Clase10a_2014_II Clasificación de Metodos Minado Subterr

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Geológica Minera y Metalúrgica Escuela Profesional de Ingeniería de Minas MI 115 Métodos de Explotación Subterránea Ciclo 2014_II

CLASIFICACION DE LOS METODOS DE EXPLOTACIÓN SUBTERRÁNEOS

F.Grimaldo Octubre 2014

Ing. F. F. Grimaldo Gri maldo Z.


CLASIFICACION DE LOS METODOS DE EXPLOTACIÓN SUBTERRANEOS

Debido a que el sostenimiento del terreno es un elemento necesario en este proceso, los sistemas de minado son clasificados sobre esta base.

También, debido a que el sostenimiento es dependiente de las características espaciales del depósito y de las propiedades mecánicas del mineral y de la roca alrededor del depósito, cada descripción incluye las especificaciones de las características del depósito en la cual el método de explotación subterráneo es aplicable



CLASIFICACION DE LOS METODOS DE EXPLOTACIÓN SUBTERRANEOS

Debido a que el sostenimiento del terreno es un elemento necesario en este proceso, los sistemas de minado son clasificados sobre esta base.

También, debido a que el sostenimiento es dependiente de las características espaciales del depósito y de las propiedades mecánicas del mineral y de la roca alrededor del depósito, cada descripción incluye las especificaciones de las características del depósito en la cual el método de explotación subterráneo es aplicable



DEPOSITOS MINERALIZADOS Y ROCA ENCAJONANTES CON RELACIÓN A LA SELECCIÓN DE UN METODO DE EXPLOTACION SUBTERRANEA

Depósitos mineralizados

Rocas encajonantes

1. Masivo 2. Tabular 3. Vetas angostas 4. Vetas anchas 5. Cuerpos Lenticulares 6. Placeres

1. Detritus 2. Roca diaclasada/fracturada diaclasada/fracturada sin cohesión 3. Roca diaclasada/fracturada parcialmente cohesionada 4. Laminares – capas delgadas 5. Laminares – capas gruesas 6. Masivas



TIPOS DE DEPOSITOS MINERALIZADOS CON RELACIÓN A LA LA SELECCIÓN DE UN METODO DE EXPLOTACION SUBTERRANEA Se pueden reconocer seis tipos de depósitos mineralizados:

1.Masivo: Depósito de considerable extensión lateral y vertical en l a cual la mineralización está uniformemente distribuida. Los minerales de cobre diseminado son depósitos típicos.

2.Tabular: Es un depósito de mineral que va paralelo a la estratificación, a menudo en rocas sedimentarias, usualmente son extensos lateralmente y de un espesor limitado. Muchos depósitos de carbón caen en esta clasificación y también los mantos.

3.Veta angosta: Mineralización típicamente larga, angosta (menos de 3 metros), a menudo con un alto buzamiento, y usualmente lim itada por rocas enacojanantes. Muchas vetas de oro y plata recaen en esta clasificación, también hay minerales polimetálicos que se presentan en vetas.



TIPOS DE DEPOSITOS MINERALIZADOS CON RELACIÓN A LA LA SELECCIÓN DE UN METODO DE EXPLOTACION SUBTERRANEA (2)

4.Veta ancha: La misma característica de las vetas angostas, con la diferencia que son de espesores mayores a los 3 metros.

5.Lenticular : Es un cuerpo mineralizado aislado, o es un enriquecimiento de extensión vertical y horizontal limitado en forma de veta, masivo o tabular. Los minerales plomo, zinc y fierro a menudo ocurren en este tipo de depósito.

6.Placer: Un depósito superficial o cerca de la superficie, usualmente tabular y puede tener una considerable extensión en área, conteniendo partículas de mineral (oro, platino, etc.) en el detritus (arenas, gravas).



