Preparacion de Una Mina a Tajo Abierto

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA

FACULTAD DE INGENIERÍA Escuela Académico Profesional de Ingeniería Geológica

INTRODUCCIÓN La minería a cielo abierto se caracteriza por los grandes volúmenes de materiales que se deben mover. La disposición del yacimiento y el recubrimiento e intercalaciones de material estéril determinan la relación estéril/mineral estéril/mineral con que se debe extraer este último. Este parámetro, comúnmente denominado "ratio", puede ser muy variable de unos depósitos a otros, pero en todos condiciona la viabilidad económica de las explotaciones y, consecuentemente, la profundidad que es posible alcanzar por minería de superficie. Desde la aparición de los computadores y máquinas de cálculo cada vez más poderosas, la industria minera ha introducido estas herramientas para facilitar las tareas programadas en una faena: estimación de recursos, manejo de bases de datos, formulación de planes mineros etc. En particular para la planificación minera a cielo abierto, han sido numerosas las investigaciones en torno al problema de la definición del pit final y al problema de la secuencia óptima de extracción de bloques. b loques. Pero nos encontramos con que en la actualidad las herramientas ocupadas, que son ampliamente aceptadas en la industria, no han sido comparadas entre sí. La planificación minera define el negocio minero, a través de la definición definición de las reservas extraíbles, extraíbl es, vida de la mina y la capacidad de producción, cada uno de estos se sustenta en estimaciones y cálculos realizados con diferentes metodologías contenidas en los software que no han sido comparadas entre sí para definir un estándar en la industria.

Preparación General de una Mina a Tajo Abierto

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RESUMEN La Minería a Cielo Abierto es una explotación en superficie que extrae en franjas horizontales llamados bancos, en forma descendente a partir del banco que está en la superficie. Normalmente para la remoción de un banco de mineral es necesario extraer el material estéril que lo cubre, lo que se llama desbroce y expresa una relación de tonelaje de desmonte a mineral, este ratio es totalmente variable entre las minas ya que dependen netamente de la posición y tipo de yacimiento, yacimiento, que es totalmente variable. Este tipo de explotación es de gran volumen y se aplica en yacimientos masivos de gran tamaño, cerca de la superficie, puesto que a mayor profundidad aumentará la cantidad de material estéril a remover (radio de desbroce) aumentando aumentando en consecuencia consecuencia el costo de producción. Este método se utiliza principalmente en yacimientos de mineral diseminado, y se basa en la extracción de todo el material donde se ubica el mineral. Ello supone mover grandes volúmenes, y, inevitablemente, utilizar equipos de gran capacidad. Un parámetro que adquiere singular importancia, es la p roporción roporción que representa representa el mineral sobre el total (en volumen o en TM), y que determina si la mina a cielo abierto es o no viable económicamente. El proceso de planificación se relaciona con la estrategia a seguir para la extracción de potenciales recursos desde una condición inicial, hasta los límites finales de la mina.


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ÍNDICE INTRODUCCIÓN

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RESUMEN

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CAPÍTULO I: SISTEMA DE CLASIFICACIÓN DE MINERÍA A CIELO ABIERTO

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CAPÍTULO II: TERMINOLOGÍA USADA EN MINADO SUPERFICIAL.

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CAPÍTULO III: PARÁMETROS DE DISEÑO

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3.1. CRITERIOS PARA EL DISEÑO 3.2. IMPORTANCIA DE LA DETERMINACIÓN FÍSICA 3.3. CONSIDERACIONES BÁSICAS DE DISEÑO 3.3.1. ALTURA DE BANCOS 3.3.2. PENDIENTE DEL SUELO DEL PIT 3.3.3. BERMAS 3.3.4. CUNETA 3.3.5. ZANJA 3.3.6. DISTANCIA DE SEGURIDAD 3.3.7. ÁNGULOS DE PENDIENTES TOTALES DEL PIT 3.3.8. UBICACIÓN DE LAS PLANTAS DE SUPERFICIE 3.4. DISEÑO DE ACCESOS Y PARÁMETROS GEOMÉTRICOS DE UNA MINA A CIELO ABIERTO. 3.4.1. CAMINOS DE TRANSPORTE 3.4.2. ACCESOS-RAMPAS 3.4.3. ÁNGULOS DE TALUD 3.5. TOPOGRAFÍA Y PLANIMETRÍA 3.6. REPRESENTACIONES GRÁFICAS DE LAS MINAS A TAJO ABIERTO

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CAPÍTULO IV: YACIMIENTOS APARENTES Y SU APLICACIÓN MEDIANTE TAJO ABIERTO

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4.1. YACIMIENTOS TIPO MANTO 4.1.1. MANTO HORIZONTAL 4.1.2. MANTO INCLINADO 4.2. YACIMIENTOS TIPO VETA 4.2.1. VETA VERTICAL 4.3. YACIMIENTOS CON CUERPOS SATÉLITES CASO Nº1: CUERPOS CON SIMILARES LEYES. CASO Nº2: CUERPOS CON DISTINTAS CARACTERÍSTICAS DE LEYES EN PROFUNDIDAD.

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CAPÍTULO V: EJEMPLOS DE MINADO A TAJO ABIERTO EN EL PERÚ

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FACULTAD DE INGENIERÍA Escuela Académico Profesional de Ingeniería Geológica 5.1. MINA ANTAMINA 5.2. MINA CUAJONE 5.3. YANACOCHA 5.4. MINA RÍO HUAYPETUE 5.5. MINA TOQUEPALA

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CAPÍTULO VI: ÍNDICES DE LA GESTIÓN DE PRODUCCIÓN

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6.1. ÍNDICES OPERACIONALES 6.1.1. DISPONIBILIDAD FÍSICA 6.1.2. Í NDICE DE MANTENIMIENTO 6.1.3. Í NDICE DE UTILIZACIÓN 6.1.4. APROVECHAMIENTO 6.1.5. FACTOR OPERACIONAL 6.1.6. RENDIMIENTO 6.1.7. RENDIMIENTO EFECTIVO

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CAPÍTULO VII: FACTORES DEL MEDIO AMBIENTE Y SEGURIDAD

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7.1. FACTORES ABIÓTICOS 7.2. FACTORES BIÓTICOS 7.3. SEGURIDAD INDUSTRIAL MINERA 7.3.1. OBJETIVOS ESPECÍFICOS DE LA SEGURIDAD 7.3.2. CONCEPTOS GENERALES DE SEGURIDAD EN MINERÍA 7.3.3. FACTORES QUE INFLUYEN EN LA SEGURIDAD 7.3.4. EQUIPO DE PROTECCIÓN PERSONAL 7.3.5. SEÑALIZACIÓN 7.4. SEGURIDAD EN LOS ACCESOS 7.5. SEGURIDAD EN EL ACARREO Y DESCARGA DE MATERIALES 7.6. SEGURIDAD EN LA OPERACIÓN DE MAQUINARIAS

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CAPÍTULO VIII: COSTOS DE MINADO EN GENERAL

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8.1. PERFORACIÓN 8.2. TRONADURA 8.3. CARGUÍO 8.4. TRANSPORTE 8.5. SERVICIOS MINA 8.6. IMPREVISTOS

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CAPÍTULO IX: VALOR DEL MINERAL Y COSTO DEL MINADO

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9.1. PRODUCCIÓN ANUAL DE MINERAL Y DESMONTE.

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FACULTAD DE INGENIERÍA Escuela Académico Profesional de Ingeniería Geológica CONCLUSIONES

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BIBLIOGRAFÍA

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Índice de Figuras Cuadro 1. Clasificación de los Métodos de Explotación Superficial 4 Figura 1. Terminología empleada en una Mina a Tajo Abierto 5 Figura 2. El proceso de diseño de minas a Tajo Abierto 7 Figura 3. Sección transversal de un pit típico, indicando los parámetros de diseño básicos del pit 9 Figura 4. Mina a cielo abierto con bancos múltiples. 11 Figura 5. Distancias en bermas 12 Figura 6. Simple red de transporte en una mina a rajo abierto 15 Figura 7. Vista de la Mina Bingham Canyon 16 Figura 8. Ruta de camino dentro de un pit, 17 Figura 9. Incremento de Ángulo de Talud 21 Figura 10. Disminución de Ángulo de Talud 21 Figura 11. Sección Transversal Geológica Típica 22 Figura 12. Plano Geológico para Banco 4650 (Mina Bingham Canyon) 23 Figura 13. Modelo de bloque geológico 23 Figura 14. Vista isométrica de un diseño de camino para un segmento recto, usando pies, crestas, con líneas de tres dimensiones 24 Figura 15. Cresta (línea continua) y pie (línea discontinua). Los contornos pueden utilizarse para representar gráficamente un talud de pit 25 Figura 16. Manto horizontal. Leyes uniformes 26 Figura 17. Manto horizontal 26 Figura 18. Manto inclinado: leyes uniformes 28 Figura 19. Cuerpos con similares leyes 32 Figura 20. Cuerpos con distintas leyes en profundidad 32 Figura 21. Mina Antamina 33 Figura 22. Mina Cuajone: Ubicación 34 Figura 23. Mina Cuajone: Proceso de Minado 34 Figura 24. Operaciones en Mina Toquepala 36 Figura 25. Factores Abióticos 42 Figura 26. Factores Bióticos 42 Figura 27. Seguridad en los accesos 47 Figura 28. Diseño de los bloques 55 Figura 29. Valor de mineral en años 55 Figura 30. Evaluación Económica de un Proyecto 58


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CAPÍTULO I: SISTEMA DE CLASIFICACIÓN DE MINERÍA A CIELO ABIERTO La clasificación incorpora la información dependiendo de las características intrínsecas de la geometría del yacimiento. La clasificación de minería a cielo abierto, puede basarse en la capacidad fundamental para trasladar el mineral roto a una distancia determinada. Estas se basan principalmente en la profundidad del depósito siendo una función de su inclinación. Los yacimientos planos tienden a ser poco profundas, pero tienen tendencia a ser depósitos masivos a profundidad. A partir de esto resulta una serie de relaciones. La explotación de canteras parece ser anómala debido a (1) relativamente pendientes más pronunciadas (pozo), (2) medios especializados de excavación y manipulación, y (3) menor cantidad crítica de la sobrecarga. La parte inferior del pozo de alimentación en trituradoras y un sistema de comunicación, que transporta el material a la deriva a través de una superficie horizontal o inclinada (Darling, 1989). En contraste con la clasificación subterránea, la superficie no está formada hacia el interior de la tierra. Esto se debe a la profundidad y por lo tanto la técnica de excavación, manejo de mineral estéril, y relación de desbroce están relacionados a la geometría del depósito particularmente a la inclinación de la veta. La clasificación anterior, no reconoce esta relación (Hartman 1987; Lewis y Clark 1964; Morrison y Russell 1 973; Stout 1980, Thomas 1973).

