Método de Cut and Fill Ascendente y Descendente 22

MÉTODO DE EXPLOTACIÓN CORTE Y RELLENO

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA FACULTAD DE INGENIRÍA Escuela Escuela Académica Académica Profesional Profesional De Inge Ingenierí nieríaa Geol Geológica ógica

2017


ASIGNATURA:

MÉTODOS DE EXPLOTACIÓN MINERA INTEGRANTES:

CHÁVEZ CRUZADO JOSÉ G. FERNÁNDEZ CRUZADO KELVIN L. RAMOS VIGO DARWIN Y.

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RESUMEN

Este trabajo de investigación investigación consiste en dar a conocer conocer el método de explotación explotación Cut and Fill (corte (corte y relleno). relleno). El métod método o cons consist iste e en exca excavar var el min mineral eral por tajada tajadass horizontales en una secuencia ascendente llamado realce, partiendo de la base del caserón o de manera manera descendente. descendente. Todo el mineral arrancado arrancado es extraído del del caserón. Cuando se ha excavado una tajada completa, el vacío dejado se rellena con material exógeno que permite sostener las paredes y sirve como piso de trabajo para el arranque y extracción de la tajada siguiente. El mineral se extrae a través de piques artificiales artificiales emplazados emplazados en relleno, que se se van const construyendo ruyendo a medida que la explotación progresa hacia arriba. Como relleno, se utiliza el material estéril proveniente de los desarrollos subterráneos o de la superficie, también relaves o ripios de las plantas de beneficio, e incluso, mezclas pobres de material particulado y cemento para darle mayor resistencia. También se muestra un ejemplo de la Mina Andaychagua, donde ahí se aplica el método de explotación corte y relleno, pero además aplican una nueva tecnología para optimiz optimizar ar su producción producción..

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CONTENIDO Pág. RESUMEN ........................................................................................................................................... ii INTRODUCCIÓN..................................................................................................................................iv OBJETIVOS..........................................................................................................................................iv MÉTODO DE CORTE Y RELLENO ASCENDENTE.......................................................................... 1

I.

1.1.

DESCRIPCIÓN DEL MÉTODO .............................................................................................. 1

1.2.

VENTAJAS........................................................................................................................... 1

1.3.

DESVENTAJAS..................................................................................................................... 1

1.4.

DISEÑO ............................................................................................................................... 2

1.5.

EXPLOTACIÓN .................................................................................................................... 2

1.6.

PERFORACIÓN.................................................................................................................... 3

1.7.

VOLADURA......................................................................................................................... 3

1.8.

ACARREO Y TRANSPORTE.................................................................................................. 4

1.9.

RELLENO ............................................................................................................................. 4

1.10. CORTE Y RELLENO ASCENDENTE MECANIZADO ............................................................... 5 1.11. CICLO DE PRODUCCIÓN ..................................................................................................... 5 MÉTODO DE CORTE Y RELLENO DESCENDENTE........................................................................ 6

II.

2.1.

DESCRIPCIÓN DEL MÉTODO .............................................................................................. 6

2.2.

VENTAJAS........................................................................................................................... 6

2.3.

DESVENTAJAS..................................................................................................................... 7

2.4.

CONDICIONES DE APLICACIÓN DEL METODO................................................................... 7

2.5.

PREPARACIÓN DEL MÉTODO............................................................................................. 7

2.6.

PREPARACIÓN DEL SILL (RELLENO DEL TAJEO) ................................................................. 9

2.7.

EXPLOTACIÓN .................................................................................................................. 10

2.8.

PERFORACIÓN Y VOLADURA ........................................................................................... 12

2.9.

ACARREO Y TRANSPORTE................................................................................................ 12

2.10. VARIANTES DEL MÉTODO................................................................................................ 12 2.11. RECUPERACIÓN................................................................................................................ 14 2.12. SEGURIDAD ...................................................................................................................... 14 III.

OPTIMIZACION DEL SISTEMA DE MINADO EN ANDAYCHAGUA........................................ 14

CONCLUSIONES................................................................................................................................ 22 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ....................................................................................................... 22

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INTRODUCCIÓN

El método de explotación de corte y relleno es utilizado ampliamente en la minería, que también se conoce por Cut and Fill, este método consiste en un proceso de construcción de un ferrocarril, carretera o canal en donde la cantidad de material de corte coincida más menos con la cantidad de relleno necesario, para rellenar la zanja que ha sido despojada de su material. En esta investigación daremos a conocer en profundidad características del método Cut and Fill, la maquinaria que debemos utilizar para poder desarrollar ese tipo de trabajo, los trabajos que se deben realizar en la estructura para poder lograr de un desempeño laboral apropiado, la estructura que debe poseer el yacimiento en este caso, ya que, este informe va dirigido directamente hacia la minería subterránea, y finalmente presentaremos las ventajas y desventajas de la utilización de este método en la minería.

