Minado Por Cámaras y Pilares

“AÑO INTERNACIONAL DE LA AGRICULTURA FAMILIAR”

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO CARRERA PROFESIONAL DEL INGENIERIA DE MINAS

: “DISEÑO Y DESCRIPCION DEL METODO DE EXPLOTACION DE CAMARAS Y PILARES” TEMA

DOCENTE:

ING. CONTRERAS-ARANA-ODILON

INTEGRANTES:  VEGA OCHOA ERICK DARWIN

100461

 CONDORI MEDINA JULIO CESAR

100451

 FLORES SENGA OLIVER KEVIN

110230

CUSCO – PERÚ 2014

DEDICATORIA A todas los personas que nos han brindado su apoyo incondicional para la realización del presente trabajo.

ÌNDICE INTRODUCCIÓN ................................................................................................................................ 1 MINADO CON SOSTENIMIENTO NATURAL............................................................................ 2 MÉTODO DE EXPLOTACIÓN POR CÁMARAS Y PILARES ................................................. 3 I.

CONDICIONES DE APLICACIÓN: ......................................................................................... 5 A.

Condiciones geológicas y mecánicas ............................................................................... 5

1)

CARACTERÍSTICAS GEOMECÁNICAS ..................................................................................... 5

2)

ALTERNATIVA DE MINADO ................................................................................................... 5

B.

CONDICIONES TÉCNICAS .............................................................................................. 6 1.

diseño de los pilares ..................................................................................................... 6

2.

resistencia de los pilares ........................................................................................... 12

3.

variantes del método de cámaras y pilares ......................................................... 13

CONDICIONES ECONÓMICAS ......................................................................................... 14

C. II.

LABORES DE DESARROLLO Y PREPARACIÓN ............................................................ 15 A.

ubicación de las cámaras ............................................................................................... 17

B.

cámaras y pilares sistemáticos .................................................................................... 17

C.

cámaras con pilares ocasionales ................................................................................... 18

III.

MINADO O EXPLOTACIÓN ............................................................................................. 18

1. Perforación .............................................................................................................................. 18 2. Carguío y transporte. .......................................................................................................... 19 IV.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL MÉTODO........................................................... 20

VENTAJAS ................................................................................................................................... 20 DESVENTAJAS ........................................................................................................................... 20

V.

PROBLEMAS ........................................................................................................................ 21

BIBLIOGRAFIA ................................................................................................................................. 27

INTRODUCCIÓN

La Minería es un negocio donde rige la oferta y demanda de los precios de los metales en el mercado internacional por lo tanto es de vital importancia la optimización del Método de Minado, para lograr maximizar las ganancias con una inversión mínima. Los métodos de explotación han sido uno de los procesos que la minería ha requerido siempre, para la extracción de minerales y que estos métodos han sido la base para que siga la continuación y duración de la vida de la mina. Por tal motivo en este apartado estudiaremos el método de explotación cámaras y pilares mecanizados que es uno de los métodos de bajo costo. El método de cámaras y pilares mecanizados este método es conocido también con el término “room and pillar” donde el mineral es excavado la mayor parte del yacimiento minable, dejando parte del mineral como pilares o columnas que servirán para sostener el techo. El mineral debe extraerse en la mayor cantidad posible, ajustándose las dimensiones de las cámaras y pilares a las propiedades de la presión y resistencia. El mineral que queda como pilar puede recuperarse parcial o totalmente, reemplazando a los pilares por otro material para sostenimiento del techo o puede extraerse en forma de retirada, abandonándolos ya los tejeos para su posterior hundimiento del techo; coso contrario generalmente los pilares con mineral se pierde. Por tal motivo finalmente estudiaremos las ventajas y desventajas de este método que una empresa puede optar ya sea el caso de la mina.

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MINADO CON SOSTENIMIENTO NATURAL

En los métodos de explotación con sostenimiento natural se incluye a los yacimientos que por naturaleza del macizo rocoso, que comprende la roca encajonante y mineralización, en donde el arranque se realizan abriendo cámaras o aberturas, que debidamente y dimensionadas se sostienen por sí mismos; es decir sin que intervengan medios de sostenimiento artificial o relleno. Según las consideraciones geomecánicas y las dimensiones del yacimiento; se pueden considerar dos grupos de métodos de explotación, el denominado de cámaras y pilares y el de las cámaras vacías, que realmente es sólo se diferencian en el tamaño de las cámaras y la forma de realizar el arranque del mineral. En realidad en los dos métodos se prepara la mina en forma de cámaras permanentes.