Excavación Forma (inclinación)

Caracteristicas del Yacimiento

Relación de desmonte

Método de minado Manejo de residuos

Excavación Hidraúlica, scoop, Placeres - sluices - Dragas túneles de succión -Profundización

Superficial

Bajo

In-Situ

En Superficie

Moderado

Echadero

Scoop, túneles, altos explosivos

Contorno en la cumbre de una montaña

Moderado

Moderado

Necesita muro alto

Taladro

Barreno

Profundo

Alto (quite pared colgante y pie de las paredes)

Arrastre (para transportar mineral)

Explosivos

Cielo Abierto

Rangos

Depende de la profundidad

Arrastre (para transportar mineral)

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Cielo Abierto

Plano

Tabular

Inclinado

Masivo

Cuadro 1. Clasificación de los Métodos de Explotación Superficial


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CAPÍTULO II: TERMINOLOGÍA USADA EN MINADO SUPERFICIAL. A continuación se definen los principales parámetros geométricos que configuran el diseño de una explotación a cielo abierto

Banco: Se puede definir como un saliente o borde que forma un solo nivel de operación sobre el cual el material, mineral o estéril se minan retrocediendo del borde hasta la cara del banco. EL mineral o estéril se remueve en capas sucesivas, cada una de las cuales es un banco. Varios bancos pueden estar en operación simultáneamente y en diferentes partes y a diferentes elevaciones. Altura del Banco: Es la distancia vertical entre el punto más alto del banco y él píe del banco. La altura del banco es normalmente dada por las especificaciones de la maquinaria o de operación tales como: Perforadoras, palas, y normas oficiales. Talud del Banco: Es el ángulo medido en grados entre la horizontal y una línea imaginaria que une él píe del banco con la cresta del mismo. Límite de la Explotación: Son las extensiones verticales y laterales en las cuales la mina a cielo abierto puede ser económicamente explotable. El costo de la remoción de la sobrecapa o material estéril contra el valor minable del mineral es por lo general el primer factor que controla el límite de minería. Bermas: Son aquellas plataformas horizontales existentes en los límites de una explotación sobre los taludes finales, que contribuyen a mejorar la estabilidad de un talud y las condiciones de seguridad. El intervalo de las bermas y su anchura, así como el ángulo de talud, se establecen por condicionantes geotécnicos y de seguridad y, en ocasiones, por consideraciones operativas si se utilizan como pistas de transporte. Botadero: Sitio para colocar pilas o montón de rocas o de minerales en superficie, o bajo tierra, antes de ser transportados fuera de la mina. Descapote: Remover el estéril encima de un yacimiento, en una explotación a cielo abierto. Escombro: Mineral o roca que ha sido rota por la voladura.

Figura1. Terminología empleada en una Mina a Tajo Abierto


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CAPÍTULO III: PARÁMETROS DE DISEÑO 3.1. CRITERIOS PARA EL DISEÑO En el momento de proyectar una mina a cielo abierto se tiene que haber cubierto la etapa de investigación geológica, fruto de la cual se obtendrá el modelo del yacimiento con todas sus características litológicas y estructurales, que permitirán optimizar la geometría del hueco final y establecer la planificación de las labores, el control y previsión de la calidad de los minerales y, en suma, la rentabilidad del negocio. En el momento de proyectar una mina a cielo abierto se deben tener en cuenta cuatro grupos de parámetros: 

Geométricos: En función de la estructura y morfología del yacimiento, pendiente del terreno, límites de propiedad, etc.

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Geotécnicos: Dependientes de los ángulos máximos estables de los taludes en cada uno de los dominios estructurales en que se haya dividido el yacimiento.



Operativos: Dimensiones necesarias para que la maquinaria empleada trabaje en condiciones adecuadas de eficiencia y seguridad: alturas de banco, anchuras de berma y pistas, anchuras de fondo, etc.



Medioambientales: Aquellos que permiten la ocultación a las vistas de los huecos o escombreras, faciliten la restauración de los terrenos o la reducción de ciertos impactos ambientales.

Una mina a tajo abierto es una excavación superficial, cuyo objetivo es la extracción de mineral. Para alcanzar este mineral, usualmente es necesario excavar grandes cantidades de roca estéril.

Figura 1. Vista conceptual de tres dimensiones de una mina a tajo abierto, ilustrando el yacimiento original, el límite final del pit y el camino de transporte Preparación General de una Mina a Tajo Abierto

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FACULTAD DE INGENIERÍA Escuela Académico Profesional de Ingeniería Geológica La selección de los parámetros físicos de diseño, tales como los taludes, la planificación del programa de extracción de mineral y estéril, constituyen una labor ingenieril desafiante y de gran importancia económica.

Figura 2. El proceso de diseño de minas a Tajo Abierto

En el proceso de diseño de minas a Tajo Abierto, el primer paso consiste en la construcción de un modelo de base de datos del yacimiento, incluyendo su información topográfica, geológica, geotécnica y de costos. Esto es seguido de una etapa conceptual en la cual se consideran las alternativas de diseño. Por ejemplo, un sistema de transporte de materiales convencional que utilice camiones de transporte, resultará en un diseño minero distinto de un sistema de transporte y chancado dentro del pit. La secuencia de extracción se debe diseñar tomando en cuenta la ubicación del sistema de correas transportadoras y el de la chancadora in-pit, los cuales se deberán trasladar hacia diferentes puntos cada cierto tiempo. El número de camiones requerido en el pit, dependerá del tipo de transporte que se seleccione. Existen siempre muchas alternativas para crear una mina a tajo abierto y cada una de éstas resultará en un plan de extracción y flujo de caja distintos. La ubicación y el tamaño de las instalaciones son extremadamente importantes para el proceso de diseño final subsiguiente. Por ejemplo, el tamaño de la planta procesadora y de la chancadora, determinarán la capacidad de producción máxima de la mina. La capacidad de producción, juega un rol primordial en la determinación del flujo de caja, el que puede afectar toda la estrategia económica de la propiedad minera. La ubicación de la chancadora y los botaderos, tendrán un mayor efecto en los requerimientos de los sistemas de transporte y los costos operacionales. Preparación General de una Mina a Tajo Abierto

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FACULTAD DE INGENIERÍA Escuela Académico Profesional de Ingeniería Geológica La etapa de diseño en sí es un proceso iterativo. Inicialmente, se deberá llevar a cabo una optimización de los límites económicos del pit basados en la maximización del ingreso. La ubicación de los límites económicos del pit dependen de alguna forma de los aspectos del flujo de caja y, por lo tanto, podría resultar necesario evaluar otros límites económicos, distintos de aquéllos inicialmente estimados para incluir el flujo de caja en la determinación de la ubicación de los límites del pit. Luego, se deberá desarrollar una secuencia de extracción para los diversos sistemas de transporte y tasas de producción, etc. Se desarrollarán los requerimientos de equipos para cada una de las alternativas, y se creará un análisis de flujo de caja para todo el plan. Para cada sistema de transporte, capacidad de producción, etc. a ser considerados, se debe crear un diseño completo, incluyendo el programa de producción, la selección de equipos y flujos de caja con el objeto de seleccionar la mejor alternativa.

3.2. IMPORTANCIA DE LA DETERMINACIÓN FÍSICA Los yacimientos se dan bajo una gran variedad de determinaciones geológicas estructurales y topográficas. Estas condiciones, tienen una gran influencia en la planificación minera.

Los costos de transporte resultan ser un componente importantísimo entre los costos de extracción totales de una mina a tajo abierto. Por lo general, tanto el mineral como el estéril son cargados en camiones después de la tronadura y son dispuestos fuera del pit. El mineral va a la chancadora y el material estéril es localizado directamente en los botaderos. Asimismo, cuando existe lixiviación en pilas, el mineral se deja normalmente en la chancadora. Posterior a esto, se utilizan las correas transportadoras para transportar los materiales por las diversas instalaciones procesadoras. Generalmente, las correas transportadoras no se pueden utilizar antes del proceso de chancado. Algunas minas emplean chancadoras móviles ubicadas en el pit para chancar el mineral y, en algunos casos, material estéril, y de esta forma, las correas transportadoras se pueden utilizar transportar material fuera del pit. Existe una amplia variedad de alternativas, incluyendo las correas transportadoras ubicadas en túneles dentro de las paredes de pits, correas transportadoras de ángulo alto, las que viajan hacia arriba de las paredes del pit, etc. Otras opciones incluyen un sistema de paso de mineral ubicado en el interior o adyacente al pit para trasladar el mineral hacia un sitio de carga subterráneo y/o planta de chancado. La planta, desde el punto de vista del transporte de materiales, debería ubicarse cerca del pit. Para la mayor parte de los minerales, incluyendo el oro, cobre y plata, el contenido mineralógico es un pequeño porcentaje del tonelaje total del material procesado en la planta. Luego se procesa la porción de material estéril (relaves). Por lo general, este material se torna muy fino durante la etapa de procesamiento en la forma de fango con un contenido más alto de agua. Este material normalmente debe ser dispuesto en represas. A menudo, por una diversidad de razones, no es posible ubicar la planta cerca del pit. En topografía resistente, podría no existir ningún espacio suficiente para la planta cerca del pit. Si la planta está ubicada cerca del pit a gran altura y distante, dicha condición dificultará muchos otros aspectos de la operación. Podría ser mejor en tales casos trasladar la planta a


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FACULTAD DE INGENIERÍA Escuela Académico Profesional de Ingeniería Geológica un área de menor altura en donde el medio operativo sea mucho más favorable, espacio suficiente y conveniente para la instalación y construcción de represas de relaves, etc. A medida que la mina procede su excavación, el pit se torna convencional. Es posible obtener un buen retorno del capital invertido en el primer período debido al hecho de que gran parte de la extracción de material estéril podría postergarse. Al planificar una mina a tajo abierto bajo este tipo de determinación topográfica, se podría buscar un área de baja extracción de estéril y comenzar la extracción en ese lugar. Habiendo tenido acceso a una buena superficie de extracción, parte de la extracción de estéril podría comenzar en los niveles superiores en tanto que el mineral es explotado a niveles más bajos. Un buen nivel de comprensión sobre la geología estructural básica, puede resultar de gran ayuda para los ingenieros de planificación de minas. La estrategia de planificación de minas, variará en forma dramática, dependiendo siempre de las condiciones de las distintas determinaciones físicas.

3.3. CONSIDERACIONES BÁSICAS DE DISEÑO La selección de los parámetros de diseño básicos, es extremadamente importante. Los parámetros a ser evaluados son los siguientes: 1) Ancho y pendiente del camino de transporte 2) Plan del camino de transporte 3) Talud del suelo del pit 4) Ancho e intervalo de bermas 5) Pendiente total y pendiente local 6) Ubicación de la infraestructura principal

Figura 3. Sección transversal de un pit típico, indicando los parámetros de diseño básicos del pit


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FACULTAD DE INGENIERÍA Escuela Académico Profesional de Ingeniería Geológica En la Figura 3, los parámetros básicos que se ilustran, incluyen una altura de banco de 15 mts., con 3 bancos por berma. Un talud de 81 grados, se puede combinar con un ancho de camino de 30 mts. y un ancho de berma de 15 mts. El talud total resultante, es de 54.6 grados. Un cambio de un grado en la pendiente total, puede resultar en un cambio de toda la situación económica del proyecto dentro del rango de los 10 millones de dólares.

3.3.1. Altura de Bancos La selección para la altura de bancos, se rige por el tamaño del equipamiento de perforación y de carga a emplear y, en algunas ocasiones, por condiciones referidas a la mezcla de minerales. La dimensión de altura máxima de perforación en una pala, es la pauta primordial para determinar la altura de los bancos. Como regla general, se espera un aumento en la altura de bancos. Las razones para esto son las siguientes:

a) Eficiencia en la Perforación Una mayor altura de bancos, reduce el tiempo de demora en montaje del equipo por tonelada perforada. Además, para un tipo de perforación determinado, la perforación de pasadura y los explosivos, se aplican uniformemente a fin de obtener un mayor tonelaje. Mientras mayor sea la diferencia en la altura de los bancos, mayor será el ahorro en el costo. Esto supone que una sola perforación simple, pueda mantenerse en la medida que la eficiencia operacional y la vida de la broca, puedan verse afectadas al utilizar perforaciones con múltiples barras.

b) La Eficiencia de la Pala Las reservas fragmentadas, que pueden generarse en la parte delantera de la pala, son directamente proporcionales a la altura de los bancos. Un aumento de las reservas fragmentadas, reducirá la frecuencia de tronadura y deberá esto reflejarse en una reducción del tiempo de demora de la pala cargadora ocasionado por el requerimiento de movimiento reducido. Adicionalmente, la mayor cantidad de desechos, reduce la cantidad de movimiento requerido como para mantener el proceso de excavación mientras se realiza la carga de camiones.

c) Control de Pendientes y Dilución En algunos tipos de yacimientos, tales como los metales preciosos, la segregación de zonas de alta ley durante la excavación y la minimización de dilución, son particularmente importantes. Una altura de banco reducida favorece estos aspectos. Algunas minas de oro grandes utilizan bancos de 7 mt. de mineral y bancos de 14 mt. de material estéril.


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Figura 4. Mina a cielo abierto con bancos múltiples.

