INTRODUCCIÓN La minería es una industria dinámica que avanza a gran velocidad con nuevas ideas y métodos que están evolucionando evolucionando constantemente. constantemente. Una característica de esta industria es la voluntad de intercambiar nuevas tecnologías y experiencias. Cada yacimiento yacimiento de minerales es único en cuanto a la l a geología, ley, orma, !etc". #i bien es cierto se $a producido estos últimos a%os una alza en los precios de los metales existe una uerte presi&n para ba'ar costos costos en la mayoría de las minas. (n el pasado la selecci&n del método de explotaci&n se basaba en técnicas aplicadas en otras minas y en experiencias adquiridas en yacimientos seme'antes seme'antes obtenidas en un entorno pr&ximo. (n la actualidad para abrir una mina o para cambiar el método de explotaci&n es indispensable e'ecutar un proceso de selecci&n del método de explotaci&n mediante parámetros especíicos del yacimiento como son) *eología, geometría del yacimiento, distribuci&n de leyes, propiedades geomecánicas geomecánicas del mineral y la roca enca'onante, condici&n condici&n de agua, aspectos econ&micos. La variaci&n de estos parámetros y la diicultad diicultad de la cuantiicaci&n cuantiicaci&n total de los mismos mismos impide el desarrollo desarrollo de reglas rígidas y esquemas precisos de explotaci&n aplicables a cada yacimiento particular La mina subterránea requiere una red extensa y cuidadosamente cuidadosamente planiicada para conseguir acceso a las áreas mineralizadas. +ara lo cual es necesario desarrollar c$imeneas verticales, galerías $orizontales, rampas inclinadas etc.. La excavaci&n de roca con un umbo de peroraci&n es la orma normal de lograrlo a excepci&n de los pozos donde la -áquina +eroradora +eroradora de C$imeneas C$imeneas compite con los métodos convencionales.
OBJETIVO ise%ar un sistema de extracci&n apropiado ba'o las características actuales del yacimiento explorado como son geología del lugar, morología, reservas ! si son grandes medianas peque%as, leyes de distribuci&n" condiciones geomecánicas, condiciones de agua. (sto puede ser interpretado como el camino para alcanzar la máxima utilidad de la operaci&n y seguridad en las operaciones operaciones de la mina, pero la decisi&n se basa en actores técnicos como) alta productividad, extracci&n máxima del mineral, condiciones de traba'o seguro, etc.
CLASIFICACIÓN Y COMPARACION GENERAL DE ALGUNOS MÉTODOS (l cuadro muestra algunos métodos aplicados en nuestro país dividiéndolos en ) • • •
-étodos con mínimo soporte -étodos con soporte adicional -étodos por $undimiento
-étodos con mínimo soporte o con espacios abiertos
-étodos con soporte adicional o con relleno
/. Cáma Cámara rass y pila pilare ress 0. 1a'eo 'eo por subniveles 2. 1a'eos 'eos verti vertica cale less en retroceso
3. Cort Cortee y rell rellen enoo ascendente 4. Co Cort rtee y rell rellen enoo descendente 5. 6lma 6lmace cena nami mien ento to provisional 7. (nti (ntiba baci ci&n &n con con cuadros 8. 1a'eos 'eos larg largos os < 6ltos costos de minado < 6lta recuperaci&n y ba'a diluci&n
< #on de diluci&n intermedia < -ala recuperaci&n
-étodos por $undimiento o derrumbes 9. :und :undim imie ient ntoo por por subniveles /;. :und :undimien imiento to por bloques
< =a'o costo por tonelada < =a'a recuperaci&n y uerte diluci&n
Descripción e !"#$n%s &'(%%s e e)p"%(!ción * E+PLOTACION SUBTERRANEA *,* M'(%%s c%n &-ni&% s%p%r(e % c%n esp!ci%s !.ier(%s MINADO POR CAMARAS Y PILARES (ste método consiste en excavar la mayor cantidad de mineral de'ando parte de este como pilares o columnas para sostener el tec$o. #e debe extraer la mayor cantidad posible de mineral a'ustando las dimensiones de las cámaras y pilares a propiedades de presión y resistencia. Los pilares pueden recuperarse total o parcialmente remplazando los pilares por otro material o extraer en orma de retirada para el posterior $undimiento del tec$o. (l actor econ&mico más importante es el tama%o de los pilares y la distancia entre ellos, este actor depende de) • • • • • •
(stabilidad ca'a tec$o (stabilidad del mineral +otencia del yacimiento +resi&n de la roca suprayacente iscontinuidades geol&gicas >orma y tama%o del pilar
imensiones de los pilares se determinan por comparaci&n entre la resis(enci! y la (ensión /er(ic!" &ei!,
Resis(enci!0 Material (roca o mineral ", interesa la resistencia a la compresi&n uniaxial. Discontinuidades, ?rientaci&n y resistencia al corte #i el pilar es atravesado por una discontinuidad cuya resistencia al corte es inerior al buzamiento entonces alla el pilar. Tensión /er(ic!" &ei!0 -étodos tradicionales como área atribuida o métodos numéricos como elementos initos. C?@ACAB@ ( 6+LAC6CAB@ /. 0. 2. 3.
