MINERIA SUBTERRANEA: Es aquella explotación de recursos mineros que se desarrolla por debajo de la superficie del terreno. La explotación de un yacimiento mediante minería subterránea se realiza cuando su extracción a cielo abierto no es posible por motivos económicos, sociales o ambientales. Una roca que se disgrega fácilmente requiere ser fortificada totalmente, por el contrario, una roca cohesionada de dureza media se auto sustenta y requiere poca fortificación, en tanto una roca cohesionada de alta dureza puede concentrar esfuerzos tan grandes que podrían provocar la explosión de las paredes del túnel, por lo que requiere una fortificación extrema. Las labores subterráneas pueden ser horizontales (túneles, galerías), verticales (piques) o inclinadas (rampas) y se ubican en los diferente niveles que permiten fragmentar, cargar y transportar el mineral desde el interior de la mina hasta los lugares de destino generalmente situados en superficie. El primer riesgo en la minería subterránea es la caída de roca origina el 40 % de los accidentes fatales o incapacitantes Para controlar la caída de roca se debe establecer un adecuado programa de: Acuñadura, Tronadura, Fortificación ACUÑADURA: Es la técnica que permite detectar y eliminar oportunamente las rocas sueltas. La acuñadura se debe realizar las veces que sea necesario para el saneamiento de la labor. La acuñadura siempre debe estar presente en el desarrollo de una labor ya sea una galería, pique, desquinches, caminos, laderas, se puede realizar en forma manual o mecanizada. TRONADURA. tiene como propósito fundamental maximizar la energía liberada por el explosivo para fragmentar lo mejor posible una parte del macizo rocoso, mientras que por el lado contrario, el deseo es a su vez minimizar la energía del mismo hacia la otra parte del macizo rocoso (remanente) para así producir el menor daño posible”. FORTIFICACION. de minas es una construcción artificial” que se hace en la excavación subterránea para prevenir la destrucción de la roca circundante y preservar las dimensiones de la sección que tiene un túnel o galería, la fortificación como una obra más de la ingeniería debe satisfacer una serie de exigencias: Técnicas, Productivas y Económica Las OBRAS MINERAS que se realizan en el interior de la mina, son variadas tales como: túneles, galerías, socavones, rampas, piques,
chimeneas, desquinches, estocadas, frontones, zanjas, embudos, fortificaciones, obras civiles, etc, estas obras de minería subterránea se pueden realizarse en forma manual. mecanizada, o por métodos especiales. Las labores mineras se dividen en: a) Labores Mineras de Acceso: Conjunto de labores principales que comunican las explotaciones con la superficie, mediante las cuales se accede al yacimiento. Ejemplo de los accesos normalmente son: piques (pozos), túneles, rampas b) Labores Mineras de Preparación: Son todas las labores mineras que sirven para dividir el yacimiento con vistas a su explotación; igualmente hacen parte de éstas todas las labores necesarias antes de comenzar el arranque sistemático tales como, galerías, piques (interiores) chimeneas, frontones, embudos, zanjas, etc. c) Labores Mineras de Explotación. Es el sitio donde se realiza la extracción del mineral, dependiendo si el yacimiento se encuentra localizado en roca dura o en roca blanda, se usará previamente, perforación y voladura para su extracción a superficie d) Labores Mineras Auxiliares EXCAVACION: Es el proceso en el cual, se hace huecos en un terreno de forma horizontal o vertical, a mano o con máquinas, requiere de técnicas, productos, equipos especiales y de análisis geológicos, geotécnicos e hidráulicos. MARINAS: Material o mineral que es el producto de la tronadura de un avance del desarrollo minero, ejemplos. túneles, galerías piques, chimeneas. TAQUEADOR: Para taquear se debe de hacer uso de varillas de madera o de material que no produzcan chispas, y sólo con el propósito de empujar los explosivos hasta el fondo del barreno. TUNEL: Un túnel es una obra subterránea de carácter lineal, cuyo objeto es la comunicación de dos puntos, para realizar el transporte de personas, materiales, equipos, etc. GALERIA: es una excavación horizontal, o poco inclinada, similar a un túnel, sin salida al exterior, sino que conecta sectores dentro de la mina. Y están destinadas al transporte de cargas, circulación de personal, ventilación, desagüe. Esta excavada según el rumbo del cuerpo mineralizado.
