Explotacion Subterranea Capitulo I

 

 

QUITO, ABRIL DE 2017

T E C N O L O G I A D E L A EXPL OTA CION S U B T E R R A N E A  DOCUMENTO DE TRABAJO PARA EXPLOTACION SUBTERRÁNEA I 

DR.(PH-D) GALO HUMBERTO SOSA GONZALEZ GO NZALEZ FIGEMPA  Universidad Central del Ecuador

 

 

CAPITULO I CARACTERISTICAS INDUSTRIAL DE LOS MINERALES Y LOS YACIMIENTOS MINERALES

1.1

CONCEPTO DE MINERAL, MASA MINERAL Y MASA ROCOSA 

Mineral se denomina al componente útil del macizo, que contiene metal u otras substancias minerales. (Apatita, mica, grafito, fluoruro de espato, etc.) en cantidades aptas para el empleo industrial bajo determinadas condiciones técnico-económicas. Al concepto de mineral se opone el concepto de roca estéril , cuya explotación bajo condiciones dadas no es ventajosa. Los conceptos de mineral y roca estéril son relativos y dependen del grado de desarrollo técnico-económico. La roca estéril mezclada con el mineral en el proceso del ataque de arranque se denomina masa mineral . Precisamente para la masa mineral se calcula la capacidad de las tolvas receptoras, el rendimiento de las instalaciones de levantamiento y a veces las fábricas de enriquecimiento, etc. Junto con los trabajos de ataque en la mina se ejecutan trabajos de preparación y trabajos mineros-fundamentales mineros-fundam entales en los cuales se extrae una gran cantidad de rocas estériles. Toda la masa de rocas que se saca a la superficie, incluyendo las rocas minerales y rocas estériles de los trabajos de arranque, preparación y minero-fundamentales se denomina masa rocosa. Para la masa rocosa se calcula la capacidad de los depósitos subterráneos de SE, instalaciones de transporte, maquinaria de ventilación, talleres, instalación de compresores y otras instalaciones de la mina. El contenido de componente útil en el mineral se expresa en porcentaje (para minerales ferrosos, no ferrosos y minerales no metálicos) y en gramos por toneladas (para minerales raros y metales preciosos). El contenido mínimo de mineral útil por debajo del cual en condiciones determinadas, la extracción mineral no es ventajosa se denomina contenido mínimo industrial o ley crítica. Como criterio para establecer este límite, en general, se puede considerar el contenido bajo el cual el precio de los componentes extraídos del mineral cubre los gastos efectuados en la explotación, tratamiento tratamient o y separación del componente útil. La ley crítica es una magnitud variable que depende de las condiciones naturales, grado de desarrollo técnico y económico, necesidad de la economía nacional del mineral útil dado y de otros factores. Con el desarrollo de la técnica y la economía la ley crítica disminuye, y las reservas industriales, correspondientemente aumentan. El valor del mineral , depende del valor del componente útil, del contenido de éste en el

mineral y de las propiedades físico-químicas de los minerales que determinan la dificultad de

 

 

tratamient o y grado de extracción del componente útil. Por el valor los minerales de hierro , tratamiento comúnmente se dividen en ricos  (van directamente a la fábrica metalúrgica) y pobres  (los cuales exigen enriquecimiento previo). Los minerales de todos los demás metales , convencionalmente se dividen en ricos, de valor medio y pobres. Por el número de metales que contienen  los minerales se dividen en: mono metálico y polimetálicos . Los más ampliamente difundidos son los minerales polimetálicos.

Por la composición química los minerales se dividen en: a)

Minerales metálicos en estado natural (oro, platino y otros).

b)

Minerales sulfurosos, representados en lo fundamental por los sulfuros de metales no ferrosos y raros (Pbs, Zns, MoS2 y otros).

c)

Óxidos minerales, representados por óxidos, carbonatos y sulfatos metálicos (Fe2 O3, Mno2, Pb Co3, A1ta 04 y otros).

d)

Silicatos minerales, en los cuales el mineral útil es el silicato o el alumosilicato: (Berilo-Be3 A12) (Si6 O18), Zircón Zr2 Si04 y otros.

e)

Minerales mixtos, representados por una mezcla de minerales de los grupos anteriores.

Por el carácter de la mineralización los minerales se dividen en minerales compactos  (los minerales se unen entre sí formando una masa continua y el contacto con las rocas encajantes es claro) y diseminados (los minerales se hallan dispersos en las rocas estériles, el contacto con las rocas encajantes no es claro).

1.2 PROPIEDADES FISICO-MECANICAS Y QUIMICAS DE DE LOS MINERALES Y ROCAS DE DE CONTACTO 

Las principales propiedades físico-mecánicas de los minerales y rocas que tienen una gran influencia en la explotación son: 1.- 

Estabilidad , propiedad de las rocas de mantenerse sin derrumbarse, cuando se efectúa el denudamiento.

