Corso COLTIVAZIONE E GESTIONE DELLE CAVE

Corso COLTIVAZIONE E GESTIONE DELLE CAVE
Laurea di Base, Laurea Specialistica in Ingegneria per l’Ambiente e il Territorio (1° semestre).
Indirizzi
Georisorse e Geoingegneria (obbligatorio), Difesa del suolo, Ambiente e Pianificazione (a scelta)
Durata: 50 ore (5 ore/settimana)
Crediti: 5
Docente incaricato: Dott. Ing. Nicola Careddu.
Obiettivo: Trasmettere agli allievi ingegneri ambientali le conoscenze di base relative all’attività estrattiva a cielo
aperto (materiali e loro caratteristiche e usi, metodi di coltivazione, scelte tecnologiche, organizzazione del lavoro,
economia e pianificazione della produzione, aspetti normativi e legislativi).
Requisiti: Nozioni di base della geologia, dell’ingegneria degli scavi e dell’economia
Nozioni verificabili: Progettazione completa dell’unità produttiva (Definizione delle riserve, determinazione della
fossa ultima economica, metodi di coltivazione, operazioni di movimento terra e scelta delle macchine, operazioni di
abbattimento con esplosivo, operazioni di taglio e tecnologie, organizzazione della produzione, calcolo dei costi
industriali)
Programma del Corso
1. Generalità [2 ore]
Problematiche generali delle escavazioni a giorno nell'ingegneria civile e mineraria. Occupazione del suolo e
competizione con attività economiche concorrenti. Dati di riferimento.
2. I materiali [3 ore]
I materiali oggetto dell'attività di cava. Dati statistici delle produzioni e dei consumi. Tendenze e prospettive di
sviluppo. Indici di riferimento. Caratterizzazione fisica, chimica, tecnologica e merceologica. Normazione della
qualità dei materiali. Macchine e strumenti di saggio. Procedure. Certificati di idoneità per i diversi impieghi delle
rocce ornamentali. Fattori che condizionano l'attività di scavo. Parametri geomeccanici e strutturali.
3. Indagini di riconoscimento [2 ore]
Richiami sul problema dell’individuazione delle riserve minerarie. Utilizzazione dei metodi geofisici (cenni), trincee
e sondaggi.
4. Impostazione razionale dei lavori [3 ore]
Disegno dello scavo. Tipologie di riferimento. Cave di monte e di pianura, impostate in pendio, a fossa, a pozzo e in
sotterraneo.
Articolazione funzionale degli spazi operativi: fronti, piazzali, piste e rampe, centri di accumulo e ripresa. Impianti e
servizi vari. Iniziative a spazio consortile.
5. Metodi di coltivazione [5 ore]
Escavazione per platee, per fette verticali, per trance discendenti, per subissamento, per grandi varate e per
abbattimento selettivo. Attacco del fronte con riguardo alle caratteristiche strutturali della roccia e ai motivi
economici ed ecologico-ambientali.
6. Coltivazione di giacimenti massivi [5 ore]
Open pit e opencast mining. Parametri fondamentali per la configurazione finale dello scavo. Determinazione della
fossa ultima economica. Metodo di Lerchs Grossman. Metodo del tronco mobile. Impostazione del problema della
pianificazione a lungo termine.
7. Coltivazione di giacimenti stratiformi [4 ore]
Auger mining. Coltivazione per scoperchiamento. Area mining. Contour mining. Metodo per riduzione della
pendenza. Metodo per riempimento di depressioni. Rimozione della sommità della montagna. Rimozione per
blocchi.
8. Tecnologie di taglio [3 ore]
Taglio al monte con cordone detonante o polvere nera in fori da mina ravvicinati. Disgregazione termica con
fiamma delle rocce dure. Impianti a filo elicoidale, lento e veloce. Filo diamantato. Taglio con segatrice a catena
dentata o cinghia diamantata. taglio con dischi di vario tipo e disegno. Produttività e costi unitari nelle operazioni di
taglio con sistemi continui. Prospettive di applicazione di tecnologie innovatrici: taglio profondo e di finitura
superficiale dei blocchi con getti d'acqua ad elevata pressione (waterjet). Fondamenti sperimentali e risultati
industriali.
9. Coltivazione delle rocce ornamentali [3 ore]
Metodi di coltivazione per taglio. Platee orizzontali (grandi bancate, gradini bassi, blocchetti da costruzione). Fette
verticali. Abbattimento selettivo. Squadratura dei trovanti. Coltivazione per subissamento. Coltivazione in
sotterraneo (tunnel, grandi camere, camere e pilastri). Bacini produttivi.
10. Attività di trasformazione del materiali lapidei [6 ore]
Movimentazione dei blocchi in cava e in stabilimento. Riquadratura e lavorazioni secondarie. Spaccarocce.
Segagione, calibratura, finitura superficiale e taglio a misura delle rocce ornamentali (operazioni di lucidatura,
fiammatura, bocciardatura, sabbiatura). Telai a filo. Telai monolama tradizionali e diamantati. Dischi ortogonali.
Telai multilama a graniglia abrasiva. Lavorazioni speciali. Criteri di scelta. Problemi gestionali.
11. Utilizzazione dei materiali lapidei [2 ore]
Problemi e metodi di messa in opera nell'edilizia, viabilità, arredo urbano.
12. Organizzazione del lavoro [2 ore]
Studio del ciclo produttivo. Modelli deteministici del tempo di ciclo. Diagrammi di lavoro. Intercambiabilità dei
ruoli della manodopera. Utilizzazione razionale delle risorse umane e materiali.
13. Sistemi di trasporto in superficie [4 ore]
Scelta del sistema di trasporto. Tracciato delle strade e piste interne. Analisi sistemica e processo decisionale.
Trasporto per nastri. Trasporto per ferrovia. Trasporti interni nell’area di produzione. Caratteristiche dei percorsi
stradali. Sicurezza. Organizzazione del trasporto. Sistemi misti. Simulazione del traffico. Dimensionamento della
flotta. Valutazione dei costi di esercizio per le singole operazioni e per l'attività nel suo complesso.
14. Esercitazione: progetto e dimensionamento di una miniera o di una cava [6 ore].
Valutazione del giacimento. Calcolo del rapporto S/M limite economico. Scelta del metodo di coltivazione.
Organizzazione del cantiere. Dimensionamento dello scavo e scelta delle macchine (scavo, trasporto e perforazione).
Dimensionamento della volata. Ricostruzione dei costi e bilancio economico complessivo.
Nell’ambito del corso sono previste visite tecniche in cave o miniere a cielo aperto e in laboratorio
Materiale didattico:
Appunti delle lezioni;
Video, presentazioni e materiale illustrativo1;
Manuali tecnici1;
Pubblicazioni e atti di congressi scientifici1;
Riviste tecniche di settore (Quarry & Construction, Marmomacchine, ecc.)2;
Testo “Surface mining” (Kennedy Editor)2;
Testo “SME Mining Engineering Handbook” (Hartman Senior Editor)2;
Testo “Il Primavori”, Lessico del settore lapideo (Giorgio Zusi Editore)2;
Testo “Planet Stone”, Piero Primavori (Giorgio Zusi Editore)2.
Testo “Open pit mine – Planning & Design”, W. Hustrulid and M.Kuchta2;
Testo “Manuale preatico di esplosivistica civile”, Danilo Coppe (Edizioni Pei)2.
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Disponibili presso il docente.
Disponibili presso la biblioteca del DiGITA.
Modalità d’esame:
L’allievo dovrà presentare il progetto di una cava o di una miniera a cielo aperto e sostenere una prova orale sul
programma del corso.