CORTAVETA: Son labores horizontales, perpendiculares al rumbo del cuerpo mineralizado. PIQUES, POZOS: Los piques son labores verticales o muy inclinadas, muy utilizadas en las minería subterránea y en obras civiles, que sirven de comunicación entre la mina subterránea y la superficie exterior con la finalidad de subir o bajar al personal, material, equipos, traspaso de mineral, inyección, extracción de ventilación, ingreso de red para el aire comprimido, abastecimiento de agua para la perforación, desaguar la mina y todo lo que sea necesario para la construcción de la mina subterránea. La sección del pique/pozo, puede ser circular o rectangular, la primera es la más usada y la mejor para resistir las presiones del terreno. Los piques mineros son labores mineras que se hace normalmente de arriba hacia abajo, hoy con la tecnología actual mediante equipo especial Raise Bore se construyen de abajo hacia arriba previamente necesita un tiro piloto perforado desde arriba hacia abajo, con una inclinación superior a 45°.La sección circular garantiza una mayor estabilidad, debido a que la fortificación va a resistir mejor la presión causada por la roca circundante. RAMPAS: Son labores similares a las galerías, pero con una inclinación positiva o negativa sobre un 5% que permite servir de entrada principal a una mina accesando a los diferentes niveles de trabajo, que están a distintas cotas. Se diferencian de los túneles por su forma de construcción. Pueden ser circulares, elípticas, zigzag, en ocho , rectas, o elípticas. La pendiente para el tránsito de equipos es de 10 a 12%. Labor de accesos de equipos y maquinarias pesadas (perforación, transporte, relleno) sobre llantas a interior Mina desde la superficie o entre los niveles. Permite la extracción del mineral por medios rápidos y flexibles con. equipos de bajo perfil. Permite el acceso de personal , materiales, insumos y herramientas, etc. a interior mina. CHIMENEAS: Son labores verticales que enlazan dos galerías o niveles, (los cuales deben estar a diferentes cotas o elevación), muy usadas en minería subterránea, las cuales tienen como fin: el paso de personal, suministros, equipos ventilación, también para traspaso de mineral. Se diferencian de los piques por el medio de construcción ya que los piques son construidos de manera descendente, mientras que las chimeneas se construyen en forma ASCENDENTE. ESTOCADAS: Es una labor horizontal o casi horizontal para distintos usos, se inicia a partir de una galería interior mina, es de corto desarrollo, y que cumple habitualmente funciones de servicio. Tales
como conectar o unir galerías, punto de carguío, almacenamiento de mineral, refugio peatonal. FRONTON: Galería corta que no tiene salida ni comunicación con otra galería y que normalmente se hacen para estacionar algunos equipos, estaciones de bombeo, subestaciones eléctricas, refugios peatonales. CAVERNA: Excavación subterránea, de cualquiera forma y volumen, destinada a contener una instalación o equipos para la operación de una mina. EMBUDOS: Son excavaciones en forma de embudos que recibe el material tronado y lo traspasa a un nivel inferior, que permiten recibir y conducir por gravedad el material tronado en el caserón hacia el punto de carguío. ZANJAS: Excavación en la base de un caserón con forma de v, que cumple las mismas funciones que el embudo. La zanja es una canaleta en forma de trapecio, cuyos lados tienen una inclinación de 45º, la cual puede VARIAR según las condiciones de diseño y del material a manejar. La zanja se puede construir construye a lo largo de todo el caserón, como también pueden ser individuales. CIRCUITO DE VENTILACION: Conjunto de aberturas mineras y ductos que, conectados a un ventilador . Transporte en las Minas Subterraneas El camión de bajo perfil, está diseñado para operar en labores subterráneas, de allí que en su diseño se privilegia su poca altura en comparación a camiones de la misma capacidad. Pueden ser eléctricos o con motor diesel, su elección dependerá de las condiciones requeridas. Instalaciones al Interior de la Mina REFUGIOS: se construyen en las minas en lugares equidistantes de los centros de trabajos donde haya personal, estos refugios se construyen de acuerdo a las necesidades de cada mina, son de gran capacidad y tienen los medios necesarios para albergar a las personas en un periodo aceptable mientras dura la emergencia. REFUGIO MINERO MOVIL: Tiene la capacidad de suministrar alimentos, agua y aire respirable a 20 mineros por 48 horas en situaciones de emergencias que conlleven emanaciones de gases tóxicos como el CO2 y el CO. TOLVAS INTERIOR MINA: Excavación de gran volumen que cumple la función de almacenar mineral, para regularizar el flujo de producción, y
