Room and Pillar

ROOM AND PILLAR

Profesor : Cesar A Ibáñez Ibáñe z Rosales Rosale s

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El método de explotación por caserones cas erones y pilares debe ser sin duda, uno de los primeros métodos aplicados por los mineros, debido básicamente a su simpleza; a medida que se va avanzando en la extracción del mineral, se van dejando pilares que dan soporte a las áreas explotadas y brindan protección al personal y equipos. Su aplicación se realiza en mantos de poco espesor; ejemplo de ello son: depósitos sedimentarios de carbón, caliza y arcillas de cobre, en areniscas con contenidos de plomo, en mantos mantos de carbón, carbón, de sal sal y potásicos.

Principio 

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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 total o parcial, si es total la recuperación va acompañada del hundimiento controlada 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 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 hacia sobre la marcha de la explotación, dejando pilares en forma irregular irregular obedeciendo solamente solamente a las características presentadas por el yacimiento , como por ejemplo zonas de mas baja ley , diques de estériles etc

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Hoy en dia dado a las condiciones de mecanizacion y a los adelantos obtenidos en las tecnicas de reconocimiento , el metodo se planifica con anterioridad a la explotacion propiamente tal, llevandose los caserones con una distribucion regular como asi mismo el trazado de los pilares

Descripción 

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El Room and Pillar, es un método donde la mineralización es recuperada de caserones abiertos y se dejan pilares de mineral para soportar y controlar las paredes y luz entre pilares. La máxima recuperación de mineral se logra dejando pilares lo más pequeño posible, es deseable que las cajas del manto permanezcan en lo posible intactas; pero, cuando ello no es posible se puede reforzar el techo de los caserones y pilares con pernos de anclaje cementados o mecánicos.

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En este método los pilares normalmente son arrancados sistemáticamente, pueden tener cualquier forma y sección, generalmente cuadrados, circulares ó en forma de paredes alargadas, los que van manteniendo separados los caserones. El mineral contenido en los pilares no es recuperado y por esto, las minas no lo incluyen como reservas de mineral. Una variedad de caserones y pilares son construidas por los mineros, debido principalmente a diferentes condiciones geológicas

ROOM AND PILLAR CLÁSICO 

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Su aplicación corresponde a mantos horizontales de moderado espesor a grande, también en depósitos inclinados con grande espesores. Los yacimientos mineros son explotados dejando largos taludes abiertos, los que son creados para máquinas de transporte como los camiones o cintas transportadoras, los que pueden llegar al fondo de la zona de explotación. Aquellos mantos de gran espesor son explotados en capas horizontales considerando dos fases, la primera para un avance del tipo galería, en la parte superior y una segunda fase, la parte inferior explotada en forma de banco con perforación de gran diámetro.

DESARROLLO 

La explotación del manto por medio de caserones y pilares requiere sólo de un mínimo de trabajo de desarrollos. Las vías de transporte para el movimiento del mineral y comunicación entre caserones en explotación, son ordenadas al interior de la mina según el avance experimentado por la extracción de mineral desde los caserones, los que perfectamente pueden seguir ruta por zonas ya explotadas

PRODUCCION 

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La producción en base a caserones y pilares, en yacimientos horizontales o de escaso buzamiento hasta 4 metros de potencia con techo de mineral competente se puede explotar en un solo escalón, aplicando técnicas modernas de perforación y tronadura En este caso, el avance de la explotación, se realiza tal como si fueran galerías normales, donde la dimensión de la labor es igual en ancho y alto, dando lugar a los caserones, los que de acuerdo a condiciones geológicas favorables, estos pueden ser largos y con grandes caras de perforación, parejas útiles para la mecanización de la producción.

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Cuando el manto mineralizado se presenta de gran altura, hasta 20 metros, la explotación se realiza en etapas. Se comienza en la parte superior, de igual forma a lo descrito para un escalón, controlando pared y techo, mediante la colocación de pernos de anclaje en los lugares que corresponda y aprovechando la altura de esta fase. La segunda etapa es explotada por banqueo, ya sea en una etapa o más escalones o peldaños, manteniendo planos horizontales, usados para desarrollar la perforación vertical de gran diámetro y la tronadura de bancos que es la más usada convencionalmente. La perforación horizontal tanto en la primera como en la segunda fase, prácticamente es una alternativa, con avance similar al de galerías, limitados a la longitud de perforación.

