METODO OPEN STOPE
3.1 – 3.1 – Método Método Open Stope
El método open Stope, es un sistema de minado subterráneo donde se trabaja con auto soporte del mismo macizo, se emplea también el mismo material como pilares provisionales o permanentes. Se llama open Stope al laboreo subterráneo en vetas angostas subverticales, cuerpos y lentes horizontales e inclinados donde se extrae el mineral sin rellenar la apertura (Explotación por tajeos abiertos). Este método es sencillo y versátil y se ajusta a las condiciones del yacimiento, teniéndose variaciones del método en cada yacimiento especifico, donde sea posible su aplicación. 3.2 – 3.2 – Variaciones Variaciones del Método.
La geometría del yacimiento, la potencia, los valores valores presentes, la competencia del macizo rocoso, son son condiciones limitantes de la aplicación del método en sus variaciones más conocidas así tenemos: Gophering, Breast Stoping, Open Underhand Stopes, Open Overhand Stopes, Sublevel Stoping. 3.2.1 – 3.2.1 – “Gophering”
Este tipo de minado dentro del método Open Stope es conoci do como “Coyoting” (mordisco de Coyote), aplicado a vetas irregulares donde la mineralización no mantiene la continuidad, también este método describe una manera de explotar pequeñas minas en forma artesanal. Este método se puede usar en zonas específicas de vetas y mantos donde no se puede hacer un minado sistemático ya que no justifica el gasto, siendo el minado por el Gophering más económico extraer las bolsonadas y delgadas porciones específicas de mineral de alta ley. Figura 2.
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Fig.2 : La explotación por este método, permite extraer el mineral específico, donde se encuentra, encuentra, accediendo por pequeñas labores.
Al extraer extraer el mineral mineral de de ley en zonas específicas específicas lo que se se deja sirve como soporte soporte a maneras de pilares irregulares.
E fici encia y A plicabil plicabilida idad d El empleo del “Coyoteo “es adecuado en pequeñas vetas vetas delgadas delgadas con valores valores
focalizados no continuos y en mantos delgados horizontales y sub. Horizontal es que presenta una mineralización discontinua, la extracción es muy lenta solo es aplicable donde otro método sistemático de minado es antieconómico, se aplicó desde tiempo prehispánico en México en forma artesanal. Se requiere destreza y habilidades en el trabajador. Es inseguro cuando el laboreo es realizado en forma desordenada, hay una mala ventilación, los pilares masivos dejados por presencia presencia de mineral pobre sirve como un refuerzo a la zona abierta. 3.2.2 - “Breast Stoping”
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Este tipo de minado se aplica en mantos o lentes de mineral cuya potencia sobrepasa los 6 pies, para un trabajo cómodo; sin embargo se tiene referencia de explotación en potencias menores aun hasta 2 pies *. Se ataca al mineral de frente, se dejan pilares a medida que se va avanzándose en el manto o lente, así se tiene cámaras explotadas y pilares de soporte
que van quedando detrás de la
explotación. Cuando el manto horizontal es de mayor potencia, se usa el minado a manera de bancos paralelos, así se puede tener dos o más bancos escalonados dependiendo de la altura del yacimiento . La presencia de “caballos” y zonas pobres sirve como pilares
permanentes.
Aquellos pilares que mantienen leyes altas pueden ser extraídos posteriormente, reemplazándolos con otros materiales como “Wood pack” (pilares hecho a base de
madera entre tejida) o pilares de cemento. Este método se empleó en Norteamérica, en el distrito minero de los tres Estados (Missouri- Alabama –Kansas) en los años 1916, usando el sistema convencional en su explotación y extracción, se usaron carros mineros que llegaban cerca al frente de trabajo, o utilizando rastrillos neumáticos que llevaban la carga a un echadero principal a través de
chimeneas comunicadas a niveles de extracción inferior,
donde locomotoras acarrean a superficie el mineral
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Fig. 3: Este método se emplea en mantos mineralizados de cajas competentes, utiliza pilares como soporte, mientras se avanza la explotación, generalmente son parte de la mineralización y en algunos casos estériles.
