Minado Por Chimeneas

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA GEOLOGICA

MINADO POR CHIMENEA S

CURSO

.

: METODOS DE

EXPLOTACION MINERA DOCENTE

:

Ing. BOHORQUEZ HUARA, Armando INTEGRANTES:  BECERRA CASTRO, Ruby

     

CUEVA SALAZAR, Percy DAVILA CUBAS, Willy GARCIA NECIOSUP, Alejandra HUAMAN AYAY, Wilder SPELUCIN LEON, Cristhian VERGARA REBAZA, Bertha Cajamarca Julio del 2 01 3

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA

E.A.P.I. G.

INDICE

Contenido INTRODUCCION.............................................................................................. 2 1.

MINADO POR CHIMENEAS........................................................................ 3 1.1.DESCRIPCIÓN DEL MÉTODO.................................................................. 3 1.2.EJECUCIÓN DE CHIMENEAS Y POZOS.................................................... 3 A.

METODOS MECANIZADOS............................................................... 3

a)

“SHAFT DRILLING”............................................................................. 4

b) “SHAFT BORING”............................................................................... 5 c) RAISE BORING...................................................................................... 5 d) PAUTAS PARA LA SELECCIÓN DEL METODO......................................... 6 B.

METODOS CONVENCIONALES......................................................... 8

a)

JAULA JORA...................................................................................... 8

b)

PLATAFORMA TREPADORA ALIMAK................................................... 13

C.

TIPOS DE PLATAFORMAS TREPADORAS....................................... 17

a)

Plataforma trepadora STH-5H de propulsión eléctrica......................... 17

b) Plataforma Trepadora STH – 5D......................................................... 17 1.3.EXPLOTACIÓN POR CHIMENEAS.......................................................... 18 1.4.MINADO POR CHIMENEAS EN EL PERÚ................................................ 20 1.5.CRITERIOS DE DISEÑO........................................................................ 23 a)

Geomecánicos.................................................................................. 23

b) Reservas –“ore body” Vasconia......................................................... 24 c)

Dilución............................................................................................ 24

d) Diseño de mina................................................................................. 24 e)

Capacidad de equipos....................................................................... 25

f)

Planificación y evaluación de la producción....................................... 25

CONCLUSIÓNES............................................................................................ 32 BIBLIOGRAFÍA............................................................................................... 33

Métodos Explotación Minera

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INTRODUCCION

La mecanización actual en la minería nos permite desarrollar una serie de técnicas, las cuales tienen una alta incidencia en la productividad y eficiencia dentro de las operaciones mineras. La perforación y voladura son operaciones unitarias que tienen estrecha relación en el proceso de minado, por lo tanto el diseño y ejecución de los mismos deben llevarnos a un resultado eficiente La tecnología de perforación y voladura ha logrado avances muy importantes al implementar equipos de alto rendimiento. Estos dos elementos interrelacionados con las características Geomecánicas de las rocas van a determinar el éxito de una buena fragmentación de roca

1. MINADO POR CHIMENEAS 1.1. DESCRIPCIÓN DEL MÉTODO Este método se denomina con el término “raise mining” utilizado tanto en cuerpos mineralizados verticales como inclinados. Este método de explotación por chimeneas con perforación de taladros largos horizontales desde plataformas ubicadas en chimeneas, se viene usando en minerías desde hace muchas décadas; para la explotación de vetas angostas y bajo ciertas circunstancias en vetas anchas, con cajas regulares de mediana a dura competencia. El principio consiste en la ejecución de chimeneas dentro del yacimiento mineralizado, y a partir de estas chimeneas se realizan la explotación de los recursos minerales previa planificación de la misma. 1.2. EJECUCIÓN DE CHIMENEAS Y POZOS La excavación de chimeneas y pozos verticales o inclinados, realizada para el acceso a las labores subterráneas, se desarrolla por medio de dos métodos: mecanizado y convencional. A. METODOS MECANIZADOS Las principales ventajas que presentan estos métodos, sobre los convencionales o manuales son: 



 

Mayor seguridad para el personal, ya que en algunos métodos no se precisa que los trabajadores se encuentren dentro de la excavación durante la realización de la chimenea o pozo, y en lo que es necesario éstos disponen de mayor protección que en los métodos convencionales. Mejor estabilidad del terreno, al no ser necesario el uso de voladura, la roca no se deteriora y te obtiene superficies lisas, con lo que esto supone menor necesidad de sostenimiento y menor resistencia al paso del aire. Mejores rendimientos de perforación, debido al menor tiempo de ejecución. Menores costos como consecuencia del aumento de productividad, aunque sea mayor la partida de amortización, ésta se ve compensada por el ahorro en mano de obra y materiales.

