Docente: Edmundo Campos A Ayacucho 2015
INTRODUCCIÓN Las condiciones geo mecánicas y las dimensiones del minado se puede considerar dos grupos de métodos de explotación: El denominado de “ cámaras y pilares “ y el de “cámaras vacías”, solo se diferencia diferencia en el tamaño tamaño de las cámaras y en la forma de realizar el arranque de mineral.
INTRODUCCIÓN Las condiciones geo mecánicas y las dimensiones del minado se puede considerar dos grupos de métodos de explotación: El denominado de “ cámaras y pilares “ y el de “cámaras vacías”, solo se diferencia diferencia en el tamaño tamaño de las cámaras y en la forma de realizar el arranque de mineral.
RESUMEN El método de explotación cámaras y pilares (Room and Pillar) , consiste como su nombre lo indica, en la explotación de cámaras separados por pilares de sostenimiento del techo. La recuperación de los pilares puede ser parcial o total, en este último caso, la recuperación va acompañada del hundimiento controlado del techo que puede realizarse junto con la explotación explotación o al final de la vida del yacimiento, yacimiento, lógicamente el hundimiento del techo en este caso es totalmente controlado.
1. CAMARAS Y PILARES (room and pillar) Este método se caracteriza por realizar el arranque del mineral de una manera parcial, dejando abandonadas parte del mismo en forma de pilares o columnas de minerales que se pierde, que sirve para sostener sostener el techo de las cámaras y de los pilares a las cargas que debe resistir.
Factores económicos mas importante en este método es el tamaño de los pilares y distancias entre ellos , este factor depende de:
Estabilidad de la caja
Estabilidad de mineral
Potencia del mineral
Presión de la roca
Discontinuidades geológicas como las fallas, pliegues, otros.
Forma y tamaño del pilar.
2. CONSIDERACIONES PARA SU APLICACIÓN
El cuerpo con buzamiento horizontal normalmente no debe exceder de 30º
El mineral y la roca encajonante debe ser relativamente competente
Minerales que no requieren de clasificación en la explotación
En depósitos de gran potencia y área extensa.
3. PARÁMETROS DE CÁMARAS Y PILARES
Los tipos de pilares Puede ser de forma circular, rectangular, cuadrada, irregular o corrido.
Recomendable dejar espacios uniformes en las cámaras y pilares, sin embargo en yacimientos pequeño a menudo se presenta una distribución aleatoria de los pilares.
las dimensiones de los pilares se puede determinar por comparación entre la resistencia y la tensión vertical media que actúa sobre ellos.
Continua…
La resistencia de los pilares depende del material del cual esta constituido (roca o mineral), de las discontinuidades geológicas (fallas, estratificación, juntas, etc.)
El ancho de las cámaras se elige de acuerdo ala resistencia y la composición de la roca del techo, así como en función de la presión ejercida sobre este.
4. VARIANTES DE CÁMARAS Y PILARES A. CÁMARAS Y PILARES (TRADICIONAL) B. CÁMARAS Y PILARES (INCLINADO) C. CÁMARAS Y PILARES (ESCALERA)
A. CÁMARAS Y PILARES (TRADICIONAL) Se aplican a los depósitos planos estratificados, con espesores desde moderados hasta grandes y también a yacimientos inclinados con grandes espesores. La explotación del depósito de mineral crea grandes bancos abiertos por donde las máquinas sobre neumáticos pueden desplazarse sobre el fondo plano.
A. CÁMARAS Y PILARES (TRADICIONAL)
A. CÁMARAS Y PILARES (INCLINADOS) 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
CÁMARAS Y PILARES (INCLINADOS)
CÁMARAS Y PILARES (ESCALERA) 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. Aun que 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.
CÁMARAS Y PILARES (ESCALERA)
5. DISEÑO DE PILARES. El objetivo es maximizar la recuperación de la unidad básica de explotación a través de un diseño seguro y viable. El diseño de pilares debe obedecer a un análisis de las cargas y la resistencia del macizo rocoso.
