FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA DE MINAS DISEÑO DE MINARIA SUPERFICIAL
RESPONSABLE: CHILON AYAY, FERNANDO DOCENTE: Ing. LINO ZAPANA MARCIAL ARTURO CICLO: IX CAJAMARCA-PERU 2!" INTRODUCCION La elección de un método de explotación de un yacimiento mineral se basa principalmente en una decisión económica (Costos, beneicio, in!ersiones, lu"os de ca"a, etc#$# %sta decisión est& relacionada con m'ltiples actores propios del yacimiento tales como
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Ubicación# )orma# Tama*o# Topo+raa Topo+raa supericial# -roundidad del cuerpo mineral# Tipo de mineral# Comple"idad y calidad de la minerali.ación# Distribución de la calidad de la minerali.ación (selecti!idad$# Caractersticas del maci.o rocoso# Calidad de la inormación de reser!as# In!ersiones asociadas#
A#$%& #$%&', ', ( n) %$n) %$n)'' *%+) *%+) n n$ $,, / $/$0 $/$00* 0*1n 1n #$+$ #$+$n# n#$ $& & #$ /' /' +)/ +)/* *0 0', ', n$0$'* n$0$'*## ##$' $' ( $03 $03')' ')' 43$ #*'+)ng #*'+)ng / $%+$ $%+$' ' *n$ *n$$' $'# # $n $/* $/*5 5 #*06 #*06 $7+/)0*1n. E' +) $//) 43$ 0# (0*%*$n) $' +)$n0*/%$n$ '$n'*8/$ '$ $7+/)#) +) 03/43*$ %9)#) %*n$), #$ /)' 03/$' '$&n #$'0#)' /)' 43$ n) $+$'$n$n 3n 83$n n$g)0*) + / $%+$' *n$$'#. Un $5 #$;n*#) $/ %9)#) %&' +)+*#) +)#$%)' +$n' '* $/ +)($0) %*n$) +)'$g +)'$g3* 3*& & '3 03') 03') 60* 60* / $7+/) $7+/)0 0*1n *1n ( + + $<$0) $<$0)'' #$ n3$' n3$') ) +)+1 +)+1'* '*) ) '3%*$%)' 43$ $' $+ ( 6 '*#) '/# ( 43$ #$;n**%$n$ $7+/)$%)' (0*%*$n)' +) $/ %9)#) #$ R=) A8*$) >C*$/) A8*$) 3 O+$n P*, 0)%) '$ 0)n)0$ 0)n)0$ 0)%?n% 0)%?n%$n $n$ $ $/ %*'%) %*'%) %9)#) %9)#) $n ))' ))' +'$ +'$', ', #)n#$ #)n#$ $0*8 $0*8$ $ #*'*n #*'*n)' )' n)%8$'@.
D%/0RROLLO
La explotación de un yacimiento por el método de cielo abierto, re1uiere de datos iniciales, pro!enientes de campa*as de exploración (/onda"es$, los cuales ser&n procesados de modo de obtener un modelo de blo1ues (2ri+ea+e, I!or, etc#$# %ste modelo de blo1ues consiste en una matri. tridimensional de blo1ues de dimensiones deinidas por su lar+o, anc3o (ambos i+uales por lo +eneral$ y alto, este 'ltimo !alor corresponder& a la altura de los bancos del uturo ra"o# Cada uno de los blo1ues podr& +uardar inormación rele!ante de datos como Tipo de Roca (+eomec&nica, estructuras y litolo+a$# Leyes (tanto del mineral principal como de sus sub 4 productos$# Datos económicos (costos de extracción, de proceso, de !enta y5o beneicio económico asociado$# Recuperaciones metal'r+icas# • • •
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E09$.