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MÉTODO DE EXPLOTACIÓN POR CÁMARAS Y PILARES Este método es conocida también con el término “room and pillar” donde el mineral es excavado la mayor parte del yacimiento minarle, dejando aparte del mineral, pilares o columnas que servirán para sostener el techo. El mineral debe caerse en la mayor cantidad posible, ajustando se las dimensiones de las cámaras y los pilares a las propiedades de la presión y resistencia. El mineral que queda como pilar puede recuperarse parcial o totalmente, reemplazando a los pilares por otro material para el sostenimiento del techo o puedes caerse informaré retirada, abandonando los ya los bajos para su posterior hundimiento del techo; caso contrario generalmente los pilares con mineral se pierde.

El factor económico más importante en este método es el tamaño de los pilares y la distancia entre ellos, ese factor depende de:     

Estabilidad de la caja techo. Estabilidad del mineral. Potencia del yacimiento. Presión de la roca suprayacente. Discontinuidades geológicas como fallas pliegues, etc.

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 Forma y tamaño del pilar, etc. El esquema de la disposición de los pilares necesita una buena planificación pudiéndose de forma circular rectangular cuadrado irregular o corrido. Además es recomendable dejar espacios uniformes en las cámaras y pilares; sin embargo en yacimientos pequeños a menudo se presenta una distribución aleatoria de los pilares. Las dimensiones de los pilares se puede determinar por comparación entre la resistencia y la tensión vertical media que actúa sobre ellos. La resistencia de los pilares depende del material del cual está constituido (roca o mineral), de la discontinuidades geológicas (fallas, estratificación, juntas, etc.) que los atraviesan. Con relación a la resistencia del material, lo que interesa es a la comprensión simple que depende entre otros factores de la forma y tamaño del pilar; mientras que en lo referente a las discontinuidades interesa su orientación y resistencia al corte. Cuando el pilar es atravesado por una discontinuidad cuya resistencia al corte es inferior al de buzamiento, se producirá la falla en el pilar, a menos que se coloquen elementos de contención adecuados. En estos casos las dimensiones del pilar no sé de fijar por comparación entre la carga a que está sometida y su resistencia, en todo caso se establece de tal forma que la discontinuidad no quede descalzada es decir, el diseño de los pilares es principalmente geométrico y se basa en el levantamiento geotécnico de las discontinuidades del yacimiento. Para calcular la tensión vertical media sobre los pilares puede utilizarse de acuerdo a los modelos matemáticos; así como los métodos tradicionales tales como área atribuida, cavidad de un medio infinito, etc., o los métodos numéricos como elementos finitos, diferencias finitas, desplazamientos discontinuos, etc. El diseño de la luz entre las cámaras, es decir la fijación de las distancias entre los pilares, presenta una dificultad superior al problema del dimensionamiento de estas y se realizan normalmente por métodos empíricos. Sin embargo, luego de estudios con modelos matemáticos, cuando se trata de yacimientos estratificados (poco fracturadas), o masivos, el diseño de las cámaras es relativamente simple.

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I.

CONDICIONES DE APLICACIÓN: A. Condiciones geológicas y mecánicas

Se apliquen las siguientes condiciones:  En cuerpos con buzamiento horizontal, normalmente no debe exceder de 30°.  El mineral y la roca encajonante deben ser relativamente competentes.  Minerales que no requieren de clasificación en la explotación.  En depósitos de gran potencia y área extensa.

1) CARACTERÍSTICAS GEOMECÁNICAS Calidad de cajas Calidad de mineral Peso especifico de mineral

: buena : buena : 3.0 TM / m3

2) ALTERNATIVA DE MINADO Dimensión del pilar Dimensión de la cámara

: 5 x 5 metros : 5 x 10 metros

Recuperación por el método de minado

: 87%

Dilución

: 5.4%

En caso de que el terreno sea bueno se explota con cámaras de mayor dimensión y si el terreno es malo se deben dejar pilares de mayor dimensión. Con relación a la estabilidad del techo es posible manejar con las dimensiones geométricas de las cámaras y pilares. Si se aumente el número de pilares o se reduce la luz de las cámaras, es posible compensar la calidad del terreno, implicando esto pérdida del mineral, por tal razón se procura aumentar la estabilidad de las cámaras y pilares empleando el sistema de empernado. Este método es de aplicación universal en yacimientos tabulares sedimentarios, como pizarras cupríferas, yacimientos de hierro, carbón, potasio y otros. En el Perú se usa en pocas minas, por el cambio brusco de rumbo y buzamiento de las estructuras mineralizadas. En yacimientos con potencia considerable se usan en combinación con corte relleno, dejando pilares para el sostenimiento del techo. MINAS UNSAAC

