Informe Metodos explotacion

Métodos de explotación

NOM BRE: Javier Morón Coronado CAR RERA: Ingeniería en minas ASIG NATURA: Métodos de explotación PROF ESOR: Geraldo Alcayaga FECH A: 14/12/2015

Contenid

1

Introducción...............................................................................................................4. pagina

2

Descripción de los métodos de explotación................................................................5 pagina 2.1

Cut and Fill........................................................................................................... 5 pagina

2.1.1

Características del método...........................................................................5 pagina

2.1.2

Principios del método....................................................................................5 pagina

2.1.3

Condiciones de aplicación............................................................................6 pagina

2.1.4

Desarrollo.....................................................................................................6 pagina

2.1.5

Labores de explotación.................................................................................7 pagina

2.1.6

Dilución en el método...................................................................................9 pagina

2.1.7

Recuperación del método.............................................................................9 pagina

2.1.8

Mecanización..............................................................................................10 pagina

2.1.9

Flexibilidad..................................................................................................10 pagina

2.1.10

Seguridad...................................................................................................10 pagina

2.1.11

Confiabilidad...............................................................................................10 pagina

2.1.12

Productividad..............................................................................................11 pagina

2.1.13

Inversión y costos de operación..................................................................11 pagina

2.2

Room and Pillar.................................................................................................12 pagina

2.2.1

Principio del método...................................................................................12 pagina

2.2.2

Perforación.................................................................................................13 pagina

2.2.3

Extracción del mineral desde los camiones................................................13 pagina

2.2.4

Sostenimiento del techo..............................................................................14 pagina

2.2.5

Ventajas......................................................................................................14 pagina

2.2.6

Desventajas................................................................................................15 pagina

2.3

Sublevel Stoping................................................................................................16 pagina

2.3.1

Principios del sublevel stoping....................................................................16 pagina

2.3.2

Desarrollos..................................................................................................16 pagina

2.3.3

Operaciones unitarias.................................................................................17 pagina

2.3.4

Impacto ambiental.......................................................................................18 pagina

2.3.5

Faenas en cual se emplea el método.........................................................19 pagina

2.3.6

Costos del método......................................................................................20 pagina

2.4

Método Open Pit................................................................................................21 pagina

2.4.1

Dilución y recuperación..............................................................................21 pagina

2.4.2

Impacto ambiental.......................................................................................21 pagina

2.4.3

Costo de operación.....................................................................................22 pagina

2.4.4

Generalidad del método..............................................................................22 pagina

2.4.5

Faenas mineras que utilizan este método...................................................23 pagina

2.4.6

Carguío y Transporte..................................................................................23 pagina

2.5

Block Caving......................................................................................................26 pagina

2.5.1

Condición de aplicación..............................................................................26 pagina

2.5.2

Principios....................................................................................................27 pagina

2.5.3

Desarrollo...................................................................................................28 pagina

2.5.4

Diseño.........................................................................................................29 pagina

2.5.5

Arranque.....................................................................................................29 pagina

2.5.6

Ventilación..................................................................................................29 pagina

2.5.7

Fortificación................................................................................................30 pagina

2.5.8

Costo y Comentario....................................................................................30 pagina

2.5.9

Aplicación mina el Teniente.........................................................................31 pagina

3

Conclusión................................................................................................................ 32 pagina

4

Bibliografía................................................................................................................ 33 pagina

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1 Introducción En este informe se relatara los métodos de explotación, Open Pit, Block Caving, Sublevel Stoping, Room and Pillar y Cut And Fill.

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2 Descripción de los métodos de explotación. 2.1 Cut and Fill. Este método de explotación es aplicado a depósitos metálicos de origen sedimentario. El cual consiste en arrancar el mineral por franjas horizontales y/o verticales. Una vez extraída una franja se rellena con material estéril, el cual sirve de piso de trabajo a los obreros y permite sostener las paredes de la cámara y en algunos casos especiales el techo.

2.1.1 Características del método. La explotación de corte y relleno puede utilizarse en yacimientos que presenten las siguientes características:  

Buzamiento fuerte , superior a los 40º de inclinación . Características físico-mecanicas del mineral y roca de caja relativamente mala (roca

 

incompetente). Potencia moderada (15 a 20 mts). Roca mineralizada de buena calidad.

2.1.2 Principios del método. Consiste en excavar el mineral por tajadas horizontales y/o verticales en una secuencia ascendente (realce) o descendente. Todo mineral arrancado es extraído del caserón. Todo el mineral arrancad es extraído del caserón. Cuando se ha excavado una tajada completa, el vacío dejado se rellena con material exógeno que permite sostener las paredes y sirve como piso de trabajo para el arranque y extracción de la tajada siguiente. El mineral se extrae a través de piques artificiales emplazados en relleno, que se van construyendo a medida que la explotación progresa hacia arriba. Como relleno, se utiliza el material estéril proveniente de los desarrollos subterráneos o de la superficie, también relaves o ripios de las plantas de beneficio, e incluso, mezclas pobres de material particulado y cemento para darle mayor resistencia.

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Fig.1 Principio del método.

2.1.3 Condiciones de aplicación. Se aplica por lo general en cuerpos de forma tabular verticales o subverticales, de espesor variable desde unos pocos metros hasta 15 o 20 m en algunos casos Se prefiere a otras alternativas cuando la roca encajadora (paredes) presentan malas condiciones de estabilidad (incompetente). En cambio, la roca mineralizada debe ser estable y competente, especialmente si se trata de cuerpos de gran espesor. El mineral extraído debe ser suficientemente valioso de modo que el beneficio obtenido por su recuperación compense los mayores costos del método.