Un $5 #*'+)n*8/$ / *n<)%0*1n $n%)' / etapa de diseño, / 03/ n)' $n$g& 0)%) $'3/#) /)' /%*$' $0)n1%*0)' #$ n3$' $7+/)0*1n #$n)%*n#) P* ;n/, /) 03/ +)#$%)' g$g /)' /%*$' #$ /' distintas etapas #$ / $7+/)0*1n //%#' F'$', /' 03/$' n)' #$;n$n / '$03$n0* #$ $7+/)0*1n #$/ (0*%*$n). E' +/n*;00*1n 0)%+$n#$ $' $+' +/$/' ( 43$ 0# 3n 80 /' 0**##$' #$ $7+/)0*1n + +$)#)' #$ *$%+) #*'*n)', 68/%)' $n)n0$' #$ Planifcación de Corto, Mediano y Largo Plazo. DISEÑO DE ACCESOS Y PARÁMETROS GEOMÉTRICOS DE UNA MINA A CIELO ABIERTO. Dentro de las acti!idades permanentes en una explotación minera se encuentra la construcción o 3abilitación de accesos# %n un ra"o abierto (y también en una cantera$, se re1uiere ir coordinando la e"ecución de las acti!idades producti!as diarias con la e"ecución de las acti!idades 1ue dicen relación con esta construcción de accesos, las cuales tendr&n 1ue satisacer las si+uientes restricciones 6# 7# 8# 9# :# ;#
Debe permitir el acceso libre y se+uro a la .ona determinada# Debe permitir el acceso a tiempo a la .ona determinada, de acuerdo al pro+rama de producción# Debe cumplir con las restricciones +eométricas de los e1uipos y las acti!idades# Debe cumplir con las restricciones +eomec&nicas del sector# Debe permitir la extracción de todo el material relacionado con el sector# Debe permitir la reali.ación de acti!idades paralelas en completa se+uridad#
Dentro de esta acti!idad participan los e1uipos de ser!icios mina, aun1ue a !eces se re1uiere de la participación de los e1uipos producti!os (peroración, tronadura, car+uo y transporte$ para reali.ar mo!imientos especicos de materiales#
C)%) 6$%)' #*06) $n $/ +3n) ( , / 0)n'300*1n /)' 00$')' #$8$& 03%+/* 0)n $'*00*)n$' g$)%9*0' ( g$)%$0&n*0', #$ %)#) #$ gn*5 43$ /)' $43*+)' 43$ +) $//)' 0*03/$n /) 6gn $n 0)n#*0*)n$' #$03#' '3 )+$0*1n, $*n#) $/ #$$*)) +$%3) #$ /)' $43*+)' ( /)' 00*#$n$'. Dentro de la +eometra de los accesos podemos destacar 0nc3o de
Otros par&metros +eométricos a considerar dentro del dise*o de una mina son 0nc3o m&ximo de expansión# Desase entre palas# 0nc3o mnimo de operación (-eroración, Car+uo y Transporte$# Cruce de Camiones o doble !a# =n+ulo O!erall# =n+ulo inter rampas# =n+ulo de la pared del banco# • • • • • • •
-ara la explotación de un ra"o abierto se puede obser!ar 1ue los accesos (rampas o accesos especicos$ se !isuali.an de la si+uiente manera
%n cambio en una explotación tipo cantera se tiene lo si+uiente
%n puntos especicos, donde se re1uiere acceder a m&s de un banco, el acceso deber& cumplir con la si+uiente coni+uración para lo+rar su ob"eti!o
La pendiente, el anc3o y los radios de cur!atura de cada tramo deben ser tal 1ue los e1uipos 1ue circulen por la rampa puedan alcan.ar sus rendimientos producti!os sin surir deterioros en su uncionamiento o estructura ni ries+os en la operación# La dierencia de cota de cada tramo por lo +eneral resulta de la dierencia de cota de un banco y el si+uiente, es decir la altura de bancos, a menos 1ue se trate de un banco sin pendiente en el cual la dierencia de cota es cero#
La lon+itud inal de la rampa resultar& de la suma de las lon+itudes reales de todos los tramos#
Lr = ∑Lri total
Radios de Cur!atura en pendiente y su componente plana
%n una !ista en planta se puede apreciar el ra"o con sus rampas y accesos de la si+uiente orma
