metodo block y panel caving
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BLOCK Y PANEL CAVINGTRANSCRIPT
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Fundamentos de Block/ Fundamentos de Block/ Panel Panel CavingCaving(h di i bl(h di i bl(hundimiento por bloques (hundimiento por bloques y paneles)y paneles)
Ing. Abdel Arroyo AguilarIng. Abdel Arroyo Aguilar
IntroducciónIntroducción Block/Panel Block/Panel CavingCaving son métodos subterráneos masivos de son métodos subterráneos masivos de
explotación de mineral.explotación de mineral.
Es el método de explotación subterráneo de menor costo (3 Es el método de explotación subterráneo de menor costo (3 –– 4 US$/ ton) y mayor productividad (> 40.000 4 US$/ ton) y mayor productividad (> 40.000 tpdtpd/mina). /mina). Esto se debe entre otros factores a que la fragmentación del Esto se debe entre otros factores a que la fragmentación del mineral/mineral/esterilesteril no se basa en la voladura sino en los no se basa en la voladura sino en los esfuerzos inesfuerzos in--situ creados por el hundimiento, situ creados por el hundimiento, ademasademas el el transporte de mineral es principalmente gravitacional.transporte de mineral es principalmente gravitacional.
La granulometría del mineral y estéril depende de las La granulometría del mineral y estéril depende de las características intrínsecas del mineral y de los esfuerzos que características intrínsecas del mineral y de los esfuerzos que actúan en el macizo actúan en el macizo inin--situsitu durante el proceso de durante el proceso de cavingcaving y y posterior flujo hacia puntos de extracción.posterior flujo hacia puntos de extracción. El acondicionamiento por explosivos o El acondicionamiento por explosivos o hidraulicohidraulico busca busca
mejorar la fragmentación del mineral mas competente.mejorar la fragmentación del mineral mas competente.
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Block and panel cavingBlock and panel caving
Block cavingBlock caving –– Método de explotación masivo Método de explotación masivo en la cual un bloque de mineral en algunosen la cual un bloque de mineral en algunosen la cual un bloque de mineral en algunos en la cual un bloque de mineral en algunos casos representando el casos representando el areaarea basal del cuerpo basal del cuerpo mineralizado se corta en su base y luego a mineralizado se corta en su base y luego a partir de la extracción se produce la partir de la extracción se produce la propagación del hundimiento propagación del hundimiento
Panel cavingPanel caving –– es una forma del método dees una forma del método de Panel cavingPanel caving es una forma del método de es una forma del método de hundimiento en que bloques consecutivos se hundimiento en que bloques consecutivos se hunden en forma continua de modo de evitar la hunden en forma continua de modo de evitar la dilución latera y los esfuerzos de relajación dilución latera y los esfuerzos de relajación producidos en el método convencional de block producidos en el método convencional de block cavingcaving..
Preparación base block Preparación base block cavingcaving
11 Construcción de desarrollos mina: rampa accesoConstrucción de desarrollos mina: rampa acceso--piquespiques--1.1. Construcción de desarrollos mina: rampa accesoConstrucción de desarrollos mina: rampa acceso piquespiquesaditadit ventilaciónventilación
2.2. Accesos a niveles: producciónAccesos a niveles: producción-- hundimientohundimiento-- ventilaciónventilación--reducción secundariareducción secundaria
3.3. Construcción nivel producción: calles estocadas y zanjasConstrucción nivel producción: calles estocadas y zanjas4.4. Construcción nivel hundimiento: calles, Construcción nivel hundimiento: calles, galeriasgalerias5.5. Construcción nivel ventilaciónConstrucción nivel ventilación
C t ió i l t t ( d ió d i )C t ió i l t t ( d ió d i )6.6. Construcción nivel transporte (reducción secundaria)Construcción nivel transporte (reducción secundaria)7.7. Chimeneas de traspasoChimeneas de traspaso8.8. Chimenea slotChimenea slot9.9. Hundimiento y producciónHundimiento y producción
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Definiciones Definiciones –– niveles minas explotadas por niveles minas explotadas por hundimientohundimiento
Nivel de reducción secundariaNivel de reducción secundaria Es el nivel donde se reduce el tamaño de mineral mediante Es el nivel donde se reduce el tamaño de mineral mediante
martillos picadoresmartillos picadores-- este nivel puede ir en una cota distinta aleste nivel puede ir en una cota distinta almartillos picadoresmartillos picadores este nivel puede ir en una cota distinta al este nivel puede ir en una cota distinta al de producción (El Tenientede producción (El Teniente-- Sub6) en el nivel (EsmeraldaSub6) en el nivel (Esmeralda-- El El Teniente), en el nivel directo a Teniente), en el nivel directo a chancadorchancador (Pipa Norte(Pipa Norte-- Diablo Diablo RegimientoRegimiento-- El Teniente).El Teniente).