.Eficiencia y Aplicabilidad
Se puede extraer en una primera etapa hasta un 75% del mineral del yacimiento, si las condiciones son favorables, esta etapa es la más económica, la recuperación de los pilares con valores es crítico debido al alto costo que demanda el reemplazo de los pilares por otro elemento (Wood pack – Pilares de Cemento). Se puede aplicar este método de minado en yacimientos polimetálicos subterráneo que presenten cajas relativamente competentes, el aumento de la profundidad del yacimiento aumentan los esfuerzos a los que está sujeto el macizo abierto y se requerirá la presencia de pilares más cercanos y de mayor diámetro o sección, esto reduce el mineral extraído en la primera etapa y el factor costo beneficio descalifica este método en mayor profundidad. En yacimientos con rocas competentes y a mediana profundidad, el tajeo se auto sostiene gracias
a los pilares, en la primera etapa de explotación. En
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la
recuperación de los pilares el riesgo es alto y se requiere de experiencia en esta secuencia, el colapso de las cajas siempre está latente. Cuando se tiene estructuras mus reducidas la explotación se vuelve muy convencional, y se trabaja en espacios reducidos, los valores del mineral preciado paga el trabajo lento. Figura 4 y 5.
Figura 4: Explotacion en estructuras reducidas horizontales, se sostiene con puntales de madera ( Tomado de New Concep Mining)
Figura 5: Explotacion en estructuras subhorizontales, de potencia reducidas, sostenida con puntales de madera ( Tomado de New Concep Mining)
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3.2.3 - Open Underhand Stopes
Este tipo de minado se aplica en vetas verticales a subverticales (entre 60º a 90º) en yacimientos cuya roca encajónante se pueda auto sostener sin el uso de Relleno o sostenimiento sistemático, el método consiste en el minado del mineral desde arriba hacia abajo, generalmente utilizando gradines (bancos descendentes), a los largo del tajeo que convergen en el centro, en el cual se encuentra una chimenea en veta, que sirve de salida del mineral roto por gravedad. Figura 6. Se usa los gradines con una separación entre bancos que sumen un Angulo de caída entre ellos mayor al ángulo de reposo del material roto (mayor a 45º),así el material caerá por gravedad hacia la chimenea central.
Fig. 6: Open Underhand Stopes, la explotación se realizan en forma descendente, utilizando banco en forma de gradines.
El método puede sufrir variaciones por la necesidad de mejorar el sostenimiento del macizo, dejándose pilares permanentes alternados o utilizándose puntales en línea como soporte y acceso al área minada. Este método permite trabajar vetas a partir de 0.80 m de potencia, en zonas del yacimiento, donde el auto soporte sea seguro, no aplicable en vetas de profundidad donde los esfuerzos generan desprendimientos continuo de las cajas. 6
Eficiencia y Aplicabilidad
En condiciones favorables se recupera más del 90% del mineral; sin embargo solo es aplicable a vetas donde la calidad de las cajas permita un auto soporte continuo o largo, estas condiciones son escasas, aun en yacimientos de superficie. El riesgo de caída de rocas es alto, no hay mucha protección para el personal que labora en la parte inferior, el avance va generando una gran superficie abierta en la parte superior. 2.2.4 - “Open Overhand Stopes”
Este tipo de minado se aplica en vetas verticales a subverticales (entre 60º a 90º) en yacimientos cuya roca encajónante se pueda auto sostener sin el uso de Relleno o sostenimiento sistemático, el método consiste en el minado del mineral desde abajo hacia arriba, tradicionalmente se explotaba el mineral en forma escalonada hacia arriba, pudiendo ser un cono cóncavo o invertido según la forma como asciende la explotación.(Fig. 7 y 8 )
Fig.7: Open Overhand Stopes utilizando gradines invertidos, en esta variación la explotación genera un cono invertido, la rotura es en Breasting
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Fig.8: Open Overhand Stopes utilizando gradines invertidos, en esta variación la explotación genera un cono cóncavo, la rotura es en Breasting
Fig.9 : Método Open Overhand Stopes, “modificado”, obsérvese que se utiliza los puntales en línea como plataformas horizontales para acceder y como piso de perforación de taladros verticales. Todo tajeo debe de contar con dos accesos.
