PROCESOS MINEROS-VI SEM, 2017. METODOS DE EXPLOTACIÓN EXPLOTACIÓN MINERA MINERIA A CIELO ABIERTO - MINE MINERÍ RÍA A SUBT SUBTER ERRA RANE NEA A
Para Geólogos Docente: María Luisa Delgado O. Ing. Civil de Minas
TEMAS A CONSIDERAR: •
Calendario I Semestre 2017
Actividad Inicio icio Clase lasess Seg Segu undo Se Sem mestr stre Un Unidad idad II Término del Segundo Semestre Temporada de exámenes asignatura Vacaciones de Verano Cierre oficial Segundo Semestre Boletín de notas finales del segundo Semestre
Fecha Sem Se mana ana de del 4 al 7 de de se septie tiembre
TEMAS A CONSIDERAR: •
Obligaciones Académicas
Tema Asis Asiste tenc ncia ia míni mínima ma par para apr aprob obac ació ión n (cl (clas ases es))
75 %
Asistencia salida a terreno
OBLIGATORIO OBLIGATORIO (100%)
Hora de ingreso a clases
Se exige puntualidad y se cerrará la puerta después de 5 minutos de la hora de ingreso.
Hora de término de clases
El alumno no podrá salir de la sala hasta el término de la hora
HORARIO LUNES
MARTES CATEDRA
MIERCOLES
JUEVES
VIERNES
ATENCION CONSULTA
CATEDRA
EVALUACIONES (Ponderaciones) Tipo
Unidad II EXPLOTACION MINERA
SOLEMNE
50 %
CONTROLES
30 %
TRABAJOS CON DISERTACIÓN
20 %
LABORATORIO
0%
PONDERACION POR UNIDAD
40 %
Tipo
Σ
Examen
SOLEMNES CONTROLES
70 %
30 %
TRABAJOS LABORATORIO
Nota: Nota de eximición ≥ 5,5 Cualquier nota (Solemne, Controles, trabajos y laboratorio) ≥ 4,0 Nota de presentación al examen ≥ 3,0
FECHAS EVALUACIONES Tipo
Unidad II TRONADURA
SOLEMNE CONTROLES QUIZ 1 QUIZ 2 QUIZ 3
SEMANA DEL 17 AL 20 DE OCTUBRE SEMANA DEL 11 al 15 DE SEPTIEMBRE SEMANA DEL 25 al 29 DE SEPTIEMBRE SEMANA DEL 10 AL 13 DE OCTUBRE
TRABAJOS CON DISERTACIÓN LABORATORIO
Nota:
SEMANA DEL 10 AL 13 DE OCTUBRE N/A
Nota de eximición ≥ 5,5 Cualquier nota (Solemne, Controles, trabajos y laboratorio) ≥ 4,0
CONTENIDOS DESCRIPCIÓN DE LA ASIGNATURA Procesos Mineros es una asignatura que aborda los conceptos básicos acerca del negocio minero e introduce a los procesos, métodos y tecnologías utilizados en la explotación minera y la concentración y refinación de recursos minerales, tanto en Chile como en el mundo.
III COMPETENCIA/S A LA/S CUAL/ES TRIBUTA LA ASIGNATURA -
Realizar levantamientos geológicos orientados a localizar y definir recursos mineros para su exploración y posterior explotación en el marco de la responsabilidad social empresarial - Modelar yacimientos mineros incorporando todas las variables geológicas y geometalúrgicas relevantes para el negocio minero (exploración/explotación) y con orientación hacia la calidad y la eficiencia - Aplicar las normas de seguridad establecidas en el ámbito profesional evidenciando habilidades propias del liderazgo
-
El usuario solo podrá utilizar la información entregada para su uso personal y no comercial y, en consecuencia, le queda prohibido ceder, comercializar y/o utilizar la información para fines NO académicos. La Universidad conservará en el más amplio sentido la propiedad de la información contenida. Cualquier reproducción de parte o totalidad de la información, por cualquier medio, existirá la obligación de citar que su fuente es "Universidad Santo Tomás" con indicación La Universidad se reserva el derecho a cambiar estos términos y condiciones de la información en cualquier momento.
- Demostrar espíritu emprendedor y creatividad para mejorar su desempeño profesional
CONTENIDOS IV LOGRO GENERAL DE APRENDIZAJE Explicar los fundamentos teóricos y antecedentes prácticos del negocio minero y los procesos extractivos de la minería considerando los avances más recientes en las tecnologías usadas y aspectos ambientales asociados a estos procesos.
V CAPACIDADES - Identificar los conceptos fundamentales del negocio minero considerando su importancia en la economía local y mundial, sus mecanismos básicos y aspectos de prevención de riesgos laborales. - Describir los métodos de explotación más importantes utilizados en la minería actual considerando su campo de aplicación, características más relevantes y aspectos ambientales. - Explicar el funcionamiento de los métodos utilizados en la concentración de mineral y la metalurgia considerando su campo de aplicación, características más relevantes y aspectos ambientales.
