selección de metos de explotacion

INTRODUCCIN

INTRODUCCINLa minera es una industria dinmica que avanza a gran velocidad con nuevas ideas y mtodos que estn evolucionando constantemente.

Una caracterstica de esta industria es la voluntad de intercambiar nuevas tecnologas y experiencias. Cada yacimiento de minerales es nico en cuanto a la geologa, ley, forma, (etc).

Si bien es cierto se ha producido estos ltimos aos una alza en los precios de los metales existe una fuerte presin para bajar costos en la mayora de las minas. En el pasado la seleccin del mtodo de explotacin se basaba en tcnicas aplicadas en otras minas y en experiencias adquiridas en yacimientos semejantes obtenidas en un entorno prximo. En la actualidad para abrir una mina o para cambiar el mtodo de explotacin es indispensable ejecutar un proceso de seleccin del mtodo de explotacin mediante parmetros especficos del yacimiento como son: Geologa, geometra del yacimiento, distribucin de leyes, propiedades geomecnicas del mineral y la roca encajonante, condicin de agua, aspectos econmicos. La variacin de estos parmetros y la dificultad de la cuantificacin total de los mismos impide el desarrollo de reglas rgidas y esquemas precisos de explotacin aplicables a cada yacimiento particular La mina subterrnea requiere una red extensa y cuidadosamente planificada para conseguir acceso a las reas mineralizadas. Para lo cual es necesario desarrollar chimeneas verticales, galeras horizontales, rampas inclinadas etc.. La excavacin de roca con un Jumbo de perforacin es la forma normal de lograrlo a excepcin de los pozos donde la Mquina Perforadora de Chimeneas compite con los mtodos convencionales.

OBJETIVO

Disear un sistema de extraccin apropiado bajo las caractersticas actuales del yacimiento explorado como son geologa del lugar, morfologa, reservas ( si son grandes medianas pequeas, leyes de distribucin) condiciones geomecnicas, condiciones de agua.Esto puede ser interpretado como el camino para alcanzar la mxima utilidad de la operacin y seguridad en las operaciones de la mina, pero la decisin se basa en factores tcnicos como: alta productividad, extraccin mxima del mineral, condiciones de trabajo seguro, etc.

CLASIFICACIN Y COMPARACION GENERAL DE ALGUNOS MTODOS

El cuadro muestra algunos mtodos aplicados en nuestro pas dividindolos en :

Mtodos con mnimo soporte

Mtodos con soporte adicional

Mtodos por hundimientoMtodos con mnimo soporte o con espacios abiertos

Mtodos con soporte adicional o con relleno

Mtodos por hundimiento

o derrumbes

1. Cmaras y pilares2. Tajeo por subniveles

3. Tajeos verticales en retroceso4. Corte y relleno ascendente5. Corte y relleno descendente

6. Almacenamiento provisional

7. Entibacin con cuadros

8. Tajeos largos9. Hundimiento por subniveles10. Hundimiento por bloques

- Son de dilucin intermedia- Mala recuperacin- Altos costos de minado- Alta recuperacin y baja dilucin- Bajo costo por tonelada - Baja recuperacin y fuerte dilucin

Descripcin de algunos mtodos de explotacin1 EXPLOTACION SUBTERRANEA

1.1 Mtodos con mnimo soporte o con espacios abiertos

MINADO POR CAMARAS Y PILARES

Este mtodo consiste en excavar la mayor cantidad de mineral dejando parte de este como pilares o columnas para sostener el techo.

Se debe extraer la mayor cantidad posible de mineral ajustando las dimensiones de las cmaras y pilares a propiedades de presin y resistencia.Los pilares pueden recuperarse total o parcialmente remplazando los pilares por otro material o extraer en forma de retirada para el posterior hundimiento del techo.

El factor econmico ms importante es el tamao de los pilares y la distancia entre ellos, este factor depende de:

Estabilidad caja techo

Estabilidad del mineral

Potencia del yacimiento

Presin de la roca suprayacente

Discontinuidades geolgicas

Forma y tamao del pilar

Dimensiones de los pilares se determinan por comparacin entre la resistencia y la tensin vertical media.

Resistencia:

Material (roca o mineral), interesa la resistencia a la compresin uniaxial.

Discontinuidades, Orientacin y resistencia al corte

Si el pilar es atravesado por una discontinuidad cuya resistencia al corte es inferior al buzamiento entonces falla el pilar.

Tensin vertical media:Mtodos tradicionales como rea atribuida o mtodos numricos como elementos finitos.

Condicin de aplicacin

1. Cuerpos con buzamientos menores a 30 grados

2. Mineral y roca encajonante relativamente competente

3. Mineral que no requiera clasificacin durante la explotacin

4. Depsito de gran potencia y rea extensa

Este mtodo es de aplicacin universal a yacimientos tabulares sedimentarios: pizarras cuprferas, yacimientos de hierro carbn y potasio.

LABORES DE DESARROLLO Y PREPARACIN

Consiste en :

1. Ejecutar pozos de izaje

2. Chimeneas de ventilacin y servicios

3. Galeras de acceso

4. Vas para el transporte de mineral

El sector se prepara mediante galeras paralelas es decir galeras en direccin transversal de tal forma que por una penetra la corriente de ventilacin y por la otra sale. Una sirve para transporte y la otra para transito de personal, en minas grandes donde hay mayor necesidad de ventilacin se construyen hasta 4 galeras (separadas de 10 a 20 metros).

CAMARAS Y PILARES SISTEMATICOS

Disposicin de los pilares siguiendo un esquema geomtrico regular (puede ser de seccin cuadrada, circular y rectangular).

La funcin del pilar es sostener el techo que pede o no coincidir con el techo del yacimiento. Se diferencia del mtodo de cmaras y pilares no solo por el tamao de las cmaras sino porque en el arranque se va elaborando los pilares y abriendo los huecos en un ciclo continuo.