2.- 

Fracturamiento, presencia de fracturas que aparecen en forma natural como

resultado de las tensiones y dislocaciones que sufre la corteza terrestre; el fracturamiento, generalmente disminuye la estabilidad de las rocas. 3.- 

Acuosidad , propiedad de las rocas de retener o entregar el agua en el proceso de

explotación; la saturación de las rocas con agua, por lo general disminuye la estabilidad de las mismas. 4.- 

Dureza, resistencia que presenta la roca a la penetración en élla de cualquier

instrumento punzante; con el aumento de la dureza, la roca eleva su estabilidad, sin embargo, rocas duras pero fuertemente fisuradas pueden ser muy inestables.

¡Error!Marcador no definido. 

 

 

5.- 

Viscocidad, propiedad de la roca de ofrecer resistencia a la separación de un

pedazo cualquiera de su unidad. Las rocas viscosas y duras son estables. 6.- 

Elasticidad , Propiedad de la roca de recuperar su forma y dimensiones iniciales,

después que la fuerza exterior deja de actuar sobre ella. 7.- 

Fragilidad , propiedad de la roca de fragmentarse en pedazos; la fragilidad es el

resultado de la alta dureza y poca viscocidad de la roca. 8.- 

Estratificación , Propiedad de la roca de separarse fácilmente por estratos; la roca

muy estratificada disminuye su estabilidad. Por la estabilidad, los minerales y las rocas se dividen de la siguiente manera: a.- 

Inestables , se derrumban fácilmente, tan pronto se produce el denudamiento;

exigen sostenimiento de las galerías a continuación del arranque de las rocas. b.- 

De estabili dad media, permiten una considerable denudación sobre un tiempo

prolongado y necesitan de un sostenimiento, solamente en sitios aislados. c.- 

De gran estabili dad, permiten grandes denudaciónes y por tiempo bastante

prolongado (a veces decenas de años), pueden mantenerse firmes sin necesidad de sostenimiento. La evaluación de la extractibilidad, frecuentemente se efectúa por la resistencia de la roca. Por resistencia de la roca se comprende la oposición que ella presenta a la destrucción mecánica o con ayuda de SE. En la práctica minera un amplio empleo tiene la evaluación de lla a resistencia de las rocas y los minerales de acuerdo a la escala del profeso M.M. Protodiakonov.   Como patrón (coeficiente de resistencia f = 1) se toma la arcilla compacta; en forma aproximada el coeficiente de resistencia de una muestra de roca, es igual a 0,01 de su resistencia a la compresión uniaxial. El método de determinación del coeficiente coeficient e de resistencia de las rocas se estudia en el curso de "Mecánica de las rocas".   se considera a las ellas rocaspueden con coeficiente de resistenc resistencia ia hastade 2-3.agua Estas rocas seRocas cortandébiles fácilmente con rozadores; ser derrubiadas con chorros de gran presión. Rocas de resistencia media, tienen coeficiente de resistenci resistenciaa de 4 a 8. Estas rocas se

cortan con dificultad, para el arranque exigen, generalmente SE. Rocas resistentes  se consideran a aquellas que tienen coeficiente de resistencia de 9 a

15. La perforación de huecos para la voladura, en estas rocas, generalmente se realiza por métodos mecánicos. Rocas muy resistentes   se consideran a aquellas que tienen coeficiente de resistencia

superior a 15; estas permiten su perforación con gran trabajo. Algunos tipos de rocas permiten el empleo de métodos físicos de perforación (térmico, con corriente de alta frecuencia y otros).

 

 

Por el trozamiento, el mineral arrancado se divide:

a)

Polvo con grosura de 0-100 mm.

b)

De grosura media de 100 hasta 250-300 mm.

c)

Grueso de 300 hasta 500-600 mm.

d)

De gran grosura con más de 500 - 600 mm.

Trozo condicionado , se denomina al pedazo de mineral con la máxima medida permitida

(de sus tres dimensiones), para que pueda cargarse a los recipientes de transporte. La magnitud del trozo condicionado se determina por la sección de la galería, instalaciones empleadas y método de cargado del mineral. Los trozos de mineral, mayores al condicionado se denominan no condicionados condicionados , y ellos exigen trozamie trozamiento nto secundario  (fraccionam (fraccionamiento). iento). La cantidad, en peso, de pedazos no condicionados existentes en la masa total arrancada del mineral (expresada en porcentaje) se llama producción no condicionada condicionada. Por el peso específico  el mineral se divide en:

Pesado con más de 3,5 - 4,0 T/m3. De peso medio con 2,5 - 3,5 T/m3. Liviano con menos de 2,5 T/m3. La relación del volumen de mineral de rocas arrancadas para el volumen que ellos ocupaban en el macizo se denomina coeficiente de esponjamiento . En dependencia de la resistencia y grosura del mineral o roca arrancada, método de cargado, el coeficiente de esponjamiento puede variar en límites muy amplios desde 1,1 - 1,2 hasta 1,8 - 2,0. Los minerales, que contienen partículas de arcilla o talco, rápidamente se prensan. Estos minerales deben ser rápidamente transportados a la superficie, después de su arranque. En los minerales calcopirít calcopiríticos icos la En intensa se considera como causa principal después de su arranque. estasoxidación minas deben observarse laslasiguientes reglas:del auto incendio  a) No mantener almacenado por largo tiempo el material arrancado en la cámara. b) Disminuir la pérdida del mineral, especialmente del mineral en polvo. c) Rellenar totalmente la cámara o recubrirla con pulpa arcillosa. d) Aislar cuidadosamente la cámara explotada del sistema de ventilación de la mina. Dividir la ventilación en secciones. e) Disminuir el gasto de madera en el entibado, emplear fortificaciones metálicas.