CLASIFICACION DE LOS MATERIALES ROCOSOS QUE RODEAN A LOS DEPOSITOS MINERALIZADOS (ENCAJONANTES) - 1

Detritus: Son sedimentos y otras acumulaciones de partículas sólidas producidas por la desintegración mecánica y/o química de las rocas, y usualmente tienen una baja resistencia cohesiva y muy poca resistencia compresiva (ejm. Suelos, gravas, arenas, aluviales, playas).

Roca diaclasada y fracturada – sin cohesión Es una masa rocosa a –

menudo están cerca de la superficie o en zonas de fallas, en las cuales las diaclasas o fracturas contienen productos de alteración o descomposición, tales como materiales arcillosos, de tal forma que la cohesión es muy baja. Puede ser considerado mejor que un suelo.

Roca diaclasada y fracturada – parcialmente cohesionada – Es una roca en la cual las diaclasas o fracturas están parcialmente recementadas, produciendo un material con una resistencia cohesiva de baja a media.



CLASIFICACION DE LOS MATERIALES ROCOSOS QUE RODEAN A LOS DEPOSITOS MINERALIZADOS (ENCAJONANTES) - 2

Laminares en capas delgadas: Es una masa rocosa generalmente de origen sedimentario, en la cual el espesor de las láminas tiene un promedio menor a 1 pie. Las láminas pueden estar parcialmente unidas y la masa rocosa puede estar fracturada. Ejemplos Calizas y areniscas encontradas en las cajas de las minas de carbón.

Laminares en capas gruesas: En este caso las láminas tienen un espesor mayor a 1 pie. Puede haber algo de unión entre las láminas y la masa rocosa está fracturada.

Masivo: Una masa rocosa sin diaclasas ni fracturas, o una roca con diaclasas o fracturas en la cual el grado de unión es bastante fuerte. Las brechas cementadas y los conglomerados son incluidos en esta clasificación.



DIVERSAS COMBINACIONES ENTRE LOS YACIMIENTOS MINERALIZADOS VERSUS LOS DIVERSOS TIPOS DE ROCAS ENCAJONANTES Y OTROS FACTORES QUE IMPACATAN EN LA SELECCIÓN DE UN MÉTODO DE MINADO SUBTERRÁNEO

YACIMIENTOS MINERALES

MASIVOS CALIDAD DE ROCA (RQD, RMR, HUMEDAD, ETC.)

BUZAMIENTO OTRAS CARACTERIS TICAS: longitudes, altura del cuerpo, etc.


TABULARES VETAS ANGOSTAS VETAS ANCHAS LENTICULARES

CAJAS TECHO Y PISO

TECNOLOGIA

DETRITUS

EQUIPAMIEN TO

CON DIACLASAS/FRACTURAS SIN COHESION CON DIACLASAS/FRACTURAS PARCIALMENTE COHESIONADA LAMINARES – CAPAS DELGADAS LAMINARES – CAPAS GRUESAS

PLACERES MASIVAS

PRODUCTIVI DAD

LEYES DE MINERAL, RECUPER. METALURGIA VALOR DE MINERAL


DIVERSAS COMBINACIONES ENTRE LOS YACIMIENTOS MINERALIZADOS VERSUS LOS DIVERSOS TIPOS DE ROCAS ENCAJONANTES Y OTROS FACTORES QUE IMPACATAN EN LA SELECCIÓN DE UN MÉTODO DE MINADO SUBTERRÁNEO

REVISIÓN Y ESTUDIO DE:

MINING ENGINEERING HANDBOOK HOWARD HARTMAN - PAG. 2090 – CHAPTER 23.4 SELECTION PROCEDURE – David E. Nicholas



REVISION DE LAS PRINCIPALES VARIABLES EN LA SELECCIÓN DEL MÉTODO DE MINADO SUBTERRÁNEO

I. Parámetros primarios -

Características físicas y geológicas del cuerpo mineralizado. Condiciones del terreno, de la roca encajonante y el propio mineral.