2.1.4 Desarrollo. Una galería principal de transporte emplazada a lo largo de la base del caserón, dotada de las correspondientes instalaciones de carguío (buzones). Subnivel de corte inicial (undercut), ubicado entre 5 a 10 m sobre el nivel de transporte, y sus correspondientes chimeneas de acceso. Piques o chimeneas de ventilación, acceso y traspaso del material de relleno, comunicadas con la superficie o con un nivel superior. Arranque Se puede realizar con perforación horizontal como también vertical hacia arriba (bancos invertidos). Ambas soluciones tienen ventajas y desventajas. Dependiendo de las dimensiones del cuerpo mineralizado, espacios disponibles y capacidad productiva, es posible utilizar perforación manual (jack-legs o stopers) como también equipos tales como jumbos o wagon-drills.

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Fig.2 desarrollo del método.

2.1.5 Labores de explotación. Dentro de las labores de explotación, encontramos las operaciones unitarias que serán explicadas a continuación: 1.- Perforación: Se puede realizar con perforación horizontal como también vertical hacia arriba (bancos invertidos). Siendo el minado más común la perforación vertical o inclinada hacia el techo. Ambas soluciones tienen ventajas y desventajas. Es posible utilizar perforación manual El inconveniente en la perforación vertical es que la altura de tajeo se va aumentando, cuando el mineral es extraído.

Fig.3 Desarrollo de las perforaciones.

2.- Voladura : El trazo de la malla de perforación influye en la fragmentación del mineral así como la densidad de la carga explosiva, secuencia de iniciación y otros parámetros que son deducidos en base a experiencias de los supervisores y algunas teorías existen en nuestro

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medio. Como explosivo se viene usando explosivos de diferentes fábricas y accesorios de explosivos 3.- Carguío y Transporte: Una vez arrancado el mineral de la veta , éste queda depositado sobre el piso , procediéndose luego a limpiar o extraer el mineral acumulado por tolvas extremas o camiones de bajo perfil . La forma del tajeo condiciona la limpieza que de hecho conforma los operaciones: Carguío y transporte. Teniéndose como ejemplo los siguientes:      

Lampeo directo a mano. Con carro minero a mano o mecánico. Pala con tolva o pala auto vagón sin vía. Evacuación por gravedad. Transporte mecanizado. Rastrillaje

Fig.4. Esquema carguío y transporte. 4.- Relleno: El relleno que se comporta como un soporte, es una necesidad en los tajeos explotados. El objetivo es que no afecte a otras áreas de trabajo evitando el hundimiento y otros efectos tectónicos En minería subterránea existen tres tipos de relleno que son: 

Relleno convencional : El relleno para las labores excavadas provienen generalmente de: Material estéril de desarrollo .Se estima en 40% aproximadamente. Deposito natural de grava de superficie , 60%. La distribución del relleno en el tajeo es muy laborioso , llegándose a consumir hasta un 30% del tiempo del personal en tajeo , en mucho casos el piso no es uniforme, como



consecuencia existe una pérdida de mineral por dilución. Relleno hidráulico : El relleno hidráulico es una mezcla de relave combinado con el agua o bien arenas glaciares con agua y la pulpa es transportada mediante tuberías accionadas por bombas

o por gravedad a las labores. Dentro de sus ventajas podemos mencionar las siguientes: 1. El relave como el material se halla en forma gratuita. 2. Es mucho más eficiente, económico y veloz.

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3. La adición de cemento en la capa superior reduce la capa del mineral con el relleno. 4. Flexibilidad en las técnicas mineras permitiendo transformar el método de baja eficiencia a métodos eficientes. Dentro de sus desventajas tenemos: 1. Alta inversión inicial. 2. Mayor volumen de agua es introducida a la mina , requiriéndose la evaluación de bombeo o por gravedad. 3. Cuando en el relave exista gran cantidad de pirita se elevará la temperatura, produciéndose anhídrido sulfuroso, lo cual tiene como consecuencia provocar incendios.



Relleno hidroneumático : Es similar al relleno hidráulico, usándose para el transporte tuberías metálicas. Puede mezclarse con cemento y agua, la que es preparada en mezcladoras para este fin: la carga pasa por una tubería con diámetro apropiado, la misma da paso a una bomba neumática para enviar a los tajeos con alta presión de aire para rellenar los espacios vacíos.

2.1.6 Dilución en el método. Como sabemos la dilución es el tonelaje de material extraído por debajo de la ley de corte, este tonelaje puede ser desmonte netamente o mineral de muy baja ley que no alcanza la ley de corte, Para este tipo de método , la dilución fluctúa entre 5 y 10 %, siendo el porcentaje de 2%, el más común para Cut and Fill.

2.1.7 Recuperación del método. Tiene alta recuperación, puesto que el método selectivo, permite explotar cuerpos de baja regularidad y continuidad espacial. Tomando en consideración que tiene una alta recuperación, mayor al 90% alcanza muchas veces el 100%. Éste método va dirigido y enfocado hacia la pequeña minería, ya que , en este método la recuperación del mineral es más menos de 300 a 450 toneladas por día, siendo esta la cantidad correspondiente a este tipo de minería.

2.1.8 Mecanización. La mecanización de los trabajos de excavación en Cut and Fill , apunta a optimizar los tiempos de trabajo y obtener mayor eficiencia , logrando tener una mejor seguridad para el personal. Si hablamos de obras subterráneas se deben separar estas en dos partes: las permanentes y temporales, el ultimo es el caso del método Cut and Fill, Utilizando excavación de tipo convencional para perforación y tronadura y utilización de software Tunnel Manager, el cual permite registrar más allá de lo que se aprecia a simple vista en las condiciones de una

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construcción subterránea. Dentro de la mecanización utilizada en el método Cut and Fill tenemos los siguientes ejemplos:     

Jumbos LHDs Stopers Jacklegs Tuneladoras TMB ( tunnel Boring Machine) Road Headers o razadoras

2.1.9 Flexibilidad Su flexibilidad es muy alta puesto que se adecua a yacimientos con propiedades físicas y mecánicas incompetentes, con fuertes buzamientos, potencias moderadas y limites regulares del yacimiento.

