UNIVERSIDAD NACIONAL
“SANTIAGO ANTÚNEZ DE MAYOLO”
FACULTAD DE INGENIERÍA DE MINAS GEOLOGÍA Y METALURGIA
MINADO POR SUBNIVELES
CURSO
:
DISEÑO METODOS DE EXPLOTACION SUBTERRÁNEA
DOCENTE
INTEGRANTES
:
ING. QUIÑONES POMA, Juan Roger
ALEGRE COLONIA, Yubitza
LEÓN MENDOZA, Jean C.
:
RONDAN FERNANDEZ, Rafael A.
HUARAZ - 2017
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INTRODUCCION
En el mundo moderno de la minería en países ricos en minerales como el Perú, es necesario de técnicas y métodos, al igual que cualquier sector en el mundo, con la finalidad de lograr los objetivos de esta industria a nivel pequeña, mediana y gran minería. Uno de los métodos más usados en el Perú, es el METODO DE MINADO POR SUBNIVELES. El sublevel stoping es un método en el cual se excava el mineral por tajadas verticales dejando el caserón vacío, por lo general de grandes dimensiones, particularmente en el sentido vertical. La expresión “sublevel” hace referencia a las galerías o subniveles a parti r de los cuales se realiza la operación de arranque del mineral. El presente informe detallamos las diferentes características de este método en los diferentes ámbitos que abarca, por lo que hemos dividido en diez capítulos enumerados respectivamente. Primero: geología; Segundo: Marco teórico métodos de explotación; Tercero: Operaciones unitarias; Quinto: Sostenimiento; Sexto: Ventilación; Séptimo: Ventajas y desventajas; Octavo: Conclusiones y Décimo: Anexos. Esperando nuestro trabajo sea de ayuda a cualquier lector del aérea de Ingeniería de Minas, ciencias similares y otros, presentamos el tema mencionado.
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1. GEOLOGIA ........................................................................................................................ 4 2. MARCO TEÓRICO Y MÉTODOS DE EXPLOTACIÓN:............................................... 4 Características ................................................................................................................. 5 Tipo de cuerpo mineralizado .......................................................................................... 6 3. OPERACIONES UNITARIAS ........................................................................................ 10 1. Perforación y tronadura ................................................................................................. 10 2. CARGUIO Y TRASPORTE......................................................................................... 12 3. VENTILACION ........................................................................................................... 13 4. MAQUINARIA Y EQUIPO ............................................................................................ 16 5. SOSTENIMIENTO .......................................................................................................... 22 6. VENTILACIÓN ............................................................................................................... 24 7. VENTAJAS Y DESVENTAJAS ..................................................................................... 24 VENTAJAS .................................................................................................................. 24 DESVENTAJAS ........................................................................................................... 25 8. CONCLUSIONES ............................................................................................................ 26 9. BIBLIOGRAFÍA .............................................................................................................. 26 10.
ANEXOS ...................................................................................................................... 27
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MINADO POR SUBNIVELES Método de explotación subterránea que comprende dos submétodos: 1. Sublevel Stoping (Hundimiento por subniveles) 2. Block Caving (Hundimiento progresivo de bloques)
1. GEOLOGIA
Se aplica a yacimientos de alto buzamiento y de forma tabular verticales o subverticales de gran espesor por lo general superior a 10 m.
También es posible aplicarlo en yacimientos masivos o mantos de gran potencia.
Tanto la roca mineralizada como la roca circundante deben presentar buenas condiciones de estabilidad para aplicar estos métodos.
2. MARCO TEÓRICO Y MÉTODOS DE EXPLOTACIÓN: MÉTODOS DE EXPLOTACIÓN:
El Minado por Subniveles comprende dos Métodos:
Sublevel Stoping (Hundimiento por subniveles)
Block Caving (Hundimiento progresivo de bloques)
Sublevel Stoping (Hundimiento por subniveles):
Este método se aplica preferentemente en yacimientos de forma tabular verticales o subverticales de gran espesor, por lo general superior a 10 m.
