Panel Caving Hundimiento Previo

Universidad de Santiago de Chile Facultad de Ingeniería

Método de Explotación:

Panel Caving, Con Variante de Hundimiento Previo

Asignatura:

Sistemas de explotación

Profesores: Eduardo Contreras Moreno

Bernardo Reyes Ayudantes:

Ignacio Vásquez Vásquez

Integrantes: Simón Hidalgo Silva

Daniel Sotomayor Fuentes Fecha de entrega: 9 de Junio


RESUMEN EJECUTIVO En el siguiente informe se describe el método Panel Caving de manera generalizada, con el principio de hundimiento que utiliza, con una posterior descripción de la variante por Hundimiento Previo, el cual funciona de la misma forma que las demás variantes, variando el orden de las operaciones, aprovechando los estados tensionales de la roca, los cuales también son brevemente descritos en el presente informe. La importancia de este método radica en la posibilidad de poder emplearse en roca primaría, motivo por el cual, el método Bloc Caving dejó de ser factible. Mientras que la variante por Hundimiento Previo tiene la ventaja de tener una mayor seguridad frente al Hundimiento Convencional, gracias a la secuencia operacional que sigue, dejando la mayor parte de las operaciones bajo un estado de roca se gura, llamada Zona Relajada. También se describen los equipos utilizados, característica importante debido a que lo hace un método totalmente mecanizado, gracias al uso de LHD´s y correas transportadoras y/o camiones. Esto se debe a que la roca obtenida al momento de la extracción, e s de mayor tamaño.

Página 2


ÍNDICE DE CONTENIDOS Introducción……………………………………………………………………………………………………………………………….. 4 Objetivos……………………………….…………………………………………………………………………………………………….. 5 Alcances…………………………………………………….………………..…………………………………………………………..……5 1.Descripción general del metodo……………………………….…………………………………………………………….6 1.1.Obras de construcción y desarrollo…………………………………………………………………….……………7 2.Panel Caving, Variante Hundimiento Previo(PC-HP).…………………………………………………………….8 2.1.Secuencia operacional PC-HP.………….….………………………..………………………………………………….9 2.2.Campo de aplicación………………………...…………………………………………………………………………… 10 2.3. Operaciones y Equipos utilizados…………………………………………………………………………………..11

3. Ventajas y desventajas del Panel Caving……………...…………..………………….…………………………….13 3.1. Ventajas y desventajas generales……………………………….……………………………………………………13

3.2. Ventajas y desventajas PC-HC v/s PC-HP………………………………………………………………………….14 Conclusiones y Recomendaciones………………………………………………………………………………………………..15

Referencias…………………………………………………………………………………………………………………….……..……16

Página 3


INTRODUCCIÓN A medida que se han ido encontrando yacimientos cada vez más profundos, y/o de baja ley, ha nacido la necesidad de hallar un método que permita explotar de una forma segura, rápida y económicamente rentable. Como respuesta a esta problemática, nacieron los “Métodos no soport ados” o “ Métodos por hundimiento” , los cuales, en forma

general, buscan inducir que el macizo rocoso falle, generando grandes desplazamientos de material fracturado para ser posteriormente recolectado. Entre los métodos de hundimiento podemos encontrar es el sistema de explotación subterránea Block Caving, sistema semimecanizado (uso de scrapers), donde se aprovecha la baja dureza de la roca (roca secundaria) para provocar el hundimiento. Pero a medida que aumenta la profundidad de la explotación, la roca se vuelve más difícil de fracturar (roca primaria) generando fragmentos más gruesos, por lo que el sistema de hundimiento por bloques, se vuelve ineficiente por la alta granulometría del material. Es así como se deriva al llamado Block Caving mecanizado o más conocido como Panel Caving y sus variantes (hundimiento convencional, avanzado, avanzado al límite y hundimiento previo, este último se tratara en este informe), un sistema mecanizado (uso de LHD’s,

trenes, camiones o correas transportadoras) donde se provoca el hundimiento mediante “tajadas” (paneles paralelos).

Hoy en día, una de las minas subterráneas más grandes del mundo, El Teniente, explota mediante Panel Caving y sus variantes, debido a la fragmentación más gruesa de la roca. También mencionar que muchos proyectos nuevos están siendo diseñado mediante Block/Panel Caving, gracias a que se adapta fácilmente a cualquier roca que no sea demasiado resistente a la tracción. Y este método entrega ventajas al pasar de minería a rajo abierto, a faenas subterráneas como Panel/Block Caving, como en el caso de Chuquicamata subterránea.