CAMARAS Y PILARES OCACIONALES: Los pilares se dejan en zonas estriles o de ms baja ley del yacimiento o donde las condiciones de ms baja ley lo exijan. Esta irregularidad en la geometra e l mtodo impide la normalizacin de los sistemas de de flotacin y con ello sube el costo.

MINADO:

Perforacin ( maquinarias Jumbo, cavo drill ,jack legs) En yacimientos inclinados el arranque empieza desde la galera de transporte avanzando hacia arriba.

Voladura

Ventilacin

Carguo En minerales horizontales se el mineral volado se carga directamente de los frentes de tajo ( maquinas SCOOPTRAM).EN yacimientos inclinados se usa rastrillo de arrastre para acarreo de mineral sobre el suelo hasta un lugar donde se efectu la carga en vagoneta.

Transporte

VENTAJAS

1. Poco consumo de madera

2. No se necesita relleno

3. Irregularidades del yacimiento afectan poco a la explotacin

4. Escaso gasto de conservacin

5. Posibilidad de usar skip

6. Fcil regularizar la extraccin

7. Arranque y carga fciles

DESVENTAJAS

1. Ventilacin defectuosa

2. Pilares difciles de recuperar

3. Rendimiento hombre guardia moderado

4. Gran numero de galeras preparatorias

5. Cantidad de explosivos considerables

6. El personal esta en peligro durante el trabajo por desprendimiento de roca del techo que es de gran altura y difcil de recuperar

MINADO POR SUBNIVELES(Sublevel Stoping)

Consiste en dejar cmaras vacas despus de la extraccin del mineral.

Gran productividad debido a que las labores de preparacin se realizan en su mayor parte dentro del mineral.

Recuperacin de pilares en la etapa final del minado.

CONSIDERACION DEL DISEO

1. El depsito debe ser vertical o prximo a ella debiendo exceder el ngulo de reposo del mineral.

2. Roca encajonante competente

3. Mineral competente y con buena estabilidad

DESARROLLO Y PREPARACIONAcceso a los tajeos por piques ( ubicados en la caja piso)

Definir intervalos entre niveles( 60 m a 130 m)

Galera de transporte en la parte mas baja ( roca estril)

Las chimeneas son los accesos a los subniveles

El arranque se hace desde el fondo del tajeo

Desarrollar los draw points para recuperar el mineral

DISEO

Draw point

Gradiente debe variar entre 3% o 4%

Ubicados en la caja piso

Las chimeneas son ubicadas a los costados

ProduccinPerforacin : Taladros largos en paralelo usando barras de extensin para lograr una profundidad apropiada con dimetro de 2 y longitud hasta de 90 metros.

Taladros en paralelo: Una vez abierta la rosa frontal del nivel inferior para empezar el arranque se comienza la perforacin del nivel mas bajo y antes de los taladros paralelos se ensancha el sub nivel a todo lo ancho minable.

Taladro en anillo o abanico: El minado se inicia apartir de la rosa, frontal preparado en la parte inferior del tajeo, la perforacin se realiza atraves de los sub niveles con barrenos dispuestos en abanico el mineral cae al fondeo del tajeo o a los embudos y se evacua por las tolvas a los vagones o volquetes.

Para cuerpos angostos mejor usar taladros en paralelo

Carguo y transporte

El mineral puede cargarse a travs de los chutes o embudos a los carros mineros, los pedrones son frecuentes.

Los slusher pueden ser usados para el acarreo desde los draw points y dentro de los carros mineros para evitar el derrame del material.

VENTAJAS

Alta productividad al aumentar los Draw points en los tajeos

Las operaciones de perforacin, voladura y carguo son interdependientes, se necesita poco personal

DESVENTAJAS

Requiere de bastantes labores de desarrollo

Requiere de alta mecanizacin

Los minerales que quedan en el tajeo no se recuperan totalmente.

Se debe tener bastante cuidado con el uso de taladros

En los primeros aos la produccin es de baja velocidad

1.2 Mtodos con soporte adicional o con rellenoMINADO POR ALMACENAMIENTO PROVISIONAL SHRINKAGE STOPING

El mineral es cortado por rebanadas horizontales, comenzando por la parte de abajo y avanzando hacia arriba.

Muy til para vetas con buzamientos pronunciados (mayor a 60 grados) donde el mineral es lo suficientemente resistente para mantener sin soporte la roca encajonante y el techo del tajo.

El mineral disparado es utilizado como plataforma de trabajo y para sostener la roca encajonante del tajo, un 60 -65% del mineral queda en el tajo hasta alcanzar su altura til.

CONDICIONES DE DISEO

1. El yacimiento debe tener un buzamiento mayor a 60 grados para que el mineral fluya, debe tener rumbo y potencia uniforme.

2. Mineral relativamente firme para mantener el techo sin sostenimiento y solo con desquinche parcial.

3. El cuerpo mineralizado debe ser regular

4. Roca encajonante estable

5. Mineral con ley uniforme

6. El mineral no debe ser afectado en el almacenamiento, ciertos minerales se oxidan y se descomponen cuando son expuestos al aire.

SHRINKAGE CONVENCIONAL

Los niveles se desarrollan a intervalos de 35 a 150 m

Ciclo: Perforacin, disparo ventilacin y limpieza.

Equipos para peroracin: yacklegs, stopers con barrenos de 4,5 y 6 pies

La limpieza es por medio de palas neumticas las cuales cargan carros mineros de 1 tonelada de capacidad o con locomotora.

Chimeneas: Para el ascenso vertical. Puede estar dividida en dos compartimientos uno para servicios y escalera y otro puede ser equipado por un skip.

El sistema mas satisfactorio es el uso de subniveles desarrollados apartir de las chimeneas sobre veta dejando un puente sobre el nivel principal de acarreo y en caja piso se construyen los dedos o chutes

SHRINKAGE MECANIZADO

Galera sobre el mineral en el fondo del bloque del mineral,

Galera sobre el mineral en la cima del bloque del mineral, chimeneas en los extremos del bloque, galera principal de extraccin paralela a la galera del mineral en caja piso sobre estril.

