MINERARIA, INDUSTRIA

MINERARIA, INDUSTRIA (App. III, 11, p. 120, e v. miniera: XXIII, p. 376; App. II, 11, p. 325)

L'i. estrattiva si è avvalsa nell'ultimo quindicennio del continuo sviluppo della meccanizzazione, che interessa ormai tutte le fasi del ciclo produttivo, e dell'automazione, che trova notevole impiego nei settori dei trasporti e della ventilazione ed è ancora in via sperimentale nei cantieri di coltivazione.

Molte miniere hanno così potuto servirsi di un unico centro di controllo che, raccolte le informazioni di tutta la miniera, predispone gl'interventi, i quali possono essere attuati immediatamente, grazie anche al perfezionamento dei mezzi di comunicazione radiotelefonici.

La possibilità di avere istante per istante la visione contemporanea e completa di tutte le fasi produttive e la tempestività dell'intervento straordinario conseguente a situazioni impreviste, relativamente frequenti in miniera, hanno determinato un netto miglioramento dell'organizzazione. Inoltre notevoli miglioramenti tecnologici sono stati realizzati nello scavo delle vie di transito e di trasporto, nei cantieri di coltivazione, nei trasporti e nell'estrazione.

Vie di trasporto e di transito. - Un notevole incremento del rendimento per uomo-turno ed energetico si è ottenuto, nei metodi di scavo tradizionali, con l'adozione di gruppi di perforazione semoventi dotati di perforatrici idrauliche, che consentono l'eliminazione dell'aria compressa, l'aumento della velocità di perforazione e la contrazione dei tempi morti; resa possibile, quest'ultima, dalla programmazione del ciclo di lavoro mediante un elaboratore incorporato al carro di perforazione (fig. 1).

Una più razionale distribuzione delle mine, resa possibile dalle migliorate conoscenze degli effetti dell'esplosivo sulle rocce e il diffondersi dell'uso di miscele esplosive di costo assai più basso degli esplosivi classici (ma con azione pressoché identica ai fini pratici), hanno consentito un miglioramento delle tecniche di abbattimento e una riduzione del costo per metro di avanzamento.

Malgrado la contrazione del costo di avanzamento, derivante dal miglioramento delle tecniche tradizionali di abbattimento con esplosivo, si va comunque diffondendo l'impiego dell'abbattimento meccanico nello scavo anche in rocce resistenti.

L'apertura di vie verticali o subverticali è oggi esclusivamente meccanica, con attrezzature che, sebbene operino con diversa concezione, consentono tutte un miglioramento delle condizioni di sicurezza (fig. 2).

Nello scavo di gallerie orizzontali, invece, le numerose frese in esercizio risultano concorrenziali con i metodi classici solo per rocce di particolari caratteristiche meccaniche (fig. 3).

Nel campo dell'armamento in galleria si è generalizzato il bullonamento del tetto e, sempre più di frequente, di tutta la sezione, soprattutto quando le gallerie sono asfaltate.

Poiché la velocità di avanzamento delle macchine di abbattimento, quando sono usate in rocce di caratteristiche favorevoli all'abbattimento meccanico, veniva frenata dalla messa in opera dell'armamento definitivo, è in via di sperimentazione un sostegno provvisorio semovente, che consente di svincolare le fasi di abbattimento e di armamento.

Cantieri di coltivazione. - Gl'ingenti miglioramenti di produttività realizzati anche nelle fronti di coltivazione si devono attribuire essenzialmente al perfezionamento dei mezzi usati poiché il disegno dei cantieri non ha subìto radicali cambiamenti.

Nelle miniere di carbone si è generalizzato l'uso di armature ad avanzamento automatico, con portanze per singola pila di oltre 400 tonnellate. Ciò ha consentito di estendere la coltivazione a fronte lunga anche in giacimenti a piccola profondità, dove una volta si era vincolati alle fronti corte, meno redditizie delle prime.

In molte miniere si sono potuti realizzare negli ultimi tempi avanzamenti di 8 ÷ 10 m al giorno per fronti lunghe 200 m con l'impiego di attrezzature simili a quelle riportate nelle figg. 4 e 5. Nell'esempio la tagliatrice a tamburo può avere una potenza installata di 500 kW ed essere alimentata con tensioni sino a 5000 V. Si sono potuti raggiungere valori così elevati della tensione di alimentazione grazie ai progressi realizzati nella costruzione dei cavi di alimentazione e delle apparecchiature di controllo e di sicurezza della rete di distribuzione dell'energia elettrica.

