8.- Minado Por Chimeneas Raisemining

MINADO POR CHIMENEAS Método denominado como RAISE MINING utilizado en vetas y cuerpos mineralizados verticales como inclinados. Este E ste método de explotación por chimeneas con perforación de taladros largos horizontales desde plataformas ubicadas en chimeneas, se viene usando en minería desde hace décadas; para la explotación de vetas angostas y bajo ciertas circunstancias en vetas anchas, con rocas cajas regulares de mediana a dura competencia. El principio consiste en la ejecución de chimeneas dentro del  yacimiento mineralizado, mineralizado, y a partir de estas chimeneas chimeneas se realiza la explotación de los recursos minerales previa planificación de la misma.

EJECUCION DE CHIMENEAS La excavación de chimeneas y pozos verticales o inclinados, realizada para el acceso a labores subt6erraneas, se desarrolla por medio de dos métodos: mecanizado y convencional. MECANIZADOS.-Presentan mas ventajas sobre los convencionales Mayor seguridad para el personal Mejor estabilidad del terreno Mejores rendimientos de perforación. Menores costos por mejoramiento de productividad. -

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Existen tres tipos de maquinas para su ejecución: “Shaft drilling”,  “Shaft boring”y “Raise boring”.

d e avance con CONVENCIONALES.- De los ya conocido de sistema de puntales, para chimeneas de gran longitud l ongitud y seccion, se utilizan estructuras metálicas o equipos de accionamiento neumático, hidráulico y/o eléctrico que van equipados con deslizaderas y

perforadoras, dentro de los principales tenemos: SISTEMA “PEM”, Jaula Jora” y Plataforma trepadora AlimaK”; estos son los mas

usados para el minado por chimeneas.

CHIMENEAS CON JAULA ALIMAK  El método Alimak para la ejecucion de chimeneas se emplea extensamente a través del mundo debido a su flexibilidad, economía y rapidez. Las chimeneas con Alimak, que se ejecutan del un nivel inferior hacia arriba, proporcionan exactitud y acceso que no se puede alcanzar fácilmente mediante otros métodos. Los métodos Alimak se han puesto en práctica exitosamente en proyectos tales como ore pass de minerales y desmonte, vías de acceso y pozos usados para el manejo de la ventilación, las comunicaciones o los materiales. Los contracielos Alimak se hayan en demanda constante al pie de las obras de construcción civil y en proyectos de energía hidro-eléctrica, además en emplazamientos mineros.

CHIMENEAS CON JAULA ALIMAK 

CHIMENEAS CON JAULA ALIMAK 

DESQUINCHE

PERFORACION

 VOLADURA

 VENTILADO

Explotación por chimeneas

Explotación por chimeneas La gran ventaja de este sistema de explotación . Al compararlo con la mayoría de los métodos de explotación subterránea mas conocidos, en el ahorro que se logra a trabes de la minimización de los trabajos de desarrollo efectuados fuera del cuerpo mineralizado.como no se necesita subniveles, se aumenta la distancia entre lo niveles principales, con la consiguiente disminución de los costos unitarios.

Preparación

Se desarrolla los accesos de extracción, ya sea piques o rampas ; desde allí se desarrollan las galerías de extracción y los “ore pass” ; desde la galería de extracción se realizan los “draw point”. Simultáneamente se desarrollan las

chimeneas de explotación atravesando el cuerpo mineralizado hasta le nivel superior.

Diseño El diseño su puede adecuar a las labores antiguas de preparación o puede planificarse de acuerdo al yacimiento que se explora, las labores se adecuan a las necesidades de operación siempre tratando de minimizar los costos de preparación.

Explotación por chimeneas Se debe tener bastante cuidado en la ubicación de las chimeneas de expl9otacion, así como las diferentes labores en el nivel de acarreo. La ubicación correcta de las diferentes labores de preparación facilitara el control de los contactos mineralizados durante los diferentes labores de preparación facilitara el control de los contactos mineralizados durante los diferentes cortes en la explotación , así como también el orientar los planos de perforación forma casi transversal a los principales planos de fractura , aspecto que favorece la fragmentación La explotación se puede iniciarse en varios frentes simultáneamente dejando pilares si es necesario para sostener las cajas. Las secciones las diferentes labores en el nivel de acarreo serán diseñadas acuerdo al tamaño del equipo

Minado Desde la chimeneas utilizando las plataforma de trepadora alimak o usando una plataforma de izaje jaula o jora , se perforan los taladros largos horizontales ; luego desde la misma jaula se realiza el cargado de explosivos, para la ejecución de la voladura , antes tendrá que removerse los rieles guiadores en el caso de alimak y retirar la jaula en el caso de la jaula jora ; en las figura se observa el sistema minado

SISTEMA DE MINADO

The Alimak Mechanised Stopping (AMS) method is regarded around the world as one of the most cost efficient methods for mining large, narrow vein or even small low tonnage ore bodies.