Frecuente en la actividad minera y civil. Para la construcción mecanizada de chimeneas y pozos, existen fundamentalmente tres tipos de máquinas, con ligeras diferencias entre ellas según la empresa fabricante. Los tres grupos de máquinas son: “Shaft drilling”, “Shaft boring” y “raise boring”.

a) “SHAFT DRILLING” Este sistema se utiliza para la perforación de pozos de gran diámetro siendo una extensión de las técnicas convencionales de perforación rotativa usadas habitualmente en la extracción de petróleo. El amplio desarrollo de esta técnica fue iniciado por la Atomic Energy Commission (AEC), durante los años 60, como parte del programa de pruebas nucleares en la zona de Nevada. El “Shaft drilling” consiste en excavar pozos en sentido descendente utilizando una plataforma de perforación de gran diámetro la que se encuentra situada en superficie. La excavación del pozo puede realizarse en una sola etapa o en sucesivas etapas de ensanche. La evacuación de los detritus se consigue normalmente mediante la circulación inversa del lodo de perforación. Manteniendo el pozo lleno de lodo de perforación. Manteniendo el pozo lleno de lodo de perforación se consigue la estabilidad de éste y se impide el flujo de agua mientras se realiza la instalación de revestimiento. El “Shaft drilling” compite generalmente generalmente con los métodos tradicionales en rocas débiles o medias, pudiéndose adaptar a las condiciones hidrogeológicas más difíciles. Las mayores torres de perforación llegan a perforar formaciones con resistencia a la compresión superiores a los 300 Mpa. El diseño en las operaciones de perforación requiere la ejecución de los siguientes pasos: 1. Elegir el método de perforación con relación a las condiciones hidrogeológicas y a los parámetros geotécnicos de la roca a lo largo del pozo. A continuación se deberá seleccionar la torre en función del diámetro y de la profundidad del pozo, de las etapas de perforación, y si acaso de las propiedades del lodo de perforación. 2. Diseño del sistema de sellado frente al agua.

3. Organización del lugar de perforación y ubicación de los tanques para el lodo de perforación, para almacenamiento del revestimiento y otros materiales.

b) “SHAFT BORING” El “Shaft boring” es la tecnología más nueva y probablemente la más avanzada en construcción de pozos, aunque esta tecnología sea de los años 60. El equipo se denomina máquina de profundización de pozos o “Shaft boring machine” con personal abordo realizándose el transporte del lodo y el servicio desde la superficie. El principal problema que se encuentra en este tipo de perforaciones es la evacuación de los detritus; para solucionar este problema se han desarrollado diferentes técnicas correspondientes a las empresas que fabrican este tipo de máquinas. c) RAISE BORING También llamado “raise drilling” es el sistema de ejecución de un pozo o chimenea por medios mecánicos entre dos o más niveles. Todos los niveles pueden ser subterráneos o el nivel superior estar en la superficie Este método se desarrolló en Estados Unidos durante los años 50. Para ello se diseñó un método en el que primero se efectuaba un sondeo piloto siguiendo después con el ensanche de la chimenea en el sentido ascendente. Utilizando un tamaño mayor de cabeza de corte se ensancha la perforación en una o varias etapas logrando al final el diámetro requerido, como se puede observar en la figura adjunta.

Figura1: Procedimiento a seguir para la perforación mediante “raise boring”

La primera vez que se utilizó una maquina de este tipo fue en 1962 en la mina Horner Wanseca de Michigan USA. Se trataba de un taladro piloto de 250 mm. De diámetro, llegando finalmente a un diámetro de 1016 mm. Desde entonces se añadieron diversas innovaciones al método “raise boring” con el fin de solucionar la necesidad de conectar perpendicularmente galerías horizontales. Con el avance tecnológico creció el número de países que emplean este sistema: aparte de emplearse en las chimeneas se usan hoy en día para otros

campos, como para perforaciones piloto previas para la construcción de pozos de grandes diámetros, pozos de ventilación, centrales hidráulicas y para depósitos subterráneos

El empleo principal del “raise boring” suele desarrollarse para una gama de diámetro entre 2000 y 3000 mm y a unas profundidades de 100 a 200 m; pero de todas formas se encuentran máquinas que responden a otras exigencias más altas. Uno de los pozos más grandes realizados hasta ahora por el método “raise boring” es el pozo de ventilación de Rustenberg plate Mine en Sudáfrica con un diámetro de 6022 mm y una profundidad de 1099 m. En el Perú se han empleado en muchas minas como San Vicente, Raura, etc.

Figura 2:Esquema tridimensional que muestra el método “raise boring”

d) PAUTAS PARA LA SELECCIÓN DEL METODO La selección de un método apropiado de construcción de pozos puede hacerse basándose en los costos y tiempo de ejecución. Sin embargo, la decisión final podría hacerse en base a la experiencia personal en el campo de aplicación de cada técnica. La aplicación del “shaft drilling” se prefiere en condiciones donde: 

La congelación puede ser necesaria en el control de infiltraciones de agua durante la excavación convencional de pozos.



  

Los requerimientos en el revestimiento de pozos precisan el uso de un revestimiento de acero/ hormigón hidrostático El acceso rápido prevalece sobre su mayor costo La alteración de la roca es un criterio primordial en la utilización de esta técnica No hay acceso disponible para la eliminación del lodo bajo la superficie.

El uso de “Shaft boring” se aconseja cuando:        

El impacto adverso de infiltraciones superfciales de agua puede ser económicamente mitigado antes de la construcción, por ejemplo a través de lechadas. La caída de la roca permite tiempos de ejecución compatibles con los ciclos en las operaciones mineras. El acceso rápido prevalece sobre los costos añadidos Las alteraciones en la roca son factor principal que hay que tener en cuenta en la elección de este método El acceso está disponible para la organización del trabajo y eliminación del lodo bajo tierra. La geología permite la perforación del taladro piloto con las tolerancias requeridas para el diseño del pozo Es necesario el acceso inmediato al estrato perforado para un examen geológico, instalación de los instrumentos y pruebas necesarias. No existe otras aperturas cercanas.