 

 

f) Efectuar en estéril la preparación de los yacimientos potentes.

1.3

YACIMIENTOS MINERALES

Yacimiento se denomina a la acumulación natural de mineral en la corteza terrestre, la cual ocupa en esta un volumen relativamente pequeño. Por su significado en la economía nacional   los yacimientos se dividen en industriales y no industriales . Si los yacimientos constituidos con reservas de minerales útiles, por sus condiciones

estandartes, minero-técnicas y económicas son aptos para el empleo en la industria a nivel del desarrollo técnico actual, entonces se los considera yacimientos industriales , en caso contrario no. Con el desarrollo técnico y económico los yacimientos no industriales se convierten en industriales. Reservas geológicas  de un yacimiento se denomina a toda la cantidad de mineral que se

encuentra dentro de los límites de la parte conocida del yacimiento. Las reservas que satisfacen las condiciones exigidas por la industria, o sea, de ser económicamente ventajosas para su explotación, se denominan rese reservas rvas comerciales. A veces a las reservas comerciales se las llama rese reservas rvas in dustri ales ales . Las reservas que debido a la baja ley del mineral útil, pequeña potencia del cuerpo mineral y complejos elementos de orientación o que debido a la falta de métodos industriales para el tratamiento del mineral útil dado no pueden ser empleados en el momento actual, se denomina reserva reservas s n o c omerciales. Las reservas no comerciales pueden ser utilizadas en el futuro, por lo mismo es indispensable conservarlas. La parte de las reservas industriales que se pueden extraer del yacimiento, excluyendo las pérdidas minerales inevitables, se denominan reserva reservas s explotables.

1.4

ELEMENTOS DE ORIENTACION DEL CUERPO MINERAL  

Los principales elementos de orientación del cuerpo mineral se indican en la Fig. 1.1. Por lo general, elementos de en orientación del yacimiento no son constantes y ellos varían grandemente tanto en los extensión como buzamiento. El ángulo comprendido entre la línea de buzamiento y el límite del cuerpo mineral se llama ángulo de declinación  (rodadura) del cuerpo mineral. El tiene un gran significado en la elección del sitio para el franqueo de galerías de destape. En la práctica de explotación de yacimientos minerales, comúnmente se emplea la potencia horizontal del cuerpo mineral; la potencia real se emplea únicamente en los cuerpos minerales que yacen horizontalmente o tumbados.

 

 

Fig.1.1. Principales elementos de orientación del cuerpo mineral:1-superficie; 2-costado pendiente; 3-costado yacente; M-potencia horizontal; Mr-potencia real; - ángulo de buzamiento; H1profundidad mínima del yacimiento desde la superficie; H2- profundidad máxima del yacimiento desde la superficie; H3- profundidad de explotación; H4- altura vertical del cuerpo mineral; H5potencia de sobrecarga; PQ- línea de buzamiento; - ángulo de declinación (rodadura); L- extensión del yacimiento.

1.4.1 

Clasifi Cla sifi cación de los cuerpos min era erales les por su forma f orma 

La forma de los cuerpos minerales es muy variada. Al ingeniero de Minas le interesa la forma del cuerpo mineral no tanto por su aspecto geométrico, cuanto por su carácter genético y características característ icas técnico-miner técnico-mineras. as. La forma del cuerpo mineral esta íntimamente ligada a las condiciones de su formación y por lo mismo ella da las características del yacimiento, tanto en relación con las exigencias para la exploración, como para las condiciones de explotación. Desde el punto de vista genético (Fig.1.2) los cuerpos minerales por su forma se dividen en: 1.2.3.-

Mantos y mantiformes mantiformes.. Vetas o filones (simples y complejos). Cuerpos macizos (stocks, lentejones, bolsadas).

Los mantos   son formaciones origen sedimentario; con las rocas de contacto unidos estratigraficamente, estratigraficamente , o sea, por ladeedad geológica. Generalmente, se caracterizan porestán tener composición y condiciones de orientación regulares y por lo mismo no exigen mayor volumen de trabajos de exploración.

Ejemplos de cuerpos minerales en forma de mantos son los yacimientos de lignito de Cuenca y Loja, los yacimientos de carbón de Colombia, EE.UU. y otros. Los Cuerpos mi nerales nerales mantiform es son parecidos a los mantos, exclusivamente por la

forma, pero con las rocas de contacto ellos no están ligados estratigráficamente (son más jóvenes que las rocas de contacto). Se caracterizan y distinguen de los mantos por ser menos regulares en su composición, elementos y condiciones de orientación, exigen un gran volumen de trabajo de exploración. Ejemplos de cuerpos minerales mantiformes son las yacimientos de hierro K Krivoy rivoy Rog, en la URSS; los yacimientos de la República de África del Sur y otros

 

 

