coltivazióne

Lessico

sf. [sec. XVI; da coltivare].

1) Atto ed effetto del coltivare; modo di coltivare: la coltivazione delle patate; provvedere alla coltivazione dei campi; coltivazione intensiva. Anche scienza del coltivare, agronomia.

2) Il terreno coltivato e le piante stesse nel loro insieme: il gelo ha rovinato le coltivazioni.

3) Nell'industria mineraria, fase finale del ciclo di individuazione e raccolta dei materiali utili preceduta dalle fasi di ricerca, prospezione, preparazione, tracciamento.

Industria mineraria: generalità

La coltivazione dei materiali utili, sia di cavai miniera, è la fase più complessa e importante del ciclo minerario e comporta la scelta oculata del metodo di estrazione dipendente non solo da fattori tecnici ma anche economici. Dal punto di vista tecnico, gran parte dei metodi può raggrupparsi in due tipi fondamentali (a cielo aperto e in sotterraneo) e in un certo numero di tipi particolari detti genericamente coltivazioni speciali, ciascuno con variabili dipendenti dalla forma geologica dei giacimenti (ammasso, filone, strato), dalla loro natura e dal tipo di roccia incassante e dei terreni di ricoprimento.

Industria mineraria: coltivazioni a cielo aperto o a giorno

Il termine si adotta quando il giacimento affiora su un'area estesa o quando, pur non affiorando, è situato a profondità relativamente piccola sotto la superficie del suolo . Il valore del rapporto fra il volume del materiale che ricopre il giacimento e il volume del minerale utile ricavabile (coefficiente di ricoprimento) è importante perché esprime il limite economico di coltivabilità del giacimento. La coltivazione a cielo aperto consente l'impiego di macchine sempre più potenti e perfezionate: escavatori a catena di tazze o a ruota di tazze, pale meccaniche, benne manovrate da un braccio (dragline), benne guidate da funi sospese fra due piloni (slackline), benne striscianti, bulldozer, ruspe, rippers, ecc. I metodi di coltivazione a giorno si possono ricondurre tutti al tipo detto a gradini, che consta nell'intagliare, nel giacimento, una successione di piattaforme digradanti (gradini): le varianti dipendono dal tipo del giacimento, del minerale, delle rocce incassanti, del ricoprimento e dalle condizioni topografiche. Nei terreni pianeggianti si usa di solito il metodo a fronte unica: si realizza cioè un lungo gradino che può avere avanzamento parallelo, a ventaglio o a blocchi. Si regola l'abbattimento in modo che lo sterile si possa trasportare su aree prestabilite o scaricare dirimpetto alla fronte, sull'area prima occupata dal minerale che si è asportato; le vie di accesso ai gradini sono costituite da rampe inclinate fino a 20º, sulle quali si spostano le macchine per raggiungere le postazioni di lavoro; lo sterile viene scaricato dagli escavatori su nastri o su autocarri dumpers o su vagoni ferroviari. In montagna si adottano i metodi a gradini aperti, che seguono il pendio secondo le curve di livello, e a imbuto, in cui i gradini seguono curve chiuse sempre più strette verso il basso; in questo secondo caso nel fondo si apre un fornello di getto (glory hole), nel quale viene convogliato il minerale abbattuto che giunge su nastri o altri mezzi di trasporto per andare fino a un pozzo di estrazione. Per rocce silicee durissime viene spesso usato il jet piercing, dardo di fiamma di un bruciatore di miscela petrolio-ossigeno che sostituisce le mine. Nelle cave di marmo e di altre pietre da taglio si usa il filo elicoidale, col quale si tagliano dalla viva roccia blocchi di grandi dimensioni.

Industria mineraria: coltivazioni in sotterraneo

La coltivazione in sotterraneo richiede, di volta in volta, la scelta del metodo più opportuno o l'ideazione di nuovi metodi, in quanto molteplici sono i fattori che intervengono a complicare il lavoro. Basti pensare alle differenze chimico-meccanico-fisiche dei vari minerali e delle rocce incassanti, all'estrema variabilità delle concentrazioni (dal 100% per i carboni a poche unità per cento per molti metalli) anche nell'ambito di un medesimo giacimento, ai problemi derivanti dalla circolazione delle acque sotterranee, dalla presenza di gas, di polveri, di radiazioni nocive, alla natura topografica del terreno in cui si opera. Un tempo effettuata con il solo ausilio di idonei attrezzi oggi è in gran parte (dove possibile) meccanizzata. I metodi di coltivazione in sotterraneo sono più di 150 ma, in sostanza, sono tutti classificabili in base ai tre modi nei quali viene a trovarsi lo spazio lasciato nel sottosuolo dopo l'estrazione del minerale. Tale spazio viene lasciato vuoto (coltivazione per vuoti); viene occupato dalla roccia che sovrasta il giacimento, fatta franare in modo controllato (coltivazione per frana); viene riempito con materiali affluiti dall'esterno o dall'interno (coltivazione per ripiena).