Nivel de acarreoNivel de acarreo Es el nivel donde se realiza el carguío y posterior transporte Es el nivel donde se realiza el carguío y posterior transporte
de mineral proveniente del nivel de producción. Carguío es de mineral proveniente del nivel de producción. Carguío es mecanizado y automatizado (buzones)mecanizado y automatizado (buzones) asiasi como el transportecomo el transportemecanizado y automatizado (buzones) mecanizado y automatizado (buzones) asiasi como el transporte como el transporte ( trenes o camiones)( trenes o camiones)
Nivel de transporteNivel de transporte Es el nivel donde se realiza el carguío y posterior transporte Es el nivel donde se realiza el carguío y posterior transporte
de mineral proveniente del nivel de acarreo. Carguío es de mineral proveniente del nivel de acarreo. Carguío es mecanizado y automatizado (buzones) mecanizado y automatizado (buzones) asiasi como el transporte como el transporte ( trenes o camiones)( trenes o camiones)
Level 7210 ore bin layout, Henderson Mine, USA Level 7210 ore bin layout, Henderson Mine, USA (Keskimaki (Keskimaki et alet al 2004)2004)
Loading chute
675 Tonne cap,Storage bin
Ore pass &Exhaust raise
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Sistema Minero de Block CaveSistema Minero de Block Cave
General vertical section, Henderson Mine, USA General vertical section, Henderson Mine, USA (Keskimaki (Keskimaki et alet al 2004)2004)
7.8
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Extraction level layout, Northparkes E26 Lift 1, AustraliaExtraction level layout, Northparkes E26 Lift 1, Australia
7.9
Extraction level layout, Lift 2, Extraction level layout, Lift 2, Northparkes E26 Mine, Australia Northparkes E26 Mine, Australia (Flores & Karzulovic 2002)(Flores & Karzulovic 2002)
7.10
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Extraction level layout, Palabora Mine, South AfricaExtraction level layout, Palabora Mine, South Africa
7.11
Inca Central Oeste Mina El Salvador
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Block Block cavingcaving Descripción del MétodoDescripción del MétodoEn este método el mineral es fracturado por si
mismo, como resultado de las fuerzas y esfuerzosmismo, como resultado de las fuerzas y esfuerzos internos, se requiere mínima perforación y voladura en la producción.
Condiciones de AplicaciónCuerpo ser vertical y de gran extensión.Cuerpo ser vertical y de gran extensión.Después del corte la roca debe ser capaz deDespués del corte la roca debe ser capaz deDespués del corte, la roca debe ser capaz de Después del corte, la roca debe ser capaz de
romperse en fragmentos adecuados.romperse en fragmentos adecuados.Las condiciones de la superficie deben permitir la Las condiciones de la superficie deben permitir la
subsidencia del área excavada.subsidencia del área excavada.El mineral debe ser homogéneo y diseminado El mineral debe ser homogéneo y diseminado
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Caracteristicas del MCaracteristicas del Métodoétodo
Utilizado por las minas subterráneas más grandes del Utilizado por las minas subterráneas más grandes del mundomundo
Alta producción: 5,000 to 45,000 tpdAlta producción: 5,000 to 45,000 tpd
El menor costo de producción por toneladaEl menor costo de producción por tonelada
Excelente productividad por persona y equiposExcelente productividad por persona y equipos
Se puede automatizar Se puede automatizar
Posee una bajo grado de selectividadPosee una bajo grado de selectividad Posee una bajo grado de selectividadPosee una bajo grado de selectividad
Se requiere de una fuerza de trabajo con Se requiere de una fuerza de trabajo con conocimiento de las labores subterráneasconocimiento de las labores subterráneas
VentajasVentajas método de minado económico requiere de poca perforación, voladura, y poco
sostenimiento. Permite una alta producción.
