METODO DE HUNDIMIENTO POR BLOQUES GRUPO 7.docx

UNI VERSI DAD TECNOLOGI CA DELPERU

FA CULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA DE MINAS

HUNDIMIEN#O POR BL BLOQUES OQUES DOCENTE: Ing. ARMANDO BOHORQUEZ HU ALUMNOS: • • • •

•

CHAUPI LLAIQUE, RONALD PRADO CACHAY, Jose Oscar SÁENZ CORREA, Enr!"e SERRANO ARRIBASPLA# LA#A, $rancsco #UES#A #UES#A RABANAL, RABANAL, J"%o Cesar

CICLO:

&

TURNO' NOCHE

HUNDIMIEN#O POR BLOQUES

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ÍNDICE INTRODUCCIÓN ..................... ................................ ...................... ..................... ..................... ..................... ..................... .................. .......( ( OBJETIVOS DEL TEMA..................... ................................ ..................... ..................... ....................................... ............................ ( HUNDIMIEN#O POR BLOQUES.......................................................................) 1. JUSTIF JUSTIFICA ICACIÓ CIÓN N Y ANTEC ANTECED EDENT ENTES ES.......................................................* 1.1. .1. JUST JUSTIF IFIC ICAC ACIÓ IÓN N.................... ............................... ...................... ..................... ...................................... ............................ * 1.2. .2. ANTE ANTECE CEDE DENT NTES ES::.............................................................................+ 2. VENTAJAS VENTAJAS DEL MÉTODO MÉTODO DE DE BLOQU BLOQUES ES HUNDID HUNDIDOS: OS:.......................... 3. DESVENT DESVENTAJAS AJAS DEL DEL MÉTOD MÉTODO O DE BLO BLOQUE QUES S HUNDIDOS HUNDIDOS.................... 4. DESA DESARR RROL OLL LO Y PRODU PRODUCC CCIÓ IÓN N ..................... ............................... ..................... .............................. ...................4.1. ARRANQUE..................... ............................... ..................... ..................... ..................... ...................... ...................... ........... 4.2. 4.2. MANE MANEJO JO DE MINE MINERA RAL L................................................................... 4.3. .3. VENTIL NTILA ACIÓN IÓN..................... ............................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................( ........( 4.4. .4. FORTI ORTIF FICAC ICACIÓ IÓN N..................... ................................ ...................... ..................... .................................. ........................ ) . DETER DETERMIN MINACI ACIÓN ÓN DE HUNDI HUNDIBIL BILIDA IDAD D................................................) ESTRATE!IAS ESTRATE!IAS DE HUNDIMIENTO HUNDIMIEN TO O SOCAVACIÓN............................../ .1. .1. HUNDIM HUNDIMIEN IENTO TO CONVE CONVENCI NCION ONAL AL..................... ............................... ..................... ................/ ...../ .2. .2. HUND HUNDIM IMIE IENT NTO O PRE PREVI VIO O.............................................................+ .3. .3. HUNDIM HUNDIMIEN IENTO TO AVAN"AD AN"ADO O........................................................4. .4. METOD METODOL OLO!Í O!ÍA A HENDE HENDERS RSON ON...................... ................................ ..............................(0 ....................(0 .. .. RESUME RESUMEN N ESTRA ESTRATE!IAS TE!IAS DE SOCA SOCAV VACIÓN ACIÓN.............................(( #. MÉTODO MÉTODO APLICAD APLICADO O A AL!UNA AL!UNA MINA MINA INTER INTERNACI NACIONAL ONAL.................(1 #.1. #.1. MINA MINA CHUQ CHUQUIC UICAMA AMAT TA $ CHILE CHILE..................... ................................ ..................... ....................(1 ..........(1 #.2. #.2. CARACTE CARACTERIST RISTICAS ICAS DEL YACIMIENT ACIMIENTO O.........................................(1 #.3. #.3. MÉTOD MÉTODO O DE DE E%PL E%PLOT OTAC ACIÓN IÓN.........................................................(* CONCLUSIONES DEL TEMA ..................... ................................ ..................... ..................... ..................... ..................(........(-

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M23o4os 4e e56%o3ac7n 8nera


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ÍNDICE INTRODUCCIÓN ..................... ................................ ...................... ..................... ..................... ..................... ..................... .................. .......( ( OBJETIVOS DEL TEMA..................... ................................ ..................... ..................... ....................................... ............................ ( HUNDIMIEN#O POR BLOQUES.......................................................................) 1. JUSTIF JUSTIFICA ICACIÓ CIÓN N Y ANTEC ANTECED EDENT ENTES ES.......................................................* 1.1. .1. JUST JUSTIF IFIC ICAC ACIÓ IÓN N.................... ............................... ...................... ..................... ...................................... ............................ * 1.2. .2. ANTE ANTECE CEDE DENT NTES ES::.............................................................................+ 2. VENTAJAS VENTAJAS DEL MÉTODO MÉTODO DE DE BLOQU BLOQUES ES HUNDID HUNDIDOS: OS:.......................... 3. DESVENT DESVENTAJAS AJAS DEL DEL MÉTOD MÉTODO O DE BLO BLOQUE QUES S HUNDIDOS HUNDIDOS.................... 4. DESA DESARR RROL OLL LO Y PRODU PRODUCC CCIÓ IÓN N ..................... ............................... ..................... .............................. ...................4.1. ARRANQUE..................... ............................... ..................... ..................... ..................... ...................... ...................... ........... 4.2. 4.2. MANE MANEJO JO DE MINE MINERA RAL L................................................................... 4.3. .3. VENTIL NTILA ACIÓN IÓN..................... ............................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................( ........( 4.4. .4. FORTI ORTIF FICAC ICACIÓ IÓN N..................... ................................ ...................... ..................... .................................. ........................ ) . DETER DETERMIN MINACI ACIÓN ÓN DE HUNDI HUNDIBIL BILIDA IDAD D................................................) ESTRATE!IAS ESTRATE!IAS DE HUNDIMIENTO HUNDIMIEN TO O SOCAVACIÓN............................../ .1. .1. HUNDIM HUNDIMIEN IENTO TO CONVE CONVENCI NCION ONAL AL..................... ............................... ..................... ................/ ...../ .2. .2. HUND HUNDIM IMIE IENT NTO O PRE PREVI VIO O.............................................................+ .3. .3. HUNDIM HUNDIMIEN IENTO TO AVAN"AD AN"ADO O........................................................4. .4. METOD METODOL OLO!Í O!ÍA A HENDE HENDERS RSON ON...................... ................................ ..............................(0 ....................(0 .. .. RESUME RESUMEN N ESTRA ESTRATE!IAS TE!IAS DE SOCA SOCAV VACIÓN ACIÓN.............................(( #. MÉTODO MÉTODO APLICAD APLICADO O A AL!UNA AL!UNA MINA MINA INTER INTERNACI NACIONAL ONAL.................(1 #.1. #.1. MINA MINA CHUQ CHUQUIC UICAMA AMAT TA $ CHILE CHILE..................... ................................ ..................... ....................(1 ..........(1 #.2. #.2. CARACTE CARACTERIST RISTICAS ICAS DEL YACIMIENT ACIMIENTO O.........................................(1 #.3. #.3. MÉTOD MÉTODO O DE DE E%PL E%PLOT OTAC ACIÓN IÓN.........................................................(* CONCLUSIONES DEL TEMA ..................... ................................ ..................... ..................... ..................... ..................(........(-