Nelle coltivazioni in sotterraneo, ove è ancora conveniente l'uso dell'esplosivo, i più alti rendimenti di perforazione hanno consentito di aumentare l'altezza dei sottolivelli (fig. 6) sino a 20 ÷ 30 m e, conseguentemente, di contrarre il numero di gallerie di sottolivello.

Nelle coltivazioni discendenti, sia con franamento del tetto sia con ripiena, si va generalizzando l'impiego della ripiena cementata. Il calcestruzzo, che costituisce il tetto e le pareti della coltivazione, ha caratteristiche meccaniche tali da consentire l'eliminazione dell'armamento: siffatti cantieri di coltivazione raggiungono talora larghezze superiori a 5 metri. Ne deriva la possibilità d'introdurre macchine di perforazione e mezzi di carico e trasporto potenti e veloci.

Nelle miniere in cui viene utilizzato il metodo di coltivazione per sottolivelli con scoscendimento del tetto (fig. 7), i già citati progressi nella perforazione, unitamente a un razionale studio del moto del minerale durante lo spillamento e il carico, hanno consentito anche in questo caso l'aumento dell'altezza dei sottolivelli.

La coltivazione per dissoluzione ha avuto interessanti applicazioni anche in Italia nelle miniere di salgemma; l'ampia diffusione nella letteratura tecnica di numerosi progetti proposti anche per altri minerali lascia intravvedere un vasto impiego di questo metodo estremamente economico. Si va sviluppando l'abbattimento idraulico in sotterraneo nelle miniere di carbone.

Nel campo delle coltivazioni a cielo aperto di combustibili fossili, sia di limitato potere energetico sia relativamente profondi, le aumentate dimensioni delle macchine hanno assunto importanza determinante. Sono oggi in esercizio drag-line con benne della capacità di 200 m³ e sbracci di 50 m che scaricano su gruppi di frantumazione semoventi collegati con nastri trasportatori, il cui spostamento è realizzato meccanicamente.

La meccanizzazione si va introducendo anche nelle cave di materiali litoidi, il cui consumo nel 1976 ha raggiunto in Italia circa 500 milioni di t; livelli di produzione tali da imporre il passaggio, per tutte le cave, da un'attività artigianale a un'attività industriale.

L'aumento considerevole del materiale abbattuto ha imposto in tutte le attività estrattive a cielo aperto il rispetto dell'ambiente, per cui nuove tecniche sono state introdotte per il ripristino delle condizioni ambientali, assunto oramai al ruolo di parte integrante della progettazione.

Settore dei trasporti. - L'automazione e il controllo a distanza oramai sono norma, sia per i trasporti continui con nastri (sempre più diffusi) sia per i treni costituiti da berline sino a 10 m³ di capacità in grado di raggiungere in galleria velocità dell'ordine di 70 km³/h.

Le possibilità di realizzare pochi cantieri di elevata capacità produttiva, unitamente all'aumentato rendimento del trasporto, hanno consentito di ampliare la zona d'influenza dei pozzi, la quale spesso supera oggi i 10 km di diametro e dispone di impianti di estrazione di potenze sempre più elevate.

La novità più rivoluzionaria, nel settore estrazione e trasporto, consiste nell'applicazione dell'estrazione idraulica del grezzo e del trasporto idraulico sia all'esterno sia all'interno. Quest'ultimo, utilizzato per tutti i minerali, si è diffuso nel mondo soprattutto per il carbone e si hanno esempi di carbodotti che coprono distanze superiori a 400 km effettuando il trasporto di molti milioni di t per anno.

L'economicità di questo tipo di trasporto rispetto ai mezzi classici è stata messa in evidenza con la realizzazione di alcuni impianti già in esercizio da qualche anno.

Nel campo della ricerca si è particolammente sviluppata la meccanica delle rocce. Nuove e precise strumentazioni hanno consentito di misurare le deformazioni nell'interno di scavi in sotterraneo e di determinare le caratteristiche meccaniche degli ammassi rocciosi. L'adozione di metodi di analisi delle misure anche assai sofisticati consentono di valutare lo stato di sollecitazione indotto e, seppure con qualche approssimazione, la statica dei vuoti, migliorando la sicurezza del lavoro e consentendo l'incremento della produttività.

La possibilità di misurare le caratteristiche dell'onda d'urto indotta dallo scoppio di un esplosivo nel terreno circostante la camera di scoppio ha consentito una più razionale utilizzazione di questa fonte di energia che tuttora permane la più usata nelle i. estrattive.

I metodi e i mezzi della ricerca operativa con l'ausilio di elaboratori sono ormai utilizzati in tutte le attività minerarie di un qualche rilievo, oltre che per il controllo del processo, per l'ottimizzazione del progetto e nel suo complesso e nelle sue singole fasi.