METODOS DE EXPLOTACIÓN POR HUNDIMIENTO S.L CAVING y BLOCK CAVING
Aplicados en Mediana y Gran Minería
ANTONIO ICETA BAEZA 2011
Sublevel Caving Principios: Este método, consiste en arrancar el mineral a partir de subniveles mediante tiros en abanicos (hacia arriba) y dispuestos según planos verticales o con una cierta inclinación con respecto a la vertical. Diferencia con el Sub Level Stoping: •Es un método por rebaje •El carguío del mineral se efectúa en los mismos subniveles •La cara libre principal sobre la cual actúa el explosivo, permanece siempre en contacto con el mineral arrancado o derrumbado, •El hundimiento del techo no tiene mayor importancia, ambos métodos se encuentran entre los más productivos y al mismo tiempo entre los más económicos.
Descripción del método. • En el método Sub Level Caving se desarrollan galerías paralelas separadas generalmente de 9 a 15 m. en la horizontal, conocidas como galerías de producción (llamadas comúnmente también cruzados de producción XP). • Los subniveles se ubican a través del cuerpo mineralizado en intervalos verticales que varían, en la mayoría de los casos, de 8 a 13 m. • La explotación queda de este modo diseñada según una configuración geométrica simétrica. • Generalmente, el acceso a los subniveles es por medio de rampas comunicadoras. • Los subniveles están comunicados además por medio de piques de traspaso con un nivel de transporte principal que generalmente se ubica bajo la base del cuerpo mineralizado. • Las galerías de producción correspondientes a un mismo subnivel se conectan en uno de los extremos por una galería de separación o slot y en el otro extremo una galería de comunicación, en esta última, sé en encuentran los piques de traspaso. • La galería de separación sirve para construir chimeneas de rainura que permiten la generación de una cara libre al inicio de la producción de la galería.
Diseño del método.
Operaciones Unitarias SLC • •
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.
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Se explota por subniveles donde se realizan en ciclo las operaciones unitarias de perforación, tronadura, carguío y transporte.
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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.
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Productividad 4000 a 20000 tpd.
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Costo 7-12 $/t.
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Dilución es alta hasta un 15%.
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Recuperación 75%.
Características del Método de Explotación • Método descendente, facilita la entrada en producción. • Es flexible, permite adaptarse a la geometría del cuerpo mineralizado, incorporando otros sub niveles. • Selectivo, permite extraer solamente el esponjamiento en zonas de baja ley. • A partir del manejo de la fragmentación del mineral se puede disminuir el % de dilución. • Rock Factory, permite avanzar en diferentes operaciones unitarias a la vez en diferentes niveles. • Riesgo es controlado ya que cada abanico de perforación contiene del orden de 1500 -2000t. • Es seguro ya que se trabaja bajo techo fortificado
Modelo Clásico Clásico de SLC •
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Operaciones Unitarias – Perforación de producción – Producción – Carguío de explosivos – Preparación El mineral es fragmentado por perforación y tronadura mientras el techo de la explotación y la pared colgante se fragmenta y hunde por acción de los esfuerzos inducidos Método descendente que se trabaja por niveles El estéril rellena continuamente los espacios dejados por el mineral fragmentado
Conceptos Básicos Básicos • El material de sobre carga debe hundir en forma continua de modo de confinar el mineral a tronar. • Una vez que el mineral es extraído este suele ser reemplazado por material estéril de sobre carga. • Debido a que mineral y estéril se encuentran en movimiento hacia el punto de extracción existe mezcla entre mineral y estéril el cuál define la ley de producción. • El diseño y la programación de la producción debe ser tal que maximice la extracción de mineral sin diluir.
Diseño y Flujo • El método de explotación se basa en que el mineral está constantemente interactuando con el estéril hundido. • Los sub niveles de producción se desarrollan transversal al cuerpo mineralizado. • En cada sub nivel en la pared colgante se desarrollan chimeneas de cara libre. • En la pared pendiente, socavones de acceso que conectan a piques los cuales concentran la actividad de transporte en un nivel de transporte generalmente con trenes y camiones.
