LABORES DE DESARROLLO Y PREPARACION EN UNA MINA SUBTERRÁNEA NOCIONES GENERALES Uno de los problemas que se plantean en la preparación de una mina es el de definir el tipo de labores de acceso al yacimiento subterráneo ya que estas pueden iniciarse: con un pozo, una galería inclinada o por medio de rampas. Antes de tomar una decisión hay que considerar cuatro factores, a saber: profundidad del yacimiento, tiempo disponible para la preparación, costo y tipo de transporte al exterior. El término de desarrollo se refiere a la abertura de labores mineras a través de un filón virgen. En general el desarrollo de minas se ejecuta cortadas en forma horizontal con cierta pendiente positiva, si estas se construyen con pendiente negativa se denomina rampas o inclinados. En cualquier mina una abertura construida hacia arriba con un ángulo bastante pronunciado se llama chimenea y si esta es construida hacia abajo
en
sentido
contrario
se
denomina
piques.
Las
aberturas
subterráneas paralelas a la inclinación de la estructura principal de la veta son conocidas como galería. Se deben de conocer tres principios básicos para el desarrollo preliminar: a) El desarrollo debe ser planeado para obtener en lo posible tanta información como sea necesaria. b) Es preferible comenzar el desarrollo preliminar con labores de pequeñas dimensiones para evitar arriesgar el capital. Muchas galerías de exploración para minas metálicas son de mayores dimensiones para acomodar pequeñas unidades de carguío y transporte, se debe evitar incurrir en este error. c) El desarrollo debe ser usado para obtener la máxima información estructural. No hay reglas que regulen el tamaño del pique y galerías;
este depende de la probabilidad de desarrollar la mina para la etapa de producción. Dentro de las principales labores de desarrollo relacionadas con la producción tenemos: 1. Desarrollo de acceso a la producción.- Las consideraciones básicas en el planeamiento y desarrollo de los accesos a la producción están relacionadas directamente a los parámetros de diseño de la abertura, -
siendo estos: El flujo de producción. La pendiente de la apertura. Tamaño, disposición y soporte de la abertura.
2. Producción versus desarrollo.- Cada elemento del flujo productivo debe ser planificado y consolidado para compatibilizar con los demás elementos del flujo. Típicamente, los aberturas de desarrollo para asegurar el posterior flujo de material en la etapa de producción deben -
ser: Una galería preliminar para equipos de acarreo. Un ore-pass. Una galería principal de transporte. Un bolsillo para mineral. Un pique para el izaje a superficie.
3. Desarrollo de inclinado.- La inclinación de las labores determinan el nombre de la labor. Esta inclinación es determinada por la combinación de inclinación de elevaciones relativas, desde la superficie a la zona mineralizada. Para el transporte con cinta, la pendiente de la galería no debe pasar de 1/3; el transporte con camión exige pendientes1/7 a 1/9, y en casos de posos de extracción se llega a la vertical. Al aumentar la profundidad, el acceso por galerías inclinadas o rampas deja de ser interesante pues su longitud es de tres a nueve veces la del pozo vertical. Ello no solo encarece su producción sino que también aumentan los gastos de transporte y conservación. El avance especifico de una galería inclinada puede ser de unos 23-30 m por semana con métodos convencionales (las perforadoras de sección
plena o topos no se han generalizado aun en este tipo de trabajos), pueden llegar a conseguir avances asta de 8 m por día. Los avances altos se consiguen con personal bien adiestrado y maquinaria especializada. Lo mejor solo se encuentra en empresas que se dediquen a trabajos especiales de desarrollo y profundización de pozos. En cambio una galería inclinada puede avanzarse con mineros calificados de la propia empresa dotada de equipos normales de producción. Una decisión importante es la del tipo de transporte que se elija para la mina los camiones pueden subir rampas con pendientes de hasca1/9 a velocidades de 8 a 10km./h completamente cargados de mineral pueden ser cargados en el frente o promedio de un echadero o chute y viajar directamente al punto de descargue. 4. Inclinado versus pique.- Un poso según su sección, método de profundización y tipo de roca, tiene siempre un costo de ejecución por metro muy elevado, considerando la perforación, infraestructura, equipos y revestimiento. Las labores inclinadas se limitan a minas relativamente poco profundas. El costo de una rampa es más bajo que la de un pique para una misma distancia de 240 m, pasada esta distancia es más económico hacer un pique que un inclinado, el costo del metro lineal res casi igual hasta los 180 m, para mayores distancias a esta, el costo por metro es más bajo en pique. Muchos piques son revestidos con concreto ofreciendo excelente estabilidad. Muchas rampas tienen forma rectangular con la mayor dimensión entre el piso y el techo. En un terreno incompetente las rampas son difíciles de desarrollar y su mantenimiento es costoso, -