El problema es enfocado considerando globalmente los esfuerzos que se ejercen un pilar, sobre este enfoque se han desarrollado varias teorías como:
Teoría de área atribuida
Teoría del arco
Modelo de la cavidad creada en un medio infinito
Modelo de la viga o de la placa (cuando existen estratos horizontales)
Métodos numéricos, con elementos finitos.
roca = Campo de esfuerzos presente en el macizo rocoso p = Campo de esfuerzos actuando sobre el pilar
S p = Resistencia del pilar
El Factor De Seguridad En El Diseño.
Se trata de calcular el factor de seguridad Fs de los pilares en función de los parámetros geométricos de las cámaras y de los pilares
Factor mayor a 1
roca =
Campo de esfuerzos presente en el macizo rocoso
p = Campo de esfuerzos actuando sobre el pilar
S p = Resistencia del pilar
CARGA SOBRE EL PILAR •
Se produce una redistribución de esfuerzos al realizar el minado de la cámara de producción.
•
Los esfuerzos tienden a ser mayores en las esquinas produciendo fallas por exceso de cizallamiento.
figura: carga sobre el pilar
CARGA VERTICAL SOBRE EL PILAR
Carga litoestatica
z = pgz (MPa) Estimación del esfuerzo inducido
ARREGLOS TÍPICOS DE PILARES
TRACCIÓN SOBRE EL TECHO DEL TAJEO EN EXPLOTACIÓN Luz máxima para un estrato de roca
El fallamiento del techo del tajeo en explotación va a ser generalmente al esfuerzo de tracción y no de corte
E = Módulo de elasticidad del macizo rocoso
g =
peso específico de la roca
RESISTENCIA DE PILARES Pilares cuadrada
Wo : ANCHO DE LA CAMARA Wp: ANCHO DEL PILAR Z : ALTURA DE LA SOBRECARGA v : CAMPO DE ESFUERZOS ACTUANDO SOBRE EL PILAR c: RESISTENCIA DEL PILAR.
RESISTENCIA Pilares rectangulares
RESISTENCIA pilares irregulares
Resistencia de Pilares Mineros
Hardy and Agapito (1977)
Obert and Duvall (1967)
Salamon and Munro (1967), Holland (1964)
RESISTENCIA DEL MACIZO ROCOSO Criterio de Hoek and Brown (1980, 1995)
ci =
Resistencia a la compresión no confinada roca intacta
ETAPAS DEL METODO DESARROLLO
Se requiere un trabajo mínimo de desarrollo para preparar el depósito. Las vías para el transporte de mineral y comunicación se hacen dentro de los tajeos de producción. Las combinaciones de las vías se combinan con la producción de mineral, los tajeos también sirven de vías de transporte. 2 1
3 SECUENCIA DE MINADO EN CAMARAS Y PILARES (Vista en planta)
PRODUCCIÓN La producción de mineral sobre una superficie plana aplica las mismas técnicas de voladura en frentes. Donde las condiciones geológicas son favorables, los tajeos pueden ser más grandes y se pueden usar jumbos y un minado más productivo
SECCION MOSTRANDO EL CORTE DEL TAJEO INICIAL EN EL TOPE, CON EL BANCO QUE LE SIGUE EN PERFORACION HORIZONTAL
DISEÑO DE METODO UBICACIÓN DE LA CAMARAS 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 su transporte de los vagones, o con otros equipos adecuados como el empleo de camiones y volquetes en las minas sin rieles
DISEÑO DE METODO ACCESOS: Acceso principal a través de túneles. Transporte Pique
de mineral a través de Pique y/o Rampa.
debe estar cercano al centro de gravedad del cuerpo
mineralizado y se debe profundizar hasta un nivel donde se pueda 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%.
RECUPERACION DEL YACIMIENTO La recuperación del yacimiento puede variar de una mina a otra, dependiendo por una parte de las condiciones propias que presenta el yacimiento, y por otra, de la técnica empleada y grado de mecanización a que se ha alcanzado. Como datos generales podemos decir que la recuperación puede variar de un 80 a 90 % del mineral preparado, llegando en ciertos casos a recuperaciones del orden del 90 %.
