BLOCK CAVING GENERALIDADES: Método de Explotación ya sea por realce o rebaje Preparación de bloque (Panel) de explotación Posterior Perforación y Tronadura de los pilares y parte Nivel de los pilares y parte del techo del Nivel del Hundimiento Fragmentación posterior del bloque a explotar usando los esfuerzos generados por la naturaleza (Esfuerzo Vertical)
APLICACIÓN Depósitos varias formas y menas de variada resistencia Moderadamente blandas a competentes El Factor determinante para la elección de este sistema estä caracterizado por los sistemas preferenciales de debilidad en la masa rocosa
APLICACIÓN Depósitos varias formas y menas de variada resistencia Moderadamente blandas a competentes El Factor determinante para la elección de este sistema estä caracterizado por los sistemas preferenciales de debilidad en la masa rocosa
EN GENERAL SE PUEDE DECIR QUE SE APLICA A YACIMIENTOS
Resistencia Mena: Moderada a fuerte
Estéril : Resistencia Moderada y tiene que cumplir la condición de que a medida que la mena es fracturada, fracturada, la sobrecarga debe hundir fácilmente y en lo posible con un tamaño de fragmento mayor que el de la mena con el fin de evitar dilución prematura
Yacimientos potentes (vetas anchas) y cuerpos masivos
Para ambos casos en ancho debe ser tal que permita producir y además mantener el hundimiento
Manteo: Parado
ESTERIL MENA
Nivel de Hundimiento Nivel de Producción Nivel de Transporte
Drift Nivel Producción
Drift Nivel Hundimiento
X Y área basal de explotación de un bloque. y
X
Ring o Abanico
Drift Nivel Hundimiento
Si existe cara libre de un bloque ya explotado se disparan los ring hacia ese bloque. Pero si existe roca In Situ en todos los lados , hay que construir un Slot o Ranura igual 10 – 15 m de altura: 1 a 2 m de ancho con la finalidad de tener hueco para disparar los abanicos.
OTROS FACTORES
El peso de la sobrecarga debe ser grande con el fin de producir el rompimiento de la mena
Debe existir una distribución medianamente uniforme de leyes en el bloque, ya que el sistema no es selectivo
Requiere un alto desembolso de capital para su preparación y puesta en explotación
Sistema caracterizado por su alta productividad y mecanización
FORMAS DE BLOCK CAVING Depende de los siguientes factores:
Competencia de la mena (Resistencia)
Tamaño promedio de la mena fragmentada
1. En el caso de mena blanda y fuertemente fracturada (Espaciamiento pequeño y gran persistencia de los set) -
Tamaño de fragmento pequeño en una alta producción
-
Escoger un sistema de explotación por “Bloques de Hundimiento” gravitacional. Con grandes alturas de escurrimiento de la saca
Problemas presentados con la aplicación de esta variante: - Existencia de pesos excesivos y transferencia de esfuerzos sobre los pilares del nivel de producción (ya que la mena es muy blanda)
2.
Para un modelo de fractura más disperso: mena más competente con espaciamientos promedios entre los set mayores. En esta situación emplear un sistema de Panel Caving
Sistema de Carguío del Tipo Slusher-Scraper Panel Caving Sistema de Carguío del Tipo L.H.D. - Necesidad de dejar pilares entre los paneles va a depender de la competencia de la mena
3. Para un modelo de fractura con espaciamientos promedios de los set muy grande, entonces una explotación del tipo Mass Caving es el adecuado.
DESARROLLO
El desarrollo del sistema se debe adecuar a las características del yacimiento y a la forma del Block Caving empleado.
Largo período de desarrollo y alta inversión se requiere antes de comenzar la producción
MÉTODO DE HUNDIMIENTO AVANZADO SOCAVACIÓN PREVIA: • Se desarrolla primero las labores del Nivel de Socavación, luego se socava. • Posteriormente se desarrollan las labores del Nivel de Producción, se procede a la apertura de bateas y se comienza la extracción. • Se puede decir entonces, que se socava sin desarrollos en el Nivel de Producción. • El avance de la zona de Abutment Stress no afecta labor alguna en el Nivel de Producción.