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INTRODUCCIÓN Es3e 823o4o se re9ere a "n ss3e8a 4e 8ner:a en 8asa en e% !"e %a e53racc7n 4e6en4e en gran 6ar3e 4e %a gra;e4a4. Re8o;en4o "na 4e%ga4a reon3a% en %a
E% 32r8no 4e ="n48en3o 6or <%o!"es se "sa =o? en 4:a 6ara 3o4o 36o 4e 8ner:a !"e "3%ce e% ="n48en3o 6or gra;e4a4 a"n!"e es3e no se rea%ce 6or <%o!"es rec3ang"%ares. E% ="n48en3o 6or <%o!"e es e% ss3e8a 4e e56%o3ac7n s"<3errneo 8s
OBJETIVOS DEL TEMA Comprender la concepción y operatividad del método hundimiento por bloques. Explic Explicar ar las carac caracter teríst ística icas s difere diferenc nciad iadora oras s y singul singularid aridade ades s de este este método. Comprender como se realiza la explotación en este caso. Conocer la geometría del método. Teorizar los diferentes métodos de hundimientos existentes Comprender la maquinaria y los elementos necesarios para desarrollar la explotación con este método. Conocer cules son las venta!as y desventa!as.

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HUNDIMIEN#O POR BLOQUES Este método consiste en arrancar un bloque de mineral en un yacimiento de grandes dimensiones por hundimiento del mineral" que se va sacando por la base del bloque. #e empieza por dividir el yacimiento en grandes bloques cuya sección horizontal es generalmente superior a $%%% m&. En la base abre una gran roza horizontal" con lo que se le quita a la masa mineral su apoyo. #e prepara la masa con una red de galerías y chimeneas entrecruzadas en el muro. 'a roza permite al mineral fracturarse y hundirse. 'a zona de fractura sube progresivamente en toda la masa. ( medida que progresa el hundimiento" la fragmentación me!ora" el mineral se quebranta y así puede cargarse en la base" en los numerosos puntos de carga.

Figura n°1.1 Esquema de hundimiento por bloques.

El método necesita para su aplicación" adems de unos yacimientos muy grandes y potentes" las condiciones siguientes) •

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•

*n mineral que hunda y fragmente naturalmente bien" una vez socavado en su base. *n muro bastante resistente" ya que toda la infraestructura de la explotación se perfora en él. *na superficie sin problemas para poderla trastornar con fuertes grietas y simas.

'a aplicación ms corriente de este método es en los grandes yacimientos de minerales de hierro o de minerales pobres muy diseminados en zonas desérticas y aisladas. 23



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+ara la preparación del bloque a hundir se empieza por perforar una serie de galerías de carga dispuestas seg,n un esquema regular- estas se enlazan con la base del bloque" o con la roza" con embudos y chimeneas. Estas galerías sufrirn fuertes presiones. Todos los traba!os se deben terminar antes de cebar el hundimiento. urante la producción o hundimiento no se perfora" salvo para romper alg,n bloque de demasiado tama/o. +ara conseguir recuperar bien el mineral y evitar la mezcla con estériles es preciso conseguir que la superficie superior del bloque que se hunde forme un plano continuo. +ara ello se necesita un control riguroso de la cantidad de mineral que se saca en cada punto de carga inferior. 'a fragmentación se realiza naturalmente y los atascos pueden causar problemas muy serios y pérdidas de mineral y ensuciamiento 0dilución1 del mismo. En el estudio de la calidad del macizo es ,til el parmetro de calidad de roca 0231. 'os ensayos en probetas para determinar la resistencia a la rotura no son tan interesantes como el conocer la condición del mineral para fragmentarse en trozos peque/os. +ara ello debe estudiarse la disposición de cruceros" !untas y planos de estratificación. 4o debe de!arse hueco importante entre el mineral suelto caído y el macizo que se fragmenta" pues si éste se desploma produce una verdadera explosión al comprimir el aire del hueco con una secuela de da/os y víctimas. Como el terreno est fracturado por el hundimiento es fcil que penetren en él las aguas de superficie y las de los mantos acuíferos e inunden las labores. ebe preverse una capacidad de bombeo para las mximas avenidas que puedan esperarse. Cuando se progresa en profundidad el hundimiento y los restos de los hastíales van rellenando el hueco" las rocas act,an como una espon!a y las escorrentías del agua de lluvia deben encauzarse en superficie. #i existe un gran acuífero habr que disponer bombas potentes que eleven el agua desde deba!o de la base del hundimiento. Cada bloque es socavado completamente- se excava una abertura horizontal en la parte inferior del bloque" para sacar el soporte de la roca de encima. 'as fuerzas de gravedad" en el orden de millones de toneladas act,an en la masa de roca. #e realiza una fracturación sucesiva que afecta a todo el bloque. (sciende la presión de la roca en fondo del bloque" triturando el material a fragmentos que pueden ser mane!ados en labores de evacuación o por cargadores. 23



