Clase09_2017_I Open Pit vs Underground

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Geológica Minera y Metalúrgica Escuela Profesional de Ingeniería de Minas MI 115 Métodos de Explotación Subterránea Ciclo 2017_I

MINADO A TAJO ABIERTO vs. MINADO SUBTERRANEO

Por: Ing. Francisco Francisco Grimald Grimaldo o Z.

F. Grimaldo / Mayo 2017


MINADO A TAJO ABIERTO vs. MINADO SUBTERRANEO

Una vez que hemos modelado el cuerpo mineralizado y haber efectuado en un proceso iterativo un diseño conceptual de lo que tenemos entre manos, debemos efectuar un análisis comparativo técnico-económico de la factibilidad de explotarlo por tajo abierto o por métodos subterráneos.

A continuación veremos los elementos básicos para determinar a cuál de la forma de minado nos inclinaremos y decidiremos efectuar la explotación de este cuerpo mineralizado.



CONCEPTOS BASICOS DE PLANIFICACION

La explotación de una mina es un problema complejo en el que intervienen factores tanto técnicos como económicos. El desarrollo de un proyecto minero es un proceso iterativo en el que será preciso conjugar muchas variables y objetivos. Los planificadores realizan una serie de alternativas de diseños de explotación, realizados para diversos periodos de tiempo (años) hasta agotar las reservas del depósito mineralizado. Los primeros tanteos relacionan la geometría de las labores mineras con la geometría del depósito mineralizado. Normalmente, se fija inicialmente un tonelaje aproximado de mineral a explotarse, estos influenciarán al tamaño de accesos al cuerpo mineralizado, al tamaño de los equipos y así sucesivamente. F. Grimaldo / Mayo 2017


FACTORES QUE INCIDEN EN LA SELECCIÓN DE UN METODO DE EXPLOTACION

Factores geológicos: tamaño, forma, buzamiento, límites del cuerpo mineralizado, contenido de mineral útil, estabilidad del terreno. Factores técnicos del equipo: perforación, carga de explosivos y voladura, carguío y transporte, chancado y molienda. Factores económicos: reservas de mineral, costos explotación, dilución de mineral, financiamiento, personal calificado, disponibilidad de equipos. Factores regionales o locales: ubicación geográfica, clima Factores socio-ambientales: espesor suelo vegetal, ubicación desmonteras, impacto en el entorno, participación de la comunidad.



CARACTERISTICAS GENERALES DE UN TAJO ABIERTO

La roca roca sobreya sobreyacient cientee - ove overburde rburdenn- debe ser ser removi removida da para llegar al mineral. La relación overburden/mineral es conocida como Stripping Ratio. Se emplean equipos de grandes dimensiones para la perforación y movimiento de tierra para remover el overburden. Se tienen grandes depositos de desmonte que impactan al ambiente. De ser necesario se bombea el agua del fondo del tajo t ajo Las áreas que ocupan los tajos abiertos son de grandes dimensiones: 4 km x 1 km. Por ejemplo. F. Grimaldo / Mayo 2017


CARACTERISTICAS GENERALES DE UNA MINA SUBTERRANEA

Emplean aberturas subterráneas tales como Piques, Galerías, Tajeos, Tajeos, Rampas, winzes, w inzes, chimeneas, etc. El bombeo o drenaje de agua es esencial en minas subterráneas, al igual que la ventilación. Peligros se relacionan a caídas de rocas, derrumbes, explosiones de gas (carbón), incendios, voladuras Limitaciones al trabajar en espacios cerrados.



EFECTOS MEDIO AMBIENTALES DE LA EXPLOTACION MINERA

Uso de la tierra: El Tajo Abierto altera el paisaje, el nivel freático y los suministros de agua. Ocupan grandes áreas superficiales, que se cruzan con los intereses de las comunidades; a diferencia del Minado Subterráneo que ocupa menos áreas superficiales. superficiales. Ambos métodos crean desmonteras y canchas de relaves, que deben ser tratados para que no generen ácidos cuando se oxidan. Pero los espacios que ocupan los l os provenientes del tajo abierto son mucho menores. El minado subterráneo puede originar subsidencias en la superficie. Problemas de salud: polvo (silicosis, (si licosis, antracosis, neumoconiosis, cáncer al pulmón), son mayores en la mina subterránea.

Ambos deben hacer Evaluación de Impacto Ambiental antes de minar. Una vez terminada la explotación, la superficie debe reestablecerse. F. Grimaldo / Mayo 2017


EFECTOS MEDIO AMBIENTALES DE LA EXPLOTACION MINERA



VENTAJAS DEL MINADO A TAJO ABIERTO RESPECTO AL MINADO SUBTERRANEO

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Alta productividad Mayor concentración de operaciones Mejor gestión de los recursos Mayor producción por explotación Menor inversión por tonelada producida Menos costos de producción por tonelada producida Posibilidad de explotar yacimientos de baja ley Menos restricciones en el tamaño y peso de los equipos Mayor recuperación de mineral y menor dilución Mayor volumen de reservas

El 90% de las minas en Estados Unidos son tajos abiertos, en el resto del mundo casi el 50% son tajos abiertos. F. Grimaldo / Mayo 2017


PRODUCCION TAJO ABIERT ABIERTO O VS. SUBTERRANEO SUBTERRANEO

Este incremento por producción por tajo abierto en el mundo se debe a: o Tener un mayor volumen de producción o Mayor recuperación de reservas o Mejor control de leyes y recuperaciones metalúrgicas o Economía de escala. o Mayor flexibilidad en el minado o Seguridad más controlada o Mejores condiciones medio ambientales.



