UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS ESCUELA DE INGENIERIA DE MINAS
RELLENO HIDRONEUMA HIDRONEU MATICO TICO EN CORTE Y RELLENO DESCENDENTE INTEGRANTES: ROJAS CHAICO ALEJANDRO BERAUN CHACA STEVE PAÑURA PORRAS CARLOS
CORTE RELLENO DESCENDENTE
SINONIMIA Under Cut and Fill (U.C.F.). Corte y relleno descendente. Explotación por bancos, por paneles , etc. Stossbau descendente.
DESCRIPCION
En este método de explotación, el minado se realiza de arriba para abajo de los diferentes horizontes o pisos de mineral, aplicando el relleno hidráu áullico cementado e hidroneumático. Es una secuencia del avance tecnológico de los sistemas de corte y relleno descendent nte e, que tuvo su origen en Canadá. Consiste en romper el mineral en diferentes pisos y en sentido descendente. Después que un corte o piso haya sido completamente extraído, se procede a rellenar antes de empezar el nuevo corte en el piso inmediato inferior. Este relleno es el que va ayudar en el sostenimiento del techo del nuevo frontón que se abre. El minado del mineral continúa piso por piso hasta terminar el bloque. El relleno que se aplica, es el relleno hidroneumático y se trabaja en terrenos muy suaves que pueden ser cuerpos o vetas de buena ley. El relleno hidroneumático tiene dos capas una de mezcla rica, de 1:3 de proporción de cemento y arena, y la mezcla pobre, para completa el relleno, tiene 1:26 de proporci ció ón de cemento y arena. La loza y sobre loza del relleno trabajan bien a las fuerzas de compresión que actúan sobre las cajas y la fuerza de flexión procedente del techo. Las eficiencias suben con este método a medida que el uso del cemento se incrementa, a pesar de que los costos son elevados est sto o se supera son la velocidad del minado
Corte y Relleno descendente 1. 2. 3.
4. 5. 6.
Galería superior.Rellenada con cuadros Galería inferior Silll - pri Sil primer mer pis piso o rellenado completamente Labores en explotación Labores en explotación Labores en explotación
CONDICIONES DE APLICABILIDAD 1. En vetas cuyo mineral y cajas sean
bastante suaves o inconsistentes, cuya potencia sea de gran magnitud. 2. En cuerpos muy suaves, con una ley muy alta, porque el método es costoso. 3. En yacimientos cuya mineralización es suave y deleznable con cajas falladas y fracturadas, que no pueden ser explotados por otros métodos.
APLICACIÓNES DE MÉTODO a) b) c) d) e) f) g)
Se aplica en cuerpos mineralizados de gran potencia, cuando le sistema de limpieza y relleno son mecanizados. Se puede trabajar en cuerpos irregulares. Se aplica en la recuperación de pilares dejados por el método de cortes y relleno ascendente. Se trabaja en las zonas de material poco consistente. Generalmente se aplica en extracción de reservas considerables. Es un método propio para la aplicación del relleno hidráulico. Presenta mejor seguridad y condiciones para el personal.
PREPARACION La preparación para el método de corte y relleno descendente consiste en la elaboración de las siguientes labores:
Galerías o cruceros. Chut y caminos. Sub nivel principal de extracción. La rotura del nivel superior. La preparación del Sill.
EXPLOTACION
La explotación se inicia luego de haber terminado la colocación de la loza, cuyo ciclo de minado comprende: la preparación del subnivel de explotación, la rotura de los paneles, la limpieza preparación para el relleno y el relleno total del piso de explotación.
RELLENO
Esta operación consiste en enviar por medio de tuberías y aire comprimido el material de relleno consistente en una mezcla de cemento, agregado y agua. Se realiza en dos etapas: Primero el envío de la mezcla rica de 1:6, hasta un tercio de la altura del tajeo denominado la loza, luego se completa con la mezcla pobre de 1:26 hasta el techo, llamado también la sobre loza. Esta operación se repite hasta rellenar completamente todo el espacio abierto del piso o el área de explotación. Nuevamente se baja un piso y se continúa con el ciclo de explotación.
VENTAJAS 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11.