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El hundimiento de bloques se utiliza para yacimientos grandes y masivos con) 5uerte buzamiento o" en un depósito masivo con gran extensión vertical 2oca que se hunda y se rompa en fragmentos mane!ables. #uperficie que permita hundimiento. 'a preparación de hundimiento de bloques tradicional considera) *n sistema de galerías de carga6acarreo deba!o de cada bloque" coladeros de mineral o chimeneas estrechas hasta en nivel de parrillas" un nivel de parrillas donde se puede controlar la fragmentación y se puede realizar voladura secundaria" un segundo !uego de chimeneas desde el nivel de parrillas a tolvas en el nivel de socavación y socavación del bloque.

Figura n°1.2 Esquema de hundimiento por bloques.

Todas las excavaciones deba!o del bloque explotado estn su!etas a una alta presión de roca. 'a sección transversal de las galerías y otras excavaciones se mantiene por esto lo ms peque/a posible. 5recuentemente es necesario un fuerte refuerzo con hormigón. 'a fase de preparación en una mina con hundimiento de bloques es un proceso complicado que se requiere varios a/os para empezar la producción.

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El hundimiento de bloques es un método de explotación económico ba!o condiciones favorables. 'as desventa!as son la extensa preparación y el tiempo que se tarda antes de que la producción alcance su capacidad mxima. 7ay ciertos riesgos tales como el derrumbamiento y la fragmentación que se encuentran fuera de control del minero. Es difícil tratar con enganches y bloques grandes en un mbito fracturado.

1. JUSTIFICACIÓN Y ANTECEDENTES. 1.1. JUSTIFICACIÓN  Este método es aplicable por su ba!o costo de producción en comparación con otros métodos.  #e reducen las perforaciones unitarias de perforación y voladura.  El método es aplicado a yacimientos estratiformes o masivos de buzamiento pronunciado y de ba!a ley.  Este sistema ofrece una alta producción en cada ciclo de arranque" también cuenta con una gran fragmentación por la acción de la gravedad. En lo esencial" este método consiste en inducir el hundimiento de una columna mineralizada" socavndola mediante la excavación de un corte basal" proceso que se realiza aplicando las técnicas convencionales de perforación y tronadura. 'os esfuerzos internos pre6existentes en el macizo rocoso 0gravitacionales y tectónicos1" maslos inducidos por la modificación de sus condiciones de equilibrio debido al corte basal" generan una inestabilidad en la columna de roca o loza inmediatamente superior. Esta se desploma parcialmente rellenando el vacío creado y la situación de equilibrio tiende a reestablecerse. El mineral derrumbado se extrae por la base a través de un sistema de embudos o zan!as recolectoras excavados previamente" generando así nuevas condiciones de inestabilidad. El fenómeno contin,a y el desplome o hundimiento de la columna se propaga así sucesivamente hasta la superficie" proceso que en la terminología minera se denomina subsidencia. El proceso termina cuando se ha extraído toda la columna mineralizada. El material estéril sobrepuesto desciende también ocupando el vacío de!ado y en la superficie se observa la aparición de un crter. ependiendo de su extensión vertical" el cuerpo mineralizado puede ser explotado a partir de uno o de varios niveles de producción que se hunden sucesivamente en una secuencia descendente. 'as alturas de columna entre los noveles pueden variar entre 8% a 9%% metros. #e distinguen en la prctica dos modalidades de aplicación de este método)

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$. :loc; Caving propiamente tal" en que cada nivel se subdivide en bloques virtuales de rea basal entre 9.<%% m& 0<% x <% m1 a $%.%%% m& 0$%% x $%% m1" que se hunden sucesivamente en una secuencia discreta. &. +anel Caving" que consiste en un hundimiento contin,o de reas o módulos de explotación de dimensiones menores.

En yacimientos masivos de ba!a ley" el método por bloc; caving hoy en día es el que permite alcanzar la mayor capacidad productiva con el menor costo de explotación 08 a = *#>?ton1. En tal sentido" el caso de aplicación ms relevante a nivel mundial es la mina El Teniente de Codelco Chile" con una producción que supera las $%%.%%% tpd" le!os la mina subterrnea ms grande del mundo. 'a tecnología disponible en la actualidad permite su aplicación en macizos rocosos de las ms diversas condiciones geomecnicas. 4o obstante" las bondades del dise/o minero dependen en gran medida del acierto en la estimación de la granulometría del material hundido. 'as metodologías para tratar este problema no siempre conducen a soluciones correctas. El método acepta diferentes variantes" algunas de las cuales a,n se encuentran a nivel de enunciado conceptual y otras en etapa de experimentación o validación a escala industrial. 'as posibilidades de innovación no estn agotadas. +ermite una buena recuperación de las reservas comprendidas dentro de los límites del rea a hundir" pero su selectividad es prcticamente nula. 'a dilución se puede mane!ar dentro de límites aceptables 0@ $%A1 con un buen control de tira!e. 'a preparación de un rea a hundir requiere de un gran volumen de desarrollos previos al inicio de la explotación. Esto significa mayores plazos de puesta en marcha y fuertes inversiones antes de producir. Es un método de escasa flexibilidad" que no acepta grandes modificaciones una vez iniciada la producción. #ituaciones adversas no previstas o errores de apreciación de las condiciones geomecnicas del macizo rocoso" pueden conducir al abandono o la pérdida de reservas importantes.