2.1.10

Seguridad.

Ofrece una mayor facilidad para el control de la seguridad dentro de las labores de explotación en comparación a otros métodos subterráneos, tanto para la seguridad de los trabajadores como también para los equipos dentro de la faena minera

2.1.11

Confiabilidad

La confiabilidad tiene relación con la probabilidad que el diseño minero de Cut and Fill tenga para producir una determinada cantidad de mineral. Es función de la tasa de falla intrínseca de los componentes de los sistemas mineros y función del estado tensional presentado en la infraestructura. Esta tiene que ver con el porcentaje de recuperación lo cual son directamente proporcionales, es decir el grado de confiabilidad alcanza el 90% aplicado el en método cut and fill.

2.1.12

Productividad.

En cuanto a la productividad del método, Cut and Fill , podemos decir que es baja puesto que va entre 200 a 4500 tpd.

2.1.13

Inversión y costos de operación.

Es un método de alto costo, cuya aplicación se justifica cuando el mineral extraído tiene un valor asociado importante y las condiciones de estabilidad de la roca encajadoraasonaprecarias.

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El método de Cut and Fill tiene un alto costo de producción entre 40 – 150 $/t y en cuanto a sus inversiones podemos mencionar que los parámetros que ddeterminan el éxito del proyecto y que afectan inversión, flujos de caja, periodo de retorno y los beneficios son: • Reservas (tonelaje y ley) • Tasa de producción • Vida de la mina (desarrollo y explotación) • Productividad • Costo de mina del método Cut and Fill

2.2 Room and Pillar El método de explotación Room and Pillar o Caserones y Pilares, o también cámaras y pilares, consiste como su nombre lo indica, en la explotación de caserones separados por pilares de sostenimiento del techo. La recuperación de los pilares puede ser parcial o total, en este último caso, la recuperación va acompañada del hundimiento controlado del techo que puede realizarse junto con la explotación o al final de la vida del yacimiento, lógicamente el hundimiento del techo en este caso es totalmente controlado.

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En un principio, el método de caserones y pilares se llevaba en forma irregular, o sea, que las dimensiones y distribución de caserones se hacía sobre la marcha de la explotación, dejando pilares en forma irregular obedeciendo solamente a las características presentadas por el yacimiento, como por ejemplo zonas de más baja ley, diques de estériles etc. Hoy en día dado a las condiciones de mecanización y a los adelantos obtenidos en las técnicas de reconocimiento, el método, se planifica con anterioridad a la explotación propiamente tal, llevándose los caserones con una distribución regular como así mismo el trazado de los pilares. Este método de explotación es el único aplicable en el caso de yacimientos tabulares horizontales o sub-horizontales, con inclinaciones de hasta 30º. Se trata, por lo general, de depósitos estratificados de origen sedimentario

Fig.5 Método Room And Pillar.

2.2.1 Principio del método. Consiste en lo esencial en excavar lo más posible el cuerpo mineralizado dejando pilares de mineral que permiten sostener el techo de material estéril. Las dimensiones de los caserones y de los pilares depende de la mayor o menor competencia de la roca sobrepuesta (estabilidad del techo) y también de la roca mineralizada (estabilidad de los pilares), como asimismo del espesor del manto y de las presiones existentes. Por lo tanto el desarrollo del yacimiento va a depender de una serie de factores, todos relacionados entre sí, y que pesarán con mayor o menor importancia según las características del yacimiento. Dentro de los principales factores se encuentran la posición del yacimiento con respecto a la superficie del terreno, la forma, la simetría y estructura del cuerpo mineralizado. La tectónica del yacimiento es otro punto importante que deberá tenerse presente para la elaboración del programa de desarrollo.

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Fig.5 Esquema Room and Pillar.

2.2.2 Perforación. La perforación de los tiros de arranque puede hacerse de muchas maneras distintas, en mantos angostos el desquinche de los caserones puede hacerse con tiros paralelos al eje del caserón o tiros perpendiculares a dicho eje. Si las condiciones lo permiten, es común el uso de jumbos, máquinas que tienen gran capacidad de perforación.

2.2.3 Extracción del mineral desde los camiones. El mineral arrancado puede ser movido de muchas maneras diferentes dependiendo como en los puntos tratados anteriormente de las características del yacimiento, producción, grado de mecanización. En yacimientos horizontales o de baja pendiente (ángulo de manteo), cuya potencia no permite una mecanización, puede palearse a mano sobre carros y transportarse el mineral al exterior o vaciarse sobre Buitras. Si se justifica la instalación de Scrapers, es posible usarlos con ventajas cargando directamente sobre carros o sobre Buitras ubicadas frente a cada caserón; en este caso el Scrapers limita el largo del caserón (40 – 50 mts). Cuando los tonelajes arrancados son considerables y la pendiente favorable, el movimiento del mineral puede hacerse con palas mecánicas que cargan sobre camiones tales como Dumpers de 3.0 a 4.30 m³. Esta combinación pala – camión tiene la ventaja de distanciar bastante los puntos de extracción, además son de alto rendimiento y costo de operación bajo. En ciertas minas se ha llegado al uso de Cargadores Frontales de grandes dimensiones del balde que carga sobre camiones de 25 a 30 toneladas de capacidad.

