Selección del método de minado según Nicholas 12.02.2016 Guillermo Rodriguez
Autor: Ing. Ing. Guillermo Guillermo Rodríguez Rodríguez Cayllahua Cayllahua Especialista en geomecanica y geotecnia Email:
[email protected] 1.- Introducción En el presente artículo se revisara la secuencia lógica de los parámetros a tener en cuenta para la elección de un método de minado. Algunos parámetros a tener en cuenta son:
* Las condiciones del terreno de la caja piso (Footwall), caja techo (Hanging wall) y mineral
* Las características físicas y geológicas del yacimiento.
* Minería y de capital costos.
* Ritmo de extracción de minería.
* Consideraciones ambientales.
* Disponibilidad y costo de mano de obra. Para ello existen varios autores que han elaborado metodologías para seleccionar el mejor método de minado como:
* Boshkov and Wright(1973)
* Hartman (1987)
* Morrison (1976)
* Laubscher (1981)
* Nicholas (1981) 2.- Metodología de Nicholas: Los siguientes parámetros son considerados en la metodología:
Parámetros a tener en cuenta: a) Geometría del Yacimiento
* Descripción de la geometría del yacimiento
* Descripción de la potencia del yacimiento
* Descripción de la inclinación del yacimiento
* Descripción de la profundidad del yacimiento
* Descripción de la distribución de leyes en el yacimiento
b) Características Geotécnicas del proyecto
* Resistencia de la Roca Intacta
* Numero de estructuras
* Condición de las estructuras c) Costos de Operación a) Geometría del yacimiento
a.1) Descripción de la geometría del yacimiento
* Yacimiento Equidimensional o masivo: dimensiones similares en todas las direcciones
* Yacimiento tabular o elongado: dos direcciones son predominantes
* Yacimiento Irregular: dimensiones del yacimiento varian en distancias cortas
a.2) Descripción de la potencia del yacimiento
* Baja potencia:
0- 10 m
* Potencia Intermedia:
10-30 m
* Potente:
30-100 m
* Muy potente:
> 100 m
a.3) Descripción de la inclinación del yacimiento
* Horizontal:
0- 20°
* Intermedio:
20°-55°
* Vertical
> 55°
a.4) Descripción de la profundidad del yacimiento Esfuerzo vertical
===>: sv=0.027*H
H = profundidad (m) a.5) Descripción de la distribución de leyes en el yacimiento
* Uniforme
: Leyes diseminadas en el yacimiento
* Gradacional: Existen distintas leyes que gradualmente cambian en el espacio
* Erratica
: Existen bolsones de ley sin un claro patrón.
b) Características geotécnicas del yacimiento: Se caracteriza el mineral, pared colgante y pared yacente
b.1) Resistencia de la Roca Intacta
* Poco competente
* Competencia intermedia:
* Competencia alta
===> UCS/sv <= 8 ===> 8 < UCS/sv <= 15 ===> UCS/sv > 15
b.2) Numero de estructuras
* Muy fracturado
* Fracturado
* Poco fracturado
* Muy poco fracturado
===> ff/m: > 16 ff/m ===> ff/m: 10-16 ff/m ===> ff/m: 3 – 10 ff/m ===> ff/m: > 3 ff/m
b.3) Condición de las estructuras
* Poco Competente: estructuras sin relleno o con relleno con una resistencia menor a la roca intacta
* Competente: estructuras sin relleno con superficie rugosa
* Muy Competente: estructuras con relleno de mayor resistencia que la roca intacta Tablas de valoración de Nicholas: A: Tipo de Yacimiento
Rating (Yacimiento) = Forma + Potencia + Orientación + Distribución B.1: Condiciones geotécnicas del mineral
B.2: Condiciones geotécnicas del mineral (estructuras)
C: Condiciones geotécnicas de la pared colgante
D: Condiciones geotécnicas de la pared Pendiente
Rating métodos
3.- Taller práctico:
Suponga que ud. tiene un yacimiento de Pb y Zn ha ser explotado con las siguientes características: Yacimiento:
Tabular
Ancho: 90 m
Manteo: 15°
Mineralización: diseminada Características geotécnicas mineral
UCS = 95 Mpa , Profundidad= 200m, P.E=3.00Ton/m3
RQD= 65%
Espaciamiento: 12 ff/m
Condición estructuras: cerradas con superficie rugosa Características geotécnicas pared colgante (hanging wall)
UCS = 110 Mpa, Profundidad= 200m, P.E=2.6Ton/m3
RQD= 65%
Espaciamiento: 4 ff/m
Condición estructuras: cerradas con superficie rugosa Características geotécnicas pared pendiente (foot wall)
UCS
=
48
MPa
,
Profundidad=
200m,
P.E=2.6Ton/m3
RQD=
40%
Espaciamiento:
Condición estructuras: fracturas con relleno arcilloso
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Determine los métodos de explotación con mayor significancia Solución:
ff/m
De los resultados usando la metodología de Nicholas podemos concluir que los métodos de minado más significados serían los métodos Open Pit (1°), Top Slicing(2°) y Sublevel Caving(3°). Conclusiones y recomendaciones
* La metodología de Nicholas es una buena alternativa para seleccionar el método de minado más adecuado.