también para que la mina cuente con un stock de material para enviar a procesos. DESQUINCHES: Una de las utilidades que tienen es usarlos para permitir el paso de vehículos en el interior de la mina, cuando existe doble transito y se dispone de una pista . También se utiliza cuando se requiere tener galerias de mayor sección algunos sectores, par el ingreso o salida de equipos y que son de mayor sección de la galería. Tipos de fortificación: ENMALLADO: Es la aplicación de una malla metálica sobre una red de fortificación por apernado que limita el tamaño del posible planchoneo entre pernos, a lo menos al hueco que la malla define o que es posible de usar como elemento de apoyo de gunitización o shotcrete. SHOTCRETE: Es un sistema de fortificación o mejoramiento de las condiciones superficiales de los laboreos mineros, mediante aplicación por aire comprimido de un mortero, en el cual las partículas pétreas incorporan arenas de granulometrías gruesas y/o finas. Método mina subterránea Existen sólo 3 métodos de explotación -Soportados por pilares (recuperación minera reducida) -Artificialmente soportados o relleno (alto costo) -Sin soporte o hundimiento: natural e inducido (alta incertidumbre) Artificialmente soportados por relleno métodos de explotacion El método (CUT AND FILL) Es un método ascendente (realce). El mineral es arrancado por franjas horizontales y/o verticales empezando por la parte inferior de un tajo y avanzando verticalmente. Cuando se ha extraído la franja completa, se rellena el volumen correspondiente con material estéril (relleno), que sirve de piso de trabajo a los obreros y al mismo tiempo permite sostener las paredes, y en algunos casos especiales el techo. Características del método -Fuerte buzamiento, superior a los 50º de inclinación. -Características fisico-mecanicas del mineral relativamente mala (roca incompetente). -Potencia moderada.
y
roca
de
caja
-Límites regulares del yacimiento Ventajas -La recuperación es cercana al 100%. -Es altamente selectivo, lo que significa que se pueden trabajar secciones de alta ley y dejar aquellas zonas de baja ley sin explotar. -Es un método seguro. -Puede alcanzar un alto grado de mecanización. -Se adecua a yacimientos con propiedades físicos – mecánicas incompetentes. Desventajas: Costo de explotación elevado. Bajo rendimiento por la paralización de la producción como consecuencia del relleno. Consumo elevado de materiales de fortificación. El método de explotación Room and Pillar o también cámaras y pilares, consiste como su nombre lo indica, en la explotación de caserones separados por pilares de sostenimiento del techo. La recuperación de los pilares puede ser parcial o total, en este último caso, la recuperación va acompañada del hundimiento controlado del techo que puede realizarse junto con la explotación o al final de la vida del yacimiento, lógicamente el hundimiento del techo en este caso es totalmente controlado. Ventajas El método hasta cierto punto es selectivo, es decir zonas más pobres pueden no explotarse sin afectar mayormente la aplicabilidad del método. En yacimientos importantes puede llegarse a una mecanización bien completa lo que reduce ampliamente los costos de explotación. En yacimientos que afloran a la superficie puede hacerse todo el desarrollo y preparación por mineral, o en caso contrario los desarrollos por estéril pueden ser muy insignificantes. Permite la explotación sin problemas, de cuerpos mineralizados ubicados paralelamente y separados por zonas de estériles.
La recuperación del yacimiento aún no siendo del 100 % puede llegarse a recuperaciones satisfactorias del orden del 80 a 90 %. Desventajas Si el yacimiento presenta una mineralización muy irregular, tanto en corrida como en potencia podría llegar a afectar la explotación, limitando mucho la planificación del método, como así mismo la perforación y provocar problemas de carguío sobre todo para posibles mecanizaciones. Problema de manteo del yacimiento, cuando el manteo esta muy cerca del manteo crítico ( 45° ), se producen problemas para el movimiento del mineral en los caserones y aún este problema es más grave, si se trata de mantos angostos. En el caso de mantos potentes hay problemas en la mecanización de la perforación lo que se traduce en dificultades de movilidad al usar el equipo pesado de perforación. Dilución de la ley : es un problema que es muy importante y que en casos de techos débiles puede ser causa que llegue a limitar la aplicación del método. Método Vertical Crater Retreat VCR con Relleno Se utiliza en cuerpos mineralizados de baja a mediana potencia y en rocas de mediana competencia (3B) Se utiliza la técnica de cargas controladas en que el largo de la carga explosiva es menor a 6 veces el diámetro de perforación. Carga esférica Este sistema de explotación requiere la construcción de estocadas y puntos de extracción La secuencia de construcción es la siguiente Nivel de transporte Arreglo de galerias de producción Corte basal Nivel de perforación Perforación de tiros largos menor a 40 m en caso VCR Los disparos generan cortes de hasta 3m Costo 15-45 $/t dependiendo si se rellena o no Dilución 10% Recuperación menor a 80%
