UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Geológica Minera y Metalúrgica Escuela Profesional de Ingeniería de Minas MI 115 Métodos de Explotación Subterránea Ciclo 2013 - I
METODO DE CUADROS
METODO DE EXPLOTACION: SISTEMA DE CUADROS (SQUARE SETTING) (SQUARE SETTING)
F. Grimaldo Z/ Junio 2013
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METODO DE CUADROS
METODO DE EXPLOTACION: SISTEMA DE CUADROS (SQUARE SETTING) (SQUARE SETTING)
APLICACIÓN DE LA MADERA PARA LOS SOSTENIMIENTOS DE MINA La madera usada se ha cortado de muchas especies de árboles y casi siempre se ha preferido una madera dura con propiedades físicas similares a la de un Douglas Fir. En las minas peruanas, se usa el pino Oregón para piques y construcciones especiales de la mina. Para el sostenimiento de labores comunes se emplea el eucalipto, la madera de montaña y otros tipos de la selva peruana en diversas aplicaciones. Normalmente, la madera es usada con sus ejes paralelos a la longitud axial. Sin embargo, en algunos casos puede usarse en cortes perpendiculares a la longitud para dar una máxima resistencia a la abrasión del paso del mineral (chutes – (chutes – echaderos). echaderos). El uso exitoso de la madera depende de un cuidadoso y seguro bloqueo de los elementos de la estructura. F. Grimaldo Z/ Junio 2013
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METODO DE CUADROS
METODO DE EXPLOTACION: SISTEMA DE CUADROS (SQUARE SETTING) (SQUARE SETTING)
El Método de Explotación Sistema de Cuadros es muy antiguo y ampliamente aplicado.
Condiciones de aplicación • Cajas y mineral suaves a muy suaves, fracturados o derrumbados (las peores condiciones). • Buzamientos mayores a 45o • Potencias variables. • Minerales con altos valores económicos
Otras aplicaciones: • Recuperación de pilares dejados por otros métodos de minado. • Método auxiliar a otros sistemas subterráneos; • Alternativo al corte y relleno descendente (UCF)
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METODO DE CUADROS
METODO DE EXPLOTACION: SISTEMA DE CUADROS (SQUARE SETTING) (SQUARE SETTING)
Por el alto costo de la madera y baja productividad (t/hombre-guardia), este sistema no es usado cuando el mineral puede ser minado por otro método; usualmente se adopta como una última alternativa. Sin embargo, es aplicable en cuerpos mineralizados irregulares donde no pueden aplicarse otros métodos. El método ha sido sobrepasado por los métodos del corte y relleno especialmente, el top slicing o el hundimiento por subniveles.
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METODO DE CUADROS
METODO DE EXPLOTACION: SISTEMA DE CUADROS (SQUARE SETTING) (SQUARE SETTING)
HISTORIA DEL METODO Antes de 1860 se empleaban métodos con puntales para la extracción de mineral, pero hubieron muchos derrumbes con grandes pérdidas materiales y vidas humanas. En Virginia (USA) descubrieron un gran cuerpo mineralizado de alto valor y terreno de muy mala calidad, con una altura de 122 m, 27 m de ancho y 98 m de largo. Hicieron muchos intentos para explotarlo, hasta que el problema lo solucionó
Philip Deidesheimer.
Diseñó un sistema de enmaderado que había experimentado en California sobre gravas: una estructura de madera unida por cuadros rectangulares, con postes de 4 a 6 pies de longitud y completado de igual forma al techo.
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METODO DE CUADROS
METODO DE EXPLOTACION: SISTEMA DE CUADROS (SQUARE SETTING) (SQUARE SETTING)
HISTORIA DEL METODO (continua) Con estas estructuras se avanzo tanto horizontalmente como verticalmente, los espacios vacíos lo fueron rellenando con desmonte, dándole más estabilidad. Deidesheimer murió a los 84 años, pobre y casi olvidado, nunca patentó su método. Las ventajas del sistema eran evidentes y rápidamente se propagó su método a lo largo y ancho de todo el mundo. Se aplicó inicialmente maderas de 18” a 36” de diámetro, pero se produjeron muchos derrumbes, por lo que se optó finalmente emplearlo con relleno y obligó a que se reduzca el tamaño de los cuadros.