Dilución •Modelo de Dilución Tradicional, Kvapil (1982)
• El punto de entrada de la dilución define la recuperación de reservas y por lo tanto impacta el plan minero y el negocio sustentado por este. • Los diseños tradicionales de SLC se basaron en la teoría de silos reportando un porcentaje de entrada de la dilución de 2040 %. • La dilución acumulada de este método es del orden de 30-50% con factores de ley de un 60%
Comparación en los Diseños. • Excavaciones pequeñas y ampliamente espaciadas que tienden a generar alta dilución y baja recuperación. • Excavaciones anchas de baja altura que permita realizar un carguío de la pila de mineral uniforme y un espaciamiento adecuado para lograr interacción. • Se prefieren cruzados de producción transversales los cuales reportan mayor flexibilidad al tener una mayor cantidad de puntos de extracción y menores distancias de acarreo
Modelo Mejorado SLC
• Reporta porcentajes de entrada de la dilución de 40-70% • Dilución acumulada de 15-30% • Factores de ley de 70-80%
Fundamentos de la Nueva Teoría • La manera de realizar la extracción es uniforme entre calles de producción de un mismo nivel de producción, lo cual permite inducir una zona de baja densidad la cual facilita el flujo uniforme de material. • El material estéril se compacta debido al peso de la sobre carga y la tronadura del mineral, por lo tanto la dilución lateral es significativamente menor a lo predicho por modelos de arena
Geometría de Elipsoide de Extracción como Función de la Extracción
• La extracción uniforme de calles de producción contiguas permite que se erosionar con mayor energía la zona entre calles de producción, produciendo una gran zona de baja densidad la cuál facilita el descenso uniforme del material estéril de los niveles superiores
Fragmentación Variable en la Columna de Extracción •
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La variabilidad de fragmentación en la columna hace que se produzcan colgaduras internas de mineral Tiraje interactivo inducirá a una mayor frecuencia y tiempo de colgadura facilitando la entrada de la dilución de las zonas que presentan una alta densidad Se debe controlar la extracción inicial de la columna de modo de generar suficiente roce entre partículas de mayor tamaño de modo de mitigar la probabilidad de colgadura El control de extracción es fundamental
Diseño •
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Los cruzados de producción se deben espaciar de acuerdo al grado de interación deseado, utilizar reglas de flujo El espaciamiento entre niveles lo condiciona las capacidaded de perforación, hasta 30m El diámetro de perforación debe ser el máximo posible para evitar desviaciones y asegurar un burden adecuado (115mm). Define el burden de acuerdo a B=20D La razón entre espaciamiento máximo y burden es 1.3 para lograr la fragmentación y la compactación adecuada de la roca
Esponjamiento en Sub Level Caving • Esponjamiento libre esponjamiento confinado.
y
• El esponjamiento confinado es del orden de 2 a 17% de acuerdo a experimentos realizados por NEwman en Kiruna. • Sumandole el esponjamiento libre de materiales esto bo coincide con el esponjamiento ofrecido por los diseños actuales
ventajas del método. Las principales ventajas de este método se detallan a continuación: • El método puede ser aplicado en roca de muy competente a moderadamente competente. • Puede adecuarse a cuerpos irregulares y angostos. • Es un método seguro ya que todas las actividades se realizan siempre dentro de las galerías debidamente fortificadas y nunca en caserones abiertos. • Dadas las características de configuración y de operación, este método es altamente mecanizable, permitiendo importantes reducciones de costos operativos. • Todas las actividades que se realizan son especializadas, simplificándose el entrenamiento y mano de obra requerida. • Al no quedar pilares sin explotar, la recuperación puede ser alta. • El método es aplicable a recuperación de pilares en faenas ya explotadas. • Las galerías se distribuyen según una configuración uniforme.
ventajas del método. Las principales ventajas de este método se detallan a continuación: • Se puede variar el ritmo de producción con facilidad permitiendo gran flexibilidad. • La estandarización y especialización de las actividades mineras y del equipamiento permite una alta flexibilidad de las operaciones y una utilización de los equipos en distintos niveles. • Las actividades mineras son de fácil organización ya que existe poca interferencia entre ellas. • Se puede llevar la perforación adelantada lo que da holgura en caso de imprevistos. • Efectuar los desarrollos en mineral, permite obtener beneficios en el corto plazo e incluso en el periodo de preparación. Además permite un mejor reconocimiento del cuerpo mineralizado y disponer de mineral para efectuar pruebas y ajustes de los procesos metalúrgicos involucrados.
desventajas del método. Las principales desventajas del Sub Level Caving son: • Se debe admitir un cierto grado de dilución del mineral. • Se debe implementar un control de producción acucioso. • Existen pérdidas de mineral; al llegar al punto límite de extracción, el mineral altamente diluido remanente se pierde, además se pueden generar zonas pasivas, es decir, sin escurrimiento, lo que implica pérdidas. • El método requiere un alto grado de desarrollos. • Al generarse el hundimiento, se produce subsidencia, con destrucción de la superficie, además, las labores permanentes como chimeneas de ventilación y rampas, deben ubicarse fuera del cono de subsidencia requiriéndose mayor desarrollo.
