GEOMECANICA APLICADA AL PLANEAMIENTO Y EXPLOTACION DE YACIMIENTO DE MINERIA SUBTERRANEA PARTE 13

149 LONGWALL MINING DIMENSIONAMIENTO DE LOS PANELES  DE EXPLOTACION  En las minas de los EE.UU., los paneles tienen un ancho medio de 120 m a 290 m, y de largo de 610 m a 4260 m. Para paneles con ancho menor a 120 m, se denomina shortwall mining (minería corta).  Si mayor es el ancho del panel, la producción es también mayor.  En el ancho del planel influencian dos aspectos: • Económico • Técnico

297

VI. Longwall mining

LONGWALL MINING Detail of coal mining with drum sharer and self‐ advancing hidraulic support

Roof collapses behind  supported ares

Chain coveyor

Transport drift

Drift supported  by  yledidable steel arches

Belt conveyor

298

VI. Longwall mining

INTERCADE CONSULTANCY & TRAINING

www.intercade.org

150 LONGWALL MINING

Blasting barricade

Transport drift Pillars of timber/concrete To support roof

Slashing holes Tempeorary support

Scraper

299

VI. Longwall mining

LONGWALL MINING

300

VI. Longwall mining

INTERCADE CONSULTANCY & TRAINING

www.intercade.org

151 LONGWALL MINING

301

VI. Longwall mining

LONGWALL MINING longwall

Pipeline for CO2 mining Waste suspension

Pipeline for roadside Pack building material

Drag pipes  Roadside pack

Conceptual design of CO2 storage during longwall mining operations (from Busch et  al., 2007) 302

VI. Longwall mining

INTERCADE CONSULTANCY & TRAINING

www.intercade.org

152 LONGWALL MINING longwall

Pipeline for CO2 mining Waste suspension

Pipeline for roadside Pack building material

Drag pipes  Roadside pack

Conceptual design of CO2 storage during longwall mining operations (from Busch et  al., 2007) 303

VI. Longwall mining

SUBSIDENCIA MODES OF SUBSIDENCE Trough subsidance from coal Pillars punching into underclay

Sinkhole Subsidence From Mine Roof Collpase

Trough Subsidance From Crushing of Remaining Pillars

SOIL SHALE S SAND

TO NE

SHALE

L SE COA

AM

UNDE

RCLAY

COAL

RS P ILLA

E) STON (CL AY

WATER TABLE

Modified From Bruth, Et Al, 1978

304

VI. Longwall mining

INTERCADE CONSULTANCY & TRAINING

www.intercade.org

153 LONGWALL MINING SUBSIDENCIA Initial Surface Level

Depth from surface (m)

0 10 20

Subsided Surface Level

30 30 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150

26.5º angle of drawn

230

100 110 120 130 120 150 160 170 180 190 200 210 220

-100 -90 -80 -70 -60 -50 -60 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

160 170 160 150 200 210 220 230 240

Distance from initial goaf edge (m)

305

VI. Longwall mining

LONGWALL MINING PROCESO DE EXPLOTACION  Y SUBSIDENCIA 

Goaf

Coal Seam Hydraulic roof supports

306

Direction Longwall of mining shearer & conveyor

VI. Longwall mining

INTERCADE CONSULTANCY & TRAINING

www.intercade.org

154 LONGWALL MINING PERFIL TIPICO DE SUBSIDENCIA C of Panel

Max. tilt

Max. horizontal movement

Max. concave curvature

Max. tensille strain

Max. assistance

Depth of co over H

Ground Level

Max. cover M curvature Angle of draw

Max. compressive Max strain Radius of curvature

Panel width Wpa

Extracted seam thickness

Goaf Area

Seam

307

Smax 2

Point or inflection

VI. Longwall mining

LONGWALL MINING ELEMENTOS PRINCIPIALES DE SUBSIDENCIA

Approx. 1.4 x H Horizontal movement Max. Tilt

Initial ground level

Curvature (sagging) Horizontal movement Subsidence

Depth d cover H

Horizontal strain

Point of contraflexure

Horizontal strain

Final ground level

Curvature (hangging)

Angle of draw

Working face

T

Extrated thickness of coal seam

308

VI. Longwall mining

INTERCADE CONSULTANCY & TRAINING

www.intercade.org

155 LONGWALL MINING PRODUTIVIDAD

4,05

2,10

Longwall Convencional e outros Continuous Miner

2,50

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

Produtividade padral (Toneladas Curtas produzidas por trabalhador por hora)

309

VI. Longwall mining

LONGWALL MINING Ejemplo de deformación en el pilar, en la mina de Barro  Branco 30 km de cricíuma Deformación  de paredes de pilar de 9/4/2002 ate 10/22/2002 (P2‐C23‐2/4) – Extensómetro de hasta – 2.0m 

Diario acumulado

Tiempo (días)