1.2. ANTECEDENTES: En el hundimiento de paneles" el mineral se fractura y se rompe por sí solo debido a las tensiones internas y efectos de la gravedad. +or consiguiente se requiere sólo de un mínimo de perforación y tronadura en la explotación del mineral. El yacimiento se divide en paneles largos que

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incluyen varios bloques" a causa de que este sistema de explotación es una variación del hundimiento por bloques 0bloc; caving1. Cada bloque tridimensional de gran rea basal cuadrada y de varios miles de toneladas de mineral se cortan por la zona inferior 0socavación1" es decir" se excava practicando una ranura o abertura horizontal en la base inferior del bloque mediante tronadura. (sí los bloques de mineral quedan sin apoyo" y las fuerzas de gravedad que act,an sobre esta masa producen fracturas sucesivas que afectan a los bloques por completo (dems" debido a las tensiones de la roca se produce la fragmentación del material" en tama/os que pueden ser mane!ados a través de piques de traspaso o mediante equipos cargadores. En este traba!o sobre el método de explotación" +anel Caving" nos referiremos mucho y dando como base el sistema de hundimiento por bloques 0:loc; Caving1 que en realidad utilizan el mismo procedimiento. #olo los diferencia la idea de que en :loc; Caving exploto por bloques" los cuales puedo elegir por sus leyes y cambiando de uno a otro por eso sin ning,n problema" en cambio +anel Caving extrae todo el material por corridas abarcando varios bloques y sin poder trasladarse de uno a otro" simplemente avanzando !unto con la 'ínea de 7undimiento. *n e!emplo de extracción de mineral a través de hundimiento por paneles 0+anel Caving1 se utiliza hoy en día en la Bina El Teniente" ivisión de Codelco.

2.

VENTAJAS DEL MÉTODO DE BLOQUES HUNDIDOS:    

Costo de producción muy ba!o- es casi tan ba!o como el de las cortas. *na vez que el hundimiento empieza" se consigue una producción elevada. +ueden normalizarse las condiciones aumentando la seguridad y eficacia de traba!o. 'a frecuencia de accidentes es claramente muy ba!a.

3. DESVENTAJAS DEL MÉTODO DE BLOQUES HUNDIDOS   

'a inversión de capital es grande y la preparación larga 'a mezcla de mineral y estériles" así como las pérdidas de mineral elevadas. 7ay que vigilar rigurosamente la descarga del mineral y no es fcil.

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HUNDIMIEN#O POR BLOQUES 

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El mineral de ba!a ley próximo al recubrimiento y los bordes del criadero se ensucia excesivamente si el control del hundimiento no es demasiado bueno. 4o es posible la explotación selectiva de mineral de alta y ba!a ley. #ólo puede extraerse todo !unto. Como en la cmara almacén el mineral se oxida.

4. DESARROLLO Y PRODUCCIÓN Nivel de producción: con!unto de galerías paralelas espaciadas entre $= a 9% m donde se realiza la operación de extracción del mineral seg,n diversas modalidades. ncluye las correspondientes galerías de acceso o cruzados de cabecera.

Nivel de hundimiento (UCL): con!unto de galerías paralelas espaciadas entre $= a 9% m a partir de las cuales se realiza la socavación o corte basal de la columna mineralizada. #e ubica a una cota entre D a &% m sobre el nivel de producción. ncluye las correspondientes labores de acceso o galerías de cabecera.

Emudo! o "#n$#! recolector#! de miner#l " brazos o estocadas de carguío. #e trata de excavaciones que conectan el nivel de producción con el nivel de hundimiento" y que permiten o facilitan la extracción del mineral. +iques de traspaso) son labores verticales o inclinadas conectan el nivel de producción con el nivel de transporte.

que

Nivel de tr#n!porte: con!unto de galerías paralelas espaciadas entre <% a $&% m" donde llega el mineral desde el nivel de producción. (hí se carga por intermedio de buzones a un sistema de transporte que lo conduce a la planta de chancado" que puede estar ubicada en superficie o en el interior de la mina.

Sunivel de ventil#ción: con!unto de galerías paralelas espaciadas entre <% a $&% m" y los correspondientes cruzados de cabecera" ubicadas ba!o el nivel de producción 0$= a 9% m1. ncluye las chimeneas por donde se inyecta o se extrae el aire hacia y desde el nivel de producción respectivamente.

Sunivel de control %&o reducción: puede ser o no necesario" dependiendo de la geometría del cuerpo mineralizado y de las características de la roca.

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Figura n°1.3 Esquema de las áreas de producción en el método hundimiento por bloques.

#implificando bastante las cosas" en lo esencial" el dise/o de un bloc; caving lo determina la clasificación geomecnica del macizo rocoso a hundir" que se traduce en una estimación de la granulometría esperada del material producto del hundimiento. 4umerosas investigaciones con modelos a escala" validadas por la prctica" concluyen que el dimetro de la columna que se extrae aisladamente por un punto de extracción es proporcional al tama/o del material. #i la extracción o tira!e es interactiva" vale decir" a partir de puntos de extracción m,ltiples" ese dimetro puede aumentar hasta $"= veces. En suma" la granulometría o tama/o del producto determina el espaciamiento mximo posible de la malla de extracción" de modo que los elipsoides de tira!e se intersecten. ( su vez" dicho espaciamiento determina la configuración geométrica modular del sistema de labores.

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4.1. ARRANQUE #ólo se requiere perforación y tronadura para socavar o cortar la base de la columna mineralizada" corte de una altura que oscila entre = a $= m. ( esta operación se le denomina hundimiento" y se realiza con tiros radiales en abanico de =% a D= mm de dimetro barrenados con !umbos electro6hidrulicos. 'a longitud de estos tiros puede variar entre unos = a &% m. El resto de la columna se desploma y se fragmento por el efecto combinado de los esfuerzos naturales que act,an sobre el macizo rocoso y el desequilibrio generado por el proceso de socavación basal.