Resumen del método.
Block / panel Caving Gran Minería del Cobre
CARACTERÍSTICAS DE LA EXPLOTACIÓN POR HUNDIMIENTO • La explotación por hundimiento se basa en que tanto la roca mineralizada como la roca encajadora esté fracturada bajo condiciones más o menos controladas. • La extracción del mineral crea una zona de hundimiento sobre la superficie por encima del yacimiento. • En consecuencia es muy importante el establecer un proceso de fracturamiento continuo y completo, ya que las cavidades subterráneas no soportadas, presentan un riesgo elevado de desplomes repentinos que originan graves efectos a posterioridad en el funcionamiento de la explotación. • Las características de la roca constituyen el factor esencial del comportamiento del mineral frente al hundimiento. Es necesario no solamente que el hundimiento ocurra, sino que además el mineral presente una granulometría adecuada. • La fragmentación de la roca es provocada más por las fatigas de tracción que por las de compresión, de modo que la tendencia será de tener mineral mejor fragmentado en el centro el bloque que en los extremos. Este tiene la ventaja de evitar la mezcla del mineral útil con el material proveniente de la roca encajadora.
CARACTERÍSTICAS DE LA EXPLOTACIÓN POR HUNDIMIENTO • En la explotación por Block Caving, por una parte, conviene minimizar las concentraciones de esfuerzos en el nivel de producción y pilar de protección, para mantener estables galerías de extracción; y por otra, conviene maximizar la concentración de esfuerzos sobre el nivel de hundimiento para producir la socavación y mejorar la fragmentación del mineral. • La estabilidad en las labores de extracción ha sido optimizada mediante una orientación adecuada, y los trabajos tendientes a romper la base de un bloque determinado, tienen su inicio en el diseño de la malla, la cual determinará las características del resto de las galerías componentes del sistema. • La determinación de la malla depende fundamentalmente de las características de la roca.
FACTORES PARA HUNDIMIENTO. El éxito en el hundimiento de un bloque, independiente de las características de hundibilidad de la roca, depende de los factores fundamentales que son: • La base del bloque deberá fracturarse completamente; si se quedaran pequeñas áreas sin quebrar, ellas actúan como pilar, transmitiéndose grandes presiones desde el nivel de hundimiento hacia el de producción, las que pueden llegar a romper el pilar existente entre ellos, afectando completamente la estabilidad de las galerías del nivel de producción. Esto trae consigo un aumento importante en los costos de extracción. • La altura de socavación inicial proporcionada por la tronadura, debe ser tal que no se produzcan puntos de apoyo del bloque que impidan o afecten el proceso de socavación natural inmediata. • El primer caso, o sea, la formación de pilares, se evita con un adecuado diseño de perforación especialmente, con un correcto carguío de los tiros. En todo caso, si se verifica la existencia de un pilar, se interrumpe la etapa de hundimiento, concentrando las actividades en eliminarlo completamente para poder continuar con la secuencia de "quemadas". En el segundo caso, para evitar los posibles puntos de apoyo del bloque, una vez tronada la base, es necesario determinar previamente la altura que debe alcanzar la socavación producida por la tronadura.
FACTORES PARA HUNDIMIENTO. • La extracción en cada punto debe ser controlada con sumo cuidado de manera de evitar contaminaciones del mineral con el estéril. El contacto mineral - estéril debe mantenerse según un plano bien definido que pueda ser horizontal o inclinado.
Block Caving • Block/Panel Caving son métodos masivos de explotación de mineral. Block Roca Secundaria (Mala Calidad). Panel Roca Primaria (Competente). • Se basa en el colapso del material cuando la base del bloque se ha removido • La granulometría del mineral y estéril depende de las características intrínsecas del mineral y de los esfuerzos que actúan en la roca in-situ y fracturada durante el proceso de caving y flujo de roca.