La perforación con “raise boring” se recomienda en casos donde: 

  

Las condiciones del lugar deben ser estables por ejemplo la calidad de la roca y la ausencia de grandes corrientes internas de agua El acceso esté disponible para la organización del trabajo y eliminación de lodo bajo tierra La estructura geológica debe permitir la perforación piloto con las tolerancias requeridas por el diseño del pozo Las necesidades de diseño (diámetro, profundidad, etc.) deben ser compatibles con las exigencias del equipamiento

Según las condiciones, la perforación con “raise boring” puede ofrecer un costo menor que los otros métodos de construcción de pozos. B. METODOS CONVENCIONALES Para la excavación de pozos de gran longitud y sección, se utilizan estructuras metálicas o equipos de accionamiento neumático o hidráulico que van equipados con 3 o 4 brazos e igual número de deslizaderas y perforadoras; de los ya conocidos de sistema de avance con puntales. Durante el trabajo estos conjuntos se apoyan en el fondo del pozo y se anclan a los hastiales con unos cilindros hidráulicos horizontales. La columna soporte central puede girar 360°, y los brazos, que son semejantes a los de los jumbos de túneles, pueden variar su inclinación con respecto a la vertical y alargarse si son telescópicos. Una vez perforado y cargado cada disparo el conjunto se pliega y eleva hasta una posición segura, pasando a continuación a la operación de desescombro con cucharas bivalvas o retrohidráulicas y cubas. Dentro de las principales tenemos:

a) JAULA JORA: Esta máquina fabricada por Atlas Copco, se aplica generalmente en la excavación de chimeneas, tanto vertical como inclinada. La diferencia básica con el Alimak es que se precisa la realización de un barreno piloto de un diámetro entre 75 a 100 mm por donde penetra el cable de elevación. Los principales componentes son: la plataforma de trabajo, la jaula de transporte, el mecanismo de elevación y en chimeneas inclinadas el carril de guía, como se indica en la figura.

Fig. 3.:Jaula Jora en chimenea vertical e inclinada (Atlas

Para utilizar este método se deben conjugar los diferentes elementos en función de las dimensiones de la chimenea, esto significa tener un huinche o cabrestante apropiado para elevar y descender la jaula sin esforzar su motor, cables seleccionados según la profundidad y peso que transportará, una plataforma y jaula en buen estado, perforadora y herramientas al alcance, etc.

Fig 4 :Huinche o cabrestante en la parte superior

Etapas:

 Para el sondaje piloto, se debe elegir la máquina perforadora en función del largo de la chimenea. El diámetro por lo general varía entre los 75 y 100 mm., que sirve para traspasar el cable desde el nivel donde se encuentra el huinche o cabrestante hasta el frente de trabajo, esta perforación puede tener una función secundaria de ventilación auxiliar para los trabajos de la chimenea. Está consistente en una plataforma colgada por medio de un cable de acero, el cual pasa a través de un sondaje, que a su vez pasa por el centro de la chimenea a construir, previamente ejecutado. El campo de aplicación práctico y económico se encuentra entre los 30 y 100 m.

 El primer ciclo se realiza solo con la ayuda de una plataforma y se realizan perforaciones de entre 3 a 4 metros, las cuales deben ser paralelas a la perforación piloto, la cual actuará de cara libre para el resto de los barrenos. El barreno central presenta las ventajas de servir de hueco de expansión en los cueles paralelos, con los que se consiguen avances por disparo de unos 3 a 4 m, y de entrada de aire fresco. Métodos Explotación Minera

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 Cuando se tiene el primer ciclo realizado se traspasa el cable, hasta el nivel inferior donde se engancha la jaula jora y se instala la guía o carril para esta, en el caso de ser una chimenea inclinada. La jaula se eleva hasta el frente, ahí la plataforma se fija a las paredes de la excavación mediante un sistema de brazos telescópicos y se vuelve a perforar tiros paralelos.

 Al terminar la perforación se debe retirar la plataforma, desenganchar la jaula y sacar el cable para que estos no sufran daños durante la tronadura.


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Fig 5: Diseño de tronadura con barreno central de gran


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En cada disparo es necesario desenganchar la jaula del cable de elevación, pues de lo contrario este último se dañaría durante las voladuras.

Ventajas



Este método resulta muy efectivo para el desarrollo de chimeneas ya que su metodología de trabajo hace que se puedan obtener beneficios "extras", ya que cable que sostiene la jaula pasa a través de un sondaje y este sondaje sirve como ventilación extra para los operarios que utilizan la jaula y también sirven como cara libre al momento de tronar las perforaciones



Las ventajas de utilizar esta técnica radica casi en un cien por ciento en las ventajas de la utilización de martillos ligeros.



Se entiende que las condiciones y dimensiones de una chimenea pueden llegar a la unidad en la escala métrica, esto hace necesario la utilización de herramientas con características de maniobrabilidad elevada. Es por eso que la utilización de martillos con ayuda neumática (JackLeg), para este método, favorece en un aumento del tiempo de utilización práctica de la herramienta.