Cuerpos con buzamientos menores a 2; grados -ineral y roca enca'onante relativamente competente -ineral que no requiera clasiicaci&n durante la explotaci&n ep&sito de gran potencia y área extensa
(ste método es de aplicaci&n universal a yacimientos tabulares sedimentarios) pizarras cupríeras, yacimientos de $ierro carb&n y potasio. L6=?(# ( (#6?LL? D +(+66CAB@ Consiste en ) /. ('ecutar pozos de iza'e 0. C$imeneas de ventilaci&n y servicios 2. *alerías de acceso 3. Eías para el transporte de mineral (l sector se prepara mediante galerías paralelas es decir galerías en direcci&n transversal de tal orma que por una penetra la corriente de ventilaci&n y por la otra sale. Una sirve para transporte y la otra para transito de personal, en minas grandes donde $ay mayor necesidad de ventilaci&n se construyen $asta 3 galerías !separadas de /; a 0; metros". C6-66# D +AL6(# #A#1(-61AC?# isposici&n de los pilares siguiendo un esquema geométrico regular !puede ser de secci&n cuadrada, circular y rectangular". La unci&n del pilar es sostener el tec$o que pede o no coincidir con el tec$o del yacimiento. #e dierencia del método de cámaras y pilares no solo por el tama%o de las cámaras sino porque en el arranque se va elaborando los pilares y abriendo los $uecos en un ciclo continuo. C6-66# D +AL6(# ?C6CA?@6L(#) Los pilares se de'an en zonas estériles o de más ba'a ley del yacimiento o donde las condiciones de más ba'a ley lo exi'an. (sta irregularidad en la geometría e l método impide la normalizaci&n de los sistemas de de lotaci&n y con ello sube el costo. -A@6?) +eroraci&n ! maquinarias umbo, cavo drill ,'acF legs" (n yacimientos inclinados el arranque empieza desde la galería de transporte avanzando $acia arriba. Eoladura Eentilaci&n Carguío (n minerales $orizontales se el mineral volado se carga directamente de los rentes de ta'éo ! maquinas #C??+16-".(@ yacimientos inclinados se usa rastrillo de arrastre para acarreo de mineral sobre el suelo $asta un lugar donde se eectué la carga en vagoneta. 1ransporte •
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E(@166# /. +oco consumo de madera 0. @o se necesita relleno 2. Arregularidades del yacimiento aectan poco a la explotaci&n 3. (scaso gasto de conservaci&n 4. +osibilidad de usar sFip 5. >ácil regularizar la extracci&n 7. 6rranque y carga áciles (#E(@166# /. Eentilaci&n deectuosa
0. 2. 3. 4. 5.
+ilares diíciles de recuperar endimiento $ombre guardia moderado *ran numero de galerías preparatorias Cantidad de explosivos considerables (l personal esta en peligro durante el traba'o por desprendimiento de roca del tec$o que es de gran altura y diícil de recuperar
MINADO POR SUBNIVELES 1S$."e/e" S(%pin#2 Consiste en de'ar cámaras vacías después de la extracci&n del mineral. *ran productividad debido a que las labores de preparaci&n se realizan en su mayor parte dentro del mineral. ecuperaci&n de pilares en la etapa inal del minado. CONSIDERACION DEL DISEÑO
/. (l dep&sito debe ser vertical o pr&ximo a ella debiendo exceder el ángulo de reposo del mineral. 0. oca enca'onante competente 2. -ineral competente y con buena estabilidad DESARROLLO Y REARACION
6cceso a los ta'eos por piques ! ubicados en la ca'a piso" einir intervalos entre niveles! 5; m a /2; m" *alería de transporte en la parte mas ba'a ! roca estéril" Las c$imeneas son los accesos a los subniveles (l arranque se $ace desde el ondo del ta'eo esarrollar los draG points para recuperar el mineral A#(H? raG point *radiente debe variar entre 2I o 3I Ubicados en la ca'a piso • •
Las c$imeneas son ubicadas a los costados roducción +eroraci&n ) 1aladros largos en paralelo usando barras de extensi&n para lograr una proundidad apropiada con diámetro de 0J y longitud $asta de 9; metros.
Taladros en paralelo: Una vez abierta la rosa rontal del nivel inerior para empezar el arranque se comienza la peroraci&n del nivel mas ba'o y antes de los taladros paralelos se ensanc$a el sub nivel a todo lo anc$o minable. Taladro en anillo o abanico: (l minado se inicia apartir de la rosa, rontal preparado en la parte inerior del ta'eo, la peroraci&n se realiza atraves de los sub niveles con barrenos dispuestos en abanico el mineral cae al ondeo del ta'eo o a los embudos y se evacua por las tolvas a los vagones o volquetes. +ara cuerpos angostos me'or usar taladros en paralelo
Carguío y transporte (l mineral puede cargarse a través de los c$utes o embudos a los carros mineros, los pedrones son recuentes. Los slus$er pueden ser usados para el acarreo desde los draG points y dentro de los carros mineros para evitar el derrame del material. !EN"A#AS 6lta productividad al aumentar los raG points en los ta'eos Las operaciones de peroraci&n, voladura y carguío son interdependientes, se necesita poco personal DES!EN"A#AS equiere de bastantes labores de desarrollo equiere de alta mecanizaci&n Los minerales que quedan en el ta'eo no se recuperan totalmente. #e debe tener bastante cuidado con el uso de taladros (n los primeros a%os la producci&n es de ba'a velocidad • •
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*,3 M'(%%s c%n s%p%r(e !ici%n!" % c%n re""en% MINADO POR ALMACENAMIENTO PROVISIONAL 4S5RIN6AGE STOPING4 (l mineral es cortado por rebanadas $orizontales, comenzando por la parte de aba'o y avanzando $acia arriba. -uy útil para vetas con buzamientos pronunciados !mayor a 5; grados" donde el mineral es lo suicientemente resistente para mantener sin soporte la roca enca'onante y el tec$o del ta'éo. (l mineral disparado es utilizado como plataorma de traba'o y para sostener la roca enca'onante del ta'éo, un 5; <54I del mineral queda en el ta'éo $asta alcanzar su altura útil. CONDICIONES DE DISE7O /. (l yacimiento debe tener un buzamiento mayor a 5; grados para que el mineral luya, debe tener rumbo y potencia uniorme. 0. -ineral relativamente irme para mantener el tec$o sin sostenimiento y solo con desquinc$e parcial. 2. (l cuerpo mineralizado debe ser regular 3. oca enca'onante estable 4. -ineral con ley uniorme 5. (l mineral no debe ser aectado en el almacenamiento, ciertos minerales se oxidan y se descomponen cuando son expuestos al aire.
S5RIN6AGE CONVENCIONAL Los niveles se desarrollan a intervalos de 24 a /4; m Ciclo) +eroraci&n, disparo ventilaci&n y limpieza. (quipos para peroraci&n) yacFlegs, stopers con barrenos de 3,4 y 5 pies La limpieza es por medio de palas neumáticas las cuales cargan carros mineros de / tonelada de capacidad o con locomotora.