A intervalos de 6 a 10 metros a lo largo de la chimenea, conectar con ventanas hacia el tajo

Desarrollo de cruceros Draw point desde el nivel de extraccin hacia la galera del mineral.

MINADO

Se inicia con perforacin, se usa jumbo nematico la voladura puede ser mecha lenta y la limpieza con SCOOPTRAMS y camiones de bajo perfil.

EXTRACCION O JALE

Dos etapas:

Jale durante el tajo

Jale en tajo terminado

Desde los draw point con scooptrams desde el nivel principal de extraccin

VENTAJAS

1. Poco trabajo preliminar de perforacin

2. No necesita sostenimiento al momento de tajear el mineral roto sirve de sostenimiento

3. Se puede obtener bajos costos de perforacin, desarrollo y ventilacin

4. Si la roca encajonante es buena, el tajo puede quedar vaco no necesita relleno hidrulico

5. Escaso enmaderado

DESVENTAJAS

1. No es aplicable a depsitos con gran dilucin en sus paredes

2. Solo se dispone de un 30 o 40 % de mineral fragmentado de forma inmediata

3. Se necesita de chutes y draw points con espaciamientos cortos para lograr una buena eficiencia

4. Se puede producir atoro de chutes

5. No es flexible, no se puede cambiar fcilmente de mtodo

CORTE Y RELLENO ASCENDENTE ( Over Cut and fill)El minado es en forma de tajadas horizontales comenzando del fondo del tajo hacia arriba.

El mineral roto es extrado en su totalidad del tajo, el material extrado es rellenado con material estril para el soporte de las cajas proporcionando una plataforma.

El material de relleno puede ser:

Roca estril de las labores de desarrollo de la mina y es distribuido mecnicamente.

Relleno hidrulico que procede de los relaves de la planta concentradora mezclado con agua y transportado a la mina a travs de tuberas, cuando el agua del relleno es drenada queda un relleno competente con una superficie uniforme( a veces se mezcla con cemento para mejorar las caractersticas de soporte y la superficie es mas dura).

Condiciones de diseo

Se aplica a yacimientos:

1. Buzamientos pronunciados

2. En cualquier depsito y terreno

3. Con cajas medianamente competentes o no competentes

4. Mineral de buena ley

5. Disponibilidad del material de relleno

Desarrollo y preparacin

Se desarrolla una galera de transporte a lo largo del yacimiento

Se construyen chimeneas y caminos

El rea de tajo debe estar de 5 a 12 metros sobre la galera de transporte

Las chimeneas para ventilacin deben ser construidas del nivel inferior al superior

Minado

El ciclo consiste en: Perforacin, disparo, ventilacin, desate, limpieza y relleno.

Perforacin

Dos sistemas: Perforacin vertical o inclinada (stoper)

Perforacin horizontal (jumbo,jack leg)

Voladura: ANFO, Emulsiones, Accesorios: fanel, nonel, mecha lenta

Acarreo y transporte:

1. Lampeo directo a los ore pass

2. Con carro minero, instalar va de riel y llevar hasta los echaderos

3. Con pala con tolva sin rieles

4. Transporte mecanizado : equipos LHD elctricos o disel camiones de bajo perfil

1.3) Mtodos por hundimiento o derrumbes

HUNDIMIENTO POR SUBNIVELESAplicacionesEl derrumbamiento de subnivel se adapta a los grandes yacimientos, con inclinaciones pronunciadas y desarrollo en profundidad. La estabilidad de la roca basta para que las galeras de subnivel se mantengan abiertas, requiriendo ocasionalmente slo apernado a la roca. El muro colgante se fracturar y colapsar, para seguir el derrumbamiento, en la la superficie del criadero encima del yacimiento en un rea de hundimiento.

La excavacin requiere una masa de rocas donde tanto el yacimiento como las rocas se fracturen bajo condiciones controladas. A medida que la explotacin remueve roca sin rellenar, el muro colgante mantiene la excavacin en los espacios. Los resultados de explotacin continan en subsidencia de la superficie donde pueden aparecer hundimientos. El derrumbamiento continuo es importante a fin de evitar la formacin de cavidades dentro de la roca, donde un colapso repentino podra daar las instalaciones mineras.DescripcinEl derrumbamiento de subnivel extrae mineral a travs de subniveles que se desarrollan en el yacimiento con separaciones verticales regulares. Cada subnivel cuenta con una disposicin sistemtica con galeras paralelas a lo largo o a travs del yacimiento. En los yacimientos anchos, las galeras de subnivel comienzan desde el muro adyacente, continan cruzando llegando hasta el muro colgante. En el yacimiento de anchura menor, las galeras del subnivel se bifurcan en ambas direcciones, desde un paso de un corte cruzado central.

DesarrolloEl volumen de desarrollo para preparar el derrumbamiento de subnivel es extensivo, en comparacin con otros mtodos de minera. Sin embargo, el desarrollo se est desplazando principalmente a la preparacin de subniveles. El desplazamiento es una tarea simple y de rutina para la mina mecanizada. El desarrollo de los subniveles se ejecuta eficientemente en un medio ambiente de frentes mltiples en un subnivel disponible para los equipos de perforacin y cargadores.