algunas ventajas que ofrecen los inclinados son: Los inclinados proveen un acceso más fácil para equipos móviles. Para transportar equipos por piques es necesario demostrarlos, para luego
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ensamblarlos en el lugar de trabajo. Los inclinados se utilizan para instalar fajas transportadoras, obteniéndose elevadas producciones.
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En terrenos movedizos los inclinados necesitan menor mantenimiento que un pique. Los piques e inclinados pueden acomodarse de acuerdo a la convivencia del diseño y al mineral en producción; pudiendo servir a la vez como camino servicio, etc. La mayoría de los inclinados utilizan sostenimiento “shotcrete” con mallas y pernos. los inclinados pueden ser:
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De un solo compartimiento. De dos compartimiento de lado a lado. De dos compartimiento de abajo y arriba. En pozos poco profundos y sin equipos de profundización especiales solo se logran avances de 5 a 10 m por semana para pozos de 500 m. Mediante mecanización se consiguen avances de 30 m por semana.
5. Tamaño de la Cobertura.- pueden ser adecuados a los propósitos especiales de la producción ya sea mediante piques, inclinados, etc. La sección transversal está determinada por la capacidad del “skit” y esta -
es determinada por las siguientes variables: Densidad del mineral. Capacidad y velocidad de de izaje. Tiempo de carguío y descarga. Tiempo de izaje.
6. Galerías entradas y cruceros.- Para iniciar la producción con un determinado método de explotación se requieren de desarrollos que sean acordes a la forma de yacimiento. La forma básica de la mina debe de determinar la ruta de la galería principal de extracción, a partir de esta se ramifican las labores casi en toda la extensión del depósito. El punto central del izaje debe de estar ubicado lo más cercano posible del yacimiento, teniendo en consideración el buzamiento, caja piso y caja techo. Al cruzar un yacimiento, gran parte del material que circunda al pique o al inclinado no debe ser minado para proteger la aberturas del acceso.
Normalmente cuando se emplea un método definido, este tiene que desarrollarse en forma simétrica al yacimiento. Con equipo mecanizado se sugiere incrementar las aberturas de los accesos en un 50%, para mejorar así la maniobrabilidad de los equipos pesados; se debe a demás aumentar el flujo de ventilación, facilitando asi mayores eficiencias en el trabajo. Los accesos para el transporte deben ser construidos tan rectos como sea posible la inclinación depende del equipo a ser usado. En galerías principales con rieles, la pendiente es menos al 3%, para equipos sobre neumáticos la pendiente debe encontrarse entre +8% y -8%, con un máximo de 14 % a -18% para pequeñas distancias. El radio de cobertura depende del equipo, en labores de acceso generalmente se emplea un radio de 15 m. Para equipos sobre rieles ele radio de una cobertura promedio es de 24 m, recomendándose para las galerías principales un radio de 60 a 150 m. 7. Chimeneas y rampas como desarrollo de producción.- Su uso debe ser planificado como vías de producción si el mineral va ha ser izado, lo -
cual se puede ejecutar en dos diferentes formas: El mineral es descargado por un ore pass donde se mueve por gravedad,
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siendo descargado en el nivel más bajo. Mediante vehículos por una rampa o inclinado. Las ventajas del uso del combinado de rampas y “ore-pass” radican en que hay pérdida de tiempo de carguío. Los factores que favorecen el uso de “ore-pass” son:
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No hay pérdida de tiempo. Menos peligro para el operador. Menos costo de mantenimiento y operación para vehículos de
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transporte. Disponibilidad de chutes automáticos para cargar a camiones y fajas. Alta productividad, los alimentadores pueden cargar camiones en 1 o 2 minutos.