Fig.1.2. Principales formas de los cuerpos minerales: a- manto; b- filón (veta); c- macizo; M- potencia horizontal; Mr- potencia real; - ángulo de buza miento. Los filones  son grietas de la corteza terrestre rellenas con sustancias minerales. Se

caracterizan por la irregularidad en la composición, elementos y condiciones de orientación, exigen un volumen grande de trabajos de exploración, incluso de franqueo de galerías. Ejemplos de yacimientos minerales filonianos son los yacimientos auríferos de Portovelo, de estaño en Bolivia, el yacimiento polimetálico de Sadonsk en la URSS, y muchos otros. Los cuerpos macizos  se caracterizan por su forma compleja, límites imprecisos y una gran

irregularidad en su composición; exigen un volumen, sumamente grande de trabajos de exploración y principalmente de franqueo de galerías. Ejemplos de yacimientos macizos son los yacimientos de La Plata, Chaucha, Chuquicamata en Chile y otros. 1. 1.4. 4. 2

Clasifi Clasifi cación de los cuerpos minerales minerales por su potencia 

Se han propuesto algunas clasificaciones de los cuerpos minerales por su potencia. La clasificación mas lógica parece la siguiente (Fig.1.3): 1.2.-

Angostos, con potencia de 0,6 - 0,8 m. Poco potentes, con potencia de 0,6 - 0,8 hasta 3 m.

3.4.5.-

De gran potencia mediade de83- hasta 6 - 820m.- 30 m. potencia, 10 hasta Sumamente potentes, con potencia mayor a los 30 m.

La particularidad de los cuerpos minerales angostos es que la explotación de ellos se efectúa con minado de las rocas de contacto; para comodidad y seguridad de los trabajos de arranque, el ancho del espacio de ataque no debe ser menor a 0,6 m, para buzamientos abruptos y 0,8 m, para buzamientos tumbados. Para los buzamientos abruptos e inclinados, el ancho mínimo del espacio de ataque se puede calcular, aproximadamente, por la fórmula empírica siguiente:

 

 

Mo = 0,3 cos  + 0,7 m, donde:  - ángulo de buzamiento del yacimiento, en grados. Los yacimientos poco potentes   pueden explotarse con empleo de simples trabancas acuñadas. El arranque mineral se efectúa con barrenos cortos.

Fig.1.3. Clasificación de los cuerpos minerales por su potencia: a-angostos; b- poco potentes; c- de potencia media; d- de gran potencia; e- sumamente potentes. Los yacimientos minerales de potencia media, se explotan fundamentalmente, con empleo de fortificaciones. El arranque mineral, por regla general, se realiza con barrenos. Los yacimientos de gran potencia, bajo condiciones adecuadas, se pueden explotar por cámaras dispuestas a lo largo de la extensión del cuerpo mineral. El arranque mineral se puede efectuar con barrenos o calas profundas. El sistema de explotación por cámaras, en los yacimientos minerales sumamente potentes , se permiteysolamente sentido transversal y siempre quees tengan los correspondientes anchos las cámaras los pilares en entre cámaras. Cuando la potencia superior a los 40 - 50 m, a

los yacimientos de buzamiento abrupto, a veces, se los divide, en el sentido de su potencia en paneles; a los de buzamiento tumbado y horizontal en pisos (Fig.1.4).

 

 

Fig. 1.4.

1. 1.4. 4.3 3

División de los cuerpos minerales sumamente pot potentes: entes: a- en paneles; b- en pisos.

Clasific Clasific ación de los cuerpos minerales minerales por su ángulo de buzamiento buzamiento  

Por su ángulo de buzamiento, los cuerpos minerales, se clasifican de la siguiente manera: 1.-

Horizonta Horizontales les y acostados - con ángulo de buzamiento hasta 5 - 10.

2.-

Tumbados - con ángulo de buzamiento desde 5 - 10 hasta 25 - 30.

3.-

Inclinados, con ángulo de buzamiento desde 25 - 30 hasta 45.

4.-

Verticales, con ángulo de buzamiento desde 45 hasta 90.

El ángulo de buzamiento del cuerpo mineral, determina el método de arrastre del mineral en el espacio de ataque y a veces el método de explotación.

En (hasta los cuerpos minerales horizontales y acostados posible transportar el convoy vagonetas 3) o las vagonetas automotoras (hasta 10es ) hasta la frente misma. Cuandode la potencia de los cuerpos minerales horizontales y acostados es de hasta 40 - 50 m, la explotación de los yacimientos se efectúan sin división en pisos (Fig.1.5).

 

 

Fig. 1.5.

Explotación de yacimientos minerales acostados sin división en pisos: apreparación en mena; b- preparación mixta;   - ángulo de deslizamiento de las rocas.

En los cuerpos minerales tumbados  es indispensable efectuar el arrastre del mineral, en el espacio de ataque, por medios artificiales. La eexplotación xplotación de los cuerpos minerales tumbados puede realizarse tanto por pisos como sin ellos (Fig.1.6), comunmente con planos inclinados. La altura inclinada del piso se explota por bloques.