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2.2.4 Sostenimiento del techo. Es un problema delicado y muy importante al proyectar una explotación por este método. La estabilidad del techo va a definir la distancia y sección de los pilares, y ancho de los caserones, (influida naturalmente por la potencia del yacimiento). A su vez, la densidad de pilares influirá fuertemente sobre la recuperación del yacimiento No hace muchos años atrás, la experiencia del comportamiento del terreno era la única manera de establecer una distancia máxima sobre pilares, lo que se obtenía después de varios años de explotación del yacimiento. Hoy en día, existe una ayuda, que de una manera u otra, coopera con el explotador de minas a la solución de este problema mediante el estudio de la mecánica de rocas. Puede decirse que es una rama relativamente nueva, actualmente en desarrollo, que da ciertas normas o guías en el estudio del problema de la luz máxima entre pilares y la sección más conveniente.

2.2.5 Ventajas.  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 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.  Es aplicable a grandes cuerpos mineralizados, con muchos frentes de desarrollos.  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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2.2.6 Desventajas.  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.  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, asciendo 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. ($/ton)  A medida que se incrementa el tamaño de las cámaras, las caídas de las rocas pueden causar un mayor daño a equipos o personas.

2.3 Sublevel Stoping Este método se aplica preferentemente en yacimientos de forma tabular verticales o subverticales de gran espesor, por lo general superior a 10 m. Es deseable que los bordes o contactos del cuerpo mineralizados sean regulares. También es posible aplicarlo en yacimientos masivos o mantos de gran potencia, subdividiendo el macizo mineralizado en caserones separados por pilares, que posteriormente se pueden recuperar. Tanto la roca mineralizada

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como la roca circundante deben presentar buenas condiciones de estabilidad; vale decir, deben ser suficientemente competentes o autosoportantes.

2.3.1 Principios del sublevel stoping

El sublevel stoping es un método en el cual se excava el mineral por tajadas verticales dejando el caserón vacío, por lo general de grandes dimensiones, particularmente en el sentido vertical.

El mineral arrancado se recolecta en embudos o zanjas emplazadas en la base del caserón, desde donde se extrae según diferentes modalidades.

La expresión "sublevel" hace referencia a las galerías o subniveles a partir de los cuales se realiza la operación de arranque del mineral.

2.3.2 Desarrollos.

Un nivel base o nivel de producción, consiste en una galería de transporte y estocadas de carguío que permiten habilitar los puntos de extracción.

Embudos o zanjas recolectoras de mineral. Cuando se trata de una zanja continua a lo largo de la base del caserón modalidad preferida en la actualidad se requiere el desarrollo previo de una galería a partir de la cual se excava la zanja.

Galerías o subniveles de perforación, dispuestos en altura según diversas configuraciones conforme a la geometría del cuerpo mineralizado.

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Una chimenea o una rampa de acceso a los subniveles de perforación, emplazada en el límite posterior del caserón. Una chimenea a partir de la cual se excava el corte inicial o cámara de compensación (slot) que sirve de cara libre para las primeras tronaduras de producción.

2.3.3 Operaciones unitarias.

Perforación y tronadura

En la versión convencional se perforan tiros radiales (abanicos) a partir de los subniveles dispuestos para esos fines. Se trata de tiros largos (hasta unos 30 m) de 2 a 3 pulgadas de diámetro, perforados de preferencia con jumbos radiales electro-hidráulicos y barras de extensión. En la versión LBH (long blast hole) se perforan tiros de gran diámetro (4 ½ a 6 ½ pulgadas), en lo posible paralelos y de hasta unos 80 m de longitud. Se utiliza equipo DTH.

Las operaciones de perforación y tronadura se pueden manejar en este caso en forma continua e independiente. Se puede barrenar con anticipación un gran número de abanicos, los que posteriormente se van quemando según los requerimientos del programa de producción.

Extracción, carguío y transporte

En su modalidad más antigua el mineral arrancado se cargaba directamente a carros a través de buzones dispuestos en la base del caserón.

La presencia de bolones frecuente en este método es un problema complicado, dado que no es posible reducir de tamaño en los buzones. Era necesario instalar estaciones de control (parrillas)

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antes de los buzones. También es posible la utilización de scaper para extraer el mineral, y luego arrastrarlo y cargarlo a carros de ferrocarril. En este caso, el manejo del material grueso o de sobretamaño es mucho más simple. Hoy en día se utilizan preferentemente equipos LHD para la extracción, carguío y transporte del mineral hacia estaciones de traspaso, donde es cargado a carros o camiones para su transporte final a superficie.

Ventilación

La utilización generalizada hoy en día de equipos cargadores diesel (LHD) para el manejo del mineral, exige disponer de una adecuada ventilación del Nivel de Producción. Para tal propósito, se utilizan las galerías de acceso o de cabecera ubicadas en los límites del caserón: el aire es inyectado por una de estas galerías y luego de recorrer el nivel es extraído por la otra.

Los subniveles de perforación se ventilan desviando parte del flujo de aire hacia las chimeneas o rampas de acceso a dichos subniveles.

Fortificación Como fuera señalado anteriormente, la aplicación de este método exige buenas condiciones de estabilidad tanto de la roca mineralizada como de la roca circundante. No requiere, por lo tanto, de la utilización intensiva o sistemática de elementos de refuerzo. Las galerías de producción en la base de los caserones se fortifican por lo general – según requerimiento – mediante pernos cementados o pernos y malla de acero (incluso shotcrete), atendiendo a las condiciones locales de la roca. En los subniveles de perforación se puede

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utilizar localmente elementos de refuerzo provisorios cuando las condiciones de la roca así lo requieran.