La materiali.ación de la rampa en el dise*o de un ra"o puede reali.arse Desde aba"o 3acia arriba, es decir tomando como punto de partida la pata del banco m&s proundo, lo 1ue +enerara una extracción extra de material al ampliarse el ra"o o ensanc3arse m&s los bancos superiores ( Corte$# Desde arriba 3acia aba"o, es decir tomando como punto de partida la pata del banco m&s alto, lo 1ue producira un ac3icamiento del 'ltimo banco, es decir puede 1ue 1ueden blo1ues sin extraer o 3asta uno o m&s bancos sin explotar ( Relleno$# Tomando como reerencia un banco intermedio, lo cual producira un ac3icamiento menor en los • 'ltimos bancos y un ensanc3amiento menor en los bancos superiores ( Mixto$# •
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%n el 'ltimo caso se puede adoptar al+'n criterio como ele+ir el banco con mayor aporte de ino al proyecto, o el 1ue permita maximi.ar el lu"o inal del proyecto, etc# Debemos considerar 1ue para la construcción de las rampas y los accesos, debemos respetar las restricciones té!ia" # $%"ia" &' la '()lotai*! , es decir deinir bien los lu+ares en 1ue se reali.ar&n dic3os accesos, donde no exista peli+ro de inestabilidad, entorpecimiento de la operación, ya 1ue no podemos arries+arnos a 1ue por al+'n siniestro +eomec&nico 1uede nuestra mina aislada con compromiso de pérdida de e1uipos, producción y lo m&s importante !idas 3umanas# Las dierentes ormas de +enerar los accesos se pueden es1uemati.ar de la si+uiente orma
ÁNGULOS DE TALUD EN E+PLOTACIONES A CIELO ABIERTO /in duda uno de los par&metros +eométricos m&s si+niicati!os en la explotación de un ra"o son los &n+ulos de talud, ya 1ue en la explotación misma una de las restricciones operacionales m&s rele!antes es +aranti.ar la estabilidad de cada uno de los sectores comprometidos, para lo cual se re1uiere mantener una +eometra de dise*o óptima, es decir 1ue permita un m&ximo beneicio económico en unción de un mnimo actor de ries+o de 1ue ocurra al+'n siniestro +eomec&nico# •
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Ángulo de Talud de la pared del Banco: Representa la inclinación con 1ue 1ueda la pared del banco# %ste &n+ulo se mide desde el toe del banco a su propia cresta# Ángulo de Talud Inter rampas: Representa la inclinación con 1ue 1ueda el con"unto de bancos 1ue se sit'an entre una rampa y la rampa consecuti!a# %ste &n+ulo se mide desde el toe del banco superior donde se encuentra una rampa 3asta la cresta del banco donde se encuentra la otra rampa# Ángulo de Talud de un conjunto de bancos: Representa la inclinación con 1ue 1ueda un +rupo de bancos sin existir entre ellos al+una dierencia +eométrica importante# %ste &n+ulo se mide desde el toe del banco m&s proundo 3asta la cresta del banco de cota mayor# Ángulo de Talud Overall: Representa el &n+ulo de inclinación con 1ue 1ueda la pared inal del ta"o, incluyendo todas las sin+ularidades +eométricas existentes# %ste &n+ulo se mide desde el toe del banco m&s proundo 3asta la cresta del banco m&s alto de la explotación#
Cabe destacar 1ue existen &o" $or,a" &i"ti!ta" &' ,'&ir lo" -!/lo" &' tal/& # Una de ellas es la descrita en los casos anteriores (de toe a cresta$ y la otra es medir desde el toe a toe dic3os &n+ulos# %n +eomec&nica se utili.a la primera orma y en planiicación se utili.a la se+unda# 0l aumentar el &n+ulo de talud se disminuye la cantidad de estéril a remo!er para la extracción de la misma cantidad de mineral, e incluso se podra acceder a la extracción de otras reser!as minerales las 1ue antes no era posible extraer# %sto +enera un aumento en los beneicios económicos de la explotación# 03ora bien, este incremento del &n+ulo de talud solamente ser& !iable en el caso 1ue las condiciones +eomec&nicas lo permitan#