 También se entiende que requieren menor energía, por lo tanto compresores de menor potencia, tienen menor desgaste, en consecuencia, menor consumo de piezas de recambio, y por último, teóricamente, al efectuar menor presión sobre la roca que un martillo hidráulico, este desgasta menos los bit.

Desventajas:

Su desventaja esencial es que se debe desmontar todo el aparato, incluido los cables para que estos no sufran daños con la tronadura.

Las desventajas se pueden apreciar de mejor forma si se comparan con otros métodos utilizados y mejores herramientas, presentado como principal factor en contra el tiempo de avance, esto resultado del gran avance que han tenido las perforadoras hidráulicas (jumbos) y maquinarias especialmente diseñadas para las chimeneas tales como los Jack Hammer y Stoper.

La desventaja de este método, frente al Alimak, es la perforación del barreno piloto, pues el control de su desviación dependerá de la longitud de la chimenea. Una de las desventajas se encuentra en la perforación de este barreno puesto que su dirección e inclinación deben ser exactas a la planificación, la cual influirá en la extensión final de la chimenea. No es muy popular.

Todos los estudios y experiencias avalan el uso de la malla de perforación utilizada por este método, entendiéndose que la mayor parte del tiempo de estas labores se realizan en estéril, bajando la eficiencia de conminución y aumentando la de arranque. Por lo tanto la condición fundamental de su uso se conecta netamente con los recursos económicos de mina, pero teniendo como condición principal la seguridad, la cual limita su uso.

b) PLATAFORMA TREPADORA ALIMAK

Este método de excavación se utiliza para chimeneas y piques, debido a su flexibilidad, económica y velocidad, y se han convertido en uno de los más

usados del mundo, sobre todo en aquellos casos donde no existe ningún nivel de acceso superior. Estos equipos están constituidos por una jaula, plataforma de trabajo, motores de accionamiento el carril guía y los elementos auxiliares.

La elevación de la plataforma se realiza a través de un carril guía curvado empleando motores de aire comprimido, eléctricos o diesel. La fijación del carril a la roca se lleva a cabo con bulones de anclaje, y tanto las tuberías de aire como de agua necesarias para la perforación y ventilación se sitúan en el lado interno del carril guía para su protección. Durante el trabajo los perforistas se encuentran sobre una plataforma segura, ya que disponen de una cubierta y una barandilla de protección y para el transporte del personal y materiales se utiliza la jaula que se encuentra debajo de la plataforma. En un relevo dos perforistas pueden avanzar de 2.2 a 3 m . Los accionamientos de aire comprimido son adecuados para longitudes inferiores a los 200m,los eléctricos hasta 800m y a partir de esas distancias se recomiendan los motores diesel .

Las fases en la construcción de la chimenea son las siguientes: 

Perforación y carga de los barrenos (operación realizada con martillo perforador)

  

Descenso de la plataforma y voladura (cada vez que hay una voladura, hay que retirar la plataforma) Ventilación y riego Elevación de la plataforma y saneo del techo.

Las principales ventajas de estos equipos son:  Pueden usarse para chimeneas de pequeña o gran longitud y con cualquier inclinación  Las diferentes secciones y geometrías de las chimeneas se pueden conseguir cambiando las plataformas, siendo imposible excavar 2 2 secciones desde 3 m hasta 30m .

Fig 6: Plataforma Alimak

 Es posible en una misma obra cambiar la dirección e inclinación de las chimeneas mediante el uso de carriles curvos.  La longitud de las excavaciones pude ser prácticamente ilimitada. La chimenea más larga efectuada hasta la actualidad tiene 1040m y una inclinación de 45 °  En el ensanchamiento de chimeneas piloto para la excavación de pozos de gran sección puede complementarse con unidades de perforación horizontal.  En terrenos malos las plataformas pueden utilizarse para realizar el sostenimiento mediante bulonaje ,inyección,etc.  La inversión es menor que con el sistema “raise boring”  No requiere mano de obra demasiado especializada.  La preparación inicial del área de trabajo es muy reducida.

 El ambiente de trabajo es de escasa calidad.  La rugosidad de las paredes resultantes es grande y el estado del macizo remanente es peor que el conseguido con el sistema “raise boring ” .

C. TIPOS DE PLATAFORMAS TREPADORAS a) Plataforma trepadora STH-5H de propulsión eléctrica Se tiene dos tipos: STH – 5E con una unidad propulsora 2

Área max.aprox. chimenea vertical Longitud max.aprox.de chimnea

7m

Velocidad de ascenso

18m/min

Velocidad, descenso por gravedad Potencia motor

25-30m/min

800-900m

10 HP

STH – 5EE con dos unidades propulsora 2


15 m


18m/min


25-30m/min

800-900m

2 x 10 HP

b) Plataforma Trepadora STH – 5D Se tiene dos tipos : STH – 5D con una unidad propulsora 2


5m


22m/min


25-30m/min

2000 m

38 HP

STH – 5DD con dos unidades propulsora 2


10-15 m


15-22m/min

2000 m

Velocidad, descenso por gravedad

25-30m/min

Potencia motor

38 HP

1.3. EXPLOTACIÓN POR CHIMENEAS La gran ventaja de este sistema de explotación al compararlo con la mayoría de métodos de explotación subterránea más conocidos, es el ahorro que se logra a través de la minimización de los trabajos de desarrollo efectuados fuera del cuerpo mineralizado. Como no se necesitan subniveles, se aumenta la distancia entre los niveles principales, con la consiguiente disminución de los costos unitarios.

