazione di rocce e minerali o combustibili solidi carbone, lignite di interesse economico, grazie a lavorazioni eseguite principalmente in ambienti sotterranei o sottomarini. Il termine indica anche il complesso industriale collegato all'attività di estrazione che è parte dell'industria mineraria.

Norme legislative e amministrative in Italia

Una miniera, ai sensi del regio decreto 29 luglio 1927 nº 1443, è un'attività di estrazione mineraria che sfrutta un giacimento di minerale classificato come materiale da miniera.

I materiali definiti da miniera in questo decreto sono i seguenti:

1. minerali utilizzabili per l'estrazione di metalli, metalloidi e loro composti, anche se detti minerali siano impiegati direttamente;
2. grafite, combustibili solidi, liquidi e gassosi, rocce asfaltiche e bituminose;
3. fosfati, sali alcalini e magnesiaci, allumite, miche, feldspati, caolino e bentonite, terre da sbianca, argille per porcellana e terraglia forte, terre con grado di refrattarietà superiore a 1630 gradi centigradi;
4. pietre preziose, granati, corindone, bauxite, leucite, magnesite, Fluorite (fluorina), minerali di bario e di stronzio, talco, asbesto, marna da cemento, pietre litografiche;
5. sostanze radioattive, acque minerali e termali, vapori e gas.

Secondo quanto previsto dal R.D. 1443, l'attività di miniera è sottoposta a concessione statale; il proprietario del fondo quindi non è considerato proprietario del giacimento, il quale è proprietà dello Stato.

Lo sfruttamento (coltivazione) del giacimento minerario può avvenire con due metodologie principali:

• a cielo aperto (miniera di superficie)
• in sotterraneo (miniera sotterranea)

Le norme relative alla polizia per miniere e cave, sono regolate dal DPR 9 aprile 1959 nº 128.

Organizzazione e servizi generali

Lavoro in una miniera moderna

La varietà dei materiali estratti, assieme alle caratteristiche topografiche rende profondamente diverso ogni complesso di estrazione. È possibile tuttavia individuare caratteri comuni nell'ambito delle miniere tradizionali: il flusso di lavorazione può essere descritto sinteticamente come abbattimento del materiale utile, seguito dal suo trasporto all'esterno, che comporterà un'evoluzione della miniera. Altro ambito comune è l'ambiente sotterraneo di lavorazione.

Proprio grazie a quest'ultimo, il peso predominante per quanto riguarda i costi iniziali di avviamento di una miniera è dato dalla creazione di pozzi e galleria, dalla loro messa in sicurezza e dall'installazione dei macchinari fissi, che comunque possono variare notevolmente a seconda del minerale coltivato.

L'organizzazione dell'impresa deve provvedere al coordinamento tra l'abbattimento ed il trasporto del materiale, e garantire i servizi essenziali al processo, come distribuzione dell'energia, ventilazione ed illuminazione dei tunnel. Normalmente, la metodologia di scavo prevede di frantumare il materiale componente il giacimento con esplosivi o macchine da scavo, per poi asportarlo ed avviarlo alle successive lavorazioni.

Tipi di energia impiegati

L'energia maggiormente impiegata nelle miniere è energia di tipo elettrico, usata sia come alimentazioni per motori, che per produrre aria compressa, altra fonte di energia secondaria molto utilizzata in miniera. La corrente elettrica sta sostituendo gradualmente l'aria compressa, grazie a vantaggi quali costi di manutenzione ridotti, continuità di servizio e possibilità di azionamento a distanza; per contro problemi quali il costo notevole di elettrificazione, i vari problemi di sicurezza correlati e la difficoltà di adattamento per macchine alternative costituisce talvolta un problema per impianti già avviati.

Le corrente elettrica comunemente impiegata è di tipo alternato, eccetto che per impianti di trasporto su rotaia e motori per argani di estrazione ad elevata potenza, dove viene preferita la corrente continua. La tensione varia mediamente dai 5000 ai 6000 V: particolare attenzione va data alla progettazione del materiale elettrico di miniera, infatti esso dovrà sopportare in maniera adeguata urti e usura, essere incombustibile e protetto da fonti che possono causare malfunzionamenti, come acqua o polveri, o esplosioni; in modo tale da essere compatibile con le opportune norme di sicurezza. L'aria compressa è prodotta da compressori volumetrici, ed è utilizzata a pressioni che vanno dai 6 ai 7 bar, ed è soprattutto usata con macchine operatrici a movimento alternativo (organi & martelli pneumatici), o rotativi (trapani, generatori elettro pneumatici).

Viene sfruttata, in misura comunque minore, energia di tipo termico, principalmente utilizzata per generatori elettrici di emergenza e per servizi esterni, come riscaldamento di vari ambienti.