Permite la explotación de cuerpos irregulares, deleznable o inconsistente. La recuperación del mineral es alta, llega al 100%. Poco consumo de madera, en la variedad Michi no se emplea madera, en la cama ni los puntales de seguridad. La seguridad es relativamente buena, en la variedad Michi es mejor, ya que el techo de concreto es una loza que atraviesa como una viga en toda la extensión del tajeo. Poco consumo de explosivo por la suavidad del mineral. La variedad Michi ha favorecido aumentar el ancho del tajeo por lo que se ha mecanizado este método. La perforación es mas fácil, ya que el personal se encuentra en una posición segura. Trabajo mas cómodo con perforadoras manuales El frente no puede desmoronarse, es decir, no existe peligro de desprendimiento de mineral. Los menudos de mineral no se pierden en el relleno. El personal no estas amenazado por desprendimiento de bloques de mineral.
DESVENTAJAS 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.
11.
Se necesita bastante tiempo para los trabajos de preparación (4 a 5 meses). No se puede dejar desmontes o caballos que se encuentran dentro del mineral, por lo que el tajeo se limpia totalmente para iniciar el relleno. Es costoso por el gran consumo de cemento, madera y la labor diaria. No se puede cambiar a otro método. Paraliza la explotación de las áreas cuando hay escasez de cemento en el mercado. El gran consumo de aire por las bombas neumáticas causa problemas a la perforación. El personal se encuentra en peligro por caída de rocas de los hastiales o del relleno colocado. El mineral se contamina a causa de las caídas de rocas de los hastíales. No se aprovecha la gravedad para el arranque. Cuando es descendente es un frente en dirección, es decir, no dispuesto en diagonal, resulta difícil rellenar los espacios vacíos dejados encima de la explotación, sobre todo cuando los frentes son largos. No obstante, con frentes cortos y dispuesto diagonalmente, es mucho mas fácil la introducción de relleno. El escogido es mas complicado. No pueden almacenarse los estériles en la explotación.
CORTE Y RELLENO DESCENDENTE PANEL
RECUPERACION La recuperación de este método llega al 100%, porque todo el mineral se reemplaza con el relleno
SEGURIDAD Se puede afirmar que el método es más seguro con relación a los riesgos de accidentes que pueden presentar. Las condiciones inseguras se pueden controlar y eliminar, porque están a la vista. Se trabaja bajo techo seguro y piso seguro
Relleno Neumático o Hidroneumático
Relleno Neumático o Hidroneumático
En el Perú, en 1972 se comenzó a experimentar en la mina Yauricocha, transportando una mezcla de sólidos (arena, cemento) y agua suspendidos y desplazados por tuberías, en una corriente de aire comprimido. El agua no como medio de transporte, sino para realizar la hidratación de la mezcla. Este trabajo se realizó en dicha mina, a fin de obtener una losa en la primera fase del relleno, que servirá de techo para la labor subsiguiente, en Corte y Relleno Descendente. El fraguado es de 8 horas mínimo. A los 4 días la resistencia a la compresión es de 55 kg/cm2 en una losa de 1 metro de altura
Definición
Consiste en introducir a los espacios dejados por la explotación una mezcla de arena, cemento y agua, impulsado por el aire comprimido a través de tuberías.
Características Las primeras experiencias de este tipo de relleno fueron realizadas en Sajonia. Utilizando rocas trituradas e impulsadas a través de tuberías de 6 pulgadas de diámetro por una máquina soplante. La idea del sistema neumático nació del sistema hidráulico que se utilizaba en Yauricocha, en vista que las losas obtenidas por este sistema no ofrecían las resistencias adecuadas porque el cemento se perdía en gran porcentaje en el agua de drenaje por suspensión y porque acarreaba problemas posteriores en las cunetas y galerías.
Material de Relleno La calidad y el tipo de material es difícil determinar, por que depende de factores propios de cada mina y de cada método de explotación. La arena o grava de grano medio se aprovecha. El cemento que se emplea es el Portland ASTM tipo I a granel El agua es elemento básico para formar la mescla.
Componentes del Relleno Neumático Material fragmentado: Arena con alto contenido de CaO y bajo Si2O, con p.e. 2.6 a 2.8; densidad 1.94 TM/m3 . No debe contener arcillas. Calizas con tamaños que oscilan entre ½ y 1 ¼ pulgadas y material fino (menor de 0.075 mm que no debe exceder de 20 %). Cemento: Pórtland ASTM-1 con p.e. 1.4 en proporción cemento: material fragmentado de 1:3 a 1:26 (losa y resto de rellenado, respectivamente). Agua: 20 % en volumen. La proporción sólidos: agua es de 80:20 Aire comprimido: 50 a 170 m3 de aire por metro cúbico de relleno colocado, con presión de 50 a 75 psi.