Embudos
Buitrero
Embudo recolectores
•D •D
•D
•D
Block Caving Principios: Todo macizo rocoso permanece en equilibrio mientras no se cree una cavidad lo suficientemente extensa en su interior, de modo de romper el equilibrio existente, creando una redistribución de esfuerzos en su alrededor. De manera que la dinámica de desplome no se detenga, extrayendo el mineral por una malla de puntos ubicados en la base, sea embudos (roca secundaria) o zanjas (roca primaria)
Block Caving Caving: A toda operación destinada a provocar el hundimiento de la roca, mediante la utilización de los esfuerzos naturales que ejercen los terrenos alrededor de la zona de interés. Aplicación: Básicamente, el método de explotación Block/Panel Caving, es un sistema normalmente usado para extraer depósitos profundos, masivos, de bajas leyes en CU, Mo, Fe principalmente. Se utiliza en numerosos yacimientos de grandes dimensiones; en general, yacimientos de alto tonelaje, que cubren una extensa área y son muy potentes. Usualmente, la producción está en un rango de 10.000 tons. a 100.000 tons. por día. Su campo de aplicación es muy amplio. Se puede aplicar teóricamente en cualquier tipo de roca no demasiado resistente a la tracción y cualquiera que sean las características de la roca encajadora, pero es preferible que la resistencia de la roca que se explota sea menor que la de la roca encajadora.
Características de aplicación En general, los yacimientos más favorables para la aplicación del método de hundimiento por bloques son los grandes intrusivos de cobre porfírico, yacimientos de Hierro, tanto sedimentarios como intrusivos, etc. Estos depósitos deberán estar ubicados a gran profundidad y deberán poder ser extraídos a costos inferiores que por un método a cielo abierto. Los depósitos deben tener grandes reservas, cubrir un área extensa y tener una altura relativamente grande. La mayoría de estos depósitos se explotan a gran escala durante un periodo bastante largo, de tal forma que justifiquen la gran inversión requerida para ponerlos en producción.
Parámetros de diseño del nivel de producción en Block/Panel Caving Determinado por la granulometría esperada del proceso de Caving: Distancia entre puntos de extracción: recuperación Manejo de materiales Por ejemplo: Material fino puede ser extraído mediante sistema de traspaso integral utilizando parrillas a una distancia de puntos de extracción de 4-6 m. Material grueso requiere de ser transportado en el nivel de producción y por lo tanto requiere de nivel de reducción secundaria en el nivel y carguío por medio de equipo mecanizado. La distancia entre puntos es un trade-off entre el equipo y la recuperación esperada.
Forma de extraer una unidad de explotación La explotación de un área se hace siguiendo uno de los siguientes esquemas: * Dividiendo el área en bloques cuadrados o rectangulares cuya dimensión mínima se relaciona con la hundibilidad de la roca y la máxima se diseña en función de parámetros operacionales y económicos. En este tipo de diseño deberán crearse barreras o pilares entre bloques hundidos para minimizar la dilución. * Diseñando paneles que abarcan el área desde un extremo a otro. En este caso el hundimiento es un proceso continúo a lo largo del área y se dejará una barrera de contención o pilar para impedir que el estéril del panel agotado diluya el mineral de la nueva explotación una vez hundido el panel. * Manteniendo un hundimiento continuo en ambas direcciones sin dejar barreras ni pilares. Este frente de hundimiento continuo impide la formación de puntos o líneas de alta presión y, por lo tanto, se tendrá menos problemas de estabilidad. Además permite una amplia flexibilidad para variar los ritmos de producción fijados.
ARRANQUE. • Sólo se requiere perforación y tronadura para socavar o cortar la base de la columna mineralizada, corte de una altura que oscila entre 5 a 15 m. A esta operación se le denomina hundimiento, y se realiza con tiros radiales en abanico de 50 a 75 mm de diámetro barrenados con jumbos electro-hidráulicos. La longitud de estos tiros puede variar entre unos 5 a 20 m. • El resto de la columna se desploma y se fragmento por el efecto combinado de los esfuerzos naturales que actúan sobre el macizo rocoso y el desequilibrio generado por el proceso de socavación basal.