RECUPERACION DE PILARES: En ciertos casos se justifica realizar estudios sobre la recuperación de pilares, sobre todo en yacimientos importantes. Actualmente se han hecho recuperaciones interesantes de pilares en ciertos yacimientos donde la inversión se ha pagado ampliamente. La recuperación puede hacerse de varias maneras : Recuperación con hundimiento controlado del techo. Recuperación de Pilares en forma alternada. Recuperación parcial depilares.
VENTAJAS DEL METODO
Es aplicable a grandes cuerpos mineralizados, con muchos frentes de desarrollo.
El método permite una alta mecanización, el mantenimiento es mucho más simple y el equipo puede trasladarse fácilmente de un sitio a otro.
La alta mecanización y los múltiples frentes permiten una productividad.
La ventilación es buena en este sistema.
La seguridad para el trabajador es mejor (control de techos).
alta
DESVENTAJAS DEL METODO
El mantenimiento activo de los techos se hace para periodos prolongados de tiempo.
Si no se hace lo del punto anterior, la explotación empezara a tener mas dificultades para operar y puede convertirse en un problema de seguridad.
Si las condiciones del terreno cambian a uno de menor calidad y competencia, el método se vuelve altamente costoso y en el extremo fallar completamente. Continua ………
A medida que la carga se incrementa sobre los pilares a medida que se profundiza, el tamaño de estos puede ser mayor y dejar más mineral, haciendo el método antieconómico.
La operación de un método eficiente requiere un alto costo de capital para el equipamiento; pero este es compensado con menores costos de operación ($/t).
A medida que se incrementa el tamaño de las cámaras la caída de rocas puede causar un mayor daño (a equipos o personas).
PROBLEMA: NO - 01 En la mina juanita, perteneciente a PERUBAR S.A. Se ha preparado como método de explotación el de cámaras y pilares la sección de los pilares es cuadrada, ¿ calcular esfuerzos medio en los pilares, si el ancho del pilar es Wp =3m, ancho de la excavación es de Wo = 3.5 m dichos pilares se encuentra debajo del rio Rímac : el macizo rocoso esta identificado por el peso unitario de 2.7Tn/m3 3m
Wo = 3.5
El esfuerzo pormedio del pilar es igual a: = ∗ ∗ (1 +
)
= 2.7/ ∗ 5 0 ∗ ( 1 + = 135/ (2.5) = 843.75Tn/
. )
PROBLEMA: NO – 02 El nivel 28 de la mina cobriza está afectado constantemente por los microsismos producidos por la voladura en la zona II y zona I estos microsismos afectan triaxialmente al macizo rocoso constituido de caliza si el esfuerzo principal menor reporta 5KPa, la resistencia uniaxial a la compresión de la roca antes de microsismo es de 8KPa, los constante m y s se obtienen de tablas que son equivalentes a m =1.5 y s = 0.004 la superintendencia de la mina requiere saber el esfuerzo principal mayor en el debilitamiento.
DATOS: = ? = 5 = 8 m = 1.5 S = 0.004 = +
∗ ∗ + ∗
= 5 +
1.5 ∗ 8 ∗ 5 + 0.004 ∗ (8)
= 12.74
PROBLEMA: NO – 03 Las cámaras y pilares de la mina condestable ofrecen constantemente desprendimiento de rocas hallar el factor de seguridad si es de 80 KPa, y las características de los métodos los siguientes Ancho del pilar = 6 Altura del pilar h= 4m Ancho de cámara o carril = 5.5 Profundidad bajo la superficie Z= 350m Peso unitario del macizo rocoso Y = 3.4MN/m3 Resistencia a la compresión uniaxial del material inalterable = 180
PROBLEMA: NO – 03
se considera que el macizo rocoso de contestable es de muy buena calidad m= 8.5, = 0.1 El valor del ezfuerzo que en la figura anterior señala que ℎ
= 6m/4m = 1.5, es 0.8
Luego: = 0.8 * = 0.8* 180KPa = 144KPa La ecuación correspondiente nos da el esfuerzo medio del pilar = ∗ ∗ ( 1 + =
3.4/3
= 4356.39KPa
F.S. =
=
)
∗ 350 ∗ (1 + .9
= 0.033
5.5 6.0
)