CONTENIDOS UNIDAD II: EXPLOTACION MINERA
UNIDAD II: EXPLOTACION MINERA
UNIDAD II: EXPLOTACION MINERA
TRABAJO PRACTICO •
DISERTACIÓN
MINA SUBTERRANEA
MINA A RAJO
ENTECEDENTES GEOLÓGICOS DE LA FAENA MINERA
ENTECEDENTES GEOLÓGICOS DE LA FAENA MINERA
EXPLICAR PRACTICAS DE PERFORACIÓN
EXPLICAR PRACTICAS DE TRONADURA
EXPLICAR USO COMERCIAL DEL PRODUCTO
EXPLICAR USO COMERCIAL DEL PRODUCTO
EXPLICAR ASPECTOS AMBIENTALES DEL MÉTODO
EXPLICAR ASPECTOS AMBIENTALES DEL MÉTODO
APLICACIÓN DE LA SEGURIDAD EN LA FAENA
APLICACIÓN DE LA SEGURIDAD EN LA FAENA
SELECCIÓN DE TRABAJO PRACTICO: GRUPO
METODO
GRUPO 1
MINERIA SUBTERRANEA
GRUPO 2
TIPO LITERATURA
AUTOR
BIBLIOGRAFIA Portal Minero S.A. BÁSICA
COMPLEME NTARIA
TEXTO Manual de Minería y Metalurgia. 1ª edición. Santiago, Chile: Portal Minero Ediciones, 2006. .
Hartman, H.L. y Mutmansky, J.M.
Introductory Mining Engineering. 1a edición. Hoboken, USA: Wiley & Sons, 2002.
Moon, C. y whateley, M.
Introduction to Mineral Exploration. 1a edición. Oxford, UK: Blackwell, 2006.
Napier-Munn, T. y Wills, B.A.
Will’s Mineral Processing Technology. 7a edición. Oxford,
UK: El Sevier, 2006. Portal Minero S.A.
Guía de Ingeniería en Operaciones Mineras. 2ª edición. Santiago, Chile: Portal Minero Ediciones, 2010.
CLASIFICACION SEGÚN TIPOS DE MINERALES •
•
MINERIA METÁLICA MINERIA NO METÁLICA
CLASIFICACION SEGÚN TIPOS DE MINERALES •
•
MINERIA METÁLICA : hierro, cobre, aluminio, zinc, estaño, níquel, plata, oro, plomo, platino. MINERIA NO METÁLICA: caliza, carbón, sal, fosfato, azufre, arcilla. Se pueden incluir también las rocas de aplicación (áridos, mármol, granito, laja) y las piedras preciosas y semipreciosas (ej. diamante, topacio, rodocrosita, berilio). •
El litio es un mineral no metálico que se encuentra principalmente en salmueras naturales, pozos petrolíferos, campos geotermales y agua de mar. Es el metal más liviano, con la mitad de la densidad del agua y tiene excelentes condiciones en la conducción del calor y la electricidad.
CLASIFICACION DE METODOS MINEROS DE EXPLOTACIÓN •
•
Métodos de Explotación a Cielo Abierto Método de Explotación Subterráneo
Diferencia entre Rajo v/s Subterránea • Yacimientos en profundidad con geologías más complejas. • Altas Relaciones Estéril - Mineral. • Mayor presencia de aguas subterráneas. • Necesidad de rigurosos estudios Geomecánicos para la estabilidad de
taludes de los rajos. • Necesidad de grandes capitales de riesgo e inversión. • Necesidad de grandes áreas superficiales para desarrollar el proyecto. • Grandes riesgos de provocar desastres ambientales
O T R E I B A O L E I C O D O T É M
RAJO OPEN PIT CANTERAS SUPERQUARRIES SUPERCANTERAS
GRAN MINERÍA MEDIANA MINERÍA
ROOM AND PILLAR
AUTO SOPORTANTES
O E N Á R R E T B U S O D O T É M
SUBLEVEL STOPING
O
SHRINKAGE STOPING
CASERONES ABIERTOS
VERTICAL CRATER RETRETA STOPE AND PILLAR CUT AND FILL
SOPORTANTES O CASERONES
EXCAVACION TECNIQUES BACKFILLING METHODS BLOCK CAVING
HUNDIMIENTOS
SUBLEVEL CAVING LONGWALL
Criterios de selección del método Características Espaciales Rajo vs Subterránea Afectan tasa de producción, método de manejo de material, diseño de la mina en el depósito. • Tamaño (alto, ancho o espesor) • Forma (tabular, lenticular, masivo, irregular) • Disposición (inclinado, manteo) • Profundidad (media, extremos, razón de sobrecarga)
Condiciones Geológicas e Hidrológicas Tanto de mineral como de roca de caja (o huésped) Afecta la decisión de usar métodos selectivos o no selectivos • Requerimiento de drenaje, bombeo, tanto en rajo como en subterránea • Mineralogía es importante para procesos • Mineralogía y petrografía (óxidos vs. Sulfuros) • Composición química
• Estructura del depósito (pliegues, fallas, discontinuidades, intrusiones) • Planos de debilidad (grietas, fracturas, clivaje) • Uniformidad, alteración, meteorización (zonas, límites) • Aguas subterráneas e hidrología (ocurrencia, flujo, nivel freático)
Consideraciones Geotécnicas Selección del método (soporte necesario) Hundibilidad • Propiedades elásticas • Comportamiento plástico o viscoelástico • Estado de los esfuerzos (originales, modificados por la excavación) • Consolidación, compactación, competencia • Otras propiedades físicas (gravedad específica, poros, porosidad, permeabilidad)
Consideraciones Económicas Determinan el éxito del proyecto Afectan inversión, flujos de caja, periodo de retorno, beneficio • Reservas (tonelaje y ley) • Tasa de producción • Vida de la mina (desarrollo y explotación) • Productividad • Costo de mina de métodos posibles de aplicar
Factores Tecnológicos Se busca la mejor combinación entre las condiciones naturales y el método • Porcentaje de recuperación • Dilución • Flexibilidad a cambios en la interpretación o condiciones • Selectividad • Concentración o dispersión de frentes de trabajo
Factores Medioambientales No sólo físico, sino que también económicopolítico.social • Control de excavaciones para mantener integridad de las mismas (seguridad) • Subsidencia y efectos en superficie • Control atmosférico (ventilación, control de calidad de aire, calor, humedad) • Fuerza laboral (contratos, capacitación, salud y seguridad, calidad de vida,
condiciones de comunidad)
•
•
En consideración a estos factores, se debe tomar una decisión respecto a si explotar el cuerpo mineralizado mediante métodos de explotación de superficie o métodos de explotación subterráneos. Las características espaciales (geometría del cuerpo) y la competencia de la roca son esenciales dado que pueden determinar la conveniencia de utilizar un método por sobre otros. Sin embargo, puede haber casos en los que el depósito puede explotarse mediante métodos de superficie o subterráneos. En estos casos, es necesario tomar la decisión en función del beneficio económico que se generará en cada caso. Las siguientes figuras muestran la complejidad de las disposiciones de labores subterráneas en depósitos reales, las que deben compatibilizar la extracción desde diversos sectores de la mina, los cuales muchas veces son explotados con métodos diferentes.
