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Resumen de Métodos de Explotación Subterránea 2016
El presente documento corresponde a
una compilación de trabajos de
investigación realizados por alumnos de
ingeniería civil de minas Semestre
01/2016, de los métodos de explotación
más utilizados en minería subterránea.
El objetivo es unificar criterios en la
selección de métodos de explotación ,
considerando variables morfológicas y
geotécnicos que caracterizan los
distintos yacimientos mineros.
Resumen de
Métodos de
Explotación
Subterránea
Ingeniería de Rocas 2016
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Resumen de Métodos de Explotación Subterránea 2016
Contenido 1 Método de Explotación de Minas ................................................................................ 3
1.1 Definición de Método de Explotación ................................................................... 3
1.2 ¿Rajo o Subterránea? ......................................................................................... 4
2 Room and Pillar .......................................................................................................... 5
2.1 Descripción del método. ...................................................................................... 5
2.2 Características del método. ................................................................................. 5
2.3 Esquematización del método Room and Pillar. .................................................... 6
2.4 Ventajas del método. ........................................................................................... 7
2.5 Desventajas del método. ..................................................................................... 7
2.6 Variaciones del método Room and Pillar. ............................................................ 7
2.6.1 Room and Pillar (Piso Horizontal): ................................................................ 7
2.6.2 Room and Pillar (Piso Inclinado): .................................................................. 7
2.6.3 Room and Pillar (Pisos escalonados): .......................................................... 8
2.7 Minas que utilizaron este método: ....................................................................... 8
3 SUB LEVEL CAVING................................................................................................ 10
3.1 Descripción del método. .................................................................................... 10
3.2 Características del método. ............................................................................... 10
3.3 Esquematización del método Sub Level Caving. ............................................... 11
3.4 Ventajas del método. ......................................................................................... 11
3.5 Desventajas del método. ................................................................................... 11
3.6 Minas en que se implementa este método. ........................................................ 12
4 CUT AND FILL.......................................................................................................... 13
4.1 Descripción del método. .................................................................................... 13
4.2 Variaciones del método Cut and Fill. ................................................................. 13
4.2.1 Corte y relleno en forma descendente: ....................................................... 13
4.2.2 Corte y relleno en forma ascendente: ......................................................... 13
4.3 Características del método. ............................................................................... 13
4.4 Esquematización del método Cut and Fill. ......................................................... 14
4.5 Descripción de obras subterráneas. .................................................................. 14
4.6 Ventajas del método. ......................................................................................... 15
4.7 Desventajas del método. ................................................................................... 15
4.8 Minas en que se implementa este método. ........................................................ 15
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Resumen de Métodos de Explotación Subterránea 2016
5 BLOCK CAVING ....................................................................................................... 16
5.1 Descripción del método. .................................................................................... 16
5.2 Características del método. ............................................................................... 16
5.3 Esquematización del método Block Caving. ...................................................... 17
5.4 Ventajas del método. ......................................................................................... 18
5.5 Desventajas del método. ................................................................................... 18
5.6 Minas en que se implementa este método. ........................................................ 19
6 SHRINKAGE STOPING ............................................................................................ 20
6.1 Descripción del método. .................................................................................... 20
6.2 Características del método. ............................................................................... 20
6.3 Esquematización del método Shrinkage stoping. ............................................... 21
6.4 Ventajas del método. ......................................................................................... 21
6.5 Desventajas del método. ................................................................................... 22
6.6 Minas en que se implementa este método. ........................................................ 22
7 SUBLEVEL STOPING .............................................................................................. 23
7.1 Descripción del método. .................................................................................... 23
7.2 Características del método. ............................................................................... 23
7.3 Esquematización del método Sublevel Stoping ................................................. 24
7.4 Descripción obras subterráneas ........................................................................ 25
7.5 Ventajas del método. ......................................................................................... 25
7.6 Desventajas del método. ................................................................................... 25
7.7 Particularidades del método Sublevel Stoping ................................................... 25
7.8 Minas en la cual se implementan ....................................................................... 25
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Resumen de Métodos de Explotación Subterránea 2016
1 Método de Explotación de Minas
1.1 Definición de Método de Explotación
Un método de explotación de minas es una planificación global y estratégica de un
conjunto de actividades, infraestructura y operaciones necesarias para extraer los
minerales desde su ambiente natural y transportarlos hasta las instalaciones de
procesamiento, de manera segura y eficiente, asegurando una rentabilidad positiva del
negocio minero. Consiste en la ejecución secuencial de operaciones mineras básicas,
conocidas como operaciones unitarias, que corresponden a Perforación, Tronadura,
Carguío y Transporte: Las operaciones de perforación y tronadura se agrupan en el
proceso de arranque y el carguío y transporte, en el proceso de manejo de materiales.
Se denomina arranque al proceso de separar y fragmentar la roca mineralizada desde el
macizo rocoso donde se emplaza. Generalmente este proceso se realiza mediante
tronadura de cargas explosivas emplazadas en perforaciones diseñadas y dispuestas
estratégicamente en el macizo rocoso, de modo de cubrir la zona de interés económico.