*Toma en cuenta las principales características del yacimiento como son: La geometría del yacimiento, características geotécnicas y los costos de minado.
* Ninguna metodología de selección de método de minado es capaz de satisfacer la totalidad de la requisitos y condiciones los yacimientos. Los proyectistas deberán entonces encontrar un equilibrio entre los problemas técnicos y el costo de minado del mismo. Bibliografia Nicholas, D.E., 1981, “Method Selection—A Numerical Approach,”Design and Operation of Caving and Sublevel Stoping Mines, Chap. 4, D. Stewart, ed., SME AIME, New York, pp. 39 –53 Estás aquí: Inicio/Operaciones/Elección de métodos de explotación minera
Elección de métodos de explotación minera 15 noviembre, 2013 por Seguridad Minera Deja un comentario La elección de un método de explotación de minería asume un ligero conocimiento superficial de los mismos métodos. También asume una breve compresión del control de tierra y manipulación del equipo de excavación y construcción. En el procedimiento formal de diseño de una mina, la elección de los métodos de minería continúa luego de los estudios geológicos y geotécnicos y reciben información directamente del diagrama crucial de los hitos de las regiones cuyas características son delimitados con métodos de la minería prospectiva.
Esto interviene exactamente en el diseño subjetivo, complejo y crítico de un método de explotación. Para elaborar el sistema de clasificación propuesto adoptado en el presente trabajo, fueron examinados e incorporados en diversos grados. El resultado se considera más sistemático, incluyente y comprensible a sus predecesores (i.e.Stoces 1966). Este pequeño aporte fue elaborado sobre la selección y la comparación de los métodos de minería, puesto que es de gran importancia ya que esto afecta la elección en todas las decisiones de diseño de la futura mina y a su vez, en materia de seguridad, economía y el medio ambiente. Objetivo
El propósito de este sistema de clasificación de los métodos de minería es proporcionar una Matriz, (herramienta decisoria) para la selección de un método o métodos adecuados. Desarrollo y colección de datos Definición de Conceptos
Una declaración comprensiva ha sido desarrollado para proveer una lista rápida de los parámetros importantes de entrada (Adler y Thompson 1987). Las tres principales áreas son: (1) Las condiciones naturales, (2) La capacidad de la empresa, y (3) La política pública (Tabla 1). Los parámetros que aparecen temprano son generalmente los más importantes. Las condiciones naturales requieren una doble proyección para mantener sus recursos potenciales y capacidades de ingeniería. Una distinción básica adicional se produce entre la geografía y la geología. Para capacidades de la empresa, la ingeniería fiscal, laboral y gestión de los recursos debe ser reconocido. Esto incluye la escala de la inversión, rentabilidad y habilidades personales y experiencia.
La política pública debe ser considerada, necesariamente dentro de las normas oficiales (especialmente la seguridad, salud ocupacional, medio ambiente y responsabilidad social), la legislación fiscal, y las contrataciones con el Estado.
Algunos de los reglamentos de acceso de estos últimos se mantienen en espera hasta casi el final de la investigación, y luego se considera como una modificación de las normas (D.S. 055-2010- EM). Estas normas modificadas son aplicada en forma más severa sobre las demás. Descripción Especial
La mayoría de los depósitos minerales han sido geométricamente caracterizados por su forma, inclinación, tamaño y profundidad idealizada. Los cuerpos regulares (Mina Cerro Lindo, Mina Condestable) e irregulares (Mina Yauricocha, Mina Cerro de Pasco) están compuestos por estos elementos. Las formas ideales ya sean tabulares o masivas, con las chimeneas que son subordinadas. Los depósitos tabulares incluyen, al menos cientos de metros (o pies) a lo largo de dos dimensiones, y sustancialmente menos a lo largo de una menor dimensión (Mina Caravelí). Los cuerpos masivos son aproximadamente unidimensionales (cúbicos o esféricos), siendo al menos cientos de metros (o pies) en tres dimensiones (Mina Raúl). Se recomienda una modificación después para lograr el cierre con depósitos tabulares. Para los depósitos tabulares, la inclinación (afloramiento o buzamiento) y profundidad son decisivos. El rango de inclinación desde Horizontales o plano a verticales o parados (Tabla 2) (Hamrin 1980; Popov, 1971).