Página 4


OBJETIVO GENERAL El objetivo general de la investigación es estudiar el método de explotación subterránea Panel Caving o Hundimiento por Paneles, indicando las principales características (metodología, aplicaciones, equipos, entre otros) de este.

ALCANCES Este trabajo consiste en una investigación educacional acerca el método Panel Caving, en el cual se realizó una recopilación de antecedentes de este sistema, los cuales provienen de memoristas (a quienes se agradece) que enfocaron su tesis hacia la mina El Teniente, División de Codelco, ignorando cierta información y cálculos avanzados con respecto al curso Sistemas de Explotación.

Página 5


1.

DESCRIPCIÓN GENERAL DEL MÉTODO

El método de explotación Panel Caving o también llamado Hundimiento por Paneles, ya sea cualquiera de sus variantes (convencional, hundimiento previo, hundimiento avanzado o hundimiento avanzado al límite) ocupa el mismo principio que el sistema de explotación subterránea Block Caving, puesto que es una variante de este. Consiste en la ejecución de un conjunto de operaciones mineras con el fin de generar el hundimiento del cuerpo mineralizado, mediante cortes basales de un bloque o panel, removiendo el punto de apoyo del macizo rocoso. Para realizar este hundimiento basta realizar la socavación, por esta razón, se requiere un mínimo de perforación y tronadura para emplear este método. Este hundimiento progresivo se genera a partir de una primera

fractura

y

posterior caída de la roca provocada por la acción de tensiones internas de la roca y de fuerzas externas, principalmente la gravitacional. Esta roca fracturada es extraída mediante bateas y zanjas, provocando vacíos en el cuerpo mineralizado, con el posterior fracturamiento sucesivo de la roca, seguido finalmente del desplome completo del panel. De tal manera los fragmentos de mineral producidos por el progreso del hundimiento pueden ser manejados y transportados mediante piques de traspaso u orepass, o equipos cargadores según el diseño de la mina(Salgado, 2009,p.35). Panel caving, como lo dice su nombre, se diferencia de Block Caving, en la forma de explotación, mediante “paneles” y este se realiza en roca primaria. Estos últimos abarca la extracción de varios bloques avanzando por el frente de hundimiento. Otra diferencia importante se encuentra en la completa mecanización del Panel Caving. Un ejemplo representativo del uso de este método hoy en día, es la mina El Teniente, División Codelco, Chile. El diseño minero posee un Nivel de Hundimiento o Socavación (UCL), un Nivel de Producción (NP), un Sistema de Traspaso y Reducción (ya sea en NP o Nivel en Nivel Intermedio de Traspaso o Control), un Sub-Nivel de Ventilación (SNV) y un Nivel de Transporte (NT)(Banfi, 2010,p.23), como se aprecia en la Figura 1.

Página 6


Figura 1: Esquema isométrico de una explotación de hundimiento por paneles tradicional. Fuente:

Curso de P. Cavieres.

1.1.

OBRAS DE CONSTRUCCIÓN Y DESARROLLO :

 Nivel de Socavación o de hundimiento(UCL) , contiene las galerías de socavación, paralelas entre sí. En el caso de las variantes con hundimiento previo y avanzado esta espaciado generalmente a 15 m, y a 30 m. en el caso tradicional.

 Nivel de Producción(NP), está ubicado bajo el nivel de hundimiento. Está formado por una serie de galerías paralelas entre sí, llamadas calles, que constituyen vías de tráfico por donde circulan equipos LHD, e incluye entradas a los puntos de extracción y bateas por donde se extrae el mineral. Interceptando las calles se encuentran estocadas de carguíos con la galería de zanja, el cual da accesibilidad a los equipos LHD para extraer el mineral proveniente de las bateas para luego vaciarlo a un pique de traspaso.

 Sub-Nivel de Ventilación (SNV), posee galerías de inyección y extracción de aire, desde donde se conectan chimeneas a otros niveles.

Página 7


 Nivel de Control o de Martillo Picadores (NC), conjunto de galerías destinadas a recibir y reducir de tamaño el material proveniente del Nivel de Producción. En este nivel se efectúa la reducción secundaria de colpas que pudieron haberse generado en la extracción del NH antes de enviar el material por los piques de traspaso hacia el Nivel de Transporte.

 Nivel de Transporte (NT), son un conjunto de galerías de carguío, transporte y buzones de descarga (nivel de menos elevación) que sir ven para sacar el material a las superficie.