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La relación entre la cantidad extraída de las cámaras y la obtenida en los pilares depende, del ancho de las cámaras y los pilares, y también del arranque total de los pilares o de sólo una parte de ellos. Se sobreentiende que el ancho de las cámaras se elige de acuerdo a la resistencia y la composición de la roca del techo, así como en función de la presión ejercida sobre este. En parte también es decisiva la longitud de las cámaras y la rapidez con que se arranca el material de las mismas. El ancho de la cámaras desempeña un papel importante, donde las cámaras son anchas los pilares también deben serlo, ya que la presión de las capas del techo que actúa sobre el mineral se trasmite a estos.

B. CONDICIONES TÉCNICAS 1. diseño de los pilares Cuando se requiere dimensionar los pilares, el problema es encontrar una solución de equilibrio, por una parte la seguridad y la estabilidad de la excavación nos obligan a sobredimensionar los pilares y por otra parte la rentabilidad de la explotación y la relación de extracción nos obligan a extraer el máximo tonelaje de mineral del yacimiento. El problema es enfocada considerando globalmente los esfuerzos que se ejerce sobre un pilar, sobre este enfoque se han desarrollado varias teorías como:     

Teoría del área atribuida. Teoría del arco. Modelo de la cavidad creada en un medio infinito. Modelo de la Viga o de la placa (cuando existen estratos horizontales). Métodos numéricos, con elementos finitos.

Teoría del área atribuida. El área atribuida consiste en que cada pilar está cargado por el peso del material supra yacente, podemos imaginarnos que es como un prisma ficticio cuya sección viene determinada por la geometría del pilar y que alcanza desde la superficie del terreno hasta la corona del pilar. Dentro de ella tenemos:

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Pilares Cuadrados.- En la figura 2.7a se representa el esquema de los pilares cuadrados

Pilares Rectangulares.- fig. 2.7b

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Pilares irregulares.- fig. 2.7c

Pilares Corridos.- fig. 2.7d

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 Cálculo anchura pilares: Sp = 1,1 x [B + W / W]2 x Sv Fs = σc / Sp ≥ 4  Sp (MPa): es la tensión en el pilar.  Sv (MPa): es el peso del prisma ficticio de terreno que descansa sobre cada pilar.  W (m) es el ancho del pilar.  B (m) es la anchura de la cámara.  σc (MPa) es la resistencia a compresión del mineral del pilar.

Ejemplo de cálculo de pilares  Datos: • Pilares aislados, de sección cuadrada. • Ancho de cámara: B = 20 m. • Altura de cámara: H = 5 m. • Resistencia a compresión simple (RCS) del mineral: σc = 60 MPa. • Densidad del material de cobertera: γ = 2,7 toneladas/m3. • Factor de seguridad del pilar: FS ≥ 4. • Cobertera (montera) de terreno: de Z = 16 m.  Resultados: • Peso terreno sobre el pilar: Sv = γZ = 0,027 x 16 = 0,432 MPa MINAS UNSAAC

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• Tensión sobre cada pilar (para obtener un FS = 4): Sp = σc / 4 = 15 MPa • Dando valores y despejando en la formula el valor de W (ancho pilar): Sp = 1,1 x [B + W / W]2 x Sv 15 = 1,1 x [20 + W / W]2 x 0,432 W = 4 m.  Condiciones de Aplicación: Geometría del yacimiento: - Forma : - Potencia : - Buzamiento : - Altura litostática :

Tabular e irregular. variable; 0.30 m a 2.5 m. Sub horizontales; 10° a 30°. 200 m - 700 m.