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Este método modificado se utiliza en la unidad Minera Yauliyacu, con la variante de empleo de pilares sistemáticos del mineral de la veta, cuyas dimensiones son aproximadamente 2.0m x 1.50 m en forma de conos trapezoidales, similar a la forma del puente en el grafico anterior. La distancia entre pilares varía de acuerdo a la calidad de la roca que se va encontrando, como 10 a 12 m en roca tipo II y entre 8.0 m a 6.0 m en roca tipo III .En rocas más alteradas la distancia se reduce a 4.0 m, todos estos pilares se alternan entre cada corte. Figura 9 y 10 Se genera un inconveniente, de interés geotécnico, debido a que se tiene pilares sistemáticos, los puntales en línea no trabajan y tienen a caerse en cada disparo a pesar de estar puesto entre las cajas con patillas mayor de 1.5 pulgadas, los puntales no son comprimidos, porque
estos sirven solo de soporte para el
entablado, el cual será la plataforma de perforación y acceso al tajeo.
Fig.10: Método Open Overhand Stopes, “modificado”, utilizando pilare s sistemáticos ,esto permite darle estabilidad al macizo aperturado durante el tiempo de laboreo.
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La variación del método a su forma más simple y segura, se logra llevando el corte horizontal con taladros verticales, es recomendable para tener un buen control de la estabilidad de las cajas y corregir variaciones de buzamiento de la veta, llevar cortes con no más de 1.50m. 3.3 Diseño del método Open Overhand Stopes
Para explotar un sistema de vetas por este método, se seguirá el siguiente procedimiento de trabajo consecutivo.
3.3.1 Exploración de los recursos disponibles y su continuidad. La realización de sondajes diamantinos, cortando las vetas en estudio, permite tener información cercana de las características más importantes de la mineralización como leyes, buzamiento y potencia de la estructura, además datos acerca de la roca encajónante. Los mapeos geológicos, deben de contar con el máximo de detalle de las estructuras halladas y en estudio, haciendo las adecuadas correlaciones con estructuras cercanas.
3.3.2 Preparación de las labores de accesos a los recursos El diseño de las labores que llevaran a acceder a la estructura mineralizada, debe de basarse siempre en dos factores muy elementales: El sistema de extracción de los recursos (mecanizado o convencional)
y el Costo – beneficio que permita
realizar una explotación técnica, segura y responsable. La versatilidad del método Open Stope, en esta variación permite calcular el tonelaje esperado y puede ser ajustado a las necesidades de producción con un grado de libertad que permita cumplir las metas programadas.
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3.3.3 Construcción de galerías principales en veta
Generalmente en este método se procede a construir galerías en veta, siendo a la vez exploratorias en su avance; las secciones varía de acuerdo al sistema de extracción a utilizar; sin embargo debe de observarse que al realizar este tipo de labor se deberá de considerar la construcción de buzones de extracción (tolvas) en su trayecto, esto significa dejar un puente de seguridad de aproximadamente de 3.0 m, Mineral que se deja permanentemente y cuyo valor justifica otra opción. 3.3.4 Construcción de galerías principales fuera de veta
La construcción de la galería paralela a la estructura mineralizada, trae consigo la ventaja de trabajar en una labor más segura estructuralmente en el acarreo, no se invierte en la construcción de buzones, se trabaja con ventanas que permite la limpieza del mineral directamente al equipo, mejorándose así los tiempos de acarreo, se recupera más estructura mineralizada al no dejar ya el puente de seguridad de 3.0 m como en el caso anterior. 3.3.5 Construcción de Cruceros
Esto se hace cuando se lleva la galería paralela a la veta, y comunicaran a esta atravez de ventanas de extracción del mineral. 3.3.6 Construcción de chimeneas
Estas labores son construidas para facilitar la ventilación y servir como acceso a los tajeos, además de cubicar las reservas en todo el recorrido de esta labor en altura .Es importante que cada tajeo cuente con dos chimeneas , una en cada extremo, Las dimensiones del tajo en su longitud puede variar entre 60.0 m a 100.0 m , condiciones como el acceso de aire natural y cuadrillas programadas por tajeo pueden permitir alargar mesuradamente
esta medida; La altura está en un
promedio de 60.0 m a 70.0 m , depende de los niveles establecidos en cada mina .