Se distinguen en esta etapa las operaciones de Perforación y Tronadura. Por otra parte,
se llama manejo de materiales, a las operaciones de carguío y transporte, que son
realizadas una vez que la roca mineralizada se encuentra fragmentada y dispuesta en
puntos diseñados específicamente para este fin en el interior de la mina. Estos puntos se
van desplazando a medida que avanza la extracción de mineral.
La operación de carguío traslada el mineral en el interior de la mina desde los puntos de
extracción hasta el sistema de transporte o traspaso. La operación de transporte lo
traslada desde el interior mina hasta la planta, generalmente ubicada fuera de la mina, en
superficie.
La explotación de yacimientos se puede realizar con métodos de explotación en superficie
o métodos de explotación subterráneos. Dentro de los métodos de explotación de
superficie, se destaca la explotación a rajo abierto (Open Pit, en inglés), caracterizado por
el uso de bancos y taludes, utilizado en la extracción de depósitos en vetas localizadas
cercanas a la superficie y de gran magnitud, que tienen una capa de material estéril.
Por otra parte, para explotación subterránea de yacimientos, se distinguen diversos
métodos, los cuales se caracterizan por el tratamiento que consideran para la cavidad que
deja la extracción de mineral. Dependiendo de esto, se agrupan en tres tipos:
Método autosoportante o caserones abiertos: aquellos que la extracción del
mineral deja una cavidad vacía, para ello el caserón debe mantenerse estable de
forma natural. Entre estos están:
Room and Pillar
Shrinkage Stoping
Sublevel Stoping
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Resumen de Métodos de Explotación Subterránea 2016
Métodos soportados: caserones que requieren de fortificación o algún tipo de
soporte para mantenerse estables y/o se rellenan con algún material exógeno.
Como por ejemplo:
Cut and Fill Stoping
Métodos de Hundimiento: Las cavidades que se generan por la extracción, se
rellenan naturalmente mediante la fragmentación y caída del material superpuesto
producto de fuerzas internas y de gravedad. El hundimiento y consecuente relleno
se produce simultáneamente a la extracción. Entre ellos se tiene:
Block Caving
Sublevel Caving
1.2 ¿Rajo o Subterránea?
La determinación de explotar un yacimiento mineralizado mediante un método de
superficie o subterráneo, obedece a un ejercicio de evaluación de proyecto, donde se
evalúa la conveniencia de realizar uno u otro , en función de la rentabilidad del negocio.
Como visión general del método de explotación, se debe conocer la relación
estéril/mineral, ya que a mayor valor de ésta, es menos viable económicamente explotar a
rajo. Por lo general, en método a cielo abierto se trabaja con relaciones 5:2 o 4:1, aunque,
en ocasiones se observan razones bastante altas como por ejemplo en División Ministro
Hales Codelco, cuya relación es 6:1. Sin embargo para saber hasta qué razón límite de
estéril/mineral es viable económicamente extraerlo a cielo abierto, se utiliza Break Even
Stripping Ratio (BESR), cuya ecuación proviene de la igualación de los ingresos y costos,
es decir, cuando la utilidad es cero. Se obtiene la siguiente ecuación:
( ) ∑
No obstante, la selección del método de explotación depende de diversos factores
adicionales que pueden determinar si es más viable una explotación a cielo abierto o
subterráneo, siendo los más relevantes la ubicación, tamaño, forma (tabular, lenticular,
masivo), disposición (inclinación, manteo), profundidad de la mineralización, factores
geotécnicos como propiedades elásticas, estado de los esfuerzos, competencia y
permeabilidad. Además, factores económicos como costos de inversión (CAPEX), flujos
de caja, período de retorno y beneficio, son importantes, ya que determinan el éxito del
proyecto. Es por ello que se debe estimar correctamente las reservas (tonelaje y ley),
tasas de producción, vida de la mina, productividad y costos de mina de los métodos
posibles que pueden aplicar.
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Resumen de Métodos de Explotación Subterránea 2016
2 Room and Pillar
2.1 Descripción del método.
El método de explotación Room and Pillar consiste en la explotación de mineral dejando
cámaras separadas por pilares de sostenimiento del techo. La recuperación de los pilares
puede ser parcial o total. En este último caso, la recuperación va acompañada del
hundimiento controlado del techo que puede realizarse junto con la explotación o al final
de la vida del yacimiento, lógicamente el hundimiento del techo es controlado.
El método Room and Pillar se implementa en yacimientos que presentan un ángulo de
manteo bajo, principalmente de formas tabulares horizontales o sub-horizontales.
2.2 Características del método.
Room and pillar presenta la ventaja de tener bajos costos de explotación y permite hasta
cierto punto una explotación selectiva. Los yacimientos con mejores condiciones para este
método de explotación subterráneo, son aquellos que presentan un ángulo de manteo
bajo, aunque este método también es aplicable a cuerpos mineralizados con un de
manteo entre 30° y 40°, estimándose estos valores como críticos. Constituye una buena
alternativa para extraer cuerpos mineralizados que presentan una potencia entre 40 a 60
metros y la roca de caja competente.
