LA EXPLOTACIÓN DE MINAS La explotación de minas es el conjunto de actividades, operaciones o trabajos que es necesario realizar para separar físicamente los minerales desde su ambiente natural y transportarlos hasta las instalaciones de procesamiento. Consiste, por lo tanto, en la ejecución secuencial de dos operaciones básicas: el arranque y el manejo de materiales.
1. Arranque: Se denomina arranque al proceso de separar o arrancar el mineral de la corteza terrestre. Salvo algunas excepciones, esta operación se realiza en la mayoría de los casos haciendo detonar cargas explosivas emplazadas en huecos cilíndricos perforados en el macizo rocoso. Se distingue así entre las suboperaciones de
Perforación y Tronadura. 2. Movimiento o Manejo de Materiales: Este proceso implica a su vez la ejecución combinada, en varias instancias, de las l as suboperaciones de Carguío y Transporte.
PROCESO PRODUCTIVO. EXTRACCION El objetivo es extraer la roca desde la mina para ser enviada a la siguiente etapa. La extracción del mineral se puede llevar a cabo mediante dos formas: Extracción Rajo Abierto. Extracción Subterránea.
Extracción Rajo Abierto El objetivo es extraer la roca desde la mina para ser enviada a la etapa et apa siguiente de procesamiento (mineral) o a botaderos (baja ley y lastre o estéril). Los principales subprocesos involucrados son: Perforación y tronadura de la roca. Carguío y transporte de los materiales a sus destinos.
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Etapas de Explotación Mina Candelaria. Extracción a Rajo Abierto 1.
Geología y Planificación Mina
El proceso de planificación minera determina qué porción del yacimiento será extraído, además del cómo y cuándo será procesado. La planificación de largo plazo o estratégica es un proceso interdisciplinario que está compuesto por las etapas de definición de envolvente económica, determinación del método de explotación, diseño operacional, secuencia de explotación y su posterior evaluación económica. Determinándose, de esta forma, las reservas mineras y el beneficio económico del proyecto. Durante el proceso de diseño y secuenciamiento de la mina, la geomecánica juega un rol protagónico, validando y/o prediciendo los riesgos asociados al diseño y plan minero. De esta manera, el estudio de los modelos constitutivos del macizo rocoso, el comportamiento del material quebrado sometido a diferentes condiciones de esfuerzo y temporalidad, junto con nuevas técnicas para optimizar la envolvente económica y la secuencia minera son de vital importancia para incrementar el valor real del negocio minero.
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Muestreo de Pozo Tronaduras Es la acción de recoger muestras representativas de la calidad o co ndiciones medias de un todo o la técnica empleada en esta selección o la se lección de una pequeña parte estadísticamente determinada para inferir el valor de una o varias características del conjunto.
Casi todas las decisiones que se hacen respecto de un Proyecto Minero, desde la exploración hasta el cierre de la mina, están basadas en valores obtenidos de material muestreado. Estas decisiones significan millones de dólares. Ejemplo: Pozos de tronaduras en una mina a rajo abierto. En un pozo de tronadura el material acumulado (detritus de la perforación) puede ser enorme, lo que obliga a tomar una muestra.
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3. Perforación En la práctica minera se requiere crear o perforar huecos cilíndricos en la roca con diferentes objetivos:
• Exploración y reconocimiento de yacimientos o depósitos minerales versus cantidad y calidad.
• Estudios geotécnicos versus propiedades de la roca. • Inserción y detonación de cargas explosivas con fines de fragmentación. • Colocación de elementos de refuerzo. Consideraremos en este curso comprenden la perforación destinada a los dos últimos propósitos indicados anteriormente. Para crear un hueco cilíndrico en un sólido es necesario aplicar energía. En un sentido amplio y según el principio físico utilizado para aplicar la energía requerida, un sólido puede ser horadado recurriendo a diferentes métodos de per foración. Se pueden distinguir así los siguientes:
• Mecánicos
Térmicos
Hidráulicos
• Ondas (sonoras o luminosas) • Otros
4. Disparo Perforado Se llama, en general, Diagrama de Disparo a la configuración, o disposición geométrica de las perforaciones o tiros para realizar una determinada excavación. Los principales parámetros que definen o determinan esta geometría son: • Diámetro de perforación ( ∅). • Burden (B): distancia de un tiro a la cara libre, medida perpendicularmente. • Espaciamiento (E): distancia entre tiros contiguos de una misma hilera. • Longitud de los Tiros (L). • Taco(T): Longitud del tiro sin cargar. 5. Tronadura Para fragmentar roca se requiere aplicar energía, la cual se obtiene -en casi todos los casos- a partir de una reacción química llamada detonación. Esta operación elemental o básica, de hacer detonar cargas explosivas insertas en un macizo rocoso, es lo que se conoce en la terminología minera con el nombre de TRONADURA o VOLADURA. 3
La cantidad de energía o en último término de materia explosiva requerida para una determinada tronadura, depende en lo esencial de las propiedades geomecánicas de la roca y de la granulometría del producto que se desea obtener. Esta energía se consume en los siguientes procesos:
• Creación de nuevas superficies o fragmentación propiamente tal. • Deformaciones plásticas y/o fricción entre superficies. • Desplazamiento y proyecc ión del material fragmentado. • Deformaciones elásticas u ondas sísmicas que se propagan por el medio rocoso. Como todo proceso productivo, la operación de tronadura exige un alto grado de optimización. No basta con disponer de una gran cantidad de energía, sino que también se debe considerar la eficiencia con que ella se utiliza. Dicho de otra manera, se trata -en la medida de lo posible- de optimizar la relación entre la energía liberada por el explosivo con respecto a la energía requerida para obtener el grado de fragmentación o granulometría esperada. En suma, el diseño de una tronadura implica una comprensión de los fenómenos o mecanismos de transferencia de la energía liberada por el explosivo y de los efectos que se producen en el medio circundante. Asimismo, se requiere también un conocimiento y manejo adecuado de un conjunto de variables que dicen relación con las propiedades de la roca que se desea excavar, con las condiciones o restricciones locales de cada faena, con las características del explosivo a utilizar y con los parámetros geométricos inherentes al tipo de excavación.