Es de bajo costo
Desventajas Desventajas mayor tiempo de preparación mayor periodo de
recuperación La voladura secundaria es frecuente aumentando el
costo de producción. La recuperación del mineral puede ser baja, debido a las
condiciones adversas del terreno trayendo constantes perdidas de mineral por mal diseño
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Block Caving con hundimiento convencional
Nivel producción
Nivel hundimiento
Block Caving en Mina Palabora, South Africa (Moss, 2007)
Método Block Método Block CavingCaving Extracción Extracción Gravitacional :Gravitacional :
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Block CavingBlock Caving Cuerpos masivos con una proyección Cuerpos masivos con una proyección en planta suficiente para inducir el en planta suficiente para inducir el hundimiento de la rocahundimiento de la roca
La roca mineralizada a hundir debe ser La roca mineralizada a hundir debe ser medianamente competentemedianamente competente
La roca estéril de techo debe ser La roca estéril de techo debe ser hundiblehundiblehundiblehundible
La roca de caja puede ser competenteLa roca de caja puede ser competente Se induce el hundimiento de la roca a Se induce el hundimiento de la roca a
través del corte basal 4través del corte basal 4--12 m. El 12 m. El hundimiento se propaga en la medida hundimiento se propaga en la medida que la roca es extraída del que la roca es extraída del hundimiento utilizando la hundimiento utilizando la infraestructura de produccióninfraestructura de producción
Fine material complete gravity flow Fine material complete gravity flow modelmodelmodelmodel
Highly productive 0.75 t/m2/Highly productive 0.75 t/m2/díadía, , lower operations cost 2.5 $/t high lower operations cost 2.5 $/t high capital cost 1500 $/m2capital cost 1500 $/m2
Productividad 12000 a 48000 Productividad 12000 a 48000 tpdtpd Dilución 20%Dilución 20% Recuperación 75%Recuperación 75% Costo 2.1Costo 2.1--5$/t5$/t
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Panel CavingPanel Caving Existe Existe interfaseinterfase mineral mineral
estérilestéril Se incorpora área una granSe incorpora área una gran Se incorpora área una gran Se incorpora área una gran
parte de la vida de la minaparte de la vida de la mina Se desarrolla para poder Se desarrolla para poder
tener un mejor control de tener un mejor control de la dilución horizontalla dilución horizontal
Coarse rock, equipment can Coarse rock, equipment can handle different volumes handle different volumes
Productivity 0.55 t/m2/Productivity 0.55 t/m2/díadía, , Operation cost 3.5 $/t Operation cost 3.5 $/t Capital cost 700$/m2Capital cost 700$/m2
Existe una gran j lzanja como en el
SLS que es extraída mediante dos puntos de extracción.
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Método Panel Método Panel CavingCaving (Block (Block CavingCaving Extracción Extracción Mecanizada (LHD))Mecanizada (LHD))
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Why is Block Caving relevant?Why is Block Caving relevant?