Como criterio de diseño, se considera una distribución de pilares en un arreglo regular,
donde la forma de la sección transversal de los pilares puede ser circular, cuadrada,
rectangular e incluso irregular.
Dependiendo del espesor o potencia de la mineralización se puede trabajar a frente
completa o por tajadas o pisos:
Frente completa: de 8 a 10 metros de espesor.
Tajadas o niveles: más de 10 metros de espesor.
Los niveles se pueden comunicar entre sí mediante rampas de acceso, o bien piques de
traspaso que puedan conducir el mineral a un nivel de transporte principal horizontal
emplazado bajo el manto o en el último nivel. Dependiendo de la inclinación del manto, se
utilizan equipos montados sobre neumáticos o sobre plataformas. Para el carguío y
transporte, se consideran variables determinantes en la selección del nivel de
mecanización del método, el espesor del manto, dimensiones de caserones, accesos
disponibles y la capacidad productiva de la faena. Por ejemplo en el caso de los mantos
de gran potencia o espesor y que no poseen problemas de espacio se pueden utilizar
cargadores frontales y camiones normales, en caso contrario se deben utilizar cargadores
frontales más pequeños y camiones de carguío de bajo perfil.
Los yacimientos estratificados requieren un riguroso control de la estabilidad del techo, el
riesgo de derrumbes o desplomes de material está siempre presente. Se recurre por lo
general al apernado sistemático del techo.
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Resumen de Métodos de Explotación Subterránea 2016
2.3 Esquematización del método Room and Pillar.
Pilar
Caserón
Nivel I
Tronadura
Nivel ll
Perforación elaborada a través de
jumbos.
Extracción, con cargadores LHD.
Caserón es el espacio vacío que queda
después de la extracción del mineral.
El pilar es el encargado del sostenimiento del techo y la estabilidad de las paredes,
éstos están compuestos por roca mineralizada del mismo
yacimiento.
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Resumen de Métodos de Explotación Subterránea 2016
2.4 Ventajas del método.
Alto grado de flexibilidad en el plan minero
El ciclo de explotación es repetitivo, no implica grandes cambios en la extracción
de las frentes.
El método puede ser aplicado como un método selectivo.
El sistema puede ser aplicado a múltiples niveles, sin desmejorar las condiciones
estructurales de los otros niveles.
Es aplicable a grandes cuerpos mineralizados con múltiples frentes de desarrollo
simultáneas.
2.5 Desventajas del método.
Requiere un mantenimiento activo de los techos que se hacen en periodos
prolongados de tiempo, lo cual puede convertirse en un problema de seguridad.
Al tener varias frentes de extracción, la operación requiere un alto costo de capital
para el equipamiento de maquinarias.
A medida que se incrementa el tamaño de las cámaras, la caída de rocas puede
generar un mayor daño a los equipos o personas.
2.6 Variaciones del método Room and Pillar.
2.6.1 Room and Pillar (Piso Horizontal):
Sectores ya explotados pueden servir como vías de transportes.
Perforación con jumbo o jumbo y carro.
Carga y transporte con LHD o LHD y camión.
2.6.2 Room and Pillar (Piso Inclinado):
Difícil mecanización
Perforación Manual ( martillo de mano y columna neumática)
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Carga y Arrastre con Scraper o raspa.
2.6.3 Room and Pillar (Pisos escalonados):
Galerías de acceso orientadas según pendientes accesibles a los equipos sobre
neumáticos
Perforación con Jumbo
Carga y transporte con LHD o LHD y camión.
2.7 Minas que utilizaron este método:
Mina Loreto, fue uno de los yacimientos explotados por el método Room and Pillar. Este
yacimiento era de tipo carbonífero, ubicado en la región de Magallanes.
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Resumen de Métodos de Explotación Subterránea 2016
Mina navío, es un yacimiento que fue explotado con el método Room and Pillar, pero que
actualmente se explota por SLS. Este yacimiento explota caliza y está ubicado en la
región de Valparaíso.
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Resumen de Métodos de Explotación Subterránea 2016
3 SUB LEVEL CAVING
3.1 Descripción del método.
El método de explotación Sub-level Caving, es un método masivo de explotación
subterránea que consiste en fragmentar el mineral mediante perforación y tronadura con
tiros en abanico hacia arriba desde distintos niveles, llamados niveles de producción. La
cavidad generada con la extracción del mineral es rellenada naturalmente con el
hundimiento de la roca de caja, que se fragmenta producto de esfuerzos inducidos y
gravedad, quedando en contacto con el mineral, lo que provoca una presión que favorece
el flujo gravitacional conjunto hacia la galería de producción (ubicada abajo), así, el estéril
fragmentado va rellenando continuamente los espacios dejados por el mineral a medida
que este se extrae.
Al comienzo, se produce el hundimiento del subnivel superior, para luego continuar hacia
abajo, sin embargo, es posible trabajar distintos subniveles a la vez.