 Criterios Geomecánicos de Aplicación: Este método de laboreo es factible para los tipos de roca A, B y C que corresponden a los índices de: RMR = 47 - 65, 44 - 47, 35 - 44 y Q = 1.5 - 9.5, 1.0 - 1.5, 0.40 - 1.0, respectivamente. Los parámetros de resistencia de roca para estos tipos de roca han sido calculados teniendo en cuenta las características geomecánicas de la roca y/o mineral del yacimiento.  Parámetros de Diseño de la roca: Densidad de roca , (Tn/m3)

: 2.7

Densidad del mineral , (Tn/m3)

: 3.0

Angulo de fricción,  (°)

: 31 - 40

Cohesión, c (Mpa)

: 0.46 - 4.0

Módulo de Young, E (Mpa)

: 3,160 - 30,000

Módulo de Poisson, v

: 0.25

 Parámetros Geométricos del Método: Dimensiones del sub block (m)

: 20 x 30

Número de cortes verticales

:4

Ancho de cortes verticales (m)

:3

Ancho de cámara (m)

: 14

Número de Pilares

:3

Dimensiones de los pilares temporales (m)

: 3 x 30, 3 x 20

 Aberturas permisibles: MINAS UNSAAC

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Para los tipos de roca A, B y C, las máximas aberturas permisibles estimadas son de: 9.5 - 20m, 8.0 - 9.5m, 5.5 – 8m; los tiempos de auto - sostenimiento son de: 1 - 2 semanas, 3 días - 1 semana, 10hrs – 3 días, respectivamente (ver los cuadros 3 y 4 del anexo A). Cabe aclarar que estos valores son indicativos.  Sostenimiento Recomendado: Los sistemas de sostenimiento recomendados para estos tipos de roca son: Tipo A

Puntales de 7” y/o pernos de 6’, ocasionalmente.

Tipo B

Puntales7” y 8” e = 1.2 x 1.5m, gatas e = 1.30 x 1.50m y/o pernos de 6’ e = 1.2 x 1.2m, sistemáticos.

Tipo C

Cuadros de madera 8” e = 1.2m, puntales de 7” y 8” e = 1.0x1.2m, y/o, gatas hidroneumáticas e = 1.0 x 1.2m, sistemáticos.

                   MINAS UNSAAC

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2. resistencia de los pilares La resistencia del pilar está relacionada con el volumen y su forma geométrica. Varios autores han desarrollado fórmulas para calcular la resistencia del pilar, a continuación se indican algunas:

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3. variantes del método de cámaras y pilares

a)

b)

c)

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CAMARAS Y PILARES TRADICIONAL

CAMARAS Y PILARES INCLINADO

CAMARAS Y PILARES EN ESCALERA

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C. CONDICIONES ECONÓMICAS Determinan el éxito del proyecto Afectan inversión, flujos de caja, periodo de retorno, beneficio  Reservas (tonelaje y ley)  Tasa de producción  Vida de la mina (desarrollo y explotación)  Productividad  Costo de mina de métodos posibles de aplicar Radio de Extracción (Re)

Re = ( ) Re = ( Re = (

(

) 100

) )

ATC = AT – ATP ATP = NºP X AP Ae = ATC DONDE: AT: ÁREA TOTAL TMExt: TONELADAS MÉTRICAS EXTRAÍDAS TMT: TONELADAS MÉTRICAS TOTALES AP: ÁREA DE PILARES AC: ÁREA DE CÁMARAS ATP: ÁREA TOTAL DE PILARES ATC: ÁREA TOTAL DE CÁMARAS NªP: NÚMERO DE PILARES Costo de explotación/tajeo = CO x TMrotas/tajeo CO: costos de operación TMrotas/tajeo: toneladas métricas rotas por tajeo Rentabilidad/tajeo = Itajeo - CTtajeo Itajeo: ingreso del tajeo CTtajeo: costo total del tajeo MINAS UNSAAC

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II.