II. Parámetros que resultan de la selección del método F.Grimaldo Octubre 2014

Costos de operación y costos de inversión Velocidad de minado Disponibilidad y costo de la mano de obra Regulaciones ambientales


REVISION DE LAS PRINCIPALES VARIABLES EN LA SELECCIÓN DEL MÉTODO DE MINADO SUBTERRÁNEO I. Parámetros primarios -

Características físicas y geológicas del I.1 Características cuerpo mineralizado. físicas y geológicas del cuerpo mineralizado - Forma general del cuerpo mineralizado Condiciones del terreno, de la roca - Espesor ydel mineralizado encajonante el cuerpo propio mineral. - Plunge I.2 Condiciones terreno, de la roca encajonante y el propio - Ubicación (metros) del debajo de la superficie mineralde las leyes de mineral (tipo de roca, geomecánica, - Distribución - Resistencia de la roca estudios de tratamiento metalúrgico, blending, hidrogeología, Diaclasamiento, fallas impactos ambientales, etc.)y fracturamiento - Ubicación de las mayores estructuras geológicas (grandes fallas, plegamientos, etc.) - Distribución de esfuerzos - Condiciones hidrogeológicas La combinación de estos nos definirá: CÓMO SE COMPORTARÁ LA ROCA




II. Parámetros que resultan de la selección del método -

Costos de operación y costos de inversión II.1 Costos de operación y costos de inversión Velocidad de minado Disponibilidad y costo de la mano de obra - Ambos varían en función al método seleccionado, el tamaño del depósito, los Regulaciones ambientales accesos requeridos, y la velocidad de producción -

Las decisiones de cómo poner una mina en producción son controladas por el valor de dinero en el tiempo y no por la naturaleza del depósito. Y esto trae como consecuencia que muchas veces se extraiga el mineral de mayor valor al inicio y esto muchas veces no es la mejor secuencia del punto de vista geomecánico por ejemplo.





Costos de operación y costos de inversión Velocidad de minado II.1 Costos de operación y costos de inversión Disponibilidad y costo de la mano de obra Regulaciones ambientales DE LOS MÉTODOS DE MINADO SOBRE LOS COSTOS - Ambos varían en función al métodoRANKING seleccionado, el tamaño del depósito, los RELATIVOS DE OPERACIÓN accesos requeridos, y la velocidad de producción - Las decisiones de cómo poner METODO una mina en producción son DE MINADO COSTO RELATIVO EN % controladas por valor de dineroTajoenabierto el tiempo y no por la naturaleza del 10 depósito. Y esto trae como consecuencia que muchas veces se extraiga el Block Caving, Long Wall 20 mineral de mayor valor al inicio y esto muchas veces no es la mejor secuencia and Pillar 30 del punto de vista geomecánico porRoom ejemplo. Sub Level Stoping

40

Shrinkage, Sub Level Caving

50

Cut and Fill

60

Square Set Stoping


100




Costos de operación y costos de inversión II.1 Costos de operación y costos de inversión Velocidad de minado Disponibilidad y costo de de Minado la mano de obra II.2 Velocidad - Ambos varían función al método el tamaño los sacar el Regulaciones ambientales - Está en n en función a los costos deseleccionado, inversión, qué velocidaddelledepósito, damos para accesos requeridos, y layvelocidad mineral de la mina satisfacerdelasproducción demandas del mercado - Las de cómoy poner mina en producción II.3decisiones Disponibilidad costo una de la mano de obra son controladas por valor de dinero el tiempo y no por de la naturaleza del depósito. esto traehabilidades, - Tanto de losenprofesionales como los empleados y obrerosY(talentos, comoetc.) consecuencia que muchas veces se extraiga el mineral de mayor valor al inicio muchas veces no es la mejor secuencia punto de vista - Sey esto requerirá el entrenamiento, dependiendo del del grado de mecanización. geomecánico por ejemplo. - Influye también la ubicación de la mina. - Grado educacional existente en la zona II.4 Regulaciones ambientales - Pueden limitar la aplicación de un método de minado, ejm. Sublevel caving, block caving., que generan subsidencias. - Presencia de agua de mina y vertimientos al ambiente