En la minería superficial, la pendiente es una condición ventajosa para llevar el material estéril a un echadero en la parte baja, a diferencia de los depósitos planos en la que el echadero se encuentra a una distancia promedio. Para depósitos planos, especialmente cuando tienen poca profundidad, se puede desbrozar un área, sucesivamente, y luego ser desechado, esto previo al minado y es una ventaja sustancialmente económica.
El empleo de su diseño, en su sentido normal, no se limita solo al empleo de excavadores; en general, esto quiere decir que es relativamente corta la distancia de transportación del mineral estéril, que también se puede hacer con cargadores móviles y/o camiones o con transportadores de puente móviles. Para depósitos con más pendiente (y profundos), las pendientes estables se vuelven importantes (Tabla 3) (Hartman 1987; Popov, 1971).
* raras veces ángulos mayores de 70º
Cuando la inclinación de depósito excede a la pendiente estable, tanto en las paredes y el piso debe ser excavada y a continuación la mayor cantidad de residuos, manipulados y colocados. Para ambos métodos de minería superficial y subterránea, los valores del “cut off” tienden a coincidir (una para cielo abierto, el otro mecanismos para enfrentar el manejo del macizo, por gravedad). Si bien no idénticos, son lo suficientemente cerca como para usar valores similares (20° y 45°; véase la Tabla 2). La potencia de un depósito tabular también es importante (Tabla 4), principalmente con referencia a los trabajos subterráneos (Popov 1971). Cuando se necesitan tres o más plataformas, el depósito tiende a ser explotado como masivo.
Principalmente en depósitos horizontales subterráneo, el posible equipo a usar depende de la potencia (perfil bajo), y en las pendientes su poca potencia. Además, en la minería subterránea, la potencia del depósito se convierte en un problema en el sostenimiento, sobre todo si los pilares llegan a ser muchos y la recuperación del mineral correría un peligro.
Cuando se llega al límite de la recuperación (por ejemplo, paredes verticales, el tamaño de los equipos, y el diámetro del pilar), se realizaría el cierre de los depósitos para fines prácticos. La relación “Pilar vs recuperación” puede ocasionar un hundimiento, excepto cuando los tamaños de columna se pueden disminuir, y se utiliza relleno, por ejemplo, pilares posteriores en “corte y relleno”. Finalmente, la profundidad donde se encuentra el yacimiento también es un factor importante (Popov, 1971; Stefanko 1983). Para los depósitos superficiales, incluso los mantos, esto se puede obviar la fundición y requieren mayor cantidad de material estéril y echaderos ampliados. Para las actividades mineras subterráneas, las presiones de la tierra suelen aumentar con la profundidad, por lo tanto aumenta las necesidades de sostenimiento. La ubicación de superficie superior de un depósito debe estar claramente identificados para evaluar otros parámetros (ver “Definición de conceptos” sección anterior). Relación entre los tipos de depósitos
La inclinación (buzamiento) puede estar relacionado con el tipo de depósito (Tabla 6). Las rocas también puede estar relacionado con la resistencia a la compresión (Tabla 7) (Hartman, 1987). La resistencia de un depósito y su relación con el macizo rocoso puede estar relacionada con su tipo (Cuadro 8).
Para los taludes (minería a cielo abierto) y los requerimientos de soporte (minería subterránea), estas relaciones se vuelven importantes. Algunas variaciones se observan especialmente para vetas y depósitos diseminados. Clasificación de los métodos de minería a cielo abierto Profundidad relacionada a la inclinación
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. Profundidad relacionada a la técnica excavación y relación de desbroce
Debido a los efectos de la liberación de la intemperie (desbroce), la excavación se hace más difícil y caro con la profundidad, siguiendo con una acción continua de acciones hidráulica y pala después de la voladura (Hartman, 1987). Como una materia de definición, la relación de desbroce (relación de ganga a mena) por lo general aumenta con la profundidad. Sin embargo, el tratamiento relativamente barato de residuos cerca de la superficie por fundición tiende a atenuar este aumento, lo que permite mayores relaciones.
