Clase 3 - Camaras y Pilares

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Geológica Minera y Metalúrgica Escuela Profesional de Ingeniería de Minas MI 115 Métodos de Explotación Subterránea Ciclo 2008-I

METODO DE EXPLOTACION: CAMARAS Y PILARES

FGZ/Junio 2008

DIAGRAMA DE EXPLOTACION EN CAMARAS Y PILARES

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DESCRIPCION GENERAL DEL METODO Es un método donde el minado avanza en superficie horizontal o sobre una pequeña gradiente. Se abren múltiples tajeos o cámaras, dejando zonas intactas para que actúen como pilares para sostener la carga vertical. Desde que la dirección de la excavación está en un nivel donde el mineral no fluye por gravedad, por consiguiente: el material debe ser cargado en la cámara donde sea extraído y transportado a un punto donde pueda fluir ya sea por gravedad o por medios mecánicos, a un punto de reunión central para ser sacado fuera de la mina.

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DESCRIPCION GENERAL DEL METODO

PILAR

PILAR FRENTE DE PERFORACION

LIMPIEZA

ECHADERO DE MINERAL

NIVEL DE EXTRACCION

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DESCRIPCION GENERAL DEL METODO Distribución regular

Este es un aspecto importante del minado de cámaras y pilares que lo diferencia de otros métodos de tajeos abiertos: el empleo de la gravedad. En algunos casos, no se planea con mucha precisión la ubicación de los pilares, pero el operador de mina simplemente por la experiencia va dejando los pilares donde sea necesario, y los ubica en zonas de menor valor de mineral o zona estéril.

Distribución irregular

Vista en planta de distribución de pilares FGZ/Junio 2008

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CARACTERÍSTICAS ESTRUCTURALES DE LOS DEPOSITOS MINABLES POR CAMARAS Y PILARES

Las condiciones principales para aplicar un método de cámaras y pilares (Room and Pillar) son: 1. 2. 3.

Cuerpo mineralizado de grandes dimensiones Cuerpo plano o casi plano (Buzamiento de 0 a 20o) Roca competente Estas son algunas de las condiciones ideales para su aplicación y que lo hacen un método relativamente eficiente; sin embargo, ellos no son los criterios limitantes por los cuales se seleccionaría el método. Los otros criterios serían: la seguridad y el cumplimiento de las regulaciones ambientales y sociales, y los requerimientos legales, la óptima recuperación de mineral, y una operación que permita el retorno de la inversión.

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CARACTERÍSTICAS ESTRUCTURALES DE LOS DEPOSITOS MINABLES POR CAMARAS Y PILARES Efectos del tamaño, la forma y el espesor del macizo rocoso El método es adaptable a grandes reservas de mineral emplazadas en forma horizontal o casi horizontales. Se pueden abrir muchas áreas de producción lateralmente. No se emplearía el método, si el mineral tiene un alto buzamiento (+ 20o) Se emplea el método si hay facilidades para accesos simples y directos. Se puede emplear el método con equipos mecanizados y empleo de pilares competentes (o reforzados) En conclusión, dependiendo de las condiciones mencionadas podemos tener flexibilidad para aplicar este método.

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CARACTERÍSTICAS ESTRUCTURALES DE LOS DEPOSITOS MINABLES POR CAMARAS Y PILARES

Buzamiento del macizo rocoso (0 a 20o) La fluidez del mineral roto aprovechando la gravedad influirá en la determinación del método. Si el buzamiento no es tan alto (hasta 20o ó 36% de gradiente ), se puede emplear el método con equipos mecánicos para limpieza de mineral. La condición anterior hace que tengamos mayor cuidado en la seguridad de diseño del pilar, la ventilación y el control del techo.

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CARACTERÍSTICAS ESTRUCTURALES DE LOS DEPOSITOS MINABLES POR CAMARAS Y PILARES

Resistencia del macizo rocoso Diseñar una abertura que dure el mayor tiempo posible, y que los techos y pilares soporten la magnitud de las fuerzas sobre las que ellas actúan. Las rocas pueden variar en resistencia de 275.7 a 344.7 Mpa (40000 a 50000 psi). Se usará los conocimientos de la mecánica de rocas para realizar el diseño de las aberturas y los pilares.