Fig. Nº7: Se puede observar la una de las máquinas usadas para la perforación de las chimeneas.

PREPARACIÓN: Se desarrollan los accesos de extracción, ya sea piques o rampas; desde allí se desarrollan las galerías de extracción y los “ore pass”; desde la galería de extracción se realizan los “draw point”. Simultáneamente se desarrollan las chimeneas de explotación atravesando el cuerpo mineralizado hasta el nivel superior. DISEÑO:

El diseño se puede adecuar a las labores antiguas de preparación o puede planificarse de acuerdo al yacimiento que se explotará, las labores se


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adecuan a las necesidades de operación siempre tratando de minimizar los costos de preparación. Se debe tener bastante cuidado en la ubicación de las chimeneas de explotación, así como las diferentes labores en el nivel de acarreo. La ubicación correcta de las diferentes labores de preparación facilitará el control de los contactos mineralizados durante los diferentes cortes en la explotación, así como también orientar los planos de perforación en forma casi transversal a los principales planos de fractura, aspecto que favorece la fragmentación. La explotación se puede iniciar en varios frentes simultáneamente, dejando pilares si es necesario para sostener las cajas. Las secciones de las diferentes labores en el nivel de acarreo serán diseñadas de acuerdo al tamaño del equipo. MINADO: Desde las chimeneas utilizando la plataforma trapadora Alimak o usando una plataforma de izaje Jaula Jora, se perforan los taladros largos horizontales;


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Fig. Nº8: Trepadora ALIMAK. Sus partes principales son: a) b) c) d) e) f)

Fig. Nº9: Jaula Jora en chimenea vertical e inclinada.

Jaula Rodillos guía Carril guía Viga de transporte Soporte Mandos Viga de techo Carrete de cable Cabrestante

Luego desde la misma jaula se realiza el cargado de explosivos, para la ejecución de la voladura, antes tendrá que removerse los rieles guiadores en el caso de Alimak y retirar la jaula en el caso de Jaula Jora; ver las siguientes imágenes esquematizadas. 1.4. MINADO POR CHIMENEAS EN EL PERÚ Minado por chimeneas en la mina Atacocha: La mina Atacocha se encuentra ubicada a 15 Km al N-E de la ciudad de Cerro de Pasco, a una altitud media de 4200 m.s.n.m., en el paraje de Atacocha, distrito de Yarusyacán, provincia y departamento de Cerro de Pasco; sus coordenadas geográficas son: 76º14’ longitud oeste y 10º35’ latitud sur. Es accesible por carretera desde Cerro de Pasco, la que a su Métodos Explotación Minera

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vez está unida a la ciudad de Lima mediante carretera asfaltada y ferrocarril.


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Este método de explotación fue propuesto para algunos cuerpos mineralizados más favorables por sus características geológicas y geomecánicas con fines de su mecanización. La alternativa de explotación propuesta, “raise mining” o explotación por chimeneas, con perforación de taladros largos horizontales, aplicados a cuerpos irregulares con cajas de mediana competencia, se sujeta a las condiciones que requiere Atacocha: -

Mayor seguridad durante el laboreo. Control de la dilución en niveles moderados. Bajos costos de inversión y preparación (adecuando labores y usando equipo existente) Generar una producción mucho más rápida desde un inicio.

En este contexto el trabajo pretende mostrar las bondades que ofrece la aplicación de la técnica de perforación de taladros largos horizontales desde plataformas ubicadas en chimeneas de explotación. Aspectos geológicos: En el yacimiento Minero de Atacocha se pueden diferenciar dos unidades: Atacocha y Santa Bárcara, distantes 1 una de la otra, separadas por la falla regional Atacocha. En la unidad Atacocha la mineralización se presenta en forma de cuerpos de relleno y reemplazamiento y también en vetas o filones. En la unidad Santa Bárbara se tiene la presencia de cuerpos metasomáticos de contacto con una orientación de norte a sur y una mineralización emplazada en el contacto de la aureola de Skarn con el mármol en el flaco oeste del intrusivo Ayarragrán. La mineralización de mena en estos cuerpos está conformada por esfalerita con pequeñas cantidades de galena y calcopirita. Marco geomecánico del área: El área seleccionada para el desarrollo del minado masivo experimental se ubica en la zona sur de Santa Bárbara entre los niveles 4095 y 4154 y está conformada por el “ore body” Vasconia. Dicho sector se ubica dentro de un halo de “Skarn” de aproximadamente 130 de potencia entre las secuencia wollastonita-mármol a una distancia media de 70 m del intrusivo. A la fecha no existen antecedentes mecánicos de calidad de rica para el área seleccionada; sin embargo, dadas las características de dureza y competencia podemos definir la zona metazomática como competente. Los sistemas de fracturamiento “in situ” reconocidos por geología han definido direcciones de máxima debilidad estructural según los planos promedio como se indica a continuación:

a) Rumbo E-W Buzamiento 80º Norte b) Rumbo N 50º Buzamiento 75º al noroeste Sistema de explotación en aplicación: El método de explotación en aplicación es el corte y relleno ascendente, sin uso de sostenimiento temporal como el “Split set”. La evolución bajo el mismo esquema de sistemas convencionales a semimecanizados y mecanizados. La producción actual programada es de 2500 t/día proveniente de 45 “stopes”, siendo el 66% aporte de terceros. EL diagnóstico de la operación señala ciclos de explotación largos y prolongados debido a la demanda que origina la operación de relleno, que condiciona la continuidad del proceso y no permite una producción continua del mineral; así como también a dificultades y demoras en la extracción ocasionadas por la naturaleza higroscópica del mineral, que en su traslado a superficie, al pasar por varias etapas de manipuleo, llega bastante confinado, apelmazándose especialmente en las tolvas. “Raise mining” como método alternativo de explotación. Descripción del método. El método de explotación con perforación de taladros largos horizontales desde plataformas ubicadas en chimeneas se viene usando en minería desde hace muchas décadas. En un principio para la explotación de vetas angostas y bajo ciertas circunstancias en vetas anchas. El uso del equipo Alimak Raise Climber, diseñado para la ejecución de chimeneas y para la perforación de taladros largos de producción, ha facilitado la aplicación del método para casos de cuerpos anchos con contornos irregulares como el esta mina.

Fig. Nº11: Personal de mina en el borde del Draw point. Fig. Nº10: Alimak Raise Climber

Una vez ganado acceso al cuerpo mineralizado se inicia en el nivel de acarreo la preparación de la infraestructura de recepción y almacenamiento de mineral “draw point”. Simultáneamente se desarrollan las chimeneas de explotación atravesando el cuerpo mineralizado hasta el nivel superior. Posteriormente, utilizando la plataforma de la trepadora Alimak o usando una plataforma de izaje Jora Lift, se perforan los taladros largos horizontales, se realiza el cargado de explosivos y la remoción de rieles guiadores. Finalmente se ejecuta la voladura y el subsiguiente carguío y transporte de mineral. Plan general: 

Objetivos: La alternativa de explotación que se considera más adecuada propone: o o o o o o o o



Mayor seguridad. Alta productividad. Bajos costos de producción. Posibilidad de hacer rentable marginales. Dilución en niveles moderados. Concentración de la producción. Baja inversión. Al rentabilidad.

la explotación de “blocks”

Alcances: El diseño parcial del “ore body” Vasconia Stope 62 proyecta una producción regular de 960 t7día con dos equipos de perforación y 18 hombres. La importancia que demande la aplicación de la propuesta permitirá identificar y priorizar los factores críticos para la optimización del método y finalmente, para enmarcar el entorno del manejo operativo de la producción, que favorecerá la mejora del proceso con el fin de establecer posteriormente un plan de desarrollo estratégico.

1.5. CRITERIOS DE DISEÑO El diseño se plantea priorizando la necesidad de intensificar el grado de mecanización de las operaciones y obras civiles asociadas, considerando los siguientes aspectos: a) Geomecánicos La roca encajonante que contiene al mineral es competente, capaz de soportar grandes cavidades. Las alteraciones son más intensas en las

calizas (roca encajonante) y se manifiestan principalmente como recristalización, silicificación y silicatación.

Antecedentes históricos en el área hacen mención de grandes cavidades que habiendo permanecido expuestos durante buen periodo de tiempo no han sufrido colapsamiento o subsidencias. b) Reservas –“ore body” Vasconia Block N° : Stope 62-A-1 Toneladas

: 150 000

% Pb

: 0,41

% Zn

: 0,85

oz Ag/tc

: 0,60

oz Au/tc

: 0,017

% Cu

: 0,057

El método “raise mining” contempla una recuperación de resrrvas en el orden de 90 a 95% c) Dilución El sistema de recuperación “log hole” , distribuido en plano horizontales separados entre sí por un burden de (1,5 a 2,0m), controla los contactos durante el avance de la perforación. Con este sistema se podrá determinar las leyes (muestreando lamas de perforación). Entonces antes del disparo se podrá conocer dichas leyes. Informes de minas que usan el sistema de explotación por chimeneas hacen mecion de un 5% como porcentaje de dilución. d) Diseño de mina El diseño se acomoda a las condiciones establecidas por antiguas labores de preparación del corte y relleno ascendente con equipo cautivo, estas labores se adecuan a las nuevas necesidades de operación con el objeto de bajar los costos de preparación. Se pone especial atención a la ubicación de las chimeneas de explotación, así como a las diferentes en el nivel de acarreo. {a ubicación correcta de las diferentes labores de preparación facilitara los diferentes cortes en la explotación, así como también orientar los planos En forma casi transversal a los principales planos de fracturas, aspectos que favorecen la fragmentación. La explotación podrá iniciarse simultáneamente en dos frentes, de los extremos económicos norte y sur hacia un pilar central que será recuperado al final del proceso. La separación entre niveles (59m) favorecerá la aplicación del método que no necesariamente requiere de relleno; de ser así esta operación se realizara al final, un vez que haya abandonado el área.

e) Capacidad de equipos El hecho de aprovechar antiguas labores de desarrollo de sección reducida, galerías de 2,4x2, 4m, limita el usuo del equipo LHD de mayor 3

capacidad. Actualmente se tiene 01”scooptram” de 2,2yd en el acarreo. En las chimeneas se requiere de una sección de mina de 2,5x2, 5 m, recomendable para el uso de equipo de perforación de “long hole” (3,0x3, 0m); en nuestro caso se determina 2,8x2,8m, con una plataforma estándar minina de 2,4x2,4m. f) Planificación y evaluación de la producción Inicialmente durante la adaptación al nuevo método, se estima una producción de 960 t/d con propósito de mejorar eficientemente la productividad con costos competitivos, incorporando conceptos modernos de minería como se aprecia en el cuadro N° 2,17.