C$imeneas) +ara el ascenso vertical. +uede estar dividida en dos compartimientos uno para servicios y escalera y otro puede ser equipado por un sFip. (l sistema mas satisactorio es el uso de subniveles desarrollados apartir de las c$imeneas sobre veta de'ando un puente sobre el nivel principal de acarreo y en ca'a piso se construyen los dedos o c$utes
S5RIN6AGE MECANI8ADO *alería sobre el mineral en el ondo del bloque del mineral, *alería sobre el mineral en la cima del bloque del mineral, c$imeneas en los extremos del bloque, galería principal de extracci&n paralela a la galería del mineral en ca'a piso sobre estéril. 6 intervalos de 5 a /; metros a lo largo de la c$imenea, conectar con ventanas $acia el ta'éo esarrollo de cruceros K raG pointJ desde el nivel de extracci&n $acia la galería del mineral.
MINADO #e inicia con peroraci&n, se usa K'umboJ nematico la voladura puede ser mec$a lenta y la limpieza con #C??+16-# y camiones de ba'o peril. (16CCA?@ ? 6L( os etapas) ale durante el ta'éo ale en ta'éo terminado esde los draG point con scooptrams desde el nivel principal de extracci&n • •
VENTAJAS /. +oco traba'o preliminar de peroraci&n 0. @o necesita sostenimiento al momento de ta'ear el mineral roto sirve de sostenimiento 2. #e puede obtener ba'os costos de peroraci&n, desarrollo y ventilaci&n 3. #i la roca enca'onante es buena, el ta'éo puede quedar vacío no necesita relleno $idráulico 4. (scaso enmaderado DESVENTAJAS /. @o es aplicable a dep&sitos con gran diluci&n en sus paredes 0. #olo se dispone de un 2; o 3; I de mineral ragmentado de orma inmediata 2. #e necesita de c$utes y draG points con espaciamientos cortos para lograr una buena eiciencia 3. #e puede producir atoro de c$utes 4. @o es lexible, no se puede cambiar ácilmente de método CORTE Y RELLENO ASCENDENTE 1 O/er C$( !n 9i""2 (l minado es en orma de ta'adas $orizontales comenzando del ondo del ta'éo $acia arriba. (l mineral roto es extraído en su totalidad del ta'éo, el material extraído es rellenado con material estéril para el soporte de las ca'as proporcionando una plataorma.
(l material de relleno puede ser) •
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oca estéril de las labores de desarrollo de la mina y es distribuido mecánicamente. elleno $idráulico que procede de los relaves de la planta concentradora mezclado con agua y transportado a la mina a través de tuberías, cuando el agua del relleno es drenada queda un relleno competente con una supericie uniorme! a veces se mezcla con cemento para me'orar las características de soporte y la supericie es mas dura".
C%nici%nes e ise:% #e aplica a yacimientos) /. =uzamientos pronunciados 0. (n cualquier dep&sito y terreno 2. Con ca'as medianamente competentes o no competentes 3. -ineral de buena ley 4. isponibilidad del material de relleno Des!rr%""% ; prep!r!ción #e desarrolla una galería de transporte a lo largo del yacimiento #e construyen c$imeneas y caminos (l área de ta'éo debe estar de 4 a /0 metros sobre la galería de transporte Las c$imeneas para ventilaci&n deben ser construidas del nivel inerior al superior
Min!% (l ciclo consiste en) +eroraci&n, disparo, ventilaci&n, desate, limpieza y relleno. er$oración os sistemas) +eroraci&n vertical o inclinada !stoper" +eroraci&n $orizontal !'umbo,'acF leg" !oladura% 6@>?, (mulsiones, 6ccesorios) anel, nonel, mec$a lenta Acarreo & transporte% /. Lampeo directo a los ore pass 0. Con carro minero, instalar vía de riel y llevar $asta los ec$aderos 2. Con pala con tolva sin rieles 3. 1ransporte mecanizado ) equipos L: eléctricos o disel camiones de ba'o peril
*,<2 M'(%%s p%r =$ni&ien(% % err$&.es 5UNDIMIENTO POR SUBNIVELES Aplicaciones (l derrumbamiento de subnivel se adapta a los grandes yacimientos, con inclinaciones pronunciadas y desarrollo en proundidad. La estabilidad de la roca basta para que las galerías de subnivel se mantengan abiertas, requiriendo ocasionalmente s&lo apernado a la roca. (l muro colgante se racturará y colapsará, para seguir el derrumbamiento, en la la supericie del criadero encima del yacimiento en un área de $undimiento.
La excavaci&n requiere una masa de rocas donde tanto el yacimiento como las rocas se racturen ba'o condiciones controladas. 6 medida que la explotaci&n remueve roca sin rellenar, el muro colgante mantiene la excavaci&n en los espacios. Los resultados de explotaci&n continúan en subsidencia de la supericie donde pueden aparecer $undimientos. (l derrumbamiento continuo es importante a in de evitar la ormaci&n de cavidades dentro de la roca, donde un colapso repentino podría da%ar las instalaciones mineras. Descripción (l derrumbamiento de subnivel extrae mineral a través de subniveles que se desarrollan en el yacimiento con separaciones verticales regulares. Cada subnivel cuenta con una disposici&n sistemática con galerías paralelas a lo largo o a través del yacimiento. (n los yacimientos anc$os, las galerías de subnivel comienzan desde el muro adyacente, continúan cruzando llegando $asta el muro colgante. (n el yacimiento de anc$ura menor, las galerías del subnivel se biurcan en ambas direcciones, desde un paso de un corte cruzado central.