PRODUCTIVIDAD TAJO ABIERTO VS. SUBTERRANEO

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Mayor productividad en el tajo abierto Hay rápido desarrollo tecnológico, para ambos casos Minas de mayores dimensiones vs pequeña minería Las diferencias entre minado a gran escala vs pequeñas minas cada vez es mayor. Menores costos (US$/t) en el tajo abierto Las minas subterráneas deben tender a métodos más productivos. Desde inicios del siglo XX la productividad se ha incrementado en un 250% y un 350% respectivamente para el tajo abierto y el minado subterráneo.



SEGURIDAD TAJO ABIERTO VS. SUBTERRANEO

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Riesgo superficial mayor en tajo abierto: daños por voladura de rocas (poblaciones e instalaciones aledañas) Mina subterránea: menor impacto de la voladura al exterior Mina subterránea: afecta superficie con subsidencias al aplicar métodos masivos como

Longitud lanzamien to rocas

Zonas de seguridad

1000 m

los de “derrumbe” (caving). •

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Ambientalmente: menor impacto del paisaje con una operación subterránea. Riesgo por caída de rocas es mayor en el subsuelo.


5 pulg

10 15 pulg pulg

Proyección de rocas vs diámetro del taladro

20 pulg

Diámetro taladro


PERDIDAS DE MINERAL TAJO ABIERTO VS SUBTERRANEO

Recuperación de Reservas: Reservas: Mejores en el tajo abierto (90 a 95%) y Subterráneo depende del método de minado (Block Caving 75%), pero con un corte y relleno se acerca a un 100%. Existen costos asociados a la recuperación de mineral, el método del corte y relleno a menudo es el que da más bajas pérdidas (un 10%), pero es más costoso. Normalmente se aceptan pérdidas entre el 15 y 20%. Mayor riesgo de pérdidas de mineral en una operación de mina subterránea. F. Grimaldo / Mayo 2017


FACTORES PSICOLOGICOS

Es mucho más difícil entender las actividades en una mina subsuelo. Los controles son más difíciles en un minado subterráneo. Menores rendimientos en espacios confinados. Esto le da ventaja psicológica al minado a tajo abierto.



PROFUNDIDAD ÓPTIMA EN UN TAJO ABIERTO

Los depósitos mineralizados del punto de vista vista de utilización se pueden clasificar en: o adecuados solamente para el tajo abierto. o Adecuado Adecuadoss para tajo abierto y luego se hace un minado subterráneo. o Depósitos muy profundos que convienen generalmente para un

minado subterráneo. o Depósitos que fueron minados por subterráneo y ahora es posible

minarlos por tajo abierto.



PROFUNDIDAD ÓPTIMA EN UN TAJO ABIERTO

del tajo que maximizará el valor presente presente neto del del Objetivo: Elegir profundidad del capital, con tasa aceptable. Es necesario establecer previamente: o Si no existen condiciones para hacer un minado por subsuelo. o Si la empresa no está en posición de hacer un minado en otro lugar. lugar. o Si hubieran condiciones condiciones para hacer un minado minado subterráneo, en qué momento se hará? La profundidad del tajo abierto dependerá del radio de desbroce, el contenido metálico, el talud del depósito a explotar explotar,, los costos de producción, etc.



PROFUNDIDAD ÓPTIMA EN UN TAJO ABIERTO 1ras. Estimaciones

Primer estudio simplificado: planes de remoción de desmonte con alternativas de profundización.

La relación D (d + b) 2 – d2 ------ = --------------------------------M wxb Donde:


b = altura del banco, ángulo talud = 45º d = profundidad del tajo abierto w = ancho del cuerpo

a

b A

c B Mineral Diversas alternativas de minado

d


PROFUNDIDAD ÓPTIMA EN UN TAJO ABIERTO 1ras. Estimaciones

a

Plan de producción del tajo abierto: Tonelaje de reservas a minar --------------------------------------------------------------- = 7 a 17 años Rate (5 Mt/año) La profundización no debe ser más de 30 a 40 m/año El plan de desbroce = Función (Número de frentes y equipamiento necesario, también se estima los anchos de los bancos).


b A

c B Mineral Diversas alternativas de minado

d


RESUMEN

Se deben analizar una serie de factores para determinar por cuál de los dos formas form as de minado (tajo abierto o subterráneo) optaremos. optaremos. Las características del yacimiento influirán en esta determinación. La ubicación espacial es otro factor primordial. La producción y productividad influirá en uno u otro método. Las ventajas ambientales de uno u otra forma será otro factor a analizar. Las condiciones de seguridad para una explotación superficial versus una explotación subterránea serán otro de los factores. Las condiciones del entorno social y el cumplimiento de las regulaciones r egulaciones y normativas de la autoridad será otro factor a analizar.


Clase09_2017_I Open Pit vs Underground

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