PROCEDIMIENTO DE SELECCIÓN DEL METODO DE MINADO

CLASIFICACION DE METODOS DE MINADO I. No requieren sostenimiento - Open Stope - Room and Pillar - Sub Level Stoping II. Requieren sostenimiento - Cut And Fill - Shrinkage - Under Cut and Fill - Square Set III. Hundimiento - Sub level caving - Block caving

A todos estos métodos hay que agregarle las tecnologías nuevas que van saliendo: Minado continuo (road header, etc), Automatización y robótica (perforación, telemandos, etc.), Minado con agua a presión (minado hidráulico), Tecnologías que nos permiten que seamos más productivos.



TECNICAS DE SELECCIÓN DE MÉTODOS DE MINADO

Para seleccionar el método de minado subterráneo necesitamos comparar los parámetros primarios y los parámetros que resultan de la selección del método a fin cruzarlo con los métodos clasificados y determinar cuál método es factible. El mejor método debería ser técnicamente factible y luego ser evaluado económicamente. Existen varias técnicas para esto: -


Boshkov y Wright (1941) – 4 métodos c/caso Hartman (1987) – similar al anterior, pero admite solo como 1ra. Aprox. Morrison (1976) Laubscher (1981) Nicholas (1981) – Hace un ranking numérico y determina métodos de minado factibles.



Técnica de Nicholas -

1er. paso: Clasifica la geometría del mineral y la distribución de leyes de mineral. 2do. Paso: Tabla con características de la mecánica de rocas del mineral y la roca encajonante Se hace a continuación un ranking numérico, adicionando los valores de cada método de minado. Los valores de las tablas representan la adecuabilidad de una característica dada para cada método de minado.

Se han efectuado actualizaciones de estas tablas dándole pesos de importancia a la geometría, la distribución de leyes, roca encajonante, mineral. Estos pesos pueden ser cambiados de acuerdo a la experiencia del personal y del conocimiento del yacimiento. El peso neto finalmente se multiplica por cada una de las categorías.




Técnica de Nicholas



























ETAPAS EN EL PROCESO DE SELECCIÓN DEL MÉTODO DE MINADO 1. Descubrimiento de la zona mineralizada

Prospección / Exploración

2. Perforación diamantina y Factibilidad

Tonelaje, ley, metalurgia, geotecnica, hidrologia, medio ambiente, etc. Modelo geológico

3. Diseño

Planes para método factible, cut off, requerimientos de inversión, costo operativo, VPN

4. Modificación durante la producción.

Modificaciones, controles, ajuste de diseño del método de explotación. Conciliaciones.

5. Fin de la vida de la mina

Recuperaciones, costos mayores, menores leyes y solo se busca extender la vida



CONCLUSIONES

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Los parámetros primarios: características físicas/geológicas del cuerpo mineralizado y las condiciones del terreno (cajas, mineral) son claves para la selección del método de minado y su consiguiente revisión. Los parámetros que resultan de la selección del método se orientan a la rentabilidad, velocidad de minado, mano de obra y regulaciones ambientales.

Es imperativo que se tenga claro los costos de mina a fin de poder aplicar programas de reducción de costos coherentes. La aplicación de los métodos de explotación subterránea deben ir de la mano con la aplicación de sistemas gestión integrados de seguridad, ambiente y salud.


CONCLUSIONES

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Los métodos de minado subterráneo seleccionados deben ser constantemente revisados, debido a la dinámica como se mueve la economía mundial. Debemos estar atentos al avance tecnológico y a la automatización para incorporar estas nuevas facilidades en el desarrollo de los métodos de minado subterráneo a fin de mejorar la productividad de los mismos. Es necesario que apliquemos técnicas más cuantitativas y analíticas para la selección del método de minado y su revisión a fin de ser más objetivos en la mina. La revisión constante de los métodos aplicados nos llevarán a tener controlada la operación y obtener altas productividades. Esto hará que el Ingeniero de Minas sepa llevar un buen balance entre el yacimiento que se presenta y la rentabilidad económica.