Bingham Bingham CanyonCanyon
Freeport_DOZFreeport_DOZ
Philex_PadcalPhilex_Padcal
IVANHOEIVANHOEHendersonHenderson
El SalvadorEl Salvador
AndinaAndina
El TenienteEl Teniente
ChuquicamataChuquicamata RTZ_ArgyleRTZ_Argyle
De BeersDe Beers--FinschFinsch
RTZ_NorthparkesRTZ_NorthparkesRTZ_PalaboraRTZ_PalaboraDe BeersDe Beers--
PremierPremier
New MinesNew Mines
Mines in operations 2003Mines in operations 2003
Algunos IndicadoresAlgunos Indicadores
Mina Pais Layout Producción (Mt) Productos
El Teniente Chile LHD/Parrillas 54 CobreEl Salvador Chile LHD 10 CobreAndina Chile LHD/Parrillas 16 CobreHenderson USA LHD 5.4 MolibdenoBell Canada LHD 0.9 AsbestosPremier Sudáfrica LHD 3 DiamantesShabanie Zimbawe LHD 1.3 CobrePhilex Filipinas LHD/Parrillas 10 CobreLutopan Filipinas Parrillas 9.4 CobreFreeport Indonesia LHD 18 Cobre/OroNorthparkes Australia LHD 3.9 Cobre/Oro
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EvoluciónEvolución de la de la producciónproducción de minas de minas subterraneassubterraneasqueque aplicanaplican BCBC
140000
160000
n m
inin
g nd
ing
of
rnat
iona
l in
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Col
lege
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ns
pro
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60000
80000
100000
120000
140000
TO
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Bingham Canyon
Climax
San Manuel
El Teniente
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Henderson
0
20000
40000
1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000 2020YEAR
Salvador
Kiruna
Mount Isa
MiamiRidgeway
Olympic Dam
Andina
Freeport IOZ/DOZMalmberget
Palabora
PremierKidd Creek
Brown (2004)
Evolution of maximum mining depth for selected Evolution of maximum mining depth for selected minesmines
3000
3500
Kidd Creek
oder
n m
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1000
1500
2000
2500
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Mount Isa
AndinaRidgeway
PalaboraBingham Canyon
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cava
Henderson
0
500
1000
1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000 2020 2040
YEAR
Andina
Freeport (DOZ)Kiruna
Olympic Dam
El Teniente
Salvador
Brown (2004)
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Unidad básica de explotaciónUnidad básica de explotación
Nivel hundimiento (UCL)
calle
Estocada/ punto de extracción
PrincipiosPrincipios
Hundimiento
Fragmentación
Flujo
(Duplancic & Brady 1999)
Flujo
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Aspectos Críticos de Minería de Aspectos Críticos de Minería de Block CavingBlock Caving
PropagaciónPropagación Fragmentación/Fragmentación/ FlujoFlujo EsfuerzosEsfuerzos
Aspectos Críticos de Minería de Aspectos Críticos de Minería de Block CavingBlock Caving
PropagaciónPropagaciónF t ió /F t ió / Fragmentación/Fragmentación/
FlujoFlujo EsfuerzosEsfuerzos
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Aspectos Críticos de Minería de Aspectos Críticos de Minería de Block CavingBlock Caving
PropagaciónPropagación•Kvapli & Jenike 196
Fragmentación/Fragmentación/ FlujoFlujo EsfuerzosEsfuerzos
Laubscher, Susa
HIZ
Aspectos Críticos de Minería de Aspectos Críticos de Minería de Block CavingBlock Caving
PropagaciónPropagaciónF t ió /F t ió / Fragmentación/Fragmentación/
FlujoFlujo EsfuerzosEsfuerzos
Sub 6 Rock Collapse Nov,02
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Modelo ConceptualModelo Conceptual
Ore Body
Cavability Fragmentation
Mining Sequence
Gravity Flow Dilution
Stresses
Undercut Design Layout Design
Draw Height
Draw Control Draw rate, Uniformity, etc
Parámetros considerados Parámetros considerados por diferentes métodos depor diferentes métodos depor diferentes métodos de por diferentes métodos de
clasificación de rocas clasificación de rocas (Flores (Flores & Karzulovic 2003a)& Karzulovic 2003a)
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Caracterización Geotécnica Caracterización Geotécnica (Flores & (Flores & Karzulovic 2003a)Karzulovic 2003a)
Caracterización Geotécnica Caracterización Geotécnica (Flores & Karzulovic 2003a)(Flores & Karzulovic 2003a)
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Caracterización Geotécnica Caracterización Geotécnica (Flores & Karzulovic 2003a)(Flores & Karzulovic 2003a)
Fundamentos del MétodoFundamentos del Método
HundibilidadHundibilidad Flujo gravitacionalFlujo gravitacional Flujo gravitacionalFlujo gravitacional GeomecánicaGeomecánica DiseñoDiseño PlanificaciónPlanificación
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HundibilidadHundibilidad
A menudo mide en forma cualitativa si A menudo mide en forma cualitativa si un cuerpo hundirá o no y en que formaun cuerpo hundirá o no y en que formaun cuerpo hundirá o no y en que forma un cuerpo hundirá o no y en que forma lo harálo hará
Parámetros interesantes son los Parámetros interesantes son los siguientes:siguientes: Hundirá?Hundirá? Qué área es necesario abrir para inducir elQué área es necesario abrir para inducir el Qué área es necesario abrir para inducir el Qué área es necesario abrir para inducir el
hundimientohundimiento-- Radio Hidráulico CríticoRadio Hidráulico Crítico A que velocidad se propagará el A que velocidad se propagará el
hundimientohundimiento
Estados de CavingEstados de Caving
Stress Caving, es el estado del caving Stress Caving, es el estado del caving cuando se encuentra en propagación acuando se encuentra en propagación acuando se encuentra en propagación a cuando se encuentra en propagación a superficiesuperficie
Subcidence Caving, cuando el caving se Subcidence Caving, cuando el caving se produce en contra de un área produce en contra de un área previamente hundidapreviamente hundida
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Modelo Idealizado de Inducción de Modelo Idealizado de Inducción de HundimientoHundimiento
(after Voegele (after Voegele et alet al 1978)1978)
Evolución del Hundimiento en AlturaEvolución del Hundimiento en Altura
Corte inicial define una excavación tabular la cual induce el hundimiento por efecto viga y el modo de falla es básicamente por tracción.