Fig. 1.6. Explotación de yacimientos tumbados: a- sin divisiones en pisos; b- con división en rocas.

pisos;  - ángulo de deslizamiento de las

En los cuerpos minerales inclinados , el arrastre mineral se puede efectuar por gravedad, pero a través de instalaciones especiales: enrejados o canalones. La explotación de los pisos se efectúa, tanto con planos horizontales , como con planos inclinados  (Fig.1.7)

 

 

En los cuerpos minerales verticales, el arrastre del mineral, en el espacio de ataque se efectúa por gravedad y por el costado yacente. La explotación se realiza por pisos y por regla general con planos horizontales.

Fig. 1.7. Explotación de yacimientos minerales inclinados: a- con planos horizontales; b- con planos inclinados; Hincl- altura inclinada del piso; H- altura vertical del piso.

1.5

PARTICULA PARTICULARIDADES RIDADES MINERO-GEOLOGICAS DE LOS YACIMIENTOS MINERALES 

Los yacimientos minerales por sus elementos de orientación, estructura y composición son muy variados, lo que influye en forma determinada en los métodos de explotación. Las principales particularidades minero-geológicas, de los yacimientos minerales, que influyen en la explotación son las siguientes: 1.-

Irregulari Irregularidad dad de los elementos de orientación (potencia, ángulo de buzamiento y declinación, regularidad de los contornos).

2.-

Presencia de defectos geológicos.

3.-

Predominio de minerales y rocas de gran resistencia.

4.-

Acuosidad considerable del yacimiento.

5.-

Propagación del yacimiento a gran profundidad.

6.-

Composición inestable (polimetálica, zonal).

7.-

Contacto Contactoss imprecisos, mineralización frecuente de las rocas encajantes.

8.-

Dimensiones horizontales, del yacimiento, no muy grandes.

9.-

Tendencia de los minerales piríticos al auto incendio

 

 

. La potencia  del yacimiento ejerce una gran influencia en el método de explotación y

rendimiento de la empresa minera. Así un yacimiento con potencia menor a 0,6 - 0,8 m, tiene que explotarse con minado de las rocas de contacto. Yacimientos de potencia muy grande exigen la explotación por paneles, etc. La poca potencia del yacimiento, así existan grandes reservas del mineral útil, limita el rendimiento de la mina, debido a la dificultad de preparar a tiempo las reservas para el ataque de arranque. La frecuente variación de potencia, complica considerablement considerablementee la explotación del yacimiento (se rompe con la sucesividad de explotación de las secciones, se emplean diferentes sistemas de explotación, etc.). El ángulo de buzamiento , del yacimiento determina el método de arrastre del mineral útil

en el espacio de ataque, y a veces incluso, determina el método de explotación. Así por ejemplo, los yacimientos horizontales, o acostados, cuando c uando poseen una potencia no muy grande, se explotan sin dividirlos en pisos. Sistemas con almacenamiento, cuando la potencia no es mayor, se puede puede utilizar, solamente en los yacimientos con ángulo de buzamiento no inferior a 55 - 60. La frecuente variación del ángulo de buzamiento, en gran medida complica la explotación del yacimiento, exigiendo a veces, el franqueo de galerías auxiliares de preparación. La variación del ángulo de buzamiento del yacimiento de manera especial influye en los yacimientos de potencia no mayor. El ángulo de declinación  (rodadura), del yacimiento yacimient o tiene una gran influencia en la elección

del método de disposición de las galerías de destape. La presencia y especialmente la variación del ángulo de declinación con frecuencia ocasionan la necesidad de franquear galerías de destape complementarias (por ejemplo, piques ciegos). Las irregularidades irregularidades del conto rno  del yacimiento, presenta las mismas influencias que la

potencia y el ángulo de buzamiento. Además la irregularidad del contorno ocasiona pérdidas y dilución excesivas del mineral durante la explotación del yacimiento.   Los fr ecuentes ecuentes defectos defectos geológic os  (fracturas, fallas, discontinuidades, plegamientos) en

gran medida complican la exploración del yacimiento y su consecutiva explotación (se complica la preparación para el arranque y el sostenimiento de las galerías, se dificulta el trabajo del transporte subterráneo; en los sitios con defectos geológico, se observa una elevada presión de las rocas, disminución de la estabilidad y a veces una considerable afluencia de aguas subterráneas). La resistencia del mineral o de las rocas , determina el método de arranque y la

mecanización a emplearse en el trabajo. El principal método que se emplea para el arranque de los minerales y rocas resistentes, es el de perforación y voladura y el principal método mecanizado para el arrastre mineral en la frente de ataque, el de rastrilleo con scrapers. El arranque de minerales y rocas resistentes hasta el momento es un problema no resuelto.

