geomecanica del minado masivo tajeos por...

GEOMECANICA DEL MINADO MASIVO

Eder Salazar DulantoDavid Córdova Rojas

TAJEOS POR SUBNIVELES CON PILARES CORRIDOS

MINA MARCAPUNTA NORTE – SOCIEDAD MINERA EL BROCAL

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INDICE

I. ANTECEDENTES

II. METODO DE MINADO: TAJEOS POR SUBNIVELES CONPILARES CORRIDOSI. Rasgos Geológicos.II. Investigaciones Geomecánicas I.III. Generalidades del Método de Minado

III. RECUPERACION DE PILARES CON RELLENO CEMENTADOI. Investigaciones Geomecánicas II.II. Evaluación Geotécnica del Relleno.III. Recuperación de Pilares

IV. CONCLUSIONES

ANTECEDENTES

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• Sociedad Minera El Brocal S.A.A. venía explotando minerales decobre en su yacimiento Marcapunta Norte a un ritmo de producciónde 1,000 tpd utilizando el método de minado de cámaras y pilarescuadrados, con cámaras de 9 m de ancho y pilares de 6 m de lado yde 12 m de altura.

• Dado los precios actuales del cobre se proyectó incrementar laproducción a 4,000 tpd, requiriéndose para ello de un método deminado masivo, seguro y eficiente .

• Para cumplir con el objetivo se realizó una evaluación geomecánica,se definió y dimensionó el método de minado tajeos por subnivelescon pilares corridos, con cámaras entre 7 y 10 m de ancho, pilarescorridos entre 8 y 10 m de ancho, alturas de tajeos y pilares de 19 a30 m y las longitudes de los mismos de 30 a 53 m.

• Asimismo, se realizó una evaluación geomecánica de la masarocosa, a fin de definir las mejores alternativas de recuperación delos pilares corridos, definiendo también el sistema de relleno autilizarse para la citada recuperación.

UBICACION

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RASGOS GEOLOGICOS - INVESTIGACIONES GEOMECANICAS I

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• El yacimiento esta conformado por mantos que se encuentranemplazados en calizas silicificadas de la Formación Calera.

• La caja techo y piso están formados por calizas con intercalacionesde margas y limoarcillitas; subyaciendo al manto se encuentranbrechas de la Formación Pocobamba (Miembro Shuco).

• Hacia el lado Este de las zonas mineralizadas se exponen rocasdacitas porfiríticas pertenecientes al domo Volcánico Marcapunta.

• Mapeos geotécnicos de detalle de las labores mineras de laexplotación antigua.

• Registros geotécnicos de los testigos de los sondajes diamantinos.

• Campaña de muestreo y ensayos in-situ y de laboratorio demecánica de rocas.

• Caracterización de la masa rocosa del yacimiento. Estimación de lacalidad de la masa rocosa. Elaboración de la zonificacióngeomecánica del área de estudio.

PLANO GEOMECANICO

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GENERALIDADES DEL METODO DE MINADO

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S

N

Galería principal transversal superior

Galería principal transversal inferior

Pilares corridos (tajeos secundarios)

Galerías perpendiculares (cámara – tajeo primario)

GENERALIDADES DEL METODO DE MINADO

Block

9303

Block

9303

Parámetros de Explotación:Ancho de tajeo: 10 mAltura de Tajeo: 28 mLongitud de Tajeo: 30 – 53 mAncho de Pilar: 10 m

N° Tajos Preparados: 2N° Tajos en Preparación: 3

APERTURA DE LOS TAJEOS PRIMARIOS (Cámaras) con SLS

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VERIFICACION DE LA ESTABILIDAD DE CAMARAS Y PILARES

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•Block 9303. Simulación del minado en la Sección 586. Los pilarestienen 10 metros de ancho, 30 metros de altura y cámaras de 10 metrosde abertura. Los pilares tienen un factor de seguridad de 1.2 y el techode las cámaras el factor de seguridad es 1.3.

DISEÑO GEOMECÁNICO POR MÉTODOS NUMÉRICOS

GRAFICO DE ESTABILIDAD DE PILARES

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Verificación de la estabilidad de pilares en adición al diseño de los mismos

utilizando el criterio de “área tributaria” para estimar los esfuerzos

actuantes sobre los pilares y el criterio de Lunder y Pakalnis (1997) para

estimar la resistencia de los pilares.

INVESTIGACIONES GEOMECANICAS II

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• Para la recuperación de los pilares, en una primera fase serealizaron investigaciones geomecánica básicas.

• En una segunda fase, se integró la información obtenida en la faseanterior, con el fin de evaluar las condiciones de estabilidad de lasexcavaciones asociadas a la recuperación de los pilares y al minadoen general.

• Se evaluó la disponibilidad de materiales a ser utilizados comorelleno y se llevó a cabo el muestreo.

• Se caracterizó a los materiales a ser utilizados en el relleno, enbase a ensayos de laboratorio, evaluándose la resistencia de losdiferentes tipos de relleno.

• Finalmente se dan las recomendaciones sobre el sistema másadecuado de relleno a utilizarse en Mina Marcapunta Norte.