11/11/2011 2007 DS Tranque de Relaves 2004 Título X Reg. Seg. Minera 1994 Se Publica Ley N° 19.300
Se Publica Ley 20.551
12/11/2012 Entra en Vigencia La Ley 20.551 12/11/2014 22/11/2012 Término Régimen Se publica el Transitorio Reglamento N° 41
11/2019 Periodo Incierto
14 /11/2014 Término del Régimen Transitorio: 154 Proyectos ingresados bajo el Procedimiento General
Inicio Auditorias Periódicas
W A L E E E T N
MINERIA A CIELO ABIERTO - RAJO – OPEN PIT METODO DE EXPLOTACIÓN
DATOS INICIALES (SONDAJES)
MODELO DE BLOQUES (MATRIZ 3D DE DIMENSIONES DEFINIDAS) -TIPO DE ROCA (GEOMECÁNICA, ESTRUCTURAS Y LITOLOGÍA). -LEYES (TANTO DEL MINERAL PRINCIPAL COMO DE SUS SUB - PRODUCTOS). -DATOS ECONÓMICOS (COSTOS DE EXTRACCIÓN, DE PROCESO, DE VENTA Y/O BENEFICIO ECONÓMICO ASOCIADO). -RECUPERACIONES METALÚRGICAS. -ETCÉTERA.
definen la secuencia de explotación del yacimiento.
límites de las distintas etapas de la explotación llamadas Fases
ETAPA DE DISEÑO (límites económicos de nuestra explotación denominado Pit final)
Antecedentes geológicos y geomecánicos
Extracción
Definir Recursos y características del macizo rocoso
Perforación Tronadura
Manejo de Materiales
Carguío y Transporte
BOTADERO
Chancado (reducción de tamaño de roca) Planta (Molienda) y Plantas de Procesos
Depósitos de Relaves
Planta de Flotación (Súlfuros)
FURE
Planta de Lixiviación (Óxidos)
Ripios de Lixiviación
Área Planta
CONCEPTOS
POZOS TRONADURA DE CONTROL PIT FINAL
POZOS AMORTIGUADOS, BUFFER, < ø
POZOS PRECORTE, < ø POZOS DE PRODUCCIÓN, > ø
DISEÑO RAJO
DISEÑO RAJO
BERMAS DE SEGURIDAD O CONTENCIÓN:
PISTAS, BERMAS, ZANJAS Y CUNETAS:
PISTAS PARA CRUCE DE CAMIONES O DOBLE VÍA:
•
En una vista en planta se puede apreciar el rajo con sus rampas y accesos de la siguiente forma:
Perforación La perforación de las rocas, ya sea para minería metálica como no metálica y dentro del campo de las Tronaduras es la primera operación que se realiza y tiene como finalidad abrir un hoyo en el macizo rocoso (Pozo o Tiro), con la distribución y geometría adecuada dentro del macizos, donde alojar a las cargas de explosivo y sus accesorios iniciadores. Para realizar esta actividad se requiere de un equipo (perforadora), aceros de perforación y sus accesorios. La Perforación en conjunto con la tronadura corresponde al primer proceso de conminución de la minería y cuyo objetivo es logra fragmentar el macizo rocoso a un tamaño adecuado para i i i t d l t d l d
FUNDAMENTOS TEORICOS DE LA PERFORACION •
•
La Perforación de rocas es la primera operación en el desarrollo de una labor minera Persigue concentrar una gran cantidad de energía en una superficie pequeña con el fin de vencer la resistencia de la roca a perforar, para generar un pozo o tiro y este sea cargado con explosivos para generar una trituración del macizo rocosa.
