UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA FACULTA DE INGENIERIA DE MINAS
PROFESOR: ING SAA SAAVEDRA VEDRA FRIAS LUIS GERARDO .. CURSO: MINERIA SUBTERRANEA.
TEMA: Factores característicos y Parámetros del Método de Explotación de la Mina ” MARSA
ALUMNO: ORTIZ BALCAZAR JHORDAN LEONEL. PEREZ TINEO IV IVAN AN JEFFERSON JEFFE RSON FIGALLO LIZANO FRANK
DISEÑO DE LOS METODOS DE EXPLOTACION MINA GIGANTE - MARSA Ubicación: •
La Mina Gigante se halla situada en el Anexo de Llacuabamba, distrito de Parcoy, provincia de Pataz y departamento de La Libertad, emplazada en las vertientes del flanco Oriental de la Cuenca hidrográfica del Marañón, sector Norte de la Cordillera Central.
Accesibilidad: •
Se puede llegar al área de operaciones de la siguiente forma: Lima - Trujillo
562 Km., asfaltado
Trujillo - Chirán
34 Km., asfaltado
Chirán - Chagual
307 Km., carretera
Chagual - Mina Gigante
70 Km., carretera
GEOLOGÍA •
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La zona aurífera de Parcoy Parcoy,, Gigante y Buldibuyo (considerado como distrito minero), minero), está ligada a una faja de de rocas intrusivas conocida como “Batolito de Pataz”, Pataz”, que cortan a los esquistos, filitas, pizarras y rocas metavolcánicas del Complejo Marañón. El batolito se extiende 50 Km., entre Vijus al Norte y Buldibuyo al Sur, con ancho promedio de 2.5 Km. Las zonas de fallamientos y fracturamientos pre - existentes dentro del intrusivo, han servido de canales de circulación de las soluciones mineralizantes hidrotermales, depositándose en las “trampas” estructurales, dando lugar a la formación de vetas. Posteriormente han sido falladas y plegadas en más de dos eventos tectónicos; razón por la cual, se presentan irregulares en su comportamiento estructural y continuidad.
FALLAMIENTO •
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Se han diferenciado tres sistemas principales de fallamientos: Sistema de Fallamiento NW-SE (Longitudinales). Sistema de Fallamiento NE - SW a N - S (Diagonales). Sistema de Fallamiento Principal E - W o Fallas Mayores (Transversales). En este último sistema, las estructuras desplazan hasta 100 m., en vertical y 300 m en horizontal (sinextral), siendo el bloque Norte el que cae o hunde.
MINERALOGÍA •
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La mena está constituida por pirita aurífera, que se presenta acompañada de arsenopirita, galena y marmatita en proporciones menores; también consideramos el cuarzo sacaroide como mineral de mena por hospedar oro libre. Como mineral de ganga se tiene cuarzo lechoso (primer estadío), calcita, caolín, chalcopirita, etc.
DESCRIPCIÓN DE OPERACIONES •
El nivel de producción de mineral es de 1,250 TMS/día, con ley promedio de 13 Au. Gr. / TM. Las operaciones están distribuidas en 25 niveles principales, entre las cotas 4,100 y 2,950 m.s.n.m. El laboreo minero es netamente convencional.
CÁMARAS Y PILARES •
Definido el block rectangular de mineral por chimeneas y galerías, a partir de un subnivel base, se divide el tajeo en cámaras alternadas los pilares rectangulares de 3 m de ancho. Estas cámaras tienen la dirección del buzamiento y altura que depende a la potencia de la veta. Una vez que la cámara llega al nivel superior, se retorna desquinchando y sosteniendo los hastíales para completar el ancho de diseño. Una vez concluida la cámara se rellena. La siguiente etapa es la recuperación de los pilares; al término de éstas, se completa el relleno de los espacios que quedan.
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El método es adecuado para: alturas litostáticas menores a 700 m, resistencia compresiva de la roca mayores a 50 Mpa, vetas sub horizontes y de moderado espesor, caja techo razonablemente competente el cual es sostenido principalmente por los pilares, además de que es posible dejar partes de estéril como pilar.
LABORES DE DESARROLLO Y PREPARACIÓN •
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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.