CLASIFICACION DE LOS METODOS DE EXPLOTACIÓN SUBTERRANEOS Debido a que el sostenimiento del terreno es un elemento necesario en este proceso, los sistemas de minado son clasificados sobre esta base.

1.Métodos en los cuales las aberturas subterráneas (cámaras y tajeos) creados por la extracción de mineral están autosoportados y no existe ningún tipo de sostenimiento: o sea, aberturas en las cuales las cargas debido al peso de la columna de roca son soportadas por las paredes y/o pilares de la parte no excavada. Esta especificación no excluye el uso de pernos de roca u otros sistemas livianos de sostenimiento, dado a que este sostenimiento artificial no afecta significativamente la carga sobre la estructura autosoportada.

2. Métodos en los cuales los tajeos o las cámaras requieren un significativo sostenimiento, esto es, sostener al grado tal que la carga sea sostenida por un sistema de soporte. Son los métodos sostenidos artificialmente.

3.Métodos en los cuales, debido a las propiedades espaciales y mecánicas, el depósito es inducido a derrumbarse bajo la acción de la gravedad para producir mejores resultados que los métodos más selectivos. Son los métodos por hundimiento.



CLASIFICACION DE LOS METODOS DE EXPLOTACION SUBTERRANEA I. Métodos con tajeos autosoportados -

Tajeos abiertos (Open Stopes) Cámaras y Pilares (Room & Pillar) Tajeo por subniveles (Sublevel Stoping)

II. Métodos con tajeos sostenidos artificialmente - Acumulación (Shrinkage) - Corte y Relleno (Cut & Fill) - Cuadros Standard (Square Setting) - Longwall

III. Métodos por hundimiento - Hundimiento por Subniveles (Sublevel Caving) - Hundimiento por Bloques (Block Caving)

IV. En los últimos años se ha intensificado el uso de soluciones para explotar depósitos subterráneos y superficiales: Lixiviación. F.Grimaldo Octubre 2014


I. METODOS CON TAJEOS AUTOSOPORTADOS I. 1 – CAMARAS Y PILARES (ROOM AND PILLAR) El cuerpo mineralizado se explota lo más completo posible; sin desmejorar las condiciones de trabajo ó seguridad del personal; dejando mineral o desmonte como pilares para sostener el techo.

Las dimensiones del tajeo dependen de: o Estabilidad del techo o Estabilidad del mineral o El espesor del depósito o La presión de la roca Los pilares se ubican en formas regulares y pueden ser circulares, cuadrados ú otras formas



Aplicaciones A cuerpos o tajeos cuya inclinación no exceda los 30º. El techo y el mineral deben ser competentes (diseño de pilares, % extracción de mineral). También pueden usarse pernos de roca para mejorar las condiciones del techo a medida que se va tajeando.

Se emplea mucho este método para depósitos sedimentarios, carbón, etc. F.Grimaldo Octubre 2014

DIAGRAMA ESQUEMATICO DE LA EXPLOTACION POR CAMARAS Y PILARES Grafico Tomado del Manual de Atlas Copco


II.2 Tajeos por subniveles La explotación consiste en disparar taladros largos entre subnivel y subnivel, una vez extraída toda la carga disparada se deja una gran cavidad que no tiene (o algo mínimo) sostenimiento de las cajas. Se aplica en cuerpos verticales o con altos buzamientos. Los buzamientos deben ser mayores al ángulo de reposo.

El tajeo una vez que se explota queda vacío.



Aplicaciones Por lo general son tajeos grandes. Se hacen varios subniveles. Se dejan puentes o pilares. En lo posible los límites del cuerpo a explotar deben ser lo más regulares posibles.

DIAGRAMA ESQUEMATICO DEL METODO DE TAJEO POR SUBNIVELES Grafico Tomado del Manual de Atlas Copco



II. METODOS CON TAJEOS SOSTENIDOS ARTIFICIALMENTE II.1

Acumulación dinámica (Shrinkage)

Se excava el mineral en cortes horizontales de abajo hacia arriba Se deja parte del mineral en el tajeo el cual sirve como plataforma de trabajo para el siguiente corte. Aplicación a cuerpos mineralizados pequeños o grandes debidamente delimitados.