LABORES DE DESARROLLO Y PREPARACIÓN

En los yacimientos horizontales o casi horizontales, las labores de desarrollo y preparación consiste en la ejecución de pozos de Izaje, chimeneas de ventilación y de servicios, galerías de acceso y vías para el transporte del mineral, echaderos de mineral, talleres para servicios, bodegas, etc. Algunas de estas labores pueden ejecutarse paralelo al arranque o explotación. Los yacimientos inclinados se dividen verticalmente en niveles con galerías de transporte a lo largo de la caja piso. Es común preparar el sector mediante un sistema de galerías paralelas es decir, de galerías en dirección transversal, de tal modo que por una de estas galerías penetra la corriente de ventilación y por la segunda sale; una galería sirve para transporte mientras que la otra se emplea para tránsito de personal. En minas grandes y donde las necesidades de ventilación son mayores, se llega a trazar incluso cuatro galerías o más, una al lado de otra, en la mayoría de los casos la separación entre estas galerías es de 10 a 20 metros. Este sistema de trazar tres o cuatro galerías no sólo hace posible una extracción considerable, sino que garantiza también la entrada de una gran cantidad de aire aun cuando la sección de las galerías sea relativamente pequeña lo que es de uso primordial en caso de accidentes, proporcionando una seguridad mayor que otros métodos, en lo que existan menos galerías de escape. Las galerías transversales se trazar a menudo en ángulo recto con las principales. En ciertos casos, y con objeto de que posea una inclinación favorable para el transporte, se avanzan formando un ángulo distinto de 90° con las galerías principales. La sección de las galerías se determina teniendo en cuenta en primer lugar la cantidad de aire necesaria, la forma de los vagones o tipo de equipo para transporte a emplearse, así como la estabilidad del techo.

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1.5

METODO DE CAMARAS Y PILARES

3

3

3

3

2.1

1.5

4 10

7

8

Y

13

1

1

9

11

5

11

7 Y

7

13

8

5

10

9

5

2 3

13

11

12

8 12

2.1

X 3

Y

LEYENDA

6 6 X

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X = 20 mts y = 30 mts

VISTA EN PLANTA

1: Chimenea 2: Sub nivel 3: Galería superior 4: Mineral 5: Explotación de cámara 6: Explotación del pilar temporal 7: Cámara explotada y rellenada 8: Pilares naturales (estériles) 9: Puntales de madera 10: Gatas hidraúlicas, se recupera antes de rellenar 11: Pernos de anclaje ocasionales 12: Tabique de madera de eucalipto y rafia 13: Relleno detrítico producto de la selectividad

Fig. 02 Página 16

A. ubicación de las cámaras En la mayoría de los casos, las cámaras se sitúan perpendicularmente a las galerías principales, pero con frecuencia se trazan de tal forma que su pendiente sea favorable para el transporte de los vagones, o con otros equipos adecuados como el empleo de camiones y volquete en minas sin rieles. Las cámaras no se abren a sección plena a partir de las galerías principales, sino se realiza en primer lugar una entrada estrecha y cuando se ha llegado a una determinada distancia de la galería principal se prosigue con el avance a sección plena. De esta forma quedan a lo largo de la galería macizos de mineral, los que sirven de protección. A lo largo de las galerías se dejan además unos macizos de protección anchos, así como entre las distintas series de cámaras. La longitud, dirección, inclinación y desarrollo de los accesos tiene una marcada influencia sobre la disposición de las cámaras. Esta se elige de tal forma que el frente de arranque sea paralelo, de modo que se facilite la extracción del mineral. De la descripción se desprende que este método de explotación supone la existencia de capas del techo y de un mineral extraordinariamente resistente. Además existe la condición que la potencia sea considerablemente grande, por lo que este método no se puede utilizar en yacimientos cuya potencia es menor a un metro, en yacimientos polimetálicos. La condición principal es que tengan techo resistente, la cual permitiría una recuperación de hasta 90%. B. cámaras y pilares sistemáticos Este método es denominado también “open stope rooms with regulars pillars” y es el más generalizado, los pilares se dispone según un esquema geométrico regular. Puede ser de sección cuadrada, circular o rectangular, y constituye como columnas o a modo de muros continuos que separan las cámaras. La función del pilar en este método es soportar el techo de la cámara, que puede no coincidir con el techo del yacimiento generalmente. Se diferencia del método de cámaras vacías no sólo por el tamaño de las cámaras sino porque durante el arranque se van elaborando los pilares y abriendo los huecos en un ciclo continuo. En general este método, que también puede denominarse huecos y pilares o de huecos permanentes, es de aplicación indicada en yacimientos echados, con pendientes de 0° a 30° Tanto el mineral como el techo deben tener suficiente resistencia. Si el techo no es muy sólido hay que acondicionar las dimensiones de las cámaras y pilares, con ello las pérdidas de minerales son mayores.