Alimak Mechanised Stoping (AMS), Un costo mas eficiente y productivo, el método de minado Alimak Mechanised Stoping (AMS), el método proporcionado por la Minería australiana, se considera alrededor del mundo como uno de las de costos mas bajos y los métodos eficientes para minar en grande, vetas estrechas o cuerpos de mineral con bajos tonelaje. De hecho el AMS entrega los niveles altos de productividad que permite que los cuerpos de otro modo poco económicos de mineral lleguen a ser viables. El AMS ha tenido éxito considerable en el exterior primero desarrollado en Suecia en la mina de mineral de hierro de Kiruna alrededor de 1966 donde yacimientos grandes por encima de 500.000 toneladas fue excavado. En 1976 las primeras yacimientos minados con Alimak fueron excavados en Canadá y en entonces se introdujo en Australia en 1993 con un número significativo de proyectos que han sido completado. Este método innovador de la minería tiene en cuenta la producción rápida de mineral por el fácil acceso al block a minar que es por las chimenea desarrolladas con el Alimak usando la infraestructura y manejados directamente en el cuerpo de mineral, aminorando los costos del desarrollo que son hechos sobre desmonte en otros métodos. Las pérdidas del mineral y la dilución son mas bajos comparadas con otros métodos mineros y la naturaleza mecanizada de la operación que asegura la producción máxima, aminorando el costo por tonelada de mineral entregado al molino.

Alimak Mechanised Stoping (AMS),

Cuando un cuerpo grande de mineral que se puede extraer utilizando económicamente tajeos por subniveles, long hole, open stop las técnicas se pueden minar utilizando exitosamente el AMS rompiendo fácilmente sobre 4.000 toneladas por día con reducciones en los costos, teniendo en cuenta los gastos que se hacen en el desarrollos sobre desmonte y con apreciablemente menos dilución que reduce sus costos drásticamente. Aún en vetas angostas de 1 metro o cuerpos de unos 20 m e irregulares, se pueden minar en sobre 1.000 toneladas por día utilizando el Alimak. El AMS proporciona la flexibilidad más grande al minar los cuerpos complicados y variables de mineral adaptándose rápidamente a los cambios de las anchuras del cuerpo del mineral y el ángulo con la habilidad agregada de ser capaz de dejar pilares de baja calidad o el desecho. El AMS es especialmente aplicable para minar cuerpos estrechos de mineral donde se aplican otros métodos con la producción diaria aumentada que contribuye apreciablemente a la reducción de costos en total y la fatiga física reducida que lleva a mejores niveles de seguridad.

Alimak Mechanised Stoping (AMS),

VENTAJAS AL APLICAR EL AMS Los cuerpos de Mineral se pueden minar aún más provechosamente la dilución Reducida y El aumento de recuperación de la extracción la Flexibilidad en las secuencias de minado y aplicable a cuerpos difíciles de minar  -

los costos del Desarrollo son más bajo

PUERTA DE PROTECCION

 Ante la necesidad de explotar blocks de mineral con leyes marginales se requiere cambiar los tradicionales sistemas de producción. Para este propósito, luego de evaluar y observar la geología y geomecánicas de los cuerpos más favorables para su mecanización, se propone en éstos el cambio de método de explotación. La alternativa de explotación propuesta, raise mining o "explotación por chimeneas", con perforación de taladros largos horizontales, aplicados a cuerpos irregulares con cajas de mediana competencia, se sujeta a las condiciones que requiere Atacocha: -Mayor seguridad durante el laboreo. -Control de la dilución en niveles moderados. -Bajos costos de inversión y preparación (adecuando labores y usando equipo existentes). -Generar una producción mucho más rápida desde un comienzo. En este contexto, el trabajo pretende mostrar las bondades que ofrece la aplicación de la técnica de perforación de taladros largos horizontales desde plataformas ubicadas en las chimeneas de explotación.