Fig 41. El equipo de dos brazos para la perforacin en abanico, con cabina para el operador, manejo de tubera y perforacin automtica Kiruna, Sweden Fig 40. Explotacin por derrumbamiento de subnivel

Se requiere una conexin de rampa para conectar diferentes niveles y comunicarse con las rutas principales de transporte. Tambin se requieren pasos para el mineral, en lugares estratgicos a lo largo de los subniveles, para que los cargadores LHD amontonen el mineral de los subniveles, que se acumular y transportar en el nivel de transporte inferior. Un dibujo que indica las galeras del subnivel es casi idntico para cada dos subniveles. Esto significa que las galeras en el subnivel N1, se posicionan justamente sobre la parte superior de las galeras del subnivel N3. Las galeras en el subnivel N2 estn ubicadas debajo de los pilares entre las galeras de los subniveles 1 y 2. Una seccin a travs del rea de subnivel mostrar las galeras extendidas a travs del yacimiento, en un patrn regular, tanto en proyecciones verticales como horizontales. La zona con forma de diamante que se puede trazar sobre una galera, indica el volumen de mineral que se recuperar de cada galera.

Perforacin de agujeros largosLos equipos de barreno largo perforan la seccin de mineral sobre la galera en un patrn esparcido como abanico. La perforacin de barrenos largos es un procedimiento que se ejecuta independientemente de otras tareas, a menudo con bastante anticipacin a la carga. En esta forma, la perforacin y la carga de barrenos largos para voladura, se pueden sincronizar para adaptarlas a los itinerarios de produccin de la mina. La voladura en cada subnivel comienza en el muro colgante, luego, la explotacin retrocede hacia el muro adyacente. Los mineros intentan que el derrumbamiento siga aproximadamente un frente recto, y las galeras adyacentes se exploten a un ritmo similar. Una seccin a travs del derrumbamiento muestra los niveles superiores un paso ms adelante de los subniveles inferiores.

La voladura del abanico de barrenos largos rompe el volumen del mineral cubierto por el diagrama del abanico. A medida que el derrumbamiento se rellena con roca fracturada, gran parte del mineral fresco permanece en el derrumbamiento, en tanto, parte se derrumba en la abertura de la galera.

Manejo del mineralEl manejo del mineral involucra retirar la marina del derrumbe, transportarla en subniveles y descargarla en pasajes de mineral. Las condiciones son ideales para los cargadores LHD. Los subniveles estn diseados con distancias de traslado que igualan a tamaos en particular de los cargadores LHD. El retiro de marina, tal como otros procedimientos de derrumbes de subnivel, es muy eficiente. El cargador se puede mantener en operacin continua. Cuando a una frente se le retira la marina, el cargador se traslada cerca de la entrada del frente de la galera y continua con la marina.

La dilucin de los desechos y prdida del mineral son inconvenientes para el derrumbe del subnivel. La dilucin del desecho vara entre 15 y 40%, las prdidas de mineral entre 15% a 25%, dependiendo de las condiciones locales. La dilucin influye menos en los yacimientos con lmites difusos, donde la roca contiene minerales de baja ley y tambin en los minerales de magnetita, a los cuales se le aumenta la ley con separadores magnticos sencillos. En contraste, los sulfuros se refinan por medio de procesos de flotacin.

Comentarios El derrumbamiento de subniveles es esquemtico y repetitivo, tanto en la disposicin como en los procedimientos de trabajo. Las galeras de desarrollo, las perforaciones de produccin de barrenos largos, voladuras y retiro de escombros, todos se efectan separadamente. El trabajo que se desarrolla en niveles diferentes permite que cada procedimiento se realice continuamente, sin perturbar a los otros. Siempre existe un lugar donde pueda funcionar la mquina. En conjunto, los factores califican el derrumbamiento de subniveles como un mtodo que integra la mecanizacin en una produccin de mineral eficiente, en comparacin con procesos industriales.La dilucin de estril y prdida de mineral son los inconvenientes del derrumbamiento de subniveles. Se han efectuado investigaciones cientficas para determinar el flujo de mineral en el derrumbamiento a fin de identificar los medios para reducir las prdidas de mineral y minimizar la dilucin de desechos. Nos referimos a la literatura profesional de detalles de investigaciones y registros operacionales. Los programas de investigacin han hecho que el derrumbamiento de subniveles sea un mtodo de minera de alta tecnologa.

HUNDIMIENTO POR BLOQUES

AplicacionesEl derrumbamiento en bloque es un mtodo de explotacin de produccin en gran escala aplicable a:

Yacimientos masivos de baja ley con:

1. Fuerte buzamiento o, en un criadero masivo, gran extensin vertical.2. Roca que se hunda y se rompa en fragmentos manejables.3. Una superficie que permita el hundimiento.

Estas condiciones, ms bien nicas, limitan las derrumbaciones en bloque en depsitos minerales especiales. Mirando las prcticas mundiales, vemos el derrumbamiento en bloque usado en minerales de hierro, cobre de baja ley y mineralizaciones de molibdeno y de diamantes. El gran tonelaje producido por cada mina individual, hace que las minas de derrumbamiento en bloque sean realmente pesos pesados cuando se comparan con otras minas.DescripcinEl derrumbamiento en bloque se basa en la gravedad combinada con tensiones de rocas internas, que se fracturan y rompen en pedazos la masa de rocas, la cual puede ser manejada por mineros. La perforacin y voladura requeridas para la produccin de mineral es mnima, mientras que el volumen de desarrollo es masivo. "Bloque" se refiere a la disposicin de la explotacin que divide el yacimiento en grandes secciones, bloques, con reas de varios miles de metros cuadrados.El derrumbamiento de la masa de rocas se induce por descalce del bloque. La seccin de rocas debajo del bloque se fractura por medio de voladuras destruyendo su capacidad para soportar la roca superpuesta. Las fuerzas de gravedad, en orden de millones de toneladas, actan sobre el bloque. Las fracturas se diseminan afectando al bloque total. La presin continua rompe la roca en pequeos trozos, pasando los puntos de extraccin donde el mineral es manejado por cargadores LHD.