Se suelen desarrollar galerías paralelas (conocidas como galerías de producción)
separadas por 9 a 15 metros en la horizontal y 8 a 13 metros verticalmente, formando
subniveles a través del cuerpo mineralizado. De esta forma, la explotación queda
diseñada de manera simétrica, por lo que se puede extraer el mineral de interés en su
totalidad. Estos subniveles están comunicados además por medio de piques de traspaso
con el nivel de transporte, el cual generalmente se ubica bajo la base del cuerpo
mineralizado.
3.2 Características del método.
Este método de explotación se aplica a cuerpos mineralizados que estén dispuestos de
forma vertical, tabular o de manera sub-vertical, por lo que el cuerpo mineralizado debe
tener un buzamiento alto, tales como vetas, brechas o diques. Además su espesor y
extensión deben ser de gran magnitud.
El estéril o roca de caja debe ser lo suficientemente incompetente como para poder
quebrarse espontáneamente y hundirse.
Para poder conseguir una menor dilución es aconsejable que el estéril quiebre con una
fragmentación mayor que la del mineral tronado. Por lo tanto, la roca mineralizada debe
ser de competente a medianamente competente.
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3.3 Esquematización del método Sub Level Caving.
Nivel de producción Excavación horizontal
destinada al transporte del mineral tronado hacia
el pique de traspaso.
Puntos de extracción: Lugar donde se realiza
la extracción del material mineralizado.
Estocadas: Galerías cortas sin salida, en donde
se ubican los cargadores para cargar en los
puntos de extracción.
Buzón: Sistema de carguío que dosifican la
caída del mineral, éstos se encuentran en la
parte inferior de los piques.
Nivel de transporte: El mineral en el pique pasa
al equipo de transporte el cual es llevado a
planta, ya sea en la mina o fuera de ella.
Pique de traspaso: El ore pass es un pique
sub-vertical que une las galerías de producción.
Por él pasa el mineral explotado desde cada
punto de extracción, depositándose en el fondo
del pique, el cual alimenta a un equipo de
transporte.
3.4 Ventajas del método.
El método presenta alta flexibilidad pues permite adaptarse a la geometría del
cuerpo mineralizado, incorporando otras galerías de producción en el nivel.
Es un método selectivo
Riesgos geo mecánicos pueden ser controlados mediante diseños apropiados de
tronadura y fortificación de galerías .
3.5 Desventajas del método.
Es un método de alta dilución por el mezclado entre el estéril y el mineral al
momento de fluir.
Baja recuperación por perdidas de mineral en zonas pasivas.
Alto costo de desarrollo y bajo costo de producción.
Produce subsidencia, lo cual significa que provoca hundimiento de la superficie,
por lo tanto, las chimeneas y piques deben ir alejadas del cono de subsidencia
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Resumen de Métodos de Explotación Subterránea 2016
3.6 Minas en que se implementa este método.
Mina Kiruna: Yacimiento de hierro ubicado en la zona más septentrional de
Suecia.
Mina Rana Gruber: Yacimiento de hierro que se encuentran en el valle
Dunderland, Noruega.
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4 CUT AND FILL
4.1 Descripción del método.
Es un método de explotación subterráneo conocido (en español) como corte y relleno, el
cual es aplicado generalmente en depósitos verticales o subverticales (vetas).
Consiste en excavar o extraer el mineral mediante tajadas horizontales y/o verticales
siguiendo una secuencia ascendente, comenzando por la base del depósito mineralizado.
Cuando ya se ha terminado de realizar la tajada horizontal completa, este vacío es
rellenado con algún material exógeno que sirve de soporte y permite sostener las paredes
de la obra (o en algunos casos el techo), como también puede servir de piso de trabajo
para las siguientes tajadas.
Para el material de relleno se suele utilizar material estéril obtenido en las explotaciones
de mineral de mina, así como también relaves o ripios provenientes de las plantas.
La aplicación de este método se efectúa en las secciones más anchas de la estructura,
siendo generalmente las zonas con mayores contenidos metálicos, de esta forma, se
disminuye la dilución posible.
4.2 Variaciones del método Cut and Fill.
4.2.1 Corte y relleno en forma descendente:
La explotación se realiza de arriba hacia abajo de los diferentes horizontes o pisos del
mineral. Esto consiste en romper el mineral en diferentes pisos en sentido descendente.
Luego de que un corte o piso ha sido completamente extraído, se procede a rellenar este
antes de empezar un nuevo corte en el piso inferior. (El relleno ayuda a sostener el techo
del nuevo frontón que se abre).
4.2.2 Corte y relleno en forma ascendente:
Aquí, el mineral es cortado en tajadas horizontales, comenzando desde la parte baja
avanzando hacia arriba. El mineral fragmentado es cargado y extraído completamente.
Cuando se ha excavado una tajada completa, el vacío dejado es rellenado con material
exógeno que permite sostener las paredes y sirve como piso de trabajo para el arranque y
extracción de la tajada siguiente.