Es deseable que los bordes o contactos del cuerpo mineralizados sean regulares.
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También es posible aplicarlo en yacimientos masivos o mantos de gran potencia, subdividiendo el macizo mineralizado en caserones separados por pilares, que posteriormente se pueden recuperar.
Tanto la roca mineralizada como la roca circundante deben presentar buenas condiciones de estabilidad; vale decir, deben ser suficientemente competentes o auto soportante.
Principios
El sublevel stoping es un método en el cual se excava el mineral por tajadas verticales dejando el caserón vacío, por lo general de grandes dimensiones, particularmente en el sentido vertical.
El mineral arrancado se recolecta en embudos o zanjas emplazadas en la base del caserón, desde donde se extrae según diferentes modalidades.
La expresión “sublevel” hace referencia a las galerías o subniveles a partir de los cuales se realiza la operación de arranque del mineral.
Características
Alta producción. Se utiliza en cuerpos mineralizados con orientación vertical y alta potencia mayor a 40m
Aplicable a cuerpos largos, muy inclinados (idealmente verticales), regulares y con roca mineral y de caja competente.
Productividad: 15-40 ton / hombre turno.
Cada caserón puede producir más de 25.000 ton / mes.
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Intensivo en desarrollos, pero todos son hechos en mineral.
El método no es selectivo estos cuerpos tienen que ser regulares.
Uno de los métodos subterráneos de más bajo costo.
Se explota por subniveles donde se realizan en ciclo las operaciones unitarias de perforación, tronadura, carguío y transporte
Consiste en hundir la roca de caja y la pared colgante de esta manera el mineral queda en contacto con el estéril facilitando el acceso de LHDs a través de las galerías de producción
Costo 7-12 $/t
Dilución es alta hasta un 15%
Recuperación 75%
Tipo de cuerpo mineralizado
Regular.
Grande.
Resistente y competente.
Muros deben autosoportarse.
Desde 6 m de ancho.
Cuerpos parejos y bien definidos.
Dilución.
Sin inclusiones de estéril.
Sin fracturas.
Se truena muchas veces gracias a la inestabilidad.
Caserones permanecen abiertos por largo tiempo.
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Desarrollo
Acceso por pique en footwall.
Galerías de transporte cada 45 – 120 m.
Subniveles cada 10 – 55 m.
Slot para cara libre.
Pilares se dejan para separar caserones y pueden recuperarse.
Aspectos económicos
Alta productividad
Bajo costo
Mecanización
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Block Caving (Hundimiento progresivo de bloques):
Yacimientos muy grandes y masivos.
Buzamiento >> que < reposo material.
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Gran extensión vertical.
Estabilidad de mena pobre:
socavación inferior hundimiento y fragmentación
de roca.
Perforación y tronadura mínima
socavación inferior.
Mena se fractura y quiebra a sí mismo por esfuerzos internos y gravedad.
Mineral de ley relativamente baja o bajo valor comercial: diseminados de cobre y fierro.
Superficie permite la subsidencia
Producción de grandes tonelajes.
cráter.
Caracteristicas
Cuerpos masivos con una proyección en planta suficiente para inducir el hundimiento de la roca
La roca mineralizada a hundir debe ser medianamente competente 3A-4ª
La roca estéril de techo debe ser hundible
La roca de caja puede ser competente como en el caso de pipas diamantíferas
Se induce el hundimiento de la roca a través del corte basal 4-12 m. El hundimiento se propaga en la medida que la roca es extraída del hundimiento utilizando la infraestructura de producción
Productividad 12000 a 48000 tpd
Dilución 20%
Recuperación 75%
Costo 2.1-5$/t
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3. OPERACIONES UNITARIAS
Dentro de este tipo de explotación subterránea se operan los siguientes:
1. Perforación y tronadura
a. Método de acción:
La perforación tiene por objetivo generar espacios en la roca para colocar el explosivo.