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3.3.7 Construcción de tolvas y echaderos
La construcción de tolvas, se hace en la labor principal, para la extracción del mineral roto, dependiendo el tipo de equipo que hará la extracción se decide la construcción de tolvas americanas para el uso de locomotoras o tolvas Chinas con la cual se puede mecanizar la extracción. Figura 11 y 12
Figura 11: Tolva Americana , utilizada para la extracción del mineral de los tajeos, cuando la extracción se hace con locomotoras.
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Figura 12: Tolva China , se utiliza este tipo de tolvas cuando se tiene un equipo Scooptram para el recojo del mineral, cuando este se echa al piso al abrir este dispositivo de control de carga
3.4 - Desarrollo de las labores básicas antes de la explotación 3.4.1- Preparación de Box holes.
Cuando la explotación de las vetas va a realizarse con galerías en veta, se procede a preparar box holes, que vienen a ser pequeñas chimeneas que acceden al mineral roto del tajeo con un puente de 3 a 4 m. con secciones de 1.0 x 1.0 distanciados a 6 m. entre ejes de cada” Boxhole” ,cada un o de ellos están comunicados entre sí
,debido al puente que hay entre ambos en forma de cono trapezoidal lo que permite que el mineral siempre se acumule en las tolvas. Estos trabajos de preparación deben de realizarse antes de la construcción del subnivel. Figura 13 13
Figura 13: Preparación de Box Holes, Estas labores se hacen cuando la galería esta adelante mas de 20 m. y ya estén construidas las chimeneas en cada lado, los box holes son de sección 1.00 x 1.00 m la veta debe de estar dentro de esta labor.
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Figura 14: Construcción del subnivel. Una vez que los Box Holes están construidos se procede a correr el subnivel y se van comunicando cada box holes y la carga se extrae por cada uno de ellos, cuando se termina el subnivel se procede a “conear” cada box hole para que así el mineral roto se dirija a cada tolva.
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3.4.2 - Preparación del Subnivel.
Esta labor se realiza, desde la chimenea de acceso principal que delimita el block, sirve para unir los box holes realizados y para dar la altura del primer corte, (2,40m.) así construido este subnivel el tajeo está preparado para iniciar su explotación. Figura 14 3.4.3 - Preparación del Tolvas chinas.
