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GEOMECANICA DEL MINADO MASIVO TAJEOS POR SUBNIVELES CON PILARES CORRIDOS MINA MARCAPUNTA NORTE – SOCIEDAD MINERA EL BROCAL Eder Salazar Dulanto David Córdova Rojas

INDICE I.

  ANTECEDENTES

II.

METODO METO DO DE MI MINA NADO DO:: TAJ AJEO EOS S POR POR SUBN SUBNIV IVEL ELES ES CON CON PILARES CORRIDOS Rasgos Geológicos. I. II. Investigaciones Geomecánicas I. III. Generalidades del Método de Minado

III.

RECUPERACION DE PILARES PILARES CON RELLENO RELLENO CEMENTADO CEMENTADO Investigaciones Geomecánicas II. I. II. Evaluación Geotécnica del Relleno. III. Recuperación de Pilares

IV.

  CONCLUSIONES

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ANTECEDENTES Sociedad Minera El Brocal S.A.A. venía explotando minerales de cobre en su yacimiento Marcapunta Norte a un ritmo de producción de 1,000 tpd utilizando el método de minado de cámaras y pilares cuadrados, con cámaras de 9 m de ancho y pilares de 6 m de lado y de 12 m de altura. •

Dado los precios actuales del cobre se proyectó incrementar la producción a 4,000 tpd, requiriéndose para ello de un método de minado masivo, seguro y eficiente . •

• Para

cumplir con el objetivo se realizó una evaluación geomecánica, se definió y dimensionó el método de minado tajeos por subniveles con pilares corridos, con cámaras entre 7 y 10 m de ancho, pilares corridos entre 8 y 10 m de ancho, alturas de tajeos y pilares de 19 a 30 m y las longitudes de los mismos de 30 a 53 m. Asimismo, se realizó una evaluación geomecánica de la masa rocosa, a fin de definir las mejores alternativas de recuperación de los pilares corridos, definiendo también el sistema de relleno a utilizarse para la citada recuperación. •

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UBICACION

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RASGOS GEOLOGICOS - INVESTIGACIONES GEOMECANICAS I •

El yacimiento esta conformado por mantos que se encuentran emplazados en calizas silicificadas de la Formación Calera.

•

La caja techo y piso están formados por calizas con intercalaciones de margas y limoarcillitas; subyaciendo al manto se encuentran brechas de la Formación Pocobamba (Miembro Shuco).

•

 Hacia el lado Este de las zonas mineralizadas se exponen rocas dacitas porfiríticas pertenecientes al domo Volcánico Marcapunta.

•

Mapeos geotécnicos de detalle de las labores mineras de la explotación antigua.

•

Registros geotécnicos de los testigos de los sondajes diamantinos.

•

Campaña de muestreo y ensayos in-situ y de laboratorio de mecánica de rocas.

•

 Caracterización de la masa rocosa del yacimiento. Estimación de la calidad de la masa rocosa. Elaboración de la zonificación geomecánica del área de estudio. 5

PLANO GEOMECANICO

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GENERALIDADES DEL METODO DE MINADO Pilares corridos (tajeos secundarios)

Galería principal transversal inferior

Galerías perpendiculares (cámara – tajeo primario)

Galería principal transversal superior

N

S 7

GENERALIDADES DEL METODO DE MINADO

Block 9303

N° Tajos Preparados: 2 N° Tajos en Preparación: 3

Parámetros de Explotación: Ancho de tajeo: 10 m Altura de Tajeo: 28 m Longitud de Tajeo: 30 – 53 m Ancho de Pilar: 10 m

B lock 9303

APERTURA DE LOS TAJEOS PRIMARIOS (Cámaras) con SLS

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VERIFICACION DE LA ESTABILIDAD DE CAMARAS Y PILARES

DISEÑO GEOMECÁNICO POR MÉTODOS NUMÉRICOS •Block 9303. Simulación del minado en la Sección 586. Los pilares tienen 10 metros de ancho, 30 metros de altura y cámaras de 10 metros de abertura. Los pilares tienen un factor de seguridad de 1.2 y el techo de las cámaras el factor de seguridad es 1.3. 10

GRAFICO DE ESTABILIDAD DE PILARES

Verificación de la estabilidad de pilares en adición al diseño de los mismos utilizando el criterio de   “área tributaria” para estimar los esfuerzos actuantes sobre los pilares y el criterio de Lunder y Pakalnis (1997) para estimar la resistencia de los pilares. 11

INVESTIGACIONES GEOMECANICAS II

•

Para la recuperación de los pilares, en una primera fase se realizaron investigaciones geomecánica básicas.

•

 En una segunda fase, se integró la información obtenida en la fase anterior, con el fin de evaluar las condiciones de estabilidad de las excavaciones asociadas a la recuperación de los pilares y al minado en general.

•

  Se evaluó la disponibilidad de materiales a ser utilizados como relleno y se llevó a cabo el muestreo.

•

 Se caracterizó a los materiales a ser utilizados en el relleno, en base a ensayos de laboratorio, evaluándose la resistencia de los diferentes tipos de relleno.