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La preparación de la explotación consiste sólo en perforar dos galerías o guías de cabeza y de base, y entre ellas galerías de penetración en el macizo así delimitado, unas paralelas a las guías y otras perpendiculares, entre las que se dejan los pilares, que se arrancan hasta alcanzar las dimensiones calculadas o bien se abren cámaras separadas por pilares alargados en forma de muros. Naturalmente este método debe adaptarse a las condiciones de cada yacimiento, por lo que surgen realmente tantas variantes como yacimientos. C. cámaras con pilares ocasionales El método es conocido también con el término de “open stope with random pillars” cuya característica es de que se procure dejar los pilares en las zonas estériles o de más baja ley del yacimiento; o donde las condiciones tensiónales y la debilidad del techo lo exijan, por lo que su distribución es aleatoria y ocasional. Esta irregularidad en la geometría del método impide la normalización de los sistemas de explotación, y con ello sube el costo. Además, en minas profundas no es conveniente dejar pilares ocasionales que son causa de fuertes concentraciones de tensión, que dan lugar a trastornos, como grietas irregulares de las cajas, hundimientos súbitos, fenómenos de estallido de rocas, etc. En consecuencia es el método que resulta anticuado y sólo aplicable en condiciones muy favorables. III.

MINADO O EXPLOTACIÓN

El ciclo de minado consiste en perforación, voladura, ventilación, carguío y transporte; ocasionalmente suele realizarse el sostenimiento temporal o permanente.

1. Perforación.En los yacimientos horizontales la excavación del mineral puede compararse a la perforación de las galerías, donde la altura y el ancho del tajo corresponden a las dimensiones de la galería. La maquinaria utilizada depende del espacio disponible y de los accesos a los tajeos, comprenden desde perforadoras con empujadores neumáticos hasta”jumbo” ”cavo drill” con brazos hidráulicos y "jackleg". En los yacimientos inclinados, el arranque empieza desde la galería de transporte, avanzando hacia arriba. La perforación se realiza con máquina sobre empujadores neumáticos y el tajeo avanza con taladros laterales. La explotación es difícil y trabajosa y debido su inclinación la mecanización también lo es. Para conseguir una perforación MINAS UNSAAC

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eficaz es necesario recurrir a la perforación con taladros largos desde una galería central inclinada. En mantos con mayor potencia no se puede perforar de una sola vez toda la altura del yacimiento mineralizado, con los “jumbo” o perforadoras disponibles. Entonces se divide el manto verticalmente y la parte inferior se extrae mediante explotación por bancos. La maquinaria utilizable comprende desde vagones perforadores sobre orugas hasta perforadoras para banqueo (“bencher”), según el espacio disponible y la inclinación. También puede perforarse los bancos desde el frente con perforadoras sobre empujadores neumáticos o sobre “jumbo”. En el explotación por cámaras y pilares hay que considerar también, además de la perforación de explotación, el empernado del techo para tener mayor estabilidad, generalmente en zonas fracturadas; esto hace que un ”cavo drill” o “boomer” 121 con los brazos hidráulicos BUT 10 y otros similares sean soluciones muy atractivas.

2. Carguío y transporte.En los estratos horizontales, el mineral volado se encarga directamente de los frentes de los tajos. Se utiliza diversas máquinas de acarreó y transporte, pero con frecuencia se emplean máquina sobre ruedas neumáticas porque se requiere una gran movilidad ya que el equipo se desplaza frecuentemente de un frente a otro. Los “scooptram” son una alternativa de mecanización muy interesante para la operación de carga-transporte-descarga con los que se obtiene un alto rendimiento y productividad. En niveles de explotación convencional y en yacimientos inclinados, el rastrillo de arrastre es el principal procedimiento de acarreó de mineral sobre el suelo en pendiente del tajeo, hasta un lugar en el que se efectúe la carga de las vagonetas.

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IV.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL MÉTODO

VENTAJAS: 1) No se requiere condiciones especiales de capacidad y disciplina del personal. 2) La extracción puede adaptarse con facilidad a las fluctuaciones del mercado. 3) El consumo de madera es pequeño o nulo. 4) No se necesita relleno. 5) Las irregularidades del yacimiento afectan poco a la explotación. 6) Cuando existen fallas o dislocaciones en un lugar de explotación, las bajas de extracción es reducida. 7) Sólo es preciso que las capas del techo sean resistentes, ya que no es necesario un descenso sistemático de las mismas, como el laboreo en grandes tejeos. 8) Escaso gasto de conservación. 9) Posibilidad de utilización de baldes de extracción o “skip” de gran capacidad. 10) Fácil regulación de la extracción. 11) No se necesita madera para la entibación. 12) El arranque y la carga son fáciles.