SOCAVACIÓN AVANZADA • En este caso existen labores desarrolladas en el Nivel de Producción. • Por otra parte, la socavación va adelantada respecto al frente de apertura de bateas de extracción. • El Abutment Stress no afecta sectores con bateas abiertas y la apertura de nuevas bateas se realizan siempre bajo área socavada.
ESQUEMA DE UNA EXPLOTACION POR PANEL CAVING TRADICIONAL
•Los frentes de hundimiento y de extracción coinciden “usualmente se deja la última línea de zanja sin extraer (minimizar problema de dilución) •Labores del Nivel de Producción están desarrolladas por delante del frente de hundimiento, por lo que son afectadas por la zona de Abutment Stress que se forma adelante del frente de hundimiento.
ESQUEMA DE UNA EXPLOTACIÓN POR PANEL CAVING CON SOCAVACIÓN AVANZADA •El frente de socavación va adelantado respecto al frente de extracción. •Algunas labores del Nivel de Producción están desarrolladas por delante del frente de hundimiento. •Las bateas se abren hasta que se ubican bajo área socavada y a cierta distancia detrás del frente socavación. •La zona de Abutment Stress se forma adelante del frente de socavación (esquematizada con flechas verticales)
ESQUEMA DE UNA EXPLOTACIÓN POR PANEL CAVING CON SOCAVACIÓN PREVIA •El frente de socavación va adelantado respecto al frente de extracción. •Las labores del Nivel de Producción no se terminan de desarrollar ni se abren las bateas hasta que se ubican bajo áreas socavada y a cierta distancia detrás del Frente de Socavación. •La zona de Abutment Stress se forma adelante del Frente de Socavación (flechas verticales) y tiene un mucho menor efecto, sobre la labor del Nivel de Producción (el área abierta es mucho menor).
TAMAÑO DE LOS BLOQUES Bloques de gran altura son deseables, ya que se reducen los costos de desarrollo por tonelada de mena y la dilución si se explotan apropiadamente Si el tamaño del material de sobrecarga rompe a una distribución de tamaño más fino que la mena, la dilución puede llegar a ser muy elevada para bloques de gran altura Si el tamaño del estéril es mayor que la mena, el problema de la dilución se reduce considerablemente La altura máxima del bloque dependerá de los siguientes factores: o Espesor del yacimiento o Manteo y características de la mena y sobrecarga
El área horizontal del bloque deberá limitarse a la planificación de la producción . La altura en centímetros (pulgadas) que deben ser extraídos del material por día en cada uno de los bloques El área deberá ser lo bastante grande para causar el hundimiento del terreno con relativa facilidad Pero a su vez debe ser lo bastante pequeña para no ejercer un peso excesivo en las aberturas de extracción
ESPACIAMIENTO DE LOS PUNTOS DE EXTRACCIÓN El espaciamiento es una función del tamaño del material esperado en el punto de extracción La zona de desequilibrio producida por el material fragmentado en un punto de extracción es determinado por el tamaño del material En general mientras más fino rompe el material, más cercano debe ser el espaciamiento de los drawpoints El espaciamiento no debiera quizás exceder los 15 metros
CONSIDERACIONES A SER TOMADAS EN CUENTA EN UN BLOCK CAVING
1. A mayor profundidad de explotación implica un aumento del esfuerzo horizontal 1.
Como consecuencia de esto se producirá un mayor confinamiento de la masa rocosa a explotar 2. Produciéndose una inhibición del proceso de hundimiento de un Block Caving
Con el fin de evitar esta situación será necesario realizar: Alivianar los contornos del bloque de explotación con tiros de gran diámetro, tal de formar grieta En los contornos del bloque, realizar perforación de tiros largos tal de crear un slot o ranura y así minimizar la influencia del Esfuerzo Horizontal
2.