Industria mineraria: coltivazioni in sotterraneo, coltivazione per vuoti

Questo tipo di coltivazione può essere effettuata: A) per camere isolate, la cui dimensione dipende dalla solidità della roccia, o per strozzi, nei quali l'abbattimento avviene per gradini diritti entro vuoti altissimi, larghi anche più di 10 m. B) A magazzino pieno, usato per giacimenti di notevoli dimensioni. Partendo da un livello di base, si abbatte il minerale con scoronamenti, lasciando al piede del massiccio una serie di tramogge. Dalle tramogge si preleva il minerale facendo in modo che il suo livello di base si mantenga a una distanza pressoché costante sotto la corona della camera di abbattimento che ha per pavimento, sul quale stanno gli operai, il minerale stesso. C) A magazzino vuoto: a) con abbattimento a fette orizzontali a partire da fornelli, livello base e tramogge come sopra, però mantenute vuote; gli operai lavorano stando su palchetti sospesi entro i fornelli; b) con abbattimento in sottolivelli, metodo diffusissimo nei giacimenti con rocce incassanti resistenti. I massicci sono limitati da gallerie di base (con tramogge) e di testa; a partire da un fornello, si scavano i sottolivelli, distanti verticalmente 10 m, e si abbattono per scoronamento. Avanza prima il sottolivello più basso affinché il minerale che cade dai più alti nel magazzino non disturbi il lavoro nei più bassi. D) A camere e pilastri abbandonati, usato nei giacimenti stratificati di potenza fino a 10 m; si scavano gallerie ortogonali che delimitano pilastri a scacchiera o a quinconce e che, finita l'estrazione, vengono abbandonate. E) A camere e diaframmi, molto usato per strati di carbone: si aprono camere larghe fino a 20 m, lunghe 30÷40 m, separate da diaframmi lasciati a sostegno del tetto e poi parzialmente recuperati.

Industria mineraria: coltivazioni in sotterraneo, coltivazione per frana

La coltivazione per frana può essere effettuata: A) con lunghe fronti in direzione della galleria, metodo assai diffuso nelle miniere di carbone. In un pannello limitato a monte e a valle da una galleria di livello, la fronte di scavo, lunga anche più di 300 m, avanza mantenendosi ortogonale alle due gallerie. Fra la fronte e una prima fila di puntelli a essa parallela operano le macchine per l'abbattimento. Altre due file di puntelli delimitano due corridoi per le macchine trasportatrici e per i servizi. Al piede di una terza fila di puntelli si arresta la frana di blocchi che, dopo il disarmo, si staccano dal tetto. B) Con lunghe fronti montanti o discendenti, è analogo al precedente ma la fronte, parallela alle curve di livello, avanza secondo la massima pendenza risalendo o scendendo entro lo strato. C) A camere e pilastri o a camere e diaframmi, si effettua il tracciamento preliminare come negli analoghi metodi della coltivazione per vuoti; i pilastri o i diaframmi però, dopo aver vuotato le camere, vengono abbattuti provocando la frana del tetto a contatto col minerale. D) Con sottolivelli, adottato quando le rocce incassanti sono franose. Dalla galleria di base si sale con fornelli fino al livello di testa e a partire dai fornelli si scavano i sottolivelli distanti fra loro da 5 a 12 m. L'abbattimento, in ritirata, parte dal sottolivello più alto tenendo la frana del tetto, o delle sponde, a contatto col minerale. E) Con camere-magazzino divise da diaframmi recuperabili, usato in ammassi e filoni potenti. Si scavano camere lasciandole piene di minerale abbattuto; raggiunto il limite superiore della coltivazione, si vuotano le camere e al tempo stesso si demoliscono i diaframmi. F) Con fette orizzontali discendenti, in ogni fetta si abbatte il minerale per trance, longitudinali o trasversali, la cui corona coincide con la frana di tetto e ne è separata solo da un tavolato sostenuto dall'armamento. G) Per subissamento, usato in giacimenti friabili non argillosi: si traccia una rete di gallerie ortogonali e si demoliscono progressivamente le file di pilastri rimasti all'incrocio delle gallerie. H) Per massicci verticali con fornelli inclinati, si isolano, mediante fornelli verticali, dei parallelepipedi alti più di 100 m, sezione 50×50 m, partendo da un piano di base. Su questo corrono gallerie dalle quali si sviluppa un sistema di fornelli inclinati facenti capo a una rete ortogonale di gallerie orizzontali situate alla radice del massiccio da coltivare; queste lasciano fra loro una scacchiera di pilastri che, demoliti tutti insieme, provocano il franamento del massiccio, che si automacina e scende nei fornelli inclinati fino alle tramogge.