4.2. MANEJO DE MINERAL 



#istema convencional con extracción manual. #e aplica en cuerpos mineralizados de fcil hundibilidad" que se fragmentan generando un material o producto de granulometría fina a mediana. 'as dimensiones de la malla de extracción varían entre D"= x D"= m hasta unos $&"% x $&"% m. perarios de extracción o FbuitrerosG" manipulan las compuertas emplazadas en el nivel de producción" haciendo correr el mineral a través de una parrilla de control de tama/o. 2endimientos normales del orden de $=% a =%% Hton ? hombre I turnoJ seg,n el tipo de roca. El material grueso que no pasa por la parrilla es reducido a golpes de mazo en la misma parrilla. #i el problema de atascamiento se produce en el embudo" se recurre a peque/as cargas explosivas. El mineral se traspasa directamente por gravedad a un nivel de transporte 055 CC" cintas transportadoras o camiones1 a través de sistemas de piques ramificados. Extracción mecanizada con scrapers. #e utiliza también para condiciones de granulometría fina a mediana" pero principalmente cuando el nivel de transporte se ubica inmediatamente deba!o o muy cerca del nivel de producción. En cada galería de producción se instala un scraper que arrastra el mineral 09% a <% m1 hasta piques cortos ubicados en la cabecera del bloque" a través de los cuales se carga directamente a carros de ferrocarril o también a camiones. 'os bolones que no es capaz de arrastrar la pala se reducen de tama/o en la misma galería mediante peque/as cargas explosivas. Extracción mecanizada con equipos '7. #e aplica cuando se trata de macizos rocosos competentes" poco fracturados" que se hunden

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generando fragmentos o colpas de gran tama/o. #e utilizan palas de = a K yardas c,bicas de capacidad. 'as dimensiones de la malla de extracción pueden variar en este caso entre $&"% x $&"% m hasta unos $D"% x $D"% m. 'os equipos '7 extraen y cargan el mineral desde los puntos de extracción y lo transportan hasta los puntos de traspaso regularmente distribuidos a distancias del orden de K% a $&% m. #u rendimiento puede variar entre unas <%% a $.&%% Hton?turnoJ. 'as colpas de grandes dimensiones que la pala no es capaz de cargar se reducen de tama/o en los mismos puntos de extracción utilizando cargas explosivas.

*n segundo control de tama/o se realiza en los puntos de vaciado dotados de parrillas o alternativamente en un subnivel inferior en cmaras de picado especialmente dispuestas para estos fines. En ambos casos se utilizan martillos picadores estacionarios o semi6 estacionarios de accionamiento hidrulico. 'a capacidad productiva del sistema de extracción se mide o expresa en Hton ? m& hundido x díaJ. Este índice depende de las características de hundibilidad de la columna mineralizada" estimndose en la prctica como razonable valores promedio comprendidos entre %"8 y $"& Hton ? m& hundido x díaJ" incluyendo los puntos de extracción fuera de servicio por reparaciones.

4.3. VENTILACIÓN El bloc; caving es un método que requiere un suministro intensivo de ventilación" en especial al nivel de producción" donde se concentran un con!unto de operaciones altamente contaminantes con presencia de personal) extracción y traspaso 0polvo1- tronadura secundaria 0gases1y también" en muchos casos" carguío y transporte con equipo diésel 0polvo y gases1. 'a solución clsica es disponer un subnivel de ventilación ubicado unos pocos metros ms aba!o del nivel de producción 0$= a 9% m1. Consiste en un con!unto de galerías paralelas coincidentes y alineadas con las galerías de cabecera o cruzados de acceso a los bloques. El aire fresco se inyecta a las galerías de producción a través de chimeneas" recorre estas galerías y retorna al subnivel de ventilación por otras chimeneas similares ubicadas en la línea de bloques siguiente. +ara tales efectos" es necesario disponer de t,neles y?o piques principales de inyección y extracción de aire" dotados de los correspondientes ventiladores. Estas labores forman parte de lo que se denomina infraestructura general de la mina. 23



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4.4. FORTIFICACIÓN El principal problema dice relación con la estabilidad de las labores del nivel de producción. Estas labores son sometidas a intensas solicitaciones inducidas por la redistribución y concentración de esfuerzos asociadas al proceso de hundimiento. En presencia de roca poco competente con buenas características de hundibilidad" donde es posible aplicar un sistema de extracción manual con galerías de sección peque/a 0&"8 x &"8 m1" la solución ms socorrida y clsica consiste en una fortificación sistemtica con marcos de madera. En condiciones similares a las anteriores" pero con un sistema de extracción con palas de arrastre o scrapers" se utiliza por lo general un revestimiento continuo de hormigón. #i las condiciones son menos rigurosas" puede ser suficiente un apernado con!untamente con malla de acero y shotcrete. Cuando se trata de roca competente 0granulometría gruesa1" donde se aplica un sistema de extracción mecanizado con equipos '7" se requieren galerías de sección ms grande 08"% x 9"< m1. En estos casos" dependiendo de las condiciones locales" se recurre a soluciones que contemplan progresivamente apernado sistemtico" malla de acero y shotcrete. 'as situaciones ms críticas se presentan en las intersecciones de las galerías de producción con los brazos de carguío y en las viceras de los puntos de extracción. +ara mantener su estabilidad se recurre" en la mayoría de los casos" a fortificación con marcos de acero y hormigón armado. 'os piques de traspaso son también labores conflictivas que requieren una atención especial. #e recurre incluso a revestimientos con planchas de acero o rieles insertos en hormigón.

. DETERMINACIÓN DE HUNDIBILIDAD El grado de hundimiento de un bloque est controlado principalmente por los tipos de rocas" el fracturamiento y la dureza de ellas- así como la presencia de agua y la permeabilidad de las rocas. ( continuación se muestra la relación del grado de fracturamiento con estas propiedades.

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Imagen 3.1 Eficiencia del hundimiento relacionado al fracturamiento .

Imagen 3.2 Eficiencia del hundimiento en relación a la dureza de la roca.

'a socavación de la base de un bloque en minería de bloc; caving" mediante técnicas usuales de perforación y tronadura" es la metodología utilizada para inducir el inicio del hundimiento del cuerpo mineralizado. En este contexto" existen otras técnicas" tales como la creación de extensas excavaciones y el preacondicionamiento del macizo rocoso" ya sea por tronadura confinada o por fracturamiento hidrulico 0:roLn" &%%D1" que pueden ayudar a inducir el inicio del hundimiento" pero que sin embargo" no pueden reemplazar una adecuada socavación del cuerpo mineralizado a hundir. El proceso de socavación es uno de los ms importantes en la minería de caving" no solo porque es necesario para inducir el hundimiento" sino también debido a que el dise/o y el secuenciamiento de esta operación permite reducir los efectos de la concentración de esfuerzos inducidos en la frente de socavación 0'aubscher" &%%%1. :utcher 0&%%%1 menciona que esta etapa tiene 9 ob!etivos principales) $. Menerar una excavación de suficientes dimensiones para permitir la ocurrencia del hundimiento. &. 'ograr las requeridas dimensiones del rea socavada para iniciar el hundimiento con un mínimo da/o al macizo rocoso en las cercanías.