Clasificación de las Perforaciones Perforaciones Método Mecánico •
Las perforaciones se pueden dividir en tres grupos: Método utilizado Máquina Tipo de trabajo a realizar. • • •
Según Método Mecánico •
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Método Rotopercutivo Rotopercutivo (Percusión + Rotación) Método Rotativos (Rotación (Rotación sobre elemento de corte)
Según Tipo de Máquina utilizada Perforación Manual (equipos ligeros, minería pequeña y mediana) Perforación Perforación Mecanizada (equipos móviles montados sobre estructuras) •
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Según el tipo de trabajo a realizar Perforación Perforación de banqueo (tiros verticales de minas subterráneas y cielo abierto) Perforación Perforación de avance de galerías y túneles (tiros horizontales de minas subterráneas) Perforación Perforación de producción (para desarrollar labores de extracción de mineral) Perforación de chimeneas y piques (tiros verticales de minas subterráneas) •
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•
•
MÉTODOS MÉTODOS DE PERFORACIÓN Métodos de Perforación (Tipo de Energía)
Mecánicos (Percusión, rotación Rotopercusión) Precorte Prec orte y subterranea
Térmicos (Sóplete (Sóple te o lanza térmica, Plasma, fluido Caliente , Congelación)
Hidráulicos (chorro de Agua,Eros Agua, Erosión ión ; Cavitación)
Sónicos
Químicos
(Vibración con
(Microtronaduras,
alta Frecuencia)
Dilusión)
Eléctricos
Sísmicos
Nucleares
Perforación Mecánica Perforación Mecánica
Método Rotopercutivos
Métodos Rotativos
La perforación se logra por la combinación de las fuerza de rotación sobre la roca y la presión ejercida sobre este mismo llamada percusión, lograda por la fuerza de un pistón o martillo. Este método se una en labores y minas subterráneas subterráneas (Codelco), rajo (precorte) y OOCC de gran envergadura (cavernas o túnel carretero)
Esta método se aplica en la gran minería (pozos de > ø y > penetración). En este tipo intervienen las siguientes Ѵ penetración). variables controlables por el operador y características de la faena. Empuje sobre la broca / Velocidad de rotación / Desgaste en la boca / Diámetro del pozo / Caudal de aire para retiro de detritus.
Fundamentos teóricos de la perforación (Mecánica) •
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La Perforadora Varillaje El Bit o broca de perforación Fluido de Barrido
Perforación Mecánica: Método Rotativo Perforación Mecánica
Método Rotopercutivos
Rotación por Trituración
Métodos Rotativos
Rotación por corte
Esta método se aplica en la gran minería (pozos de >
ø y > Ѵ penetración). En este tipo intervienen las siguientes variables controlables por el operador y características de la faena. Empuje sobre la broca / Velocidad de rotación / Desgaste en la boca / Diámetro del pozo / Caudal de aire para retiro de detritus.
Perforación Mecánica: Método Rotativo
Esta método se aplica en la gran minería (pozos de >
ø y > Ѵ penetración). En este tipo intervienen las siguientes variables controlables por el operador y características de la faena. Empuje sobre la broca / Velocidad de rotación / Desgaste en la boca / Diámetro del pozo / Caudal de aire para retiro de detritus.
Perforación Mecánica
Método Rotopercutivos
Métodos Rotativos
Rotación por Trituración TRICONO
Se genera por la transmisión de la energía de rotación y avance (pull dawn) a través del conjunto de tubos de perforación hacia el tricono que está en contacto con
Rotación por corte BROCAS ESPECIALES Se genera por la transmisión de la energía de rotación y avance (pull dawn) a través del conjunto de tubos de perforación hacia la broca generando astillas. Se usa en rocas blandas
Perforación Mecánica: Método Rotopercutivo
La perforación se logra por la combinación de las fuerza de rotación sobre la roca y la presión ejercida sobre este mismo llamada percusión, lograda por la fuerza de un pistón o martillo
Perforación Mecánica
Método Rotopercutivos
Perforación con Martillo en Cabeza
Métodos Rotativos
Las acciones de Rotación y Percusión se desarrollan fuera del pozo. La transmisión de energía se realiza por medio del varillaje hasta la broca de perforación
Perforación con Martillo en Fondo
La acción de Percusión se desarrollan sobre la broca dentro de la sarta de perforación. La Rotación, fuera del pozo.
Método Rotopercutivo v/s Método Rotativo •
El método rotopercutivo se puede aplicar a todo tipo de roca, desde más blandas hasta las más duras, Además permite el uso de una amplia gama de diámetros (1” a 8”), los equipos tienen gran
movilidad (las perfo pueden ser trasladas sobre camiones con ruedas) y requiere una persona para operarlo.
TIPOS DE PERFORADORAS (CONTROL – PRODUCCIÓN)
TRONADURA Esta operación consiste en cargar los pozos perforados con explosivos, donde se busca que detonen a través de un detonador no eléctrico, eléctrico, o electrónico, los que se accionan de acuerdo a su tipo.
Inputs del explosivo Resultados ineficientes o inseguros -Daño a la pared -Dilución -Sobre quebradura -Iniciación prematura
A R U D A N O R T
-Tipo
Características De los Explosivos (seleccionados)
-Tiros quedados
-Velocidad de detonación -Potencia -Sensibilidad -Densidad -Resistencia al agua -Características de humos Resultados ruidosos y malgastados
-Sobre tamaño -Pata excesiva
-Polvo
-Finos excesivos
-Flyrock
Inputs de diseño -Factor de carga -Distribución de la carga -Diámetro del hoyo -Pasadura -Malla de perforación -Taco -Secuencia de iniciación -Ubicación y tipo de iniciador -Inclinación del pozo
Geometría, Carguío y tiempo de la tronadura (diseño)
Interacción
-Ruido
Explosivo –
-Vibración
Masa rocosa
-Airblast
Características De la masa Rocosa (fijos)
Resultados deseados
Inputs de la masa rocosa
-Fragmentación óptima
-Resistencia al quiebre
-Soltura óptima
-Densidad
-Costos de operación totales mínimos (US$/ton)
-Porosidad
-Producto óptimo
-Propiedades elásticas dinámicas
TRONADURA Y SECUENCIA DE SALIDA
TRONADURA Y SECUENCIA DE SALIDA
TRONADURA Y SECUENCIA DE SALIDA
Impacto de la Tronadura
En Mineral: – El Explosivo provee la energía más económica para fragmentar la roca. – La Tronadura es la etapa más eficiente desde el punto de vista técnico y económico del Proceso de Conminución. – Lo hecho o no hecho en esta etapa impacta directamente la economía del resto del Proceso Minero. – En general, “mientras más fino, mejor” (¡incluso para SAG!).