MOVIMIENTO DE MINERALES 

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Con la tronadura, comienza el movimiento del mineral. Este es cargado desde la pila formada por el mineral fracturado, con equipo diesel y carga a diferentes sistemas de transporte usados, considerando altura del manto y la distancia de transporte. La altura del manto permite seleccionar el tipo de transporte que resulte más económico desde los caserones a los puntos de acumulación. Para mantos delgados, los camiones utilizados son de bajo perfil y cuando los mantos son muy bajos se puede utilizar para la carga el scoop . Este equipo excava el mineral de la pila y lo lleva a puntos de transferencias, ubicado a una distancia que no debiera superar los 300 metros.

RESUMEN 

Este método es ideal, para incorporar equipamiento de alto rendimiento, debido a las características de los caserones, ya sea en mantos mineralizados horizontales o inclinados. Los caserones y pilares son trazados sistemáticamente, asegurando una alta producción en las áreas establecidas y avanzando en dirección en forma simple. Todos los factores que participan en las distintas etapas tienen una alta utilización, tanto el personal como la maquinaria, obteniéndose a consecuencia de ellos altos rendimientos.

POST ROOM AND PILLAR

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Su aplicación es a cuerpos mineralizados en forma de manto, con ángulos de inclinación entre 20º y 55º con espesores de gran altura, donde el espacio dejado por la explotación, posteriormente es rellenado con estéril. El relleno ayuda a estabilizar los pilares y sirven de plataforma mientras se prepara la siguiente capa para extraerlas.

DESCRIPCIÓN 

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La minería por post room and pillar, se llama a una distribución de caserones y pilares que se explotan en corte y relleno de caserones. La explotación por post pillar recupera la mineralización en capaz horizontales, comenzando en los niveles inferiores, en las capas más profundas de la zona mineralizada y avanzando en forma ascendente.

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A medida que la explotación avanza, Los pilares que soportan el techo, se pierden por el relleno de los caserones. El material utilizado en el relleno, es relave traído desde la superficie, el método requiere que se mantengan pisos horizontales, para no afectar la extracción de las siguientes capas de mineral y también el movimiento de la maquinaria. El relleno de los caserones alarga el soporte de los pilares contribuyendo a dar un mejor soporte al pilar.

RESUMEN 

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El post Pillar combina las ventajas del cut and fill, trabajando en caserones con piso plano y allanando el fondo con el relleno del escalón del caserón y pilar en explotación. Fácil acceso a múltiples puntos de producción, favoreciendo el trabajo de equipos mecanizados en forma eficiente con grandes rendimientos en producción. El relleno de arena provee posibilidades de modificar los planos de los peldaños, adaptándose a un post pillar con variantes según condiciones de la roca y del mineral El relleno incrementa el soporte del pilar, permitiendo altos grados de recuperación, mayores a los obtenidos en el Room and pillar clásico.

STEP ROOM AND PILLAR

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Es una adaptación de la minería sin rieles a cuerpos mineralizados con fuerte pendiente, que permite el transporte con vehículos montados sobre neumáticos en ángulos especialmente orientados al movimiento de vehículos por galerías y rampas de pendiente relativa, creados para áreas de trabajo a nivel con avance hacia el fondo. Este método permite aplicar equipamiento montados sobre neumáticos tanto en la perforación como en la extracción del mineral en mantos con fuerte pendiente.  La explotación avanza hacia abajo y a lo largo de los escalones del caserón.

APLICACIÓN 

Aunque las aplicaciones generalmente no pueden cubrir totalmente todo los casos, dada la gran variedad de espesores de los mantos, es recomendable su aplicación en mantos tabulares con espesores de 2,0 a 5,0 metros y pendientes en rangos de 15º a 30º

DESCRIPCIÓN 

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La planificación de los escalones en los caserones mineros, debe considerar las vías de transporte, las que deben seguir la pendiente de la mineralización y considerar el ángulo que la rampa y el talud permite subir a los equipos montados sobre neumáticos en forma cómoda.  Por la orientación de los escalones y a lo largo del avance de la explotación del mineral; los escalones del fondo asumen el ángulo que le es más fácil atravesar con vehículos diesel.