Raise mining en Atacocha: alternativa de explotación masiva  Aspectos geológicos En la unidad Santa Bárbara (materia del trabajo) se tiene la presencia de cuerpos metazomáticos de contacto con orientación norte a sur y mineralización emplazada en el contacto de la aureola de Skarn con el mármol, en el flanco oeste del intrusivo Ayarragrán. La mena en estos cuerpos está conformada por esfalerita y pequeñas cantidades de galena y calcopirita. Marco geomecánico del área El área seleccionada para el desarrollo del minado masivo experimental se ubica en la zona sur de Santa Bárbara entre los niveles 4095 y 4154 y está conformada por el ore body Vasconia. se ubica dentro de un halo de Skarn de aproximadamente 130 m de potencia entre las secuencias wollastonita-mármol a una distancia media de 70 m del intrusivo. no existen antecedentes mecánicos de calidad de roca para el área; las características de dureza y competencia se define a la zona metasomática como competente. Los fracturamientos reconocidos por geología tienen: a) Rumbo E-W Buzamiento 80 al norte b) Rumbo N50 E Buzamiento 75 al noroeste .

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SECCION GEOLOGICA - YACIMIENTO ATACOCHA ATACOCHA Niv 4132

LEYENDA Tctciai io Intr. dacita Crtt. Int. R Goyllarisq.  Arenisco chcrt bx Jura»- lnt;-Tria's S"PGr, Pucara'-Calizaf, sk. Zona d e j karn

Estructura míneraliz. Contacto Falla

STA. BARBARA

PLANO ESTRUCTURAL FALLAS Y DIACLASAS

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Sistemática de explotación en aplicacion

El método de explotación común empleado es el corte y relleno ascendente con relleno detrítico e hidráulico indistintamente; sin uso de sostenimiento temporal (split set). La evolución bajo el mismo esquema vino de sistemas convencionales a semimecanizados y mecanizados. La producción actual programada es de 2,500 t/d provenientes de 45 Stopes, siendo el 66% aporte de terceros. El diagnóstico de la operación señala ciclos de explotación largos y prolongados debido a la demanda que origina la operación de relleno, que condiciona la continuidad del proceso y no permite una producción continua de mineral; así como también a dificultades y demoras en la extracción ocasionadas por la naturaleza higroscópica del mineral, que en su traslado a superficie, al pasar por varias etapas de manipuleo, llega bastante confinado, apelmazándose especialmente en las tolvas. PLAN GENERAL Objetivos La alternativa de explotación que consideramos más adecuada propone: - Mayor seguridad. - Alta productividad. - Bajos costos de producción. - Posibilidad de hacer rentable la explotación de blocks marginales. - Dilución en niveles moderados. - Concentración de la producción. - Baja inversión. Alta rentabilidad

Descripción del método El método de explotación por chimeneas con perforación de taladros largos horizontales desde plataformas ubicadas en chimeneas se viene usando en minería desde hace muchas décadas. En un principio para la explotación de vetas angostas y bajo ciertas circunstancias en vetas anchas. El uso del equipo Alimak Raise Climber, diseñado para la ejecución de chimeneas y para la perforación de taladros largos de producción, ha facilitado la aplicación del método para casos de cuerpos anchos con contornos irregulares como el nuestro. Una vez ganado acceso al cuerpo mineralizado se inicia en el nivel de acarreo la preparación de la infraestructura de recepción y almacenamiento de mineral (draw point). Simultáneamente se desarrollan las chimeneas de explotación atravesando el cuerpo mineralizado hasta el nivel superior. Posteriormente, utilizando la plataforma de la trepadora Alimak o usando una plataforma de izaje Jora Lift, se perforan los taladros largos horizontales, se realiza el cargado de explosivos y la remoción de las rieles guiadoras. Finalmente se ejecuta la voladura y el subsiguiente carguío y transporte de mineral

 Alcances El diseño Stope 62 proyecta una producción regular de 960 t/d con dos equipos de perforación y 18 hombres. Se identifica y prioriza factores críticos para la optimización del método y, para enmarcar el manejo operativo de la producción, que favorecerá la mejora del proceso a fin de establecer posteriormente un plan de desarrollo estratégico. CRITERIOS DEL DISEÑO Geomecánicos La roca encajonante es competente, soporta grandes cavidades. Las alteraciones son más intensas en las calizas (roca encajonante) y se manifiestan como recristalización, silicificación y silicatación. Antecedentes históricos en el área hacen mención de grandes cavidades que habiendo permanecido expuestas durante buen período de tiempo no han sufrido colapsamiento o subsidencias. Reservas - Ore body Vasconia Block N Toneladas % Pb % Zn oz / tcAg oz / tcAu % Cu Stope 62 A-l 150,000 0.41 3.85 0.60 0.017 0.57 recuperación de reservas de 90 a 95%. Dilución La perforación Long Hole, en planos horizontales, Burden (1.5 a 2.0 m), controla los contactos durante el avance de la perforación. muestreando lamas de perforación se podrá conocer dichas leyes. Informes de minas hacen mención de un 5% como porcentaje de dilución. °