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METODO DE CUADROS
METODO DE EXPLOTACION: SISTEMA DE CUADROS (SQUARE SETTING) (SQUARE SETTING)
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METODO DE CUADROS
METODO DE EXPLOTACION: SISTEMA DE CUADROS (SQUARE SETTING) (SQUARE SETTING)
DISEÑO DEL METODO DE SISTEMA DE CUADROS LABORES DE PREPARACION Son las mismas que se emplean para el corte y relleno, con la diferencia que se emplean cuadros.
CICLO DE MINADO • Perforación y voladura (a veces no se necesita). • Acarreo (limpieza) • Sostenimiento: armado de cuadros (puede ser simultáneo con el acarreo, dependiendo del tiempo que la roca pueda sostenerse sola). • Relleno
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METODO DE CUADROS
METODO DE EXPLOTACION: SISTEMA DE CUADROS (SQUARE SETTING) (SQUARE SETTING)
Perforación y voladura Se perfora y dispara solo lo necesario para la colocación de un cuadro completo (set). Se prefiere la perforación horizontal y se dispara con pocos taladros. Se debe dañar lo menos posible los techos y los laterales. Para sacar un set de la parte superior se pueden emplear máquinas stoper pero siempre cuidando que no dañe los laterales y el techo. Para cuadrar las esquinas si el terreno es suave emplear máquinas pick hammer. F. Grimaldo Z/ Junio 2013
Cuadro Standard
2.10 metros
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METODO DE CUADROS
METODO DE EXPLOTACION: SISTEMA DE CUADROS (SQUARE SETTING) (SQUARE SETTING)
Limpieza del mineral roto Se echan directamente a los chutes empleando winches de arrastre generalmente. Si se tiene más de un piso tajeando, se echa a un subnivel y de aquí se echan a los chutes de extracción. Se debe poner especial cuidado en el mantenimiento de los elementos que se van dañando como consecuencia de la extracción.
Chutes de mineral La distancia dependerá si el S.S. está siendo aplicado a vetas o cuerpos mineralizados, y de las máximas distancias de acarreo que tiene el equipo de limpieza. Los chutes son reforzados y cubiertos con anillados especiales para que se tengan un mayor tiempo de duración y protejan los elementos de los cuadros. F. Grimaldo Z/ Junio 2013
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METODO DE CUADROS
METODO DE EXPLOTACION: SISTEMA DE CUADROS (SQUARE SETTING) (SQUARE SETTING)
Nivel superior
Chimenea
Corte
Chim.
Relleno
Cuadros explotados
Cuadros explotados
Cuadros explotados Nivel inferior SECCION LONGITUDINAL
CORTE TRANSVERSAL
EXPLOTACION CON METODO CUADROS - CORTE Y RELLENO F. Grimaldo Z/ Junio 2013
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METODO DE CUADROS
METODO DE EXPLOTACION: SISTEMA DE CUADROS (SQUARE SETTING) (SQUARE SETTING)
¿QUÉ ES UN CUADRO (SET)? Es una estructura de madera constituida por 02 postes, 01 sombrero y 01 tirante. Que puede extenderse tanto a los costados como hacia arriba y hacia abajo.
CONFORMACION DEL SQUARE SET El square set es fácilmente armado, se reemplaza fácilmente si se rompen los elementos y advierte la falla. Los blocks de tope serán comprimidos antes que ocurra una falla en los elementos principales; si se remueve el material presionado, aliviará las tensiones. La vida de la madera puede ser prolongada si se usan preservantes, pero esto debe ser analizado en términos de la duración del tajeado.