310

VI. Longwall mining

INTERCADE CONSULTANCY & TRAINING

www.intercade.org

156 LONGWALL MINING Ejemplo de subsidencia en la mina de Barro Branco

311

VI. Longwall mining

SUBSIDENCIA

SAG SUBSIDENCE

Subsided earth

b d k bedrock

coal

underclay

312

VI. Longwall mining

INTERCADE CONSULTANCY & TRAINING

www.intercade.org

157 SUBSIDENCIA LIMIT OF SUBS IDENCE

ORIGINAL SURFACE

B MAXIMUM POSSIBLE ANGLE SUBSIDANCE OF DRAW

LIMIT OF SUBSIDANCE C

DEFORMED STRATA DEPTH OF OVERBURDEN D

CAVED STRATA

MINING H HEIGHT

COAL BED MINED OUT AREA WIDTH W

A

LEGEND

313

SOIL

SHALE

SILSTONE

LIMESTONE

SANDSTONE

COAL

VI. Longwall mining

SUBSIDENCIA

314

VI. Longwall mining

INTERCADE CONSULTANCY & TRAINING

www.intercade.org

158 SUBSIDENCIA

315

VI. Longwall mining

METODO ANALITICO Los parámetros geométricos y los geomecánicos de la mina de Tabas (Irán), en Longwall Mecanizado (TML)

316

VI. Longwall mining

INTERCADE CONSULTANCY & TRAINING

www.intercade.org

159 DETERMINACION DE ESFUERZOS INDUCIDOS En el primer paso, se calcula la tensión total aplicada sobre el pilar,, determinado p p por el método de Carr‐Wilson.

  V A    .z A 

 max  v   X 2  X1

c e  

 X1     c 

 max  k v   1 1  sin  k 1  sin 

317

e

 X2     c 

   



L s orL ss  max   v

Ls  0.15z 2  P  L ss  0.5Pw  z  w   1 .2 

VI. Longwall mining

METODO ANALITICO Donde  es el peso unitario del terreno, z es la profundidad (espesor del terreno de cobertura), σmax es f á i l constante t t de d forma, f ell esfuerzo máximo, c es la x1 e x2 es el pilar delimitado por los centros de las carreteras (expresada en distancia desde el panel extrajo), σ1 es la resistencia a la compresión del carbón (UCS), k es el factor de esfuerzo triaxial, φ es el ángulo de fricción, Ls y Lss es la carga de tope lateral en el pilar (con unidades de fuerza por unidad), unidad) de longitud con la longitud medida a lo largo del eje longitudinal de los pilares, para anchuras de panel superior menor que 0.6 veces la profundidad, respectivamente; y Pw es la anchura del tajeo. 318

VI. Longwall mining

INTERCADE CONSULTANCY & TRAINING

www.intercade.org

160 METODO ANALITICO En la siguiente etapa, la fuerza del pilar de carbón (capacidad de carga) se calcula por la fórmula Oraee‐Hosseini, que ha sido desarrollado 2007; Hosseini d ll d para la l mina de d TML (Hosseini, ( 2008;. Oraee et al, 2009a).

σρ = σ1 exp -0.43 + 0.668

319

w h

VI. Longwall mining

METODO ANALITICO En la siguiente etapa, la fuerza del pilar de carbón (capacidad de carga) se calcula por la fórmula Oraee‐Hosseini, mencionada anteriormente.

σρ = σ1 exp -0.43 + 0.668

w h

σP es la fuerza del pilar de carbón, σ1 es la resistencia a la compresión uniaxial (UCS) de  carbón muestra cúbica, y w y h son el ancho y la altura del pilar, respectivamente.

320

VI. Longwall mining

INTERCADE CONSULTANCY & TRAINING

www.intercade.org

161 METODO ANALITICO Método empírico

Método numérico

Método analítico

SENSITIVITY ANALYSIS OF PILLAR WIDTH AGAINST VARIATIONS IN OVERBURDEN DEPTHS

321

VI. Longwall mining

VII. SUBLEVEL CAVING  (hundimiento por subniveles)

322

INTERCADE CONSULTANCY & TRAINING

www.intercade.org

162 INTRODUCCION El método SLC se aplica de preferencia en depósitos de forma tabular, verticales o subverticales, de grandes dimensiones; tanto en espesor, espesor como en su extensión vertical. vertical También es aplicable en yacimientos masivos. La roca mineralizada debe presentar condiciones de competencia de suelos suficientes, para que las labores emplazadas permanezcan estables, con un mínimo de elementos de refuerzo.

323

VII. Sublevel caving

SUBLEVEL CAVING Ejemplo de un yacimiento en Filipinas

324

VII. Sublevel caving

INTERCADE CONSULTANCY & TRAINING

www.intercade.org

163 INTRODUCCION La roca circundante superpuesta debe ser poco competente, de manera que, se derrumbe con facilidad; ocupando el vacío dejado por la extracción de la roca mineralizada. mineralizada Es deseable que la roca mineralizada y el material estéril superpuestos sean fácilmente diferenciables y separables, de manera que se pueda minimizar su mezcla, reduciendo la dilución del mineral. Las operaciones de arranque, carguío y transporte del mineral, se realizan a partir de los subniveles, en una secuencia descendente.

