Camaras y Pilares.

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Geológica Alumnos:  CAMACHO SAGASTEGUI, Claudia 

CACERES MALAVER, Duber



DIAZ CRUZ, Cristhiam



ESPEJO MONTENEGRO, Paul



LEZAMETA ALIAGA, Paulo

Cajamarca julio del 2013

N O I C A T O L P X E E D S O D O T E M

. s e r a l i p y s a r a m á C

INDICE.

INTRODUCCIÓN ............................................................................................................. ............................................................................................................. 1 OBJETIVOS ................................................. .................................................................................................... ................................................................... ................ 2 GENERAL: ............................................................................................................................. 2 ESPECIFICOS: ........................................................................................................................ 2

METODO DE EXPLOTACION POR CAMARAS Y PILARES ............................................ .................................................... ........ 3 DESCRIPCIÓN DEL MÉTODO................................................................................................... 3 FACTOR ECONÓMICO DEL MÉTODO ...................................................................................... 4 CONSIDERACIONES PARA SU APLICACIÓN. ............................................................................ 5 1.-LAS CÁMARAS Y PILARES "CLASSIC": .................................. ................................................ ............................ ............................ ............................ ......................... ........... 8 2.-LAS CÁMARAS Y PILARES "POST ": ................... ................................. ............................ ............................ ............................ ............................ ............................. ................. 9 3.-CÁMARAS Y PILARES "STEP ": ........................... ......................................... ............................ ............................ ............................ ............................. ............................ ............. 10

DESARROLLO DEL MÉTODO ..................................................... ............................................ 11 11 A.-ORIENTACIÓN DE LOS FRONTONES DE PREPARACIÓN: ........................ ...................................... ............................ ............................ .................. .... 12 12 B.-UBICACIÓN DEL FRONTÓN. ........................... ......................................... ............................ ............................ ............................ ............................. ............................ ............... .. 13 C.-ACCESO A LAS CÁMARAS. ......................... ....................................... ............................ ............................ ............................ ............................ ............................. ..................... ...... 13

PRODUCCIÓN...................................................................................................................... PRODUCCIÓN...................................................................................................................... 14 DISEÑO DEL MÉTODO ......................................................................................................... 16 1.-DIMENSIONES DE LOS PILARES. ..................... ................................... ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ................ .. 16 2.-LA FORMA DE PILARES. ...................... .................................... ............................ ............................ ............................ ............................ ............................. ............................ ............. 17 22. EL FACTOR DE SEGURIDAD EN EL DISEÑO. ......................... ....................................... ............................ ............................. ............................. .................... ...... 20 ............................ .......................................... ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ..................... ....... 20 ............................ .......................................... ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ..................... ....... 20 2.3.-CARGA SOBRE EL PILAR ........................... ......................................... ............................ ............................. ............................. ............................ ............................ .................. .... 21 ............................ .......................................... ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ..................... ....... 21 2.4.-RESISTENCIA DE PILARES. ........................... ......................................... ............................ ............................ ............................ ............................. ............................ ............... .. 22 Existen diferentes maneras de calcular la resistencia dependiendo del tipo i diseño de pilar ............... 22 3.-UBICACIÓN DE LA CÁMARAS ...................... .................................... ............................ ............................. ............................. ............................ ............................ .................. .... 23 4.-ACCESOS: .......................... ......................................... ............................. ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ................ .. 24 5.-VENTILACIÓN: .......................... ......................................... ............................. ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ....................... ......... 25 6.-TRANSPORTE: .......................... ......................................... ............................. ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ....................... ......... 26

DISPOSICIÓN DE LOS PILARES ................................................. .............................................................................................. ............................................. 29 29 1.-DISEÑO DE CÁMARAS Y PILARES .......................... ........................................ ............................ ............................ ............................ ............................. ....................... ........ 29 29 2.-DISEÑO DE PILARES TRIDIMENSIONALES. ...................................... .................................................... ............................ ............................ ......................... ........... 3 1

VENTAJAS E INCONVENIENTES DEL MÉTODO ..................................................... .................. 36

INDICE.

INTRODUCCIÓN ............................................................................................................. ............................................................................................................. 1 OBJETIVOS ................................................. .................................................................................................... ................................................................... ................ 2 GENERAL: ............................................................................................................................. 2 ESPECIFICOS: ........................................................................................................................ 2

METODO DE EXPLOTACION POR CAMARAS Y PILARES ............................................ .................................................... ........ 3 DESCRIPCIÓN DEL MÉTODO................................................................................................... 3 FACTOR ECONÓMICO DEL MÉTODO ...................................................................................... 4 CONSIDERACIONES PARA SU APLICACIÓN. ............................................................................ 5 1.-LAS CÁMARAS Y PILARES "CLASSIC": .................................. ................................................ ............................ ............................ ............................ ......................... ........... 8 2.-LAS CÁMARAS Y PILARES "POST ": ................... ................................. ............................ ............................ ............................ ............................ ............................. ................. 9 3.-CÁMARAS Y PILARES "STEP ": ........................... ......................................... ............................ ............................ ............................ ............................. ............................ ............. 10