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METODO DE CUADROS
METODO DE EXPLOTACION: SISTEMA DE CUADROS (SQUARE SETTING) (SQUARE SETTING)
TERMINOS Angulo: Es el elemento diagonal, perpendicular a la caja techo. Sombrero: Elemento encima de dos postes, usualmente con dirección al ancho del cuerpo. Tirante: Conecta a los dos postes en ángulo recto, van a lo largo del cuerpo. Poste: elemento vertical. Sill: la madera que va al piso, en dirección al ancho del cuerpo Wall plate: elemento paralelo al buzamiento. Square Set: Es el esqueleto de una estructura de madera como un prisma regular. Consiste de 8 piezas: 4 postes, 2 sombreros, 2 tirantes (sin considerar el sill) Si se explota hacia arriba, la parte superior de un square set es la base del otro. Ejemplo: 4 set de ancho por 6 set de largo: 35 postes, 28 sombreros y 30 tirantes (93 piezas).
Secciones y tajeos: Un square set define un blodk del tajeo con un tonelaje determinado. F. Grimaldo Z/ Junio 2013
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METODO DE CUADROS
METODO DE EXPLOTACION: SISTEMA DE CUADROS (SQUARE SETTING) (SQUARE SETTING)
Poste
Poste
Espiga
Zoom de la zona de la espiga
Sombrero Poste
POSTE
Poste
8”
5”
Conjunto de cuadros 8 ”
SOMBRERO 5 ” 1. 5”
5”
5 ”
POSTE
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1.5”
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METODO DE CUADROS
METODO DE EXPLOTACION: SISTEMA DE CUADROS (SQUARE SETTING) (SQUARE SETTING)
2.5”
1 ”
5 2.5”
1/2”
”
2.
6
1 ”
5”
”
TIRANTE
10
10”
”
SOMBRERO
POSTE 2.5” 5”
5”
2.5”
5” 10”
DIMENSIONES DE DESTAJES EN CUADROS ESTANDAR F. Grimaldo Z/ Junio 2013
10”
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METODO DE CUADROS
METODO DE EXPLOTACION: SISTEMA DE CUADROS (SQUARE SETTING) (SQUARE SETTING)
FACTORES QUE AFECTAN EL USO DEL SQUARE SET Cuando se considera este método es por que se está comparando con un UCF, Top Slicing o Hundimiento. Los factores a considerar son: • Ley de mineral • Características físicas del mineral y cajas • Tamaño, forma y buzamiento del cuerpo • Efecto del movimiento del terreno • Disponibilidad y costo de la madera • Disponibilidad de personal experto • Oxidación del mineral • Seguridad en las operaciones
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METODO DE CUADROS
METODO DE EXPLOTACION: SISTEMA DE CUADROS (SQUARE SETTING) (SQUARE SETTING)
FACTORES QUE AFECTAN EL USO DEL SQUARE SET Ley de mineral Debe ser de alto valor Máxima recuperación y mínima dilución Si el mineral es muy rico, el hundimiento y el top slicing puede hacer perder mucho valor. Hacer un análisis de márgenes económicos. El square set es un minado muy selectivo.
Características físicas del mineral y cajas Con el S.S. la abertura es pequeña y el tiempo de exposición es mínimo Se emplea el S.S. cuando los cuerpos o roca circundantes es de mala calidad geomecánica. El método de hundimiento se aplica más a grandes depósitos. Si se tiene un UCF con un excesivo uso de madera, el S.S. es un método alternativo y puede ser más económico, teniendo además una operación más segura. El S.S. puede emplearse parcialmente dentro de otro método de minado. F. Grimaldo Z/ Junio 2013
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METODO DE CUADROS
METODO DE EXPLOTACION: SISTEMA DE CUADROS (SQUARE SETTING) (SQUARE SETTING)
FACTORES QUE AFECTAN EL USO DEL SQUARE SET Tamaño, forma y buzamiento del cuerpo El S.S. puede ser usado en cualquier, tipo, forma o buzamiento. Ancho desde los 6 pies en adelante. Forma regular o irregular, se adapta fácilmente Buzamientos echado o parado El hundimiento o top slicing no es aplicable en formas irregulares: dilución con desmonte.