En Estéril (lastre o desmonte): – En la mayoría de las faenas mineras movemos más material estéril que mineral. – Debemos optimizar el rendimiento técnico económico de la extracción y el transporte de material (pala - camión o cargador - camión). – En general, la granulometría más fina no es necesariamente la la que permite una óptima eficiencia económica de las palas o cargadores.
CARGUIO •
Comprenden el carguío de materiales desde el interior mina, sea este estéril o mineral, con destino a los diferentes frentes de apilamiento o alimentación, realizados por Palas eléctricas o hidráulicas.
HIDRAULICAS
CARGUIO
CARGUIO
TRANSPORTE •
El transporte del material tronado, debe hacerse en camiones de extracción, especialmente diseñados para este tipo de faenas, con tonelajes oscilantes entre las 240 a 500 ton.
TRANSPORTE
PRINCUIPALES IMPACTOS AMBIENTALES •
•
•
•
Impactos mineros sobre la cantidad de agua (PLANTAS DESALADORAS) Impactos mineros sobre la calidad del agua (AGUAS DE PROCESOS) Impactos mineros sobre aire y suelos (ENFERMEDADES PROFESIONALES) Impactos mineros sobre aspectos sociales y culturales (SUSTENTABILIDAD)
MINERIA A CIELO ABIERTO - CANTERAS METODO DE EXPLOTACIÓN
CAMPO DE APLICACIÓN •
•
Se aplica para la extracción de rocas industriales u ornamentales. Se utiliza en la extracción de áridos para la construcción Se caracterizan por: • Topografía desfavorable. • Sin talud • Gran cantidad de bancos
CARGUIO Y TRANSPORTE
RETROEXCAVADORAS CANTERAS O EN PEQUEÑA Y MEDIANA MINERIA PEQUEÑAS PRODUCCIONES MONATDAS SOBRE ORUGAS O NEUMÁTICOS •
• •
CAMIÓN ARTICULADO CANTERAS Y MINERALES INDUSTRIALES INVERSION MAYOR QUE CAMIONES MINEROS •
•
MINERIA A SUBTERRANEA METODO DE EXPLOTACIÓN
CARACTERISTICAS DE UNA EXPLOTACIÓN SUBTERRANEA La minería subterránea involucra tres conjuntos de actividades: • El desarrollo de los accesos físicos hacia la zona mineralizada y la
preparación de la Mina (desarrollo y construcción). • La extracción del macizo rocoso mineralizado. • El transporte del mineral hacia las instalaciones de procesamiento,
ubicadas en la superficie.
COMPONENTES DE UNA EXPLOTACIÓN SUBTERRANEA
DISEÑO MINERIA SUBTERRÁNEA TUNELES
CICLO DE DESARROLLO DE TUNELES
ASPECTOS AMBIENTALES MINERIA SUBTERRANEA AGUA •
•
La construcción de galerías subterráneas desestabiliza el régimen de aguas e n la roca, debido a la creación de nuevos conductos de agua. El desagüe de minas (bombeo) puede provocar un descenso considerable del nivel freático, lo cual, además de otros efectos, degrada seriamente la vegetación en la zona afectada. La minería subterránea contamina las aguas freáticas de diversas maneras. Las aguas de mina son una fuente importante de contaminación, al igual que las soluciones utilizadas en la lixiviación in situ y los refrigerantes que se escapan durante los trabajos de apertura de pozos y cuadros. Las aguas de superficie provenientes de la lixiviación de terreros y de otras fuentes también pueden infiltrarse en las aguas subterráneas y alterar su calidad El descenso del nivel freático repercute en la vegetación, pudiendo causar la desecación de ríos, lagos, etc. Asimismo, puede producir asentamientos del terreno que afectan a las construcciones. Por otra parte, la modificación del régimen hídrico en muchos casos conlleva efectos negativos para la población y la fauna (por ejemplo, merma de las reservas de agua potable). HUNDIMIENTOS Los daños más importantes ocasionados por la minería subterránea en la superficie del terreno son los hundimientos. Estos incluyen asentamientos, desniveles, curvaturas, deslizamientos, así como el estiramiento y la compresión de la superficie. Los mayores daños se presentan en instalaciones de infraestructura y edificaciones, así como en el medio ambiente natural. Los sistemas de conducción de agua (canales, ríos, etc.) son sumamente sensibles al más mínimo cambio en la inclinación del terreno.