DESARROLLO 

Los desarrollos principales para minería por step room incluye una malla formada por galerías de transporte paralelas y transversales al cuerpo mineralizado y en direcciones predeterminadas. Las galerías del fondo con grados adecuados para el transporte de los camiones seleccionados.

PRODUCCIÓN DE MINERAL 

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Los escalones son atacados desde las galerías de transporte, escalando caserones en ángulos que predeterminan la malla a seguir. Los escalones avanzan en dirección de modo similar a una galería, también quebrando hacia delante la vía de transporte. Junto al escalón, es excavada una galería similar o en forma de cuchilla lateral, luego se excava un escalón más bajo siguiendo la pendiente, el que va adyacente a la vía principal de tránsito. Este procedimiento es repetido, una y otra vez. Con respecto a la luz del techo, alcanza anchos que permanecen estables a pesar de la perdida de una parte de los pilares que entra en contacto con la vía de transporte; los pilares son aguzados como una tira alargada, paralela a los escalones. En una explotación continua, avanzando hacia abajo, el procedimiento seguido se puede apreciar en la figura del método por step room and pillar

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Este método difiere de los demás en que la utilización de la gravedad en el flujo del mineral es muy limitada, y el mineral debe ser cargado en la zona o tajo en que ha sido arrancado y transportado desde ese punto. En las grandes operaciones esto incluye el uso de palas cargadoras, camiones, LHD (Load-Haul-Dump), aunque también puede usarse raspas o Scrapers.

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Se puede trabajar a frente completa (full face slicing) o por tajadas (multiple slicing)

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• Frente completa: hasta 8 -10m

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• Tajadas: más de 10 m de espesor

En la explotación por tajadas se saca primero la parte superior y luego se banquea y saca la parte inferior, lo que permite la explotación simultánea de ambas frente

SOSTENIMIENTO DEL TECHO 

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Es un problema delicado y muy importante al proyectar una explotación por este método. La estabilidad del techo va a definir la distancia , la sección de los pilares y ancho de los caserones ( Influida por la potencia del yacimiento) A su vez , la densidad de pilares influirá fuertemente sobre la recuperación del yacimiento La mecánica de roca da ayuda al problema de la luz máxima entre pilares y la sección mas conveniente

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Es posible decidir la distancia entre pilares tomando en cuenta las siguientes observaciones: La variación de la carga sobre el pilar con respecto al tiempo. La variación de la deflexión del techo al variar la luz entre pilares La variación de los ruidos microsismicos La resistencia de la roca a la tracción y a la compresión. La distribución y orientación de los planos de diaclasas , estratificación y otras estructuras

VARIACION DE LA CARGA DEL PILAR CON RESPECTO AL TIEMPO 

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Se refiere al estudio del comportamiento del pilar al ir absorbiendo la carga del techo . Es natural que una zona virgen sin explotar soporte el peso del techo en un área determinada y que al entrar en explotación , esa misma carga , se reparte en una sección mucho mas pequeña correspondiente al área de los pilares de sostenimiento

LA VARIACION DE LA DEFLEXION DEL TECHO AL VARIAR LA LUZ ENTRE PILARES 

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La variación de la deflexión del techo es posible controlarla midiendo la convergencia entre el piso y el techo con instrumentos adecuados. La variación de la deflexión del techo va a depender principalmente de las características mecánicas de la roca( Resistencia a la tracción) y además de la luz entre pilares

VARIACION DE LOS RUIDOS MICROSISMICOS 

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Actualmente es posible detectar estos ruidos que acompañan a toda la inestabilidad del techo. La frecuencia normal con que se producen en cualquier etapa de la explotación es fácilmente medible y comparable con los casos cuando se producen aumentos repentinos de la frecuencia , produciendo finalmente derrumbes en el techo

RESISTENCIA DE LA ROCA A LA TRACCION Y A LA COMPRESION El comportamiento mecánico de las rocas a la tracción y compresión es muy importante para las consideraciones sobre resistencia y obtención de gráficos respectivos. Estos valores de resistencia obtenidos por lo general en pruebas de testigos en laboratorio , deben tomarse con mucho cuidado para su interpretación , ya que las condiciones de trabajo de la roca in situ es muy diferente al comportamiento durante las pruebas de laboratorio. Al tomar la masa rocosa como un elemento resistente hay que tomar en cuenta : las estructuras tales como fallas , diaclasas , junturas , alteraciones etc .lo que influye notablemente sobre la resistencia.