Desarrollo (l volumen de desarrollo para preparar el derrumbamiento de subnivel es extensivo, en comparaci&n con otros métodos de minería. #in embargo, el desarrollo se está desplazando principalmente a la preparaci&n de subniveles. (l desplazamiento es una tarea simple y de rutina para la mina mecanizada. (l desarrollo de los subniveles se e'ecuta eicientemente en un medio ambiente de rentes múltiples en un subnivel disponible para los equipos de peroraci&n y cargadores. 'i )*. El e+uipo de dos ,ra-os para la per$oración en a,anico con ca,ina para el operador mane/o de tu,er0a & per$oración autom1tica 2iruna S3eden 'i )4. E5plotación por derrum,amiento de su,ni6el
#e requiere una conexi&n de rampa para conectar dierentes niveles y comunicarse con las rutas principales de transporte. 1ambién se requieren pasos para el mineral, en lugares estratégicos a lo largo de los subniveles, para que los cargadores L: amontonen el mineral de los subniveles, que se acumulará y transportará en el nivel de transporte inerior. Un dibu'o que indica las galerías del subnivel es casi idéntico para
cada dos subniveles. (sto signiica que las galerías en el subnivel @M/, se posicionan 'ustamente sobre la parte superior de las galerías del subnivel @M2. Las galerías en el subnivel @M0 están ubicadas deba'o de los pilares entre las galerías de los subniveles / y 0. Una secci&n a través del área de subnivel mostrará las galerías extendidas a través del yacimiento, en un patr&n regular, tanto en proyecciones verticales como $orizontales. La zona con orma de diamante que se puede trazar sobre una galería, indica el volumen de mineral que se recuperará de cada galería.
Perforación de agujeros largos Los equipos de barreno largo peroran la secci&n de mineral sobre la galería en un patr&n esparcido como abanico. La peroraci&n de barrenos largos es un procedimiento que se e'ecuta independientemente de otras tareas, a menudo con bastante anticipaci&n a la carga. (n esta orma, la peroraci&n y la carga de barrenos largos para voladura, se pueden sincronizar para adaptarlas a los itinerarios de producci&n de la mina. La voladura en cada subnivel comienza en el muro colgante, luego, la explotaci&n retrocede $acia el muro adyacente. Los mineros intentan que el derrumbamiento siga aproximadamente un rente recto, y las galerías adyacentes se exploten a un ritmo similar. Una secci&n a través del derrumbamiento muestra los niveles superiores un paso más adelante de los subniveles ineriores. La voladura del abanico de barrenos largos rompe el volumen del mineral cubierto por el diagrama del abanico. 6 medida que el derrumbamiento se rellena con roca racturada, gran parte del mineral resco permanece en el derrumbamiento, en tanto, parte se derrumba en la abertura de la galería.
Manejo del mineral (l mane'o del mineral involucra retirar la marina del derrumbe, transportarla en subniveles y descargarla en pasa'es de mineral. Las condiciones son ideales para los cargadores L:. Los subniveles están dise%ados con distancias de traslado que igualan a tama%os en particular de los cargadores L:. (l retiro de marina, tal como otros procedimientos de derrumbes de subnivel, es muy eiciente. (l cargador se puede mantener en operaci&n continua. Cuando a una rente se le retira la marina, el cargador se traslada cerca de la entrada del rente de la galería y continua con la marina. La diluci&n de los desec$os y pérdida del mineral son inconvenientes para el derrumbe del subnivel. La diluci&n del desec$o varía entre /4 y 3;I, las pérdidas de mineral entre /4I a 04I, dependiendo de las condiciones locales. La diluci&n inluye menos en los yacimientos con límites diusos, donde la roca contiene minerales de ba'a ley y también en los minerales de magnetita, a los cuales se le aumenta la ley con separadores magnéticos sencillos. (n contraste, los suluros se reinan por medio de procesos de lotaci&n.
Comentarios (l derrumbamiento de subniveles es esquemático y repetitivo, tanto en la disposici&n como en los procedimientos de traba'o. Las galerías de desarrollo, las peroraciones de producci&n de barrenos largos, voladuras y retiro de escombros, todos se eectúan separadamente. (l traba'o que se desarrolla en niveles dierentes permite que cada procedimiento se realice continuamente, sin perturbar a los otros. #iempre existe un lugar donde pueda uncionar la máquina. (n con'unto, los actores caliican el derrumbamiento de subniveles como un método que integra la mecanizaci&n en una
producci&n de mineral eiciente, en comparaci&n con procesos industriales. La diluci&n de estéril y pérdida de mineral son los inconvenientes del derrumbamiento de subniveles. #e $an eectuado investigaciones cientíicas para determinar el lu'o de mineral en el derrumbamiento a in de identiicar los medios para reducir las pérdidas de mineral y minimizar la diluci&n de desec$os. @os reerimos a la literatura proesional de detalles de investigaciones y registros operacionales. Los programas de investigaci&n $an $ec$o que el derrumbamiento de subniveles sea un método de minería de alta tecnología.
5UNDIMIENTO POR BLO>UES Aplicaciones (l derrumbamiento en bloque es un método de explotaci&n de producci&n en gran escala aplicable a) Dacimientos masivos de ba'a ley con) /. >uerte buzamiento o, en un criadero masivo, gran extensi&n vertical. 0. oca que se $unda y se rompa en ragmentos mane'ables. 2. Una supericie que permita el $undimiento. (stas condiciones, más bien únicas, limitan las derrumbaciones en bloque en dep&sitos minerales especiales. -irando las prácticas mundiales, vemos el derrumbamiento en bloque usado en minerales de $ierro, cobre de ba'a ley y mineralizaciones de molibdeno y de diamantes. (l gran tonela'e producido por cada mina individual, $ace que las minas de derrumbamiento en bloque sean realmente pesos pesados cuando se comparan con otras minas.
Descripción (l derrumbamiento en bloque se basa en la gravedad combinada con tensiones de rocas internas, que se racturan y rompen en pedazos la masa de rocas, la cual puede ser mane'ada por mineros. La peroraci&n y voladura requeridas para la producci&n de mineral es mínima, mientras que el volumen de desarrollo es masivo. N=loqueN se reiere a la disposici&n de la explotaci&n que divide el yacimiento en grandes secciones, bloques, con áreas de varios miles de metros cuadrados. (l derrumbamiento de la masa de rocas se induce por descalce del bloque. La secci&n de rocas deba'o del bloque se ractura por medio de voladuras destruyendo su capacidad para soportar la roca superpuesta. Las uerzas de gravedad, en orden de millones de toneladas, actúan sobre el bloque. Las racturas se diseminan aectando al bloque total. La presi&n continua rompe la roca en peque%os trozos, pasando los puntos de extracci&n donde el mineral es mane'ado por cargadores L:.