ASPECTOS AMBIENTALES MINERIA SUBTERRANEA VIBRACIONES •
En las operaciones mineras subterráneas a gran escala, se perciben en la superficie las vibraciones causadas por las voladuras y los movimientos tectónicos inducidos por la minería. De igual forma se da lo que comúnmente se denomina golpe de aire en los socavones y galerías que provoca derrumbes en las construcciones superficiales. Obligando al desplazamiento de las zonas habitadas de la superficie.
RESIDUOS •
Las actividades mineras tienen como resultado la formación de escombreras en las inmediaciones de la mina, en las cuales se acumula el estéril proveniente del avance del tajo y de las galerías. Alteran el paisaje y lo dejan inutilizado para las actividades humanas. El mayor riesgo de contaminación proviene de los montones de mineral a tratar, este riesgo se da tanto en la minería subterránea y superficial y comprende:.
DRENAJE ACIDO DE LA MINERIA. El drenaje de roca ácida (DRA) es un proceso natural a través del cual el ácido sulfúrico se produce cuando los sulfatos de las rocas son expuestos al aire libre o al agua. El drenaje de la minería ácida (DAM) es esencialmente el mismo proceso, solo que magnificado. Cuando las grandes cantidades de roca que contienen minerales sulfatados, son excavadas en tajo abierto o en vetas en minas subterráneas, estos materiales reaccionan con el aire o con el agua para crear ácido sulfúrico. Cuando el agua alcanza cierto nivel de acides, un tipo de bacteria común llamada "Tiobacilus Ferroxidante", puede aparecer acelerando los procesos de oxidación y acidificación, lixiviando aun más los residuos de metales de desecho. El ácido lixiviara la roca mientras que la roca fuente este expuesta al aire y al agua. Este proceso continuara hasta que los sulfatos sean extraídos completamente; este es un proceso que puede durar cientos, o quizás miles de anos. El ácido es transportado desde la mina por el agua, las lluvias o por corrientes superficiales, y posteriormente depositado en los estanques de agua, arroyos, ríos, lagos y mantos acuíferos cercanos. El DAM degrada severamente la calidad del agua y puede aniquilar la vida acuática, así como volver el agua prácticamente inservible.
ASPECTOS AMBIENTALES MINERIA SUBTERRANEA CONTAMINACION POR METALES PESADOS Y LIXIVIACION. La contaminación por metales pesados es causada cuando algunos metales como el arsénico, el cobalto, el cobre, el cadmio, el plomo, la plata y el zinc, zinc , contenidos en las rocas excavadas o expuestos en vetas en una mina subterránea, entran en contacto con el agua. Los metales son extraídos y llevados río abajo, mientras el agua lava la superficie rocosa. Aunque los metales pueden ser movidos en condiciones de pH neutral, la lixiviación es particularmente acelerada en condiciones de pH bajo, tales como las creadas por el drenaje ácido de la minería. LA CONTAMINACION QUIMICA. Este tipo de contaminación ocurre cuando algunos agentes químicos (tales como el cianuro, ácido sulfúrico, pero sobre todo los reactivos químicos usados en los métodos de flotación, flotación, utilizados por compañías mineras para la separación del material deseado, del mineral en bruto) se derraman, gotean, o se trasladan del sitio minero a un cuerpo de agua cercano. Estos Estos químicos pueden ser también altamente tóxicos tóxicos para los humanos y la fauna. RELLENO HIDRAULICO Después de que la roca de desperdicio es removida y el mineral en bruto extraído, este este ultimo debe ser procesado para separar el mineral deseado de las porciones sin valor. valor. Una vez que los minerales han sido procesados y recuperados, la roca sobrante se vuelve otra forma de de sperdicio minero llamado jale. Los jales mineros mineros usualmente contienen contienen los mismos metales pesados pesados tóxicos y formaciones formaciones de ácido mineral que produce produce el desecho de roca. También También pueden contener agentes químicos usados para el procesamiento procesamiento del mineral en bruto, tales como cianuro o ácido sulfúrico. Los jales son usualmente colocados en la superficie, en áreas de contención contención o en lagunas de oxidación, y en un numero creciente de operaciones bajo tierra, donde el desecho es usado como relleno para las áreas que fueron excavadas. los contaminantes de los desechos mineros pueden lixiviar hacia la superficie o a los mantos de agua subterránea causando una contaminación seria que puede perdurar durante muchas generaciones y dejar inutilizados los mantos acuíferos.
METODO AUTOSOPORTANTE
Métod Métodos os auto autosop soportant ortantes es o de de caserones abier abier tos: •
Corresponden a aquellos que consideran la extracción del mineral y dejar la cavidad que éste ocupaba vacía. Para ello, el caserón debe mantenerse estable en forma natural (ser autosoportante) o requerir escasos elementos de refuerzo. Estos caserones se dejan vacíos una vez que concluye la explotación.
ROOM AND PILLAR
O E N Á R R E T B U S O D O T É M
SUBLEVEL STOPING AUTO SOPORTANTES O
SHRINKAGE STOPING
CASERONES ABIERTOS
VERTICAL CRATER RETRETA SOPORTANTES O SOPORTANTES CASERONES HUNDIMIENTOS
STOPE AND PILLAR
METODO AUTOSOPORTANTE ROOM AND PILLAR
Room and Pillar •
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El método se conoce en castellano como Caserones y Pilares, aunque casi siempre se utiliza su nombre en inglés. Mediante este método se explotaban 60% de las minas subterráneas de minerales distintos al carbón en Estados Unidos en los años 80 y el 90% de las minas de carbón. El método posee una variante denominada Stope and Pillar. Este método de explotación es el único aplicable en el caso de yacimientos tabulares horizontales o sub-horizontales, con inclinaciones de hasta 30º. Se trata, por lo general, de depósitos estratificados de origen sedimentario.