DesarrolloEl desarrollo para el derrumbamiento en bloque aplicando el flujo de gravedad convencional involucra:

1. La Socavacin del bloque, donde la masa rocosa debajo del bloque se fractura por medio de voladuras de barreno largo.2. Embudos debajo de la socovacin acumulando rocas en chimenea de conexin.3. Chimeneas de conexin, recolectar roca de los embudos a las parrillas.4. Un nivel de parrillas donde los bloques de sobremedida son capturados y tratados.5. Un conjunto ms bajo de chimeneas de conexin canaliza el mineral desde las parrillas a los puntos de descarga en trenes.6. El nivel ms bajo preparado para la carga por tren y carga entre las parrillas.

Las chimeneas de conexin estn dispuestas como ramas de rbol, recolectan mineral de una gran zona en el nivel de y canalizan a un punto de descarga en el nivel de transporte. Las aberturas debajo del bloque estn sujetas a tensiones de rocas internas muy grandes. Las galeras y otras aberturas en la mina de derrumbamiento en bloques, se excavan con secciones transversales mnimas, sin embargo, un revestimiento de concreto y un extensivo apernado a la roca son necesarios para asegurar la integridad de las galeras de la mina y abertura de puntos de extraccin.

ProduccinDespus de completar la socovacin, la masa rocosa anterior comienza a fracturarse. Los bloques son recogidos por embudos/embalajes y llevados hacia abajo por embudos a travs de galeras por chimeneas de conexin. La intencin es mantener una extraccin pareja de cada bloque. Los mineros mantienen registros de los volmenes de los puntos de extraccin individuales. Tericamente, no se requiere ninguna perforacin ni voladura para la produccin del mineral. En la prctica, a menudo es necesario asistir la fracturacin masiva de rocas, perforando y volando barrenos largos en patrones espaciados y anchos. Los bolones que deben ser tratados por medio de perforaciones y voladuras, es una molestia frecuente. Los bloques grandes causan colgaduras en el derrumbamiento que son difciles y peligrosos de enfrentar.

Manejo del mineralLas tcnicas originales de derrumbamiento de bloques se confan un 100% en la gravedad para entregar mineral desde el derrumbamiento a los vagones de ferrocarril. El mineral que es despachado por embudos a travs de un sistema de chimeneas de conexin y pasajes de mineral, termina en canaletas de bateas en el nivel de transporte principal. Como la carga de las canaletas requiere una fragmentacin controlada, la roca debe pasar por la parrilla antes de ingresar al pasaje del mineral. El operario de la parrilla, con su martillo en cabeza, sola ser el cuello de botella en las minas de derrumbamiento de bloques del viejo estilo. Hoy, los trituradores hidrulicos se instalan para tratar los bolones y con los cargadores LHD asistiendo al manejo del mineral, el tratamiento con rocas de sobretamao se torna mucho ms eficiente. Hoy, las minas de derrumbamiento en bloques han adoptado la minera sin carriles, usando cargadores LHD para manejar el derrumbamiento en los puntos de extraccin. Como consecuencia, se agrega un nivel de ventilacin en las preparaciones de desarrollo con el objeto de despejar el nivel de produccin del escape diesel. Los cargadores LHD pueden manipular rocas de gran tamao y bolones de sobremedida volados en los puntos de extraccin.

ComentariosEl derrumbamiento en bloques es un mtodo econmico y eficiente de explotacin masiva, donde las condiciones de las rocas son favorables. El comportamiento de la masa de rocas y las condiciones para derrumbamiento son difciles de pronosticar cuando se planifica una mina de derrumbamiento en bloque. El desarrollo extensivo requerido y el retraso en el tiempo antes de iniciar la produccin, tambin son factores que se deben considerar cuando se compara el derrumbamiento en bloque con otros mtodos.

2 EXPLOTACION CIELO ABIERTOEs una operacin de minera en superficie, en la que se extraen bloques de rocas o tierra para beneficiar el contenido de minerales valiosos que contienen.

Durante este proceso el terreno superficial se excava formando un hueco (tajo) cada vez ms grande y profundo hasta que se extrae todo el mineral econmico (econmicamente minable por este mtodo).

La geometra final de esta excavacin se determina antes de comenzar la operacin.

Para disear un tajo abierto se maximiza el beneficio econmico.

Usando la informacin geolgica de los ncleos de la perforacin diamantina, se cubican bloques de 3 dimensiones. Estimando el valor del mineral de cada bloque.

Adicionalmente, se calcula el costo de extraccin y procesamiento de cada bloque, as se puede asignar la utilidad de cada bloque.

Entonces el diseo ptimo del Tajo Abierto es aquel que maximiza el beneficio total econmico de la mina, mientras que se satisfacen los requisitos de:

a) estabilidad de los taludes (Angulo de los bancos), y

b) el requisito de sacar primero el mineral o roca, con valor o sin valor que se encuentra sobre o entre el mineral valioso.

Existen software para determinar el diseo del tajo, a partir de la informacin topogrfica de superficie, de la informacin geolgica (de los taladros de exploracin) y de la calidad del terreno, los precios de los metales y los costos de operacin y de inversin.

Antes (y ahora tambin) estos clculos se hacan manualmente.

Teniendo los planos de superficie (a curvas de nivel) y el logueo* de los taladros de exploracin, se preparan secciones transversales al eje mayor del depsito, y se puede entre seccin y seccin y entre nivel y nivel calcular los volmenes (bloques) de mineral econmico y de mineral estril o de baja ley.

Nota: Logueo es el la representacin del hueco de perforacin, mostrando la roca y los minerales que atraviesa y las leyes del mineral.SECUENCIA EN EL DISEO DE UN TAJO ABIERTO

Y as sucesivamente se dibujan todas las secciones.

Luego se unen en cada nivel los puntos de todas las secciones, y de esta manera se tienen las lneas de contorno del diseo del tajo en cada nivel, y el diseo final del Tajo abierto.