VARIANTES DEL METODO DE CAMARAS Y PILARES
CAMARAS Y PILARES TRADICIONAL
CAMARAS Y PILARES INCLINADO
CAMARAS Y PILARES EN ESCALERA
DISEÑO DE PILARES •
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Cuando se quiere dimensionar los pilares, el problema es encontrar una solución de equilibrio por una parte la seguridad y la estabilidad de la excavación nos obligan a sobredimensionar los pilares y por otra parte la rentabilidad de la explotación y la relación de extracción nos obligan a extraer el máximo tonelaje de mineral del yacimiento. El problema es enfocado considerando globalmente los esfuerzos que se ejercen sobre 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 modelo infinito. Modelo de la viga o de la placa (cuando existen estratos horizontales). Métodos numéricos, con elementos infinitos.
roca
Factor de Seguridad del Dise
v
fs
S p
p
S p
v
roca
v
S p
Campo de esfuerzos presente en el macizo rocoso Campo de esfuerzos actuando sobre el pilar Resistencia del pilar
• Factor mayor a 1 • La tendencia actual es calcular la confiabilidad del diseño
P ( S p
f p )
Aproximación probabilística al diseño de minas
CÁLCULO ANCHURA PILARES •
Sp = 1,1 x [B + W / W]2 x Sv
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Fs = σc / Sp ≥ 4
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Sp (MPa): es la tensión en el pilar.
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Sv (MPa): es el peso del prisma ficticio de terreno que descansa sobre cada pilar.
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W (m) es el ancho del pilar.
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B (m) es la anchura de la cámara.
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σc (MPa) es la resistencia a compresión del mineral del pilar.
EJEMPLO DE CÁLCULO DE PILARES Datos: •
Pilares aislados, de sección cuadrada. Ancho de cámara: B = 20 m.
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Altura de cámara: H = 5 m.
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Resistencia a compresión simple (RCS) del mineral: σc = 60 MPa.
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Densidad del material de cobertera: γ = 2,7 toneladas/m3.
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Factor de seguridad del pilar: FS ≥ 4.
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Cobertera (montera) de terreno: de Z = 16 m.
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Resultados: •
Peso terreno sobre el pilar: Sv = γZ = 0,027 x 16 = 0,432 MPa
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Tensión sobre cada pilar (para obtener un FS = 4): Sp = σc / 4 = 15 MPa
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Dando valores y despejando en la formula el valor de W (ancho pilar):
Sp = 1,1 x [B + W / W]2 x Sv 15 = 1,1 x [20 + W / W]2 x 0,432 W = 4 m.
CRITERIOS GEOMECÁNICOS DE APLICACIÓN •
Este método de laboreo es factible para los tipos de roca A, B y C que corresponden a los índices de: RMR = 47 - 65, 44 - 47, 35 44 y Q = 1.5 - 9.5, 1.0 - 1.5, 0.40 - 1.0, respectivamente. Los parámetros de resistencia de roca para estos tipos de roca han sido calculados teniendo en cuenta las características geomecánicas de la roca y/o mineral del yacimiento.
PARÁMETROS DE DISEÑO DE LA ROCA •
Densidad de roca, (Tn./m3): 2.7
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Densidad del mineral, (Tn./m3): 3.0
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Angulo de fricción, f (°): 31 - 40
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Cohesión, c (Mpa): 0.46 - 4.0
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Módulo de Young, E (Mpa): 3,160 - 30,000
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Módulo de Poisson, v: 0.25
PARÁMETROS GEOMÉTRICOS DEL MÉTODO: •
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Dimensiones del sub block (m): 20 x 30 Número de cortes verticales: 4 Ancho de cortes verticales (m): 3 Ancho de cámara (m): 14 Número de Pilares: 3 Dimensiones de los pilares temporales (m): 3 x 30, 3 x 20
ABERTURAS PERMISIBLES •
Para los tipos de roca A, B y C, las máximas aberturas permisibles estimadas son de: 9.5 - 20m, 8.0 - 9.5m, 5.5 – 8m; los tiempos de auto - sostenimiento son de: 1 - 2 semanas, 3 días - 1 semana, 10hrs – 3 días, respectivamente (ver los cuadros 3 y 4 del anexo A). Cabe aclarar que estos valores son indicativos.
SOSTENIMIENTO RECOMENDADO •
Los sistemas de sostenimiento recomendados para estos tipos de roca son:
Tipo A: •
Puntales de 7” f y/o pernos de 6’, ocasionalmente.
Tipo B: •
Puntales7” f y 8” f , e = 1.2 x 1.5m, gatas e = 1.30 x 1.50m y/o pernos de 6’ e = 1.2 x 1.2m, sistemáticos.
Tipo C: •
Cuadros de madera 8” f, e = 1.2m, puntales de 7” y 8” f, e = 1.0x1.2m, y/o, gatas hidroneumáticas e = 1.0 x 1.2m, sistemáticos.