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CARACTERÍSTICAS ESTRUCTURALES DE LOS DEPOSITOS MINABLES POR CAMARAS Y PILARES Resistencia del pilar Se basa en la asunción que las tensiones en el pilar son distribuidas en forma pareja e igualan a los esfuerzos verticales originales divididos entre el área del pilar, y que la falla del pilar ocurrirá cuando sus esfuerzos excedan la resistencia compresiva del pilar. Coates (1981) asume que cada uno de los pilares dejados durante la excavación sostienen todo el horizonte. Luego el esfuerzo promedio del pilar para pilares cuadrados con cámaras de ancho consistente es: (Bp + Bo) σ = σz --------------------Bp Donde: Bp y Bo son el ancho del pilar y la cámara σz es e; esfuerzo geoestatico o esfuerzo de preminado actuando en forma normal al plano de excavación. Si este es horizontal entonces: σz = γ.z

Donde FGZ/Junio 2008

γ es la densidad de la roca y Z es la profundidad de la mina.

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ETAPAS DEL METODO

DESARROLLO

2 1

Se requiere un trabajo mínimo de desarrollo para preparar el depósito. Las vías para el transporte de mineral y comunicación se hacen dentro de los tajeos de producción.

3

Las combinaciones de las vías se combinan con la producción de mineral, los tajeos también sirven de vías de transporte.

SECUENCIA DE MINADO EN CAMARAS Y PILARES (Vista en planta)

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ETAPAS DEL METODO

PRODUCCIÓN La producción de mineral sobre una superficie plana aplica las mismas técnicas de voladura en frentes. Donde las condiciones geológicas son favorables, los tajeos pueden ser más grandes y se pueden usar jumbos y un minado más productivo.

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PERFORACION SECCION MOSTRANDO EL CORTE DEL TAJEO INICIAL EN EL TOPE, CON EL BANCO QUE LE SIGUE EN PERFORACION HORIZONTAL

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ETAPAS DEL METODO

Continúa......Producción La mineralización con mayor altura son minadas en tajadas. Empezando del tope y yendo hacia abajo. En esta etapa, el control del techo y los pernos de roca se hace con una altura conveniente. Las secciones hacia abajo se recuperan con banqueos, en una o más etapas usando equipos de perforación montados sobre orugas.

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SECCION MOSTRANDO UN CORTE AL ANCHO COMPLETO DEL CUERPO Y MINADO CON BANQUEO VOLADO A PERFORACION VERTICAL – CAMARAS Y PILARES

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ETAPAS DEL METODO

MANIPULEO DEL MINERAL El mineral disparado es cargado de la pila usando equipos diesel (cargadores frontales o scoops), para el acarreo se pueden usar camiones de bajo perfil.

PILAR PILAR

Comentarios El equipo móvil mecanizado es ideal para aplicaciones en cuerpos planos o suavemente inclinados. El método es esquemático, algunas áreas de producción son establecidas y la comunicación es recta hacia delante y simple. Todos los factores en esta etapa tienen alta utilización de personas y equipos. FGZ/Junio 2008

CARA LIBRE PERFORACION VERTICAL TIPICA EN UN BANQUEO DE CAMARAS Y PILARES

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VARIACIONES DEL METODO DE CAMARAS Y PILARES

Corte Sección Completa (Full Face Slicing).- Si el proceso de abertura de las cámaras es a toda la extensión vertical del mineral. La producción tendrá del avance de un frente. Capas hasta de 6 metros de altura.

SECCION MOSTRANDO UN CORTE AL ANCHO COMPLETO DEL CUERPO Y MINADO CON BANQUEO VOLADO A PERFORACION VERTICAL – CAMARAS Y PILARES

Tajadas múltiples (Slicing Múltiple).- Cuerpos mayores a 6 m de ancho. El frente es dividido en partes donde se aplica el breasting, el banqueo. Primer frente se hace en la parte superior. Esto permite un fácil acceso para remover las rocas sueltas del techo y reforzarlo con pernos. Se tiene muchos frentes y método mecanizado trackless. Cuando los cuerpos mineralizados son irregulares, es necesario dejar la roca rota sobre el piso para ganar altura necesaria y hacer cortes sucesivos.

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VARIACIONES DEL METODO DE CAMARAS Y PILARES

Cámaras y pilares con postes (Post pillar) Descripción Es un método que va dejando pilares tipo poste y se va rellenando luego el tajeo para pasar al siguiente corte. Los pilares son extendidos a través de capas de relleno y estas le dan más estabilidad. Comentarios Combina la ventaja del corte y relleno, trabajando con fondos de mineral suaves, explotados con cámaras y pilares. Permite recuperaciones mayores.

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VARIACIONES DEL METODO DE CAMARAS Y PILARES Cámaras y Pilares escalonado en Pasos Comentarios Adaptar el piso inclinado con un uso eficiente de equipo trackless.