Desarrollo (l desarrollo para el derrumbamiento en bloque aplicando el lu'o de gravedad convencional involucra) /. La #ocavaci&n del bloque , donde la masa rocosa deba'o del bloque se ractura por medio de voladuras de barreno largo. 0. (mbudos deba'o de la socovaci&n acumulando rocas en c$imenea de conexi&n. 2. C$imeneas de conexi&n, recolectar roca de los embudos a las parrillas. 3. Un nivel de parrillas donde los bloques de sobremedida son capturados y tratados. 4. Un con'unto más ba'o de c$imeneas de conexi&n canaliza el mineral desde las parrillas a los puntos de descarga en trenes. 5. (l nivel más ba'o preparado para la carga por tren y carga entre las parrillas. Las c$imeneas de conexi&n están dispuestas como ramas de árbol, recolectan mineral de una gran zona en el nivel de y canalizan a un punto de descarga en el nivel de transporte. Las aberturas deba'o del bloque están su'etas a tensiones de rocas internas muy grandes. Las galerías y otras aberturas en la mina de derrumbamiento en bloques, se excavan con secciones transversales mínimas, sin embargo, un revestimiento de concreto y un extensivo apernado a la roca son necesarios para asegurar la integridad de las galerías de la mina y abertura de puntos de extracci&n.
Producción espués de completar la socovaci&n, la masa rocosa anterior comienza a racturarse. Los bloques son recogidos por embudosOembala'es y llevados $acia aba'o por embudos a través de galerías por c$imeneas de conexi&n. La intenci&n es mantener una extracci&n pare'a de cada bloque. Los mineros mantienen registros de los volúmenes de los puntos de extracci&n individuales. 1e&ricamente, no se requiere ninguna peroraci&n ni voladura para la producci&n del mineral. (n la práctica, a menudo es necesario asistir la racturaci&n masiva de rocas, perorando y volando barrenos largos en patrones espaciados y anc$os. Los bolones que deben ser tratados por medio de peroraciones y voladuras, es una molestia recuente. Los bloques grandes causan colgaduras en el derrumbamiento que son diíciles y peligrosos de enrentar. Manejo del mineral Las técnicas originales de derrumbamiento de bloques se conían un /;;I en la gravedad para entregar mineral desde el derrumbamiento a los vagones de errocarril. (l mineral que es despac$ado por embudos a través de un sistema de c$imeneas de conexi&n y pasa'es de mineral, termina en canaletas de bateas en el nivel de transporte principal. Como la carga de las canaletas requiere una ragmentaci&n controlada, la roca debe pasar por la parrilla antes de ingresar al pasa'e del mineral. (l operario de la
parrilla, con su martillo en cabeza, solía ser el cuello de botella en las minas de derrumbamiento de bloques del vie'o estilo. :oy, los trituradores $idráulicos se instalan para tratar los bolones y con los cargadores L: asistiendo al mane'o del mineral, el tratamiento con rocas de sobretama%o se torna muc$o más eiciente. :oy, las minas de derrumbamiento en bloques $an adoptado la minería sin carriles, usando cargadores L: para mane'ar el derrumbamiento en los puntos de extracci&n. Como consecuencia, se agrega un nivel de ventilaci&n en las preparaciones de desarrollo con el ob'eto de despe'ar el nivel de producci&n del escape diesel. Los cargadores L: pueden manipular rocas de gran tama%o y bolones de sobremedida volados en los puntos de extracci&n.
Comentarios (l derrumbamiento en bloques es un método econ&mico y eiciente de explotaci&n masiva, donde las condiciones de las rocas son avorables. (l comportamiento de la masa de rocas y las condiciones para derrumbamiento son diíciles de pronosticar cuando se planiica una mina de derrumbamiento en bloque. (l desarrollo extensivo requerido y el retraso en el tiempo antes de iniciar la producci&n, también son actores que se deben considerar cuando se compara el derrumbamiento en bloque con otros métodos. 3 E+PLOTACION CIELO ABIERTO
(s una operaci&n de minería en supericie, en la que se extraen bloques de rocas o tierra para beneiciar el contenido de minerales valiosos que contienen. urante este proceso el terreno supericial se excava ormando un $ueco !ta'o" cada vez más grande y proundo $asta que se extrae todo el mineral econ&mico !econ&micamente minable por este método". La geometría inal de esta excavaci&n se determina antes de comenzar la operaci&n. +ara dise%ar un ta'o abierto Pse maximiza el beneicio econ&mico. Usando la inormaci&n geol&gica de los núcleos de la peroraci&n diamantina, se cubican bloques de 2 dimensiones. (stimando el valor del mineral de cada bloque. 6dicionalmente, se calcula el costo de extracci&n y procesamiento de cada bloque, así se puede asignar la utilidad de cada bloque. (ntonces el dise%o &ptimo del 1a'o 6bierto es aquel que maximiza el beneicio total econ&mico de la mina, mientras que se satisacen los requisitos de) a" estabilidad de los taludes !6ngulo de los bancos", y b" el requisito de sacar primero el mineral o roca, con valor o sin valor que se encuentra sobre o entre el mineral valioso. (xisten sotGare para determinar el dise%o del ta'o, a partir de la inormaci&n topográica de supericie, de la inormaci&n geol&gica !de los taladros de exploraci&n" y de la calidad del terreno, los precios de los metales y los costos de operaci&n y de inversi&n. 6ntes !y a$ora también" estos cálculos se $acían manualmente.
1eniendo los planos de supericie !a curvas de nivel" y el logueoQ de los taladros de exploraci&n, se preparan secciones transversales al e'e mayor del dep&sito, y se puede entre secci&n y secci&n y entre nivel y nivel calcular los volúmenes !bloques" de mineral econ&mico y de mineral estéril o de ba'a ley. @ota) Logueo es el la representaci&n del $ueco de peroraci&n, mostrando la roca y los minerales que atraviesa y las leyes del mineral.
SECUEC!A E E" D!SE#$ DE U TA%$ A&!E'T$
D así sucesivamente se dibu'an todas las secciones.
Luego se unen en cada nivel los puntos de todas las secciones, y de esta manera se tienen las líneas de contorno del dise%o del ta'o en cada nivel, y el dise%o inal del 1a'o abierto.