2.3.4 Impacto ambiental

2.3.5 Faenas en cual se emplea el método. Minera Talcuna: La compañía Minera Talcuna es una importante empresa de la mediana minería en la Región de Coquimbo, territorio ubicado en el norte de Chile. En esta zona geográfica, reconocida por ser uno de los distritos geológicos más atractivos del país, Talcuna ha desarrollado sus proyectos de exploración, extracción y procesamiento de concentrado de cobre aprovechando los distritos geológicos más atractivos del país.

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Anglo american división El soldado: es un yacimiento minero de la comuna de Nogales, en el sector de El Melón, ubicado a 132 kilómetros de Santiago y a 600 metros sobre el nivel del mar. Comprende una mina a rajo abierto y otra subterránea cuya explotación es por medio del método sublevel stoping, plantas de chancado e instalaciones para el tratamiento de minerales oxidados y sulfurados. La División El Soldado tiene una dotación aproximada de 1.400 trabajadores, entre personal propio y contratistas de operación y proyectos. En la actualidad, la mina es de propiedad de Anglo American Chile.

Atacama Kozar: S.C. Minera Atacama Kozan, es un yacimiento de Cobre descubierto el año 1991. En el año 2003 se comienza la operación con la extracción del mineral por medio del sistema Sub-Level Stopping con modificaciones a Open Level Stopping, luego de lo cual el mineral es tratado en una planta concentradora con una capacidad de 150.000 toneladas mes por medio del Sistema de Flotación aplicado a minerales sulfurados, los residuos de este proceso son transportados por un relaveducto a 17 Km., distantes de la faena al Tranque de Relaves ubicado en el sector denominado Quebrada del Gato.

Antofagasta Minerals división Michilla: Minera Michilla S. A. desarrolla sus actividades en un distrito de 133.000 hectáreas, ubicado en la cordillera de la costa de la región de Antofagasta, en la provincia del mismo nombre, distante a unos 1.500 km al norte de la capital Santiago. Esta Región del Norte Grande de Chile, está constituida por las provincias de Tocopilla, El Loa y Antofagasta y limita al norte con la Región de Tarapacá, al este con Bolivia y Argentina, al sur con la Región de Atacama y al oeste con el Océano Pacífico.

2.3.6 Costos del método.

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Fig.6 Costo asociado al metodo.

2.4 Método Open Pit.

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Fig.7 Esquema Open Pit.

2.4.1 Dilución y recuperación. Fijados los parámetros que determinan el grado de reservas económicas, A la hora de estudiar la explotación de las reservas hay que tener en cuenta que ningún método de explotación racional permite recuperar la totalidad de las reservas minables. También, al momento de establecer el programa de producción vendible hay que tener en cuenta la dilución del mineral, la que se produce como consecuencia de la aplicación práctica del método de explotación, tratándose por lo tanto de una contaminación del mineral. Por otro lado, cada etapa del proceso de producción de una sustancia (desde el mineral hasta la obtención final del metal) se caracteriza por un factor de recuperación. En la práctica, las recuperaciones mineras oscilan entre el 65%y el 95%, pudiendo estas ser menores cuando se trate de menas complejas y de textura muy fina. Centrándose en la recuperación minera, ésta indica el grado de aprovechamiento de las reservas de un yacimiento, e indirectamente las pérdidas de mineral que se producen.

2.4.2 Impacto ambiental. La minería a cielo abierto es una actividad industrial que consiste en la remoción de grandes cantidades de suelo y subsuelo, que es posteriormente procesado para extraer el mineral. Este mineral puede estar presente en concentraciones muy bajas, en relación con la cantidad del material removido. Este tipo de minería utiliza grandes cantidades de cianuro, sustancia altamente venenosa, que permite recuperar los metales del resto del material removido. Para

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desarrollar este proceso se requiere que el yacimiento abarque grandes extensiones y que se encuentre cerca de la superficie. Como parte del proceso, se cavan cráteres gigantescos que llegan a tener 150 hectáreas de extensión y hasta 200 metros de profundidad. Para extraer 0.01 onzas de oro, las compañías mineras necesitan remover y destruir una tonelada (2 mil libras) de suelo.

2.4.3 Costo de operación. Definidos los equipos pre seleccionados para la evaluación final, tendremos que realizar el análisis de costos para la mejores alternativas de flota de equipos, tomando en cuenta que el resultado del análisis de costos de la mejor alternativa, puede diferir del estimado para el diseño de la explotación y en función de la magnitud de la diferencia observada se evaluará la posibilidad de hacer un nuevo diseño con un modelo de costos más real.

2.4.4 Generalidad del método. Las minas a cielo abierto, o minas a tajo abierto, o más bien llamadas “Open Pit” son aquellas cuyo proceso extractivo se realiza en la superficie del terreno, y con maquinarias mineras de gran tamaño. Las labores características de este sistema de explotación son los: bancos, bermas, pista, talud final, talud de trabajo, plaza, corta, etc. En las Minas a cielo abierto la excavación se produce al aire libre, profundizando en la tierra y originando una hondonada. Las operaciones básicas en cualquier tipo de mina son tres: Perforación, tronadura, carguío y trasporte. Es una explotación en superficie que extrae en franjas horizontales llamados bancos, en forma descendente a partir del banco que está en la superficie. Normalmente para la remoción de un banco de mineral es necesario extraer el material estéril que lo cubre, lo que se llama desbroce y expresa una relación de tonelaje de desmonte a mineral, este ratio es totalmente variable entre las minas ya que dependen netamente de la posición y tipo de yacimiento, que es totalmente variable. Este tipo de explotación es de gran volumen y se aplica en yacimientos masivos de gran tamaño, cerca de la superficie, puesto que a mayor profundidad aumentará la cantidad de material estéril a remover (radio de desbroce) aumentando en consecuencia el costo de producción.