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). (lcanzar tan rpido como sea posible el radio hidrulico requerido para generar el hundimiento" propagarlo y consecuentemente reducir la concentración de esfuerzos producido por esta operación. ( la zona de concentración de esfuerzos generada por el método de explotación y en particular por la socavación" se le denomina frecuentemente en la literatura como zona de abutment stress. 'aubscher 0&%%%1 plantea que la magnitud de los esfuerzos que pueden alcanzarse en esta zona depende del estado tensional regional" de la dirección de la socavación y de la técnica empleada con este fin. En particular" la secuencia de socavación impacta de manera directa los niveles de esfuerzos inducidos a los que se ve sometida la infraestructura minera" en especial a las labores del nivel productivo tales como la condición del pilar corona y la fortificación de los puntos de extracción y de las calles de producción. :roLn 0&%%D1 resume los aspectos clave que influyen en el éxito de una determinada técnica de socavación" algunos de los cuales sern discutidos durante este capítulo. 'os ms importantes son los siguientes)     

'a secuencia de socavación y de desarrollo de las labores en los niveles de producción. 'a altura de socavación y la geometría del corte en sección vertical. 'a geometría del frente de hundimiento. 'a extensión de la losa" es decir" la distancia entre la frente de socavación y la frente de extracción. 'a tasa de avance de la socavación" expresada en términos del rea socavada por unidad de tiempo.

ESTRATE!IAS DE HUNDIMIENTO O SOCAVACIÓN +or estrategia de socavación se har referencia a la secuencia de construcción de las labores productivas" es decir" la temporalidad de la tronadura de socavación relativa al desarrollo de las labores en los niveles de hundimiento y producción" y a la apertura de las bateas. iversos autores 0:roLn" &%%D- 'aubscher" &%%%- Nattimena" &%%91 coinciden en que las estrategias de socavación ms importantes son) El hundimiento posterior o convencional  El hundimiento avanzado  El hundimiento previo 

.1. HUNDIMIENTO CONVENCIONAL 'a secuencia constructiva de labores utilizada en esta metodología se muestra en la siguiente figura" y se detalla a continuación 0Oarzulovic" $PPK- 2o!as et al" &%%%1)

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Figura n°3.3 Secuencia constructiva en el método de hundimiento convencional (o!as et al" 2###$

$. esarrollo labores 4iveles de producción y de 7undimiento. &. (pertura de :ateas de extracción. 9. Tronadura de socavación en el nivel de hundimiento" avanzando con el frente de hundimiento hacia las bateas abiertas. 8. nicio de la extracción. En este caso" prcticamente no hay diferencia entre el frente de extracción" limitado por la ,ltima línea de bateas incorporadas a producción" y el frente de socavación" asociado al avance del corte basal en el nivel de hundimiento. ada la secuencia constructiva" al desarrollarse las labores del nivel de producción por delante de la frente de hundimiento" éstas se ven sometidas a la zona de abutment stress" indicadas por flechas continuas en la figura &6&. Esto generar un primer impacto en el pilar corona del nivel de producción" el cual se ver intensificado una vez que se produzca la apertura de bateas.

Figura n° 3.% Esfuerzos inducidos &or una socavación del t i&o convencional ('arzulovic" 1)$

Con respecto a la utilización de esta estrategia de socavación" :utcher 0&%%%1 sugiere que" como guía general" su uso debería ser 23



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analizado seriamente si por e!emplo" la profundidad de la faena es mayor a =%% metros o bien si el rea de socavación tiene un radio hidrulico mayor a $D.

.2. HUNDIMIENTO PREVIO 'a aparición de técnicas de socavación alternativas a la metodología convencional es el resultado de una serie de investigaciones y pruebas cuyos orígenes se remontan a principios de la década de $PD% 0Oarzulovic" $PPK1. En aquellos a/os" ya se consideraba el potencial uso de excavaciones de protección" que mediante la generación de sombras de esfuerzos" podrían disminuir el riesgo de ocurrencia de inestabilidades geotécnicas asociadas a concentraciones de esfuerzos. +osteriormente" a comienzos de los a/os K%" y luego de diversos estudios de aplicabilidad de este concepto en la mina El Teniente" se definió el llamado Fhundimiento previoG" en donde la socavación del bloque estaría adelantada respecto a la preparación de las labores en el nivel de producción. En esta mina" el primer caso conocido de la aplicación exitosa de esta técnica fue en el sector Teniente 8 #ur '7 a principios de la década de $PP%" donde se construyó un nuevo nivel productivo $= metros aba!o del nivel de producción inicial" con el propósito de recuperar reservas abandonadas producto de colapsos" alcanzando excelentes resultados tanto desde el punto de vista geotécnico como productivo. +osterior a eso" y dada la probada aplicación de la variante" ha sido habitual la consideración de esta estrategia" o bien del método de hundimiento avanzado" en el dise/o conceptual de socavación de otros sectores de El Teniente 02o!as et al" &%%%- 'aubscher" &%%%1. ( diferencia de la estrategia convencional" y como se muestra en la siguiente figura" en este método la secuencia constructiva de labores es la siguiente 0Oarzulovic" $PPK- 2o!as et al" &%%%1) $. +reparación de labores en el nivel de hundimiento. &. Tronadura de socavación en el nivel de hundimiento avanzando con el frente de socavación hasta alcanzar una cierta distancia por delante del futuro frente de extracción. 9. +reparación de labores en el nivel de producción. 8. (pertura de bateas ba!o rea socavada. /. nicio de la extracción