Diseño de mina El diseño se acomoda a condiciones establecidas por antiguas labores de preparación del corte y relleno ascendente con equipo cautivo; estas labores se adecuan a las nuevas necesidades de operación con el objeto de bajar los costos de preparación. Se pone especial atención a la ubicación de las chimeneas de explotación, así  como a las diferentes labores en el nivel de acarreo. La ubicación correcta de las diferentes labores de preparación facilitará el control de los contactos mineralizados durante los diferentes cortes en la explotación, así como también orientar los planos de perforación en forma casi transversal a los principales planos de fracturas, aspecto que favorecerá la fragmentación. La explotación podrá iniciarse simultáneamente en dos frentes, de los extremos económicos norte y sur hacia un pilar central que será recuperado al final del proceso. La separación entre niveles (59 m) favorecerá la aplicación del método que no necesariamente requiere relleno; de ser así, esta operación se realizará al final, una vez que se haya abandonado el área.

EXPLOTACION POR CHIMENEAS

RAISE MINING – VISTA ISOMETRICA

CORTES LONGITUDINALES STOPE 61

PERFIL

LONGITUDINAL

A- A

PERFIL LONGITUDINAL B- B

DIAGRAMA DE PERFORACION

 VISTA DE PLANTA

Capacidad de equipos El hecho de aprovechar antiguas labores de desarrollo de sección reducida, galerías de 2.4 x 2.4 m, limita el uso del equipo LHD de mayor capacidad. Actualmente se tiene (Scoop de 2.2 yd ) en el nivel de acarreo. En las chimeneas se requiere una sección mínima de 2.5 x 2.5 m, recomendable para el uso del equipo de perforación Long Hole (3.0 x 3.0 m); en nuestro caso se determina 2.80 x 2.80 m, con una plataforma estándar mínima de 2.40 x 2.40 m.

Planificación y evaluación de la producción Inicialmente, durante la adaptación al nuevo método, se estima una producción de 960 t/d con el propósito de mejorar y así recomendar en el futuro una producción que permita asumir en forma eficiente la productividad con costos competitivos, incorporando conceptos modernos de minería (ver cuadro).

LABORES DE PREPARACIÓN Durante esta etapa se puede escasamente distinguir : - Galerías de transporte, sección 2.4 x 2.4 m, distancia de acarreo promedio de 70 m. - Ventanas de extracción 2.4 x 2.4 m. - Galería para alojar el equipo Alimak Raise Climber, sección 2.4 x 2.4 m. - Chimeneas de explotación desarrolladas en mineral hasta el nivel superior, sección 2.80 x 2.80 m.

Tomando en consideración los niveles ya existentes en la mina, nivel de acarreo (Nv. 4095) y nivel superior (Nv. 4154), la altura del tajeo (59 m) no impone restricciones y se ve favorecida la estabilidad de la excavación por la naturaleza del mineral y roca encajonante competente. Alturas le hasta 150 m pueden ser fácilmente trabajadas si las condiciones de estabilidad de la roca así o permiten. Esto da al método una gran ventaja económica comparativamente a otros. Las secciones de las diferentes labores en el nivel de acarreo están diseñadas de acuerdo al tamaño del equipo LHD 2.2. yd . El volumen masivo de producción exige la necesidad de desquinchar las diferentes galerías para poder usar equipo de mayor capacidad (3.5 o 5 yd ). Las chimeneas de explotación se desarrollarán de tal manera que en el nivel inferior se ubiquen encima de los d r a w p o i n t y en medio de la estructura mineralizada. Durante el período de la producción el nivel superior será usado como acceso para el transporte de personal, materiales y para la instalación de servicios (agua, aire, etc.). En caso de usar el Alimak Raise Climber, el desarmado de ARC, después de la perforación y el cargado de explosivos, también se efectuará desde el nivel superior.

