Universidad de Atacama Departamento de Minas
Fortificación en Minería a Cielo abierto
Integrantes: Cristian Alcaino Gallardo. Jorge Contreras Castillo.
Profesor: Rafael Fonseca Asignatura: Fortificación.
Introducción Este tipo de extracción se utiliza cuando los yacimientos presentan una forma regular y están ubicados en la superficie o cerca de ésta, de manera que el material estéril que lo cubre pueda ser retirado a un costo tal que pueda ser absorbido por la explotación de la porción mineralizada. Este sistema de extracción permite utilizar equipos de grandes dimensiones, ya que el espacio no está restringido como en el caso de las minas subterráneas, aunque su operación puede estar limitada por el clima, como es el caso de las minas ubicadas en la alta cordillera o la zona central del país.
1.- ¿C óm o s e c o n s tr u y e u n a m in a a raj o o c iel o ab ier t o ? El rajo se va construyendo en avances sucesivos, lateralmente y en profundidad. A medida que se va profundizando en la mina, se requiere ir ensanchándola para mantener la estabilidad de sus paredes. De este modo, se genera una especie de anfiteatro escalonado con caminos inclinados especialmente diseñados para el tránsito de los equipos, cuya forma es dinámica ya que va cambiando a medida que progresa la explotación. La estabilidad de los taludes de una mina es particularmente crítica, ya que de eso depende la seguridad de la operación siendo, además, parte importante de la rentabilidad del negocio. Para ello, se establecen los siguientes parámetros geométricos: Banco: cada banco corresponde a uno de los horizontes mediante los cuales se extrae el mineral. El banco se va cortando por el horizonte inferior, es decir hacia abajo, generando una superficie escalonada o pared del rajo. El espesor de estos horizontes es la altura de banco, la que generalmente mide de 13 a 18 m. Berma: es la franja de la cara horizontal de un banco, como un borde, que se deja especialmente para detener los derrames de material que se puedan producir al interior del rajo. Su ancho varía entre 8 y 12 m.
Angulo de talud: el talud o pared de la mina es el plano inclinado que se forma por la sucesión de las caras verticales de los bancos y las bermas respectivas. Este plano presenta una inclinación de 45° a 58° con respecto a la horizontal, dependiendo de la calidad geotécnica (dureza, fractura miento, alteración, presencia de agua) de las rocas que conforman el talud.
Rampa: es el camino en pendiente que permite el tránsito de equipos desde la superficie a los diferentes bancos en extracción. Tiene un ancho útil de 25 m, de manera de permitir la circulación segura de camiones de gran tonelaje en ambos sentidos.
Así mismo, se determinan los lugares donde se ubicarán los botaderos de material estéril, las instalaciones eléctricas, los puntos de suministro de petróleo y agua, las plantas de beneficio, los talleres y las dependencias administrativas, de manera que no sean afectadas por los avances del rajo en un tiempo considerable.
OBJETIVOS DE LA FORTIFICACION
Eliminar bloques sueltos. Acuñar estructuras y agrietamientos abiertos. Empaquetar rocas fracturadas, mediante mallas de fortificación de acero galvanizadas con pernos de anclaje H-22.
2.- ACUÑADURA Y LIMPIEZA DE BANCOS MEDIANTE CADENA Uno de los problemas permanente en minería a cielo abierto es el control de material suelto en los bancos superiores, el que puede producir derrames y/o rodados. Este material suelto puede deberse a varios factores: deterioro de bermas, inestabilidades menores con control estructural, derrames y caída de material, erosión por agua, tronaduras (sobre quiebre), etc.
NOTA: sector seleccionado para probar el uso de una cadena de arrastre para la limpieza y acuñadura de bancos. Nótese el material de derrame y bloques sueltos, lo que constituye un riesgo potencial para los equipos que operan a menor elevación.
Los objetivo de la utilización de cadenas para la acuñadura de bancos 1. Acuñadura y remoción de material suelto o potencialmente inestable. 2. Limpieza y remoción de derrames.