El uso de la telefonía móvil, la minería a cielo abierto, de alto ángulo permite transmitir mayor profundidades y, junto con el valor del mineral, también influye en esta relación. Sistema de clasificación de minería a cielo abierto
Basado en los factores anteriores, un clasificación de minería a cielo abierto se ha desarrollado (Tabla 9). La clasificación incorpora la información dependiendo de las características intrínsecas de la geometría del yacimiento.
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 minería “Glory Hole” hace una reaparición en minas a cielo abierto muy profundas con elevación inclinada. 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 1973; Stout 1980, Thomas 1973). Clasificación de los métodos en minería subterránea
Normalmente, dos importantes parámetros independientes se considerará que formen una matriz, a diferencia de métodos. Estos dos parámetros son (1) la geometría de depósito básica, como para métodos superficiales, y (2) necesidad de soporte necesario para estabilizar la mina, o para realizar la explotación, un problema de control de tierra (Boshkov y Wright 1973; Hamrin 1980; Hartman 1987; Lewis y Clark 1964; Thomas 1973).
Geometría del Depósito
La geometría del depósito emplea los mismos límites para depósitos de forma tabular que en la clasificación superficial, pero para motivos diferentes. Los depósitos planos requieren maquinaria de minerales cerca de la superficie; las empinadas se pueden por gravedad (Tabla 2). Con una inclinación intermedios que son reconocidos. Si los tajeos se desarrollan en juntas pronunciadas como “secciones del túnel grande “ o “salas de paso” (Hamrin 1980), el manejo de la máquina se puede seguir utilizando. El resultado de una configuración inclinada causa dilución o menor recuperación, o ambas cosas. Porque esta cara también puede ser por bancos, Los caserones simplemente reproducen un túnel. Control de tierras
El control de la tierra requiere el conocimiento de la estructura (de apertura), materiales (Roca), y las cargas (presiones). Los componentes estructurales se detallan en la Tabla 10. En la tabla anterior se muestra el yacimiento por sus rocas de profundidad y detallado por su resistencia (Tablas 5 y 7, respectivamente). Desde el punto de vista de apoyo, el techo, los pilares, y el relleno son de interés primordial.
Caja Techo
La caja techo (a veces el techo de la labor) se distingue del techo, por la carga crítica transferida de elementos entre la sobrecarga y los pilares. La corona puede ser removida (minada) o colocar apoyo artificial y ligero. La caja techo es definido como el primer plano competente (fuerte) de la fractura. Si es poco competente, el apoyo artificial puede mantenerlo estable, si no es así, el hundimiento se puede prever y evitar incidentes.
Para una veta plana, la carga vertical (perpendicular) en la caja techo es en gran parte debido a la sobrecarga y su carga horizontal (tangencial) tienden a ser distribuidos de manera uniforme, lo que resulta un menor esfuerzo por área. Si la separación del yacimiento se produce sobre el estrato de la caja techo, el esfuerzo uniformizado es mayor, pero a profundidad, corona tiende a disminuir la separación. Las cargas del cuerpo son invariables, mientras que las cargas del borde sobre todo las ocasionadas por la sobrecarga se puede cambiar (la presión de arco). La caja techo a menudo es lo suficientemente gruesa para que realizar una bóveda por debajo de 1/5 (es decir, en menos, de una horizontal y 5 verticales) para aumentar la estabilidad. Una pauta para el carbón es que abarca estabilidad, por lo general son menos de 3 metros (10 ft), mientras que para la roca dura en general son menos de 30 m (98 ft). Para una falla inclinada, la caja techo es la pared superior y los resultados son similares a una falla horizontal. Las presiones perpendiculares a ésta son más significativas que las tangenciales, y el estrato del yacimiento debido a la gravedad es menos probable. Pilares
Los pilares sirven de apoyo a la caja techo y sus cargas, principalmente la sobrecarga actuando sobre el área superior de la labor. El material del pilar consiste principalmente en el propio mineral y, a veces los residuos se incorporan dentro de la veta. Los Pilares no sólo deben ser lo suficientemente fuertes, sino también debe ser lo suficientemente rígido, un requisito con frecuencia pasado por alto. Si los pilares no están suficientemente rígidos, pero aún suficientemente fuerte, el techo puede caer sobre los pilares independientes, sobre todo cuando en el pilar diferencial (y en el piso) ocurre un cambio. La relación de esbeltez mínima de pilares para evitar este evento es inversamente proporcional a la recuperación. La minería de yacimientos horizontales, la potencia del carbón refleja dramáticamente esta relación y es un factor en la clasificación por la potencia (Tabla 4). Para los depósitos masivos, incluso en las rocas fuertes, esto hace pilares aislados de dudoso valor. El rango de altos coeficientes de esbeltez de cerca de 10/1 para el carbón a 1/3 para la roca. Los pilares verticales continuos se utilizan para separar tajeos verticales en roca dura que emplean métodos inclinados, métodos tabulares verticales. Incluso con un terreno estable, estos se llenan generalmente poco después del minado para la estabilidad a largo plazo. Cuando los depósitos son masivos junto con la capa de roca son débiles, el hundimiento es necesaria, generalmente se realiza como ascensores horizontales o hundimiento de bloques. El hundimiento siempre requiere un periodo suficiente de 9 m (30 ft), un buen control del drenaje, y también los riesgos de dilución y/o recuperación pobre. Pisos suaves, no uniformes (paredes en la base) actúan al igual que los pilares suaves e irregulares.