Cuando se planifica chimeneas de producción se consideran los siguientes factores: 8.
Fragmentación del mineral. Los movimientos efectuados a la estabilidad de las aberturas. El costo de la chimenea que es en función a la longitud. Almacenaje de mineral “ore pocket”.- Se debe contar con una capacidad adicional a la requerida por la producción normal de mina. La extracción del mineral producido se efectúa mediante piques, inclinados /o galerías principales de extracción. La preparación de estas labores debe ser rápida aunque esto implique elevar los costos, porque estos tiempos perturban el ciclo de minado, Y el sistema de extracción por múltiples vías debe de funcionar intermitentemente, el tamaño correcto del poket depende de la manera
como se efectúa el izaje del mineral. 9. EXPLORACIONES: Pertenecen a este tipo de labores subterráneas los cruceros o cortadas, galerías hechas en veta, cuerpo y rampa, con el objetivo de reconocer las zonas potencialmente mineralizada, desde un punto de vista geológico y económico. 10. LABORES DE DESARROLLO.- Corresponde a aquellas labores que comunican el cuerpo mineralizado con la superficie para su exploración. Las labores de desarrollo pueden ser horizontal, vertical o inclinado, situado fuera del cuerpo mineralizado o dentro del cuerpo o veta mineralizada y que tenga un objetivo por promover el acceso a la
zona mineralizada estas pueden ser: Socavones, rampas, by pass, cruceros, galerías. Piques verticales, piques inclinados, chimeneas. Cámaras para tolva, para perforación de chimeneas, y para volteo de equipos. Para desarrollar los accesos, se debe proceder de acuerdo a un plan bien determinado, basado en la información obtenida con anterioridad a la exploración, observando las presentarse:
siguientes
situaciones que pueden
1. Sacar mineral útil, implica hundimiento sino fortifica. 2. En una labor horizontal de sección definida, solo puede transformarse en una cantidad limitada de mineral u otro elemento. 3. Una extracción mayor, significa desarrollar mayor número de labores. 4. Tener presente que el costo por tonelada, en una labor de desarrollo es más caro que al extraer una tonelada de mineral durante la explotación.
11.
LOS DESARROLLOS PUEDEN SER: Desarrollo productivo: el avance se realiza sobre veta o zonas mineralizadas extrayendo mineral, lo que se utiliza bastante donde la mena es más blanda que es estéril en vetes de potencia media. Desarrollo improductivo: cuando el avance se realiza en zonas
de material estéril. Las labores de desarrollo y exploración son consideradas dentro de los costos de capital. Parámetros de diseño en aberturas subterráneas El proyectista debe tener en consideración los siguientes puntos:
Objetivo de la obra subterránea La geometría del proyecto: trazado y sección. La geología y geotecnia del macizo rocoso. El sistema constructivo. La estructura resistente. Las instalaciones para la explotación.
Desde el punto de vista práctico, el proyectista debe considerar querer un macizo rocoso necesita de una definición geotécnica que de a de aclarar los 4 aspectos siguientes:
Característica intrínseca del material básico. Evaluación de discontinuidades. Respuesta esperable de la roca matriz.
Respuesta final esperable del macizo.