DESARROLLO DEL MÉTODO ..................................................... ............................................ 11 11 A.-ORIENTACIÓN DE LOS FRONTONES DE PREPARACIÓN: ........................ ...................................... ............................ ............................ .................. .... 12 12 B.-UBICACIÓN DEL FRONTÓN. ........................... ......................................... ............................ ............................ ............................ ............................. ............................ ............... .. 13 C.-ACCESO A LAS CÁMARAS. ......................... ....................................... ............................ ............................ ............................ ............................ ............................. ..................... ...... 13

PRODUCCIÓN...................................................................................................................... PRODUCCIÓN...................................................................................................................... 14 DISEÑO DEL MÉTODO ......................................................................................................... 16 1.-DIMENSIONES DE LOS PILARES. ..................... ................................... ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ................ .. 16 2.-LA FORMA DE PILARES. ...................... .................................... ............................ ............................ ............................ ............................ ............................. ............................ ............. 17 22. EL FACTOR DE SEGURIDAD EN EL DISEÑO. ......................... ....................................... ............................ ............................. ............................. .................... ...... 20 ............................ .......................................... ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ..................... ....... 20 ............................ .......................................... ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ..................... ....... 20 2.3.-CARGA SOBRE EL PILAR ........................... ......................................... ............................ ............................. ............................. ............................ ............................ .................. .... 21 ............................ .......................................... ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ..................... ....... 21 2.4.-RESISTENCIA DE PILARES. ........................... ......................................... ............................ ............................ ............................ ............................. ............................ ............... .. 22 Existen diferentes maneras de calcular la resistencia dependiendo del tipo i diseño de pilar ............... 22 3.-UBICACIÓN DE LA CÁMARAS ...................... .................................... ............................ ............................. ............................. ............................ ............................ .................. .... 23 4.-ACCESOS: .......................... ......................................... ............................. ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ................ .. 24 5.-VENTILACIÓN: .......................... ......................................... ............................. ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ....................... ......... 25 6.-TRANSPORTE: .......................... ......................................... ............................. ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ....................... ......... 26

DISPOSICIÓN DE LOS PILARES ................................................. .............................................................................................. ............................................. 29 29 1.-DISEÑO DE CÁMARAS Y PILARES .......................... ........................................ ............................ ............................ ............................ ............................. ....................... ........ 29 29 2.-DISEÑO DE PILARES TRIDIMENSIONALES. ...................................... .................................................... ............................ ............................ ......................... ........... 3 1

VENTAJAS E INCONVENIENTES DEL MÉTODO ..................................................... .................. 36

1.-VENTAJAS DEL MÉTODO.................................. ................................................ ............................ ............................ ............................ ............................. ............................ ............. 36 2.-DESVENTAJAS DEL MÉTODO. .......................... ........................................ ............................ ............................ ............................ ............................. ............................ ............. 38

CONCLUSIONES .................................................. ..................................................................................................... ......................................................... ...... 40 40 BIBLIOGRAFIA ............................................ ............................................................................................. ................................................................. ................ 41 41

CAMARAS Y PILARES

UNC

INTRODUCCIÓN

Los métodos de explotación han sido uno de los procesos que la minería ha requerido siempre, para la extracción de minerales y que estos métodos han sido la base para que siga la continuación y duración de la vida de la mina. Por tal motivo en esta investigación estudiaremos el método de explotación cámaras y pilares mecanizados que es uno de los métodos de bajo costo. El método de cámaras y pilares mecanizados este método es conocido también con el término “room and pillar” donde el mineral es excavado la mayor

parte del yacimiento minable, dejando parte del mineral como pilares o columnas que servirán para sostener el techo. El mineral debe extraerse en la mayor cantidad posible, ajustándose las dimensiones de las cámaras y pilares a las propiedades de la presión y resistencia. El mineral que queda como pilar puede recuperarse parcial o totalmente, reemplazando a los pilares por otro material para sostenimiento del techo o puede extraerse en forma de retirada, abandonándolos ya los tejeos para su posterior hundimiento del techo; coso contrario generalmente los pilares con mineral se pierde. Por tal motivo finalmente estudiaremos las ventajas y desventajas de este método que una empresa puede optar ya sea el caso de la mina. mina. METODOS DE EXPLOTACION MINERA.

Página 1

CAMARAS Y PILARES

UNC

OBJETIVOS GENERAL: 

Desarrollar el método de explotación por cámaras y pilares.

ESPECIFICOS: 

Tener el conocimiento de aplicación, condiciones que la mina necesita para poder aplicar este método de explotación (cámaras y pilares).



Conocer el desarrollo y realización del método en mención.



Conocer las ventajas y desventajas, que este método puede tener al ser utilizado como método de explotación principal

METODOS DE EXPLOTACION MINERA.

Página 2

CAMARAS Y PILARES

UNC

METODO DE EXPLOTACION POR CAMARAS Y PILARES DESCRIPCIÓN DEL MÉTODO



Es un método donde el minado avanza en superficie horizontal o sobre una pequeña gradiente.