4.3 Características del método.
Por lo general este método es aplicado en los yacimientos de forma tabular, vertical o
sub-verticalmente con un espesor que puede variar desde unos pocos metros hasta 15 o
20 metros aprox. Se aplica en rocas de caja con baja estabilidad y poco competentes, sin
embargo, para la roca mineralizada, es conveniente que tenga condiciones de alta
estabilidad y altamente competentes, más aún, cuando se trata de rocas o cuerpos
rocosos mineralizados de gran espesor.
En este tipo de explotación el nivel de transporte es construido a lo largo de la base del
yacimiento en donde también se ubican los buzones de descarga .
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Resumen de Métodos de Explotación Subterránea 2016
El subnivel de corte inicial generalmente se encuentra ubicado entre 5 a 10 metros sobre
el nivel de transporte y los piques o chimeneas de acceso, traspaso de material o
ventilación, son construidos de tal manera que siempre estén comunicadas la superficie o
con un nivel superior.
Este método de explotación es utilizado en depósitos metálicos de origen sedimentarios.
Adicionalmente, se pueden aplicar en yacimientos que presenten características como: un
buzamiento fuerte (superior a los 40° de inclinación).
4.4 Esquematización del método Cut and Fill.
4.5 Descripción de obras subterráneas. Sill: Primer piso rellenado completamente para pasar al siguiente piso superior.
Umbral o techo que debe resguardar o soportar todo el block de explotación.
Chut y camino: Sirve para la ventilación y reconocimiento del cuerpo
mineralizado, instalación de tuberías de agua y aire, etc.
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Resumen de Métodos de Explotación Subterránea 2016
Chimenea de ventilación: Chimenea que inyecta aire a los caserones desde el
nivel de transporte. Este aire luego es evacuado incorporándolo en el circuito
general de ventilación de la mina.
Relleno: El material de relleno puede estar constituido por roca estéril, procedente
de las labores de preparación de la mina, las que se distribuyen sobre la superficie
del caserón.
Caserón: Cavidad originada a partir de la extracción de mineral. Los caserones se
construyen también para separar los sectores o zonas mineralizadas de las que no
lo son y pueden ser llenadas con material estéril.
Galerías: Túnel sin salida al sol, que conecta sectores dentro de la mina.
Rampas: Excavaciones horizontales orientadas en espiral con el propósito de
conectar dos niveles entre ellos.También pueden ser utilizados para acceder a la
mina.
4.6 Ventajas del método.
El método permite obviar sin problemas las irregularidades del yacimiento.
La recuperación de mineral es alta, puede llegar al 100%.
Los caserones en explotación se pueden separar por muros y losas de modo de
aumentar la estabilidad del sistema minero.
Metodo altemanete selectivo, por lo tanto permite explotar cuerpos de baja
refularidad y continuidad espacial.
Baja dilución, menor a 2%.
4.7 Desventajas del método.
El volumen de mineral arrancado en un ciclo de trabajo es relevantemente
pequeño, varía entre 200- 4500 tpd.
El mineral extraído debe ser suficientemente valioso de modo que el beneficio
obtenido por su recuperación compense los grandes costos que produce realizar
este método, los que pueden variar entre 40 – 150 $/t.
4.8 Minas en que se implementa este método.
Existen registros de minas que utilizan éste tipo de método de explotación en sus
minas subterráneas, como por ejemplo: Mina Estefanía (Minera Michilla SA, Chile),
Mina CDE el Bronce (CDE Petorca, Chile).
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Resumen de Métodos de Explotación Subterránea 2016
5 BLOCK CAVING
5.1 Descripción del método.
Este método de explotación consiste en inducir el hundimiento del cuerpo mineralizado
mediante un corte basal a este, realizado con perforación y tronadura. Con ello, los
esfuerzos internos pre-existentes en el macizo, en conjunto con los nuevos esfuerzos
inducidos por el cambio en las condiciones de equilibro producto del corte basal, producen
una inestabilidad dentro de la columna de roca superior, la cual comienza a desplomarse
parcialmente, rellenando el vacío provocado, con el fin de encontrar un nuevo estado de
equilibrio.
Por debajo del nivel de hundimiento se encuentra el nivel de producción, el cual es un
conjunto de galerías paralelas, mediante las cuales se realiza la extracción del mineral. En
los puntos de extracción, el material fragmentado es retirado a través de un sistema de
zanjas recolectoras, las cuales conectan el nivel de hundimiento con el de producción. Al
realizar la extracción de mineral, se generan nuevos esfuerzos que permiten ir
propagando las fracturas a través del cuerpo mineralizado y generando el hundimiento
controlado del bloque. La extracción del mineral desde los puntos de extracción se realiza
hasta que se detecta la entrada de dilución en un porcentaje crítico, previamente definido.
Al término de la explotación es posible apreciar un cráter en la superficie llamado Cráter
de Subsidencia producto del hundimiento de la columna mineralizada.