Método bench and fill stoping Alternativo a VCR Utilizado en cuerpos de menor competencia mayor continuidad en la corrida Shringcage stoping Vetas angostas (potencia menor a 10m) La roca de caja es de baja competencia (4B) y la mineral de mediana a alta (3B) Se remueve solamente el esponjamiento(40% del volumen) de la roca tronada el resto se mantiene almacenado para mantener las paredes estables y proveer de piso al sistema de perforación Infraestructura de producción es requerida. Productividad menor a 4500 tpd Alta dilución 30% Mediana recuperación 85% Costoso y riesgoso Cut and fill mining Cuerpos mineralizados con orientación vertical y potencias de 3 a 10 m La roca de caja es generalmente de baja competencia (4A) y la roca mineral de baja a media (3B). Se realiza por subniveles de manera ascendente Los caserones en explotación se pueden separar por muros y losas de modo de aumentar la estabilidad del sistema minero Rellenos: hidráulicos colas de relave, material estéril, ambos más cemento, etc. Método altamente selectivo, por lo tanto permite explotar cuerpos de baja regularidad y continuidad espacial Baja dilución menor a 2% Alta recuperación mayor a 90% Alto costo de producción 40-150 $/t Baja productividad 200 a 4500 tpd
Underhand cut and fill: El mineral se encuentra por debajo de la zona rellena. Típicamente se utiliza relleno de cemento Este método comienza en el techo del deposito y trabaja descendentemente hasta el nivel de transporte Se utiliza en cuerpos con baja continuidad espacial y especialmente en cuerpos constituidos de roca mineral y de caja frágil (4B-5A) La dilución es baja menor al 2% La recuperación es alta mayor a 90% El costo es alto 60-180 $/t Se utiliza en yacimiento de alta ley Sublevel Caving Se utiliza en cuerpos mineralizados con orientación vertical y alta potencia mayor a 40m La roca de caja es de baja competencia y la roca mineral competente a mediana 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 Productividad 4000 a 20000 tpd Costo 7-12 $/t Dilución es alta hasta un 15% Recuperación 75% Block Caving (Hundimiento por Bloque) Cuerpos masivos con una proyección en planta suficiente para inducir el hundimiento de la roca La roca mineralizada a hundir debe ser medianamente competente 3A-4A La roca estéril de techo debe ser hundible La roca de caja puede ser competente como en el caso de pipas diamantiferas
Se induce el hundimiento de la roca a través del corte basal 4-12 m. El hundimiento se propaga en la medida que la roca es extraída del hundimiento utilizando la infraestructura de producción Productividad 12000 a 48000 tpd Dilución 20% Recuperación 75% Costo 2.1-5$/t Parámetros a considerar al seleccionar método Tamaño y forma del yacimiento Inclinación del depósito Características físicas del mineral y roca de caja Selección inicial Ley media Precios de metal Costo mina -Caving A -Sub level caving 2A -Caserones 3A Refinamiento del método de explotación Estimación del retorno sobre la inversión Decisión final
En la operación de una mina, intervienen varios equipos cuyas acciones deben ser coordinadas para lograr una alta eficiencia y seguridad en la faena. Geología: Entrega la información de las características físicas, químicas y mineralógicas del material a extraer:
Planificación: Elabora el plan minero, considerando todas las variables (geología, operación mantención, costos, plazos, etc.) que intervienen en él. Operaciones: Realiza el movimiento de material en la mina (perforación, tronadura, carguío y transporte). Mantención: Debe velar por la disponibilidad electromecánica de todos los equipos (perforadoras, palas, camiones, equipos auxiliares). Administración: Proporciona el apoyo en manejo de recursos humanos, adquisiciones, contratos, etc. Además, participan estamentos asesores en materias de seguridad, medio ambiente y calidad, para lograr el cumplimiento de las normas y orientaciones correspondientes a un trabajo seguro, limpio y de calidad. Procesos productivos La extracción del material se realiza siguiendo una secuencia de las siguientes fases: Perforación. Tronadura. Carguío. Transporte. El producto principal de este proceso es la entrega de mineral para ser procesado en la planta de beneficio. Componentes principales de un sistema de perforación Perforadora , fuente de energía mecánica. Varillaje, medio de transmisión de dicha energía. Broca o bit, útil que ejerce sobre la roca la energía. Barrido, efectúa la limpieza y evacuación del detrito producido. Según su trabajo (diferentes tipos de clasificaciones) Perforación de banqueo: Perforaciones verticales o inclinadas utilizadas preferentemente en proyectos a cielo abierto y minería subterránea (L.B.H.). Perforación de avance de galerías y túneles: Perforaciones preferentemente horizontales llevadas a cabo en forma manual o en forma mecanizada (jumbos).