La tronadura produce al interior de la roca una onda de compresión la que al reflejarse en la “cara libre” se transforma en una onda de “tracción” provocando el quiebre de la roca.
b. Objetivos de la perforación
Fracturar el material.
Remover el detritus.
También se aprovecha la perforación para conocer mejor las leyes y la dureza de la roca.
c. Tipos de explosivos
ANFO
Mezcla de nitrato de amonio y petróleo.
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Fácil de almacenar y manipular.
De menor costo.
Se disuelve con agua.
Se puede agregar energía adicional agregando aluminio en polvo.
Se puede reducir su energía agregando material inerte.
EMULSIONES
Mezcla de nitrato de amonio, aceites y combustible.
Resistente al agua.
Comparativamente más energético que el Anfo.
PRODUCTOS EMBOLSADOS
Puede hacer al Anfo resistente al agua.
El agua entre la pared del pozo y la bolsa de explosivo se convierte en vapor al momento de dotonar, lo que se traduce en menor anergía.
Normalmente usado en tronadura de Pre split. De manipulación más compleja, lenta.
d. Procedimiento de tronadura
Personal involucrado requiere permisos especiales.
Áreas de tronadura son de acceso restringido.
Todo el personal en área mina tiene que ser informado del programa de tronadura.
Una tronadura involucra un área de seguridad, la cual es cerrada y despejada al momento de detonar.
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Durante el proceso de tronadura normalmente se mantiene silencio radial, y el momento de detonación se anuncia con sirena de advertencia.
El proceso termina con una inspección al área tronada, posibilidad de tiros quedados.
2. CARGUIO Y TRASPORTE
Carguío:
En el proceso de carguío se trata de poder cargar el mineral recientemente tronado para poder ser transportado a los diferentes destinos.
Transporte:
En el último proceso se trata de transportar el mineral para que sea procesado, puede ser llevado a la chancadora, stock de mineral o botadero dependiendo de la condición del mineral.
En conclusión en base a los dos términos afirmamos que es el transporte del material tronado a un área fuera del campo dónde se volverá a operar las mismas operaciones iniciales.
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3. VENTILACION
La ventilación en una mina subterránea es el proceso mediante el cual se hace circular por el interior de la misma el aire necesario para asegurar una atmósfera respirable y segura para el desarrollo de los trabajos. La ventilación se realiza estableciendo un circuito para la circulación del aire a través de todas las labores. Para ello es indispensable que la mina tenga dos labores de acceso independientes: dos pozos, dos socavones, un pozo y un socavón, etc. En las labores que sólo tienen un acceso (por ejemplo, una galería en avance) es necesario ventilar con ayuda de una tubería. La tubería se coloca entre la entrada a
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la labor y el final de la labor. Esta ventilación se conoce como secundaria, en oposición a la que recorre toda la mina que se conoce como principal.
a. Necesidad de la ventilación
Es necesario establecer una circulación de aire dentro de una mina subterránea por las siguientes razones:
Es necesario asegurar un contenido mínimo de oxígeno en la atmósfera de la mina para permitir la respiración de las personas que trabajan en su interior.
En el interior se desprenden diferentes tipos de gases, según el mineral a explotar
y
la
maquinaria
utilizada.
Estos
gases
pueden
ser tóxicos, asfixiantes y/o explosivos, por lo que es necesario diluirlos por debajo de los límites legales establecidos en cada país.
A medida que aumenta la profundidad de la mina la temperatura aumenta. El gradiente geotérmico medio es de 1º cada 33 m. Adicionalmente, los equipos y máquinas presentes en el interior contribuyen a elevar la temperatura del aire. En este caso la ventilación es necesaria para la climatización de la mina.