 

Se abren múltiples tajeos o cámaras, dejando zonas intactas para que actúen como pilares para sostener la carga vertical

 

Pilares actúan como soporte del techo, con el fin de mantener la estabilidad.



Se diseñan los pilares y los caserones con el fin de maximizar la recuperación del mineral.


Página 3

CAMARAS Y PILARES

UNC

La recuperación de los pilares se puede realizar de varias maneras: 

Recuperación con hundimiento controlado del techo.



Recuperación de Pilares en forma alternada.



Recuperación parcial de pilares.

En algunos casos, no se planea con mucha precision la ubicación de los pilares, pero el operador de mina simplemente por la experiencia va dejando los pilares donde sea necesario, y los ubica en zonas de menor valor de mineral o zona esteril.

FACTOR ECONÓMICO DEL MÉTODO

El factor económico más importante en este método es el tamaño de los pilares y la distancia entre ellos, este factor depende de: METODOS DE EXPLOTACION MINERA.

Página 4

CAMARAS Y PILARES 

Estabilidad de la caja techo.



Estabilidad del mineral



Potencia del yacimiento



Presión de la roca suprayacente



Discontinuidades geológicas como fallas, pliegues, etc.



Forma y tamaño del pilar.

UNC

CONSIDERACIONES PARA SU APLICACIÓN.

Se aplica en las siguientes condiciones: 

En cuerpos con buzamiento horizontal, normalmente no debe exceder de 30°.



El mineral y la roca encajonante deben ser relativamente competente.



Minerales que no requieren de clasificación en la explotación.



En depósitos de gran potencia y área extensa.

En caso de que el terreno sea bueno se explota con cámaras de mayor dimensión y si el terreno es malo se debe dejar pilares de mayor dimensión. Con relación a la estabilidad del techo es posible manejar con las dimensiones geométricas de las cámaras y pilares. Si se aumenta el número de pilares o se reduce la luz de las cámaras, es posible compensar la calidad del terreno, implicado esto perdida de mineral, por tal razón se procura aumentar la estabilidad de las cámaras y pilares empleando el sistema de empernado.


Página 5

CAMARAS Y PILARES

UNC

Este método es de aplicación universal en yacimientos tabulares sedimentarios, como pizarras cupríferas, yacimientos de hierro, carbón, potasio, y otros. En el Perú se usa en pocas minas, por el cambio brusco del rumbo y buzamiento de las estructuras mineralizadas. En yacimientos con potencia considerable se usa en combinación con corte y relleno, dejando pilares para el sostenimiento del techo. La relación entre la cantidad extraída de las cámaras y la obtenida en los pilares depende, del ancho de las cámaras y los pilares, y también del arranque total de os pilares o de solo una parte de ellos. Se sobreentiende que el ancho de las cámaras se elige de acuerdo a la resistencia y la composición de la roca del techo, así como en función de la presión ejercida sobre este. En parte también es decisiva la longitud de las cámaras y la rapidez con que se arranca el material de las mismas. El ancho de la cámara desempeña un papel importante, donde las cámaras son anchas los pilares también deben serlo, ya que la presión de las capas del techo que actúan sobre el mineral se transmite a estos. Debe hacerse resaltar que la estabilidad del techo y el mineral es un concepto flexible en este aspecto. El aumento de las dimensiones de los pilares y la reducción de anchura de las cámaras compensará las malas condiciones del suelo. Sin embargo se sacrificara la recuperación, ya que se deja una gran parte del yacimiento para fortalecer el techo. El anclaje del techo es una técnica que mejorará la estabilidad del techo y que se usa mucho en este método de explotación.


Página 6

CAMARAS Y PILARES

UNC

El “room and pillar” es el único método que es práctico para explotar capas horizontales de poca potencia. Este método se usa mucho en la explotación de depósitos estratificados de origen sedimentario tales como esquistos mineralizados de cobre y minerales industriales tales como caliza, sal, potasa y carbón. En los últimos años se ha desarrollado bastante, debido a su bajo costo de explotación y a la vez que permite hasta cierto punto una explotación moderadamente selectiva. Los yacimientos que mejor se presentan para una explotación “Room and Pillar”, son aquellos que presentan un ángulo de manteo bajo, aunque también es aplicable en yacimientos de manteo entre 30° y 40°, es decir, en yacimientos de mateo crítico, donde el mineral no puede escurrir por gravedad. Por otra parte, la estructura o forma del yacimiento debe ser favorable a un desarrollo lateral de la explotación, por ejemplo, mantos o yacimientos irregulares con gran desarrollo en el plano horizontal. El desarrollo del yacimiento va a depender de una serie de factores, dentro de los principales factores se encuentran la posición del yacimiento con respecto a la superficie del terreno, la forma, la simetría y estructura del cuerpo mineralizado. La tectónica del yacimiento es otro punto importante que deberá tenerse presente para la elaboración del programa de desarrollo. Por otro lado, deben considerarse las condiciones de explotación: velocidad de arranque, transporte y extracción, desagüe, ventilación y seguridad del personal. Es así como es posible hacer un desarrollo totalmente por el yacimiento, por el estéril o un desarrollo combinado en estéril y por mineral.