Preparación y Conducción del relleno La mezcla se obtiene en plantas mezcladoras con instalaciones especiales para cada uno de los componentes de la mezcla. La arena es transporta por una faja y de flujo continuo. El cemento cae por gravedad de los silos donde están almacenados. El agua se manipula por medio de una válvula. Los tres componentes convergen a la geta de una mezcladora (cilíndrico y con paletas en espiral)
Preparación y Conducción del relleno El mezclado se realiza en unos 30 seg. para luego ser descargado a una bomba neumática. Se introducen dos tipos de mezclas 1 Primera capa es la LOZA de mayor consistencia de 3 pies de alto. MEZCLA RICA DE 1:10 1:3 Relación CEMENTO :ARENA 2 Segunda capa es la Sobre-Loza de menor consistencia de 7 pie de alto. MEZCLA POBRE DE 1:20 1:26 Relación CEMENTO:ARENA
Preparación de la labor para el relleno
Tendido de redondos de 8”x10” en el piso en
forma transversal a la longitud del tajeo y espaciado cada 5”.
Entablado del piso, con tablas de 2”x6”x5”
sobre los redondos. Levantar un piso a la entrada del tajeo y luego entablar. Colocación del yute a la entrada del tajeo luego entablar.
Operación de relleno Una vez preparado la labor, el bombero solicita la carga necesaria por medio del teléfono o señales. El operador de la mezcladora prepara el material y alimenta por gravedad a la bomba respectiva. Una vez completa la carga el bombero acciona las válvulas respectivas para enviar el relleno a los tajeos.
Ventajas Se obtiene una mezcla eficaz y por lo menos una losa con mayor resistencia, dando mayor seguridad. No se pierde el cemento ni los finos. El programa de mantenimiento de cunetas, galerías y caminos es menor. El costo de preparaciones para rellenado es menor. El ciclo de rotura es mayor.
Desventajas El relleno se realiza por medio de instalaciones centrales que requieren mucho espacio y que son estables, siendo menos flexibles. El costo de operación es alto, por la preparación expresa del material de relleno. El desgaste de los tubos y sus accesorios es mayor. Tiene limitaciones para rellenar labores que se encuentran en niveles superiores a la tubería base.
Problemas de relleno neumático Atoros de tuberías Debido a las siguientes razones:
Cuando la mezcla contiene alto porcentaje de gruesos (entre 1/2 a 1 1/4 pulgadas) y se bombea con una presión menor de 50 lb/pulg2. Sobrecarga de la bomba por descuido de los operadores. Cuando la válvula check no se cierra herméticamente y debido a esto el aire escapa por la tubería de alimentación perdiendo fuerza la bomba. Cuando la carga es muy densa por descuido de la mezcladora. Cuando la red de tubería cuenta con demasiados escapes y codos, o las distancias exceden los límites calculados.
Filtración y escapes
Los escapes de relleno se deben a una mala preparación del tajeo, mal enyutado, rotura del yute, mal control de la operación de rellenado, etc.
Ubicación:
Plantas mezcladoras
Durante el planeamiento, la ubicación de las plantas debe contemplar los siguientes puntos: Las influencias sobre las áreas de explotación a inmediato, mediano y largo plazo. La elevación de las plantas. Facilidades para su mantenimiento, así como del circuito de tuberías. Aprovechamiento de las tuberías o instalaciones existentes. Peligros de movimientos de suelos. Distancia de depósitos de materiales. Facilidades de almacenamiento de materiales. Sistema de alimentación de este relleno a las bombas.
Capacidad de planta: La capacidad de una planta está dada por la capacidad de mezcla a las bombas, el número de veces que pueda alimentar a cada bomba y por el número de "bombeadas". Existen plantas que mezclan y alimentan simultáneamente o en forma alternada a varias bombas.
Datos promedios de minas que usan este sistema arrojan los siguientes: Mezcla cemento - arena 1:10 a 1:30. Tiempo mezcla arena - cemento - agua 1.20 a 2.00 minutos. Tiempo alimentación bomba 1.20 a 1.40 minutos. Tiempo de bombeo 1.00 a 2.50 minutos (depende de distancia). Eficiencia de bombeo 75 %.