3.3.2. Pendiente del Suelo del Pit En muchas operaciones, el suelo de una mina a tajo abierto, se declina para facilitar el drenaje en su superficie por períodos en donde las precipitaciones son mayores o por la afluencia de aguas superficiales que se vierten en corrientes, como resultado del derretimiento de la nieve. El suelo en una mina a tajo abierto, alcanza un declive del 1% al 2% hasta lograr una velocidad de drenaje suficiente como para evitar cualquier obstáculo o hundimiento en el suelo de la mina. La dirección de la pendiente debería ser de tal forma que el agua escurra libremente hacia el área de trabajo. En algunos casos, esto mismo podría requerir una doble declinación del suelo de la mina, si la entrada a uno de los bancos se encuentra más bien en un punto medio y no al final o al otro extremo. En minas a tajo abierto más grandes, la pendiente del suelo generará considerables diferencias de altura entre un extremo del banco hasta el extremo del otro banco. Por lo tanto, se recomienda generalmente identificar los bancos de trabajo en los planos de minas no por su altura, como se acostumbra hacer, sino que por un nombre de banco. Al relacionar la información del modelo geológico con el plan de extracción a corto plazo, es necesario tener cuidado de considerar todas las diferencias de alturas de los modelos que se estén usando.

3.3.3. Bermas Las bermas sirven como áreas de captación para el material de pérdida que se filtra por las paredes de la mina. El intervalo de la berma utilizado depende del tamaño del equipo que se emplea para la excavación y el talud de la cara del banco. Si este talud es inferior a 45 grados y el material de pérdida se acumula en forma de bloques, entonces el material tiende a deslizarse más que a caer, condición en la cual, resulta común dejar una berma por cada tres bancos. Bajo condiciones normales, en que el talud es de 75º a 80º, manteniendo una adecuada tronadura de control y excelente operación de limpieza a medida que sobresale la cara de cada banco, es común que haya una berma por cada dos a tres levantes. Preparación General de una Mina a Tajo Abierto

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FACULTAD DE INGENIERÍA Escuela Académico Profesional de Ingeniería Geológica Los anchos de bermas entre los 12 a 18 metros son, por lo general, mejores, ya que permiten un acceso razonable para el transporte de carga y los tractores pesados para la limpieza de la berma.

Figura 5. Distancias en bermas

Bermas de seguridad o contención: Las bermas de seguridad o para la contención de derrames, se diseñan en función de la probabilidad de que ocurra algún siniestro geomecánico, como el desplazamiento de una cuña o volcamiento de roca (según sea el caso o la situación geomecánica), por lo que será de mucha importancia realizar un buen estudio de dicha probabilidad, ya que el ángulo de talud final de la zona estudiada depende de la longitud de berma recomendada. Debemos recordar que el ancho de bermas no necesariamente será uno en todo el tajo, sino que dependerá de las condiciones y características geomecánicas de cada sector.

3.3.4. Cuneta Tienen por objetivo detener o contener a los vehículos en caso de emergencia, por ello la cuneta que está hacia el tajo tendrá que ser más alta de modo que pueda detener efectivamente a cualquier vehículo en una emergencia sin que caiga. Comúnmente se utiliza como altura de cuneta hacia el tajo la mitad del diámetro de las ruedas en los equipos que transitan en el camino (camiones). Lo ideal es definir la altura considerando la pendiente del tramo, la resistencia a la rodadura, el tamaño de los equipos y en lo posible tener de referencia una prueba empírica de la situación.

3.3.5. Zanja La zanja se construye con el fin de canalizar las aguas de drenaje. Al no canalizar dichas aguas se corre el riesgo de que estas dañen y corten los caminos. Las zanjas por lo general tienen un ancho de 1 metro por una profundidad de 50 centímetros, lo cual dependerá de las condiciones de drenaje de la zona (lluvias, escurrimientos superficiales o subterráneos).


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3.3.6. Distancia de seguridad La distancia de seguridad considera el efecto visual que se produce al conducir un equipo de gran altura, lo cual hace que el conductor perciba los objetos a una distancia menor de la que en realidad se encuentran. Esta distancia de seguridad deberá ser mayor a dicha distancia de percepción.

Pistas para cruce de camiones o doble vía:

3.3.7. Ángulos de Pendientes Totales del Pit El diseño de las paredes del pit, debe considerar los parámetros de resistencia del material que conforma las paredes, la orientación de la estructura rocosa, intervalo y ancho de la berma. A menudo, el ángulo de la pendiente total del pit, se rige más por la elección de la altura de un banco en particular, el intervalo de las bermas, su ancho y talud de cara, que por cualquier otra consideración geotécnica. Asimismo, y por una continua inclinación de la pared de pie de 75º a 80º, es evidente que el talud entre bermas debería ser de 81º. Habiendo seleccionado los parámetros de diseño básicos apropiados, el ángulo máximo resultante entre bermas es de 54.6º sin considerar los aspectos geotécnicos, como son: la resistencia de la roca, la estructura, presiones de aguas freáticas, etc., los cuales resultan importantes de considerar. Es necesario realizar un análisis geotécnico para determinar si é sta pendiente o ángulo total es seguro de acuerdo a la profundidad de la mina planificada. En algunos casos, este estudio Preparación General de una Mina a Tajo Abierto

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FACULTAD DE INGENIERÍA Escuela Académico Profesional de Ingeniería Geológica indicará que las pendientes mucho más empinadas, resultarán estables, condición de la cual no se puede sacar ventaja en caso que los parámetros discutidos son determinados por medio de otras consideraciones, como se muestra en este ejemplo.

3.3.8. Ubicación de las Plantas de Superficie Las plantas de superficie, incluyen cierta infraestructura, tales como los garajes de mantención, oficinas, chancadoras, sistemas de traspaso de mineral por túneles, plantas procesadoras de mineral, etc. Como regla general, estas plantas deberían mantenerse a cierta distancia fuera de los límites del pit, de tal forma que estén seguras y protegidas de cualquier derrumbe de rocas ocasionado por tronadura o movimiento vibratorio, sirviendo el centro de gravedad como el mejor componente de toda la operación minera. Se deberá observar que para yacimientos muy grandes, es posible justificar económicamente la construcción de algunas plantas dentro del límite definitivo del pit del yacimiento. El ahorro potencial en los costos de operación, sería entonces una compensación de estos costos para reubicar o reemplazar la planta en el futuro. La ubicación de las plantas por las cuales deben circular los ca miones de transporte, afectará en gran parte los costos de operación.


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3.4. DISEÑO DE ACCESOS Y PARÁMETROS GEOMÉTRICOS DE UNA MINA A CIELO ABIERTO. Dentro de las actividades permanentes en una explotación minera se encuentra la construcción o habilitación de accesos. En un tajo abierto se requiere ir coordinando la ejecución de las actividades productivas diarias con la ejecución de las actividades que dicen relación con esta construcción de accesos, las cuales tendrán que satisfacer las siguientes restricciones: 1. Debe permitir el acceso libre y seguro a la zona determinada. 2. Debe permitir el acceso a tiempo a la zona determinada, de acuerdo al programa de producción. 3. Debe cumplir con las restricciones geométricas de los equipos y las actividades. 4. Debe cumplir con las restricciones geomecánicas del sector. 5. Debe permitir la extracción de todo el material relacionado con el sector. 6. Debe permitir la realización de actividades paralelas en completa seguridad. Como vemos no es tan sencillo acceder a un sector, especialmente en condiciones en que se realizan variadas actividades en el mismo sector (tránsito de vehículos, equipos operando, etc.), por lo que dicha tarea deberá programarse de tal modo de que se genere el menor impacto negativo en el resto de la operación, considerando que es una actividad clave dentro de la operación misma. Dentro de esta actividad participan los equipos de servicios mina, aunque a veces se requiere de la participación de los equipos productivos (perforación, tronadura, carguío y transporte) para realizar movimientos específicos de materiales.

Figura 6. Simple red de transporte en una mina a rajo abierto Preparación General de una Mina a Tajo Abierto

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FACULTAD DE INGENIERÍA Escuela Académico Profesional de Ingeniería Geológica La construcción de los accesos deberá cumplir con restricciones geométricas y geomecánicas, de modo de garantizar que los equipos que por ellos circulen lo hagan en condiciones adecuadas a su operación, evitando el deterioro prematuro de los equipos y los accidentes. En lo que respecta a la geomecánica podemos mencionar que los accesos habilitados deberán regirse por las restricciones geomecánicas de la mina, ya que deben estar exentos de cualquier riesgo de inestabilidad.

3.4.1. Caminos de Transporte Las minas a tajo abierto, requieren a lo menos de un camino de transporte y, en algunas ocasiones, más de uno, dependiendo de la configuración del yacimiento a minar hasta alcanzar la profundidad definitiva. La determinación de la ruta del camino de transporte dentro del pit como para maximizar la recuperación económica de la reserva de mineral, minimizar los costos de transporte y asegurar las condiciones operativas, es una actividad de diseño enormemente desafiante. El límite final de una mina a tajo abierto se determina inicialmente de acuerdo a los algoritmos económicos computacionales, y estos no consideran a aquéllos asociados al camino de transporte. El punto de entrada a la mina para un camino de transporte, es un aspecto de diseño importante. La selección de este punto de entrada afectará los siguientes aspectos económicos y operacionales: a) El levante vertical del material que sale de la mina. Costos en transporte son directamente proporcionales al levante vertical. b) El tiempo de ciclo que realiza el camión hasta la chancadora, los botaderos de estéril, y las pilas de lixiviado. c) La secuencia de extracción tanto para el mineral como para la estéril. d) La ubicación de los límites finales del pit, incluyendo el camino de transporte. e) La reserva mineral del pit. Se requiere de una mayor extracción de estéril para crear el camino de transporte. Parte del mineral se perderá en el proceso.

Figura 7. Vista de la Mina Bingham Canyon La Figura 7 es una vista de la mina Bingham Canyon, una de las minas de cobre más grandes a nivel mundial. El sistema de caminos toma una forma espiral, que nace desde el área superior, al lado izquierdo.


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FACULTAD DE INGENIERÍA Escuela Académico Profesional de Ingeniería Geológica Al determinar la ubicación definitiva del camino de transporte, es necesario considerar los siguientes aspectos: el punto de entrada a la mina, la pendiente del camino, la inclusión de curvas en “U” y el radio mínimo de curvatura s en los virajes.

Figura 8. Ruta de camino dentro de un pit,

Al definir la ruta del camino dentro del pit, es posible crear un viraje en "U" (loop-back) en cualquier punto a fin de cambiar la dirección Asimismo, se deberá considerar un diseño espiral alrededor de la mina, un camino a un solo lado de ella con curvas en “U”, o una combinación de estos dos métodos. El tamaño y la

orientación del yacimiento, la ubicación de las reservas con mayor valor y las condiciones geotécnicas dentro de las diversas áreas de la pared, determinarán esto considerablemente. El camino se puede crear ubicándolo 100% dentro del límite económico del pit. Otra alternativa es ubicar el camino 100% más allá del límite económico del pit,. El resultado económico de los dos diseños será diferente y dependerá del valor y ubicación de las reservas en relación a la ubicación del camino. Los aspectos económicos de cualquier diseño de camino en particular, se pueden evaluar comparando el valor económico del pit resultante con el pit inicial sin camino. Esto implica una estimación de reservas entre los dos pits con un sistema de planificación minera. Condiciones de diseño importantes para las características de superficie de los caminos de transporte, incluyen el ancho del camino, la creación de coronas y zanjas para el drenaje, la selección de materiales de superficie, el peralte de las curvas del camino y el diseño de las condiciones de seguridad, tales como bermas o rampas de emergencia.

3.4.2. Accesos-Rampas Para la explotación de un tajo abierto se puede observar que los accesos (rampas o accesos específicos) se visualizan de la siguiente manera:


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En puntos específicos, donde se requiere acceder a más de un banco, el acceso deberá cumplir con la siguiente configuración para lograr su objetivo:

Para el diseño de una rampa debemos considerar los siguientes datos, tomando en cuenta que una rampa se compone de varios tramos que no necesariamente tendrán las mismas características:      

Pi = Pendiente del tramo i (%). Ci+1 - Ci = Diferencia de Cota del tramo i (metros). Ai = Ancho del tramo i (metros). Ri = Radios de Curvatura en el tramo i (metros). Lri = Longitud real del tramo i (metros), es la que deben recorrer los equipos. Lai = Longitud aparente del tramo i (metros), es la que se ve en el plano.