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Para la explotación de una mina a cielo abierto, es necesario excavar, con medios mecánicos o con explosivos, los terrenos que recubren o rodean la formación geológica que forma el yacimiento. Estos materiales se denominan, genéricamente, estéril, mientras que a la formación a explotar se le llama mineral. El estéril excavado es necesario apilarlo en escombreras o botaderos fuera del área final que ocupará la explotación, con vistas a su utilización en la restauración de la mina una vez terminada su explotación. Las minas a cielo abierto son económicamente rentables cuando los yacimientos afloran en superficie, o se encuentran cerca de la superficie, con un recubrimiento pequeño o la competencia del terreno no es estructuralmente adecuada para trabajos subterráneos (como ocurre con la arena o la grava). Cuando la profundidad del yacimiento aumenta, la ventaja económica del cielo abierto disminuye en favor de la explotación mediante minería subterránea

2.4.5 Faenas mineras que utilizan este método.        

Collahuasi - Región de Tarapacá Escondida – Antofagasta Los Pelambres – Antofagasta Mantos Blancos – Antofagasta Pascua Lama – Atacama Chuquicamata – Calama Candelaria – Copiapó El Teniente – Rancagua

2.4.6 Carguío y Transporte El objetivo del proceso es “Retirar el material tronado de la frente y transportarlo adecuadamente a su lugar de destino”, lo cual se puede resumir en la siguiente secuencia: 1

Preparación de la zona de trabajo

2

Posicionamiento de equipos

3

Retirar el material tronado desde la frente de trabajo (Carguío)

4

Traspaso del material al equipo de transporte dispuesto para el traslado

5

Transporte del material a su lugar de destino (Planta, acopio, botaderos, etc.)

6

Descarga del material

7

Retorno del equipo de transporte al punto de carguío (si es que se requiere su retorno).

Esta secuencia se cumple hasta que haya sido retirado el material requerido de la frente. Como lo mencionamos anteriormente, este proceso productivo es el más influyente en los costos de operación (45% al 65% del costo mina), por lo que es de gran importancia garantizar un

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ambiente de operación apto para lograr los mejores rendimientos de los equipos involucrados, tanto en la parte física (material, equipos, mantención, disponibilidad, insumos, etc.), como en la parte humana (operadores, mantenedores, jefes de turno, etc.).

¿Cuándo se lleva a cabo? Una vez que el material ha sido tronado y que se ha revisado el área verificando que la operación será segura (tiros quedados, colpas muy grandes, derrumbes, etc.), se procede a preparar la zona de carguío (sello), para lo cual se requerirá (si es necesario) de equipos de apoyo como Bulldozers, wheeldozers, cargadores de servicio, camiones de riego, que dejen expedito el sector para la operación de los equipos de carguío y transporte. Cumplido con esto se posiciona el equipo de carguío con su correspondiente flota de equipos de transporte para iniciar la operación. En minas de rajo abierto la preparación del sello no constituye una operación unitaria para el ciclo de carguío y transporte, ya que por lo general es más de una la zona a cargar y mientras los equipos de carguío y transporte operan en un sector, los equipos de apoyo están preparando otro.

¿Qué se hace? Fundamentalmente lo que se hace es extraer el material quebrado (tronado) desde la frente de operación por el equipo de carguío, para luego ser depositado en el equipo de transporte, lo cual se logra posicionando el equipo (cargador frontal o pala) frente al material cargado, en un área donde tanto el equipo de carguío como los equipos de transportes puedan operar sin problemas. El equipo de carguío penetra el material tronado con su balde, llenándolo y desplazándolo hacia el punto de descarga, donde el balde es vaciado sobre la tolva del equipo de transporte (o recipiente). Esto se repite hasta que el equipo de transporte alcance su llenado operacional y sea reemplazado por otro equipo de transporte para continuar cíclicamente hasta agotar el material de la frente de trabajo. Los equipos de transporte trasladarán el material a su destino parcial o final, ya sea a botaderos (estéril), acopios de mineral con baja ley, acopios de lixiviación, acopios de mineral de alta ley, chancado, etc., donde procederán a descargar el material y retornar a la operación (carguío, reserva o mantención).

¿Con qué se hace? La operación de realiza con equipos adecuados, según la descripción del proceso, es decir dependiendo de la continuidad del proceso y los equipos involucrados. Para el carguío se cuenta con variados equipos como Cargadores frontales, Palas hidráulicas de excavación frontal o retro excavadoras, Palas cable, Dragalinas, Rotopalas, etc., para el caso del transporte se cuenta con equipos como Camiones convencionales (carreteros), Camiones articulados, Camiones fuera de carretera, Ferrocarriles, Correas transportadoras, Mototraillas (auto cargadoras), etc. La flota seleccionada tendrá relación directa con las características de la mina, tanto físicas, geométricas

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y operacionales (rendimientos exigidos). (Ver texto Maquinarias y Equipos Mineros para la Explotación de un Rajo Abierto). Seguridad, Salud y Medio Ambiente En estas operaciones por lo general se producen algunos problemas como el levantamiento de polvo en la carga, descarga y transporte de los materiales, lo cual puede significar una disminución de los rendimientos en los equipos al disminuir la visibilidad y con el consiguiente riesgo que implica no disponer de una buena visibilidad.