DISTRIBUCION DE EQUIPO Y PERSONAL PARA LA EXPLOTACION ACTIVIDAD : STOPE 62EQUIP CANTID PERSONAL Perforación Bufallo BBC 120f 2 8 Carguío y transporte a Ore LHD eléctr. 2,2 yd3 1 13 pass Servicios Voladura, parrilleros, 7 etc TOTAL 18 Productividad Stope (incluye servicios): 53t/tarea

Cuadro n° 2.17 planeamiento de producción Labores de preparación Durante esta etapa se puede distinguir:  Galerías de transporte, sección 2,4x2,4m, distancia de acarreo promedio 70m.  Ventas de extracción 2,4x2,4m. de sección.  Galeria para alojar el equipo de Alimak Raise Climber, sección 2,4x2,4m.  Chimeneas de explotación desarrolladas en mineral hasta el nivel superior, sección 2,8x2,8m.

Tomando en consideración los niveles ya existentes en mina, a nivel de acarreo (Nv. 4095) y nivel superior (Nv. 4154), la altura de tajeo (59m) no impone restricciones y se ve favorecida la estabilidad de la excavación por la naturaleza del mineral y roca encajonante competente. Alturas de hasta de 150m pueden ser fácilmente trabajadas si las condiciones de

estabilidad de la rocas así lo permiten. Esto da al método un gran ventaja eco comparativa con otros.

La sección de las diferentes labores en el nivel de acarreo están diseñadas de 3 acuerdo al tamaño del equipo LHD 2,2 yd El volumen masivo de producción exige la necesidad de desquinchar las 3

diferentes galerías para poder usar equipo de mayor capacidad (3,5 a 5 yd ) . Las chimeneas de explotación se desarrollan de tal manera que el nivel inferior se ubique encima de los “draw point” y en medio de la estructura mineralizada. Durante el periodo de la producción el nivel superior será usado como acceso para el transporte de personal, materiales y para la instalación de servicios (agua, aire, etc.). en caso de usar el Alimak, el desarmado se efectuara también desde el nivel superior. Figura 2.33-

Fig. 12: de preparación y desarrollo Explotación minera Método : “Raise mining” Altura del “stope” : 59m Ancho del “stope”(potencia) promedio : 15-20m Longitud de “stope” : 60-80m Amcho del pilar temporal : 15m Sosteniemiento temporal : pilar central Restablecimiento del equilibrio del macizo rocoso : Vacío(se rellena de ser necesario)  Índice de preparación : 348 t/m  Producción diaria : 960t(2 máquinas perforadoras)  Desarrollo en mineral : 70%       

 Desarrollo en desmonte

: 30%

 Recuperación del mineral  Dilución  Reservas

: 90-95% :5% : 150 000 t

Operaciones unitarias Perforación “Long hole” horizontal.- la perforación se realiza en planos horizontales con una con una distribución radial de los taladros, concéntricamente desde las chimeneas hacia los contactos y desde la parte inferior de la chimenea en forma ascendente, fig. 2.34; de esta manera es posible también empezar la voladura en la parte inferior de la chimenea independientemente de la perforación. Sobre un patrón de perforación, el control de las lamas de perforación posibilitara el control de os contactos, y lo que es más importante, conocer las leyes incluso antes del disparo.

Fig. 13: Diagrama de perforación Equipos de perforación.- El equipo de perforación puede acomodarse sobre plataformas del Alimak

Cuadro N°1 aspectos económicos

Nota: precio US $/m, no incluye coste propiedad Costo de preparación US $ 130 172 / 150 000t: USS 0.87/t

Cuadro N°2: costos de explotación

Cuadro N°3: inversión para el proyecto

Cuadro N°4:comparaciones de métodos

* *

Dejando pilares verticales Sin dejar pilares verticales

La dimensión de la chimenea condiciona el tipo de equipo y básicamente la perforación así como las barras de perforación. Para el caso de Atacocha se ha seleccionado:             

Máquina perforadora Búfalo Vigas de Avance de tornillo Barra de perforación Diámetro de broca Consumo de aire Burden Espaciamiento (al fondo) Longitud Promedio de perforación Rotura por metro de perforación Longitud de perforación por guardia Tonelaje de producción por día Tonelaje por mes (25 días) Contingencias 20%

: BBC120F Atlas Copo : BMS 46 : R-32-4pies : 2 pulgadas : 167 lb/s a 6 bar : 1,5-2,0 m : 2,0-2,5 m : 8m : 5t/m : 60m : 600t/día : 15 000t/m : 12 000t/m