Aplicación: Buzamiento de estructura mineralizada mayor que el ángulo de reposo. El mineral y la caja deben ser competentes. El cuerpo debe tener una delimitación regular. El mineral no debe afectarse por el almacenamiento (incendios u otras causas por ejemplo). F.Grimaldo Octubre 2014


Desarrollo: Nivel superior

Galerías de acarreo a lo largo del cuerpo.

Mineral por explotar

Cruceros hacia el cuerpo Dedos o inclinados hacia el cuerpo (conos de extracción). El primer corte se hace a unos 5 a 10 metros de la galería de extracción. Se construyen dos chimeneas de acceso. Es un método donde se emplea abundante mano de obra y pueden aplicarse métodos alternativos. F.Grimaldo Octubre 2014

Mineral roto

Chimen eas

Box holes

Nivel Inferior de extraccion

DIAGRAMA ESQUEMATICO DEL METODO DE ACUMULACION (SHRINKAGE)


II.2

Corte y Relleno

Se excava el mineral en cortes horizontales (hacia abajo o hacia arriba). Se remueve el mineral completamente del tajeo Y a continuación se rellena el tajeo dejado vacío (con desmonte o relleno hidráulico), para empezar un nuevo corte.



Aplicación: A cuerpos mineralizados que tengan inclinación adecuada y calidad adecuada. Es un minado más selectivo. Se aplica a cuerpos irregulares. Puede quedar como relleno mineral marginal o de muy baja ley. Desarrollo: Se construyen galerías de acarreo y chimeneas cortas. Los cortes se hacen de 3 a 10 metros. Se construyen chimeneas de ventilación y/o relleno.

DIAGRAMA ESQUEMATICO DEL METODO CORTE Y RELLENO Grafico Tomado del Manual de Atlas Copco



III. METODOS POR HUNDIMIENTO

Se basan en el fracturamiento de la roca (tanto del mi neral como del desmonte). Tienen serios efectos alrededor de la explotación.

III.1

Hundimiento por subniveles

El cuerpo mineralizado se divide en subniveles (epaciados de 8 a 15 m o más), que se van desarrollando en formas regulares. Desde estos subniveles se provoca el hundimiento o derrumbe con cargas mínimas o naturalmente. Se hace la explotación en retiradaLa caja va cayendo junto con el mineral, originando diluciones de 10 a 35% F.Grimaldo Octubre 2014


Aplicación: A cuerpos mineralizados de grandes dimensiones. El mineral debe ser competente a medida que se desarrollan los subniveles, y se vayan haciendo las perforaciones y voladura para provocar el derrumbe. Pueden mecanizarse completamente. DIAGRAMA ESQUEMATICO DEL METODO DE HUNDIMIENTO POR SUBNIVELES Grafico Tomado del Manual de Atlas Copco



III.2 HUNDIMIENTO POR BLOQUES (Block Caving) El mineral se fractura por si mismo Hay mínima perforación y voladura.

El minado se divide en bloques de grandes secciones (mayor de 1000 m2 de área). Se hace un solo slot horizontal debajo del cuerpo y luego se comienza a hundir.



Aplicaciones A grandes cuerpos mineralizados cuya roca pueda romperse en fragmentos adecuados. La superficie libre que queda debe permitir la subsidencia del área.

Desarrollo: Galerías de carguío y acarreo para cada bloque. Ore passes en un nivel para la extracción. Galerias desde donde se construyen los ore passes van en un corte inferior. Esto puede abreviarse cuando se usan equipos LHD.

DIAGRAMA ESQUEMATICO DEL METODO DE HUNDIMIENTO POR BLOQUES Grafico Tomado del Manual de Atlas Copco


Clase10a_2014_II Clasificación de Metodos Minado Subterr

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