La pendiente, el ancho y los radios de curvatura de cada tramo deben ser tal que los equipos que circulen por la rampa puedan alcanzar sus rendimientos productivos sin sufrir deterioros en su funcionamiento o estructura ni riesgos en la operación. La diferencia de cota de cada tramo por lo general resulta de la diferencia de cota de un banco y el siguiente, es decir la altura de bancos, a menos que se trate de un banco sin pendiente en el cual la diferencia de cota es cero.


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Longitud real = Longitud aparente * tg ( α) Lr i = Lai * tg ( αi) La longitud final de la rampa resultará de la suma de las longitudes reales de todos los tramos. Lr TOTAL = ∑Lri

La materialización de la rampa en el diseño de un tajo puede realizarse: a) Desde abajo hacia arriba, es decir tomando como punto de partida la pata del banco más profundo, lo que generaría una extracción extra de material al ampliarse el tajo o ensancharse más los bancos superiores (Corte). b) Desde arriba hacia abajo, es decir tomando como punto de partida la pata del banco más alto, lo que produciría un achicamiento del último banco, es decir puede que queden bloques sin extraer o hasta uno o más bancos sin explotar (Relleno). c) Tomando como referencia un banco intermedio, lo cual produciría un achicamiento menor en los últimos bancos y un ensanchamiento menor en los bancos superiores (Mixto). En el último caso se puede adoptar algún criterio como elegir el banco con mayor aporte de fino al proyecto, o el que permita maximizar el flujo final del proyecto, etc. Debemos considerar que para la construcción de las rampas y los accesos, debemos respetar las restricciones técnicas y físicas de la explotación, es decir definir bien los lugares en que se realizarán dichos accesos, donde no exista peligro de inestabilidad, entorpecimiento de la operación, etc.

3.4.3. Ángulos de Talud Sin duda uno de los parámetros geométricos más significativos en la explotación de un tajo son los ángulos de talud, ya que en la explotación misma una de las restricciones operacionales más relevantes es garantizar la estabilidad de cada uno de los sectores comprometidos, para lo cual se requiere mantener una geometría de diseño óptima, es decir Preparación General de una Mina a Tajo Abierto

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FACULTAD DE INGENIERÍA Escuela Académico Profesional de Ingeniería Geológica que permita un máximo beneficio económico en función de un mínimo factor de riesgo de que ocurra algún siniestro geomecánico. Los ángulos de talud con que se trabaja en una explotación son: - Ángulo de Talud de la pared del Banco: Representa la inclinación con que queda la pared del banco. Este ángulo se mide desde la pata del banco a su propia cresta.

- Ángulo de Talud Inter rampas: Representa la inclinación con que queda el conjunto de bancos que se sitúan entre una rampa y la rampa consecutiva. Este ángulo se mide desde la pata del banco superior donde se encuentra una rampa hasta la cresta del banco donde se encuentra la otra rampa.

- Ángulo de Talud de un conjunto de bancos: Representa la inclinación con que queda un grupo de bancos sin existir entre ellos alguna diferencia geométrica importante. Este ángulo se mide desde la pata del banco más profundo hasta la cresta del banco de cota mayor.

- Ángulo de Talud Overall: Representa el ángulo de inclinación con que queda la pared final del rajo, incluyendo todas las singularidades geométricas existentes. Este ángulo se mide desde la pata del banco más profundo hasta la cresta del banco más alto de la explotación.


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FACULTAD DE INGENIERÍA Escuela Académico Profesional de Ingeniería Geológica Cabe destacar que existen dos formas distintas de medir los ángulos de talud. Una de ellas es la descrita en los casos anteriores (de pata a cresta) y la otra es medir desde pata a pata dichos ángulos. En geomecánica se utiliza la primera forma y en planificación se utiliza la segunda. Lo importante es que de una u otra forma con que sean medidos dichos ángulos, la información manejada de un punto a otro sea coherente y no se cometan errores que puedan significar la ocurrencia de algún incidente perjudicial para la operación, planificación y/o seguridad de la explotación.

Al aumentar el ángulo de talud se disminuye la cantidad de estéril a remover para la extracción de la misma cantidad de mineral, e incluso se podría acceder a la extracción de otras reservas minerales las que antes no era posible extraer. Esto genera un aumento en los beneficios económicos de la explotación. Ahora bien, este incremento del ángulo de talud solamente será viable en el caso que las condiciones geomecánicas lo permitan.

Figura 9. Incremento de Ángulo de Talud

Puede darse el caso contrario, que debido a nueva información geomecánica sea necesario bajar el ángulo de talud, generándose una mayor cantidad de estéril a remover y una menor cantidad de mineral a extraer.

Figura 10. Disminución de Ángulo de Talud


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FACULTAD DE INGENIERÍA Escuela Académico Profesional de Ingeniería Geológica En resumen, los efectos del cambio en el ángulo de talud, se ven claramente reflejados en la relación Estéril - Mineral de la explotación, y puede significar la no viabilidad del proyecto, por lo que la información relacionada con nuestro ángulo de talud debe ser lo más confiable posible. No necesariamente tendrá que existir un ángulo de talud único, sino que dependiendo de las rocas presentes, estructuras, orientaciones, etc., podrá existir más de un ángulo de talud óptimo en distintos sectores de la mina.

3.5. TOPOGRAFÍA Y PLANIMETRÍA El seguimiento topográfico inicial de la mina se hace usualmente utilizando fotogrametría aérea. Los puntos de control topográficos del terreno son establecidos utilizando técnicas convencionales de topografía. Para propósitos topográficos, se establece usualmente una línea de base topográfica local con una orientación conveniente para el yacimiento. Generalmente, se prepara una serie de secciones geológicas transversales, basándose en la información de perforaciones de diamantes a lo largo de cada línea de sección.

Figura 11. Sección Transversal Geológica Típica

A partir de las secciones transversales geológicas, se prepara una serie de planos de bancos mostrando la geología del área minera para cada banco.


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Figura 12. Plano Geológico para Banco 4650 (Mina Bingham Canyon)

Se deberá tener mucho cuidado al determinar exactamente qué significa esto en términos de la terminología específica utilizada en este sitio. Se podría referir a la altura del suelo del banco, la altura a partir de la cual la excavadora extrae el mineral, o también a aquella altura a la cual podría operar la perforadora. Puede que esto no implique que todo el banco se encuentra a la misma altura, como es el caso del suelo del pit inclinado para controlar el drenaje. Dado que no existen patrones para esto, es necesario definir lo que se q uiere indicar con el sistema que se emplea sobre referencias de bancos. Para las nuevas propiedades mineras, se recomienda el uso de un sistema de nombres, comenzando por Banco 1 arriba y siguiendo hacia abajo por orden alfabético. Si el plan de extracción tiene que realizarse usando un programa computacional, la áreas de extracción se modelarán, por lo general, usando bloques. La altura de los bloques normalmente coincide con la altura de los bancos.

Figura 13. Modelo de bloque geológico


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FACULTAD DE INGENIERÍA Escuela Académico Profesional de Ingeniería Geológica La tecnología topográfica ha sufrido importantes cambios en los últimos años gracias a la implementación de sistemas electrónicos precisos de medición de distancia, transmisión de datos y sistemas de posicionamiento global. Es posible, hoy en día, utilizando el sistema GPS kinético de tiempo real y una estación de referencia real, para monitorear la posición de traslado de camiones de transporte, cuyo grado de precisión es mayor a un metro, y para ubicar perforadoras en los patrones de tronadura cuyo grado de precisión es de unos cuantos centímetros.

3.6. REPRESENTACIONES GRÁFICAS DE LAS MINAS A TAJO ABIERTO En una mina a tajo abierto a menudo uno relaciona a los bancos por su altura. Generalmente, se considera la altura del suelo. A modo de ejemplo, el banco 862, debería atribuirse al material existente entre las alturas de los 862 y 874 metros para una altura de banco de 12 metros. La perforadora operaría desde la altura 874 y, la pala, desde la altura 862 para extraer el banco 862. Algunas operaciones tienen relación con los bancos de acuerdo a la altura máxima de la perforadora. En la mayoría de los casos, los suelos en las minas a tajo abierto son diseñados en base a un plano inclinado, por lo tanto, la referencia de altura no es precisa y sólo se utiliza como dato de designación referencial. Posiblemente, un sistema de designación de bancos en forma secuencial, por ejemplo: Banco A, Banco B o Banco 12, Banco 13, etc., resultaría más simple, pero el sistema de referencia para alturas es ampliamente usado.

Figura 14. Vista isométrica de un diseño de camino para un segmento recto, usando pies, crestas, con líneas de tres dimensiones

La mayor parte de los diseños de planificación minera, especialmente aquéllos generados por asistencia computacional, no representan de manera precisa la superficie inclinada del camino. La mayoría de los mapas, asistidos por computador, emplean contornos para representar exclusivamente el pit. Preparación General de una Mina a Tajo Abierto

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FACULTAD DE INGENIERÍA Escuela Académico Profesional de Ingeniería Geológica Para propósitos de planificación a corto plazo, se utiliza a menudo un plano topográfico más detallado para la disposición de pozos para tronadura, etc. Las ubicaciones de las crestas y los pies, las alturas reales, etc., se emplearían de acuerdo a los parámetros de diseño detallado y topográfico. La mayor parte de los planos de pits generados por computadores, representan el pit utilizando únicamente las líneas de medio banco.

Figura 15. Cresta (línea continua) y pie (línea discontinua). Los contornos pueden utilizarse para representar gráficamente un talud de pit


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CAPÍTULO IV: YACIMIENTOS APARENTES Y SU APLICACIÓN MEDIANTE TAJO ABIERTO No necesariamente explotaremos tajos en cuerpos o yacimientos masivos, que aunque su geometría por lo general muestra cierta tendencia en una dirección, siempre la relación entre el largo del rajo y su propio ancho es pequeña (1 a 2). En el caso que se tengan yacimientos con distintas geometrías, se pueden observar algunas características, que detallaremos a continuación. En general definir la extracción o no del mineral sigue siendo un problema económico, basado en los modelos de costos disponibles y en la política de definición de leyes de corte y relación estéril y mineral, la geometría será la que analizaremos suponiendo que en cada caso la explotación es económicamente factible.

4.1. YACIMIENTOS TIPO MANTO Ante la presencia de un cuerpo mineral con características de Manto Único, se analizarán dos posibilidades, las cuales pueden resumir los diferentes casos posibles en este tipo de yacimiento, estos son: Manto Horizontal y Manto Inclinado.

4.1.1. Manto Horizontal En este caso se tiene que la principal característica que definirá nuestra explotación es la Topografía, ya que si se tiene un yacimiento con una potencia constante (aproximadamente), las condiciones de explotación quedan sujetas a la distribución de leyes y al contorno de la superficie. La secuencia de explotación se definirá en función de la distribución de leyes del yacimiento. Suponiendo que la distribución de leyes es constante (lo cual suele suceder en estos casos), el problema queda sujeto solamente a las condiciones topográficas. Por ejemplo: Se tiene un yacimiento con una distribución de leyes uniforme en la horizontal y en la vertical, una potencia constante y económicamente viable, con la siguiente topografía:

Figura 16. Manto horizontal. Leyes uniformes

Se puede observar que la elección del punto de inicio de la explotación se puede elegir en cualquier lugar (para el caso da lo mismo), lo más probable es que se elija en el sector en que la superficie esté más cerca del cuerpo.

Figura 17. Manto horizontal Preparación General de una Mina a Tajo Abierto

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FACULTAD DE INGENIERÍA Escuela Académico Profesional de Ingeniería Geológica Se puede observar que la relación E/M posterior a la explotación de la fase 1 puede considerarse constante, lo cual junto con el hecho de que se tenga un yacimiento con un límite inferior definido hace suponer que la dotación de equipos necesaria para la explotación permanecerá constante y solo variaría con el hecho de que la distancia de recorrido a la planta vaya variando en el tiempo. La etapa de pre producción dejará a la fase 1 con una relación E/M menor que la de las próximas expansiones, y para mantener una relación E/M constante puede ser compensado de la siguiente forma:

De este modo se puede mantener la relación E/M constante y se puede ir regulando en función de los requerimientos dela faena. En resumen la explotación de un yacimiento de estas características resulta mucho más manejable que otros casos. En el caso que la topografía no sea la descrita anteriormente, se pude observar lo siguiente:

En este caso se optará por iniciar la explotación en los sectores de menor profundidad.