Página 7

CAMARAS Y PILARES

UNC

La preparación del sector que se desea explotar, comienza por limitar dicho paño por galerías paralelas con la pendiente que se les desea dar y que va a depender de la mecanización de la mina. En seguida se corren los frontones de explotación a partir de dichas labores, uniendo ambas galerías con el objeto de establecer los circuitos de ventilación. A partir de estos frontones se inicia la etapa de explotación o de arranque. Para la preparación se debe considerar las características del cuerpo como los cambio de potencia y el manteo, características geomecánica de la roca de sostén. 1.-LAS CÁMARAS Y PILARES "CLASSIC":

Se aplican a los depósitos planos

estratificados, con espesores desde

moderados hasta de gran espesor y 60 también a yacimientos inclinados con grandes espesores, como se observa en la figura 3.5. La explotación del depósito de mineral crea grandes bancos abiertos por donde las máquinas sobre neumáticos pueden desplazarse sobre el fondo plano. Los yacimientos de mineral de gran altura vertical se explotan en trozos horizontales, comenzando arriba, y por blancos hacia abajo en etapas.


Página 8

CAMARAS Y PILARES

UNC

2.-LAS CÁMARAS Y PILARES "POST ":

Se aplican a yacimientos inclinados con un ángulo de inclinación de 20 a 25 grados, de altura vertical superior, donde el espacio explotado se rellena. El relleno mantiene a los pilares estables y sirve como plataforma de trabajo mientras se explota el siguiente tajada. Ver figura 3.6. La minería post cámara y pilares es un método híbrido entre cámaras y pilares con corte y relleno. El método de cámaras y pilares recupera la mineralización en tajadas horizontales, comienza desde un nivel inferior y avanza hacia arriba. Los pilares se dejan dentro de la excavación escalonada para soportar el techo. La excavación anterior se rellena con desechos hidráulicos y la siguiente tajada se extrae con máquinas, trabajando desde la superficie previamente rellenada. Los pilares se extienden a través de varias capas de relleno. Este relleno contribuye como soporte pasivo del pilar.


Página 9

CAMARAS Y PILARES

UNC

3.-CÁMARAS Y PILARES "STEP":

Las cámaras y pilares por etapas es una variación que adapta la pared inclinada del yacimiento para un uso más eficiente del equipo con neumáticos. Aunque las aplicaciones no pueden generalizarse totalmente, la minería de cámaras por etapas se aplica a depósitos tabulares con espesores de 2,0 a 0,5 m e inclinaciones desde 15 hasta 30 grados. La minería de cámaras por etapas comprende una disposición donde las direcciones de transporte cruzan la inclinación del yacimiento a tal ángulo de que la pendiente de la rampa permita desplazarse hacia arriba. Orientando la excavación de escalones a lo largo de un buzamiento, los fondos de las inclinaciones toman un ángulo adecuado para un recorrido cómodo de los vehículos sobre neumáticos.


Página 10

CAMARAS Y PILARES

UNC

DESARROLLO DEL MÉTODO En los yacimientos horizontales o casi horizontales, las labores de desarrollo

y preparatorias consisten en la ejecución de pozos de izaje, chimeneas de ventilación y de servicios, galerías de acceso y vías para el transporte del mineral, echaderos de mineral, talleres para servicios, bodegas, etc. Algunas de estas labores pueden ejecutarse paralelo al arranque o explotación. Los yacimientos inclinados se dividen verticalmente en niveles con galerías de transporte a lo largo de la caja piso. Es común preparar el sector mediante un sistema de galerías paralelas es decir, de galerías en dirección transversal, de tal modo que por una de estas galerías penetra la corriente de ventilación y por la segunda sale, una galería sirve para transportar mientras que la otra se emplea para tránsito de personal. En minas grandes y donde las necesidades de ventilación son mayores, se llega a trazar incluso cuatro galerías o más, una al lado de otra, en la mayoría de los casos la separación entre estas galerías es de 20 a 20 m. Este sistema de trazar tres o cuatro galerías no sólo hace posible una extracción considerable, sino que garantiza también la entrada de una gran cantidad de aire aun cuando la sección de las galerías sea relativamente pequeña, lo que es de uso primordial en caso de accidentes, proporcionando una seguridad mayor que otros métodos, en los que existan menos galerías de escape. La sección de las galerías se determina teniendo en cuenta en primer lugar la cantidad de aire necesaria, la forma de los vagones o tipo de equipo para transporte a emplearse, así como la estabilidad del techo. METODOS DE EXPLOTACION MINERA.

Página 11

UNC

CAMARAS Y PILARES

Se requiere un trabajo mínimo de desarrollo para preparar el depósito. Las vías para el transporte de mineral y comunicación se hacen dentro de las tajeos de producción. Las combinaciones de las vías se combinan con la producción de mineral, los tajeos también sirven de vías de transporte.