Relleno
El relleno, a menudo es una mezcla de arena formada por los residuos triturados, de cemento y agua, puede ser fácilmente introducido en confinados (tapado), inclinado, y rebanadas tabular inclinadas. Cuando es drenado y desecado, este lodo endurecido proporciona una resistencia permanente a los movimientos de la tierra, especialmente para las paredes o pilares. Es ampliamente utilizado en casi todos los métodos de hundimiento. Esto es ejecutado progresivamente como bancos se extrae a cabo o se hace de una sola vez al final en rebanadas. Debido a los asentamientos y la contracción de distancia de la parte posterior horizontal, es de utilidad marginal para los depósitos horizontales. Cuando el enmaderado está densamente puesto, sobre todo con cuadros de madera, que pugnan con pilares. También, es generalmente rellenado como un progreso detenido (explotación minera por todo lo alto). Estas relaciones se resumen en la Tabla 11 y lleva dentro la clasificación oficial.
* Clasificado como a la fuerza (y la r igidez del poste) * Rodajas horizontales pueden introducir los muchos problemas asociados con la minería de múltiples junta.
Sistema de clasificación de la minería subterránea
Basado en una comprensión del entendimiento del mayor manejo de control de la tierra, el sistema de clasificación subterránea se muestra en la Tabla 12 siguen de cerca los anteriores. La principal diferencia es que a veces parando la contracción es que el shrinkage stoping es considerado auto soportado en lugar de apoyo. Sin embargo, aunque el mineral roto proviene de la planta de trabajo, sigue siendo el apoyo a la pared colgada (techo).
* Clasificado como a la fuerza (y la rigidez del poste) * Rodajas horizontales pueden introducir los muchos problemas asociados con la minería de múltiples junta.
Por otro lado, cuando el banco es dibujado al vacío, es sustancialmente auto soportado hasta que el relleno es introducido. Las desventajas del método shrinkage son únicas: (1) un piso seguro de trabajo, (2) dilución debido al d esprendimiento y caídas de roca, (3) posibles efectos químicos adversos, y (4) inmovilizar alrededor de los dos tercios del mineral hasta que el tajeo se extraiga. Los cráteres verticales en retroceso (VCR) está incluido en la clasificación entre minado por subniveles y shrinkage stoping (Hamrin 1980). Otros Factores
Mientras los subordinados, hay factores adicionales que deben ser cuidadosamente evaluados. Estas frente a los efectos generales sobre el medio ambiente, la salud y la seguridad, costos, tasa de salida, y otros. Por lo general son evaluados en términos relativos, aunque el número también puede ser empleado (Boshkov y Wright 1973; Hartman 1987).
Un ejemplo de que las consideraciones medioambientales en la superficie están empezando a afectar los métodos de la minería, está en el uso de pasta de alta densidad de relleno para devolver la mayor parte de los relaves de nuevo bajo tierra (con el fin de obtener los permisos mineros de las agencias medioambientales). Además, ocurre una constante innovación y algunos están demostrando sus valores probados. Estos incluyen la excavación rápida, el drenaje del metano, gasificación subterránea, y autoclave (Hartman, 1987). Muchos métodos son automatizados y robotizados.
Publicado en la revista Seguridad Minera n° 96. Escrito por Edmundo Campos Arzapalo.