OBJETIVOS 

GENERAL

Describir el método de explotación corte y relleno. 

ESPECÍFICOS

Detallar las principales características del método corte y relleno ascendente. Mencionar las características del método corte y relleno descendente. Analizar el sistema de minado en Andaychagua.

iv


I.

MÉTODO DE CORTE Y RELLENO ASCENDENTE

1.1.

DESCRIPCIÓN DEL MÉTODO

En este método de explotación el mineral es cortado en tajadas horizontales, comenzando de la parte baja y avanzando hacia arriba. El mineral roto es cargado y extraído completamente del tajo. Cuando se ha excavado una tajada completa, el vacío dejado se rellena con material exógeno que permite sostener las paredes y sirve como piso de trabajo para el arranque y extracción de la tajada siguiente. Como relleno, se utiliza el material estéril proveniente de los desarrollos subterráneos o de la superficie, también relaves o ripios de las plantas de beneficio, e incluso, mezclas pobres de material particulado y cemento para darle mayor resistencia.

FIGURA 1. Gráfico donde se muestra las partes que tiene el método de Corte y Relleno.

1.2.     

1.3.   

VENTAJAS La recuperación es cercana al 100% Es altamente selectivo lo que significa que puede trabajar en secciones de alta ley y dejar aquellas zonas de baja ley sin explotar. Es un método seguro Puede alcanzar un alto grado de mecanización. Se adecua a yacimiento con propiedades físicas-mecánicas incompetentes. DESVENTAJAS Costo de explotación elevado Bajo rendimiento por la paralización de la operación como consecuencia del relleno. Consumo elevado de materiales de fortificación.

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1.4. 

DISEÑO. CONDICIONES DEL DISEÑO

Se puede aplicar en yacimientos:      

Con buzamientos pronunciados mayores de 55 °. En yacimientos tipo Vetas. Con cajas medianamente competentes o competentes. Las cajas del yacimiento pueden ser irregulares y no competentes. El mineral debe tener buena ley. Disponibilidad del material de relleno detrítico.

Estas operaciones están constituidas por el reconocimiento geológico y geotécnico de una parte, la realización de la estructura por otra parte. El reconocimiento geológico de la mina comprende: trazo de los subniveles, si los niveles están muy distanciados, así como la abertura de algunas labores verticales en el mineral. Las operaciones denominadas geotécnicas determinan el comportamiento de la resistencia de las cajas del mineral. La explotación por corte y relleno constituye un método particular flexible de operar y se adapta a yacimientos irregulares. Las tajadas ascendentes se ajustan a distancias entre niveles de 25-50m a más, mineral pobre se deja en forma de relleno. La resistencia del mineral en el techo puede ser verificada con la excavación de una cámara en el nivel mismo de la galería de base, en resumen, todo esto es favorable por lo que es uno de los menos costosos que se conoce. 

1.5.

PREPARACIÓN a) GALERIAS. - Una galería principal (inferior) de transporte emplazada a lo largo de la base del caserón y una galería superior ambas conectadas entre ellas por dos chimeneas. b) CHIMENEAS. - En los extremos del block se llevan los caminos pegados a los Chuts (Chut y camino); que sirven para el acceso de material, personal y ventilación, al mismo tiempo delimita el block mineralizado o sino se corre una chimenea en la parte central del block que servirá para la ventilación y acceso de relleno a utilizar. c) SUBNIVEL. - de corte inicial (under cut), A partir de donde se inicia la rotura del mineral en sentido ascendente, hasta llegar al nivel superior donde se deja un puente de 3 ó 4 metros. El sub-nivel se construye dejando a 3m de la galería principal nivel de transporte) un puente sobre la galería (Chut y camino) hasta comunicar las 2chimeneas de doble compartimento. En la parte central se construye una chimenea que va a servir para la ventilación y como echadero de relleno. EXPLOTACIÓN

Después de las labores de preparación se empieza a la rotura del tajeo a partir del sub-nivel, sacando el corte en la parte central del tajeo con la finalidad de mantener el ciclo siguiente: Perforación, Voladura, Ventilación y desate, Limpieza, Relleno. 2


1.6.