A.-ORIENTACIÓN DE LOS FRONTONES DE PREPARACIÓN:

Por lo general se corre un frontón de preparación a lo ancho de la camara; cuya dirección o rumbo puede ser según la máxima pendiente del yacimiento, según el rumbo de este (generalmente corresponde a una galería horizontal), u ocupar una dirección intermedia entre la máxima pendiente y el rumbo, o sea, la pendiente de la galería (frontón) y consecuentemente la del caserón se hace la elección, dependiendo del modo de efectuar el movimiento del mineral de caserones con camiones la pendiente del caserón no debe ser superior a un 10%.

La preparación de caserones es distinta dependiendo del espesor de manto a explotar: 

Mantos potencia variante entre 1,5 y 3,0 m: En este caso puede correrse un frontón por el yacimiento, de un ancho que permita trabajar con facilidad en la etapa de arranque. La altura del frontón es igual a la potencia explotable.


Página 12

UNC

CAMARAS Y PILARES 

Mantos potencia mayor a 3,0m: la preparación de los caserones en yacimientos de este tipo puede hacerse con frontones que llevan como piso el yacente del yacimiento, o lleva como techo de la galería de preparación el pendiente del manto. Ambos casos están sujetos como se comprenderá a las características del yacimiento.

B.-UBICACIÓN DEL FRONTÓN.

Puede estar centrado con respecto al caserón o ubicado en un extremo, en éste último caso generalmente se aprovecha para perforar los tiros de desquinche desde el caserón del lado. El método tiene la ventaja de perforar el desquinche cuando la galería de preparación o frontón este llena.

C.-ACCESO A LAS CÁMARAS.

Es conveniente avanzar con los frentes hasta unir rápidamente las galerías base con los frontones, para establecer los accesos a los frentes de trabajo, tiene la ventaja de que las operaciones de perforación y carguío se independizan, no produciéndose dificultades entre ambas, siendo posible trabajar y tener acceso a la perforación por un extremo, cuando el trabajo de carguío se efectúa al mismo tiempo, en el otro extremo. Por otra parte al romper el frontón con la galería superior, se establece de inmediato la ventilación del caserón introduciéndole al circuito principal de la mina.


Página 13

CAMARAS Y PILARES

UNC

PRODUCCIÓN.

La producción de mineral en cámaras y pilares aplica las mismas técnicas de perforación y voladuras que en la explotación normal por galerías, donde las dimensiones de las galerías son iguales al ancho y altura de la excavación. Donde las condiciones geológicas son favorables, las excavaciones pueden ser grandes utilizando brocas de perforación de frente de gran tamaño para la minería mecanizada y productiva. La mineralización con alturas verticales mayores se explota por trozos. La explotación comienza arriba, debajo de la pared o techo colgante. En esta etapa, el control del techo y apernado a la roca se efectúa con la parte posterior a una altura conveniente. Las secciones inferiores se recuperan por banqueo, en uno o más pasos. Equipos estándar se usan para perforar barrenos verticales usándose voladuras de banco convencionales. La perforación horizontal y el banqueo "plano" es una alternativa más práctica ya que se utiliza el mismo equipo tanto para el avance superior como para los barrenos de banco planos.

La perforación de los tiros de arranque puede hacerse de muchas maneras distintitas, en mantos angostos el desquinche de los caserones puede hacerse con tiros paralelos al eje del caserón o tiros perpendiculares a dicho eje. Si las condiciones lo permiten, el común uso de jumbos, máquinas que tienen gran capacidad de perforación. El mineral arrancado puede ser movido de muchas maneras diferentes dependiendo como las características del yacimiento, producción, grado de mecanización. En yacimiento horizontales o de baja pendiente (ángulo de METODOS DE EXPLOTACION MINERA.

Página 14

CAMARAS Y PILARES

UNC

manteo), cuya potencia no permite al exterior o vaciarse sobre “buitras”. Si se justifica la instalación de “Scrapers”, es posible usarlos con ventajas cargando directamente sobre los carros o sobre “buitras” ubicadas frente a cada caserón: en este caso el “scraper” limita al lago del caserón (40 -50 metros). Cuando los tonelajes arrancados con palas mecánicas que cargan sobre camiones tales como “dumpers” de 3.0 a 4.30 m³. Esta combinación pala – camión tiene la ventaja de distanciar bastante los puntos de extracción, además son de alto rendimiento y costo de operación bajo. En ciertas minas se ha llegado el uso de cargadores frontales de grandes dimensiones del balde que carga sobre camiones de 25 a 30 toneladas de capacidad.


Página 15

CAMARAS Y PILARES

UNC

DISEÑO DEL MÉTODO 1.-DIMENSIONES DE LOS PILARES.

En caso de que el terreno sea bueno se explota con cámaras de mayor dimensión y si el terreno es malo se debe dejar pilares de mayor dimensión. El ancho del pilar depende de la dureza del mineral, de la resistencia del techo y de la presión que ejerce el terreno.