2.5 Block Caving.

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2.5.1 Condición de aplicación. El método de block caving se aplica, casi sin excepción, en yacimientos masivos de grandes dimensiones, como son por ejemplo, los depósitos minerales diseminados conocidos con el nombre de cobres porfídicos, de gran ocurrencia e importancia económica en nuestro país. También es posible su aplicación en cuerpos de forma tabular de gran espesor. Sus mejores condiciones de aplicación se dan en rocas mineralizadas relativamente incompetentes, con un alto índice de fracturas, que se hunden con facilidad quebrándose en fragmentos de tamaño reducido. Sin embrago, la tecnología disponible hoy en día permite también su aplicación en macizos rocosos que presentan alta resistencia a fragmentarse. Es muy deseable o casi imprescindible que los límites del depósito sean regulares y que la distribución de leyes sea uniforme. Este método no permite la explotación selectiva o marginal de cuerpos pequeños, como a la inversa, tampoco es posible separar sectores de baja ley incluidos dentro del macizo mineralizado.

Fig.8 Método Block Caving.

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2.5.2 Principios En lo esencial, este método consiste en inducir el hundimiento de una columna mineralizada, socavándola mediante la excavación de un corte basal, proceso que se realiza aplicando las técnicas convencionales de perforación y tronadura. Los esfuerzos internos pre-existentes en el macizo rocoso (gravitacionales y tectónicos), más los inducidos por la modificación de sus condiciones de equilibrio debido al corte basal, generan una inestabilidad en la columna de roca o loza inmediatamente superior. Esta se desploma parcialmente rellenando el vacío creado y la situación de equilibrio tiende a reestablecerse. El mineral derrumbado se extrae por la base a través de un sistema de embudos o zanjas recolectoras excavados previamente, generando así nuevas condiciones de inestabilidad. El fenómeno continúa y el desplome o hundimiento de la columna se propaga así sucesivamente hasta la superficie, proceso que en la terminología minera se denomina subsidencia. El proceso termina cuando se ha extraído toda la columna mineralizada. El material estéril sobrepuesto desciende también ocupando el vacío dejado y en la superficie se observa la aparición de un cráter. Dependiendo de su extensión vertical, el cuerpo mineralizado puede ser explotado a partir de uno o de varios niveles de producción que se hunden sucesivamente en una secuencia descendente. Las alturas de columna entre los noveles pueden variar entre 40 a 300 metros.

Se distinguen en la práctica dos modalidades de aplicación de este método: 1. Block Caving propiamente tal, en que cada nivel se subdivide en bloques virtuales de área basal entre 3.600 m

2

(60 x 60 m) a 10.000 m

2

(100 x 100 m), que se hunden

sucesivamente en una secuencia discreta. 2. Panel Caving, que consiste en un hundimiento continuo de áreas o módulos de explotación de dimensiones menores.

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2.5.3 Desarrollo 

Nivel de producción: conjunto de galerías paralelas espaciadas entre 15 a 30 m donde se realiza la operación de extracción del mineral según diversas modalidades. Incluye las



correspondientes galerías de acceso o cruzados de cabecera. Nivel de hundimiento (UCL): conjunto de galerías paralelas espaciadas entre 15 a 30 m a partir de las cuales se realiza la socavación o corte basal de la columna mineralizada. Se ubica a una cota entre 7 a 20 m sobre el nivel de producción. Incluye las



correspondientes labores de acceso o galerías de cabecera. Embudos o zanjas recolectoras de mineral, brazos o estocadas de carguío. Se trata de excavaciones que conectan el nivel de producción con el nivel de hundimiento, y que



permiten o facilitan la extracción del mineral. Piques de traspaso: son labores verticales o inclinadas que conectan el nivel de



producción con el nivel de transporte. Nivel de transporte: conjunto de galerías paralelas espaciadas entre 60 a 120 m, donde llega el mineral desde el nivel de producción. Ahí se carga por intermedio de buzones a un sistema de transporte que lo conduce a la planta de chancado, que



puede estar ubicada en superficie o en el interior de la mina. •Subnivel de ventilación: conjunto de galerías paralelas espaciadas entre 60 a 120 m, y los correspondientes cruzados de cabecera, ubicadas bajo el nivel de producción (15 a 30 m). Incluye las chimeneas por donde se inyecta o se extrae el aire hacia y



desde el nivel de producción respectivamente. •Subnivel de control y/o reducción: puede ser o no necesario, dependiendo de la geometría del cuerpo mineralizado y de las características de la roca.

Fig.9 Esquema del desarrollo del metodo.

2.5.4 Diseño.

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Simplificando bastante las cosas, en lo esencial, el diseño de un block caving lo determina la clasificación geomecánica del macizo rocoso a hundir, que se traduce en una estimación de la granulometría esperada del material producto del hundimiento. Numerosas investigaciones con modelos a escala, validadas por la práctica, concluyen que el diámetro de la columna que se extrae aisladamente por un punto de extracción es proporcional al tamaño del material. Si la extracción o tiraje es interactiva, vale decir, a partir de puntos de extracción múltiples, ese diámetro puede aumentar hasta 1,5 veces. En suma, la granulometría o tamaño del producto determina el espaciamiento máximo posible de la malla de extracción, de modo que los elipsoides de tiraje se intersecten. A su vez, dicho espaciamiento determina la configuración geométrica modular del sistema de labores.

2.5.5 Arranque Sólo se requiere perforación y tronadura para socavar o cortar la base de la columna mineralizada, corte de una altura que oscila entre 5 a 15 m. A esta operación se le denomina hundimiento, y se realiza con tiros radiales en abanico de 50 a 75 mm de diámetro barrenados con jumbos electro-hidráulicos. La longitud de estos tiros puede variar entre unos 5 a 20m. El resto de la columna se desploma y se fragmento por el efecto combinado de los esfuerzos naturales que actúan sobre el macizo rocoso y el desequilibrio generado por el proceso de socavación basal.