5.2 Características del método.
Se aplica en yacimientos masivos de grandes dimensiones y mineralización diseminada,
como por ejemplo los depósitos minerales diseminados como pórfidos. El método entrega
mejores resultados de estabilidad y fragmentación , cuando se aplica a una roca
mineralizada relativamente incompetente, con un alto índice de fracturas, que se pueda
hundir con facilidad y sea propensa a quebrarse en fragmentos de tamaño reducido. Sin
embargo, hoy en día se aplican a macizos que presentan mayor resistencia a
fragmentarse, clasificación 3A o 4A, esto se debe a los avances de la tecnología, sin
embargo, puede ser necesario tronaduras adicionales, lo que encarece el método.
Por otro lado, es favorable que los límites del cuerpo mineralizado sean regulares y que
sus leyes se distribuyan de manera lo más uniforme posible, ya que este método es poco
selectivo, es decir, no permite la explotación marginal de cuerpos pequeños, por lo que se
retira lastre en conjunto con el mineral.
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Resumen de Métodos de Explotación Subterránea 2016
5.3 Esquematización del método Block Caving.
Nivel de producción: Conjunto de galerías paralelas espaciadas entre 15 a 30 m donde
se realiza la operación de extracción del mineral según diversas modalidades. Incluye las
correspondientes galerías de acceso o cruzados de cabecera.
Nivel de hundimiento (UCL): Conjunto de galerías paralelas espaciadas entre 15 a 30m
a partir de las cuales se realiza la socavación o corte basal de la columna mineralizada.
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Resumen de Métodos de Explotación Subterránea 2016
Se ubica a una cota entre 7 a 20 m sobre el nivel de producción. Incluye las
correspondientes labores de acceso o galerías de cabecera
Embudos o zanjas recolectoras de mineral, brazos o estocadas de carguío: Se trata
de excavaciones que conectan el nivel de producción con el nivel de hundimiento, y que
permiten o facilitan la extracción del mineral.
Piques de traspaso: Son labores verticales o inclinadas que conectan el nivel de
producción con el nivel de transporte.
Nivel de transporte: conjunto de galerías paralelas espaciadas entre 60 a 120 m, donde
llega el mineral desde el nivel de producción. Ahí se carga por intermedio de buzones a
un sistema de transporte que lo conduce a la planta de chancado, que puede estar
ubicada en superficie o en el interior de la mina.
Subnivel de ventilación: conjunto de galerías paralelas espaciadas entre 60 a 120 m, y
los correspondientes cruzados de cabecera, ubicadas bajo el nivel de producción (15 a 30
m). Incluye las chimeneas por donde se inyecta o se extrae el aire hacia y desde el nivel
de producción respectivamente.
Subnivel de control y/o reducción: puede ser o no necesario, dependiendo de la
geometría del cuerpo mineralizado y de las características de la roca
5.4 Ventajas del método.
Es un método económico.
Es altamente productivo respecto a otro sistema, requiere poca perforación, poca
tronadura y poco o nulo reforzamiento.
La producción es centralizada y permite una eficiente supervisión, resultando en
una alta productividad. Además permite un buen control de las condiciones de
trabajo.
Es utilizado frecuentemente en la extracción de cuerpos mineralizados de baja ley.
5.5 Desventajas del método.
Requiere de mayor tiempo de preparación y tiene un mayor tiempo de
recuperación en comparación a otros sistemas.
Costo adicional para la preparación de los bloques y los accesos de producción.
Además, la tronadura secundaria es frecuente, lo que aumenta los costos de
operación.
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Resumen de Métodos de Explotación Subterránea 2016
La recuperación del mineral puede ser baja debido a las condiciones adversas del
terreno , incorporando constantes perdidas de mineral por mal diseño. Es casi
imposible separar sectores de baja ley en el diseño general de este método, así
mismo, no se puede realizar una explotación selectiva o marginal de sectores con
mayor ley.
5.6 Minas en que se implementa este método.
Actualmente este método de explotación se utiliza en diversas minas alrededor del
mundo, como es el caso de mina Rio Blanco, o la mina El Teniente, ambas de Codelco.
En otros lugares del mundo, se puede ver que se aplica este método en la mina
Shabanie, en Zimbawe, o la mina Lutopan, en Filipinas.
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Resumen de Métodos de Explotación Subterránea 2016
6 SHRINKAGE STOPING
6.1 Descripción del método.
Shrinkage Stoping es un método de explotación que se aplica en yacimientos verticales
(también llamadas vetas), consiste en fragmentar parte del mineral a través de la
tronadura, para luego ocupar dicho material quebrado como piso de trabajo con el fin de
seguir explotando el lugar de manera ascendente. Los caserones son explotados
ascendentemente en tajadas horizontales, sacando solamente un ~35% que se esponja y
dejando hasta el momento del vaciado el resto (~65%). Es un método intensivo en mano
de obra, difícil de mecanizar. El mineral además funciona como un soporte extra de las
paredes laterales, hasta que el caserón se completa y queda listo para ser vaciado,
extrayendo el mineral por la parte inferior.