Página 16

UNC

CAMARAS Y PILARES

La resistencia de los pilares depende del material del cual está constituido (roca o mineral), de las discontinuidades geológicas (fallas, estratificación, juntas, etc.) que los atraviesan con relación a la resistencia del material. 2.-LA FORMA DE PILARES.

El esquema de la disposición de los pilares necesita una buena planificación pudiendo ser de forma circular, rectangular, cuadrado, irregular o corrido. Además es recomendable dejar espacios uniformes en a las cámaras y pilares; sin embargo en yacimientos pequeños a menudo se presenta una distribución

aleatoria

de

los

pilares.

Las dimensiones de los pilares se pueden determinar por comparación entre la resistencia y la tención vertical media que actúa sobre ellos.

Cuando el pilar es atravesado por una discontinuidad cuya resistencia al corte es inferior al buzamiento, se reproducirá la falla en el pilar, a menos que se coloquen elementos de contención adecuados. En estos casos las dimensiones del pilar no se debe fijar por comparación entre la carga a que está sometida y su resistencia , en todo caso se establece de tal forma que la discontinuidad no quede descalzada es decir, el diseño de los pilares es principalmente geométrico y se basa en el levantamiento geotécnico de las discontinuidades del yacimiento. En los yacimientos horizontales o casi horizontales, las labores de desarrollo y preparatorias consisten en la ejecución de pozos de izaje, chimeneas de ventilación y de servicios, galerías de acceso y vías para el transporte del METODOS DE EXPLOTACION MINERA.

Página 17

CAMARAS Y PILARES

UNC

mineral, echaderos de mineral, talleres para servicios, bodegas, etc. Algunas de estas labores pueden ejecutarse paralelo al arranque o explotación. Los yacimientos inclinados se dividen verticalmente en niveles con galerías de transporte a lo largo de la caja piso.

Es común preparar el sector mediante un sistema de galerías paralelas es decir, de galerías en dirección transversal, de tal modo que por una de estas galerías penetra la corriente de ventilación y por la segunda sale; una galería sirve para transporte mientras que la otra se emplea para tránsito de personal. En minas grandes y donde las necesidades de ventilación son mayores, se llega a trazar incluso cuatro galerías o más, una al lado de otra, en la mayoría de los casos la separación entre estas galerías es de 10 a 20m. Este sistema de trazar tres o cuatro galerías no solo hace posible una extracción considerable, sino que garantiza también la entrada de una gran cantidad de aire aun cuando la sección de las galerías sea relativamente pequeña, lo que es de uso primordial en caso de accidentes proporcionando una seguridad mayor que otros métodos, en los que existen menos galerías de escape.


Página 18

CAMARAS Y PILARES


UNC

Página 19

CAMARAS Y PILARES

UNC

22. EL FACTOR DE SEGURIDAD EN EL DISEÑO.


Página 20

CAMARAS Y PILARES

UNC

2.3.-CARGA SOBRE EL PILAR

Se produce re distribución de esfuerzos al realizar minería de la cámara de producción


Página 21

CAMARAS Y PILARES

UNC

2.4.-RESISTENCIA DE PILARES. Existen diferentes maneras de calcular la resistencia dependiendo del tipo i diseño de pilar


Página 22

CAMARAS Y PILARES

UNC

3.-UBICACIÓN DE LA CÁMARAS

En la mayoría de los casos, las cámaras se sitúan perpendicularmente a las galerías principales, pero con frecuencia se trazan de tal forma que su pendiente sea favorable para el transporte de los vagones, o con otros equipos adecuados como el empleo de camiones y volquetes en minas sin rieles. Las cámaras no se abren a sección plena a partir de las galerías principales, sino se realiza en primer lugar una entrada estrecha y cuando se ha llegado a una determinada distancia de la galería principal se prosigue con el avance a sección plena. De esta forma quedan a lo largo de la galería macizos de mineral, los que sirven de protección.

A lo largo de las galerías se dejan además unos macizos de protección anchos, así como entre las distintas series de cámaras.

La longitud, dirección, inclinación y desarrollo de los accesos tiene una marcada influencia sobre la disposición de las cámaras. Estas se eligen de tal forma que el frente de arranque sea paralelo, de modo que se facilite la extracción del mineral.

De la descripción depende que éste método de explotación supone la existencia de capas del techo y de un mineral extraordinariamente resistente. Además, existe la condición que la potencia sea considerablemente grande, METODOS DE EXPLOTACION MINERA.

Página 23

CAMARAS Y PILARES

UNC

por lo que este método no se puede utilizar en yacimientos cuya potencia es menor a un metro, en yacimientos polimetálicos. 4.-ACCESOS:



Acceso principal a través de túneles.



Transporte de mineral a través de Pique y/o Rampa.



Pique debe estar cercano al centro de gravedad del cuerpo mineralizado y se debe profundizar hasta un nivel donde se puedan instalar buzones y estaciones de chancado.