CATE'AS Las Canteras también son ta'os abiertos, la dierencia es que generalmente se traba'a de un nivel $acia arriba y no $acia aba'o, aunque a veces también se produce un gran $ueco en la tierra, más bien al inal se tiene un terreno nivelado. La roca caliza para la abricaci&n de cemento se explota en canteras, aprox. 4 millones de toneladas anuales en el +erú. Los materiales de construcci&n, como arena, piedra de cimientos, piedra c$ancada, etc. D la arcilla para abricar ladrillos también se explota en canteras, el total anual del +erú en estos materiales bordea /8 millones de toneladas. Usando maquinaria grande tractores, cargadores rontales, camiones, c$ancadoras, aunque también existe gran cantidad de mineros artesanales yOo inormales, con carretillas, lampas, picos y otros artiicios.
Perforación, Disparo ( Cargu)o en Tajo Abierto o Cantera
FACTORES >UE IFLUYEN EN LA SELLECCIÓN DEL MÉTODO DE E+PLOTACIÓN Los actores que tienen un mayor peso en la primera etapa de selecci&n son) • • •
*eometría del deposito istribuci&n de leyes del deposito +ropiedades geomecánicas del mineral y estéril adyacente
-ediante el análisis de estos actores se tendrá un primera clasiicaci&n y ordenaci&n de los métodos de explotaci&n para su aplicaci&n mas adecuada desde una perspectiva netamente técnica. (n una segunda etapa se procederá a la evaluaci&n econ&mica, basada sobre un esquema general de explotaci&n así como el estudio complementario del ritmo de producci&n, ley de corte, necesidades de persona, impacto ambiental y otras consideraciones especíicas. Con todo ello se tendrá el método de explotaci&n &ptimo y rentabilidad econ&mica del mismo.
C%nici%nes #e%"ó#ic!s0 #e reiere a las características geol&gicas del mineral de la roca enca'onante la investigaci&n geol&gica llevada a cabo debe permitir por un lado la correcta evaluaci&n de los recursos y reservas que alberga el deposito además debe acilitar inormaci&n relativa de los principales tipos de roca, zonas de alteraci&n, zonas de alteraci&n, principales estructuras, accidentes tect&nicos, ect..
1odo ello se debe plasmar sobre planos y secciones a escala adecuada con el in de visualizar e interpretar ácilmente el yacimiento.
Ge%&e(r-! e" ;!ci&ien(% ; is(ri.$ción e "e;es0 La geometría del yacimiento se deine a través de su orma general, potencia inclinaci&n y proundidad. La distribuci&n de leyes se deine como) uniorme, gradual, diseminada y erradica +ara seleccionar un método y comenzar con su anteproyecto, es preciso disponer de planos y cortes geol&gicos, en estos se indicaran los principales tipos de roca, zonas alteradas, estructuras principales tales como) alla, estrato, e'es de pliegues, etc. +arámetros que caracterizan la geometría del yacimiento)
*$'MA (quidimencional o masivo) 1odas las dimensiones son similares en cualquier direcci&n 1abular) os de las dimensiones son mayores que la tercera Arregular) Las dimensiones varían a distancias muy peque%as P$TEC!A DE" M!E'A" (strec$a ) R /; m Antermedia ) /;<2; m +otente ) 2;;; m -uy potente ) S/;; m !C"!AC!$ (c$ado ) R a 0; grados Antermedio ) 0;<44 grados Anclinado ) S 44 grados P'$*UD!DAD DESDE "A SUPE'*!C!E +eque%a ) R a 4; m Antermedia ) /4; a 5;; m 6lta ) S a 5;; m D!ST'!&UC!$ DE "E+ES Uniorme) La ley se mantiene prácticamente constante en cualquier parte del yacimiento mineralizado. *radual o iseminado) Las leyes tienen una distribuci&n zonal, identiicándose cambios graduales de un punto a otro. (rrático) @o existe una relaci&n espacial entre las leyes ya que estas cambian radicalmente de un punto a otro en distancias muy peque%as.
C!r!c(er-s(ic!s #e%&ec?nic!s e" ;!ci&ien(%0 (l comportamiento geotécnico de los dierentes materiales geol&gicos dependen básicamente de) La residencia de la roca, el grado de acturaci&n del macizo rocoso, y la resistencia de las discontinuidades. La resistencia de la roca es la relaci&n entre la resistencia de la roca a la compresi&n simple y la presi&n e'ercida por el peso del recubrimiento sobre ella, la que se puede calcular apartir de la proundidad y la densidad de la roca. La compresi&n uniaxial simple se puede calcular en el laboratorio de mecánica de rocas por ensayos
σcT 3Q+Od0
lOdT0
donde ) σc T resistencia compresi&n uniaxial + T +resi&n d T iámetro del testigo l T longitud del testigo (n el campo se puede calcular la resistencia ala compresi&n uniaxial mediante martillo #c$midt o con el martillo geologo *e&logo) -artillo #c$midt) ispositivo que registra el rebote de un cilindro metálico impulsado por un muelle al c$ocar con la supericie de la roca. Lo( σ c) = 0.00088*Υ*r + 1.01
σc Resistencia a la compresión simple uniaxial ( MN/m 2 ) Υ Densidad seca de la roca ( MN/m 3 ) R Índice de rebote Procedimiento !e "acen # $rupos de %& ensa'os se saca la media de los mas altos de cada $rupo lue$o se promedia las # medias* •
Correcciones por rebote cuando el martillo no esta colocado verticalmente hacia abajo.