Efecto del movimiento del terreno Puede ocurrir algo de deslizamiento, pero es menor que en otros métodos El S.S. se emplea para prevenir los movimientos del suelo y de prevención en aberturas subterráneas importantes (piques, cámaras, etc.), previene la subsidencia.
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METODO DE CUADROS
METODO DE EXPLOTACION: SISTEMA DE CUADROS (SQUARE SETTING) (SQUARE SETTING)
FACTORES QUE AFECTAN EL USO DEL SQUARE SET
CAJA TECHO
MINERAL
TAJEO EN BREASTING
MINERAL
CAJA
DISPARADO
PISO
EXPLOTACION SQUARE SET EN CUERPOS IRREGULARES
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CHU TE RELLENO
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METODO DE CUADROS
METODO DE EXPLOTACION: SISTEMA DE CUADROS (SQUARE SETTING) (SQUARE SETTING)
FACTORES QUE AFECTAN EL USO DEL SQUARE SET
MINERAL IN SITU
ECHADERO DE DESMONTE
RELLE NO
CHUTE
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EXPLOTACION SQUARE SET EN VETAS
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METODO DE CUADROS
METODO DE EXPLOTACION: SISTEMA DE CUADROS (SQUARE SETTING) (SQUARE SETTING)
FACTORES QUE AFECTAN EL USO DEL SQUARE SET Disponibilidad y costo de la madera Se requiere de 0.024 a 0.07 m3 (10 a 30 BF) de madera. Costos Eucalipto S/. 2.20 / BF Pino Oregón US$ 2.50/BF Si la madera es barata en la zona se puede emplear este método El incremento del costo de la madera afectará el método Regulaciones del uso de la madera
Uso del relleno Se usa desmonte para rellenar los tajeos, si es otro tipo de relleno el costo se incrementa.
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METODO DE CUADROS
METODO DE EXPLOTACION: SISTEMA DE CUADROS (SQUARE SETTING) (SQUARE SETTING)
FACTORES QUE AFECTAN EL USO DEL SQUARE SET Disponibilidad de personal experto Se debe tener en cuenta si existe el personal experto disponible para la aplicación de este método.
Oxidación del mineral Si el mineral se oxida hay riesgo de incendio o afecta las recuperaciones en la planta concentradora si no se extrae a tiempo.
Seguridad en las operaciones Al sostener inmediatamente y en aberturas pequeñas el método es más seguro. Al tener más madera se incrementa el riesgo de incendio. Hay más accidentes por manipuleo de la madera y en el aserrado.
F. Grimaldo Z/ Junio 2013
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METODO DE CUADROS
METODO DE EXPLOTACION: SISTEMA DE CUADROS (SQUARE SETTING) (SQUARE SETTING)
VENTAJAS DEL METODO Adaptable a minar cuerpos completamente irregulares en terrenos que se derrumban. Máxima recuperación del mineral Mínima dilución Mínima subsidencia y preservación de la superficie. Facilidad que presta para prospectar las cajas durante el tajeado. Mayor seguridad para el personal El minado en bloques facilita la ingeniería y el control de costos. F. Grimaldo Z/ Junio 2013
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METODO DE CUADROS
METODO DE EXPLOTACION: SISTEMA DE CUADROS (SQUARE SETTING) (SQUARE SETTING)
DESVENTAJAS DEL METODO Baja productividad: bajos volúmenes de producción. Altos costos: madera y labor. Sujeto a la disponibilidad de madera en el mercado Se debe contar con personal especializado (manejo madera) Altos costos de stock de madera, en épocas de escasez En el futuro, escasez de madera por regulaciones ambientales.
F. Grimaldo Z/ Junio 2013