Principio Consiste en lo esencial en excavar lo más posible el cuerpo mineralizado dejando pilares de mineral que permiten sostener el techo de material estéril. Las dimensiones de los caserones y de los pilares depende de la mayor o menor competencia de la roca sobrepuesta (estabilidad del techo) y también de la roca mineralizada (estabilidad de los pilares), como asimismo del espesor del manto y de las presiones existentes. •
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Por lo general los pilares se distribuyen en una disposición o arreglo lo más regular posible, y pueden tener una sección circular, cuadrada o rectangular semejando un muro. Los caserones abiertos tienen forma rectangular o cuadrada. Al término de la explotación de un área determinada es posible recuperar, al menos parcialmente, un cierto porcentaje de los pilares, dependiendo del valor del mineral que se está extrayendo. El control de leyes es primordial (más importante que diseño minero y ventilación): resulta en un diseño ad-hoc, irregular, con pilares de baja ley no recuperables Se puede trabajar a frente completa (full face slicing) o por tajadas (multiple slicing) Frente completa: hasta 8-10m de espesor Tajadas: más de 10 m de espesor En la explotación por tajadas se saca primero la parte superior y luego se banquea y saca la parte inferior, lo que permite la explotación simultánea de ambas frentes • •
METODO AUTOSOPORTANTE SUBLEVEL STOPING
METODO AUTOSOPORTANTE SHRINKAGE STOPING
SHRINKAGE STOPING
CUERPO TABULAR VERTICAL O SUBVERTICAL DE POCA POTENCIA
CONDICIONES DE APLICACIÓN
PRINCIPIOS
METODO AUTOSOPORTANTE VERTICAL CRATER RETREAT
METODO SOPORTADOS O CASERONES
Métodos soportados o de caserones •
Corresponden a aquellos que requieren elementos de soporte para mantenerse estables y/o que se rellenan con algún material exógeno.
O E N Á R R E T B U S O D O T É M
AUTO SOPORTANTES O
CUT AND FILL
CASERONES ABIERTOS
SOPORTANTES O CASERONES
EXCAVACION TECNIQUES
HUNDIMIENTOS
BACKFILLING METHODS
METODO SOPORTADOS CUT AND FILL STOPING
APLICACIÓN •
•
Aplicable a depósitos verticales (vetas) o depósitos de gran tamaño e irregulares. Se aplica por lo general en cuerpos de forma tabular verticales o subverticales, de espesor variable desde unos pocos metros hasta 15 o 20 m en algunos casos.
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Se prefiere a otras alternativas cuando la roca encajadora (paredes) presentan malas condiciones de estabilidad (incompetente). En cambio, la roca mineralizada debe ser estable y competente, especialmente si se trata de cuerpos de gran espesor. El mineral extraído debe ser suficientemente valioso de modo que el beneficio obtenido por su recuperación compense los mayores costos del método.
PRINCIPIOS •
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Consiste en excavar el mineral por tajadas horizontales en una secuencia ascendente (realce) partiendo de la base del caserón. Todo el mineral arrancad es extraído del caserón. Cuando se ha excavado una tajada completa, el vacío dejado se rellena con material exógeno que permite sostener las paredes y sirve como piso de trabajo para el arranque y extracción de la tajada siguiente. El mineral se extrae a través de piques artificiales emplazados en relleno, que se van construyendo a medida que la explotación progresa hacia arriba. Como relleno, se utiliza el material estéril proveniente de los desarrollos subterráneos o de la superficie, también relaves o ripios de las plantas de beneficio, e incluso, mezclas pobres de material particulado y cemento para darle mayor resistencia.
METODO DE HUNDIMIENTO
Métodos de hundimiento •
Este es, donde las cavidades generadas por el mineral extraído son rellenas con el material superpuesto (mineral, mientras dura la explotación, y estéril, una vez finalizada). El hundimiento y consecuente relleno de las cavidades se produce simultáneamente a la extracción del mineral.
O E N Á R R E T B U S O D O T É M
AUTO SOPORTANTES O CASERONES ABIERTOS
SOPORTANTES O CASERONES
BLOCK CAVING
HUNDIMIENTOS
SUBLEVEL CAVING LONGWALL
METODO DE HUNDIMIENTO BLOCK CAVING / PANEL CAVING
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Block caving – Método de explotación
masivo en la cual un bloque de mineral en algunos casos representando el area basal del cuerpo mineralizado se corta en su base y luego a partir de la extracción se produce la propagación del hundimiento Panel caving – es una forma del método de hundimiento en que bloques consecutivos se hunden en forma continua de modo de evitar la dilución latera y los esfuerzos de relajación producidos en el método convencional de block caving.