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Figura n° 3.* Secuencia constructiva en el método de hundimiento &revio en el +eniente (o!as et al" 2###$

'a principal característica del método es el desarrollo de todas las labores del nivel de producción ba!o rea completamente socavada" hasta una distancia de seguridad por detrs del frente de socavación. e este modo" la concentración de esfuerzos que se forma por delante y hacia aba!o de dicho frente tiene un efecto mucho menor sobre las instalaciones del nivel de producción" tal como se aprecia en la siguiente figura. :roLn 0&%%D1 menciona que la distancia de seguridad puede estimarse utilizando la regla de los 8=Q" asumiéndola idéntica a la separación entre los niveles de producción y de hundimiento. #in embargo" el mismo autor plantea que en algunas minas" por e!emplo en el sector Esmeralda de el Teniente" ha sido ms satisfactorio mantener una mayor distancia que la recomendada por esta regla" llegando a utilizar una fran!a de seguridad de &&.= m" teniendo una separación entre niveles de no ms de $K m.

Figura n° 3., Esfuerzos inducidos generados &or una estrategia de

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socavación &revia ('arzulovic" 1)$



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.3. HUNDIMIENTO AVAN"ADO iversos autores mencionan que el hundimiento previo puede ser considerado como una variante del hundimiento avanzado 0:roLn 0&%%D1" Trueman et al 0&%%&1 y Nattimena 0&%%911. En este método" la socavación en el nivel de hundimiento se realiza sobre un nivel de producción parcialmente desarrollado. 'a secuencia constructiva de labores se detalla a continuación 0Oarzulovic" $PPK1) esarrollo de las labores del nivel de hundimiento" y de algunas del nivel de producción. $. En general solamente se construyen las calles de producción. &. Tronadura de socavación en el nivel de hundimiento avanzando con el frente de socavación hasta alcanzar una cierta distancia por delante del futuro frente de extracción. 9. #e desarrollan las restantes labores del nivel de producción en el sector ba!o el rea socavada. 8. #e realiza la apertura de las bateas. /. #e inicia la extracción.

Figura n° 3.- Secuencia constructiva en el método de hundimiento avanzado en mina El +eniente (ofré et al" 2###$

'as bateas son preparadas en una zona rela!ada desde el punto de vista geotécnico" usualmente considerando como mínima distancia de seguridad" medida en la horizontal" entre la frente de socavación y la línea de incorporación bateas" una distancia dada por la regla de los 8=Q 0:roLn" &%%D1.

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Figura n° 3.) /istri0ución de esfuerzos generada &or una estrategia de socavación avanzada ('arzulovic" 1)$

(ctualmente" la tendencia en el dise/o de bloc; y panel caving es seleccionar la estrategia de socavación avanzada" para aprovechar sus venta!as principalmente en cuanto a la reducción de los niveles de fortificación y la mayor productividad del método 0:roLn &%%D1. :asta con revisar en la literatura algunos dise/os propuestos en los ,ltimos a/os para confirmar lo anteriormente expresado) +remier iamond Bine 0:artlett and Croll" &%%%1" +alabora 0Calder et al" &%%%1" 4orthpar;es E&< lift & 0#ilveira" &%%81 y (rgyle 0*ndercutting Nor;shop" &%%K1 y 5reeport R 0*ndercutting Nor;shop" &%%K1. +ese a lo anterior" :artlett y Croll 0&%%%1 plantean que la continua profundización de la minería de caving incrementar de tal manera las magnitudes de los esfuerzos" que para evitar niveles de da/o considerables en la infraestructura del nivel de producción" la me!or opción para mane!ar el da/o consistir en implementar un hundimiento previo" en particular a profundidades cercanas a los mil metros. 'o anterior se reafirma en el traba!o de :ec; 0&%%<1" quien concluyó que en un ambiente de altos esfuerzos" emplear socavación avanzada se traducir en elevados niveles de da/o en el nivel de producción" por lo que la estrategia de socavación previa puede tener algunas venta!as" en particular en torno a los mil metros de profundidad.

.4. METODOLO!ÍA HENDERSON Esta técnica de socavación corresponde a un caso particular de la estrategia convencional" en que la mayor parte de la perforación y tronadura de las bateas se realiza desde el nivel de hundimiento" de manera adelantada con respecto a la tronadura de socavación propiamente tal 0ver siguiente figura1. #eg,n :roLn 0&%%D1" esta alternativa permite que los pilares 23 y las labores del nivel de producción estén expuestos por períodos



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ms breves a elevados niveles de esfuerzos inducidos" causa principal del da/o en las minas de bloc; o panel caving. +ara 'aubscher 0&%%%1" debido a la exitosa aplicación en la mina 7enderson" es sorprendente que no se haya adoptado esta técnica en otras faenas similares donde al a/o &%%%" ms de &%%% puntos de extracción habían sido incorporados en producción mediante esta metodología.

Figura n° 3. erforación de socavación  de ecavación de 0ateas usado en la mina 4enderson (5ro6n" 2##-$.

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.. RESUMEN ESTRATE!IAS DE SOCAVACIÓN ( modo de síntesis" a continuación se muestran tablas comparativas que describen la respuesta de cada estrategia de socavación respecto a una serie de ítems de evaluación 0Oarzulovic" $PPK- :utcher" &%%%- 'aubscher" &%%%- :roLn" &%%DTrueman et al" &%%&- Nattimena" &%%91)

Secuenci# con!tructiv# de l#ore! re!pecto # l# !oc#v#ción en miner'# por hundimiento

M23o4os 4e e56%o3ac7n 8nera 23

Comp#r#ción e!tr#tei#! de !oc#v#ción


Comp#r#ción e!tr#tei#! de !oc#v#ción



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#. MÉTODO APLICADO A AL!UNA MINA INTERNACIONAL. #.1. MINA CHUQUICAMATA $ CHILE El comple!o minero asociado a la ivisión Codelco 4orte" est ubicado a $<=% ;m al norte de la capital de Chile" cerca de &P%% m.s.n.m y cuenta con tres minas explotadas a ta!o abierto" Chuquicamata" Bina #ur y 2adomiro Tomic. Chuquicamata comenzó sus operaciones el a/o $P$%" aunque sus propiedades mineras eran conocidas desde hace siglos por culturas prehispnicas.