Estas Tolvas se construye en cada box hole preparado, consiste básicamente en dos longarinas, que se aseguran a las cajas, en el techo de la galería, donde se soportara el entablado que servirá de compuerta para la caída del mineral .Este tipo de tolvas, hacen caer el mineral directamente al piso, donde se limpia con equipo, El inconveniente de este tipo de dispositivo es que tiene la labor principal con montículos de carga durante la extracción , además la caída del mineral está ubicada en la corona de la galería. Es importante mantener bien cerradas este dispositivo durante las horas que no se está extrayendo. La ventaja de emplea r este tipo de tolvas es que se puede fácilmente mecanizar la extracción. Figura 12. 3.5 - Explotación del tajeo. 3.5.1 – Perforacion y voladura Cara libre
Este metodo inicia la explotación perforando una cara libre a manera de chimenea igual o mayor a la altura de mineral a cortar en la explotación, esta cara libre puede ser a partir del inicio del subnivel dejando un pilar lateral que proteja la chimenea camino o puede realizarse en el centro del tajeo para así poder trabajar con dos maquinas e incrementar la velocidad de explotación y producción por guardia. 3.5.2 – Perforacion y Voladura del tajo
La explotación del tajeo se inicia a partir de la cara libre construida en el subnivel, que unió cada box hole, en corte horizontal, se perforan taladros verticales, El promedio de taladros a realizar por parejas de perforistas, va desde los 36 a 48 taladros perforados de 6pies, en vetas con potencias entre 0.20 a 1.50 m. el ancho 16
de minado recomendado es de
0.80m, que permite un trabajo con cierta
comodidad. El trabajo de Explotacion se realiza sobre una plataforma de tablas de madera que se soportan en los puntales en línea, dicha plataforma debe de cubrir la totalidad de la apertura, para evitar que el trabajador se deslice por ahí. Una cuadrilla de trabajo en un tajeo open stop, lo conforman, un maestro perforista, un ayudante y un maestro enmaderador con su ayudante. Un estándar moderado de trabajo por cada guardia son: la perforación y voladura de 36 taladros. La Voladura se realiza en la hora autorizada, para ello se retiran las tablas de madera para evitar se dañen y para que la carga rota caiga al vacío y se deposite en los Box holes. 3.5.3 – Colocación de Puntales en Línea.
La Colocación de puntales en línea, se hace simultáneamente conforme se avanza el corte así al terminar la rotura se tiene todo apuntalado listo para iniciar el si guiente corte. Para la instalación de puntales en línea, debe de hacerse patillas en la roca caja de al menos 2 pulgadas de profundidad en roca buena, pero si la roca esta muy alterada , se debe de realizar mucho mas profundo hasta lograr tener un puntal mejor colocado sin riesgo que la patilla ceda. Una pareja de enmaderadores un buen estándar de rendimiento es que logre la colocación de 6 puntales en línea por guardia , distanciados a 1,40m cada uno. Los puntales deben de ser de un diámetro no menor a 6 pulgadas, madera fresca y debe de entrar a su “cama” ajustada de tal manera que no se destruya al instalars e. Ver figura 15 y 16.
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Figura 15: Puntales. La colocación debe de tener una patilla de dos pulgadas en roca buena y en roca alterada debe ser mayor , hasta lograr que el puntal este seguro.
Figura 16: Colocación de puntales. Como se aprecia los puntales son colocados entre cajas, se recomienda un mínimo de 2 pulgadas de patilla en la roca.
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Debido a la dureza de la roca caja, la colocación de cada puntal se hace cada vez mas dificultoso y lento, el uso de herramientas apropiadas hace la diferencia en avanzar con mayor velocidad tal trabajo. Los cinceles y puntas por lo general son de aceros de herramientas y/o de fierro de construcción forjados ( fierro corrugado); sin embargo se suele usar por su mayor dureza y eficacia, herramientas hechas de barras de perforacion integrales, por su diamante de carburo de tungsteno remanente que cada barra integral desechada aun mantiene. 3.5.4 - Colocación de puntales con “Cacho de Toro”
A pesar de contar con herramientas adecuadas para picar las patillas en las cajas para la colocación de puntales, esto se hace lento siendo un excelente estándar logar colocar 8 unidades por guardia; sin embargo se suele colocar solo un mínimo de 4 o 6 unidades. Una manera de mejorar este trabajo es cambiando el metodo de colocación de puntales usando “cacho de Toro”, pudiéndose lograr colocarse
hasta 16 puntales por guardia. Figura 17 y 18.
Figura 17: Cacho de Toro. Se aprecia la forma del elemento de sujeción y sus medidas recomendadas y colocación.