Layout Ideal en un block/panel caving (Richardson 1981)
• (a) • Layout Hexagonal •7.37
•(b) Layout cuadrado
Sistemas de carguío en block/panel caving • • • •
Parrillas: granulometría fina Scrapers: granulometría intermedia LHD: granulometría gruesa Minería continua (proyecto): roca acondicionada
Manejo de material. • Macizos con roca de mala calidad, su extracción se realiza en forma manual o directamente gravitacional con sistema de Buitras , Parrillas, Pica rocas, y en algunos casos con cachorreo. • Extracción mecanizada con equipos LHD. Se aplica cuando se trata de macizos rocosos competentes, poco fracturados, que se hunden generando fragmentos o colpas de gran tamaño. Se utilizan Scoop o LHD de 3 a 8 yardas cúbicas de capacidad. Las dimensiones de la malla de extracción pueden variar en este caso entre 12,0 x 12,0 m hasta unos 17,0 x 17,0 m. Los equipos LHD extraen y cargan el mineral desde los puntos de extracción y lo transportan hasta los puntos de traspaso regularmente distribuidos a distancias del orden de 80 a 120 m. Su rendimiento puede variar entre unas 600 a 1.200 [ton/turno]. Las colpas de grandes dimensiones que la pala no es capaz de cargar se reducen de tamaño en los mismos puntos de extracción utilizando cargas explosivas. • Un segundo control de tamaño se realiza en los puntos de vaciado dotados de parrillas o alternativamente en un subnivel inferior en cámaras de picado especialmente dispuestas para estos fines. En ambos casos se utilizan martillos picadores estacionarios o semiestacionarios de accionamiento hidráulico. • La capacidad productiva del sistema de extracción se mide o expresa en [ton / m2 hundido x día]. Este índice depende de las características de hundibilidad de la columna mineralizada, estimándose en la práctica como razonable valores promedio comprendidos entre 0,4 y 1,2 [ton / m2 hundido x día], incluyendo los puntos de extracción fuera de servicio por reparaciones.
Malla de extracción. • Se entiende por malla de extracción o también malla de tiraje, a la disposición geométrica de los puntos por donde se extrae el mineral en el nivel de producción de un sistema por "Block Caving". • En la zona que se está explotando, la extracción se hace a través de muchos puntos dispuestos en una malla que cubre el área hundida, tal como se aprecia en la figura.
Nivel de producción en parrillas
Block Caving/superficie Caving/superficie
Crater en superficie BC
Vista Superficie
Niveles característicos BC Una vez definido el bloque para su explotación se inician los trabajos de preparación de galerías, que comprenden: • Galería de Hundimiento: Labor ubicada sobre el N. Producción. En ella se desarrollan las actividades de Perforación y Tronadura, para la socavación de la unidad de explotación. El nivel de hundimiento se ha diseñado a 18 m sobre el nivel de producción con labores paralelas, en el mismo plano vertical con las calles del nivel de producción. La sección de estas labores está de acuerdo al tamaño de los equipos de perforación larga y tienen un tamaño de 3,60x3,60 metros. • Galería de Producción: Labor que se ubica bajo la galería de hundimiento, y su función es recepcionar el mineral que cae por gravedad en las buitras o zanjas. El Material es extraído y sacado por equipos LDH que los traslada a los piques de extracción. El diseño de producción consiste en galerías de acarreo de 3.6x3.6 m paralelas y separadas 30 m entre sí, las que son interceptadas con un ángulo de 60º y cada 15 m por estocadas de carguío de 3,60x3,60 m. La disposición anterior ha dado origen a que la estocada de carguío reciba el nombre de cruzado de zanja, y la galería de acarreo el nombre de calle. En los cruzados de zanja y ubicado entre las calles se construye el punto por donde fluye el mineral hacia el nivel de producción. Este punto se denomina “Zanja”. Además sobre los cruzados de zanja se construyen los puntos de extracción, cuya disposición geométrica genera una malla irregular aproximadamente de 225 m2 (17,32 m x 13 m).
Niveles característicos BC •Galería de Traspasos: Labor intermedia entre el nivel de Transporte y Producción, que reduce el tamaño del material, mediante martillo picador. El diseño de explotación del mineral primario contempla un nivel de picado, debido a las características granulométricas de la roca. Este nivel de picado está ubicado a 32 m bajo el nivel de producción LHD y consta de cámaras construidas de tal forma que reciban la producción de dos puntos de vaciado. La reducción del mineral se realiza con un martillo picador fijo. Este martillo trabaja picando sobre una parrilla y reduce el mineral al tamaño máximo de 30” (0,76 m) por una de sus caras. •Galería de Transporte o Acarreo: Labor ubicada en los niveles inferiores, que tiene como función recepcionar el mineral que viene de los niveles superiores (N. Traspaso y Producción). El diseño del nivel de transporte, es dependiente de la configuración geométrica del área de producción. Los circuitos en el nivel de transporte pueden ser abiertos o cerrados. El carguío de mineral se realiza a través de buzones especiales para mineral grueso instalado en los cruzados de transporte. •Galería de Ventilación: Ubicadas en forma paralela a las de producción, y su función es ventilar las áreas de trabajo (Ingresar aire limpio y extraer el contaminado). SLa ventilación del nivel de producción y de hundimiento se realiza por medio de un sub nivel ubicado generalmente a 15 m bajo el nivel de producción. El aire entra y sale del nivel de producción y hundimiento por medio de chimeneas.