DESVENTAJAS: 1) 2) 3) 4) 5)

El transporte es más difícil. La ventilación es defectuosa. Las pérdidas de explotación son cuantiosas. El rendimiento por hombre-guardia es en general, escaso. El consumo de madera o pernos de roca puede ser mayor cuando el techo es inestable. 6) Gran número de galerías preparatorias. 7) Consumo de explosivos considerable. 8) El personal está en peligro durante el trabajo a causa de los desprendimientos de rocas del techo, que es de gran altura y difícil de controlar. 9) Los mineros pueden caer fácilmente en los echaderos o parrillas. 10) Se necesita demasiados “ore pass”, chutes y parrillas. 11) Es imposible la clasificación del mineral en las explotaciones. MINAS UNSAAC

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V.

PROBLEMAS

1) Se tiene un proyecto de explotación de un yacimiento, y se explota por cámaras y pilares. Potencia: 8.5 m, Pe: 2.8TM/ . Las condiciones de operación son las siguientes:    

Dimensión Block: 100m * 40m, con una dilución de 15% Sección transversal circular de diámetro: 5m Influencia del peso que soporta el techo del tajeo, alcanza una altura promedio de 5m. La perforación por guardia-tajeo realiza 40 taladros en promedio que ocasiona 250TM/disparo Número de guardias por día: 3 Días por mes: 25 TMtotales por pilares: 18000

    Determinar: a) Radio de Extracción b) Número de pilares promedio por tajeo c) Peso que debe soportar cada pilar d) Área que ocupa las cámaras por tajeo e) Coeficiente de Explotación DESARROLLO: a.- Radio de Extracción

5m 10m 40m

40m

100m

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ae:

= 10m

TMtot/pilar= 18000

Área Pilar:

TM/pilar = 19.63

Área total Pilar: Nº P (19.63

*40m*2.8TM/

)

Nº Pilares/tajo =

8 Pilares/tajeo

AT: 100m*10m= 1000 ATP= 8*19.63 Área Explotada = 1000

- 157.04

= 842.96

/tajeo = Área total cámaras

Re = b.- Número de pilares promedio por tajeo: 8 Pilares/tajeo c.-

Peso que debe soportar cada pilar Pe=

: W= 2.8TM/

*100*10*5 = 14000TM

TM/ pilar = d.- Área que ocupa las cámaras por tajeo 842.96

/tajeo

e.- Coeficiente de Explotación TMT=100*40*10*2.8 =112000TM TMRotas/tajeo=112000-18000=94000 TMmena/tajeo=100*40*8.5*2.8=952000 TMroca/tajeo=112000-952000=16800 Kp=

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Kr= Kd=

2) Considere el perfil transversal de un cuerpo mineralizado emplazado horizontalmente de acuerdo a la siguientes datos:

Estéril: Mineral: H: 10m

Densidad 30 KN/m3 Densidad 30 KN/m3

La roca de sobrecarga del cuerpo mineralizado posee las siguientes características: * Estructuras horizontales espaciadas cada 1m * Resistencia a la tracción de 5 MPa * Densidad de la roca (30 KN/m3) La roca del cuerpo mineralizado posee las siguientes características: * Densidad (30 KN/m3) * UCS 170 MPa Realice el cálculo de las cámaras y pilares que se adapta al cuerpo mineralizado anteriormente descrito. DESARROLLO: Por la forma del cuerpo mineralizado, que es tabular de una potencia baja (10 metros) el método más adecuado es el de room & pilar. Ya que este se especializa en cuerpos tabulares de de baja altura. Tampoco está muy cercano a la superficie Para el Room and Pilar se procede de la siguiente manera: Con los siguientes datos: Densidad | 30 | [KN/m3] | Resist. Traccion | 5 | [Mpa] | UCS | 170 | [Mpa] | profundidad | 410 | [m] | MINAS UNSAAC