Industria mineraria: coltivazione in sotterraneo, coltivazione per ripiena

È un tipo di coltivazione che comporta alcuni metodi i quali, nelle linee generali, non differiscono da quelli per frana (tracciamenti e avanzamenti analoghi) ma con la differenza che il vuoto lasciato dal minerale viene occupato dalla ripiena anziché dal materiale di frana. Metodi particolari sono quelli: A) a gradini rovesci, largamente applicato negli strati inclinati: fra un livello di base e uno di testa si perfora un fornello dal quale si apre un primo gradino avanzante in direzione e successivamente si aprono gli altri a mano a mano più in alto. Le fronti di abbattimento vengono così ad assumere l'aspetto del rovescio di una scala (da cui il nome). B) A lunghe (o a corte) fronti montanti, fra un livello di base e uno di testa si fa avanzare, in risalita, tutta la fronte lunga (o corta), sistemando la ripiena alle spalle. C) A fette orizzontali montanti a cantiere aperto, metodo detto anche per slarghi, molto diffuso nei grandi ammassi, purché in rocce resistenti. In un livello della miniera si demolisce completamente una prima fetta del giacimento; si riempie il vuoto con ripiena e, stando su questa, si demolisce per scoronamento la seconda fetta, e così di seguito.

Industria mineraria: coltivazioni speciali

Con l'espressione coltivazioni speciali si intendono quelle portate a compimento senza la presenza dell'uomo nel giacimento; la più importante è quella degli idrocarburi liquidi e gassosi. Altre coltivazioni speciali sono: A) quella del vapor d'acqua endogeno, effettuata mediante fori di sonda, praticati con particolari precauzioni date le pressioni e le temperature in gioco; si fa circolare nei fori fango mescolato con aria compressa. Il vapore che sale nei fori viene captato in superficie con un sistema di valvol, attraverso le quali viene immesso nelle tubazioni che lo convogliano alla centrale termoelettrica di utilizzazione. Questo metodo è applicato in modo imponente in Italia a Larderello dove vengono recuperati anche l'acido borico, l'ammoniaca, ecc., contenuti nel vapore. B) La coltivazione per fusione (metodo Frasch), largamente applicata nei grandi giacimenti solfiferi. Il giacimento viene raggiunto con fori di sonda nei quali si piazzano tre tubi concentrici: il più grande a contatto col terreno; uno al centro nel quale scende aria compressa e un terzo tubo intermedio. Fra il tubo grande e l'intermedio si fa scendere acqua surriscaldata a 170 ºC che fonde lo zolfo il quale, emulsionandosi con l'aria compressa, risale in superficie nell'intercapedine fra tubo interno e intermedio. Nel campo di colata lo zolfo solidifica e viene raccolto. C) La coltivazione per soluzione, utilizzata per giacimenti di sali solubili; si manda acqua, attraverso fori di sonda, che scioglie i sali e se ne satura; quindi viene riportata in superficie mediante pompe. I fori possono essere raggruppati in serie o distribuiti lungo linee (piste) che seguono la direzione della massima pendenza degli strati salini. D) L'abbattimento sotterraneo mediante acqua in pressione; si scavano gallerie che pendono leggermente verso un pozzo; il minerale incassato in rocce resistenti viene abbattuto con monitors che lanciano getti d'acqua alla pressione di 150 atm. La fanghiglia si raccoglie in vasche dalle quali viene pompata in superficie. E) La coltivazione che implica l'impiego di biotecnologie, come nel caso dei giacimenti di rame di bassa qualità, che vengono sfruttati utilizzando batteri particolari.

Ecologia: effetti ambientali della coltivazione mineraria

Tutti i tipi di coltivazione mineraria deteminano alterazioni ambientali a livello locale in relazione alla presenza sul luogo di alcune attività di trattamento dei minerali che danno luogo a rumore, emissione di polveri e fumi in atmosfera, inquinamento delle acque da parte degli scarichi liquidi, dei processi di trattamento e del dilavamento dei residui di lavorazione che in genere vengono accumulati all'aperto. La coltivazione mineraria a cielo aperto comporta la completa distruzione degli ecosistemi presenti al di sopra del giacimento e l'alterazione del complesso dei sistemi idrogeologici locali. Inoltre, se la quantità di materiali da estrarre è molto elevata, ne può risultare un'alterazione profonda della morfologia del paesaggio. Rumore, reflui aeriformi e liquidi e dilavamento dei residui possono essere ridotti in modo drastico adottando particolari sistemi di abbattimento, contenimento e tecnologie di depurazione. Il reinsediamento degli ecosistemi e il recupero delle alterazioni del paesaggio possono, invece, essere realizzati una volta terminata la coltivazione mineraria. Il riempimento delle aree coltivate non può sempre essere ottenuto utilizzando i residui di lavorazione eventualmente presenti, poiché essi hanno caratteristiche diverse dalla roccia madre e potrebbero dare luogo a diffusione di sostanze inquinanti ben oltre l'area di coltivazione. Dopo le opere di riempimento e recupero della morfologia ambientale, si può procedere alla ricopertura con suolo e vegetazione quanto più possibile uguale a quella presente in origine.