PERFORACIÓN

Se realiza con máquinas Jack-Leg y Stoper, haciendo un promedio de 20 taladros por día, con barrenos de 5 pies. Jack-Leg. Para perforaciones horizontales y como tienen dispositivo de empuje o sea de la pala neumática permite inclinar la maquina hasta un ángulo bastante pronunciado, el 50% utilizamos en tajeos y el 10% en chimeneas. Stoper. Esta máquina está diseñando para hacer perforaciones verticales o muy cerca de la verticalidad; en chimeneas es insustituible. Son usados dos sistemas diferentes de perforación, siendo el minado el más común la perforación vertical o inclinada hacia el techo y la otra es la perforación horizontal. El inconveniente en la perforación vertical es que la altura del tajeo se va aumentando en promedio a 7.5m cuando el mineral es extraído. La voladura crea un techo escabroso y esto dificulta el control del techo y es potencialmente peligroso para el operador minero. A menos que la superficie escabrosa esté recortada con voladura controlada. Una alternativa de la voladura vertical son los taladros horizontales, el mineral es perforado con la técnica “breasting” el tajeo es rellenado en lo posible con relleno hidráulico y solamente una franja angosta de corte vertical entre el techo y la superficie de relleno, la perforación se puede desarrollar con jumbos. El tamaño del área es limitado para que pueda ser perforado desde la cara libre y esto es mucho más pequeño que el área resultante de los taladros verticales. La pequeña área influye sobre la eficiencia de los equipos en perforación horizontal, la cara de perforación ofrece varias ventajas sobre la perforación vertical entre ellos:   

1.7.

Los taladros son horizontales y el techo volado deja una superficie llena o lisa, además se puede controlar fácilmente el techo. La cara frontal permite una perforación selectiva donde los materiales de baja ley pueden ser dejados en el tajeo como relleno. Permite ajustar el plan general del tajeo, así para extraer la mineralización existente en las cajas irregulares

VOLADURA

El trazo de la malla de perforación influye en la fragmentación del mineral, así como la densidad de la carga explosiva, secuencia de iniciación y otros parámetros, que son deducidos en base a experiencias de los supervisores y algunas teorías existentes en nuestro medio. Como explosivo se usa dinamitas de diferentes fábricas, ANFO, emulsiones, etc. Como accesorios de voladura son utilizados fanel, nonel, mecha lenta, cordón detonante, fulminantes, conectadores, etc.

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1.8.

ACARREO Y TRANSPORTE

La forma de tajeo condiciona la limpieza que de hecho conforma dos operaciones acarreo y transporte. En general las distancias son de acuerdo al radio de rendimiento de cada equipo de acarreo y transporte en muchas minas. Solamente en caso de vetas angostas (tajeos largos) se puede contemplar dos equipos distintos. 

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1.9.

Lampeo directo a mano: Al armar las tolvas los “ore pass”, echaderos simples y en gran número se puede suprimir todo el transporte y lampear el mineral a mano, directamente a echaderos, esto se puede admitir en potencias horizontales de 2-5m echaderos a cada 5-7m, colocados al centro del tajeo en caso de método convencional. Con carro minero a mano o mecánico: Es interesante armar una vía de riel, poner el mineral en carro y llevar este vagón hasta el echadero más próximo pudiendo acarrear hasta 40 m en promedio. La introducción de una pala mecánica sobre vía mejora la velocidad de carguío. Pala con tolva o pala con autovagon sin vía: El interés de este procedimiento es la ausencia de vías, cables; estos equipos son particularmente usados en el trasporte. Rastrillaje: los winches usados hasta de 13HP dependiendo del volumen del mineral. Los equipos de 3 tamboras son usados en tajeo de gran dimensión. Para potencias de 2-6 m se usan tambores de 2 tamboras. Sobre el mineral hay que tener bastante cuidado par no diluirlo. Evacuación por gravedad: es un método en regresión aun en vía de desaparición. Los minerales aprovechan la gravedad y resbalan por consecuencia de la pendiente dada al tajeo hacia el echadero. Se usa mucho en minas pequeñas. Transporte mecanizado: en el método mecanizado se usan equipos LHD eléctricos o diésel para acarreo hacia “ore pass”, luego pueden emplearse para la extracción volquetes de bajo perfil y evacuarse por medio de piques hacia la superficie.