CARACTERISTICAS DEL MÉTODO •
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UTILIZADO POR LAS MINAS SUBTERRANEAS MAS GRANDES DEL MUNDO ALTA PRODUCCIÓN : 5,000 a 45,000 tpd MENOR COSTO PRODUCCIÓN POR TONELADA EXCELENTE PRODUCTIVIDAD POR PERSONA Y EQUIPOS SE PUEDE AUTOMATIZAR POSEE UN BAJO GRADO DE SELECTIVIDAD SE REQUIERE DE UNA FUERZA DE TRABAJO CON CONOCIMIENTO DE LAS LABORES SUBTERRÁNEAS
BLOCK CAVING •
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Cuerpos masivos con una proyección en planta suficiente para inducir el hundimiento de la roca La roca mineralizada a hundir debe ser medianamente competente 3A-4A La roca estéril de techo debe ser hundible La roca de caja puede ser competente como en el caso de pipas diamantiferas Se induce el hundimiento de la roca a través del corte basal 4-12 m. El hundimiento se propaga en la medida que la roca es extraída del hundimiento utilizando la infraestructura de producción Productividad 12000 a 48000 tpd Dilución 20% Recuperación 75% Costo 2.1-5$/t
EQUIPOS PARA MINERÍA SUBTERRANEA ÉQUIPOS DE CARGUÍO: LHD
Equipos de Transporte
Equipos de Desarrollo
Equipos de Desarrollo
EQUIPOS DE PERFOTACION
VENTILACION MINERA
PORQUÉ INGRESAR AIRE Y ASEGURAR LA RENOVACION DEL AIRE…. ✓Permitir
la manutención del oxigeno necesario para la vida de los trabajadores. ✓Suprimir los gases tóxicos producidos en las tronaduras con explosivos. ✓Evitar la formación de mezclas explosivas gas-aire. ✓Eliminar concentración nociva de polvo en suspensión. ✓Reducir la temperatura en lugares muy calurosos y aumentarla si es muy baja. ✓Proporcionar el aire suficiente para el trabajo seguro de equipos diesel dentro de las minas.
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El control de la atmósfera en una mina es el aspecto más vital de la operación ya que influye en la: •
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Salud de las personas Productividad por condiciones atmosféricas mas confortables para el trabajo humano
La ventilación de minas es la herramienta más versátil de control atmosférico •
Es la aplicación de los principios de la mecánica de fluidos al flujo de aire en excavaciones subterráneas
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Control de calidad Control de gases Control de polvo • •
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Control de cantidad Ventilación Ventilación a la frente o auxiliar • •
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Control de humedad y temperatura Enfriar/ calentar aire Humidificación/de humidificación • •
Aire de minas. GASES
POLVO < O2, >CO2, >N y > VAPOR DE AGUA
GASES NOSIVOS
AIRE MUERTO : CO2 (5 A 15%) +N2 (85 – 95%)
que puede estar presente en el aire de las minas en una décimas hasta algunas unidades de por ciento, llamado "soroche".
Minería por Disolución (Minería Metálica
Se lleva a cabo un mejor aprovechamiento del yacimiento en comparación con la minería convencional. La figura muestra el proceso de dos fases para la extracción del cloruro potásico con ayuda de la minería de disolución. •
La minería de disolución comprende dos perforaciones efectuadas hasta alcanzar aproximadamente los 1.600 metros de profundidad y que, a esta profundidad, están separadas entre sí por 80 metros. A través de una de las dos perforaciones se bombean soluciones. El líquido disuelve la materia prima de los filones y se acumula en las cavernas subterráneas. El líquido introducido en la caverna desplaza la salmuera formada que es transportada a la superficie a través de la otra tubería.
El primer paso – Minería primaria (primary mining) •
En la llamada minería primaria se introduce por medio de una perforación agua fresca en el filón Esterhazy rico en KCl. La conexión de las dos perforaciones a través de una caverna se realiza primero mediante la lixiviación de cloruro de sodio (NaCl): Bajo tierra se forma una cámara (caverna) llena de una solución de agua y sal que en el gráfico aparece como un área de color azul. Paso a paso, el yacimiento es trabajado con la minería de disolución en capas horizontales de hasta tres metros de espesor a través de los tres filones de potasa. Este proceso es dirigido verticalmente mediante una barrera de contención (una capa delgada situada en la superficie superior de la salmuera).
El segundo paso – Minería secundaria (secondary mining) •
La minería secundaria emplea únicamente una salmuera saturada de NaCl a fin de ampliar la caverna a su máximo tamaño posible mediante procesos selectivos de disolución de KCl. Además de una intensidad energética más baja, la minería secundaria presenta (en comparación con la minería
Ejemplos de aplicación.
Recuperación de pilares y macizos de carbón •
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La mayoría de las grietas de carbón son demasiado profundas para la minería a cielo abierto y requieren la minería subterránea, un método que actualmente representa alrededor del 60 por ciento de producción mundial de carbón7 En minería subterránea, el método de cámaras y pilares avanza a lo largo de la grieta, mientras pilares y maderas se quedan de pie para soportar el techo de la mina. Una vez que las minas de cámaras y pilares se han desarrollado a un punto de parada (limitado por la geología, la ventilación, o la economía), una versión complementaria la minería de cámara y pilar, denominada segunda minería o minería de retirada, es comúnmente iniciada. Los mineros remueven el carbón en los pilares, recuperando de este modo tanto carbón de la grieta como sea posible. Un área de trabajo envuelta en la extracción de los pilares es llamada una sección pilar. Las secciones pilar modernas utilizan equipos controlados a distancia, incluyendo grandes soportes de techos móviles hidráulicos, que pueden prevenir derrumbes hasta que los mineros y su equipo hayan dejado el área de trabajo. Los soportes móviles de techo son similares a una mesa grande de comedor, pero con gatos hidráulicos como piernas. Después de que los grandes pilares de carbón han sido extraídos, las piernas del soporte móvil techo se acortan y se retira a una zona segura. El techo de la mina normalmente colapsa una vez