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Aplicaciones Aunque no pueden ser generalizadas, se aplica a depósitos tabulares con espesores de 2 a 5 m y buzamientos entre 15 a 30º. Descripción El método caracteriza un diseño donde las direcciones de las vías de acarreo cruzan el buzamiento del cuerpo en un ángulo donde la rampa permite subir a un siguiente corte. Desarrollo Red de galerías de transporte paralelos, atravesando el cuerpo. En la galería del fondo pueden viajar los camiones. Producción El tajeo avanza hacia delante, en un modo similar al frontoneo, hasta que se haga el siguiente frente paralelo. El próximo paso es excavar una galería similar, a un paso superior, adyacente al primero. El procedimiento se repite.

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DETERMINACION DE COSTOS DEL METODO DE CAMARAS Y PILARES RESERVAS Longitud Ancho Altura mineral Area total = Volumen Densidad Tonelaje

500.00 50.00 4.00 25,000 100,000 3.3 330,000

m m m m2 m3 t

Ancho 3.50 m Largo 3.50 m Area 12.25 m2 Pilares diseño regular, espaciamiento entre eje y eje de Nro. Pilares en el ancho 6 pilares Nro. Pilares en longitud 59 Total de pilares 354 pilares Area sin explotar 4,336.50 m2 Area neta explotada 20,663.50 m2 Recuperación 82.65% Tonelaje a explotar 272,758 toneladas Dimensiones Pilar

Es implica que los frentes serán de

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5.00 m ancho 4.00 m altura

8.5 metros

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DETERMINACION DE COSTOS DEL METODO DE CAMARAS Y PILARES

PERFORACION Y VOLADURA Perforación con un jumbo de 2 brazos Longitud de taladro 12 pies = Avance 95% Avance por disparo Cantidad de taladros 45 Diametro del taladro 2 1/2" Tonelaje por disparo

3.66 metros 3.47 metros

229.33 toneladas

Voladura El frente se dispara con emulsiones, detonantes no electricos y pentacord. LIMPIEZA Y EXTRACCION Se emplea un scoop de 6 yd3. Tiempo de limpieza 1.5 horas El scoop deposita el mineral en un echadero. Del echadero es extraido con una locomotora de 8 ton con 6 carros de 5 ton c/u. Ciclo de la locomotora 20 minutos/viaje SOSTENIMIENTO Se emplean pernos de 7 pies de longitud en una malla de 1.20 x 1.20 m en promedio Con el sostenimiento se emplean mallas electrosoldadas en un 25% del area expuesta.

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DETERMINACION DE COSTOS DEL METODO DE CAMARAS Y PILARES RITMO DE EXPLOTACION Si el ritmo de explotación determinado es Trabajando a Nro de disparos requeridos Implica que se necesitan O sea mínimo se necesitarán Tiempo de explotación Dias efectivos por mes Tiempo total de explotación

1,500 t/día 2 7 4 4

turnos/día disparos/día disparos/turnos frentes de trabajo

182 dias 25 dias/mes 7.27 meses

CALCULO DE COSTOS Considerar el costo de un frente de 5 x 4 metros (US$/metros), en toda la longitud a explotar Perforación y voladura Limpieza Extracción Sostenimiento Servicios auxiliares: ventilación Gastos generales de mina

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VENTAJAS DEL METODO

•Alto grado de flexibilidad (se adapta a grandes cambios) en el plan de minado. •Muchos aspectos del ciclo de minado son repetitivos. •El método puede ser aplicado como un método de minado selectivo, dejando desmonte como pilares o en zonas de mineral marginal o de espesores delgados. •El sistema puede ser aplicado a múltiples niveles, sin desmejorar las condiciones estructurales de otros niveles.

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VENTAJAS DEL METODO

•Es aplicable a grandes cuerpos mineralizados, con muchos frentes de desarrollo. •El método permite una alta mecanización, el mantenimiento es mucho más simple y el equipo puede ser movido fácilmente de un sitio a otro. •La ventilación es buena en este sistema. •La seguridad para el trabajo es mejor (control de techos).

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DESVENTAJAS DEL METODO

•El mantenimiento activo de los techos se hace en periodos prolongados. •Esto puede convertirse en un problema de seguridad. •Si las condiciones del terreno cambian a uno de menor calidad y competencia, el método se vuelve altamente costoso y en el extremo fallar completamente.

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DESVENTAJAS DEL METODO

•A medida que la carga se incrementa sobre los pilares a medida que se profundiza, el tamaño de estos puede ser mayor y dejar más mineral, haciendo el método antieconómico. •La operación de un método eficiente requiere un alto costo de capital para el equipamiento; pero este es compensado con menores costos de operación ($/t). •A medida que se incrementa el tamaño de las cámaras la caída de rocas puede causar un mayor daño (a equipos o personas). FGZ/Junio 2008