2. P ANEL C AVING, V ARIANTE HUNDIMIENTO PREVIO (PC-HP) Todas las variantes del Panel Caving funcionan con el mismo principio de hundimiento, y no varía en cuanto a las labores y niveles de desarrollo anteriormente nombrados; sino que difieren principalmente en la secuencia operacional de las labores de construcción y desarrollo de la mina. Esta variante, por hundimiento previo, se caracteriza por desarrollar la socavación antes de que se desarrollen las labores del Nivel de Producción, a diferencia del convencional, donde la socavación se realiza después de las labores del Nivel de Producción. De esta forma, el laboreo del Nivel de Producción, ya sea, la extracción del mineral, la ejecución de galerías calles, zanjas y apertura de bateas, se realizan cuando se ubican completamente bajo área socavada. Las razones por la cual, las operaciones del nivel de hundimiento se realizan después de la socavación, es aprovechar los estados tensionales del macizo rocoso, las cuales son 3: Zona de Relajación, Zona de Transición y Zona Pre-minera, como se muestra en la Figura 2, siendo las zonas de Relajación y Zona Pre-minera, las regiones aptas para el desarrollo de obras mineras brindando seguridad operacional, y la Zona de Transición la más propensa a daños en el personal o equipos debido a la inestabilidad de la roca. Debido a este desfase entre la socavación y las labores del Nivel de Producción, hay una menor presión sobre el techo de las galerías, re duciendo la fortificación de estas. Actualmente, este método es empleado en el sector “Esperanza” de Teniente, CODELCO.

Página 8

mina El


Figura 2:Estados Tensionales en el Macizo Rocoso. Fuente: Curso P. Cavieres.

SECUENCIA OPERACIONAL PC-HP

2.1.

En la siguiente figura se puede observar la secuencia operacional de PC-HP (Banfi,2010,p.37).

Figura 3: Secuencia operacional para Hundimiento Previo.

[1] Se desarrollan las labores del Nivel de Hundimiento (Zona Pre-Minera). [2] Se socava el Nivel de Hundimiento, avanzando con el frente de socavación hasta que

se ubica delante de los futuros frentes de extracción y de preparación (Zona de Transición). [3] Se desarrollan todas las labores del Nivel de Producción, que ahora se ubican bajo el

área socavada (Zona de Relajación).

Página 9


[4] Se realiza la apertura de las bateas de extracción, bajo área socavada (Zona de

Relajación). [5] Se inician las actividades de extracción de mineral, a cierta distancia de los frentes de

socavación y de preparación (Zona de Relajación).

2.2. C AMPO DE APLICACIÓN El método Panel Caving con hundimiento previo, como las demás variantes, puede emplearse en los mismos tipos de rocas, como ha ocurrido en el yacimiento, El Teniente, donde se ha cambiado de un método a otro. Este método, independiente de la variante, se aplica a depósitos profundos de gran envergadura (cuerpos tabulares de buena potencia o pórfidos), bajas leyes en principalmente Cu, Mo, Fe. Se trabaja en mena primaria, una roca competente que posee una baja densidad de fracturamiento. Por esta razón la granulometría que se obtendrá, será grande (mayor a 15”), lo que hace imposible un manejo manual del material,

mecanizando la explotación. Para una operación más eficiente, se requiere que las leyes y limites del cuerpo mineralizado del cuerpo sean regulares, dado que el método no permite explotación selectiva por sectores. Cuadro resumen de las condiciones del yacimiento a las que se aplica Panel Caving. Tabla 1: Condiciones de los depósitos explotados mediante Panel Caving.

1.- Geometría Forma: Tabular - Masivo Potencia: Grande Buzamiento > 70º Tamaño: Grande Regularidad: media - alta

2.- Geotecnia Resistencia (Techo) < 50 MPa Resistencia (Mena) < 50 MPa Fracturación (Techo): Alta Fracturación (Mena): Alta Campo Tensional In-situ: Prof < 1000m Comportamiento: Elástico

Fuente: http://es.scribd.com/doc/77206519/Block-Caving

Página 10


2.3

L ABORES Y EQUIPOS UTLIZADOS:

El uso de equipos y obras depende del nivel de operación, las cuales se aplican a la variante con hundimiento previo.

1) Nivel de hundimiento (UCL): Desarrollos horizontales : Estos incluyen accesos, calles y/o conexiones de tronadura y

frontones de servicios. Para realizarlos se emplea Jumbos electrohidráulicos y se avanza con fortificación perno, malla shrochete. La extracción de marina se realiza con LHD de 3 a 6   (Salgado,p. 90-91). Socavación: Consiste en tiros paralelos entre labores, para remover el pilar de apoyo

(Figura 4).Los barrenos son de 3” de diámetro y del mismo largo del pilar, lo cual se realiza mediante Jumbos (Salgado,p.63).

