La coltivazione sotterranea raggruppa tutti i metodi estrattivi in cui l’accesso al giacimento avviene attraverso opere in sotterraneo — gallerie orizzontali (sztrekk), inclinati e pozzi — anziché rimuovere il materiale di copertura dalla superficie. È la scelta obbligata quando il rapporto di sterile della coltivazione a cielo aperto supera la soglia economica, quando la profondità del giacimento è elevata, o quando vincoli ambientali e paesaggistici vietano l’apertura di cave.
Classificazione dei metodi
I metodi di coltivazione sotterranea si classificano in funzione del supporto che viene (o non viene) lasciato al tetto del cantiere estrattivo:
Metodi con tetto sostenuto artificialmente
- Cameroni e pilastri (Room and Pillar): si scavano camere regolari lasciando pilastri di minerale intatti a sorreggere il tetto. È il metodo più semplice e sicuro per giacimenti sub-orizzontali di carbone, salgemma, potassa. Il recupero del minerale è limitato (50–70%) dai pilastri non estratti.
- Pilastri abbandonati e recupero ritardato: variante in cui i pilastri vengono estratti in un secondo tempo, controllando il cedimento progressivo del tetto (caving).
Metodi con abbassamento controllato del tetto (caving)
- Sublevel caving: il giacimento viene suddiviso in livelli orizzontali (sub-livelli). Dall’interno di ciascun sub-livello si perfora verso l’alto e si spara, facendo crollare la roccia che viene poi raccolta. È efficiente ma distruttivo: non permette di isolare il minerale dallo sterile nel flusso.
- Block caving: per giacimenti massicci, l’intero blocco di minerale viene sottosgminato alla base e lasciato collassare per gravità in camere di raccolta (drawpoints). Ha costi unitari molto bassi e altissima produttività, ma richiede giacimenti di grandi dimensioni e rocce con adeguata fragilità (cave-ability).
Metodi con ripiena (cut and fill)
Il cantiere estrattivo viene riempito man mano con materiale inerte (sterile, sabbie di flottazione, cemento) a mano a mano che si scava. Consente un elevato recupero del minerale e un ottimo controllo della stabilità, ma è più costoso. Adatto a giacimenti di valore elevato (oro, argento, rame).
Infrastrutture sotterranee
Una miniera sotterranea richiede:
- Pozzi (verticali) o discenderie (inclinate) per l’accesso di personale, materiali e per l’estrazione del minerale.
- Gallerie di accesso (drift, adit) per collegare pozzi e cantieri ai livelli di produzione.
- Ventilazione: obbligatoria per diluire gas pericolosi (metano, CO, CO₂, polveri) e mantenere temperatura e umidità entro limiti di legge. Il circuito ventilatorio si basa sulla differenza di pressione creata da grandi ventilatori assiali di superficie.
- Drenaggio: pompe per smaltire le acque di infiltrazione.
- Impianti di sollevamento (hoisting): skip o gabbie azionati da motori elettrici di grande potenza.
Sicurezza in sotterraneo
La coltivazione sotterranea è intrinsecamente più pericolosa di quella a cielo aperto. I rischi principali sono:
- Colpi di roccia (rockbursts): rilasci improvvisi di energia elastica accumulata nella roccia sotto elevate tensioni litostatiche, tipici delle miniere profonde.
- Crolli e cadute di roccia dal tetto (falls of ground): prevenuti con bullonatura sistematica, reti metalliche e calcestruzzo proiettato (shotcrete).
- Grisou: nelle miniere di carbone, il metano rilasciato dal carbone può formare miscele esplosive; il controllo della ventilazione è vitale.
- Colate di fango: cedimento improvviso di ripiena satura d’acqua o di barriere verso lavori allagati.
Confronto con la coltivazione a cielo aperto
| Parametro | Sotterranea | Cielo aperto |
|---|---|---|
| Profondità applicabile | Illimitata (> 3000 m) | Economica fino a ~600–800 m |
| Impatto superficiale | Minimo | Ingente |
| Costo unitario (t minerale) | Più alto | Più basso |
| Produttività | Minore (tranne block caving) | Molto alta |
| Recupero del giacimento | Variabile (50–95%) | Alto (85–95%) |