Martillo e!loo" #1
#oca mu$ d%bil
#
#oca d%bil
#, #
#oca medianamente dura #oca dura
#
#oca mu$ dura
#
#oca etremadamente dura
&olpe 'irme se hunde la picota &olpe 'irme se hunde la punta &olpe 'irme en una es-uina se rompe /res olpes 'irmes en una es-uina de la roca $ se rompe Mas de tres olpes 'irmes en una es-uina de la roca $ se rompe Mas de tres olpes 'irmes en una es-uina de la roca $ se rompe $ salen solo es-uirlas
1( M ascales ( M ascales (0 M ascales 0(100 M ascales
100(0 M ascales
2 0 M ascales
La presi&n e'ercida por el peso del recubrimiento se puede calcular mediante)
σ y = 0,027*Z onde) T +roundidad #e asume que la densidad seca de la roca es ;.;07 -@Om 2 1ambién es necesario conocer el V K ocF Vuality esignationJ D+!,-N.,0N D+1 RD •
on peroración diamantina RD 4 5 lon$itud de todas las pie6as ma'ores a %& cm 1on$itud total de la corrida*
RD 1ineal 7 4 numero de discontinuidades / metro lineal •
Para 7 8 %9
Para 9 : 7 : %9
e
RD 4 %&& ;&% 7(&% 7<%) •
RD 4 ;39# 7<%%&=
RD >bico (se$>n Plastrom %?#2)
@A 4 numero de discontinuidades/ m 3
@A 4 %% B 33@A Correlación entre el RQD y el espaciamiento de las discontinuidades
Cuando se abre un $ueco en la corteza terrestre se alteran las condiciones de equilibrio. (n un sentido amplio, se puede considerar que al aumentar el tama%o de la excavaci&n se produce inevitablemente el derrumbe por $undimiento de la masa rocosa que lo rodea. (ste $ec$o puede ser una propiedad rescatable para algunos métodos. La posibilidad y aplicaci&n de los distintos métodos de explotaci&n dependerá undamentalmente del grado en que el mineral y las rocas de las ca'as vayan a resistir sin apoyo y la posibilidad de que el método seleccionado $aga rente al sostenimiento inal de la excavaci&n. La mecánica de rocas estudia los actores que relacionan los en&menos de presi&n en el interior de las mismas con los requisitos que deben cumplir los sistemas de sostenimiento. La resistencia del mineral, del macizo rocoso y de las ca'as son características ísicas importantes para seleccionar el sistema de arranque y para dimensionar las labores. e igual modo para determinar el tiempo que la excavaci&n permanecerá estable sin sostenimiento. .
Re"!ción en(re e" (ie&p% e !$(% s%s(eni&ien(% ; e" sp!n p!r! "!s i9eren(es c"!ses e &!ci@% r%c%s% e !c$er% ! "! c"!si9ic!ción #e%&ec?nic!
Los componentes químicos del mineral y de la roca enca'onante pueden inluir en la característica resistente de los mismos. 6l exponer la roca a la acci&n del aire y de los agentes atmoséricos, esta sure una serie de cambios ísicos y químicos que $acen varia sus propiedades convirtiéndola en roca meteorizada.
C!r!c(er-s(ic!s Ge%&ec?nic!s RESISTENSIA DE LA MATR8I8 ROCOSA !esistencia a la compresi&n simple -+aO+resi&n del recubrimiento -+a" +eque%a ) Ra8 -edia ) 8 < /4 6lta ) S a /4 ESPACIAMIENTO ENTRE FRACTURAS >racturasOm V !I" -uy peque%o S /5 ;<0; +eque%o /; P /5 0;<3; *rande 2 P /; 3; < 7; -uy grande 2 7; P /;; RESISTENCIA DE LAS DISCONTINUIDADES +eque%a) iscontinuidad limpia con una supericie suave o con material de relleno blando. -edia) iscontinuidad limpia con una supericie rugosa *rande) iscontinuidad rellena con material de igual o mayor residencia que la roca
intacta. E"ección e e)p"%(!ción s$.(err?ne! respec(% ! cie"% !.ier(% Cada yacimiento tiene una opci&n adecuada para su explotaci&n, la decisi&n se adopta mediante un análisis econ&mico, algunas veces se combina métodos de explotaci&n subterránea con métodos de explotaci&n a cielo abierto. (n el +erú Cerro de +asco combina minería a cielo abierto con minería subterránea . 6 in de decidir sobre la rentabilidad de estos dos métodos se puede emplear la relaci&n del Kstripping atioJ o relaci&n de desbroce. #r T !CostoOt.ug< CostoOt.op" O CostoOt.Gop (n donde) #r T stripping atio Ug T Undergrund !subterráneo" ?p T ?pen pit !cielo abierto" Wop T Waste open pit !esteril" Luego) si #r S / #e opta por cielo abierto #r R / #e opta por subterránea ('emplos de selecci&n Caso A elaci&n mineral estéril)
/)2,4
Ug T usXOt /; ?p T usXOt 0, 4 Wop T usXOt /, 4 estéril #r T !/; P 0,4"O4.04T /,32 S / +or lo tanto se selecciona el minado a cielo abierto Caso AA elaci&n mineral estéril)
/)7,4
#r T !/; P 0,4"O//.04T ;.55R / +or lo tanto se selecciona el minado subterráneo
ANALISIS DEL PROCEDIMIENTO NUMÉRICO DE SELECCIÓN DEL METODO DE E+PLOTACIÓN (l procedimiento numérico de selecci&n del método de explotaci&n consiste en asignar a cada uno de los métodos caliicaciones individuales en unci&n de características y parámetros que presentan los yacimientos. (n los cuadros posteriores se dan estas puntuaciones de los métodos mineros teniendo en consideraci&n) /. 0. 2. 3.
*eometría del dep&sito y distribuci&n espacial de las leyes Características geomecánicas Pzona mineral Características geomecánicas Pca'a tec$o Características geomecánicas Pca'a piso
#egún el grado de aplicabilidad de los métodos mineros, cada uno de los actores comentados presenta puntuaciones. espués de totalizar las puntuaciones los métodos que presenta la mayor puntuaci&n serán los que tendrán mayor probabilidad de aplicaci&n.
OTROS FACTORES A CONSIDERAR #on muc$os los actores que al margen de los puramente técnicos pueden inluir en la selecci&n del método de selecci&n. (ntre los actores que pueden ser analizados posteriormente en etapas de estudio mas avanzadas se encuentran el ritmo de producci&n, la disponibilidad de mano de obra especializada, la $idrogeología, y aspectos de índole econ&mica. (ntre los actores se pueden considerar) Ealor y distribuci&n de las leyes) #i el mineral es rico se optara por un método que permita la máxima recuperaci&n aunque sea caro. (n cambio para un mineral de ba'a ley es preciso seleccionar un método de ba'o costo aun cuando por ello se produzca pérdidas de mineral Costos y capital necesario (sta claro que al elegir un método de explotaci&n de un yacimiento se preerirá por aquel de menor costo por tonelada extraída, con el mayor y mas rápido beneicio posible. 1erminada la primera ase de selecci&n en los que se eliminan los métodos que no son posibles técnicamente, los restantes se ordenan por orden de precios. Clasiicaci&n por orden de precios de menor a mayor) =loques $undidos Cámaras vacías @iveles $undidos Cámaras y pilares Cámaras almacén !s$rinFage stopes" ebanadas con relleno !Cut and ill stopes" ebanadas $undidas !top slicing"
(xplotaciones entibadas
C!r!c(er-s(ic!s Ge%&ec?nic!s *. Resistencia de la Matri- Rocosa • • •
+eque%a -edia 6lta
) ) )
Ra 8 -pa. de 8 a /4 -+a. Sa /4 -pa.