6. Carguío
Transporte
Planta (mineral)
Botaderos (baja ley y lastre o estéril)
La etapa de carguío y transporte corresponde a la extracción y desplazamiento del material previamente fragmentado de la frente de t rabajo. Este material puede ser:
• Mineral que será tratado en la planta. • Mineral de baja ley que será depositado en stock para su posterior tratamiento. 4
• Lastre que se está removiendo para acceder al mineral (durante desarrollos, por ejemplo).
• En algunos casos, el material es directamente el producto comercial (carbón, f osfatos, minerales industriales).
Existe una serie de propiedades físicas que son relevantes para el manejo de materiales:
• Abrasión • Adhesión • Cohesión • Ángulo de reposo • Compresibilidad • Densidad del material • Densidad de las partículas • Friabilidad • Contenido de humedad • Higroscopicidad • Tamaño de fragmentos • Forma de fragmentos • Razón de esponjamiento El carguío y transporte queda definido por el requerimiento de producción, dado por el plan minero (ton/año). Distintas combinaciones de equipos y secuencias de operación pueden satisfacer el requerimiento de producción. Los principales factores en la definición de los equipos para realizar esta labor son:
• Capacidad de los equipos • Tiempo requerido para completar un cic lo de operación Determinación de alcances o recorridos de transporte: Los recorridos de transporte cambian en la me dida que se desarrolla la explotación. En la práctica, se diseñan y calculan perfiles de transporte, donde se indican las distancias, pendientes y condiciones de operación de los recorridos de transporte. Los tiempos estimados de transporte para dichos perfiles se calculan en base a c onsideraciones técnicas del equipo de transporte, o bien en base a mediciones empíricas (hechas en terreno).
CLASIFICACIÓN DE EQUIPOS DE CARGUÍO Y TRANSPORTE Los equipos se clasifican según la función que pueden satisfacer. Es así como se distingue entre equipos de carguío, equipos de transporte y equipos mixtos. 5
Los primeros realizan principalmente la labor de carga del material desde la frente de trabajo hacia un equipo de transporte que llevará el material a un determinado destino (planta, botadero, stock). Alternativamente, estos equipos de carguío pueden depositar directamente el material removido en un punto definido. Este es el caso de las dragadoras en minería de carbón, donde el equipo remueve la sobrecarga y la utiliza para construir la superficie sobre la cual se emplazará en un futuro cercano. Los equipos de carguío pueden separarse a su vez en unidades discretas de carguío, como es el caso de palas y cargadores, o bien, como equipos de carguío de flujo continuo, como es el caso de excavadores de balde que realizan una operación continua de extracción de material. Otra forma de diferenciar los equipos de carguío considera si éstos se desplazan o no, por lo que se distingue entre equipos sin acarreo (en general su base no se desplaza en cada operación de carguío) y equipos con acarreo mínimo (pueden desplazarse cortas distancias). Los equipos de transporte tienen por principal función desplazar el material extraído por el equipo de carguío hacia un punto de destino definido por el plan minero. Pueden tener un camino fijo como es el caso de trenes que requieren el tendido de líneas férreas, o bien pueden desplazarse libremente por cualquier camino, como es el caso de los camiones. Además, se pueden dividir en unidades discretas, como es el caso de camiones y trenes, o equipos de transporte de flujo continuo. En esta última categoría califican las correas transportadoras, las que pueden trasladar material de granulometría bastante gruesa dentro de la mina. Finalmente, se pueden definir los equipos mixtos, que pueden realizar en una sola operación el carguío y transporte del material. El equipo de mayor interés en esta categoría corresponde al LHD, que es una pala de bajo perfil para minería subterránea, que tiene autonomía para realizar eficientemente traslados de hasta 300 metros de material.
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