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FACULTAD DE INGENIERÍA Escuela Académico Profesional de Ingeniería Geológica O también puede darse lo siguiente:

En este caso la explotación de las tajadas adicionales estará sujeta a las condiciones de la relación E/M y al modelo económico. Puede darse el caso que realizar las expansiones laterales (de la izquierda) sea menos atractivo que realizar la explotación del manto en otros sectores, por lo que podría darse el siguiente caso, en el cual quedaría un sector temporalmente sin explotar (o potencialmente explotable por métodos subterráneos):

4.1.2. Manto Inclinado En este caso se tiene que la principal característica que definirá nuestra explotación es el manteo, ya que si se tiene un yacimiento con una potencia constante (aproximadamente), las condiciones de explotación quedan sujetas a la distribución de leyes y no tanto al contorno de la superficie, ya que el manto debiera aflorar en algún punto de la superficie, a menos que se encuentre truncado por alguna estructura geológica, lo cual agregaría una dificultad extra. La secuencia de explotación se definirá en función de la distribución de leyes del yacimiento. Nuevamente suponiendo que la distribución de leyes es constante y que el cuerpo no se encuentra truncado, el problema queda sujeto solamente a las condiciones de manteo. Por ejemplo: Se tiene un yacimiento con una distribución de leyes uniforme, una potencia constante y económicamente viable, con la siguiente topografía y condiciones de manteo:

Figura 18. Manto inclinado: leyes uniformes


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FACULTAD DE INGENIERÍA Escuela Académico Profesional de Ingeniería Geológica Se puede observar que la secuencia de explotación queda dada por el siguiente esquema:

En este caso la etapa de pre producción podría estar ausente, o también podría utilizarse para despejar material estéril mientras se construyen las instalaciones de la planta. La fase La explotación del tajo avanzará mientras pueda sostener la relación E/M acorde a las restricciones económicas y operacionales de la faena. Se puede observar que dependiendo de la Topografía se observarán variaciones en la secuencia de la explotación y obviamente en los límites del pit final.

Topografía desfavorable:

Topografía favorable:

Topografía horizontal:


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4.2. YACIMIENTOS TIPO VETA Ante la presencia de un cuerpo mineral con características de Veta Única, se analizarán dos posibilidades, las cuales pueden resumir los diferentes casos posibles en este tipo de yacimiento, estos son: Veta Vertical y Veta Inclinada.

4.2.1. Veta Vertical En este caso se tiene que la principal característica que definirá nuestra explotación es la Topografía, ya que si se tiene una veta con una potencia constante (aproximadamente), las condiciones de explotación quedan sujetas a la distribución de leyes y al contorno de la superficie. La secuencia de explotación se definirá en función de la distribución de leyes del yacimiento. Suponiendo que la distribución de leyes es constante (lo cual también suele suceder en estos casos), el problema queda sujeto solamente a las condiciones topográficas. Por ejemplo: Se tiene un yacimiento con una distribución de leyes uniforme en la vertical y en la horizontal, una potencia constante y económicamente viable, con la siguiente topografía:

Se puede observar que la elección del punto de inicio de la explotación se definirá en el punto donde la veta aflora. La etapa de pre producción puede no existir o formar parte de movimiento de estéril y acopio de mineral mientras se instala la planta.

Se puede observar que la relación E/M posterior a la explotación de la fase 1 es creciente a medida que se profundiza la explotación, lo cual junto con el hecho de que se tenga un yacimiento con un límite inferior indefinido hace suponer que la dotación de equipos necesaria para la explotación irá aumentando inevitablemente. En la explotación de un yacimiento de estas características resulta mucho más claro que la profundidad del tajo dependerá del modelo económico y quedará definida por el punto en que la explotación subterránea sea más atractiva. En el caso que la topografía sea diferente a la descrita anteriormente, se pude observar lo siguiente: Preparación General de una Mina a Tajo Abierto

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En este caso la relación E/M se hace más significativa que en el caso anterior. O también puede darse lo siguiente:

En este caso la explotación de las tajadas adicionales estará sujeta a las condiciones de la relación E/M y al modelo económico. En el caso de un yacimiento tipo veta única inclinada, se tienen situaciones similares a las descritas anteriormente, pudiendo generarse alternativas de explotación combinando lo descrito para mantos inclinados.

Topografía Desfavorable:

Topografía Favorable:


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Topografía Horizontal:

4.3. YACIMIENTOS CON CUERPOS SATÉLITES En estos casos se tienen diversas alternativas y la secuencia de explotación dependerá de la calidad y características de los cuerpos (distribución espacial, tonelaje y leyes). Plantearemos dos casos conteniendo tres ejemplos para una misma distribución espacial con una topografía dada.

Caso Nº1: Cuerpos con similares leyes. Probablemente el cuerpo que se encuentra más profundo no pueda ser extraído en las mismas condiciones que los otros (mercado del producto y modelos económicos).

Figura 19. Cuerpos con similares leyes

Caso Nº2: Cuerpos con distintas características de Leyes en profundidad. En este caso se puede observar que el yacimiento podría ser explotado casi en su totalidad, debido a la distribución espacial de los cuerpos.

Figura 20. Cuerpos con distintas leyes en profundidad


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CAPÍTULO V: EJEMPLOS DE MINADO A TAJO ABIERTO EN EL PERÚ 5.1. MINA ANTAMINA La Compañía Minera Antamina S.A. es un complejo minero ubicado en la Sierra Oriental de Áncash, distrito de San Marcos, en la Región Ancash, aproximadamente a 200 km. de la ciudad de Huaraz y a una altitud promedio de 4.300 m.s.n.m. Produce concentrados de cobre, zinc, bismuto y molibdeno y, de manera secundaria, plata y plomo. El minado se inicia con la perforación del terreno, luego se realizan las voladuras o disparos, usando como explosivos, tres veces por semana, anfo y anfo pesado. Al igual que en la perforación, toda la información del uso de explosivos es ingresada y registrada para poder evaluar cada disparo. La necesidad de la perforación y voladura está ligada a la velocidad de minado del equipo de carguío, lo que obliga a tener una reserva mínima de material fracturado. El reto principal de la perforación y voladura es obtener un material óptimamente fracturado.

Figura 21. Mina Antamina

Producción: La producción de Antamina para el año 2010 fue la siguiente, expresada en toneladas métricas finas:     

Cobre: 358,180 TMF Zinc: 382,842 TMF Plata: 390,129 Kg.f Plomo: 5,734 TMF Molibdeno: 6,070 TMF


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5.2. MINA CUAJONE Cuajone es una mina de cobre a cielo abierto ubicado en el distrito de Torata, provincia de Mariscal Nieto, departamento de Moquegua. El yacimiento está localizado en la franja oeste de la Cordillera Occidental en la parte sur de los Andes peruanos, y es parte de un distrito minero que contiene otros dos yacimientos adicionales conocidos: Toquepala y Quellaveco. Se encuentra a una altura aproximada de 3,500 msnm y es una de las principales minas productoras de cobre del país junto con Cerro Verde, Toquepala y Antamina. Se inició a extraer material desde 1970 y en 1976 tuvo lugar el 1.er envío de material a la planta concentradora. Cuajone es un proyecto minero de gran amplitud del país, explotado por la empresa Southern Peru Copper Corporation, este yacimiento cuprífero está ubicado en una zona de fuerte relieve topográfico donde destaca la presencia del Cerro Baúl. El mineral extraído se traslada a la refinería de Ilo para su fundición y procesamiento. En 2009 alcanzó una producción de 171,731 toneladas métricas finas llegando a 15.52% de cobre nacional producido. La producción minera es principalmente cobre, de manera secundaria se produce plata, zinc y molibdeno.

Figura 22. Mina Cuajone: Ubicación

Figura 23. Mina Cuajone: Proceso de Minado


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5.3. YANACOCHA Minera Yanacocha es la empresa que explota la mina de Yanacocha, la mina de oro más grande de Latinoamérica, se encuentra ubicada en la provincia y departamento Cajamarca. Su zona de operaciones está a 45 kilómetros al norte del distrito de Cajamarca, entre los 3 500 y 4 100 m.s.n.m.

Pre-Minado: Antes de iniciar el trabajo de explotación en sí, es necesario retirar del terreno la capa superficial de tierra orgánica (top soil) que permite el crecimiento de vegetación en la superficie. Esto se hace con equipo pequeño, y deja las condiciones para que en la etapa de minado se pueda explotar con equipo gigante. Esta capa se almacena en áreas especiales para ser utilizada posteriormente en los trabajos de restauración del terreno o cierre de mina, el que ya se viene ejecutando en aquellas zonas donde ya se dejó de explotar. El trabajo es realizado con equipo y mando de obra local.

Minado: Consiste en la extracción del material que contiene oro y plata. El proceso se da en dos etapas. (a) Perforación: Se perfora el terreno para colocar los explosivos y fragmentar el suelo para el carguío.

Consiste en la extracción del material que contiene oro y plata. El proceso se da en dos etapas.

(b) Voladura: Los agujeros son llenados con material explosivo, que al detonar fragmentan la roca y remueven subterráneamente el material exponiéndolo. En esta etapa se aplican los más altos estándares de cuidado en seguridad.


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5.4. MINA RÍO HUAYPETUE La mina Río Huaypetue es una gran mina a cielo abierto en el sudeste de Perú para la extracción de oro, dentro de la Región de Cusco y cerca de la frontera con el Madre de Dios y las regiones de Puno. Se ha estimado que en el pico de producción en 1998, alrededor del 2% de la producción mundial anual de oro puede haber venido de Huaypetue. Debido a la lejanía de la zona de la amazonia peruana, las operaciones mineras no están bien reguladas, con casos de explotación infantil y contaminación. De acuerdo con algunos informes, niños de tan sólo 12 trabajan en las minas, con funcionarios de gobierno describen las condiciones análogas a la esclavitud y la estimación de que en algunos sectores, el 50% de los trabajadores son niños menores de 18 años. Las condiciones de trabajo son duras de 10 a 12 horas al día y muchos trabajadores sufren de malnutrición. Como parte del proceso de extracción, el mercurio se ut iliza para separar el oro. Las operaciones de minería a cielo abierto han tendido a cubrir más de 100 km², un área previamente cubierta por bosque primario. La contaminación por mercurio de las minas está muy extendida, lo que representa un riesgo para los peces y otra vida acuática aguas abajo de la mina. La sedimentación y la escorrentía de la mina puede ser rastreada por cientos de kilómetros a lo largo del río.

5.5. MINA TOQUEPALA Toquepala es un asiento minero ubicado en el sur del Perú. De acuerdo a la división política del Perú, se encuentra en la Región Tacna, Provincia de Jorge Basadre, Distrito de Ilabaya. La explotación de la mina de Toquepala es llevada a cabo por Southern Peru Copper Corporation. Junto con la mina de Cuajone y la refinería de Ilo, la mina de Toquepala es uno de los tres enclaves de dicha empresa en el sur del Perú. La producción minera es principalmente cobre. También se producen cantidades (en menor escala) de molibdeno y otros minerales.

Figura 24. Operaciones en Mina Toquepala


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CAPÍTULO VI: ÍNDICES DE LA GESTIÓN DE PRODUCCIÓN La gestión de la producción es el conjunto de decisiones de la dirección orientada a conseguir la mayor eficacia y eficiencia del sistema de producción o lo que quiere decir que es la consecución de los resultados previstos con el mínimo costo.