CANTERAS

Las Canteras tambin son tajos abiertos, la diferencia es que generalmente se trabaja de un nivel hacia arriba y no hacia abajo, aunque a veces tambin se produce un gran hueco en la tierra, ms bien al final se tiene un terreno nivelado. La roca caliza para la fabricacin de cemento se explota en canteras, aprox. 5 millones de toneladas anuales en el Per.

Los materiales de construccin, como arena, piedra de cimientos, piedra chancada, etc. Y la arcilla para fabricar ladrillos tambin se explota en canteras, el total anual del Per en estos materiales bordea 18 millones de toneladas. Usando maquinaria grande tractores, cargadores frontales, camiones, chancadoras, aunque tambin existe gran cantidad de mineros artesanales y/o informales, con carretillas, lampas, picos y otros artificios.

Perforacin, Disparo y Carguo en Tajo Abierto o Cantera

FACTORES QUE IFLUYEN EN LA SELLECCIN DEL MTODO DE EXPLOTACIN

Los factores que tienen un mayor peso en la primera etapa de seleccin son:

Geometra del deposito

Distribucin de leyes del deposito

Propiedades geomecnicas del mineral y estril adyacente

Mediante el anlisis de estos factores se tendr un primera clasificacin y ordenacin de los mtodos de explotacin para su aplicacin mas adecuada desde una perspectiva netamente tcnica.

En una segunda etapa se proceder a la evaluacin econmica, basada sobre un esquema general de explotacin as como el estudio complementario del ritmo de produccin, ley de corte, necesidades de persona, impacto ambiental y otras consideraciones especficas.Con todo ello se tendr el mtodo de explotacin ptimo y rentabilidad econmica del mismo.

Condiciones geolgicas:

Se refiere a las caractersticas geolgicas del mineral de la roca encajonante la investigacin geolgica llevada a cabo debe permitir por un lado la correcta evaluacin de los recursos y reservas que alberga el deposito adems debe facilitar informacin relativa de los principales tipos de roca, zonas de alteracin, zonas de alteracin, principales estructuras, accidentes tectnicos, ect..Todo ello se debe plasmar sobre planos y secciones a escala adecuada con el fin de visualizar e interpretar fcilmente el yacimiento.

Geometra del yacimiento y distribucin de leyes:La geometra del yacimiento se define a travs de su forma general, potencia inclinacin y profundidad.

La distribucin de leyes se define como: uniforme, gradual, diseminada y erradicaPara seleccionar un mtodo y comenzar con su anteproyecto, es preciso disponer de planos y cortes geolgicos, en estos se indicaran los principales tipos de roca, zonas alteradas, estructuras principales tales como: falla, estrato, ejes de pliegues, etc.

Parmetros que caracterizan la geometra del yacimiento:FORMA

Equidimencional o masivo: Todas las dimensiones son similares en cualquier direccin

Tabular: Dos de las dimensiones son mayores que la tercera

Irregular: Las dimensiones varan a distancias muy pequeas

POTENCIA DEL MINERAL

Estrecha : < 10 m

Intermedia : 10-30 m

Potente : 30-100 m

Muy potente : >100 m

INCLINACION

Echado : < a 20 gradosIntermedio : 20-55 grados

Inclinado : > 55 grados

PROFUNDIDAD DESDE LA SUPERFICIEPequea : < a 50 m

Intermedia : 150 a 600 m

Alta : > a 600 m

DISTRIBUCION DE LEYESUniforme: La ley se mantiene prcticamente constante en cualquier parte del yacimiento mineralizado.

Gradual o Diseminado: Las leyes tienen una distribucin zonal, identificndose cambios graduales de un punto a otro.

Errtico: No existe una relacin espacial entre las leyes ya que estas cambian radicalmente de un punto a otro en distancias muy pequeas.

Caractersticas geomecnicas del yacimiento:

El comportamiento geotcnico de los diferentes materiales geolgicos dependen bsicamente de: La residencia de la roca, el grado de facturacin del macizo rocoso, y la resistencia de las discontinuidades.La resistencia de la roca es la relacin entre la resistencia de la roca a la compresin simple y la presin ejercida por el peso del recubrimiento sobre ella, la que se puede calcular apartir de la profundidad y la densidad de la roca.

La compresin uniaxial simple se puede calcular en el laboratorio de mecnica de rocas por ensayos

c= 4*P/d2 l/d=2

donde : c = resistencia compresin uniaxial P = Presin

d = Dimetro del testigo

l = longitud del testigo

En el campo se puede calcular la resistencia ala compresin uniaxial mediante martillo Schmidt o con el martillo geologo Gelogo:

Martillo Schmidt: Dispositivo que registra el rebote de un cilindro metlico impulsado por un muelle al chocar con la superficie de la roca.

Log(c) = 0.00088**r + 1.01

c Resistencia a la compresin simple uniaxial ( MN/m2 )

Densidad seca de la roca ( MN/m3 )

R ndice de rebote

Procedimiento: Se hacen 8 grupos de 10 ensayos, se saca la media de los 5 mas altos de cada grupo, luego se promedia las 8 medias.

Correcciones por rebote cuando el martillo no esta colocado verticalmente hacia abajo.

Martillo gelogo:

R1Roca muy dbil

Golpe firme se hunde la picota1-5 M Pascales

R2Roca dbilGolpe firme se hunde la punta5-25 M Pascales

R3Roca medianamente duraGolpe firme en una esquina se rompe25-50 M Pascales

R4Roca duraTres golpes firmes en una esquina de la roca y se rompe 50-100 M Pascales

R5Roca muy duraMas de tres golpes firmes en una esquina de la roca y se rompe100-250 M Pascales

R6Roca extremadamente duraMas de tres golpes firmes en una esquina de la roca y se rompe y salen solo esquirlas> 250 M Pascales

La presin ejercida por el peso del recubrimiento se puede calcular mediante:y = 0,027*ZDonde: Z = Profundidad

Se asume que la densidad seca de la roca es 0.027 MN/m3Tambin es necesario conocer el RQD Rock Quality Designation

DESIGNACION DEL RQD:

Con perforacin diamantina:

RQD = longitud de todas las piezas mayores a 10 cm

Longitud total de la corrida.