A medida que se extrae la mena fragmentada, ésta sigue fracturándose hacia arriba. Posibles problemas que se pueden presentar: Si se realiza una extracción rápida de mena fragmentada, puede quedar un hueco grande y producirse un aire de tronadura Formación de un arco de roca competente El material fragmentado obtenido de la tronadura de los pilares del nivel de hundimiento, deberá ser extraído rápidamente, tal de asegurar de que parte de ello no permanezca como soporte entre el piso y techo del nivel de hundimiento Si estos no son removidos, pueden existir problemas con el hundimiento o transmisión de parte del peso a las aberturas de extracción que se encuentran debajo del corte inferior produciendo problemas de estabilidad
ISOMÉTRICO SISTEMA DE EXPLOTACIÓN PANEL CAVING
EXCAVACIÓN ZANJAS COLECTORAS Con chimenea piloto como cara libre inicial Considera las siguientes etapas 1. Desarrollo de una chimenea piloto con método manual (perforadora liviana y andamiaje) de 2.0 x 1.5 m sección. 2.
Perforación de tiro radiales con jumbo electrohidráulico.
3.
Tronadura en dos fases: Primera fase: o
El volumen removido central se expande hacia dos caras libres, correspondientes a la chimenea piloto y la galería de zanja
Segunda fase: o
Voladura de las zonas laterales, cuyos volúmenes se desplazan hacia el corte inicial creado por la primera fase.
• Corte inicial en cuña
En este caso solamente se tiene una cara libre para la tronadura, dada por la propia galería zanja.
La metodología de construcción consiste en lo siguiente: • Perforación de cuñas sucesivas en el centro de las futuras zanjas y en la perforación de semi-abanicos laterales para lograr el ancho requerido (A,B,C en la figuras) • Perforación de abanicos verticales, cuya disposición permite obtener la geometría de la zanja en sentido longitudinal
Tronadura en dos fases: • Primera fase • Voladura de los tiros en cuña y semi-abanicos laterales.
• Segunda fase • Consiste en la voladura de las zonas laterales cuyos volúmenes se desplazan hacia el espacio creado a la primera fase.
Parámetros de Diseño en Perforación de Zanjas La aplicación de alguna relación teórica requiere un análisis detallado en sola disposición de las perforaciones, considerando factores tales como: Tipo de Roca Diseño Minero Geometría de la Excavación Requerida Maniobrabilidad del Equipo de Perforación
Ventajas de la metodología inicial en cuña son: Menor costo Mayor seguridad al personal por menor exposición al riesgo de caída de planchones en la chimenea. Permite mayor velocidad de preparación de un sector, pues se elimina el desarrollo de chimeneas. En la siguiente figura se compara ambos
OBSERVACIONES Zanjas con Chimenea Piloto: En los tiros de primera fase se tiene una relación espaciamiento – burden menor que el cálculo teórico (fórmula 1), debido a la estrechez y complejidad de la primera cara libre. Los tiros de segunda fase se distribuyen muy cercanos al cálculo teórico (fórmula 1).
Zanjas con Corte en Cuña En primera fase el espaciamiento de los tiros en cuña es menor que la aproximación teórica, debido a restricciones de movimientos de los Jumbos. El burden se aproxima a la fórmula 2. La distribución de tiros de segunda fase es similar al cálculo teórico. (fórmula 1)
Diseño de Abanicos de Hundimiento • Se fundamenta en el algoritmo de Langefors
CONSIDERACIONES OPERACIONALES PERFORACIÓN Y TRONADURA
PARQUE EQUIPOS DE PERFORACIÓN MINA “EL TENIENTE”
CONCEPTO DE RAINURA EN ESPIRAL
PERFORACIÓN Y TRONADURA – EN AVANCE HORIZONTAL
CARGUÍO CON EXPLOSIVOS – TIROS DE CONTORNO
PRODUCTIVIDAD DEL SISTEMA 10 – 50 Toneladas/Hombre-Turno VENTAJAS • Seguridad • Explotación barata poca ingerencia en los costos de las operaciones de perforación y tronadura. • Producción centralizada lo que permite una eficiente supervisión. • Buena ventilación natural comparada por ejemplo al Sublevel Caving.