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#. MÉTODO APLICADO A AL!UNA MINA INTERNACIONAL. #.1. MINA CHUQUICAMATA $ CHILE El comple!o minero asociado a la ivisión Codelco 4orte" est ubicado a $<=% ;m al norte de la capital de Chile" cerca de &P%% m.s.n.m y cuenta con tres minas explotadas a ta!o abierto" Chuquicamata" Bina #ur y 2adomiro Tomic. Chuquicamata comenzó sus operaciones el a/o $P$%" aunque sus propiedades mineras eran conocidas desde hace siglos por culturas prehispnicas.

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#.2. CARACTERISTICAS DEL YACIMIENTO Chuquicamata es un yacimiento de cobre diseminado que est delimitado al oeste por una falla regional denominada 5alla oeste" presentando una secuencia de alteración de las rocas en el sentido este6 Este con una gran persistencia en la vertical. Esto se traduce en una fuerte intercalación de rocas ms y menos competentes en el lado oeste del yacimiento" diversidad que decae gradualmente hacia el lado Este" donde las rocas presentan características ms uniformes. 'a presencia de mineralización es ms intensa en las rocas con mayor alteración" con una gradación hacia el Este.

'a caracterización geotécnica del yacimiento muestra un campo de esfuerzos insitu con una componente vertical de &% B+a y una componente horizontal de &= B+a aproximadamente. Estos valores son significativamente inferiores a los que se registran en los distintos sectores de la mina El Teniente y comparables a los registrados en el #ector nca de la ivisión #alvador y al Tercer +anel de la ivisión (ndina. 'a condición del macizo rocoso est caracterizada como un con!unto de rocas medianamente competentes con indicadores de frecuencia de fracturas 0551 entre & y 8 fracturas por metro e indicadores de calidad del macizo rocoso 2B2 02oc; Bass 2ating1 entre 8% y == 0en una escala de $%%1. Estos valores son menores que los de las actuales 24



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minas de El Teniente y (ndina" en donde las rocas tienen índices entre =% y D% y levemente inferiores a los que se verifican en #alvador" entre 8= y <%. 'os recursos minerales emplazados en profundidad estn reconocidos hasta la elevación $.&%% msnm" es decir" aproximadamente P%% m ms aba!o del actual fondo de la mina Ta!o (bierto y D=% m ba!o el fondo del pit final de Chuquicamata" conteniendo unos 8.$%% millones de toneladas de recursos remanentes a este pit final. 'a 5igura 4S 8 ilustra el tama/o y distribución de los recursos minerales del yacimiento Chuquicamata.

#.3. MÉTODO DE E%PLOTACIÓN 'a explotación se desarrollar aplicando el método de hundimiento por bloques" en configuración Bacro :loques. Este método masivo ofrece venta!as en costos y capacidades de producción" con una buena adaptación a las condiciones geotécnicas presentes. Como contraparte" se sacrifican capacidades de selectividad de los minerales" incorporando mayor volumen de dilución en la producción" si se le compara con otros métodos selectivos de minería subterrnea. 'a selección del método de explotación consideró en etapas tempranas de ingeniería" el anlisis de métodos medianamente masivos como) 2ealce por sub niveles 0sub level stoping1 7undimiento por sub niveles 0sub level caving1 • •

 otros masivos como) 7undimiento por paneles 0panel caving1 7undimiento por bloques 0bloc; caving1 • •

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'os dos primeros fueron descartados por sus altos costos y consecuentemente ba!o nivel de reservas generadas" quedando en carrera para la fase de +refactibilidad sólo los métodos masivos debido a que ofrecen condiciones de costos y capacidades de producción que permiten configurar una explotación económica. En síntesis" durante la ngeniería Conceptual o fase de +refactibilidad" el anlisis se focalizó en definir la configuración de explotación sobre la base del anlisis de métodos por 7undimiento de :loques y 7undimiento por +aneles con equipos '7. El hundimiento por bloques" por sobre los paneles fue preferible" debido a que) •

•

torga una mayor flexibilidad en la planificación de la producción" de los desarrollos y de las diferentes operaciones. 5avorece la segmentación geogrfica de las operaciones" la geometría del cuerpo mineralizado" la definición de una configuración modular" lo que permite incorporar cambios tecnológicos con una mayor flexibilidad.

En las siguientes figuras se aprecian las similitudes y diferencias entre ambos métodos

E&lotación en configuración &anel caving

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E&lotación en configuración 0loc7 caving

'as operaciones unitarias que se e!ecuta en ambas configuraciones son las mismas" sin embargo se distribuyen de distinta forma en el rea de explotación) mientras en el hundimiento por paneles las operaciones de extracción" socavación y preparación coexisten en un sector de la faena" en el hundimiento por bloques la extracción comienza después de completar la socavación total del bloque y esta ,ltima comienza luego de concluidas las faenas de preparación. (lgunas de las oportunidades que el hundimiento por bloques ofrece a la explotación de Chuquicamata son) 'a posibilidad de concentrar actividades similares en reas limitadas" Entregar a producción reas no expuestas a interferencias de las faenas de socavación y preparación" 5lexibilidad para adaptar la operación frente a contingencias como colapsos u otros" +ermite incorporar cambios de dise/o desde un bloc; a otro 0p.e!. (plicación de nuevas tecnologías1. Como contraparte" la implementación de un hundimiento por bloques requiere anticipar obras respecto de una operación con +anel" ya que la activación de rea se realiza por bloques completos y no de manera continua como en un +anel. (dicionalmente a los aspectos mencionados en el prrafo anterior" se estima que la exposición del talud este a la subsidencia durante la fase inicial de la explotación" tendría una condición de mayor control ba!o una configuración de :loques" debido a la mayor flexibilidad que es posible alcanzar con la política de tira!e o extracción ba!o esta configuración.

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METODO DE HUNDIMIENTO POR BLOQUES GRUPO 7.docx

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