Figura 4: Esquema de perforación paralelo Panel Caving Hundimiento Previo/Avanzado. Fuente: Jhonatan Salgado Véliz, Secuenciamiento Genérico de Obras para la Planificación de Preparación Minera, Trabajo para optar a la titulación Ing. Minas.

2) Nivel de Producción (NP): Desarrollos horizontales: Corresponde a la ejecución de accesos, calles y galerías zanjas.

Se realiza mediante Jumbos y con una fortificación permanente perno -malla-shrochete. La marina se retira con LHD’s (Salgado, p.97).

Página 11


Desarrollos verticales: Corresponde a chimeneas vaciadoras de Marina, de ventilación,

chimeneas pilotos zanjas. Se realiza mediante Blind Hole con un escariador de 0.7m (tamaño dado por las dimensiones de la labor). En el caso de las chimeneas vaciadoras de marina, se realiza un posterior desquinche mediante tiros, hasta llegar a un diámetro de 1,5m. Extracción de Bateas: Son excavaciones destinadas a traspasar y recolectar el mineral

quebrado desde el nivel de hundimiento. Se realiza a partir de una chimenea piloto mediante Blind Hole de 0,7 m. de diámetro, luego se perfora con Jumbo Radial. La marina se retira mediante LHD (Salgado, p.66-69).

3) Sub-Nivel de Ventilación: Desarrollos horizontales: Corresponden a galerías de inyección y extracción de aire. Al

igual que las labores de los demás niveles se realiza mediante perforación con Jumbos, y uso de LHD para el retiro de marina. Desarrollos verticales: Corresponde a las chimeneas de ventilación para la inyección y

extracción de aire. Se realiza mediante Blind Hole, con un escareador de 1,5 m. de diámetro.

4) Nivel de transporte (NT): Desarrollos horizontales: Corresponde a los cruzados donde se desplaza el ferrocarril o los

camiones de transporte de mineral. La secuencia operacional y uso de equipo es la misma que la utilizada para el nivel de producción (Salgado, pag. 123). Desarrollos verticales: Consisten fundamentalmente en la excavación mecanizada de los

piques pilotos. Estos piques se realizan mediante Blind Hloe de 1,5 m. de diámetro.

Página 12


3. 3.1.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL MÉTODO VENTAJAS Y DESVENTAJAS GENERALES DEL MÉTODO P ANEL C AVING

Las ventajas y desventajas son similares en cada una de las variantes de Panel Caving. 

Ventajas:

Son métodos altamente productivos, del orden de 10.000-45.000 TPD por frente de explotación. Permiten la explotación masiva de grandes cuerpos mineralizados. Permiten el desarrollo de proyectos mineros subterráneos de baja ley. Ideal para operaciones mineras a mucha profundidad. Tiene costos de operación menores que otras alternativas de explotación subterránea. Debido a que el fracturamiento y ruptura de la roca se produce por tensiones internas del macizo rocoso y la gravedad, requiere menor uso de perforación y tronadura para el arranque y chancado primario del mineral. El manejo de materiales es altamente mecanizado y/o automatizado (utilización de equipos LHD, ferrocarriles, correas transportadoras, etc.), lo que hace un trabajo más fluido y con mayores estándares de seguridad a las operaciones. Es una alternativa técnica y económicamente factible para la transición desde una faena a rajo abierta a una operación subterránea (Banfi, p.43). 

Desventajas:

Poco Selectivo en el arranque del mineral. Minería lenta y de gran extensión Alto costo de preparación (en el caso de PC-HP es el mayor) Alta probabilidad de colgaduras (mineral atascado en las bateas), lo que hace disminuir la producción. Riesgo de generar excesiva sismicidad e incluso estallidos de rocas si la actividad minera no es bien conducida. Riesgo de colapsos si l actividad minera no es bien controlada (especialmente en método convencional). Alto costo de reparación de pilares sobrecargados en el nivel de producción. Genera subsidencia a gran escala, con todas las consecuencias medioambientales que derivan de este.

Página 13


3.2. VENTAJA Y DESVENTAJAS DE PC-HC V/S PC-HP PAG 81-90 PC-HC (H. Convencional) Posee un mejor flujo de mineral por las bateas. Al poseer una socavación alta, favorece la fragmentación del mineral al inicio de la extracción, y una menor frecuencia de colgaduras. Al poseer tiros radiales, favorece el estado de las perforaciones. Posee una menor sismicidad. La velocidad de socavación se ve favorecida por la preparación adelantada que se lleva por delante del frente de socavación. Debido a que posee la preparación por delante del frente , es mas favorable para regularizar la geometría o ciertos cambios, al tener los desarrollos necesarios para incorporar bateas.