RQD Lineal:

= numero de discontinuidades / metro lineal

Para > 16 Para 6 < < 16

RQD = 100e-0,1 (0,1 +1) RQD = -3,68 +110,4

RQD Cbico (segn Plastrom 1982)

Jv = numero de discontinuidades/ m3 Jv = 115 3,3Jv

Correlacin entre el RQD y el espaciamiento de las discontinuidades

Cuando se abre un hueco en la corteza terrestre se alteran las condiciones de equilibrio. En un sentido amplio, se puede considerar que al aumentar el tamao de la excavacin se produce inevitablemente el derrumbe por hundimiento de la masa rocosa que lo rodea. Este hecho puede ser una propiedad rescatable para algunos mtodos.

La posibilidad y aplicacin de los distintos mtodos de explotacin depender fundamentalmente del grado en que el mineral y las rocas de las cajas vayan a resistir sin apoyo y la posibilidad de que el mtodo seleccionado haga frente al sostenimiento final de la excavacin.

La mecnica de rocas estudia los factores que relacionan los fenmenos de presin en el interior de las mismas con los requisitos que deben cumplir los sistemas de sostenimiento.

La resistencia del mineral, del macizo rocoso y de las cajas son caractersticas fsicas importantes para seleccionar el sistema de arranque y para dimensionar las labores.

De igual modo para determinar el tiempo que la excavacin permanecer estable sin sostenimiento..

Relacin entre el tiempo de auto sostenimiento y el span para las diferentes clases de macizo rocoso de acuerdo a la clasificacin geomecnica Los componentes qumicos del mineral y de la roca encajonante pueden influir en la caracterstica resistente de los mismos. Al exponer la roca a la accin del aire y de los agentes atmosfricos, esta sufre una serie de cambios fsicos y qumicos que hacen varia sus propiedades convirtindola en roca meteorizada.Caractersticas GeomecnicasRESISTENSIA DE LA MATRZIZ ROCOSA

(Resistencia a la compresin simple MPa/Presin del recubrimiento MPa)

Pequea : < a 8

Media : 8 - 15

Alta : > a 15

ESPACIAMIENTO ENTRE FRACTURAS

Fracturas/m RQD (%)

Muy pequeo > 16 0-20Pequeo 10 16 20-40Grande 3 10 40 - 70Muy grande 3 70 100

RESISTENCIA DE LAS DISCONTINUIDADESPequea: Discontinuidad limpia con una superficie suave o con material de relleno blando.

Media: Discontinuidad limpia con una superficie rugosa

Grande: Discontinuidad rellena con material de igual o mayor residencia que la roca intacta.

Eleccin de explotacin subterrnea respecto a cielo abiertoCada yacimiento tiene una opcin adecuada para su explotacin, la decisin se adopta mediante un anlisis econmico, algunas veces se combina mtodos de explotacin subterrnea con mtodos de explotacin a cielo abierto. En el Per Cerro de Pasco combina minera a cielo abierto con minera subterrnea .

A fin de decidir sobre la rentabilidad de estos dos mtodos se puede emplear la relacin del stripping Ratio o relacin de desbroce.Sr = (Costo/t.ug- Costo/t.op) / Costo/t.wop

En donde:

Sr = stripping Ratio

Ug = Undergrund (subterrneo)

Op = Open pit (cielo abierto)

Wop = Waste open pit (esteril)Luego: si Sr > 1 Se opta por cielo abierto Sr < 1 Se opta por subterrneaEjemplos de seleccin

Caso I

Relacin mineral estril: 1:3,5

Ug = us$/t 10Op = us$/t 2, 5Wop = us$/t 1, 5 estrilSr = (10 2,5)/5.25= 1,43 > 1Por lo tanto se selecciona el minado a cielo abierto

Caso IIRelacin mineral estril: 1:7,5

Sr = (10 2,5)/11.25= 0.66< 1

Por lo tanto se selecciona el minado subterrneoANALISIS DEL PROCEDIMIENTO NUMRICO DE SELECCIN DEL METODO DE EXPLOTACIN

El procedimiento numrico de seleccin del mtodo de explotacin consiste en asignar a cada uno de los mtodos calificaciones individuales en funcin de caractersticas y parmetros que presentan los yacimientos.

En los cuadros posteriores se dan estas puntuaciones de los mtodos mineros teniendo en consideracin:

1. Geometra del depsito y distribucin espacial de las leyes

2. Caractersticas geomecnicas zona mineral

3. Caractersticas geomecnicas caja techo

4. Caractersticas geomecnicas caja piso

Segn el grado de aplicabilidad de los mtodos mineros, cada uno de los factores comentados presenta puntuaciones. Despus de totalizar las puntuaciones los mtodos que presenta la mayor puntuacin sern los que tendrn mayor probabilidad de aplicacin.OTROS FACTORES A CONSIDERAR

Son muchos los factores que al margen de los puramente tcnicos pueden influir en la seleccin del mtodo de seleccin.

Entre los factores que pueden ser analizados posteriormente en etapas de estudio mas avanzadas se encuentran el ritmo de produccin, la disponibilidad de mano de obra especializada, la hidrogeologa, y aspectos de ndole econmica.Entre los factores se pueden considerar:

Valor y distribucin de las leyes:

Si el mineral es rico se optara por un mtodo que permita la mxima recuperacin aunque sea caro.

En cambio para un mineral de baja ley es preciso seleccionar un mtodo de bajo costo aun cuando por ello se produzca prdidas de mineralCostos y capital necesario

Esta claro que al elegir un mtodo de explotacin de un yacimiento se preferir por aquel de menor costo por tonelada extrada, con el mayor y mas rpido beneficio posible.