VENTILACIÓN. • El Block Caving es un método que requiere un suministro intensivo de ventilación, en especial al nivel de producción, donde se concentran un conjunto de operaciones altamente contaminantes con presencia de personal: extracción y traspaso (polvo); tronadura secundaria (gases); y también, en muchos casos, carguío y transporte con equipo diesel (polvo y gases). • La solución clásica es disponer un subnivel de ventilación ubicado unos pocos metros más abajo del nivel de producción (15 a 30 m). Consiste en un conjunto de galerías paralelas coincidentes y alineadas con las galerías de cabecera o cruzados de acceso a los bloques. • El aire fresco se inyecta a las galerías de producción a través de chimeneas, recorre estas galerías y retorna al subnivel de ventilación por otras chimeneas similares ubicadas en la línea de bloques siguiente. • Para tales efectos, es necesario disponer de túneles y/o piques principales de inyección y extracción de aire, dotados de los correspondientes ventiladores. Estas labores forman parte de lo que se denomina infraestructura general de la mina.
FORTIFICACIÓN. • El principal problema dice relación con la estabilidad de las labores del nivel de producción. Estas labores son sometidas a intensas solicitaciones inducidas por la redistribución y concentración de esfuerzos asociadas al proceso de hundimiento. • En presencia de roca poco competente con buenas características de hundibilidad, donde es posible aplicar un sistema de extracción manual con galerías de sección pequeña (2,4 x 2,4 m), la solución más socorrida y clásica consiste en una fortificación sistemática con marcos de madera. • En condiciones similares a las anteriores, pero con un sistema de extracción con palas de arrastre o scrapers, se utiliza por lo general un revestimiento continuo de hormigón. Si las condiciones son menos rigurosas, puede ser suficiente un apernado conjuntamente con malla de acero y shotcrete. • Cuando se trata de roca competente (granulometría gruesa), donde se aplica un sistema de extracción mecanizado con equipos LHD, se requieren galerías de sección más grande (4,0 x 3,6 m). En estos casos, dependiendo de las condiciones locales, se recurre a soluciones que contemplan progresivamente apernado sistemático, malla de acero y shotcrete. • Las situaciones más críticas se presentan en las intersecciones de las galerías de producción con los brazos de carguío y en las viceras de los puntos de extracción. Para mantener su estabilidad se recurre, en la mayoría de los casos, a fortificación con marcos de acero y hormigón armado. • Los piques de traspaso son también labores conflictivas que requieren una atención especial. Se recurre incluso a revestimientos con planchas de acero o rieles insertos en hormigón.
Esquema tradicional
Pilar [ Crown Pillar ] NH
NP
• El Pilar Corona (Crown Pillar): Corresponde a la porción del macizo rocoso que existe entre el Nivel de Producción (NP) y el Nivel de Hundimiento (NH), y se van generando a medida que se construyen las Zanjas o Buitras (embudos). • Su función es dar estabilidad y soporte a la zona de incidencia, para no generar colapso de las galerías. • Se determina mediante estudio y factor de diseño que establece Geotecnia.
Block Caving
Altura del bloque Depende de los siguientes factores: •Amortización de la infraestructura. •Estabilidad del nivel de producción. •Dilución y perdida de mineral. •Distribución de leyes en altura. •Fragmentación. •Planificación. •Riesgo de no extracción. •Experiencia mundial.
Características Block Caving • La explotación por hundimiento se basa en que tanto la roca mineralizada como la roca encajadora esté fracturada bajo condiciones más o menos controladas. • Las características de la roca constituyen el factor esencial del comportamiento del mineral frente al hundimiento. • La fragmentación de la roca es provocada más por las fatigas de tracción que por las de compresión, • En general, con el método Panel Caving se puede recuperar el 90% del mineral comprendido por la zona de explotación.
Panel Caving “Block Caving Extracción Mecanizada (LHD)”.
Su utilidad y aplicación. La disminución paulatina de áreas con mineral secundario requirió de un diseño y metodología tendiente a explotar satisfactoriamente las reservas de mineral primario, una estrategia de solucionar los problemas vislumbrados debido al tipo de fracturamiento del mineral (colpas de mayor tamaño) y la baja productividad del método convencional. Lo anterior condujo a definir el diseño del método de explotación Panel Caving. En este sistema de explotación el concepto de bloques es reemplazado por la unidad básica de producción, que corresponde a un número de puntos de vaciado en donde un equipo LHD opera.