6.2 Características del método.
El método se aplica principalmente en mineralizaciones verticales, donde las dimensiones
corresponden a explotaciones menores, es decir, su uso es más recurrente en la pequeña
minería. Más en detalle, el buzamiento ideal de las vetas es de 70° a 90°. Si el
buzamiento es menor de 70°, se necesita fortificar la roca de techo (Principalmente a
través de pernos de anclaje). Si el buzamiento fluctúa entre 45° y 55°, el método no es
aplicable. El ancho mínimo fijado por el espacio de trabajo del tajeo, es de casi 1 metro,
siendo anchos prácticos de 3 a 30 metros debido a los problemas de dilución para el
ancho mínimo. Finalmente, el largo debe ser mayor a los 15 metros. Esto dependerá de
los subniveles que se realicen, los cuales dependiendo del largo de la veta pueden estar
separados por 30 a 180 metros.
Respecto a la calidad de la roca, la roca de caja debe ser sumamente competente para
tener un sostenimiento mínimo, mientras que la roca mineralizada debe ser un mineral
competente, que no se oxide, ni cemente, y debe tener un porcentaje bajo en arcillas.
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Resumen de Métodos de Explotación Subterránea 2016
6.3 Esquematización del método Shrinkage stoping.
Chimenea: Excavaciones
generalmente verticales que sirven
para el paso de algunos suministros,
pero su función radica
principalmente como ventilación y
drenaje. Son de menor sección que
los piques
Pique: Son excavaciones que sirven
principalmente para el transporte y
traspaso del mineral. Se hacen
verticales y sub verticales, con el fin
de tener un control de la caída de
éste.
Galería de transporte principal y
secundario: Son excavaciones
horizontales sin salida a la
superficie, sirven para conectar
subniveles dentro la mina.
Estocadas: Galerías cortas que no tienen salida. En estas se ubican los cargadores para
cargar el mineral.
Puntos de extracción: Lugar donde ocurre la extracción del mineral en el nivel de
producción. Este mineral es recolectado por un sistema de carguío el cual depositará el
mineral en un sistema de transporte.
Caserón: Es el lugar que se forma al momento de haber extraído el material. Tiene la
facultad de auto soportarse con la misma roca.
Buzón: Son sistemas de carguío estacionarios que dosifican la caída del mineral. Se
ubican en el extremo inferior de los piques.
6.4 Ventajas del método.
Vaciado del caserón por gravedad.
Método simple para minas pequeñas.
Capital bajo, además el soporte de mineral y paredes que se debe aplicar es
mínimo.
Algo de mecanización posible.
Buena recuperación (75 a 100%) y baja dilución (10 a 25%), además de ser
posible tener selectividad.
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Resumen de Métodos de Explotación Subterránea 2016
6.5 Desventajas del método.
Productividad baja a moderada (3-10 ton/hombre-turno), además de ser intensivo
en mano de obra, mecanización del proceso es muy difícil.
Condiciones de trabajo difíciles.
Aproximadamente un 60% del mineral queda “preso” dentro del caserón hasta el
final.
Posibles colgaduras y pérdidas del caserón en vaciados si no se hace con
cuidado.
6.6 Minas en que se implementa este método.
Este método se ha utilizado en el país, en la mina “El olvido”, ubicada en la región
metropolitana, cerca del volcán Tupungato. Otra mina es la mina Casaplaca ubicada en la
sierra limeña en la provincia de Huarochirí, Perú. Una mina que solía implementar este
método era la mina de oro Treadwell en Alaska, 1908.
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Resumen de Métodos de Explotación Subterránea 2016
7 SUBLEVEL STOPING
7.1 Descripción del método.
El método de explotación por subniveles normalmente se emplea solo en yacimientos
muy regulares, en lo que el mineral y la roca de caja son resistentes. El método se
caracteriza por su gran productividad debido a que las labores de preparación se realizan
en su mayor parte dentro del mineral. Se aplica a yacimientos de pendiente alta, en los
que el mineral cae por gravedad. El mineral es tronado por medio de perforación de tiros
largos paralelos o en abanico. Este métodos necesita gran preparación y se requiere en
general que el yacimiento sea potente.
7.2 Características del método.
Es un método de caserones abiertos con grandes producciones para yacimientos
regulares con minerales y rocas competentes que no requieren sostenimiento. Este
método es muy intensivo en labores de preparación, pero se compensa porque gran parte
de esas labores son realizadas en el mineral, permitiendo recuperar la marina de los
desarrollos.
Este método es aplicado a yacimientos verticales o sub-verticales, con roca de mineral y
roca de caja competentes. El mineral fluye fácilmente bajo la acción de la gravedad. En
ocasiones puede utilizarse en pendientes menores pero entonces el mineral debe
moverse con Scrapers. Sistemas mecanizados de perforación requieren una potencia
mínima del yacimiento para la implementación del método y los altos costos de
preparación asociados, requieren el mantenimiento de altos niveles productivos. El
empleo eficaz de tronadura hace del método de sublevel stoping uno de los métodos de
bajo costo por tonelada en minería subterránea.