Producción: Es la creación de bienes y/o servicios (productos acabados) a partir de factores de otros bienes (factores de producción), todo esto motivado por el hecho de que los productos tienen una utilidad superior a la de los factores. Gestión: Según Companys Pascual (1989), habitualmente se asocia el concepto de gestión (management), al conjunto planificación, organización organización y control. Donde: . La Planificación es el establecimiento o formulación de objetivos y de las líneas de acción para alcanzarlo. . Organización a la estructuración de tareas, distribución de responsabilidades y autoridad, dirección de personas y coordinación de esfuerzos para dirigirlos hacia la consecución de los objetivos. . Control para garantizar que los resultados y rendimientos obtenidos se encuentren dentro del intervalo marcado y para tomar las medidas correctoras necesarias en caso de desviaciones significativas. significativas. De modo genérico y en función de su representatividad y contenido, estos índices operacionales operacionales mineros se pueden clasificar en cuatro grandes grupos:

1) Índices Mecánicos: Los que informan sobre la disponibilidad física de equipos e instalaciones y sus rendimientos o producciones por unidad de tiempo. 2) Índices de Insumos: Insumos: Los que señalan magnitudes de los elementos consumidos para lograr una unidad de producto comercial o el rendimiento del insumo expresado en unidades de producto por unidad de elemento consumido (ejemplo Kg.explosivo/tonelada, Kg.explosivo/tonelada, ton-Km/lt combustible). combustible). 3) Índices Mineros: Los que muestran las relaciones y/o proporciones que toma la materia prima mineral y sus leyes al fluir por las distintas etapas del proceso de extracción y beneficio (ejemplo razón estéril/mineral). 4) Índices de Resultados: Resultados: Los que indican logros planeados y reales para el período reportado (por ejemplo ton Cu fino/mes). Limitándonos a nuestro tema, solo abordaremos los índices mecánicos, los cuales provienen de la información obtenida por un sistema desarrollado y aplicado, a objeto de lograr la optimización de los siguientes aspectos relacionados con equipos e instalaciones: - Uso, funcionamiento funcionamiento y operación. operación. Preparación General de una Mina a Tajo Abierto

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FACULTAD DE INGENIERÍA Escuela Académico Profesional de Ingeniería Geológica - Mantención electromecánica. electromecánica. - Reemplazo oportuno y adecuado. La optimización debe entenderse como máxima disponibilidad operativa y rendimiento al mínimo costo de inversión, operación y mantención. A continuación continuación definiremos definiremos los parámetros a utilizar en la obtención de los índices, estos parámetros dicen relación con la distribución temporal de la máquina en cada tarea en un período dado.

Tiempo Cronológico o Calendario (TCR): Son las horas correspondientes correspondientes al tiempo calendario calendario natural como días, meses, años, etc., y se divide d ivide en dos tiempos que corresponden a: I Tiempo Hábil. II Tiempo Inhábil.

Tiempo Hábil u Horas Hábiles (HH): Son las horas en que la faena está en actividad productiva y/o en tareas de mantención de sus elementos de producción y/o infraestructura, en estas horas cada instalación o unidad está en: - Operación. - Reserva. - Mantención.

Tiempo Inhábil u Horas Inhábiles (HIN): Son las horas en que la faena suspende sus actividades productivas y/o mantención de sus elementos y/o infraestructura por razones como: - Paralizaciones programadas: Domingos, festivos, vacaciones colectivas, colaciones etc.. - Imprevistos: Originadas y obligadas por causas naturales como lluvias, temblores, nieve, etc., u otras ajenas al control de la faena como la falta de energía eléctrica, atrasos en la llegada del transporte de personal, ausentismo colectivo por ep idemias. idemias. Cuando en horas o tiempo programado como inhábil un equipo o instalación es operado y/o sometido a mantención y/o reparación, el tiempo real es computado como tiempo hábil hábil y clasificado en una de sus tres condiciones.

Tiempo de Operación Operación u Horas de Operación (HOP): Son las horas en que la unidad o instalación se encuentra entregada a su(s) operador(es), en condiciones Electromecánicas de cumplir su objetivo o función de diseño y con una tarea o cometido asignado. Este tiempo se divide en: - Tiempo Efectivo. - Tiempo de Pérdida Operacional. Operacional.

Tiempo Efectivo u Horas Efectivas (HEF): Preparación General de una Mina a Tajo Abierto

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FACULTAD DE INGENIERÍA Escuela Académico Profesional de Ingeniería Geológica Son las horas en que la unidad de equipo o instalación está funcionando y cumpliendo su objetivo de diseño.

Tiempo de Pérdida Operacional u Horas de Pérdidas (HPE): Son las horas en que la unidad de equipo o instalación, estando en condiciones electromecánicas de cumplir su objetivo de diseño, a cargo de su(s) operador(es) y con una tarea asignada, no puede realizarla por motivos ajenos a su funcionamiento funcionamiento intrínseco, como son los traslados, esperas de equipo complementario y en general por razones originadas en la coordinación de las operaciones.

Tiempo de Reserva u Horas de Reserva (HRE): Son las horas hábiles en que la unidad de equipo o instalación, estando en condiciones electro-mecánicas de cumplir su función u objetivo de diseño, no lo realiza por motivos originados en una o más de las siguientes razones: - Falta de operador (si es en la hora de colación se toma como tiempo inhábil, si el equipo sigue funcionando y hay cambio de operador se considera tiempo de operación). - Falta de capacidad prevista de equipo complementario o accesorio. - No requerirlo el programa o plan de trabajo. - No permitirlo el área donde debería cumplir su función.

Tiempo de Mantenimiento Mantenimiento u Horas de Mantención (HMT): Son las horas hábiles comprendidas desde el momento que la unidad de equipo o instalación no es operable en su función objetiva o de diseño por defecto o falla en sus sistemas electro-mecánicos o por haber sido entregada a reparación y/o mantención, hasta que ha terminado dicha mantención y/o reparación y el equipo está en su área de trabajo o estacionamiento en condiciones físicas de operación normal. El tiempo de mantención se divide en: - Esperas de personal pe rsonal y/o equipos de apoyo y/o repuestos. - Traslados hacia y desde talleres o estación de mantención o reparación. - Tiempo real de mantención y/o reparación. - Movimientos y/o esperas de estos en lugares de reparación reparación y/o mantención. mantención.

Igualdades:

TCR = HH + HIN HH = HOP + HRE + HMT HOP = HEF + HPE Ahora veremos la utilización de estos parámetros temporales en la definición de los índices mecánicos. Preparación General de una Mina a Tajo Abierto

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6.1. ÍNDICES OPERACIONALES 6.1.1. Disponibilidad Física Es la fracción del total de horas hábiles, expresada en porcentaje, en la cual el equipo se encuentra en condiciones físicas de cumplir su objetivo de diseño.

DF = (HOP + HRE) x 100 % HH Este indicador es directamente proporcional a la calidad del equipo y a la eficiencia de su mantención y/o reparación, e inversamente proporcional a su antigüedad y a las condiciones adversas existentes en su operación y/o manejo.

6.1.2. Índice de Mantenimiento Es el tiempo en horas que el equipo es operado por cada hora invertida en su mantención y/o reparación.

IM = HOP / HMT = (HEF + HPE) / HMT El valor de este índice es proporcional a la calidad del equipo controlado y a la eficiencia de su mantención y/o reparación, e inversamente proporcional a su antigüedad y a las condiciones adversas en su operación o manejo.

6.1.3. Índice de Utilización Es la fracción del tiempo, expresada en porcentaje, en la cual el equipo es operado por cada hora en que este está en condiciones de cumplir su objetivo de diseño o físicamente disponible.

UT = (HOP x 100) / (HOP + HRE) % Es directamente proporcional a la demanda o necesidad de la operación de utilizar el equipo, e inversamente proporcional a su disponibilidad física y a su rendimiento.

6.1.4. Aprovechamiento Es la fracción del total de horas hábiles, expresada en porcentaje, en que el equipo físicamente disponible es operado en su función de diseño incluyendo sus pérdidas operacionales.

A = HOP x 100 / HH % = DF x UT / 100 % Es directamente proporcional a la demanda o necesidad de la operación de utilizar el equipo, dentro del límite impuesto por la disponibilidad física del mismo, e inversamente proporcional al rendimiento del equipo.

6.1.5. Factor Operacional Es la fracción de tiempo, expresada en porcentaje, en que el equipo realiza efectivamente su función de diseño por cada hora en que es operado.

FO = HEF x 100 / HOP % Preparación General de una Mina a Tajo Abierto

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FACULTAD DE INGENIERÍA Escuela Académico Profesional de Ingeniería Geológica Es inversamente proporcional al tiempo de pérdida operacional.

6.1.6. Rendimiento Es el promedio de unidades de producción realizadas por el equipo por cada unidad de tiempo de operación. =

  Ó      Ó

Es directamente proporcional a la velocidad de producción del equipo e inversamente proporcional al tiempo de pérdida operacional.

6.1.7. Rendimiento Efectivo Es el promedio de unidades de producción realizadas por el equipo en cada unidad de tiempo Efectivo de operación. =

  Ó       Ó

Teóricamente este valor debería ser el de diseño para el equipo, pero es alterado por las características físicas de donde se aplica su función, el medio ambiente, condiciones físicas del equipo y por las técnicas de su utilización. Con estos índices podemos llevar un control en el transcurso de la vida de cualquier equipo, debemos tener en claro que por sí solos cada índice no representa una herramienta útil para dar solución a problemas o detectar causas de problemas, sino que en conjunto deberán analizarse para poder enfocar cualquier tipo de investigación al respecto, y el éxito de ello dependerá directamente de la calidad de la información obtenida para el cálculo de cada uno de ellos, es decir solo nos serán de utilidad si es que han sido medidos con claridad, comprobablidad, constancia y responsabilidad, es la única manera para que la implementación de este sistema de control en una faena tenga buenos resultados.


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CAPÍTULO VII: FACTORES DEL MEDIO AMBIENTE Y SEGURIDAD 7.1. FACTORES ABIÓTICOS Todos los factores químico-físicos del ambiente son llamados factores abióticos (de a, “sin”, y bio, “vida). Los factores abióticos más conspicuos son la precipitación (lluvia más nevada) y temperatura; todos sabemos que estos factores varían grandemente de un lugar a otro, pero las variaciones pueden ser aún mucho más importantes de lo que normalmente reconocemos.

Figura 25. Factores Abióticos

7.2. FACTORES BIÓTICOS Los factores bióticos son los seres vivos de un ecosistema que sobreviven. Pueden referirse a la flora, la fauna, los humanos de un lugar y sus interacciones. Los individuos deben tener comportamiento y características fisiológicas específicas que permitan su supervivencia y su reproducción en un ambiente definido. La condición de compartir un ambiente engendra una competencia entre las especies, dada por el alimento, el espacio, etc.

Figura 26. Factores Bióticos


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7.3. SEGURIDAD INDUSTRIAL MINERA La seguridad minera permite estudiar, analizar y aplicar los medios necesarios para proteger: -

La vida y salud de las personas. La estabilidad del macizo rocoso. Protección de las instalaciones mineras.

7.3.1. Objetivos específicos de la seguridad Los objetivos específicos fundamentales de la seguridad se resumen en 5 objetivos básicos y fundamentales que son: Evitar la lesión y muerte por accidente. Reducción de los costos de operación. Mejorar la imagen de la empresa. Contar con un sistema estadístico. Contar con los medios necesarios para implementar un plan de seguridad.