Procedimiento
Normalmente, los camiones descargan arena tamizada en una tolva y cemento en un silo. La arena y el cemento pasan a la mezcladora, donde se les adiciona agua en 10 a 20 % en peso, hasta alcanzar un volumen de 1 metro cúbico; este material cae por una tubería de 8 pulgadas de diámetro hasta la Cámara Soplante o Bomba. Llenado el Soplante hasta un 75 %, se cierra la compuerta y se abren las válvulas de aire de aire comprimido de la Bomba; la entrada principal de aire en la parte superior dirige el flujo de aire hacia el fondo de la bomba con la finalidad de levantar la carga y ponerla en suspensión; hecho esto, se cierra dicha válvula y a continuación se abre la válvula de la tubería comenzando el transporte de la mezcla por esta tubería y por acción de la energía neumática; se cierra esta válvula. En el lapso de este transporte, se vuelve a llenar de mezcla la Bomba, repitiéndose el procedimiento. El personal que controla la labor donde se rellena, pide por teléfono la clase de mezcla necesaria: 1:3desde el comienzo del relleno hasta alcanzar una altura de 1 m (losa) y luego 1:26 hasta terminar el rellenado de la labor
Costo del sistema de Relleno Hidroneumático Para calcular estos costos, se consideran los costos de propiedad y de operación de los siguientes rubros (relacionados generalmente a una tonelada de mineral extraído): Estudios Instalaciones Construcciones Maquinarias y equipos Silos, tolvas Tuberías y accesorios Materiales (arena, cemento, poliyute, maderas, etc.
Herramientas Salarios Energía neumática y/o eléctrica Imprevistos
APLICACIÓN DEL RELLENO HIDRONEUMATICO EN METODO CORTE Y RELLENO DESCENDENTE EN LA MINA ANDAYCHAGUA
VOLCAN COMPAÑÍA MINERA S.A.A.
1 UB ICA CION . S ituada a 181 K m al NE de Li ma . A 3 horas de Li ma. . P rovi nci a de Yauli . A ltitud media de 4 600 m.s .n.m.
GEOLOGIA
o h c e T a j a C
2003
1999
o s i P a j a C
Mineral
o h c e T a j a C
o s i P a j a C
Mineral
Reservas 1’600,000 t
Reservas 3’000,000 t
Zn=7.0%, Ag=7.8 Oz/t A.Veta=3.4m
Zn=6.0%, Ag=7.3 Oz/t A.Veta=5.5m
Geomecánica
1999 RC
o h c e T a j a C
35 50
60 Kg/cm2
2.5 m
Vacío 15
60 Kg/cm2 Cuadros
4.5 m
Mineral 15
15 4.0 m
o s i P a j a C
40 55
Geomecánica
2003, > Seguridad
Ventilación
4m
35-50 o h c e T a j a C
3m
RHC 35 Kg/cm2 RC 145 Kg/cm2 Split Set 7’
8m
15 Mineral Mineral
40-55 o s i P a j a C
6
OPERACIONES
1999
Perforación
Voladura 2.5m 4m
Perforación Horizontal
Rotura: 6000 t/mes por tajeo
Extracción
Relleno 2.5m 4m
Scoop 3,5 yd3 Extracción: 17612 t/mes
Relleno 3600 m3/mes
6
OPERACIONES
Perforación Winze
3m
RELLENO CEMENTADO
4m
Empernado de cajas
8 m.
Sobre-perforación
Acceso para Perforación
6
OPERACIONES
Perforación Slot Winze
3m
RELLENO CEMENTADO
4m
8 m.
Sobre-perforación
Acceso para Perforación
6
OPERACIONES
Acceso Slot Winze
3m
RELLENO CEMENTADO
4m
8 m.
Sobre-perforación
Acceso para Perforación
Acceso para Slot
6
OPERACIONES
Slot Winze
3m
RELLENO CEMENTADO
4m
8 m.
Sobre-perforación
Acceso para Perforación
Acceso para Slot
6
OPERACIONES
Abertura Slot Winze
3m
RELLENO CEMENTADO
4m
8 m.
Sobre-perforación
Acceso para Perforación
Acceso para Slot
6
OPERACIONES
Voladura Winze
3m
RELLENO CEMENTADO 4m
MINERAL ROTO
8 m.