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MODO DE MANTENER ESTABILIDAD DEL TECHO 

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Es posible asegurar la estabilidad del techo mediante un apernado que pueda ser hecho en forma sistemática o solamente en aquellos sectores que solo lo requieran. Para ello debe conocerse muy bien la naturaleza de las rocas del pendiente , lo que determinará la sección , largo y densidad en la colocación de pernos. Suele acompañarse el apernado con un enmallado del techo. En algunas minas el apernado del techo ha podido permitir la luz entre pilares hasta un 40 a 50% , lo que se traduce en una recuperación mayor del yacimiento

DISTRIBUCION DE PILARES 

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Debe hacerse lo mas sistemáticamente posible que se pueda, cuidando de no arriesgar la vida de la mina. En yacimientos que se presentan en forma de dos mantos separados , por una zona estéril y que se explotan en forma separados dejando una loza entre los caserones , debe tenerse especial cuidado de que los pilares se encuentren alineados según la proyección vertical, es decir que la carga del pilar de arriba sea transmitida al pilar inmediatamente ubicado debajo y no que la carga sea transmitida a la losa

Recuperación del yacimiento 

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La recuperación del yacimiento puede variar de una mina a otra , dependiendo por una parte de las condiciones propias que presenta el yacimiento y por otra , de la técnica empleada y grado de mecanización que se ha alcanzado. La recuperación puede variar de un 80 a 90%

Recuperación de pilares por hundimiento controlado del techo

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Consiste en controlar la estabilidad del techo y provocar el hundimiento a voluntad

RECUPERACION DE PILARES Y REMPLAZO POR PILARES ARTIFICIALES

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Este método es uno de los mas corrientes y consiste en el remplazo del pilar de mineral por un pilar de concreto , encastillado de madera, muro de piedra de mampostería o simplemente por un gran numero de pies derechos de sostenimiento

RECUPERACION PARCIAL DE PILARES 

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En algunos casos se adelgazan los pilares a un máximo y luego se refuerza con concreto (Cilindro alrededor del pilar). Puede hacerse la recuperación de pilares en forma alternada cuando las condiciones son favorables y abandonarse la zona o también arrancarse los pilares alternadamente y provocar el hundimiento. Esto tiene por objeto disminuir los esfuerzos en los pilares de aquellas zonas vecinas al hundimiento

VENTAJAS DEL METODO  

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El método hasta cierto punto es selectivo En yacimientos importantes puede llegar a una mecanización bien completa , lo que reduce ampliamente los costos de explotación. En yacimientos que afloran a la superficie , puede hacerse todo el desarrollo y preparación por mineral. Actualmente con el avance de la tecnología de sostenimientos de techo , pueden explotarse caserones de luces amplias. Permite la explotación de cuerpos mineralizados ubicados paralelamente y separados por zonas de estéril. La recuperación del yacimiento puede ser del orden del 80 a 90%

DESVENTAJAS DEL METODO 

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Si el mineral presenta una mineralización muy irregular, tanto en corrida como en potencia podría llegar a afectar la explotación , limitando la planificación del método. Problemas de manteo del yacimiento, cuando el manteo esta muy cerca del manteo critico (45 grados) , se producen problemas para el movimiento del mineral en los caserones. En el caso de mantos potentes hay problemas en la mecanización de la perforación , lo que se traduce en dificultad de movilidad al usar el equipo pesado de perforación. Dilución de la ley es un problema muy importante y que en casos de techos débiles puede ser causa que llegue a limitar la aplicación del método

RIESGOS ASOCIADOS AL METODO 

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Factor de seguridad = resistencia del pilar: esfuerzo aplicado al pilar debe ser mayor a 1.5 si F. S. es igual o menor al teóricamente se produce la inestabilidad del pilar. Techo y mineral deben ser firmes, pilares en la roca mineralizada. / Si el techo es quebradizo, obliga dejar un pilar de techo en mineral. Piso firme permite que pilares delgados no se hundan. Galerias pilotos (frontones) permiten un circuito de ventilación más inmediato. / Pendiente F (equipos). En caso de camiones 9% (6 grados) Control del techo: Condiciona el diseño del pilar Unión de galerías paralelas entre las cuales quedan los pilares Planificar tronaduras: Evacuar sector y lugares de cierres.