Características diseño. El hundimiento o incorporación de nuevas áreas a la producción es realizado en forma continua, por puntos de extracción, a diferencia con el método convencional en donde el hundimiento es realizado en forma discreta. Sus Principales características de diseño consideran: La utilización de zanjas (15 m de largo, 12 m de ancho en su parte superior) en reemplazo de los buzones. En el nivel de producción existe una serie de galerías paralelas (calles) separadas 30 metros entre si cuya sección generalmente es de 3,6 x 3,6 m, las que son interceptadas cada 15 m por estocadas de carguío de sección similar en un ángulo de 60 grados, que permite una mayor facilidad de movimiento al equipo LHD. Con esto la malla de extracción posee dimensiones de 17,32 x 15 con un área de influencia de 260 m cuadrados por punto de extracción. Las dimensiones de las colpas requieren de la construcción de un nivel de reducción intermedio, entre el nivel de producción y el nivel de transporte, en donde las cámaras de picado, los martillos picadores estacionarios o semi-móviles reducen de tamaño las colpas antes de ser enviadas al nivel de transporte.
Niveles de explotación panel.
indice de hundibilidad. hundibilidad. La hundibilidad es uno de los aspectos críticos para la factibilidad de explotación por el método Block Caving, por ello existe un índice para predecir ésta hundibilidad. Resulta obvio que un índice de éste tipo debe estar basado en el mecanismo que controla el proceso de hundimiento y factores geomecánicos de mayor relevancia, los cuales para su utilización en el índice, deben ser medidos y cuantificados. Estos factores son: R.Q.D. Estado de Esfuerzo In-Situ Ensayo de carga puntual. Ensayo de Masa de Fricción La interpretación en térmicos de hundibilidad es de acuerdo a la siguiente clasificación:
Block Caving en Chile. El Teniente. Andina. El Salvador
El Teniente •Proyección de la Zanja
•Calles
•30 m
•Punto de extracción
•Estocadas de Carguío
•Chimeneas de traspaso
Zanja
Explotación de una área • Dividiendo el área en paneles cuadrados o rectangulares cuya dimensión mínima se relaciona con la hundibilidad de la roca y la máxima se diseña en función de parámetros operacionales y económicos. • Diseñando paneles que abarcan el área desde un extremo a otro. El hundimiento es un proceso continúo a lo largo del área y se dejará una barrera de contención para impedir que el estéril diluya el mineral de la nueva explotación . • Manteniendo un hundimiento continuo en ambas direcciones sin dejar barreras ni pilares. Además permite una amplia flexibilidad para variar los ritmos de producción fijados.
Altura de socavación • La altura de socavación se define como la distancia vertical existente entre el piso del nivel de hundimiento y la base suspendida del bloque resultante de la Tronadura. • La altura de socavación debe superar a la altura del cono formado por el ángulo de reposo del mineral, para evitar que la roca fracturada se acumule a partir del espacio limitado por los bordes y no alcance la altura de socavación producida por la tronadura impidiendo o dificultando el desplome posterior. • La altura del cono formado por el ángulo de reposo depende fundamentalmente de la distancia entre los puntos de extracción, ya que, mientras más grande sea ésta, mayor será la base del cono y por ende su altura. Este factor en la práctica está limitado por el alcance de la barrenadura, ya que a medida que aumenta la altura del cono, de mayor longitud habrán de ser las perforaciones necesarias para superarla.
Niveles de una explotación
Extracción del mineral
Reducción de tamaño
ventajas del método. Las principales ventajas de este método se detallan a continuación: • Bajo condiciones favorables, este método de minado es económico. • El minado es altamnete productivo con respecto a otro sistema de minado, requiere de poca perforación, poca voladura y poco sostenimieto. • La producción es centralizada y permite una eficiente supervisión resultando una alta productividad. • Permite un buen control de las condiciones de trabajo • Permite una alta producción. • Es conveniente su aplicación en cuerpos mineralizados de baja ley. • Es de bajo costo.
desventajas del método. Las principales desventajas del Block Caving son: • Requiere de mayor tiempo de preparación y tiene un mayor periodo de recuperación en comparación con otros sistemas. • Costo adicional para la preparación de los bloques y los accesos. • La voladura secundaria es frecuente aumentando los costos de producción. • La recuperación del mineral puede ser baja, debido a las condiciones adversas del terreno trayendo constantes pérdidas de mineral por mal diseño.