7.3.2. Conceptos generales de seguridad en minería - Peligro.- condición, fuente de energía o comportamiento con la capacidad de causar daño, lesión o pérdida. - Riesgo.- probabilidad de que el peligro efectivamente cause daño, lesión o pérdida. - Incidente.-Evento no planificado, que puede o no causar daño, lesión o perdidas, también definido como acontecimiento no deseado que bajo circunstancias un poco diferentes podría haber resultado en una lesión personal o daño a la propiedad. Ejemplo un resbalón sin caída, un trabajador sin casco. - Accidente.- evento no planificado y no deseado que si ocasiona daño, lesión o perdidas.También definido como un acontecimiento no deseado que da por resultado un daño físico (lesión) a una persona, o aun daño a la propiedad. Generalmente es el resultado del contacto con una fuente de energía o de sustancia por sobre la capacidad limite del cuerpo o de una estructura. Ej. Un corte en el brazo producido por un golpe, el choque de un scoop contra el astial, un derrame de aceite en el suelo. - Casi Accidente.-es un evento no planificado y no deseado que no ocasiona daño, lesión o pérdidas. - Perdida.- es todo desperdicio evitable de recursos, las perdidas se dan en.  Procesos  Producto  Equipos, materiales.  Personas  Ambiente - Falta De Control.-está determinado como cuando la organización no cuenta con procedimientos, normas o reglas o si las tiene no son las adecuadas o no se cumplen. Ejemplo. No tener una política de no consumo de alcohol, o no hacer cumplir un reglamento. - Contacto.- intercambio de energía entre una fuente o materia con el cuerpo que la resiste de la cantidad de energía liberada depende la gravedad del accidente. Preparación General de una Mina a Tajo Abierto

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7.3.3. Factores que influyen en la seguridad Los principales factores que influyen en la seguridad en las minas son:

- Factores geológicos: Todos los factores geológicos van juntos por lo tanto perjudican y dificultan en alguna medida el trabajo minero. Ellos son aspectos tectónicos, petrográfico, la composición mineralógica del mineral y de la caja, asuntos de calidad, sobre todo las propiedades físicas de la roca, etc. El minero debe tomar en cuenta la existencia de estos factores y que a su vez no puede influir sobre ellos. Consiguientemente, no le queda más que enfrentarlos y tomar medidas al respecto. Justamente las propiedades físicas de las rocas influyen sobre los cambios de tensiones en la mina, conducen a la formación de complicadas zonas de tensión alrededor de labores mineras. De esta manera tocamos un capítulo importante de la lucha contra la caída de rocas, fortificación, peligros de colapso de la roca y daños por hundimiento y otros. De acá surgen preguntas sobre la correcta elección de adecuados sistemas de explotación, ritmo de avance, posibilidad de desarrollar galería de explotación, etc. También corresponden a estas consideraciones la presencia de agua, gases y la presencia de altas temperaturas en labores mineras profundas. - Factores Técnicos Son aspectos técnicos que ocasionan problemas de seguridad, así por ejemplo. La introducción de una maquina o una herramienta, o la elección de una determinada tecnología y la posible presencia de fallas o interrupciones en la misma. Al considerar esta interrelación, las diferentes etapas de la labor minera, como trasporte en galerías, en cuadros, explotación, relleno, etc. Deben ser nalizados también desde el punto de vista de seguridad. No obstante el importante papel, que jugará siempre la geología y no obstante la importanc ia técnico – económica de la elección de la tecnología y el proceso de producción adecuados, se considera que los factores humanos que influyen en los accidentes es el más importante. - Factores humanos Aquí se considera las condiciones especiales en la minería subterránea, como ser, trabajo a grandes profundidades, con altas temperaturas, espacios de trabajo estrechos, en condiciones difíciles de ventilación. De estas condiciones, nace un gran compromiso de todo el equipo administrativo, desde el gerente hasta el más nuevo supervisor. Para trabajar en minería debe ser seleccionadas solamente personas adecuadas. Esto no es solo una cuestión de constitución física o capacidad de trabajo. Los reglamentos pertinentes de Empresas Mineras establecen condiciones especiales para la contratación de trabajadores para su labor en minería y que todos deben cumplirlas. Acá corresponde la revisión médica, exámenes de aptitud, edad, capacidad mental para un determinado trabajo, su predisposición para trabajar en equipo y su predisposición para trabajar en las severas condiciones en minería.


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7.3.4. Equipo de protección personal Toda entidad minera deberá proporcionar al trabajador el equipo de protección personal que le permita realizar su trabajo en forma segura. Los elementos de protección personal usados en las labores mineras, sean estos de origen nacional o extranjero, deben ser de calidad certificada por algún organismo nacional calificado para este fin. El equipo protección para los trabajadores que realizan su trabajo en mina es el siguiente: Casco de seguridad Lentes de protección. Botas punta de acero. - Guantes. Protector de oídos. Protector contra polvo. Ropa impermeable.

7.3.5. Señalización La señalización está considerada como un conjunto de estímulos que informan a la persona acerca de la mejor conducta a seguir y es por ello que se pretende que sea efectiva y no se quede simplemente como algo decorativo.

- Señales de Advertencia: Las señales de advertencia son de fondo color amarillo, de forma triangular cuya banda y símbolo de seguridad deben ser de color negro, el símbolo debe estar ubicado en el centro.

- Señales de Obligación Las señales de obligación como se observa en la imagen son de color azul, el símbolo de seguridad es de color blanco y está ubicado en el centro.


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FACULTAD DE INGENIERÍA Escuela Académico Profesional de Ingeniería Geológica - Señales de Peligro Las señales de peligro son de color rojo, la leyenda en su mayoría son de color negro

- Señales de evacuación Se utilizan para indicar rutas de acceso, escape y o tros sitios con los que cuenta la empresa u organización. El símbolo de seguridad es de color blanco y el color del fondo es verde.

- Señales de Seguridad Las señales de seguridad son rectangulares, el símbolo de seguridad es de color blanco y el color de fondo es verde.

- Señales de Información Se utiliza en equipos de seguridad en general, rutas de escape, etc. La forma de estas señales son rectangulares según convenga a la ubicación del símbolo o texto.

- Señales de prohibición La forma de las señales de prohibición son circulares y la barra transversal rojo, el color de fondo es blanco y el símbolo es negro. Está ubicado en el centro y no está superpuesta a la barra transversal.


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7.4. SEGURIDAD EN LOS ACCESOS En las operaciones mineras a cielo abierto uno de los principales peligros es trabajar en los accesos y vías. Por ello, es necesario mantener los siguientes controles. a) El diseño adecuado de la altura de bancos, gradientes y ancho de rampas, talud de operación y talud final de los bancos, altura mínima de bermas de seguridad ubicación de botaderos y pilas de mineral, condiciones de transito de equipos y personal. b) Las gradientes de las rampas no deben ser mayores de 12%. c) Construir rampas y vías amplias de no menos 3 veces el ancho del vehículo más grande de la mina, en vías de doble sentido y no menos de dos veces de ancho en vías de un solo sentido de no ser posible. Se diseñara vías del ancho de la maquinaria más grande de la mina más 20% de espacio ara la cuneta y mantener la altura del diseño en función a la maquinaria. d) Espacios laterales de alivio, para dar pase a la maquinaria o vehículos que circulen en sentido contrario. e) Berma de seguridad no menos de ¾ partes de la altura de la llanta más grande de los vehículos que circulan por los caminos. f) Las carreteras deben mantenerse permanentemente regadas y las cunetas limpias. g) Las vías de circulación deben señalizarse adecuadamente con material reflectivo de alta intensidad, especialmente en las curvas.

Figura 27. Seguridad en los accesos

ACERCAMIENTO DE PERSONAS A MAQUINAS Y EQUIPOS Si se planea ingresar a un área donde se encuentren trabajando equipos livianos o pesados, se tiene que tener en cuenta lo siguiente:. 1. Informar su ingreso al supervisor del área vía radio o personalmente. Recuerde que si usted no avisa su ingreso puede ser atropellado por una máquina. 2. Si se encuentra en un vehículo coloque una perdiga cuya altura se a tal que el operador del equipo más grande pueda notar su presencia desde su cabina. Preparación General de una Mina a Tajo Abierto

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FACULTAD DE INGENIERÍA Escuela Académico Profesional de Ingeniería Geológica 3. Si se encuentra a pie. Use chaleco reflectivo, verifique que las cintas sean adecuadas aun cuando no haya iluminación adecuada, neblina o noche. 4. Si se encuentra en una unidad móvil, recuerde respetar las velocidades máximas.

La prioridad lo tiene siempre ambulancia.

un vehículo gigante solo hay una excepción

la

Si está de pie establezca contacto visual con el operador del equipo. El contacto deberá hacerse desde un lugar seguro. Para acercarse al equipo espere que la maquina se detenga y el operador ahí Ud. Puede acercarse.  

7.5. SEGURIDAD EN EL ACARREO Y DESCARGA DE MATERIALES La prioridad vehicular se rige de acuerdo a las normas establecidas en cada empresa. Las rocas deben ser rotas antes de cargar, ya que podrían poner en peligro a las personas o afectar la estabilidad del equipo móvil. El equipo móvil utilizado para el acarreo del material minado debe ser cargado de manera que se minimice el derrame y lo que podría crear un peligro a las personas. Los equipos deben ser cargados, transportados y descargados de manera que no originen peligro a las personas. Los equipos deben ser cargados, transportados y descargados de manera que no originen peligro a las personas debido a la caída o movimiento del equipo o suministros. Siga los procedimientos del acarreo y descarga de material.

7.6. SEGURIDAD EN LA OPERACIÓN DE MAQUINARIAS Los equipos móviles que circulen dentro de las áreas de operaciones como camiones, volquetes, motoniveladoras, tractores, cargadores frontales, camiones regadores,palas eléctricas, retro excavadora entre otros, serán manejados solo por personal con autorización escrita y vigente “MANTENGA SU MANEJO DEFENSIVO COMO PRIORIDAD Y COMO PARTE SDE SU TRABAJO”.

Los conductores de equipos móviles que salen del área de operaciones, de transporte de personal y carga deberán ser debidamente seleccionados, capacitados y evaluados mediante examen médicos psicotécnicos, de manejo y regla de tránsito y seguridad vial además de contar con licencia de conducir otorgada por el ministerio de transportes, comunicaciones vivienda y construcción y la autorización de la empresa minera antes de proceder al trabajo de mantenimiento o reparaciones se asegurar que el equipo móvil se encuentra en posición correcta y segura, donde no corra peligro de ser alcanzado por desprendimiento de rocas o su deslizamiento por pendiente. Para realizar movimientos de pala y cargadores frontales dentro del tajo el operador empleara el siguiente código de señales auditivas utilizando el claxon de su maquinaria.


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CAPÍTULO VIII: COSTOS DE MINADO EN GENERAL Existen diferentes tipos de costos que incurren en una operación minera. Además hay varias maneras que pueden ser reportadas. Tres categorías de costos pueden ser: a) Costo de Capital, b) Costo Operativo y c)

Costo General y Administrativo (G&A).

El costo de capital en este caso puede referirse a la inversión requerida por la mina y la planta Los costos operativos pueden reflejarse en la perforación, voladura, etc. Normalmente estos costos son incurridos en $/ton. El costo General y Administrativo (G&A) puede ser cargado anualmente y puede incluir uno o algunos de los siguientes puntos: 

Supervisión de área;



Supervisor de mina;



Beneficio de empleados;



Gastos de oficina en mina;



Gastos de la oficina de gerencia;



Bombas;



Desarrollo de perforación;



Seguros;



Depreciación de la planta.

Los costos de capital y G&A pueden ser convertidos a $/ ton al igual que el costo de operación, estos costos pueden convertirse en: 

Costo de propiedad



Costo de producción



Costos generales de administración.

El costo de operación puede verse a través de diferentes unidades de operación: 

Perforación,



Voladura,


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FACULTAD DE INGENIERÍA Escuela Académico Profesional de Ingeniería Geológica 

Carguío,



Transporte,



Otros.

En la categoría de otros puede incluirse mantenimiento de vías, mantenimiento del botadero, bombeo, molienda, etc. Algunas minas incluyen los costos de mantenimiento juntos con el costo de operaciones, otros lo incluyen dentro de los costos de G&A.