La resistencia de la roca puede variar considerablemente pero deberá ser al menos de 55
[Mpa] , es ideal en geometrías de yacimiento donde el buzamiento del muro es mayor que
el ángulo de reposo del mineral tronado de modo que este fluya por gravedad. La
potencia del yacimiento debe ser al menos de 6[m] y se usa en potencias muchos
mayores.
Actualmente la distancia entre niveles oscila entre 100[m] a 130[m] para caserones y
subniveles situados cada 30[m].
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Resumen de Métodos de Explotación Subterránea 2016
7.3 Esquematización del método Sublevel Stoping
2
3
4
1
5
1. Subniveles de perforación
2. Zanja
3. Punto de extracción
4. Nivel de producción
5. Caserón
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7.4 Descripción obras subterráneas
Subniveles de perforación: están dispuestos en diferente altura como se observan en el
esquema a una distancia de 20 metros aproximadamente, la configuración de estos
puntos tienen directa relación con la geometría del cuerpo mineralizado.
Zanja: se utiliza para recolectar y conectar el punto de extracción con el nivel de
producción.
Punto de extracción: Lugar en por donde se accede al mineral para ser cargado
por el equipo de carguío en este método generalmente es un equipo LHD.
Nivel de producción: consiste en una galería de transporte y estocadas de carguío
que permiten sacar el mineral desde el punto de extracción.
Caserón: es la excavación en la roca que queda al finalizar la explotación de un
sector de la mina, esta obra tienen que ser auto soportada.
7.5 Ventajas del método.
El trabajo es continuo, sin interrupción para rellenar
La relación de producción y preparación de área es alta
El costo por tonelada es bajo y exige poca mano de obra
Hay gran seguridad para el personal (no tiene que entrar en caserón)
Excelente ventilación
7.6 Desventajas del método.
No es posible la explotación selectiva. La ley media es necesaria hay que
mantenerla combinando el arranque de varias cámaras.
Es necesario un servicio de mantenimientos de equipos riguroso y por ello caro. El
servicio de mantenimiento es más caro que el de producción.
7.7 Particularidades del método Sublevel Stoping
Este método permite que se ejecuten varias operaciones al mismo tiempo como la
perforación, la tronadura y la extracción de mineral. Estas operaciones necesitan
generalmente equipos que son mecanizados. Para obtener un gran nivel de producción,
dentro de este método es necesario tener un conocimiento del modelo geológico, ya que
esto permitirá tener un buen manejo del trazado de la tronadura. Posee una recuperación
cercana al 90 % y una dilución menor al 20 %.
El aumento en las tecnología de perforación, tanto en el aumento de la capacidad de los
largos de los tiros y de los diámetros de perforación; han hecho que sea un método más
popular. Este método requiere de tronadura bastante seguidas por lo cual se produce un
factor de inestabilidad.
7.8 Minas en la cual se implementan
El Soldado (Mina de Cobre , ubicada en Chile)
Strassa (Mina de Hierro, ubicada en Suecia)
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Método de explotación
Calidad roca caja
Calidad roca mineral
Disposición y dimensiones de mineralización
Selectividad
Dilución Recuperación Soporte Costos de operación
Producción
Block Caving Techo: Baja Paredes: Competente
Baja Masivo, con buzamiento lo más vertical posible.
Baja Alta Tiende a ser baja (<75%)
En niveles de producción.
Bajo Alta
Sublevel Stoping
Competente Competente
Tabular o masivo, vetas con buzamiento por lo menos mayor a 60°.
Baja Baja (cercana al 20%)
Alta (cercana al 90%)
En niveles de producción.
Medio Alta
Shrinkage Stoping
Muy competente
Competente, sin presencia de arcillas
Pequeñas vetas, buzamiento ideal entre 70°-90°
Alta Baja (entre 10%-25%)
Alta (mayor al 75%) Techo con pernos de anclaje si buzamiento esta entre 55°-70°
Alto Baja, poco mecanizable
Room and PIllar
Competente: de regular a buena
Poco competente.
Manteo bajo: yacimientos tabulares, horizontales o sub-horizontales, aunque se puede aplicar en manteo de 30°-40°.
Alta baja En los pilares puede ser parcial o total.
Pilares de barrera, que ayudan en caso de colapso de pilares de panel. Apernado sistemático de techos. Si se necesita fortificar pilares, pernos, cables y enzunchado de cintas metálicas.
Bajo, aunque puede aumentar debido a costos de maquinaria.
Alta, debido a alta mecanización
Sub level caving
Incompetente, para quebrarse y hundirse
Competente a medianamente competente.
Vertical, tabular o sub-vertical. Buzamiento alto, tales como, brechas, diques o vetas
Baja Alta Baja Galerías de producción fortificadas.
Alto Perdidas de un 15% del total debido a dilución.
Cut and Fill Poco competente
Altamente competente
Depósitos verticales, vetas, depósitos irregulares.
Alta Baja Alta Sin uso, debido a competencia de roca mineralizada
Alto, debido a costos de relleno.
Baja, 200 – 4500 tpd.