Consideración ventaja / desventaja del método. • Bajo las condiciones favorables, éste método de minado es económico. Las desventajas radican en que el tiempo empleado antes de entrar en producción es apreciable, así como también la cantidad de desarrollo. También hay
ciertos
peligros, puestos que la excavación y la fragmentación son eventos que no pueden ser predecidos y controlados totalmente; las rocas colgadas en las excavaciones pueden causar serios problemas y los bloques dificultan el transporte.
Resumen del método.
LHD Control. • Como parámetros de control para este equipo, podemos mencionar: – Disponibilidad física sobre 85% – Utilización
% Utilización
Rango
Menor a 50%
Malo
Entre 50% y 60%
Aceptable
Mayor a 60%
Ideal
LHD recomendaciones. Se recomienda para mantener el equipo en optimas condiciones Chequeo pre-uso Chequeo en el camino Revisión del área de trabajo Utilización de palancas solo para la operación No transportar personal en el balde Inspección de elementos de seguridad Traslado en vacio con el balde a mínima altura No hacer cambios de marcha durante subida o bajada de rampas Limpieza de la zona de carguío Ataque en primera con el balde horizontal No atacar con equipo torcido Penetración regulada y no forzada Pivoteo del balde durante la carga y no en el trayecto
LHD Rendimientos Cb: Capacidad del Balde del LHD (m3). d: Densidad in situ de la roca (ton/m3) e: Esponjamiento. Fll: Factor de llenado del balde del LHD. Di: Distancia de viaje del LHD cargado hacia el punto de descarga (metros). Vc: Velocidad del LHD cargado hacia el punto de descarga (metros por hora). Dv: Distancia de viaje del LHD vacío o hacia la frente de trabajo (metros). Vc: Velocidad del LHD vacío (metros por hora). T1: Tiempo de carga del LHD (minutos). T2: Tiempo de descarga del LHD (minutos). T3: Tiempo de viaje total del LHD (minutos) = ( Di / Vc + Dv / Vv ) × 60 T4: Tiempo de maniobras del LHD (minutos). Nº de Ciclos por hora = NC = 60 / ( T1 + T2 + T3 + T4) [ciclos / hora] Rendimiento horario = NC × Cb × Fll × d / ( 1 + e ) [toneladas / hora] NOTA:: Cuando No hay registro de la Densidad Esponjada , se Utiliza el Factor de Esponjamiento (e). NOTA (e).
Rendimiento LHDLHD-Camión. Cb: Capacidad del Balde del LHD (m3). d: Densidad in situ (ton/m3) e: Esponjamiento. Fll: Factor de llenado del balde. CLHD: Capacidad del LHD (toneladas) = Cb × Fll × d / ( 1 + e ) CC: Capacidad del camión (toneladas). NL: Número de ciclos para llenar el camión = CC / CLHD NP: Número de paladas para llenar el camión = ENTERO ( CC / CLHD ) FllC: Factor de llenado de la tolva del camión = NP × CLHD / CC T1: Tiempo de carga del LHD (minutos). T2: Tiempo de descarga del LHD (minutos). T3: Tiempo de viaje total del LHD (minutos) = ( Di / Vc + Dv / Vv ) × 60 T4: Tiempo de maniobras del LHD (minutos). Tiempo de llenado o carga del Camión = TC1 = NL × ( T1 + T2 + T3 + T4 )
Rendimiento lhdlhd-camión. Dci: Distancia de viaje del camión cargado hacia el punto de descarga (kilómetros). Vcc: Velocidad del camión cargado hacia el punto de descarga (kilómetros por hora). Dcv: Distancia de viaje del camión vacío o hacia la frente de trabajo (kilómetros). Vcc: Velocidad del camión vacío (kilómetros por hora). TC1: Tiempo de carga del camión (minutos). TC2: Tiempo de descarga del camión (minutos). TC3: Tiempo de viaje total del camión (minutos) = ( Dci / Vcc + Dcv / Vcv ) × 60 TC4: Tiempo de maniobras del camión (minutos). Rendimiento del Camión = RC = NP × CLHD × 60 / ( TC1 + TC2 + TC3 + TC4 )
Rendimiento lhd - flota •
Tiempo de llenado o carga de los N-1 Camiones =
•
TC(N-1) = ( N - 1 ) × NL × ( T1 + T2 + T3 + T4 )
LHD R2900g extra cat • Capacidad 11.7 yd^3