Rampa tiene pendiente máxima de 8% si se utilizan cargadores frontales o camiones, pero si se instalan correas se puede llegar hasta 15%.



Se debe excavar un acceso de transporte del cual se puedan construir cruzados de producción de los cuales se puedan preparar accesos a los caserones en producción


Página 24

UNC

CAMARAS Y PILARES

5.-VENTILACIÓN:



Compleja debido al tamaño de los caserones.



El flujo de aire se regula a través de puertas de madera o metálicas.



El flujo promedio debe ser del orden de 30-40 m/min y en las frentes de 120-140 m/min


Página 25

CAMARAS Y PILARES

UNC

6.-TRANSPORTE:



Transporte de mineral a través de Pique y/o Rampa.



Existen distintos equipos para operar en minas cámaras y pilares y en diferentes combinaciones.

EQUIPOS: METODOS DE EXPLOTACION MINERA.

Página 26

CAMARAS Y PILARES

UNC

LHD

SCRAPERS

CARGADOR FRONTAL

TRANSPORTE METODOS DE EXPLOTACION MINERA.

Página 27

CAMARAS Y PILARES

UNC

CAMIONES BAJO PERFIL

FAJA TRANSPORTADORA

CARROS TIPO GRAMBY


Página 28

UNC

CAMARAS Y PILARES

DISPOSICIÓN DE LOS PILARES

La disposición de los pilares necesita una buena planificación pudiendo ser de forma circular, rectangular, cuadrado, irregular o corrido

Pilares rectangulares

1.-DISEÑO DE CÁMARAS Y PILARES

En la explotación de yacimientos minerales, es económicamente deseable obtener una máxima extracción del mineral, manteniendo, por supuesto un margen

de

seguridad

de

la

estructura

subterránea.

En un sistema de cámaras y pilares el campo de esfuerzo se transfiere a las paredes

y

pilares

de

la

roca

no

excavada.

Existen diferentes sistemas de cámaras y pilares, donde los pilares pueden denominarse como:


Página 29

UNC

CAMARAS Y PILARES

* Pilares longitudinales ( pilar rib). * Pilares rectangulares. * Pilares cuadrados. * Pilares de forma irregular e irregularmente espaciados.

En la fig siguiente se muestran los diferentes patrones de pilares.

Diseño de pilares longitudinales (pilar rib) Este tipo de pilares se caracteriza porque su dimensión longitudinal es mucho mayor que sus otras dimensiones y debido a esto la distribución de los esfuerzos puede considerarse como problema bidimensional la concentración de esfuerzos ( σcSv) en los pilares longitudinales puede determinarse por la siguiente formula experimental: (σcSv)= C+0.09 [Wo Wp+1 -1] 2


Página 30

UNC

CAMARAS Y PILARES

Dónde: C = concentración de esfuerzo máximo alrededor de una sola excavación sometida a un campo esfuerzo axial. W0= ancho de la excavación. Wp= ancho del pilar. σcSv= concentración de esfuerzo crítico.

La concentración de esfuerzo promedio para pilares longitudinales se obtiene, asumiendo que cada pilar ante excavaciones soporta uniformemente el peso de la roca suprayacente más la mitad del peso de la roca encima de la excavación.

2.-DISEÑO DE PILARES TRIDIMENSIONALES.

La distribución de los esfuerzos sobre un pilar tridimensional, depende del esfuerzo vertical aplicado (antes de la excavación) y de la relación de extracción. El esfuerzo promedio aplicado sobre el pilar se expresa a través de las siguientes ecuaciones. Sp= Sv.At.Ap ; Sp= Sv11-R

Dónde: Sp= esfuerzo promedio sobre el pilar.


Página 31

UNC

CAMARAS Y PILARES

Sv= esfuerzo vertical aplicado. At= Am+Ap Am= Área minada. Ap= área del pilar.

R= relación de extracción. R= At-Ap , At=AmAm+Ap.

Luego para determinar el ancho del pilar (Wp), para una luz (L) dada y conociendo la resistencia del pilar procedemos de la siguiente manera: 1- Para un sistema de pilares longitudinales. En este caso la relación de extracción R= AmAm+Ap. 2- Para un sistema de pilares rectangulares. En este caso Ap= Wp*Lp y el área total At=(w+Wp) ò (L+Lp) remplazando At, en la ecuación Ap=F-SvCp (w+Wp) ò (L+Lp) . 3- Para un sistema de pilares cuadrados. En este caso K= LpWp=1 y se aplica la ecuación anterior donde se deduce que: Wp=LCpF*Sv-1.

4- Para un sistema de pilares irregulares. Se usa la siguiente expresión para este caso: ApAm=F*SvCp-F*Sv

Estos pilares se dejan con los siguientes propósitos.


Página 32

UNC

CAMARAS Y PILARES

1- Protección de galerías.