Los dos primero se refieren a lo que se llama usualmente descripción
geotécnica;
para
ellos
se
usan
metodologías
geológicas habituales que van desde la geomorfología observada en la superficie hasta reconocimientos geofísicos. Las dos ultima se refieren a la evaluación de parámetros geotécnico, de ello el tercero requiere principalmente ensayos de laboratorio y el cuarto una combinación de ensayo de la laboratorio
con
nuevos
datos
de
sondeos
mecánicos,
prospecciones geofísicos o ensayos mecánicos in-situ. Labores de preparación. Las labores de preparación incluye todo trabajo desarrollado especificando con objetivo de preparar un tajeo para ser minado. Puede ser en mineral o en las cajas y está presupuestada como costo de operación estas labores pueden ser:
Subniveles, chimeneas de ventilación en tajeos, cruceros auxiliares dentro del tajeo, box holes, drown points, prolongación de tajeos. Ejecución de labores desarrollo y preparación. Se realiza en forma horizontal, inclina y vertical cada una de ellas con sus diferentes variedades. El proyecto de la construcción de cualquier obra subterránea ingenieril, se basa en 4 documentos principales: memoria, planos, pliego de condiciones y presupuesto; aunque en otros casos con otros nombres pero el contenido es el mismo. La memoria y los planos contienen el diseño de la obra; el tercero bien impuesto por las normas o recomendaciones de caracteres
generales y el presupuesto es el dinero que cubrirá los gastos de la construcción y el equipamiento para que pueda operarse normalmente dentro de ella. El proyectista de la labor no puede empelar libremente su imaginación para llegar a definir un conjunto de elementos estructurales. La estructura a considerar en una labor subterránea es tanto el elemento o elementos materiales a portados por el hombre, como el terreno constructivo del macizo rocoso. En una labor subterránea, la estructura ingenieril donde la interrelación diseño, sistema y proceso constructivo tiene la mayor importancia.
La
aplicación
de una
u otra
metodología
de
construcción.
12.
TAMAÑO DE LA ABERTURA
Puede ser acomodadas a propósitos especiales para la producción en galerías, por piques, inclinados, etc. La sección trasversal es influenciado al tamaño del equipo en las galerías y por la capacidad del skip en pique y ella es denominado por las variables de:
13.
Densidad del mineral. Capacidad y velocidad de transporte e izaje. Tiempo de carguío y descargue. Tiempo de izaje LABORES HORIZONTALES. Para el inicio de la producción en un
método de explotación se requiere seguir desarrollos acorde a la forma del yacimiento. La forma básica de la mina debe comenzar determinado la ruta de la galería principal de extracción, más que es un túnel, a partir de estos ramificar casi toda la extensión del depósito. El punto central
de izaje debe estar ubicado tan cerca al yacimiento, gran parte que circunda al pique o al inclinado o debe ser minado para proteger las aberturas del acceso. Dentro de estas labores se consideran: galerías, túneles, cruceros, by pass, drown points; también dentro de estas labores se pueden considerar las rampas. 14. PUNTO DE DIRECCIÓN. En la minería subterránea la ejecución de un túnel, una galería, rampa está en función a la dirección y profundización del depósito mineral; es importante seguir con una dirección paralela al depósito para evitar desviaciones. En el techo de la abertura se coloca un punto topográfico y otra referencial, cuya coincidencia de puntos orientados hacia el tope del frontón indican la dirección a seguir. La distancia máxima de este punto no debe exceder los 35m del tope. 15. GRADIENTE En los laterales de la abertura y a una altura de 1.20m (como regla general), se colocan 02 puntos referenciales cuya coincidencia de puntos orientados hacia el tope indican la inclinación de la galería o rampa. La unidad de la inclinación puede estar dad en grados sexagesimales y en tanto por ciento (gradiente), que depende del transporte (extracción), sostenimiento y elementos auxiliares. En la actualidad las galerías que es similar a un túnel se ejecutan por dos sistemas de excavación: Sistema de avance: cíclico por perforación y voladura. Sistema de avance: continúo eliminado el empleo de explosivos (rimadoras).