-uede darse el caso contrario, 1ue debido a nue!a inormación +eomec&nica sea necesario ba"ar el &n+ulo de talud, +ener&ndose una mayor cantidad de estéril a remo!er y una menor cantidad de mineral a extraer#
%n resumen, los eectos del cambio en el &n+ulo de talud, se !en claramente rele"ados en la relación %stéril 4 >ineral de la explotación, y puede si+niicar la no !iabilidad del proyecto, por lo 1ue la inormación relacionada con nuestro &n+ulo de talud debe ser lo m&s coniable posible# No necesariamente tendr& 1ue existir un &n+ulo de talud 'nico, sino 1ue dependiendo de las rocas presentes, estructuras, orientaciones, etc#, podr& existir m&s de un &n+ulo de talud óptimo en distintos sectores de la mina#
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PISTAS0 BERMAS0 1AN2AS Y CUNETAS Como se di"o anteriormente, el Dise*o in!olucra al Dise*o ?eométrico, al Dise*o %structural y al Dise*o de >e.cla, los cuales est&n inter relacionados# %n las p&+inas si+uientes se trata cada uno de ellos# %l dise*o de pa!imentos en +eneral 3a estado basado en >étodos %mpricos o en >étodos >ecansticos# 0ctualmente la tendencia es al uso de >étodos %mprico4 >ecansticos#
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%n la )i+ura : se muestra un es1uema de la %!olución del Dise*o de las @as de 0carreo de >A/RL# Los dise*os contenidos en los >anuales de @as de a*os anteriores 3an estado basados solamente en Datos %mpricos y en la %xperiencia Bistórica reco+ida con el paso del tiempo# %ste >anual parte de un 0n&lisis /ituacional, e incorpora a lo anterior, inormación >ecanstica pro!eniente de experiencias extran"eras, el uso de productos +eosinteticos y el Control de Calidad como 3erramientas de un Dise*o %mprico4>ecanstico#
La .an"a se construye con el in de canali.ar las a+uas de drena"e# 0l no canali.ar dic3as a+uas se corre el ries+o de 1ue estas da*en y corten los caminos# Las .an"as por lo +eneral tienen un anc3o de 6 metro por una proundidad de : centmetros, lo cual depender& de las condiciones de drena"e de la .ona (llu!ias, escurrimientos supericiales o subterr&neos$# Las cunetas tienen por ob"eti!o detener o contener a los !e3culos en caso de emer+encia, por ello la cuneta 1ue est& 3acia el ra"o tendr& 1ue ser m&s alta de modo 1ue pueda detener eecti!amente a cual1uier !e3culo en una emer+encia sin 1ue cai+a#
DI/%O ?%O>%TRICO 0 continuación se muestran los Cuadros y ?r&icos 1ue 3an ser!ido y 1ue a'n sir!en de ?uas al Dise*o ?eométrico de las @as de 0carreo# 0NCBO/ D% @I0/ A <%R>0/ E O-%R0CION >IN%R0
-0R0>%TRO/ -0R0 %L DI/%O D% CUR@0/ %N 0CC%/O/ D% >IN0 %L%>%NTO/ D% UN0 CUR@0 • •
r od eCu r v a CC : Cent PC : Punt odeComi enzodeCur va
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PI : Punt od eDe fl e x i ó n PT : Punt odeT ér mi n odeCu r v a od eDe fl e x i ó n I : Angul Lrp : L on gi t u dd er a mp ad ep er a l t e p(%) : Per al t e (%) : Bombeo !a : Sobr eancho
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DI/%O D%L 0LIN%0>I%NTO @%RTIC0L %N C0>INO/ D% 0C0RR%O •
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Los alineamientos !erticales son importantes como parte de los criterios de dise*o ya 1ue de ello depende la luide. del Ciclo de -roducción# Las pendientes deben oscilar entre #:F a 6F, de esta manera la eiciencia mec&nica de los camiones de car+uo es mayor#
La Lon+itud >nima est& dada por la órmula L(m$ G 69 H
LON?ITUD D% CUR@0/ @%RTIC0L%/ %N )UNCION D% -%NDI%NT%/ C0>
DI/%O D% %/C0-%/ O RUN0K0A/ •