Perforación de producción: Término utilizado en las explotaciones mineras a trabajos de extracción de mineral (estéril). Los equipos y métodos varían según el sistema de explotación. Perforación de chimeneas: Labores verticales muy utilizadas en minería subterránea y obras civiles. Se utilizan métodos de perforación especiales, entre los cuales destacan el método Raise Boring y la jaula trepadora Alimak. Factores que influyen en la selección de explosivos Variables controlables: -Diámetro de perforación-Pasadura-Altura del taco -Burden -Espaciamiento-Tamaño de la tronadura- Sistema de iniciación- Tipo de explosivo-Agua Variables No controlables: -Condiciones de Agua
Geología-Frecuencia
de
fracturas
Como se hace un túnel Primero: Distinguir las zonas en un túnel para cargar y distribuir los tiros Segundo: Perforar los tiros de acuerdo al Diseño Tercero: Preocuparse de la rainura Una vez diseñada la rainura, se determina el resto del disparo Segunda parte: Una vez perforado….hay que colocar los explosivos y definir una secuencia de encendido -Rainura (cuele): Conjunto de tiros cargados y huecos (maricón), que permiten en su profundidad, crear la cara libre necesaria para que el resto de los tiros puedan ir saliendo (secuencia de disparo Se debe lorear antes durantes y después de la tronadura Loro Vivo: Toda persona con conocimientos de las operaciones de la Mina y que por orden directa del encargado de la operación con explosivos, tiene la responsabilidad de impedir el ingreso de personas o equipos a un sector amagado Loro Metálico: Es todo letrero de prohibición combinado con sÍmbolo NO PASAR, Mediante un cartel que indique Peligro y prohíba el ingreso de personal no autorizado al sector del disparo. 1-Todo trabajador que ingresa a una faena minera debe estar capacitado para ello, en cuanto a: Condiciones de salud, físicas y síquicas.
Conocimiento del sector y de los peligros que puede enfrentar al ingresar a una Mina o Planta de Beneficio, tales como: Caída de Rocas. Caídas a distinto nivel. Contaminación atmosférica. Operación defectuosa de equipos. Contacto con sustancias peligrosas. Uso de Elementos de Protección Personal, según corresponda: Casco. Zapatos o botas de agua de seguridad. 2-Todo trabajador que manipule explosivos deberá contar con la “Licencia de Manipulador de Explosivos” que otorgan las Fuerzas Armadas y/o Carabineros. 3-Todo trabajador que manipule equipos de perforación, debe estar capacitado para su uso y estar en conocimiento de los riesgos al operar compresores y sus elementos, como: Válvulas de retención de aire. Mangueras de alta presión. Pato lubricador. Redes y cañerías de aire. 4-Todo trabajador que opere un equipo de mina o planta, debe estar en conocimiento de los riesgos de accidentes que puede provocar una mala maniobra 5-Todo trabajador que opere un “huinche”, o se ubique en un portalón, o manipule una “roldana”, deberá estar capacitado para evaluar las condiciones de los aceros, cables y “eslingas”, de tal manera de evitar accidentes de “cortes” y caídas de personas y/o materiales desde altura 6-Todo trabajador que opere una máquina o equipo de mina o planta para: Trasladar y/o voltear material de acopio. Desaguar una labor o instalación mediante bomba. Ventilar una labor o instalación, u otra acción similar.
7-Todo trabajador que ingrese a una operación minera subterránea, deberá contar con todos sus elementos de protección personal y con una lámpara minera en buenas condiciones 8-Todo trabajador que ingrese a una mina subterránea, deberá saber anticipadamente sus condiciones de tránsito, ventilación y seguridad, para evitar peligros como: Caída de rocas. Humos tóxicos. Inundaciones importantes con agua. Piques “escondidos” bajo agua. Estocadas “colgadas” con peligro de corrida de “saca”. Huinches, cables y cordeles en malas condiciones. 9-Todo trabajador que esté trabajando en una mina o planta, transportando mineral o estéril, trasladando materiales pesados u otras actividades de alto riesgo, debe tener conocimientos de primeros auxilios para aplicarlos en caso de accidentes 10-Todo trabajador que maneje sustancias químicas o materiales peligrosos, deberá tener conocimientos de Higiene y Salud Ocupacional para evitar: Contaminación. Intoxicaciones. Inhalación de gases peligrosos 11-Todo trabajador que ingrese a una mina subterránea, deberá asegurarse que el lugar a donde se dirige: Esté ventilado. Esté “acuñado”. No esté comprometido con un “disparo” (tronadura). No esté inundado.