7. Espaciamiento entre $acturas
• • • •
-uy peque%o +eque%o *rande -uy grande
*racturas m S /5 e /; a /5 e 2 a /; R2
'-D ./0 e ; a 0; e 0; a 3; e 3; a 7; e 7; a /;;
8. Resistencia de las Discontinuidades •
•
•
+eque%a) iscontinuidades limpias con una supericie suave o con material relleno blando. -edia) iscontinuidades limpias con una supericie rugosa. *rande) iscontinuidades rellenas con un material de resistencia igual o mayor que la roca intacta.
+U@16( +? -Y1?? #(*Z@ #U 6+LAC6CAB@
C"AS!*!CAC!1 +reerido +robable Amprobable esec$ado
2A"$' 2<3 /<0 ; <39
CL6#A>AC6CA?@ ( L?# -(1??# -A@(?# (@ >U@CA?@ ( L6 *(?-(1[6 D A#1=UCA?@ ( L(D(# (L D6CA-A(@1? >orma del +otencia del Anclinaci&n istribuci&n -étodo de Dacimiento -ineral de leyes (xplotaci&n M T ! E !T P MP T !T ! U D E' 2 0 2 0 2 3 3 2 2 3 2 2 2 Cielo abierto 3 0 ; < ; 0 3 2 0 3 3 0 ; :undimiento por 39 bloques 0 0 / / 0 3 2 0 / 3 2 2 / Cámaras por subniveles 2 3 / < ; 3 3 / / 3 3 0 ; :undimiento por 39 subniveles <39 ; 39 3 ; < <39 3 ; <39 3 0 ; 1a'eo largo 39 Cámaras y +ilares
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CL6#A>AC6CA?@ ( L?# -(1??# 61(@A(@? 6 L6# C66C1(A#1AC6# *(?-(C6@AC6# P ?@6 -A@(6L -étodo de (xplotaci&n Cielo abierto :undimiento por bloques Cámaras por subniveles :undimiento por subniveles 1a'eo largo Cámaras y +ilares Cámaras 6lmacén Corte y relleno (ntibaci&n con marcos
esistencia de la (spaciamiento esitencia de las oca entre racturas iscontinuidades P M A MP P 3 M3 P M 3 2
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-étodo de (xplotaci&n Cielo abierto :undimiento por bloques Cámaras por subniveles :undimiento por subniveles 1a'eo largo Cámaras y +ilares Cámaras 6lmacén Corte y relleno (ntibaci&n con marcos
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CL6#A>AC6CA?@ ( L?# -(1??# 61(@A(@? 6 L6# C66C1(A#1AC6# *(?-(C6@AC6# P C66 +A#? esistencia de la (spaciamiento esitencia de las oca entre racturas iscontinuidades P M A MP P 3 M3 P M 3
-étodo de (xplotaci&n 2 3 3 0 2 3 3 0 2 3 Cielo abierto 0 2 2 / 2 2 2 / 2 2 :undimiento por bloques ; 0 3 ; ; 0 3 ; 0 3 Cámaras por subniveles ; 0 3 ; / 2 3 ; 0 3 :undimiento por subniveles 0 2 2 / 0 3 2 / 2 2 1a'eo largo 0 3 ; / 2 2 ; 2 2 Cámaras y +ilares ; 2 2 0 2 2 0 0 0 2 Cámaras 6lmacén 0 3 0 0 3 3 0 0 3 3 0 Corte y relleno 3 0 0 3 3 0 0 3 3 0 (ntibaci&n con marcos CL6#A>AC6CAB@ (L -Y1?? ( (+L?16CAB@ #(*Z@ :AC:?L6# D -6C\ Tipo de Pendiente 'esistencia M4todo Aplicable Mineral Cajas +acimiento
1abular estrec$o 1abular potente
(c$ada
>uerte
>uertes
(c$ada
>uerte
>uertes
ébil >uerte <<<<<
ébiles >uertes <<<<<
1abular muy (c$ada potente >ilones muy Eertical estrec$os >il&n estrec$o +otencia superior a la entibaci&n econ&mica
>il&n anc$o
-asas
>uerte O >uerte O ébil ébil
(c$ada
<<<<<
<<<<<
Eertical
>uertes
>uertes
<<<<<
<<<<<
ébiles
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ébil
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<<<<< ébiles
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ébil <<<<< <<<<<
ébil O uerte <<<<< <<<<<
<<<<<
Ee&p"% e C!"i9ic!ción0 Se (iene $n ;!ci&ien(% c%n "!s si#$ien(es c!r!c(er-s(ic!s0 C!r!c(er-s(ic!s
D!(%s
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7 ) 8 8
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*rande
)
8
8
8
+eque%a
7
*
4
7
*
H
Ge%&e(r-! Dis(ri.$ción 'orma del &acimiento otencia del mineral Inclinación Distri,ución de le&es ro$undidad
1abular -uy potente 1umbado Uniorme /2; m
"O"AL 3eomec5nica 6ona del mineral
Resistencia de la roca Espaciamiento entre $racturas Resistencia de discontinuidades "O"AL 6ona del tec7o:
Resistencia de la roca Espaciamiento entre $racturas Resistencia de discontinuidades "O"AL 6ona del piso:
Resistencia de la roca Espaciamiento entre $racturas Resistencia de discontinuidades "O"AL
M'(%%s e E)p"%(!ción +A1 =CE Cámaras por subniveles #CE 1a'eos largos ]+ #:# C]> #V#
Ge%&e(r- !; Miner!" is(ri.$ci ón e "e;es *7 *4 *8 ; *4 > *8 98= 98; *4 = ;
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