EXPLOTACIÓN MINERA -Método -Altura del Stope -Ancho del Stope (potencia) -Longitud del Stope -Ancho del pilar temporal -Sostenimiento temporal -Restablecimiento del equilibrio del macizo rocoso -índice de preparación -Producción diaria -Desarrollos en mineral -Desarrollos en desmonte -Recuperación de mineral -Dilución -Reserva

Raise mining  59 m 15 - 20 m 60 - 80 m 15 m Pilar central Vacío (de ser necesario se rellena)

348 t/m 960 t (2 máquinas perforadoras) 70 % 30 % 90-95% 5% 150,000 t

OPERACIONES UNITARIAS Perforación Long Hole horizontal.- La perforación se realiza en planos horizontales con una distribución de los taladros en forma idial, concéntricamente desde la chimenea hacia los contactos y desde la parte inferior de la chimenea en forma ascendente; de esta manera es posible también empezar la voladura en la irte inferior de la chimenea independientemente de la perforación. Sobre un patrón de perforación, el control de lamas de perforación posibilitará el control de s contactos y, lo que es más importante, conocer  leyes incluso antes del disparo. Equipo de perforación.- El equipo de perforación puede acomodarse sobre plataformas del Alirnak Raise Climber o sobre plataformas fijadas a un winche de izaje en el nivel superior (Jora Lift). La dimensión de la .chimenea condiciona el tipo de equipo y básicamente la perforadora así como las barras de perforación. Para nuestro caso se ha seleccionado: Maquina perforadora búfalo Viga de avance de tornillo Barra de perforación Diámetro de broca Consumo de aire

BBC120F. Atlas Copco BMS46 R - 32 - 4 pies 2 pulgadas 167Lb / S a 6 Bar  

Parámetros de perforación Burden 1.5 - 2.0 m Espaciamiento (al fondo ) 2.0 - 2.5 m Longitud promedio de perforación 8 ni Rotura por metro perforado 5 t/m Longitud de perforación por guardia 60 m Tonelaje de producción por día 600 t/d Tonelaje por mes (25 días) 15,000 t/m Contingencias 20 % 12,000 t/m

Voladura A diferencia del s u b lev el s t o pi n g , p ar a  la voladura de producción no es necesario abrir previamente una cara libre (s lo t m is e), p ar a  la salida se aprovecha el espacio vacío dejado luego de preparar los d raw p o in ts (u n d er c u t). Para obtener una adecuada fragmentación es necesario efectuar la voladura de varios planos o anillos simultáneamente, lo cual minimizará el debilitamiento de los planos de fractura (bancos colgados por efecto del over b reak).

Parámetros Booster Il/8"x8"x75% Carga de columna Anfo - Examón Panel 12 m Cordón detonante 3p Factor de potencia (estimado) 0.15 - 0.25 kg/t % de voladura secundaria (estimado) 5 % - 10 % El control de la carga de fondo, así como el de la carga de columna, se trabajarán en un plano de perforación-voladura donde estarán marcados los contactos.

Extracción de mineral En el nivel de acarreo 4095 el carguío de mineral se realizará con un Scoop eléctrico de 2.2 yd , con un recorrido promedio de 70 m desde los draw point hasta el ore pass. Densidad del mineral (Roto) 2.8 t/m3 Distancia entre ventanas 10 m Distancia media al ore pass  70 m Rendimiento estimado LHD 60 t/h Producción por guardia 330 t Producción por día"(3 guardias) 990 t Producción pofmes 24,750 t Capacidad de almacenamiento 800 m Transporte de mineral Locomotoras Nota.- Los objetivos estimados serán metas o propósitos, que bien pueden ser superados, por haber estimado rendimientos conservadores.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES - El r ai se m i ni ng  es un método que ofrece la posibilidad de reducir  considerablemente el volumen de labores de preparación; por otra parte reduce el tiempo de preparación ofreciendo una producción mucho más rápida desde un comienzo. - La dilución del mineral depende principalmente de los contornos regulares o irregulares de la mineralización y de la estabilidad de la roca encajonante. - Con el método es posible explotar  con casi ninguna dilución. Generalmente es razonable estimar un 5% de dilución y 5% de pérdida de reservas de mineral. - Para los efectos de comparar el sistema con otros métodos de explotación masiva, en cuanto a los costos de explotación, éstos dependen de muchos factores propios de cada tipo de cuerpo mineralizado y de cada mina. En tal sentido consideramos más apropiado hacer una breve comparación técnica con los métodos que podrían ser alternativos: hundimiento por subniveles y s u b l e v el o p e n s t o p i n g . 

ítem Volumen de preparación Recuperación de mineral Pérdidas de mineral Dilución

Sub level caving Sub level stoping 25% 15-20%

Raise mining 10%

85 %

85 %

* 90 - ** 95 %

15%

15%

* 5 - ** 10 %

25%

15%

5%

* Dejando pilares verticales ** Sin dejar pilares verticales