•

Finalmente se dan las recomendaciones sobre el sistema más adecuado de relleno a utilizarse en Mina Marcapunta Norte.

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INVESTIGACIONES SOBRE RELLENO CEMENTADO

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EVALUACION GEOTECNIA DEL RELLENO •

Respecto al relleno para la recuperación de los pilares de Marcapunta Norte, con cada uno de los materiales que se tienen disponibles en la mina o combinación de ellos, se han investigado diferentes posibilidades de relleno cementado.

•

  Para el caso de los relaves se ha evaluado el relleno hidráulico cementado (CHF) con relaves solos y combinado con escorias y el relleno detrítico (RD). Está para ser evaluado el relleno en pasta (PF).

•

Para el caso de los desmontes y materiales gravosos de la Cantera Unish, se ha evaluado con cada uno de estos materiales y combinado con escorias su utilización como relleno cementado con agregados (CAF) EVALUACION

CHF

CAF

RD

Resistencia

+/-

+

-

Costos

+/-

-

+

-

+

+

Disp. material

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ESPECIFICACIONES TECNICAS CAF

CRITERIOS PARA ESTIMAR LA RESISTENCIA COMPRESIVA H

H* W L G Cb F

= = = = = = =

Altura de la pared vertical del relleno expuesto Altura promedio respecto a la superficie potencial de deslizamiento Ancho del tajeo primario Longitud del tajeo Peso unitario in-situ del relleno cementado Resistencia al corte (cohesión) del relleno cementado Angulo de fricción del relleno cementado

L

   W

 B

P es  o    d e  l b lo    e    LW H *  qu

C 

Requerimientos de resistencia del relleno cementado (kPa) Altura del relleno

Resistencia al corte constante en la pared Cb(WH*)

H* H

Longitud del relleno expuesto (m)

expuesto (m)

30

40

50

20

450

500

536

30

563

643

703

W cos

R e si s    te    nc  i a    c oh  e   s  i ó  n    + f a l c or t  e  ri c  c  i ó  n   

W.tan

 A

S u pe   r f i c    ie    p o r  t en   c  i a   l  d e  d es  l i z    am   i e  n   t o   

= 45 + /2

 D

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RECUPERACION DE PILARES

Vista en Planta: Block Mineralizado

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MINADO CON PILARES CORRIDOS Crucero superior 

Corte B-B’ Sección Transversal Crucero inferior 

a) Explotación horizontal, crucero superior e inferior.

 b) Explotación vertical, perforación con taladros  para voladura controlada.

c) Limpieza del mineral roto, mediante scoop eléctrico a control remoto.

d) Relleno del tajeo con relleno cementado con agregados (CAF).

e) Topeo del relleno al techo con equipo rammer   jammer u otros. 17

RECUPERACION DE PILARES

1) Se muestra la condición inicial de los tajeos primarios (cámaras) y los  pilares de mineral a ser recuperados (tajeos secundarios) tanto en vista de  planta (izquierda) y sección, antes de iniciar la recuperación de los mismos.

Corte A-A’ Sección Transversal

Continuación del minado, se aperturan los cruceros superior e inferior del  prime r tajeo se cundari o (prim er pilar a recup erar).

Se dispara el mineral para su posterior limpieza.

Luego de la limpieza del mineral, el tajeo queda vacío. Las paredes de relleno cementado deben permanecer estables. Posteriormente este tajeo será rellenado.

El tajeo secundario es rellenado con relleno cementado pobre, en algunos casos previa evaluación, sin cemento. Se rellena el siguiente tajeo  primario con relleno cementado.

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CONCLUSIONES •

  Se ha diseñado un método de minado que combina el uso del método convencional de “cámaras y pilares corridos”  con el método  “tajeos por subniveles con taladros largos”   para la apertura de las cámaras, lo cual permite el minado masivo de yacimientos tipo mantos de gran potencia como Marcapunta Norte.

•

 De acuerdo al estudio realizado es factible llevar a cabo el minado masivo de Marcapunta Norte con las dimensiones de las cámaras y pilares corridos propuestos. Asimismo, la recuperación de los pilares mediante un sistema de relleno cementado.

•

 Las dimensiones propuestas están basadas en la consideración de estable con sostenimiento del MGE, por tanto es necesario utilizar el sostenimiento de los crucero de los subniveles.

•

  Este método de minado está actualmente en pilotaje y se viene observando resultados satisfactorios tanto en el control de estabilidad de las cámaras y de los pilares como en la eficiencia del minado.

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CONCLUSIONES •

 El relleno cementado permite el control de la estabilidad local y global de la mina y una alta recuperación del yacimiento.

•

 De las alternativas evaluadas, el sistema de relleno cementado con agregados (CAF) es el que en el corto plazo podría adaptarse mejor a los requerimientos de la mina Marcapunta Norte, pudiéndose manejar adecuadamente las resistencias requeridas para la recuperación de los pilares.

•

  Para el largo plazo se están viendo otras alternativas de relleno cementado como el relleno en pasta.

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