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%l planteamiento y construcción de los %scapesM o RunaaysM est& destinado a detener a los Camiones de 0carreo en caso de una e!entual alla total de los sistemas de renado (ser!icio, par1ueo, retardador$, e!itando de esta orma accidentes de alto potencial# %l Re+lamento de /e+uridad e Bi+iene >inera del >%> en el artculo 6;, tems 3 e i,los denomina Carreteras de 0li!ioM e indica la obli+atoriedad de su construcción en !ascon pendientes mayores al :F# /e construir&n Runaays en !as con pendientes mayores a :F, se+'n lo especiicadoen el cuadro ad"unto7
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La altura de las
R0>-0 D% %/C0-%
Considerando 1ue desde una !elocidad de in+reso de 6 Qm53, el camión es renado al inal del escape# La órmula empleada ue
con bG #9 como coeiciente de resistencia al rodado#
CONDICION%/ U% D%<%N R%UNIR LO/ %/C0-%/ • •
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Los escapes deber&n ser se*ali.ados# %l material existente en el piso y bermas de los escapes ser& +ranular de tama*o menor a 8M# Deber&n permanecer libres de obst&culos# /e e!itar& badenes en su in+reso# /i deben ser cru.ados por cunetas o drena"es, se plantear&n alcantarillas# Cuando existan rocas +randes en el piso o bermas, deber&n ser remo!idas# %l piso de las rampas de escape ser& ripeado con recuencia mensual con motoni!eladora o tractor#
DI/%O %/TRUCTUR0L C0R0CT%RS/TIC0/ D% LO/ >0T%RI0L%/ /U<4<0/% A <0/% )uentes Canteras, con e!aluación de sus caractersticas# Desmonte o estéril de mina seleccionado, con e!aluación de sus caractersticas# Caractersticas y Tama*o >&ximo -reerentemente +ranulares, con C
odiicado y los #6: m superiores no deben tener piedras mayores a 8M# Compactación -ara suelos de Cantera o de Desmonte /eleccionado Rodillo @ibratorio 0utopropulsado, en espesor m&ximo de 8 !eces el tama*o m&ximo del a+re+ado# -ara suelos No Clasiicados de Cantera o de Desmonte %1uipo de Obra, en espesor m&ximo de : cm# /e tomar&n medidas de la compactación con rodillo !ibratorio por cada capa, a ra.ón de 6 cada 6: m7, por lo menos, distribuidas en tresbolillo (derec3a, centro, i.1uierda$# Las medidas de la compactación deber&n ser como mnimo, del :F de la >&xima Densidad /eca obtenida con el ensayo de -róctor >odiicado (00/BTO T6$ 3ec3o en el mismo tipo de materia 1ue se est& controlando# • •
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DI/%O D%
DI/-O/ICIVN D%
CONCLU/ON %l presente traba"o permite resumir al in+eniero cada paso de una e!aluación de mineral desde un ni!el de alcance 3asta un ni!el inal de actibilidad# Las tareas expuestas en!uel!en el traba"o con datos estimados en lu+ar de datos exactos, enoc&ndose en los a*os a uturo en lu+ar de das y enrent&ndose también con criterios económicos (precios de metales a uturo$ sobre los cuales uno no tiene control# Debido a esta naturale.a incierta de los datos usados para esta e!aluación, las tareas de dise*o de mina se reali.an tpicamente de manera repetiti!a, e!aluando las sensibilidades, se+uridad, estabilidad, redeiniendo las consideraciones cla!es, incorporando nue!os datos, etc# %l pro+rama minero asiste al dise*ador en cada etapa del proceso de la e!aluación del depósito de mineral utili.ando métodos de optimi.ación matem&ticos como Lerc3s4 ?rossmann8 para la optimi.ación de ta"o inal y la pro+ramación mixta entera para la optimi.ación del planeamiento de minado y de cómo extraerlo de la me"or manera#
BIBLIOGRAFIA • •
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MINERA YANACOCHA 6+:+/<)%.$#3.+$+/3g*n;/$.+6+2!!%)#K$')30$0)n$n 2M*n$*22T=)2A8*$).+#< MINERA LA ZANJA 6+:.%*n$'*g6.0)%P)/'*n26$ 2n$'+/n$%*$n)-%*n$*.+#<