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Primero se calcula la luz máxima: Luego es posible obtener el valor de Wo sabiendo que: A continuación se describen las siguientes formulas para que cambiemos Wp el ancho del pilar de tal forma que al final se tenga un Factor de Seguridad de 1,6 correspondiente para el pilar. Por el método de diseño de Lunder & Pakalnis se tiene: Entonces Profundidad | 410 | Densidad | 0.03 | H | 10 | σc | 170 | Wo(m) | Wp(m) 12.9 | 5 | 157.642 12.9 | 6 | 122.047 12.9 | 8 | 83.949 12.9 | 10 | 64.502 12.9 | 11 | 58.065 13 | 12.2 | 52.479 12.9 | 12.5 | 50.787 12.9 | 18 | 36.247

| σp(Mpa) | Wp/H | 0.5 | 0.045 | 0.442 | 0.6 | 0.060 | 0.521 | 0.8 | 0.088 | 0.649 | 1 | 0.112 | 0.753 | 1.1 | 0.123 | 0.799 | 1.22 | 0.135 | 0.851 | 1.25 | 0.138 | 0.864 | 1.8 | 0.187 | 1.064

| Cpav | K | 68.055 | 71.126 | 76.091 | 80.149 | 81.957 | 83.980 | 84.465 | 92.243

| Sp(Mpa) | FS | | 0.432 | | 0.583 | | 0.906 | | 1.243 | | 1.411 | | 1.600 | | 1.663 | | 2.545 |

Para un factor de seguridad de 1,6 a una profundidad de 410 metros, donde la roca tiene una densidad de 30 kN/m3 se obtuvo el siguiente valor Por lo tanto se obtiene las siguientes dimensiones Wp (ancho pilar)= 12,2 metros Wo (ancho) = 13 metros H (altura) = 10 metros MINAS UNSAAC

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3) Un yacimiento de 15 metros de ancho de mineral será explotado por el método “cámaras y pilares”  Dimensión del block: 100m x 40m  Dilución: 15%  Sección del pilar: cuadrada de 4 metros, que ocupa el 10% del área total.  Profundidad de explotación: 150mts  H=8m influencia de peso  Dinamita: densidad =1.3gr/cc  Barreno: 3m (085) vida: 600pies  NT/Disp.: 257  Recuperación del pilar: 80%  Pe: 2.8TM/ Determinar: a) Nº de pilares/tajeo: b) Coeficientes de explotación DESARROLLO: 17.65m 17.65m

40m 100m 100m

ae:

= 17.65m

a.- Nº de pilares/tajeo AT: ae*L = 17.65m*100m = 1765 AT/pilar = 1765*0.1 = 176.5

/tajeo

/tajeo

ATP = AP*NP Área del Pilar:

MINAS UNSAAC

/pilar

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NP/tajeo =

= 11.03 = 11 Pilares/tajeo

b.- Coeficiente de Explotación TMT=100*40*17.65*2.8 =197680 TM TMRotas/tajeo=197680 – (

/pilar * 11 Pilares/tajeo)

TMRotas/tajeo= 177968 TMmena/tajeo=100*40*15*2.8= TMroca/tajeo=197680 TM -168000 TM=29680 TM

Kp = Kr = Kd = 4) En una mina subterránea actualmente se encuentran explotando por el método”Cámaras y Pilares “una profundidad de 180m desde la superficie donde p.e.=2.8TN/m3 .los tajos o block tienen una dimensión de 60m*110m y el ancho promedio de mineralización es 28m con una dilución aceptable de 20% a.- ¿Cuál es el peso que soporta el techo del tajeo si la altura influyente es 1/5 de la profundidad? b.- ¿Cuál es el ancho de explotación? DESARROLLO: a) %D= (ae_av) ae x 100 Ae=35m b) P=W/AW=PXA * P=h x p.e.; h=1/15*180, h=12m P=12mx2.8 p=33.6 TM/m3 * A=35mx60m A=2100m2 MINAS UNSAAC

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W=p x A W=33.6TM/m x2100 m W=70560TM BIBLIOGRAFIA

 Explotación Subterránea “ Métodos y Casos Prácticos”, Universidad Nacional del Altiplano, Facultad de Ingeniería de minas, Vidal F. Navarro Torres  Minado de Vetas Auríferas Sub – Horizontales Mina “Gigante”- Marsa, Ing. Luís A. Arauzo Gallardo, Superintendente Mina.  Análisis del Estado Tecnológico de los Métodos de Explotación Subterránea Aplicados en las Minas del Perú, Ing. Ladislaus Franz Nemeth, Ing., Manuel Palma Oquendo, Ing. Alejandro Ladera Mucha, Ing. José Tomás Rivero.

MINAS UNSAAC

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