3. Provocar el desprendimiento de material potencialmente inestable en forma controlada, de modo que no revista peligro a la operación de la mina.
A continuación vemos como va quedando el material después de haber pasado la cadena de arrastre por el banco:
Una vez terminada la faena de arrastre de la cadena es necesario ejecutar los siguientes trabajos:
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Limpiar el material derramado en los sectores inferiores, para habilitar dichos sectores. Coordinar con el jefe de turno la entrega del sector para su retorno a la condición de operación normal. Si luego de la limpieza se encuentra el sector igual puede presentar un riesgo podemos fortificar por medio de cables, pernos, mallas y shocrete.
3.-Fortificación con malla Fortificación por malla:
La malla de alambre es usada para soportar pequeñas piezas de roca suelta y quebrada.
Existen dos tipos de mallas de alambre comúnmente usadas en operaciones mineras subterráneas, la malla de “bizcochos” y la malla “Soldada”.
La malla de “bizcochos” comú nmente
se conoce como malla INCHALAM y la malla
“soldada” como malla ACMA.
DATOS TÉCNICOS DE LAS MALLAS:
DATOS TECNICOS
INCHALAM
ACMA
Tipo
:
100.00
MA 3020
Malla
:
100mm
150mm
Alambre
:
Nº 6
Peso
:
3.5 kgs/m2
Presentación
:
Rollos
Resistencia Alambre :
Max. 50 kgs/mm2
6.0mm (diámetro) 3.10 kgs/m2 Paños 40 – 45 kgs/mm2
Saneamiento y Fortificación de Talud Fase_6. Sector Pared Este Banco 496-480448-416-384
Saneamiento de talud
Malla galvanizada de acero para fortificación (roca fracturada)
Retroexcavadora y cadena (sobre quiebre mal logrado)
Limpieza de bermas (Bermas colmatadas)
Rocas aisladas, con potencial caída (falta de remate en su oportunidad)
SISTEMAS FLEXIBLES •
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Modelo Puntual
Modelo Unidireccional
El tipo de modelo a ocupar se determinara por medio del estudio geomecánico.
A continuación tenemos una figura que nos muestra como queda la malla puesta en el talud:
4.-Fortificación por cables El uso de cables en minería a cielo abierto permite estabilizar exitosamente las crestas y paredes de los bancos mejorándose la seguridad de trabajo. Por otro lado, un buen programa de reforzamiento con cables es particularmente relevante en el diseño del pit final al lograrse incrementar el ángulo de talud manteniéndolo estable, reduciéndose en consecuencia los costos de producción por disminución del volumen de extracción de lastre de la mina. Dependiendo de las características estructurales de la roca, los cables se instalaran en dirección paralela o perpendicular a la pared del banco; además, de acuerdo al diseño de avance de la mina, los reforzamientos pueden ser instalados antes o posteriormente a la explotación del banco. Particularmente, en presencia de diques y fallas subparalelas al talud, el reforzamiento se realiza desde el banco comprometido instalando cables complementarios desde el piso superior, asegurando la cresta del banco inferior antes que se realice la tronadura a pit final; el polvorazo se debe realizar en dos etapas o tajadas horizontales de forma que la segunda etapa soporte el bloque de roca cuando se instalen los cables en el talud creado en la primera tronadura. De la misma manera, se puede estabilizar cuñas de taludes por medio de cables al actuar como elementos de tensión a través de la estructura incrementando indirectamente la resistencia friccional al restringir su deslizamiento.
Tanto para el control de estabilidad de los bancos como de cuñas se utilizan cables de 50 toneladas de capacidad, 15 a 20 [m] de longitud, cementados a toda su longitud. En rocas altamente fracturadas la cara del talud se puede controlar instalando zunchos metálicos adosados a los extremos de los cables instalados en las paredes.