325

VII. Sublevel caving

SUBLEVEL CAVING‐DESARROLLO Y PREPARACION  La construcción de la galería de transporte, la cual permite la subida para cara libre, los pasajes. Los subniveles deben estar espaciados entre 8 a 15 m, definidos por las galerías en el mineral (en esta etapa se extrae cerca de d 15 a 20% % del d l mineral), i l) localizados l li d en la l roca encajante piso.  Pueden ser abiertos u “ore passes” inclinados, que conectan los subniveles y niveles. En sección vertical, las galerías de subniveles son alternadas, de modo que, las situadas en subniveles adyacentes no estén alineadas una con otra.  Los trabajos de desarrollo y preparación son realizados con equipos mecanizados de alta calidad productividad.  Para los cuerpos de pequeña potencia de la disposición longitudinal se usa espesores a partir de 30 m, en sentido arranjo transversal.

326

VII. Sublevel caving

INTERCADE CONSULTANCY & TRAINING

www.intercade.org

164 SUBLEVEL CAVING ‐ DESARROLLO, PREPARACION Y  EXPLOTACION

MURO Y TECHO HUNDIDO

MINADO = VOLADURA Y CARGUIO

TALADROS PERFORADOS TALADROS DE PRODUCCION

NIVEL DE DESARROLLO NIVEL PRINCIPAL DE EXTRACCION

327

VII. Sublevel caving

SUBLEVEL CAVING‐DESARROLLO Y PREPARACION FRENTE DE ARRANQUE

PRODUCCION TERMINADA

CUERPO MINERALIZADO

ESCAPE DE AIRE DEL VENTILADOR ACARREO

VENTILADOR

GALERÍA DE TRANSPORTE ROCA

PASO DEL MINERAL MINERAL

CARGADO Y VOLADURA

20 - 36

CORTE A - A

CORTE B - B DESARROLLO

328

VII. Sublevel caving

INTERCADE CONSULTANCY & TRAINING

www.intercade.org

165 SUBLEVEL CAVING‐DESARROLLO DE LA MINA RANA GRUBER  AS, NORUEGA North‐East 

1200 meters

Vlain Access to mine, Ength 900 meters L250

Solo access Solo access Length 1400 meters

South vest Sio

Loading of trans Conveyer bet tunnel Ventilaton shat Length 550 meters Tunnel from L250 to L123 Length 1200 meters

Nen access tunnel Length 2200 meters

Railway tunnel

120 meters

329

VII. Sublevel caving

SUBLEVEL CAVING‐PROCESO DE EXPLOTACION  El arranque se inicia con un corte vertical para face livre (slot). En la primera detonación, el material cae en la cara libre y las subsiguientes caen sobre el material fragmentado. La perforación es realizada por jumbo tipo fandrill.  Para la detonación primaria se utiliza ANFO o los llamados (slurries), y la carga específica es casi el doble del usado en la explotación a cielo abierto.  La arranque secundario es realizado utilizando martillos, neumáticos o la boladura secundaria.  La carga del mineral se hace utilizando LHD, carga trasera, carga frontal o cargadores de brazos colectores.  El transporte puede ser hecho por LHD, camiones, carros transportadores (shuttle car) en el subnivel; y luego, se usa el flujo por gravedad, en los echaderos . También pueden usarse trenes.  El soporte necesario es sistema de terminos de roca moderado. La ventilación es otra operación auxiliar importante que se debe implementar.

330

VII. Sublevel caving

INTERCADE CONSULTANCY & TRAINING

www.intercade.org

166 SUBLEVEL CAVING‐PROCESO DE EXPLOTACION

331

VII. Sublevel caving

SUBLEVEL CAVING‐PROCESO DE EXPLOTACION

1. Preparations                              5. Loading 2. Driving a raise                            6. Loading the train at the main level 3. Cave‐drilling                               7. Unloading and crushing 4. Sub‐level caving/blasting

332

VII. Sublevel caving

INTERCADE CONSULTANCY & TRAINING

www.intercade.org

167 SUBLEVEL CAVING ‐ OPERACIONES DE EXPLOTACION  La perforación se realiza en forma radial ascendentes (“fanshaped”), de anillo y consistente en taladros l largsos, ejecutados j t d con equipos i mecanizados (jumbos); desde los subniveles.  La carga, transporte y descarga, en las áreas de producción son realizados con uso de los LHD, que descargan el mineral en los “ore pass”. Los subniveles son dimensionados, cuenta el rendimiento teniendo en cuenta, económico de los equipos LHD.

caved hanging-wall waste completed sublevel

caved waste rock

cutoff slot

ore drawing ore pass

drilling sublevel development footwall sublevel drift

333

VII. Sublevel caving

SUBLEVEL CAVING‐EXPLOTACION COM PERFORACION  RADIAL

334

VII. Sublevel caving

INTERCADE CONSULTANCY & TRAINING

www.intercade.org