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Figura 18: “Sujetador cacho de Toro”. Este elemento esta confeccionado de fierro de construcción de 5/8” a 7/8” de diámetro, Los taladros donde se anclan son de 1” de diámetro, que se perforan con taladros portátile s eléctricos. (Bosch o Makita)
3.5.5 – Colocación de puntales con Platos Metálicos ( Jack Pot)
Se puede colocar puntales en línea en este metodo de minado, ayudados con unos elementos de soporte denominados Platos metálicos o “Jack Pot”, los cuales son dispositivos similar a un plato que tienen un fondo circular y una pestaña que permite sujetar al puntal de madera que se inserta ahí, y cuando esta puesto en su posición de trabajo se infla con agua y se ajusta tan fuerte entre las cajas que permite trabajar con toda seguridad sin necesidad de realizar patillas en la roca. Un trabajador bien entrenado en su colocación puede instalar al menos 14 a 18 puntales con Jack Pot, en una guardia, la rapidez y el costo unitario de colocación, son razones para optar por esta alternativa. Figura 19. 20
3.5.6 - Seguridad
Una vez que ya se está en el segundo corte del tajeo, es de uso obligatorio del arnés, el cual estará sujeto a una línea de vida compuesto de un cable de acero de media pulgada de diámetro, sujeto de extremo a extremo del tajeo y a una altura del piso de perforación no mayor a 1.00m. Figura 20 y 21. Los servicios de agua / aire, vendrán detrás de la línea de avance, para evitar el daño por cada disparo.
Figura 20: Arnés Tipo Paracaídas. Este elemento de seguridad es de uso obligatorio, para laborar dentro de un tajeo Open Stope, esto se aplica a cualquiera que accede a estas labores.
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Figura 21: Uso de Arnés. Como medida de seguridad se debe de emplear el arnés, para eliminar el riesgo de caídas al vacío.
Otros factores de seguridad, se refiere a los elementos de gestión que permite llevar un control minucioso de este trabajo de alto riesgo, como son Los PETS y Estándares de trabajo (Ver Anexos ) 3.5.7 - La Ventilación
La ventilación de la labor disparada, se ve favorecida por tener el tajeo abierto, que permite que los gases se disipen por las chimeneas laterales en su longitud que ya esta en contacto con la labor abierta. Las chimeneas camino están comunicadas de nivel a nivel lo cual favorece que el circuito de ventilación sea mas dinámica. 3.5.8 – Limpieza y Acarreo del mineral roto
El mineral roto cae por gravedad hasta los Box Holes, estos pueden acumular el material teniendo una tolva de madera tipo Americana . como se grafica en la figura 11. La extracion de estas tolvas se realiza utilizando coches mineros jalados por 22
una locomotora; sin embargo si se requiere dinamizar la extracción las tolvas de acumulación puede ser del tipo “Chinas”, según la figura 12, esto debido que la
facilidad conque se abren permite que la carga de mineral caiga al piso y con un Scooptram se limpia y se acarrea hasta echaderos de mineral en la galería. 3.5. -
Rendimientos
Como se aprecia, si se considera un estándar de 0,80m de potencia mínima del mineral, perforacion de 38 taladros por guardia y una rotura efectiva de 1.50 m , además que estos se distribuyan con una malla de 2 – 1 – 2 , con un Burden de 0,60 m se tiene una longitud a disparar de 15.20 metros. Además se considera una densidad promedio de 2.8 Tn /m3 , se tiene un volumen roto de 18.24 m3 y un tonelaje de 51.07 por disparo en cada tajeo. Se tendría una producción diaria de 500 Tn. Si se explota 5 tajos por guardia. 3.5.2 Costos Unitarios
Los costos se calculan con una potencia mínima de 0,80 m, se trabajara con block de 50 m de alto y 60 m de largo, chimeneas de 1,50 x 1,50 m, subniveles de 0,80 x 2,50 m, galería de extracción de 2,50 x 3,00 m y box holes de 0,80 x 1,00.
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