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b. Ventiladores Los ventiladores son los responsables del movimiento del aire, tanto en la ventilación principal como en la secundaria. Generalmente los ventiladores principales se colocan en el exterior de la mina, en la superficie. Los tipos de ventiladores utilizados son:
Axiales o de hélice
Radiales o centrífugos
c. Tipos de ventilación
La ventilación de una mina puede ser soplante o aspirante. En la soplante el ventilador impulsa el aire al interior de la mina o de la tubería. En el caso de aspirante el ventilador succiona el aire del interior de la mina (o la tubería) y lo expulsa al exterior. En Europa los más habitual es que la ventilación principal sea aspirante. El aire limpio entra por una (o varias) de las entradas de la mina y el aire viciado tras recorrer la mina es aspirado por el ventilador principal.
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4. MAQUINARIA Y EQUIPO Para los diferentes tipos de operaciones unitarias y para este tipo de minado (Por subniveles) hacemos uso de los diferentes equipos que se muestra a continuación:
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JUMBO DE UN BRAZO – AXERA 5-126 (perforadora para fronteo)
IMAGEN
CARACTERISTICAS
Alto índice de penetración Controles de operació convenientes Regulación automática de la presión de agua Válvula de agua de acero inoxidable operada por aire Lubricación positiva y soplado delantero
OPCIONES
Escape: estándar – silenciador de acero integral Sistema de control: THC 560 Bomba de agua: WBP 2 (4kw) Compresor de aire: CT 10 (7.5kw) ESPECIFICACIONES
Pendiente máxima Velocidad de empuje Potencia Frecuencia de impacto Longitud, ancho y altura Peso de la perforadora Consumo de aire
METRICO
28% 12 Km/h 55 kw (560 HP) 2400 gpm 12.5m - 1.9m – 3.1m 12 ton 6.5 m
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JUMBO DE DOS BRAZOS – AXERA 6-226 (perforadora para fronteo)
IMAGEN
CARACTERISTICAS
Alto índice de penetración Controles de operación convenientes Regulación automática de la presión de agua Válvula de agua de acero inoxidable operada por aire Lubricación positiva y soplado delantero
OPCIONES
Escape: estándar – silenciador de acero integral Sistema de control: THC 560 Bomba de agua: WBP 1 Compresor de aire: CT 10 ESPECIFICACIONES
Pendiente máxima Velocidad de empuje Potencia Frecuencia de impacto Longitud, ancho y altura
METRIC O
35% 12 Kph 55 kw (560 HP) 2400 gpm 10m - 1.8m – 3.1m
Peso de la perforadora
12 ton
Consumo de aire
6.5 m3
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PERFORADORA – SOLO 5-5F (para taladros largos)
IMAGEN
CARACTERISTICAS
Alto índice de penetración Controles de operación convenientes Regulación automática de la presión d e agua Válvula de agua de acero inoxidable operada por aire Lubricación positiva y soplado delantero
OPCIONES
Escape: estándar – silenciador de acero integral Sistema de control: THC 560 Bomba de agua: WBP 1 Compresor de aire: CT 10 ESPECIFICACIONES
METRICO
Percusión
200 bar
Rotación
175 bar
Potencia
74 kw (99 HP)
Frecuencia de impacto Longitud
2500 gpm 985mm
Peso de la perforadora
230kg
Consumo de aire
6.5 m
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PALA CARGADORA
La Pala Cargadora de Minería Subterránea R2900G se ha diseñado para la carga y el transporte de grandes cargas a un bajo coste por tonelada en trabajos mineros subterráneos. Su diseño compacto, gran rendimiento, construcción sólida y mantenimiento sencillo garantizan una productividad excelente y una larga vida útil con bajos costes de operación. Diseñado para ser cómodo y productivo, fabricado para durar.