Voladura.- a diferencia de “sublevel stoping” para la voladura de producción no es necesario abrir previamente una cara libre o “slot raise”, para la salida se aprovecha el espacio vacío dejado luego de preparar los “draw point” o “under cut”. Para obtener una adecuada fragmentación es necesario efectuar la voladura de varios planos o anillos simultáneamente, lo cual minimizara el debilitamiento de los planos de fractura (bancos colgados por efecto de “over break”). Parámetros:     

Booster : 1 1/8” x 8” x 75% Carga de columna : Anfo-Examón Fanel : 12m Cordón detonante : 3p Factor de potencia : 0,15 – 0,25 kg/t (estimado)  % de voladura : 5% - 10% secundaria (estimada) El control de carga de fondo, así como de la carga de columna se trabaja en un plano de perforación, voladura donde estarán marcados los contactos. 3 El carguío del mineral se realiza con un “scooptram electrico” 2, 2 yd , con un recorrido promedio de 70m desde los “draw point” hasta el “ore pass” 

Densidad del mineral roto

: 2,8 t/m

3

     

Distancia entre ventasnas Distancia media al ore pass Rendimiento estimado delLHD Producción por guardia Producción por día (3 guardias) Producción por mes

: 10m : 70m : 60 t/h : 330t : 990t : 24 750t

Capacidad de almacenamiento zanja  Transporte del mineral 

3

: 800m : Locomotoras

Ventajas de método  El “raise minig” es un método que ofrece la posibilidad de reducir considerablemente el volumen de las labores de preparación, por otra parte reduce el tiempo de preparación ofreciendo una producción mucho más rápida desde el comienzo.  La dilución del mineral depende básicamente de la regularidad de los contornos de la mineralización y de la estabilidad de la roca encajonante. Con este método es posible la explotación casi con ninguna dilución. Generalmente es razonable establecer un 5% de dilución y 5% como perdida de resrvs del mineral.  Para efectos de comparar el sistema con otros métodos de explotación masiva, en cuanto a los costos de explotación, estos dependen de muchos factores propios de cada tipo de cuerpo mineralizado y de cada mina.  La explotación por chimeneas pude aplicarse a cuerpos mineralizados angostos. Las pérdidas del mineral y la dilución como consecuencia de la mezcla de la roca encajonante son baja s en relación a otros métodos.  El “raise mining” proporciona un fragmentación controlada (adecuada) y generalmente con un mínimo de riesgo de falla en la voladura.

 Comparativamente al método tradicional de la explotacion en Atacocha, con el metodo “raise mining” la producción de la mina – “stope” sube de 7,18 t/tarea a 53 t/tarea.  El tiempo de explotacion de del “ore body” de Vasconia será de 6 meses.  Las inversiones del proyecto llega aproximadamente a USS 267 264 entre equipo e infraestructura de preparación. Consideraciones para el futuro  La aplicación de métodos de explotación masivos exige la necesidad de crear las condiciones para el uso del equipo LHD de mayor capacidad.  Se debe mejorar el sistema de extracción con echaderos de mayor sección de y un diseño adecuado de tolvas.  El mineral por su naturaleza deleznable, requiere una fragmentación más gruesa.  Estudiar la posibilidad de evitar el relleno, como condiciones de siclos de explotación.  Clasificar áreas o zonas de mineral, de acuerdo a sus características geológicas y geomecánicas.  Aprovechar la naturaleza frágil del mineral de ciertas áreas, estudiar la aplicación de métodos de explotación masivos. Métodos Explotación Minera

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 Por la dificultad que se tiene en el transporte del mineral y desmonte a superficie, se debe considerar la necesidad de independizar los medios de extracción, por lo siguiente: A.- atrasos en la preparación de la mina, demandando mayor evacuación de desmonte que exclusivamente se haría mediante el uso de locomotoras. B.- la naturaleza higroscópica y deleznable del mineral debe ser aprovechada para que luego de su acondicionamiento en el interior de la mina, se evacue a planta concentradora a través de tuberías.


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CONCLUSIÓNES



Esta máquina fabricada por Atlas Copco, se aplica generalmente en la excavación de chimeneas, tanto vertical como inclinada.



Para este método se deben conjugar los diferentes elementos en función de las dimensiones de la chimenea, esto significa tener un huinche o cabrestante apropiado para elevar y descender la jaula sin esforzar su motor



Usando el método de explotación por chimeneas se suele conseguir un ahorrar más que en otros métodos debido a que no se requieren subniveles y se aumenta la distancia entre niveles principales.



Con la Plataforma trepadora Alimak es posible en una misma obra cambiar la dirección e inclinación de las chimeneas mediante el uso de carriles curvos



La propuesta de raise boring para la minera Atacocha está bien fundamentada y en algún momento puede llegarse a constituir si las condiciones de explotación decidieran cambiarse

BIBLIOGRAFÍA

 López Jimeno, C. (1994, ed. 2°). Manual de Perforación y Voladura de Rocas. Madrid, España: Instituto Tecnológico Geominero de España.  http://ebookbrowse.com/voladuras-en-chimenea-jaula-joraapmine-pdf- d369113218

Minado Por Chimeneas

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