Estos sirven para la protección de las galerías de ventilación y explotación de de los efectos producidos por el derrumbe o hundimiento de la zona explotada. Este tipo de pilares se usan comúnmente en frentes largos en avance y en menor escala en retroceso. 2- Pilares de barreras. Son pilares dejados en la misma capa de carbón con el propósito de separar los trabajos de mina existentes en mina abandonadas o trabajos viejos. 3- Pilares en frentes aislados. Se dejan cuando se quiere incomunicar un frente de otros trabajos adyacentes, por motivos de seguridad. 4- Pilares de protección de la superficie de los efectos de la explotación.Estos pilares son de anchos cuidadosamente determinados con respecto al ancho del frente de explotación y la profundidad debajo de la superficie,

5- Pilares para mejorar el techo del frente de explotación.

6- Pilares para evitar fallas geológicas. Estos pilares ayudan a mantener un buen control del techo o del estrato con el objeto de superar las dificultades cuando los trabajos inmediatamente adyacentes, tienen fallas paralelas significantes.


Página 33

UNC

CAMARAS Y PILARES

3.-FACTOR ECONÓMICO DEL MÉTODO

El factor económico más importante en este método es el tamaño de los pilares y la distancia entre ellos, este factor depende de: 

Estabilidad de la caja techo.



Potencia del yacimiento



Presión de la roca suprayacente



Discontinuidades geológicas como fallas, pliegues, etc.



Forma y tamaño del pilar.


Página 34

UNC

CAMARAS Y PILARES

DETERMINACIÓN DE COSTOS DEL MÉTODO DE CÁMARAS Y PILARES


Página 35

UNC

CAMARAS Y PILARES

PARAMETROS DEL METODO DE EXPLOTACION (CAMARAS Y PILARES)MINERA CANDESTABLE S.A En el estudio realizado por el instituto geológico minero y metalúrgico en los años 1983 a 1989 se resumen los parámetros de explotación de la mina Condestable para el método de cámaras y pilares.



Productividad en el tajeo: 7,1 t/h-g



Consumo de explosivo: 0,29 t/h-g



Metros de taladros perforados labores preparatorias: 1,22 m/t



Producción de labores: 8%



Dilución: 5%-10%



Recuperación de las reservas geológicas: 75%



Restablecimiento del equilibrio del macizo rocoso: vacío abandonado



Mineral roto por disparo : 110 t



Sostenimiento temporal: no es necesario

VENTAJAS E INCONVENIENTES DEL MÉTODO 1.-VENTAJAS DEL MÉTODO 

El método hasta cierto punto es selectivo, es decir zonas más pobres pueden no explotarse sin afectar mayormente la aplicabilidad del método.



En yacimientos importantes puede llegarse a una mecanización bien completa lo que reduce ampliamente los costos de explotación.


Página 36

UNC

CAMARAS Y PILARES

Ilustración 1: Mantos Mineralizados



En yacimientos que afloran a la superficie puede hacerse todo el desarrollo y preparación por mineral, o en caso contrario los desarrollos por estéril pueden ser muy insignificantes.



Permite la explotación sin problemas, de cuerpos mineralizados ubicados paralelamente y separados por zonas de estériles.



La recuperación del yacimiento aun no siendo del 100 % puede llegarse a recuperaciones satisfactorias del orden del 80 a 90 %.



Alta seguridad del personal y equipos, salvo la última voladura.


Página 37

CAMARAS Y PILARES

UNC



Bajos niveles de vibración.



Fragmentación generalmente buena.



Se adapta bien a yacimientos estrechos de orden de 3 a 10 metros, incluso con inclinación no muy elevada.

2.-DESVENTAJAS DEL MÉTODO.



Si el yacimiento presenta una mineralización muy irregular, tanto en corrida como en potencia podría llegar a afectar la explotación, limitando mucho la planificación del método, como así mismo la perforación y provocar problemas de carguío sobre todo para posibles mecanizaciones.



Problema de manteo del yacimiento, cuando el manteo está muy cerca del manteo crítico (45°), se producen problemas para el movimiento del mineral en los caserones y aún este problema es más grave, si se trata de mantos angostos. En el caso de mantos potentes hay problemas en la mecanización de la perforación lo que se traduce en dificultades de movilidad al usar el equipo pesado de perforación.



Dilución de la ley: es un problema que es muy importante y que en casos de techos débiles puede ser causa que llegue a limitar la aplicación del método


Página 38

CAMARAS Y PILARES

UNC



Necesidad de ventilación secundaria.



Importantes daños a los hastiales, existiendo riesgos de hundimiento



Difícil control de leyes, debido al amontonamiento del material de cada pega al anterior, mezclándose durante su descenso.

Ilustración 2: Control de Leyes.



Al finalizar la extracción puede desprenderse roca de los hastiales que produce un aumento de la dilución.


Página 39

CAMARAS Y PILARES

UNC

CONCLUSIONES



Se logró conocer el método de explotación minera por Cámaras y Pilares.



Se identificó la distribución de los pilares de acuerdo a la forma del yacimiento minero.



Determinación de las ventajas del método, así como la utilización de éste; con fines de solventar la explotación minera de acuerdo a la configuración del yacimiento.


Página 40

Camaras y Pilares.

Recommend Documents