VENTILADORES DE MINA Los ventiladores centrifugos producen presion por medio: -
Fuerzas centrifugas (rotacion del aire)
-
Energia cinetica (helice)
-
Teoreticamente un ventilador centrifugo entrega la misma presion independiente del caudal
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5. SOSTENIMIENTO Para el minado por subniveles, el cuerpo mineralizado debe ser resistente y competente, con muros y techos auto sustentante, parejo y bien definido, evitando así problemas de fractura miento teniendo así buenas condiciones de estabilidad.
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6. VENTILACIÓN
La utilización generalizada hoy en día de equipos cargadores diesel (LHD) para el manejo del mineral, exige disponer de una adecuada ventilación del Nivel de Producción. Para tal propósito, se utilizan las galerías de acceso o de cabecera ubicadas en los límites del caserón: el aire es inyectado por una de estas galerías y luego de recorrer el nivel es extraído por la otra. Los subniveles de perforación se ventilan desviando parte del flujo de aire hacia las chimeneas o rampas de acceso a dichos subniveles.
7. VENTAJAS Y DESVENTAJAS
VENTAJAS
El método de tajeo por subniveles es muy manejable con la mecanización, y por lo tanto los tajeos son de alta eficiencia, llegando a 110 toneladas/hombreguardia en grandes tajeos.
El método tiene un moderado - a muy alto ritmo de producción, con tajeos individuales que producen encima de 25,000 toneladas / por mes. El método es seguro y aparte del manejo de los subniveles son fáciles para ventilar, particularmente donde las voladuras semanales son realizadas.
La recuperación de mineral puede ser alta, superior al 90 %, cuando es posible la buena recuperación de pilar. La dilución es generalmente baja y puede estar
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debajo del 20 % para la mayoría de las operaciones. Los tajeos pueden ser perforados mucho más adelante que los taladros sean disparados y volados dependiendo que el equipo esté disponible. En grandes operaciones las voladuras pueden ser realizadas una vez a la semana, con equipos de voladura eficientes altamente entrenados, así mejorando la eficiencia de la voladura.
DESVENTAJAS
El método requiere una alta inversión de capital, requiriendo una cantidad grande de labores de desarrollo antes de que la producción pueda comenzar. El método no es selectivo y requiere que la mayor parte del cuerpo sea mineral. Las variaciones en la caja piso o en la caja techo son difíciles de arreglar.
El método llega a ser muy ineficiente en bajas pendientes donde se puede esperar que la dilución aumente. Los humos de las voladuras secundarias pueden dirigirse dentro de los tajeos cuando se hace una excesiva voladura secundaria. (R4).
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8. CONCLUSIONES
Identificamos cada aspecto del método de minado por subniveles y concluimos que este método se divide en dos sub métodos que son: SUBLEVEL STOPING y BLOCK CAVING.
Logramos entender el mecanismo de cada uno de los sub métodos. El SUBLEVEL ESTOPING se da por tiempos, dando apertura de voladura una tras otra con volúmenes consecutivos. Con respecto al BLOCK CAVING, en su mayoría abarca la voladura de grandes extensiones de volúmenes y principalmente lograr la mayor parte de detritos en pocas voladuras.
Identificamos las diferencias entre los sub métodos, las cuales, mencionamos las más importantes: Tipo de yacimiento, tipos de maquinaria utilizadas, mecanismo de voladura, control de voladura, control de dilución.
9. BIBLIOGRAFÍA
MANUAL DE MINERÍA. Estudios mineros del Perú S.A.C
Selene Acosta, Carlos Morales, Miguel Muñoz, Víctor Núñez, Andrés Pereira SEMINARIO MÉTODOS DE EXPLOTACIÓN; “SUBLEVEL STOPING” (Septiembre 2010)
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10. ANEXOS
Fig. 01 - SUBNIVELES DOBLES
Fig. 02 – SUBLEVEL STOPING CONVENCIONAL
Fig. 03 – SUBLEVEL STOPING LONG BLAST HOLE
Fig. 02 – SUBLEVEL STOPING CONVENCIONAL ARRANQUE Y CARGUIO DEL MINERAL
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