Tarea_2
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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ FACULTAD DE INGENIERÍA DE MINAS DEPARTAMENTO ACADÉMICO
RUBRO 08 INSTRUMENTOS DE EVALUACIÓN Tarea 2
Diseño de Métodos de explotación subterránea
Docente Cátedra: Cátedra: Dr. Vìctor Mendiola Ochante Profesores Auxiliares: Alumnos: 8vo semestre Fecha: Jueves 15 de Abril de 2017
Tarea 2 Considere el perfil transversal de un cuerpo mineralizado emplazado horizontalmente de acuerdo a la siguiente figura:
400 m
X 400 m
Estéril Tipo de roca 2B Densidad 3
10m
100 m
Mineral Tipo de roca 3A Densidad 3
La roca de sobrecarga del cuerpo mineralizado posee las siguientes características: o Estructuras horizontales espaciadas cada 2m o Resistencia a la tracción de 5 MPa o Tipo de Roca 2B o Densidad de la roca 3 (30 KN/m3) La roca del cuerpo mineralizado posee las siguientes características: Tipo de roca 2B o o Densidad 3 UCS 170 MPa o o La roca es una Granodiorita con un mi=30 A) Discuta el método de explotación a utilizar para la explotación del cuerpo mineralizado presentado anteriormente (5%) B) Realice el cálculo de caserones y pilares que se adapta al cuerpo mineralizado anteriormente descrito. (40%) C) Analice la opción de utilizar la metodología de post pilar cut and fill. Qué significaría desde el punto de vista del diseño el utilizar este método. Ilustre ésta variante calculando el cambio en el diseño propuesto en el punto anterior. (20%) D) Suponga que existe una función de beneficio económica del tipo B=Ax-C, donde A representa el factor de utilidad, x representa la recuperación del método de explotación y C el costo de extracción. Analice cuanto serí a el incremento de costo máximo a pagar por la variante post pilar cut and fill (20%) E) Defina los accesos a la mina utilizando plantas y perfiles, esquematice los diagramas de arranque para el método de explotación a utilizar, especifique el perfil de equipos a utilizar para realizar las operaciones unitarias mineras (15%)
Solución A) Por la forma del cuerpo mineralizado, que es tabular de una potencia baja (10 metros) el método mas adecuado es el de room & pilar. Ya que este se especializa en cuerpos tabulares de de baja altura. Tampoco esta muy cercano a la superficie. Se puede hacer niveles de 5m para lograr los 10m. Hay un tonelaje total de 12 millones de toneladas, lo que se puede sacar en 10 años con aprox 3300tpd que no es tonelaje adecuado para este método B) Para el Room and Pilar se procede de la siguiente manera: Con los siguientes datos Densidad Resist. Traccion
30
[KN/m3]
5
[Mpa]
UCS
170
[Mpa]
profundidad
410
[m]
Primero se calcula la luz máxima: 2
L
T
L
2t
2t T
2 1 5 30 / 1000
18,3m
Luego es posible obtener el valor de Wo sabiendo que: W o
18,3
L
2
2
12,9m
A continuación se describen las siguientes formulas que mediante Excel se pueden dejar linkeadas 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 pilares mineros.
Por el método de diseño de Lunder & Pakalnis se tiene:
0,75 H W p
C pav 0,46 log
1, 4 W / H
k tan a cos1 C pav / 1 C pav S p 0,44 UCS 0,68 0,52k
z
z
z
30 0,001
2
p
W z 1 o W p
FS
S p
p
Entonces Para un factor de seguridad de 1,6 a una profundidad de 410 metros que es la distancia a la topografía, donde la roca tiene una densidad de 30 kN/m3 se obtuvo el siguente valor (mediante el Excel y sus celdas linkeadas)
0,75 H W p
C pav 0,46 log
1, 4 W / H
0,2
k tana cos1 C pav / 1 C pav 0,78 S p 0,44 UCS 0,68 0,52k 81,46
z
z
z
30 0,001
2
p
W z 1 o 50,82 W p
FS
S p
1,6
p
Por lo tanto se obtiene las siguientes dimensiones Wp (ancho pilar)= 12,5 metros
Wo (ancho calle) = 12,9 metros H (altura) = 10 metros La recuperación:
R
W
o
W p
W
o
2
W p
W p
2
2
100
645,66 156,25 645,66
75%
C) El post pilar cut and fill implica que la operación del room and pilar anterior se hara de forma diferente. En el primer caso se extrae el mineral del nivel superior y luego se baja para el nivel inferior. Ahora para rellenar implica lo siguiente, se parte extrayendo el nivel inferior y se va rellenan mintras se extrae, esto tiene 2 implicancias, la primera que es obvia, permite dejar un piso para acceder al mineral del nivel superior. Y lo otro que es lo mas importante es que permite el confinamiento de los pilares. Por lo tanto el diseño cambia drásticamente ahora hay que diseñar pilares para solo un nivel es decir 5 metros de altura. Con las formulas descritas anteriormente se obtiene, para 410 metros de profundidad, pilares de 5 metros y un factor de seguridad de 1,6 y el resto de los para iguales. Con la ayuda del Excel se obtiene que Wp (ancho pilar)= 10 metros Wo (ancho calle) = 12,9 metros H (altura) = 5 metros Rec= 80,9% D ) sea la siguiente formula de beneficio B=Ax-C B=beneficio A=”ingreso fijo” C= costo X= recuperacion Para el primer caso ( sin relleno se tiene lo siguiente) B1=A x Rec1 – C Para el segundo caso con relleno B2=A x Rec2 – (C+ Crelleno) Para calcular el costo máximo para el relleno debe cumplirse que B2 > B1 Despejando las ecuaciones se obtiene: Crelleno < A x (Rec2 – Rec1)
D) Método de explotación Room & Pillars: Características del cuerpo mineralizado: Cuerpo mantiforme horizontal. Roca competente (mineral y esteril) Deposito profundo Tonelaje total del depósito adecuado:
TD L arg o Espesor Ancho Densidad TD
400 10 100 3
400.000ton
Dado todas las consideraciones anteriores el método más apropiado es Room & Pillar de multiples frentes, en particular con 2 niveles de 5 metros cada uno. Ya que no se requiere gran ritmo de producción sino que se privilegie la selectividad y teniendo en cuenta la geometría del cuerpo, es la mejor opción.
Fig. 1. Vista Perfil
Fig.2. Vista Planta.
Equipos a utilizar Perforación Se eligió un equipo que sea capaz de perforar la frente y que no exceda la altura de 5 metros para poder hacer un Room & Pillar de 2 niveles de 5 metros cada uno. Se escoge el Boomer L2 D.
Fig. 3. Equipo de perforación.
Carguío Se utilizarán cargadores frontales para la etapa de carguío. Estos se eligen de acuerdo a las limitaciones espaciales del problema. El modelo escogido es Volvo L120E.
Fig. 4. Equipo de Carguío.
Fig. 4. Equipo de carguío.
Transporte Se eligió un camión carretero que sea capaz de movilizarse por el interior de la mina y que puedan desplazarse por la pendiente de la rampa principal. Para ello se escoge el camión Mercedes Benz 4144K. Tabla 1. Características Equipo Transporte.
Carga Útil [t] Peso Bruto [t] Peso Máximo [t] Largo [m] Ancho [m] Alto [m] Radio Giro Interior [m] Radio Giro Exterior [m] Potencia [HP] RPM
39,24 10,76 50 8 2,5 3,44 7,5 11,14 435 1800
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