 

 

La gran profundidad  de propagación, de la mayoría de los yacimientos, está determinados

por su origen origen interno profundo. En los actuales momentos los trabajos mineros eenn muchos países se realizan a a profundidad de 500 - 700 m, así, en los Urales en la URSS, a profundidad de más de 700 m; la mina más profunda del mundo es la de Inst Rand en África del Sur, la cual alcanza una profundidad de 3.500 - 3.700 m. Minas profundas, también existen en la India (Champión Rif), en el Canadá, América del Sur (Brasil) y otros países. La gran profundidad complica las labores mineras, debido a que bruscamente crece la presión de las rocas, la misma que frecuentemente se presenta en forma de disparos de rocas y golpes rocosos , también se complican los trabajos, debido a la elevación de la temperatura de las rocas con la profundidad. Así en la mina Inst Rand, la temperatura de las rocas sobrepasa los 51 centígrados. La frecuente ocurrencia, en esta mina, de disparos y golpes rocosos, ha obligado a los directivos de la mina pasar a franquear galerías fundamentales de destape y preparación en lo profundo del costado yacente del yacimiento, o en la así llamada zona de descarga de las rocas, la distancia no mayor del cuerpo mineral; emplear sistemas de explotación continúa con frentes largas y r ectilínea ectilíneas s y sacudidas de la frente con disparos de calas de avance con profundidad de 3 - 5 m. La lucha contra las altas temperaturas se efectúa empleando aire acondicionado, con instalaciones de máquinas refrigeradoras en las galerías subterráneas y descarga del calor sobre la corriente de agua o de aire viciado que sale de la mina. En las minas profundas de llaa India, el espacio explotado se rellena sólidamente con bloques de granito. La práctica demuestra la desventaja e incluso el daño que causan los pilares dejados a profundidades mayores a los 600 m, con respecto a la superficie. Por la composición, estructura y contenido, los yacimientos con componentes minerales útiles se presentan con una gran diversidad (óxidos minerales y sulfurosos, mono metálicos y polimetálicos, ricos y pobres, compactos y diseminados, etc.). La presencia de minerales de diferente calidad exige el empleo de arranque seleccionado, escogido del mineral e incluso el empleo de diferentes tratam tratamientos ientos tecnológicos. A veces parte de los minerales de determinada calidad, temporalmente es necesario dejarlos sin extraer, para realizar su explotación en lo posterior. El contenido, de los minerales útiles, generalmente disminuye con la profundidad de explotación y la producción debe compensarse con el aumento del rendimiento de extracción mineral y perfeccionamiento de la tecnología del tratamiento. Algunos yacimientos minerales, por ejemplo, en la URSS, los ricos minerales de hierro de la anomalía magnética de Kursk, de bauxita en los Urales y otros se encuentran fuertemente inundados. acuosidad El grado de acuosidad de un yacimiento semuy caracteriza porPor el coeficiente el cual para las diferentes regiones oscila en límites amplios. ejemplo en de llaa URSS, para, el yacimiento de KMA de Yakovleva, el coeficiente de acuosidad es de 5 m3/T, para Mirgalimsaisk 30 m3/T, y para los yacimientos de bauxita, de los Urales del Norte, es de 46 m3/T. La acuosidad del yacimiento tiene gran significado en el proceso de explotación: en presencia de la humedad, el mineral menudo, en los frentes de ataque, tiende a prensarse, por lo mismo es indispensable emplear sistemas de explotación adecuados a dichas condiciones; la considerable acuosidad del yacimiento ocasiona el hinchamiento y deslizamiento   de algunos minerales y rocas, disminuyendo la firmeza de las galerías franqueadas en dichos sitios. Los contactos im precisos precisos  del yacimiento, frecuentemente están condicionados por la baja

ley del mineral útil (minerales de oro, wolframio, y otros). Cuando Cuan do se explota este tipo de yacimientos bruscamente aumentan las exigencias en la exploración. El muestreo sistemático de las frentes debe dirigir permanentemente los trabajos de arranque.

 

 

Especial atención, debe mostrarse en la tendencia a disminuir la dilución y la pérdida de mineral. El yacimiento con superficie horizontal pequeña, eleva las amortizaciones de las galerías mineras fundamentales, complica la organización y la técnica de las labores mineras. Frecuentemente, en la explotación de este tipo de yacimientos, toda la superficie mineral, de un nivel dado, se encuentra en trabajo simultáneo y a veces varios niveles. Dificultades complementarias, aparecen en la preparación de las reservas para el arranque (destape y preparación inmediata de algunos niveles), necesidad indispensable de trasegar el mineral a los niveles inferiores, dificultades en la ventilación de las galerías, etc. La tendencia de los m inerales inerales pir íticos al auto i ncendio , en el proceso de su explotación, exigen

medidas especiales contra los incendios: (franqueo de galerías en estéril, ventilación independiente de los sectores de trabajo, construcción de tabiques de ventilación, preparación de reservas en cantidades considerables para el arranque, empleo de los correspondientes sistemas de explotación, enlodamiento profiláctico del espacio explotado, etc). 1.6

1. 1.6. 6.1 1

LAS LA S RESERVAS DEL YACIMIENTO Y SU VALORACION VALO RACION INDUSTRIAL 

Clasific Clasific ación de las reservas reservas y condic iones para la determinación de sus contor nos  