INVESTIGACIONES SOBRE RELLENO CEMENTADO

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EVALUACION GEOTECNIA DEL RELLENO

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• Respecto al relleno para la recuperación de los pilares deMarcapunta Norte, con cada uno de los materiales que se tienendisponibles en la mina o combinación de ellos, se han investigadodiferentes posibilidades de relleno cementado.

• Para el caso de los relaves se ha evaluado el relleno hidráulicocementado (CHF) con relaves solos y combinado con escorias y elrelleno detrítico (RD). Está para ser evaluado el relleno en pasta(PF).

• Para el caso de los desmontes y materiales gravosos de la CanteraUnish, se ha evaluado con cada uno de estos materiales ycombinado con escorias su utilización como relleno cementado conagregados (CAF)

EVALUACION CHF CAF RD

Resistencia +/- + -

Costos +/- - +

Disp. material - + +

ESPECIFICACIONES TECNICAS CAF

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Resistencia al corte

Superficie portencial de deslizamiento

cohesión + fricción

Peso del bloqueLWH*

L

cosW

= 45 + /2A

D

B

C

Resistencia al corteconstante en la pared

Cb(WH*)

W

H

W.tan

H*

H = Altura de la pared vertical del relleno expuesto

H* = Altura promedio respecto a la superficie potencial de deslizamiento

W = Ancho del tajeo primario

L = Longitud del tajeo

G = Peso unitario in-situ del relleno cementado

Cb = Resistencia al corte (cohesión) del relleno cementado

F = Angulo de fricción del relleno cementado

CRITERIOS PARA ESTIMAR LA RESISTENCIA COMPRESIVA

Altura del relleno

expuesto (m)

Longitud del relleno expuesto (m)

30 40 50

20 450 500 536

30 563 643 703

Requerimientos de resistencia del relleno cementado (kPa)

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RECUPERACION DE PILARES

Vista en Planta: Block Mineralizado

MINADO CON PILARES CORRIDOS

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CORTE B-B' (SECCION LONGITUDINAL)

Crucero superior

Crucero inferior

Explotación vertical, perforación con taladros

para voladura controlada.

Explotación horizontal, crucero superior e inferior.

Limpieza del mineral roto, mediante scoop

eléctrico a control remoto.

Relleno del tajeo con relleno cementado con

agregados (CAF).

Topeo del relleno al techo con equipo rammer

jammer u otros.

a)

b)

c)

d)

e)


Crucero superior

Crucero inferior







agregados (CAF).


jammer u otros.

a)

b)

c)

d)

e)


Crucero superior

Crucero inferior







agregados (CAF).


jammer u otros.

a)

b)

c)

d)

e)


Crucero superior

Crucero inferior







agregados (CAF).


jammer u otros.

a)

b)

c)

d)

e)


Crucero superior

Crucero inferior







agregados (CAF).


jammer u otros.

a)

b)

c)

d)

e)

Corte B-B’ Sección Transversal

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RECUPERACION DE PILARES

Se muestra la condición inicial de los tajeos primarios (cámaras) y los

pilares de mineral a ser recuperados (tajeos secundarios) tanto en vista de

planta (izquierda) y sección, antes de iniciar la recuperación de los

mismos.

1)

El tajeo secundario es rellenado con relleno cementado pobre, en algunos

casos previa evaluación, sin cemento. Se rellena el siguiente tajeo

primario con relleno cementado.

Continuación del minado, se aperturan los cruceros superior e inferior del

primer tajeo secundario (primer pilar a recuperar).

Se dispara el mineral para su posterior limpieza.

Luego de la limpieza del mineral, el tajeo queda vacío. Las paredes de relleno

cementado deben permanecer estables. Posteriormente este tajeo será rellenado.

























Corte A-A’ Sección Transversal

CONCLUSIONES

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• Se ha diseñado un método de minado que combina el uso delmétodo convencional de “cámaras y pilares corridos” con el método“tajeos por subniveles con taladros largos” para la apertura de lascámaras, lo cual permite el minado masivo de yacimientos tipomantos de gran potencia como Marcapunta Norte.

• De acuerdo al estudio realizado es factible llevar a cabo el minadomasivo de Marcapunta Norte con las dimensiones de las cámaras ypilares corridos propuestos. Asimismo, la recuperación de lospilares mediante un sistema de relleno cementado.

• Las dimensiones propuestas están basadas en la consideración deestable con sostenimiento del MGE, por tanto es necesario utilizarel sostenimiento de los crucero de los subniveles.

• Este método de minado está actualmente en pilotaje y se vieneobservando resultados satisfactorios tanto en el control deestabilidad de las cámaras y de los pilares como en la eficiencia delminado.

CONCLUSIONES

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• El relleno cementado permite el control de la estabilidad local yglobal de la mina y una alta recuperación del yacimiento.

• De las alternativas evaluadas, el sistema de relleno cementado conagregados (CAF) es el que en el corto plazo podría adaptarse mejora los requerimientos de la mina Marcapunta Norte, pudiéndosemanejar adecuadamente las resistencias requeridas para larecuperación de los pilares.

• Para el largo plazo se están viendo otras alternativas de rellenocementado como el relleno en pasta.

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