Terminada la primera fase de seleccin en los que se eliminan los mtodos que no son posibles tcnicamente, los restantes se ordenan por orden de precios.Clasificacin por orden de precios de menor a mayor:

Bloques hundidos

Cmaras vacas

Niveles hundidos

Cmaras y pilares

Cmaras almacn (shrinkage stopes)

Rebanadas con relleno (Cut and fill stopes)

Rebanadas hundidas (top slicing)

Explotaciones entibadasCaractersticas Geomecnicas

1. Resistencia de la Matriz Rocosa

Pequea:a 15 Mpa.

2. Espaciamiento entre facturas

Fracturas / mRQD (%)

Muy pequeo> 16De 0 a 20

PequeoDe 10 a 16De 20 a 40

GrandeDe 3 a 10De 40 a 70

Muy grande< 3De 70 a 100

3. Resistencia de las Discontinuidades Pequea: Discontinuidades limpias con una superficie suave o con material relleno blando.

Media: Discontinuidades limpias con una superficie rugosa.

Grande: Discontinuidades rellenas con un material de resistencia igual o mayor que la roca intacta.

PUNTAJE POR MTODO SEGN SU APLICACINCLASIFICACINVALOR

Preferido

Probable

Improbable

Desechado3-4

1-2

0

-49

CLASIFICACION DE LOS METODOS MINEROS EN FUNCION DE LA GEOMETRA Y DISTRBUCION DE LEYES DEL YACIMIENTO

Mtodo de ExplotacinForma del YacimientoPotencia del MineralInclinacinDistribucin de leyes

MTIEITPMPTITINUDER

Cielo abierto3232344334333

Hundimiento por bloques420-49024324420

Cmaras por subniveles 2211243214331

Hundimiento por subniveles341-49044114420

Tajeo largo-4904940-49-4940-49420

Cmaras y Pilares04242-49-49410333

Cmaras Almacn2211243214321

Corte y relleno0424400034333

Entibacin con marcos0244411233333

CLASIFICACION DE LOS METODOS ATENDIENDO A LAS CARACTERISTICAS GEOMECANICAS ZONA MINERAL

Mtodo de ExplotacinResistencia de la RocaEspaciamiento entre fracturasResitencia de las Discontinuidades

PMAMPPGMGPMG


Hundimiento por bloques4114430430

Cmaras por subniveles -49340014024

Hundimiento por subniveles0330244022

Tajeo largo4104400430

Cmaras y Pilares0340124024




CLASIFICACION DE LOS METODOS ATENDIENDO A LAS CARACTERISTICAS GEOMECANICAS CAJA TECHO


PMAMPPGMGPMG



Cmaras por subniveles -4934-49014024







CLASIFICACION DE LOS METODOS ATENDIENDO A LAS CARACTERISTICAS GEOMECANICAS CAJA PISO


PMAMPPGMGPMG



Cmaras por subniveles 0240024024







CLASIFICACIN DEL MTODO DE EXPLOTACIN SEGN HICHOLAS Y MARCK

Tipo de YacimientoPendienteResistenciaMtodo Aplicable

MineralCajas

Tabular estrechoEchada

Fuerte

Fuertes

-Cmaras con pilares

-Cmaras y pilares

Tabular potenteEchadaFuerte

Dbil

FuerteFuertes

Dbiles

Fuertes-Cmaras con pilares ocasionales

-Cmaras y pilares

-Rebanadas y hundidas

Tabular muy potenteEchada-----------Como en masas

Filones muy estrechosVerticalFuerte / DbilFuerte / Dbil-Cmaras almacn

-Rebanada rellena

-Explotacin entibada

Filn estrechoEchada-----------Como en tab. Estrechos

Potencia superior a la entibacin econmicaVertical-----

-----

-----

EchadaFuertes-----

Dbil

-----

-----

FuertesDbiles

Fuerte

Dbiles

-----

-Cmara vaca-Cmaras almacn

-Rebanada rellena

-Rebanada rellena

-Mallas cbicas

-Rebanada hundida

-Mallas cbicas

-Rebanada hundida

-Mallas cbicas

-Como en tabulares

Filn ancho

Vertical-----

-----

-----Fuerte-----

-----

-----

Fuertes-----

Dbiles

Fuertes-Cmara vaca

-Cmaras almacn

-Cmaras y niveles

-Rebanada rellena

-Niveles hundidos

-Mallas cbicas

-Cmaras almacn

-Cmaras y niveles

-Rebanadas rellenas

Masas----- ----- Dbil-----

-----Dbil / fuerte-----

------Niveles hundidos-Bloques hundidos

-Mallas cbicas

Ejemplo de Calificacin:

Se tiene un yacimiento con las siguientes caractersticas:

CaractersticasDatosPITBCVR&PSHS

Geometra-DistribucinForma del yacimiento

Potencia del mineral

Inclinacin

Distribucin de leyes

Profundidad

TOTAL

Geomecnica

Zona del mineral

Resistencia de la roca

Espaciamiento entre fracturas

Resistencia de discontinuidades

TOTAL

Zona del techo:




TOTAL

Zona del piso:




TOTAL

Tabular

Muy potente

Tumbado

Uniforme

130 m

Media

Pequea

Media

Alta

Grande

Media

Media

Grande

Pequea2

4

3

3

12

4

3

310

4

4

3

11

4

4

2

102

4

3

4

13

1

43

8

1

3

2

6

3

3

1

7

4

-49

4

3-3831

26

42

2

8

2

3

0

52

3

2

3

10

3

1

26

1

3

26

3

3

2

8

Mtodos de ExplotacinGeometra y distribucin de leyesMineralTechoMuroSub totalTotal

PIT121011103143

BCV138672134

Cmaras por subniveles105741626

SCV137651831

Tajeos largos-3785821-16

R&P-3868519-19

SHS106682030

C&F78782330

SQS88782331

_1174843332.dwg

selección de metos de explotacion

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