Las reservas minerales de un yacimiento, yacimient o, calculadas con los datos obtenidos en los trabajos tra bajos de exploración geológica, por su grado de reconocimiento y estudio tecnológico para el tratamiento se dividen en las siguientes categorías: probadas, probables, posibles y factibles, llamadas también de tipo A;B;C1 y C2. La construcción de una empresa minera debe permitirse, solamente en caso de que las reservas de mineral sean confirmadas por una comisi ón especializada especializada. En la URSS, por ejemplo existe la Comisión Estatal de Reservas (C.E.R.), que tiene perfectamente reglamentada las condiciones para la construcción de una empresa empresa minera. En nuestro país, se carece en absoluto de un organismo de este tipo, razón por la que se producen muchos fracasos y quiebras de compañías. En la URSS, la proyección de una empresa minera y la confirmación de las inversiones básicas para la construcción de la mina se permiten en base a las reservas minerales de las categorías A, B, y C1. Para yacimientos con estructura simple y potencia constante, no menos del 1O% de las reservas totales deben pertenecer a la categoría A, y no menos del 2O% a la categoría B. Para yacimientos, en los que la exploración para el cálculo de una parte de las reservas de la categoría A es costosa y nada ventajosa (debido a las pequeñas dimensiones de los cuerpos minerales, estructura complicada, mineralización irregular o diseminada), la proyección y construcción de la mina se permite en base a las reservas minerales de la categoría B + C1. A la categoría B, deben pertenecer no menos del 2O% de las reservas totales del yacimiento.

 

 

Para yacimientos de estructura muy complicada con muy compleja distribución de los componentes minerales, cuando, incluso, una espesa red de sondeos y galerías no garantiza una buena exploración, la elaboración del proyecto y financiación de la construcción de la mina es posible, incluso, en base a las reservas de la categoría C1, pero si se pone en claro, las condiciones de explotación del yacimiento y la tecnología de tratamiento para el mineral a explotarse. A más del cálculo de las reservas de las categorías A + B + C1, para la proyección de una empresa es indispensable tomar en cuenta las perspectivas de aumento de reservas (para poner en claro la posible profundidad de explotación, ampliación del tiempo de existencia de la empresa, elección del método de destape, disposición de los edificios, construcciones de vías férreas y escombreras para el estéril, etc.). En la resolución de estos problemas es indispensable tomar en cuenta las reservas de categoría C2, o durante la proyección de una empresa minera, hay que resolver el problema de delimitación de las reservas comerciales. En el proyecto, se toman como límites del cuerpo cuerp o mineral los establecidos por la exploración, cuando los contactos entre el mineral y el estéril son claros y precisos, y cuando con anticipación es conocido el contenido mínimo industrial (ley crítica) del mineral útil. útil. Cambios pueden existir, solamente en el caso que se explote conjuntamente algunos cuerpos minerales o se trate de rectificar los límites establecidos. Sin embargo, con frecuencia los límites para la explotación se establecen en base a cálculos. Es conocido, que la ley crítica de los minerales útiles depende del grado de desarrollo técnico y económico, de las condiciones de explotación, del grado de la tecnología para la explotación y tratamiento del mineral y de la presencia de minerales útiles acompañantes, etc. Cuando se analiza los materiales de la exploración geológica es indispensable tratar de emplear en su totalidad la riqueza del subsuelo. Así, por ejemplo, cuando se discute el problema sobre la explotación conjunta conjunt a o con abandono temporal de los minerales pobres, es necesar necesario io tomar en cuenta las condiciones geológicas concretas del yacimiento. En unos casos los minerales pobres pueden extraerse mediante explotación ulterior del yacimiento; en otros casos, los minerales pobres pueden quedarse totalmente perdidos, si no se los extrae conjuntamente con los minerales ricos.

1.6.2 Determinación de los límites del yacimiento en base a la ley crítica

Frecuentemente en el proceso de exploración del yacimiento, los límites se determinan en base a la ley crítica, tomada convencionalmente. En estos casos, el geólogo explorador no puede determinar con anticipación todas las condiciones técnico-económicas que surgen claramente, en lo posterior. Por estas razones, cuando se proyecta la mina, frecuentemente aparece la necesidad indispensable de revisar los límites del yacimiento y calcular de nuevo las reservas minerales. La evaluación de las reservas minerales del yacimiento y la determinación del contenido mínimo industrial, es un problema bastante dificultoso y en cada caso concreto debe resolverse de manera específica. En una serie de casos, el contenido mínimo industrial está expresando por la distribución natural de los minerales útiles en el yacimiento. Si los límites naturales no se pueden distinguir, entonces, cuando se determina la ley crítica debe tomarse en cuenta lo siguiente:

 

 

1. Con el decrecimiento de la ley crítica aumentan las dimensiones del cuerpo mineral y en consecuencia se incrementan las reservas del mineral y metal (Fig. 1.8);

Fig. 1.8. Gráfico de la variación de las reservas minerales y los componentes útiles: 1- mineral; 2componente útil. 2.- Decrece el contenido medio de metal en el cuerpo mineral. 3.- La cantidad de mineral extraído y de metal, generalmente 4.- La cantidad de metal extraído, del producto final, por lo

aumentan. general aumenta.