Acceso para Perforación Ahora sirve para limpieza
Acceso para Slot
6
OPERACIONES Limpieza del mineral disparado Winze
3m
RELLENO CEMENTADO LIMPIEZA DE 4 m4 m
8 m.
Acceso para limpieza Acceso para Slot
6
OPERACIONES Limpieza de 4 m superiores Winze
3m
RELLENO CEMENTADO
8m
REBAJE DE PISO DE ACCESO Se rebajó el Acceso Para limpieza
4 m.
Acceso para Slot
6
OPERACIONES Limpieza de 4 m superiores Winze
3m
RELLENO CEMENTADO
8m
LIMPIEZA
4 m. Se rebajó el Acceso Para limpieza
Acceso para Slot
6
OPERACIONES
Relleno Winze
3m
8m
RELLENO CEMENTADO
4m 3m
RELLENO HIDRONEUMATICO CEMENTADO RELLENO CEMENTADO 4 m.
Acceso Para Limpieza
6
OPERACIONES Limpieza de 4m inferiores Winze
3m
RELLENO CEMENTADO 1m
8m
4m 3m
RELLENO HIDRAULICO CEMENTADO RELLENO CEMENTADO
LIMPIEZA DEL MINERAL ROTO
4 m.
Acceso para Limpieza (ExSlot)
6
OPERACIONES
Inicio del ciclo - Perforación Winze
3m
RELLENO CEMENTADO 1m
8m
4m 3m
RELLENO HIDRAULICO CEMENTADO RELLENO CEMENTADO
Taladros INICIO DEL NUEVO CICLO 4 m.
Acceso para Perforación
8 PRODUCTIVIDAD
CENTROMIN
VOLCAN
VOLCAN
Año:
1997
2003
2005
Producción (t/mes):
17600
34000
50000
8 PRODUCCION CUADRO COMPARATIVO DE LA PRODUCCION DE LA MINA ANDAYCHAGUA DESDE EL AÑO 1987 HASTA EL 2002
A ÑO
Planeamiento Andaychagua
TM S /mes
%Pb
%Zn
G r.A g
Oz.A g
1987
3,441
1.10
5.52
217
6.98
1988 1989 1990
11,073 15,515 16,759
0.96 0.99 1.06
3.86 4.14 4.80
179 181 186
5.75 5.83 5.98
1991 1992
18,093 14,677
0.95 1.17
4.78 5.98
159 200
5.13 6.44
1993 1994 1995
13,513 13,317 15,571
1.01 0.95 0.95
6.26 6.75 5.92
188 214 205
6.05 6.87 6.59
1996 1997 1998
16,491 16,850 12,253
1.07 1.08 1.29
6.80 7.18 7.05
216 249 281
6.94 8.00 9.05
1999 2000
17,690 30,333
1.11 1.25
5.89 5.94
234 221
7.52 7.12
2001 2002
27,949 37,301
1.60 1.28
6.14 5.77
265 226
8.51 7.28
INCREMENTO DE LA PRODUCCION MENSUAL MINA ANDAYCHAGUA
TMS/mes
40.000
35.000
30.000
25.000
s e m / S 20.000 M T
PRODUCCION
15.000
10.000
5.000
0 1987 1988 1989
1990 1991
1992 1993 1994
1995 1996 1997
AÑOS
1998 1999
2000 2001 2002
10 OPTIMIZACION DE LA PRODUCCIÓN La nueva administración decidió examinar integralmente la operación de la mina con el objetivo de optimizar la producción con especial énfasis en: •
El incremento de producción
•
Reducción de costos por unidad de producción
•
Incremento de la productividad
•
Mejora en la seguridad, a fin que la mina opere bajo Estándares internacionales.
10 CAMBIOS A PARTIR DEL AÑO 2000 Se han implementado, a partir del año 2000, los siguientes cambios: •
Planeamiento integral
•
Nuevo método de minado
•
Nuevo método de relleno
•
Sostenimiento activo
•
Implementación de un sistema de gestión de seguridad y salud ocupacional OHSAS 18001
•
Control de costos
10 CONCLUSIONES Estos cambios han permitido: •
Incrementar la producción a 34 000 TMS (en 92%)
•
Un costo por TMS de 18.95 US$ (32% de reducción)
•
Un incremento en las reservas a 2’970,000 t (en 85%)
•
Reducción drástica de los Indices de Frecuencia, Severidad y Accidentabilidad.