4.1INSTALACIÓN Instalación de cables Los cables son instalados en las perforaciones de manera mecánica o bien manualmente. En el primer caso se cuenta con equipos especialmente diseñados para este efecto que incluyen el transporte de los cables, su instalación, preparación y bombeo de lechada de cemento en la perforación. Antecedentes de operaciones en minas suecas indican que los rendimientos alcanzados llegan a 70 cables de 10[m] de longitud por turno, incluyéndose instalación y cementación. Anclaje de cables Para mejorar la capacidad de reforzamiento de los elementos de fortificación deben tensarse una vez que hayan sido anclados. Posteriormente los cables se cementan en toda su longitud consiguiéndose un mayor confinamiento y protección a la corrosión; si no se requiere alta rigidez del cable no se debe cementar éste en su totalidad como elemento de anclaje, puede utilizarse el destrenzado o una cabeza de expansión mecánica.
4.2VENTAJAS DE LOS CABLES -
Puede ser instalado en cualquier sección de galería. Es un elemento que puede tensarse por medio de herramientas mecánicas de fácil operación. Entrega una mayor seguridad en los entornos de la operación. Aumenta la capacidad de soporte de la masa rocosa. Es un elemento que permite al ser aplicado en las paredes de las vetas establecer un control sobre la dilución. Es el elemento que tiene mayor resistencia a la tracción en relación a los elementos alternativos. Su aplicación en Open Pit permite incrementar el pit final, lográndose importantes economías en remoción de lastre.
5.-CONTROL DE TALUDES Debemos siempre de preocuparnos los taludes que no está fortificado, debe ser inspeccionada periódicamente a objeto de evaluar sus condiciones de estabilidad y requerimientos de “acuñadura”, debiendo realizarse de inmediato las medidas correctivas ante cualquier
anormalidad detectada. En aquellas galerías fortificadas, deberá inspeccionarse el estado de la fortificación con el fin de tomar las medidas adecuadas cuando se encuentren anomalías en dicha fortificación. 5.1 Objetivos del control de taludes: • Asegurar que se cumplen los diseños de los taludes, en lo que se refiere a ángulos,
bermas y control del sobre quiebre en la cresta de bancos. • Difundir una forma de trabajo común entre Ingeniería Geotécnica, Planificación Mina y
Operaciones Mina, con responsabilidades y campos de acción bien definidos. • Informar a todo el personal de la importancia y formas de realizar el trabajo.
6.- Monitoreo de Taludes Este tipo de monitoreo se puede realizar por medio de radares
Porque si no nos preocupamos de fortificar por demos tener lo siguiente:
7.- Fortificación con Shotcrete El Shotcrete se define como cualquier concreto o mezcla aplicada neumáticamente y en forma directa sobre la superficie. Este tipo de sostenimiento representa una gran revolución en el plano geomecánico, tecnológico y económico en relación al sostenimiento tradicional (especialmente los marcos de Acero). De acuerdo al principio de obtener la máxima área de excavación, es conveniente que los elementos de sostenimiento ocupen el mínimo de espacio posible y que además no constituyan un elemento de soporte rígido, que bajo la acción de fuerzas concentradas muy altas signifiquen un deterioro pudiendo llegar a la ruptura del elemento de soporte.
Objetivos del Shotcrete: • Reforzar el Macizo Rocoso
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Disminuir el Fracturamiento de la roca • Mantener los Bloques Dentro del Macizo Rocoso
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Controlando el desplazamiento de los bloques • Sostener el Contorno del Macizo
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Controlando al material proyectado
Conclusión Como pudimos notar, en minería a rajo abierto se utilizan mecanismos de fortificación similar a los de minería subterránea, con algunos detalles, por ejemplo en cielo abierto no se utilizan marcos, y los tamaños de pernos y cables son mucho mayor, otro aspecto importante es que en minería a cielo abierto se debe prestar mucha atención al control de talud y al desprendimiento de rocas.