8.1. PERFORACIÓN La información necesaria para este caso será:

Vep = Valor de compra del equipo de perforación seleccionado (US$). Vup = Vida útil del equipo de perforación en horas de operación (horas cronológicas). Vcp = Valor del combustible o energía utilizada por el equipo de perforación (US$/unidad de consumo). Ccp = Consumo de combustible o energía del equipo de perforación (unidades de consumo/hora). Flp = Factor de lubricantes respecto al consumo de combustible o energía del equipo de perforación (%). Fmp = Factor de equivalencia entre el Costo de mantención y el Valor de reposición del equipo (%). Sopi = Sueldo de operadores tipo i de perforación por período (US$/período). Nopi = Número de operadores tipo i de perforación por período. Vapi = Valor de acero i de perforación (US$/acero i). Vuai = Vida útil de acero i de perforación (mb/acero y). Tmb = Tonelaje a remover por metro barrenado (toneladas/mb). T = Toneladas por período (toneladas). El costo de capital estará dado por: CCp = Vep / Vup (US$/hra) CCP = CCp / VPr x Tmb (US$/ton) El costo de energía estará dado por: CEp = Vcp x Ccp (US$/hra) CEP = CEp / (VPr x Tmb) (US$/ton) El costo de lubricantes estará dado por: CLP = CEP x Flp / 100 (US$/ton) El costo de mantención y los repuestos estará dado por: CMP = CCP x Fmp / 100 (US$/ton) El costo de aceros estará dado por: CAp = Σ (Vapi / Vuai) (US$/mb) CAP = CAp / Tmb (US$/ton) El costo de mano de obra estará dado por: MOp = Σ (Sopi x Nopi) (US$/período) MOP = MOp / T (US$/ton) Preparación General de una Mina a Tajo Abierto

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8.2. TRONADURA La información necesaria para este caso será: Explosivos: Vexi = Valor del explosivo i (US$/Kilogramo). Cexi = Cantidad del explosivo i (Kilogramos). o también puede calcularse con: FCT = Factor de carga total de la tronadura típica (gramos/tonelada). Veq = Valor del explosivo equivalente utilizado (US$/Kilogramo). Fac = Factor de costo de accesorios respecto al costo del explosivo total (%). Ipo = Inversión en polvorines (US$). Vum = Vida útil de la mina (toneladas). Ieq = Inversión en equipos para la tronadura (US$). Vue = Vida útil de los equipos (toneladas). Ceq = Costo operacional de los equipos para tronadura (US$/tonelada). Frs = Factor de costo por reducción secundaria respecto al costo total (%). Sexi = Sueldo de operador de explosivos i por período (US$/período). Nexi = Número de operadores de explosivos por período. T = Toneladas a remover por período (toneladas/período) El costo del explosivo queda dado por: CEx = Σ (Vexi x Cexi) (US$/período)

CEX = CEx / T (US$/ton) o también por: CEX = FCT x Veq / 1000 (US$/ton) El costo por accesorios queda dado por: CAcc = CEX x Fac / 100 (US$/ton) El costo de capital por instalaciones y equipos queda dado por: CCI = (Ipo / Vum) + (Ieq / Vue) (US$/ton) El costo de la mano de obra queda dado por: MOtr = Σ (Sexi x Nexi) (US$/período) MOTr = MOtr / T (US$/ton) El costo directo de la tronadura queda dado por: CDtr = (CEX + CAcc + MOTr + Ceq) x (1 + Frs/100) (US$/ton) El costo total de la tronadura queda dado por: CTtr = CDtr + CCI (US$/ton)

8.3. CARGUÍO La información necesaria para este caso será:

Vec = Valor de compra del equipo de carguío seleccionado (US$). Vuc = Vida útil del equipo de carguío en horas de operación (horas cronológicas). Vcc = Valor del combustible o energía utilizada por el equipo de carguío (US$/unidad de consumo).


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FACULTAD DE INGENIERÍA Escuela Académico Profesional de Ingeniería Geológica Ccc = Consumo de combustible o energía del equipo de carguío (unidades de consumo/hora). Flc = Factor de lubricantes respecto al consumo de combustible o energía del equipo de carguío (%). Fmc = Factor de equivalencia entre el costo de mantención y el valor de reposición del equipo (%). Soci = Sueldo de operadores tipo i de equipos de carguío por período (US$/período). Noci = Número de operadores tipo i de equipos de carguío por período. Vnci = Valor del neumático i del equipo de carguío (US$/neumático i). Vuni = Vida útil del neumático i del equipo de carguío (horas). Vaci = Valor de acero i del equipo de carguío (US$/acero i). Vuai = Vida útil de acero i del equipo de carguío (horas/acero i). RPc = Rendimiento del equipo de carguío del período (toneladas/período). RHc = Rendimiento horario del equipo de carguío (toneladas/hora). T = Toneladas por período (toneladas). El costo de capital estará dado por: CCc = Vec / Vuc (US$/hra) CCC = CCp / RHc (US$/ton) El costo de energía estará dado por: CEc = Vcc x Ccc (US$/hra) CEC = CEc / RHc (US$/ton) El costo de lubricantes estará dado por: CLC = CEC x Flc / 100 (US$/ton) El costo de mantención y los repuestos estará dado por: CMC = CCC x Fmc / 100 (US$/ton) El costo de neumáticos estará dado por: CNc = Σ (Vnci / Vuni) (US$/hra) CNC = CNc / RHc (US$/ton) El costo de aceros estará dado por: CAc = Σ (Vaci / Vuai) (US$/hra) CAC = CAc / RHc (US$/ton) El costo de mano de obra estará dado por: MOc = Σ (Soci x Noci) (US$/período)

MOC = MOc / T (US$/ton) El costo directo de carguío estará dado por: CDc = MOC + CNC + CMC + CLC + CAC + CEC (US$/ton) El costo total de carguío estará dado por: CTc = CDc + CCC (US$/ton)

8.4. TRANSPORTE La información necesaria para este caso será:

Vet = Valor de compra del equipo de transporte seleccionado (US$). Vut = Vida útil del equipo de transporte en horas de operación (horas cronológicas).


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FACULTAD DE INGENIERÍA Escuela Académico Profesional de Ingeniería Geológica Vct = Valor del combustible o energía utilizada por el equipo de transporte (US$/unidad de consumo). Cct = Consumo de combustible o energía del equipo de transporte (unidades de consumo/hora). Flt = Factor de lubricantes respecto al consumo de combustible o energía del equipo de transporte (%). Fmt = Factor de equivalencia entre el costo de mantención y el valor de reposición del equipo (%). Soti = Sueldo de operadores tipo i de equipos de transporte por período (US$/período). Noti = Número de operadores tipo i de equipos de transporte por período. Vnti = Valor del neumático i del equipo de transporte (US$/neumático i). Vuni = Vida útil del neumático i del equipo de transporte (horas). RPt = Rendimiento del equipo de transporte del período (toneladas/período). RHt = Rendimiento horario del equipo de carguío (toneladas/hora). T = Toneladas por período (toneladas). El costo de capital estará dado por: CCt = Vet / Vut (US$/hra) CCT = CCt / RHt (US$/ton) El costo de energía estará dado por: CEt = Vct x Cct (US$/hra) CET = CEt / RHt (US$/ton) El costo de lubricantes estará dado por: CLT = CET x Flt / 100 (US$/ton) El costo de mantención y los repuestos estará dado por: CMT = CCT x Fmt / 100 (US$/ton) El costo de neumáticos estará dado por: CNt = Σ (Vnti / Vuni) (US$/hra) CNT = CNt / RHt (US$/ton) El costo de mano de obra estará dado por: MOt = Σ (Soti x Noti) (US$/período) MOT = MOt / T (US$/ton) El costo directo de transporte estará dado por: CDt = MOT + CNT + CMT + CLT + CET (US$/ton) El costo total de transporte estará dado por: CTt = CDt + CCT (US$/ton)

8.5. SERVICIOS MINA Para la estimación de los costos de los equipos de servicios, se tomará en cuenta:

DFi = Disponibilidad física del equipo i (%). UTi = Utilización del equipo i (%). FOi = Factor operacional del equipo i (%). CHi = Costo horario del equipo i (US$/hora). HPi = Horas de trabajo estimadas por período del equipo i (horas/período). T = Tonelaje a mover por período en la mina (toneladas/período). Preparación General de una Mina a Tajo Abierto

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FACULTAD DE INGENIERÍA Escuela Académico Profesional de Ingeniería Geológica VEi = Valor del equipo i (US$). VUi = Vida útil del equipo i (horas cronológicas). NEi = Número de equipos i. El costo directo quedará dado por: CDsm = Σ (NEi x DFi x UTi x FOi x CHi x Hpi) (US$/período) CDSM = CDsm / T (US$/ton) El costo total quedará dado por: CTSM = CDSM + (Σ (NEi x VEi / VUi)) / T (US$/ton)

8.6. IMPREVISTOS Para estimar el costo operacional de cada operación unitaria, se debe considerar un ítem de imprevistos. Para ello se estima un porcentaje de imprevistos (FI %), que incrementa el costo operacional y el valor de dicho porcentaje dependerá de la confiabilidad de la información y de la operación misma, es decir si se tienen antecedentes de que una operación suele ser más cara de lo estimado o la información para el cálculo de dicha operación no ofrece una confiabilidad apropiada, el valor del porcentaje de imprevistos se incrementa. Los valores típicos son del orden del 7%, 10% hasta 15%, quedando el costo directo de la operación de la forma:

CDop = Costo directo estimado para la Operación x (1 + FI operación/100) (US$/ton)


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CAPÍTULO IX: VALOR DEL MINERAL Y COSTO DEL MINADO Cuando se tienen los costos de minado en general de la mina podemos obtener la utilidad de la misma ya sea mediante el cálculo del valor de cada bloque o por niveles que vendrían a ser los bancos. Todo bloque completo o casi en su totalidad posee una ley de mineral diferente a la de los otros bloques. Se tomará entonces una ley promedio por cada año y de esta manera se calculará los costos, inversiones, utilidades, etc.

Figura 28. Diseño de los bloques

Se tiene como datos el número de años del proyecto, los bloques a extraer año por año (desmonte y mineral) y las leyes promedio por cada nivel y por año, vale subrayar que los bloques tienen un tamaño de 15 x 15 x 15 m3 y se cuenta con 19 753 bloques de mineral y unos 44 445 de desmonte. Cada bloque de mineral tiene como peso 10 125 ton y cada bloque de desmonte pesa 6 750 ton, con toda esta información se puede calcular el total de mineral a extraer por año. En el siguiente cuadro se muestra los años del proyecto, los bloques a mover por año, los niveles al que pertenecen, y las leyes por año.

Figura 29. Valor de mineral en años

El bloque de mineral multiplicado por el peso y por la ley de mineral (%) nos da como resulta do el total de mineral por cada bloque y por lo tanto el total por año y por nivel.


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9.1. PRODUCCIÓN ANUAL DE MINERAL Y DESMONTE. Con la información del cuadro anterior podemos calcular la producción minera anual para el tiempo de vida de la mina. Año 1 Se tiene 1610 bloques de mineral con un peso de 10 250 ton cada uno, y con una ley de cobre promedio de 0.6%, por lo tanto la producción será: 1 610 x 10 250 ton x 0.6/100 = 97 808 ton de Cu. Si la recuperación total del proceso es del 90%, entonces en el primer año de producción se obtendrá 88 027 ton de Cu para la comercialización. De esta manera podemos calcular para cada año el total de toneladas a transportar y la producción en toneladas de cobre como se indica en el siguiente cuadro.

En el siguiente cuadro se muestra los años, la cantidad de bloques de desmonte, las toneladas de cada uno y el cálculo de toneladas movidas de desmonte, con el fin de conocer el número de material a mover para cada año de la mina.


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Con la cantidad de toneladas calculadas de mineral y desmonte podemos estimar el número de camiones a utilizarse en la operación.

Ventas anuales de Cu Con la información obtenida podemos calcular las ventas anuales que tendrá la compañía minera a un precio de cut off de 1.4 $/lb o 3 086 $/ton, esta información se muestra en el próximo cuadro


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FACULTAD DE INGENIERÍA Escuela Académico Profesional de Ingeniería Geológica En la actualidad, el precio del cobre está por encima de los 3.00$/lb, esto quiere decir que en realidad las ventas que aparecen en el cuadro están subvaloradas pero se trabajará con este precio, es decir, con 1.4$/lb. Al final luego de considerar todos los costos de minado y el valor del mineral vamos a tener el siguiente cuadro en el cual se observan todos los costos, para de esta manera determinar si el yacimiento es rentable o no. En este ejemplo observamos una tasa de retorno interna de 36% lo cual nos garantiza que el proyecto es viable.

Figura 30. Evaluación Económica de un Proyecto


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Preparacion de Una Mina a Tajo Abierto

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