OPERACIONES UNITARIAS PERFORACIÓN Y VOLADURA •
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Por las características de la rotura de mineral, se emplea el diseño de perforación y voladura de un frente, diferenciándose en el control de los taladros de corona, que son ubicados debajo del contacto mineral - desmonte, distancia que varía de acuerdo a la calidad de roca. En la perforación se emplean perforadoras livianas tipo jack - leg, que operan con una presión de 80 PSI y 130 CFM. La longitud de barrenos es de 5 pies y 39 mm. de diámetro de broca. En la explotación de las primeras cámaras, es importante el control topográfico para evitar distorsiones en la dirección de la misma. En la voladura, se emplean dinamitas pulverulentas y semigelatinas, dependiendo de la calidad del mineral, empleándose en muchos casos espaciadores de agua en los taladros de corona.
LIMPIEZA •
Este método de explotación tiene la ventaja de tener dos o tres cámaras en ataque, lo que favorece en la mayor utilización de los winches eléctricos de arrastre, que tienen motores de 10 o 15 HP, con rastra de 32”, 6 pies cúbicos de capacidad, utilizando para el arrastre cables de acero ½” x 6 x 19 y poleas de 6” ú 8” f.
SOSTENIMIENTO •
El sostenimiento temporal a realizar depende de la calidad de roca pueden ser desde: Puntales de seguridad, gatas hidráulicas, cuadros de madera y pernos de anclaje.
EFICIENCIAS •
Rendimiento
: 2.00 m3/tarea (con winche). : 1.11 m3/tarea (limpieza manual).
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Factor de voladura
: 1.22 Kg. /m3.
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Factor de Perforación
: 4.61 m/m3.
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Producción por taladro
: 0.94 TM / taladro.
CORTE Y RELLENO ASCENDENTE •
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El inicio de la explotación es a partir del subnivel base, dejando un puente de 3 m, respecto a la galería principal. Se realiza una cámara central el que servirá como cara libre para realizar la explotación; en vetas con buzamiento mayor de 30°, se realiza en cortes horizontales empleando como sostenimiento temporal puntales de madera, gatas hidroneumáticas, pernos y cuadros de madera de forma ocasional o sistemática dependiendo de la calidad de roca de la caja techo. Concluido los cortes horizontales, se procede a la limpieza o aspirado del mineral fino, el cual es llenado a sacos de rafia para su posterior envío a Planta. Seguidamente, se construyen los tabiques para el proceso de relleno hidráulico; a medida que se rellena se van recuperando las gatas, hasta el término de la abertura. Durante el avance ascendente de la producción, se deja pilares de 3m x 5m, adyacente a las chimeneas principales y un puente de 3m x 20m paralela a la galería, los cuales son extraídos al final de la explotación del tajeo. Las razones para seleccionar este método es: la competencia regular de la roca caja techo, la geometría irregular de las vetas, la disposición de los desechos mina, alta ventilación en los tajos de explotación y la prevención de subsidencias con el uso de relleno.
Condiciones de Aplicación: •
Geometría del yacimiento:
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- Forma
:
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- Potencia
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- Buzamiento :
30° - 40°
•
- Altura litostática:
200 m - 600 m.
:
Irregular.
variable; >0.50 m.
Parámetros de Diseño de la roca: Roca encajonante Granodiorita. Densidad de roca , (Tn. /m3) Densidad del mineral , (Tn. /m3) Angulo de fricción, f (°) Cohesión, c (Mpa) Módulo de Young, E (Mpa) Módulo de Poisson, v
: : : : : : :
2.7 3.0 31 - 40 0.29 - 4.0 2,510 - 30,000 0.25
Parámetros Geométricos del Método: Dimensiones del sub block (m) Número de cortes horizontales Longitud de cortes horizontales (m) Ancho de cortes horizontales (m) Altura de cortes horizontales (m) Dimensiones de los Pilares temporales (m)
: 20 x 30 :5 : 14 :5 : 1.20 m : 3 x 5 y 3 x 20
OPERACIONES UNITARIAS
Perforación y voladura: Como el avance de la explotación es por rebanadas horizontales, la perforación también se hacen en el sentido del rumbo. La voladura controlada es fundamental en los taladros superiores. Los equipos de perforación son máquinas Jack-leg con barrenos de longitud 5 pies y diámetro de 39 mm. En la voladura, se emplean dinamitas semigelatinas con potencia relativas de 45% y 65%, también dinamitas pulverulentas de 45% y 65% en las coronas, dependiendo del índice Q del mineral, empleándose en muchos casos espaciadores de agua en la fila de taladros cercano a la caja techo.