2.5.6 Ventilación El block caving es un método que requiere un suministro intensivo de ventilación, en especial al nivel de producción, donde se concentran un conjunto de operaciones altamente contaminantes

con

presencia

de

personal:

extracción

y

traspaso

(polvo);

tronadura secundaria (gases); y también, en muchos casos, carguío y transporte con equipo diesel (polvo y gases). La solución clásica es disponer un subnivel de ventilación ubicado unos pocos metros más abajo del nivel de producción (15 a 30 m). Consiste en un conjunto de galerías paralelas coincidentes y alineadas con las galerías de cabecera o cruzados de acceso a los bloques.

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El aire fresco se inyecta a las galerías de producción a través de chimeneas, recorre estas galerías y retorna al subnivel de ventilación por otras chimeneas similares ubicadas en la línea de bloques siguiente. Para tales efectos, es necesario disponer de túneles y/o piques principales de inyección y extracción de aire, dotados de los correspondientes ventiladores. Estas labores forman parte de lo que se denomina infraestructura general de la mina.

2.5.7 Fortificación. El principal problema dice relación con la estabilidad de las labores del nivel de producción. Estas labores son sometidas a intensas solicitaciones inducidas por la redistribución y concentración de esfuerzos asociadas al proceso de hundimiento. En presencia de roca poco competente con buenas características de hundibilidad, donde es posible aplicar un sistema de extracción manual con galerías de sección pequeña (2,4 x 2,4 m), la solución más socorrida y clásica consiste en una fortificación sistemática con marcos de madera. En condiciones similares a las anteriores, pero con un sistema de extracción con palas de arrastre o scrapers, se utiliza por lo general un revestimiento continuo de hormigón. Si las condiciones son menos rigurosas, puede ser suficiente un apernado conjuntamente con malla de acero y shotcrete. Cuando se trata de roca competente (granulometría gruesa), donde se aplica un sistema de extracción mecanizado con equipos LHD, se requieren galerías de sección más grande (4,0 x3,6 m). En estos casos, dependiendo de las condiciones locales, se recurre a soluciones que contemplan progresivamente apernado sistemático, malla de acero y shotcrete. Las situaciones más críticas se presentan en las intersecciones de las galerías de producción con los brazos de carguío y en las viceras de los puntos de extracción. Para mantener su estabilidad se recurre, en la mayoría de los casos, a fortificación con marcos de acero y hormigón armado.

2.5.8 Costo y Comentario En yacimientos masivos de baja ley, el método por block caving hoy en día es el que permite alcanzar la mayor capacidad productiva con el menor costo de explotación (4 a 5 US$/ton). En tal sentido, el caso de aplicación más relevante a nivel mundial es la mina El Teniente de Codelco Chile, con una producción que supera las 100.000 tpd, lejos la mina subterránea más grande del mundo.

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La tecnología disponible en la actualidad permite su aplicación en macizos rocosos de las más diversas condiciones geomecánicas. No obstante, las bondades del diseño minero dependen en gran medida del acierto en la estimación de la granulometría del material hundido. Las metodologías para tratar este problema no siempre conducen a soluciones correctas. El método acepta diferentes variantes, algunas de las cuales aún se encuentran a nivel de enunciado conceptual y otras en etapa de experimentación o validación a escala industrial. Las posibilidades de innovación no están agotadas. Permite una buena recuperación de las reservas comprendidas dentro de los límites del área a hundir, pero su selectividad es prácticamente nula. La dilución se puede manejar dentro de límites aceptables (< 10%) con un buen control de tiraje. La preparación de un área a hundir requiere de un gran volumen de desarrollos previos al inicio de la explotación. Esto significa mayores plazos de puesta en marcha y fuertes inversiones antes de producir. Es un método de escasa flexibilidad, que no acepta grandes modificaciones una vez iniciada la producción. Situaciones adversas no previstas o errores de apreciación de las condiciones geomecánicas del macizo rocoso, pueden conducir al abandono o la pérdida de reservas importantes.

2.5.9 Aplicación mina el Teniente

Fig.10 Block Caving mina el Teniente.

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3 Conclusión Durante la elaboración de este informe pude concluir que la información principal que se debe tener en cuenta antes de seleccionar cualquier método de explotación, es la información geológica. Esta información nos dará la forma de nuestro yacimiento, las diferentes calidad de roca para construir nuestras rampas y fortificaciones, la presencia de niveles freáticos, etc. También se debe contar con los equipos y maquinarias adecuadas al método ya que, al seleccionar mal un equipo los costos de producción serán más elevados. Poseer un personal altamente calificado es de vital importancia, en especial en los métodos de explotación subterránea donde el factor espacio es una determinante para el movimiento de los equipos de carguío y transporte. Los costos de los diferentes métodos de explotación expuesto en este informe son bastantes altos, ya que involucra bastante mano de obra y equipos bastantes especializados, pero para apalear estos costos tan enormes se disminuye con la producción de mineral, entonces mientras más produzco mis costos disminuyen.

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4 Bibliografía Para la elaboración de este informe se extrajo información de:  

Apuntes de métodos de explotación, Universidad de Chile Informe Cut and FIll, Ivan Ramirez, Javier Moron, Ricardo Bustos, Alexandra



Donayre y Javiera Palacios. Informe Room and Pillar, Obed Arrascue, Lonel Maluenda, Leticia Gutierrez,



Ignacio Mera y Exequiel Hernandez. Informe Sublevel Stoping, Graciela Bravo, Roberto Cárdenas, Abraham Díaz y

 

Katherine Salas. Informe Open Pit, Grupo 5 Apuntes Block Kaving, Universidad de Concepción.