La geometría del frente de la cavidad comienza a curvarse producto de fallas por corte o cizalle
En altura sigue predominando el efecto de esfuerzos de corte actuando sobre el techo del hundimiento
Flores et al (2004b)
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Buzones recolectorasBuzones recolectoras
DDD
D
EspaciamientoEspaciamiento de de puntospuntos de de extracciónextracción (Richardson (Richardson 19811981))
7.46
(a) Espaciamiento excesivo(b) muy cerca
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Layout Ideal en un block/panel caving (Richardson 1981)Layout Ideal en un block/panel caving (Richardson 1981)
7.47
(a)Layout Hexagonal
(b) Layout cuadrado
Gráfico de Hundibilidad de Laubscher (Laubscher1988 and Bartlett 1998)
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Gráfico de Hundibilidad de Laubscher Gráfico de Hundibilidad de Laubscher –– El El TenienteTeniente
Medición de Hundibilidad a partir de TDRs Medición de Hundibilidad a partir de TDRs Instalados en DOZ (Instalados en DOZ (T. SzwedzickiT. Szwedzicki, 2004), 2004)
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Medición de Hundibilidad a partir de TDRs Medición de Hundibilidad a partir de TDRs Instalados en DOZ (Instalados en DOZ (T. SzwedzickiT. Szwedzicki, 2004), 2004)
Velocidad de Velocidad de hundimiento para hundimiento para diferentes tipos de rocadiferentes tipos de roca
Razón de Hundimiento
diferentes tipos de rocadiferentes tipos de roca for marble 0.25 to for marble 0.25 to
1.10 m per day1.10 m per day for magnetite skarn for magnetite skarn
0.15 to 0.95 m per 0.15 to 0.95 m per dayday
for forterite skarn for forterite skarn 0.08 to 0.30 m per 0.08 to 0.30 m per ddday.day.
Ilustración de Hundimiento y su Ilustración de Hundimiento y su conección con un rajoconección con un rajo
(Flores & Karzulovic 2003b)
CAVING INITIATION CAVING WITHOUT CONNECTION CAVING WITHOUT CONNECTION
CONNECTION TO THE PIT BOTTOM TRANSITIONAL CAVING STEADY-STATE CAVING
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Nivel de producción en parrillasNivel de producción en parrillas
Block Caving con scrapersBlock Caving con scrapers
cabezera
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El TenienteEl Teniente
Proyección de la Zanja
Punto de extracción
Calles
30 m
Estocadas
de Carguío
Chimeneas de
traspaso
Caracterización de mallas de tirajeCaracterización de mallas de tirajeÁrea de influencia de un punto de extracción (m2): se asume que el diseño es optimo, es decir, que el espaciamiento es tal que se produce flujo en masa.
Densidad de la malla de tiraje = suma (área de influencia de los puntos de tiraje)numero de puntos de extracción
A
p
Atotal
n
1 2
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29
Future methodsFuture methods
Ocean miningOcean mining Deep sea nodulesDeep sea nodules Deep sea nodulesDeep sea nodules Asteroid miningAsteroid mining Robots Robots