5.- Aumenta el rendimiento de la mina en mineral y metal. 6.- Baja el costo de explotación y tratamient tratamientoo por tonelada de crece en gran escala.

mineral, debido a que el rendimiento

7.- El costo de explotación y tratamient tratamientoo por tonelada de producto final, comunmente también disminuye, pero puede, a veces, crecer debido a la alta dilución del mineral. 8.- La suma total de las inversiones básicas en la construcción de la empresa crece, pero en cambio disminuye los gastos directos por tonelada de rendimiento anual. 9.- Por lo general, el tiempo para alcanzar el rendimiento proyectado para la empresa se alarga. En vista de que con la variación del contenido mínimo industrial del componente útil varía también, un gran número de índices, el problema de la elección de la ley crítica se puede resolver, solamente por el método de las variantes . El cálculo de reservas minerales y componentes útiles, así como también una serie de otros índices importantes, se efectúan dándose una serie de valores de contenido industrial del componente útil. Si en el mineral existen algunos componentes útiles, entonces uno de ellos, por su valor es el principal y los restantes son secundarios. El análisis de la dinámica de las reservas y la calidad industrial del mineral, se efectúa a base del componente principal, y el valor del resto de componentes, se toma en cuenta introduciendo un coeficiente de rectificación. Para la resolución del problema, generalmente se toman 3-4 valores de contenido mínimo

 

 

industrial del componente útil. Los puntos obtenidos del cálculo, se unen por medio de una línea recta o levemente curva. Esto permite realizar la interpolación e incluso la extrapolación de nuevos índices para el cálculo.

Fig. 1.9. Determinación del contenido mínimo industrial (ley crítica) de componente útil.

En la Tabla- 1.1, se dan los principales índices, obtenidos del cálculo para los siguientes valores de contenido mínimo industrial de componente útil: 1,O%; O,8%; O,6%; O4% (Fig. 1.9).

En la Tabla - 1.1, se ve claramente que los mejores índices se alcanzan, cuando la ley crítica es de O,6% . La ley crítica O,4% es completamente negativa, puesto que por un lado disminuye la cantidad de metal extraído y por otro se eleva el costo de éste último. TABLA-1.1 ------------------------------------------------------------MINIMO INDUSTRIAL % INDICES PRINCIPALES ------------------------------------------------1,0 0,8 0,6 0,4 -------------------------------------------------------------industriales de 3.000 4.000 6.500 13.000

Reservas

mineral yacimiento, (100%) (133%) (218%) (433%) en milesen deeltoneladas. Cantidad de metal total 27 (147%) (140%) nal,en miles de toneladas. Costo del metal en el pro(98%) (140%) Producción mineral anual (120%) (160%) (240%)

30 38,3 37,9

500 520 250

300

obtenido del producto fi-

(100%) (111%)

ducto final, dolares/T.

(100%) (104%)

490 700 400

600

de la empresa, miles de T.

Producción anual de pro- 2,25 2,5 final en la empresa, (100%) (102%) (104%) (84%) miles de toneladas.

2,35 1,9

(100%) ducto

 

 

Gastos básicos por T anual 1,33 1,43 (128%) (188%) millones de dolares.

1,70 2,50 extraida de producto final, (100%) (108%)

Gastos básicos por tonelada 1200 1100 (92%) (84%) (66%) dolares. Duración de la empresa, tomando en cuenta el procso de desarrollo y atenuación de los trabajos.

14

15

1000 800 19

25

Plazo para alcanzar la capa- 2 2,5 3 cidad de producción para la empresa, años. -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

3,5

de producción mineral anual (100%)

En este caso optamos, entonces, por el mínimo industrial de componente útil de O,6%, que corresponde a reservas minerales de 6.5OO mil toneladas.

1. 1.6. 6.3 3 Concepto sobre potencia mínima indust rial del yacimi yacimi ento

La determinación de la potencia mínima industrial es indispensable, cuando se efectúa la explotación de vetas muy angostas o de cuerpos minerales mantiformes acostados y en particular, cuando el trabajo se efectúa con minado de las rocas de contacto. A veces las rocas de contacto no contienen, en absoluto componentes minerales y otras veces contienen pero en cantidades pequeñas. La potencia mínima industrial, es indispensable determinar, también en la explotación de minerales diseminados (Fig. 1.1O). La potencia mínima industrial, naturalmente no puede ser menor que la potencia mínima de trabajo, determinada por las Reglas de Seguridad, para las labores mineras. A veces, hay que resolver el problema sobre la ventaja de incluir o no, en la explotación las vetillas paralelas a la veta principal. La inclusión de las vetillas, puede elevar considerablemente las reservas del yacimiento y resultar ventajoso, especialmente si las rocas de contacto contienen componente útil. El aumento de lamínimo potenciaindustrial de arranque en este caso, que cuando decrece el contenido de componente útil.influye de la misma manera

 

 

Fig. 1.1O. Determinación de la potencia mínima industrial del cuerpo mineral: a- veta mineral; bmacizo mineral.

Cuando se explota cuerpos minerales angostos, a veces, se utiliza el concepto de metro por ciento, que es el producto de la potencia del cuerpo mineral por el contenido en él de mineral útil. Este concepto tiene un determinado significado práctico, puesto que, cuando aumenta la potencia de arranque aproximadamente hasta 2 m, el costo por extracción mineral disminuye. La disminución del costo por extracción, puede hacer ventajosa ventaj osa la disminución del contenido mínimo industrial de componente útil en el mineral. CAPITULO 2