PC-HP (H. Previo) En esta variable, es la mas favorable según la estabilidad de los pilares del nivel de producción. La calidad de producción es la mas favorable, debido a que los puntos de extracción están en zona relajada, lo que reduce el daño de estas. Posee mayor área de producción que las demás variantes, lo que lo hace más favorable. Los piques de traspaso se realizan en zona relajada, lo que recibe menos daño que método por HC. Gracias a la presencia de la losa (distancia desde el punto de extracción, a hasta el área de socavación) las labores del NP sufren menos daño.

Los pilares del nivel de hundimientos Desventajas son inestables, lo que brinda inseguridad a la operación. En cuanto a la calidad de la producción es la mas desfavorable, debido a que sus puntos de extracción tienen a presentar mayores daños, al exponerse a la zona de transición. Posee una menor área de producción, lo que lo hace mas desfavorable. Los piques están en zona preminería, la cual se van dañando mientras se avanza por el frente de socavación. Debido a la ausencia de losa, las labores del NP sufren mas daño.

Posee una socavación baja, lo que provoca una menor fragmentación del mineral, y mayor probabilidad de colgaduras. Los tiros paralelos para la socavación desfavorece el estado de las perforaciones (debido a que la zona de transición afecta a todo el largo de la perforación) . Posee mayor sismicidad. La velocidad de socavación se ve desfavorecida debido a que la preparación se lleva bastante detrás del frente. Al tener los desarrollos y construcciones por detrás del frente, es mas desfavorable al momento de regularizar la geometría del frente de extracción.

Ventajas

Página 14


CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Después de la investigación, podemos concluir lo siguiente: Panel Caving es un método rentable al momento de explotar menas primarias, motivo por el que se limitaba el uso de Block Caving. Las variantes del PN, incluyendo Panel Caving con Hundimiento Previo, ocupan el mismo principio, por hundimiento del macizo rocoso mediante un corte basal, causando la fragmentación del mineral, para luego ser recolectado mediante bateas y zanjas. Las variantes del Panel Caving varía principalmente en la secuencia de l as operaciones. El uso de cierto método, en este caso PC-HP depende de las necesidades de la faena. Es fundamental tener en cuenta los estados del macizo rocoso al momento de usar el método PV-HP. A diferencia de Block Caving, Panel Caving es un sistema mecanizado, por el uso de LHD´s, camiones, coreas transportadoras, entre otros. El método PC-HP posee una mayor seguridad que por hundimiento convencional. Recomendaciones Se recomienda enormemente este método, por sobre Block Caving, si las operaciones se encuentran en roca primaria. Es recomendable usar un sistema, lo mas mecanizado posible, para que se logre una mayor productividad y provecho del método Panel Caving, ya sea cualquiera de sus variantes. Panel Caving por Hundimiento Previo posee una menor exposición de personal y equipos en la zona de Abutment Stress (zona de transición) en cmparación del Hundimiento Convencional, por lo que se recomienda PN-HP para una mayor seguridad. Las zanjas y bateas tienen una gran importancia en este método, debido a que recibe todo el mineral fracturado. Se recomienda realizar estudios a las bateas de este método, analizando su tamaño y forma, de esta forma obtener una operación fluida, sin atascamiento de mineral, y tener bateas de mayor área para recibir una mayor cantidad de material fracturado.

Página 15


REFERENCIAS









Salgado, Jonathan (2009). Secuenciamiento genérico de obras para la planificación de preparación minera, mina El Teniente. Memoria para optar al título de ingeniero civil de minas. Universidad de Santiago de Chile. Banfi Letelier, Raul (2010). Metodología para la transición desde hundimiento convencional a hundimiento previo y viceversa para método panel caving en roca primaria mina El Teniente. Memoria para optar al titulo de ingeniero civil de minas. Universidad de Santiago de Chile. Belmar Guzman, Joseph (2012). Caracterización de las variantes del método Panel Caving, roca primaria, mina El Teniente . Memoria para optar al titulo de ingeniero civil de minas. Universidad de Santiago de Chile. Cavieres, P.(1999). Evolucion de los métodos de explotación en la mina El Teniente. Curso #5, Gestión de innovación tecnológica. “

Página 16

Panel Caving Hundimiento Previo

Recommend Documents