Limpieza: Los winches eléctricos de arrastres pueden utilizarse para dos alas de explotación, lo que permite un mejor rendimiento. Sostenimiento: El sostenimiento temporal a realizar depende de la calidad de roca en la caja techo, variando desde: puntales de seguridad, gatas hidráulicas, cuadros de madera y pernos de anclaje. Eficiencias: - Rendimiento m3/tarea (con winche).
:
2.50
: 1.25 m3/tarea (limpieza manual). - Factor de voladura : 0.88 Kg. /m3. - Factor de perforación : 3.57 m/m3. - Producción por taladro : 1.22 TM / taladro.
MÉTODO DE EXPLOTACIÓN SELECTIVO “CIRCADO”
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Se aplica este método para zonas mineralizadas con potencia de veta angosta (<0.50m) y altos valores de mineral, por lo que se debe arrancar en una primera etapa mineral y luego el desmonte pudiendo invertir esta secuencia de acuerdo a las condiciones de dureza del mineral y el desmonte.
EFICIENCIAS •
Rendimiento
: 0.83 m3/tarea (limpieza manual).
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: 1.11 m3/tarea (con winche).
Factor de voladura
: 1.43 Kg. /m3.
- Factor de Perforación : 5.85 m/m3. - Producción por taladro : 0.75 TM / taladro.
Parámetros de Diseño de la roca: Roca encajonante Densidad de roca , (Tn. /m3) Densidad del mineral , (Tn. /m3) Angulo de fricción, f (°) Cohesión, c (Mpa) Módulo de Young, E (Mpa) 30,000 Módulo de Poisson, v
: Granodiorita. : 2.7 : 3.0 : 31 - 40 : 0.29-4.0 : 2510 : 0.25
5.4Parámetros Geométricos del Método: Dimensiones del sub block (m) : 20 x Ancho de cámara (m) : 14 Ancho de cortes horizontales (m) Altura de cortes horizontales (m) Dimensiones de los pilares temporales (m)
30 : 10 - 27 : 1.2 : 3 x 10
Aberturas permisibles: Para los tipos de roca A, B, C y D, las máximas aberturas permisibles estimadas son de: 9.5 - 20m, 8.0 - 9.5m, 5.5 – 8,3m – 5.5m; los tiempos de auto - sostenimiento son de: 1 - 2 semanas, 3 días - 1 semana, 10hrs – 3 días, 1 hr. – 10 hrs., respectivamente. 5.6 Sostenimiento Recomendado: Los sistemas de fortificación recomendados son: Tipo A :Puntales de 7”, f y/o pernos de 6’, ocasionalmente. Tipo B :Puntales7”, f y 8” fe = 1.2 x 1.5m, gatas e = 1.30 x 1.50m y/o pernos de 6’ e = 1.2 x 1.2m, sistemáticos. Tipo C : Cuadros de madera 8” fe = 1.2m, puntales de 7” y 8” f,e = 1.0 x 1.2m, y/o, gatas hidroneumáticas e = 1.0 x 1.2m, sistemáticos. Tipo D Cuadros de madera 8” f,e = 1.0m, puntales de 8” f, e = 1.0 x 1.0
INSTALACIÓN DE PERNOS DE ANCLAJE CON RESINA
SOSTENIMIENTO TEMPORAL CON GATAS HIDRONEUMÁTICAS
CONCLUSIONES •
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El minado de vetas sub - horizontales en MARSA se efectúa con tres tipos de métodos: Corte y Relleno Ascendente, Cámaras - Pilares y Circado. El criterio de aplicación de estos métodos se fundamenta principalmente en la geometría de la estructura mineralizada y en la condición geomecánica del macizo rocoso. Los rasgos principales del yacimiento son: el buzamiento, que está en el rango de 10° a 45° y la potencia que varía de 0.2 m a 1.2 m Las máximas aberturas permisibles de acuerdo a evaluaciones geomecánicas del macizo rocoso han sido estimadas para cuatro tipos de roca encajonante, que varían en el índice de calidad de regular a mala (0.1< Q<9.5). La máxima abertura permisible se ha establecido para una longitud de 20 m. El tipo de sostenimiento usado en estas aberturas son generalmente puntales de seguridad, gatas hidroneumáticas y ocasionalmente pernos de anclaje.