Trasporti

I trasporti sotterranei del materiale estratto possono essere divisi in trasporti di cantiere e trasporti principali: i primi trasportano il materiale dal fronte di abbattimento ad un punto di raccolta, e sono caratterizzati da postazioni provvisorie, che possono essere rimosse o spostate con grande facilità, mentre i secondi portano il materiale nel punto dove poi saranno indirizzati verso l'esterno, e sono generalmente impianti più stabili con "rendimento" maggiore, i quali possono essere discontinui (ad esempio vagoni montati su rotaie) o continui (tipicamente nastri trasportatori).

I nastri trasportatori sono usati specialmente per miniera con una produzione non particolarmente dispersa, infatti il nastro trasportatore lavora con continuità e il trasporto risulta fortemente automatizzabile; i nastri possono essere lunghi alcuni chilometri. I trasporti su via ferrata, che hanno accompagnato l'evoluzione delle miniere sin dalle origini, comportano un'organizzazione più complessa del trasporto del materiale: i vagoncini hanno una capacità che varia dai più piccoli, spinti a mano, contenenti sui 500 litri di materiale, fino ai più grossi, utilizzati nei grandi impianti, che ne contengono fino a 12000 litri. Lo scarico del materiale può avvenire tramite l'apertura di una parete laterale oppure mediante il rovesciamento completo del carrello, costruito appositamente.

Estrazione

Rappresenta l'ultima fase dello scavo, in cui il materiale viene portato al di fuori della miniera mediante dei contenitori che viaggiano mediante delle guide in pozzi verticali comunicanti con l'esterno (ad esempio delle gabbie che contengono i vagoncini sui cui era stato caricato il minerale): tali contenitori sono movimentati da funi collegate ad un motore. Più raramente l'estrazione è effettuata idraulicamente o su nastri trasportatori.

Il motore per il sollevamento dovrà essere in grado di operare a diversi regimi di velocità: con massimi di 24 m/s per il trasporto di materiale, 8 m/s per il trasporto del personale, e 0,5 m/s in caso di verifica delle installazione nel pozzo. I motori possono essere sia in corrente continua che alternata, questi ultimi asincroni trifase.

Problemi di sicurezza

Constantin Meunier, Minatori a Borinage (fine sec. XIX)

Nelle miniere, ai possibili incidenti generali che si possono verificare nelle comuni attività di lavoro, vanno aggiunti quelli legati alla particolarità dell'ambiente di lavoro. Nonostante la grande risonanza mediatica delle sciagure minerarie, va tuttavia specificato che l'industria mineraria non figura ai primi posti per numero di infortuni e morti sul lavoro: ciò è principalmente dovuto alle condizioni di soggezione per l'ambiente di lavoro e la varietà di operazioni compiute dai minatori, che comporta una notevole attenzione sul posto di lavoro.

Presenza di gas

La presenza di gas può essere nociva per più motivi, che vanno dalla possibile asfissia dei lavoratori, fino alla causa di terribili esplosioni. Tra i principali gas pericolosi per le miniere si può citare il grisù, un gas composto per gran parte di metano, che miscelato con l'aria in particolari percentuali, può dare luogo ad esplosioni; il grisù è comune nelle miniere di carbone. L'ossido di carbonio si può sviluppare in seguito ad esplosioni ed incendi, oltre che per causa dei motori diesel eventualmente presenti in miniera; può causare morte per asfissia in pochi minuti anche in bassissimi tenori, a cui si aggiunge la sua caratteristica inodore. L'idrogeno solforato, presente nelle miniere di zolfo e di solfuri, è molto velenoso, ma può essere avvertito dagli operatori grazie al suo caratteristico odore di uova marce.

Ventilazione

Nelle miniere sotterranee la ventilazione ha per principali finalità le seguenti funzioni.

• Fornire ai lavoratori occupati un ambiente sano(e anticamente anche agli animali impiegati).
• Mantenere l'atmosfera sotto livelli d'inquinamento accettabili.
• In certi casi mantenere una temperatura idonea.

Eduzione

Per eduzione s'intende l'evacuazione dell'acqua che altrimenti allagherebbe la miniera. Le prime macchine ideate da Thomas Newcomen erano destinate a questa funzione.

Fine vita

Ogni miniera ha un ciclo di vita che dipende dalla quantità di riserve, dalla velocità di estrazione e dalla sostenibilità nel tempo della convenienza economica all'estrazione. Al termine del ciclo di vita della miniera si pone il problema della preservazione dell'ambiente naturale e della sua ricostituzione, nei limiti del possibile, nelle condizioni quanto più simili alla situazione originaria. Tali condizioni sono generalmente fissate al momento dell'inizio dello sfruttamento e seguono un programma che il concessionario deve seguire a partire dall'ottenimento della concessione estrattiva.

Bibliografia

• Enciclopedia della scienza e della tecnica, vol. 6, Milano, Arnoldo Mondadori Editore, 1963.

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