RELLENO

a) Origen: El material de relleno puede estar constituido por roca estéril, procedente de las labores de preparación de la mina las que se distribuyen sobre la superficie del caserón. También el material de relleno puede ser de relaves (desechos de plantas de concentración de minerales), o arena mezclada con agua, que son transportados al interior de la mina y se distribuyen mediante tuberías, posteriormente el agua es drenada quedando un relleno competente. El que a veces se le agrega cemento para conseguir una superficie de trabajo dura. Este relleno debe ser lo más barato posible, tanto en su obtención como en su abastecimiento. Según el caso, su procedencia puede ser la siguiente:  Canteras especiales: Este relleno se obtiene en la superficie, en canteras especialmente organizadas, con ese objeto para así, abaratar los costos. De todas maneras, salvo en aquellos casos de

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canteras de arenas o de materiales dendríticos que se pueden obtener a un costo muy reducido, este sistema es por lo general caro. Rellenos de caserones antiguos: Éste es relativamente de bajo costo, siendo el inconveniente que estos rellenos se consolidan por la acción de la humedad y de la presión de las cajas. Estériles de plantas de preconcentración: Se usa cuando la planta está a poca distancia de la mina, de no ser así, obliga a un mayor costo de transporte del estéril. Relleno Hidráulico: Consiste en transportar un relleno constituido por material de grano fino, suspendido en una pulpa en base a agua, que se deja decantar en el caserón. Relleno Creado In Situ: La obtención de relleno en el caserón mismo puede ser ventajoso, como por ejemplo en el caso de vetas angostas o de vetas que presentan variaciones en la mineralización.

b) Abastecimiento del relleno: Considerando la gran cantidad de material a transportar, éste aspecto representa un porcentaje considerable del costo total de explotación. Desde el punto de vista de transporte se distinguen dos tipos de rellenos: rellenos secos y relleno húmedos.  Rellenos secos: Se transporta de manera idéntica que el mineral, es decir, se empleará el mismo equipo empleado en el transporte del mineral. De ésta manera, el relleno llega a los caserones por la galería superior y es vaciado en las buitras (Ore Pass).  Rellenos Hidráulicos o Húmedos: Es un caso especial en que la pulpa es transportada por gravedad a través de una red de cañerías con varios terminales que se introducen en los caserones desde la galería superior por una chimenea o bien por hoyos de sondajes entubados 1.10. CORTE Y RELLENO ASCENDENTE MECANIZADO

La mecanización permite el empleo de maquinarias de gran capacidad y avanzada tecnología tratando de alcanzar los más altos índices de seguridad para el personal y equipos, la más alta productibilidad en toneladas de hombre-guardia y los más bajos costos unitarios. El grado de mecanización de una explotación minera del tipo corte y relleno también puede ser asociado al uso del relleno hidráulico, relleno hidroneumático o sostenimiento de tajeos mediante pernos de anclaje o cables de anclaje. 1.11. CICLO DE PRODUCCIÓN

Es importante que en este método de explotación organizar el trabajo en los caserones de tal modo que no se produzcan atrasos por la colocación del relleno, factor que influye considerablemente en las posibilidades de producción de un determinado caserón. Es evidente, entonces, que, para tiempo, se deberá empezar el arranque desde las chimeneas de relleno hacia el centro del caserón, de manera que una vez evacuado el mineral arrancado sea posible rellenar inmediatamente esa parte del caserón. En caso de no existir mecanización tanto la extracción del mineral como la colocación del relleno es lento, por lo cual no hay problemas con su 5


abastecimiento. Ahora si existe mecanización, las distancia entre las buitras de evacuación del mineral es mayor y por lo tanto el volumen que se ocupará para el relleno será también mayor.

FIGURA 2. Diseño del método de explotación Corte y Relleno ascendente.

II.

MÉTODO DE CORTE Y RELLENO DESCENDENTE

2.1.

DESCRIPCIÓN DEL MÉTODO

Consiste en romper el mineral en diferentes pisos y en sentido descendente. Después que un corte haya sido extraído completamente, se procede a rellenar el espacio dejado por la explotación, antes de empezar el nuevo corte en el piso inmediatamente inferior. Este relleno es el que va a ser el techo del nuevo tajeo. La rotura del mineral se ejecuta piso por piso, hasta terminar con el bloque, en el nivel inferior. 2.2.    

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VENTAJ AS Permite la explotación de cuerpos irregulares, deleznables o inconsistentes. La recuperación del mineral es alta, llega al 100%. Poco consumo de madera, en la variedad Michi no se emplea madera, en la cama ni los puntales de seguridad. La seguridad es relativamente buena, en la variedad Michi es mejor, ya que el techo de concreto es una loza que atraviesa como una viga en toda la extensión del tajeo. Poco consumo de explosivo por la suavidad del mineral. 6

MÉTODO DE EXPLOTACIÓN CORTE Y RELLENO 

2.3.      

2.4.   

    

2.5.



La variedad Michi ha favorecido aumentar el ancho del tajeo por lo que se ha mecanizado este método. DESVENTAJAS Se necesita bastante tiempo para los trabajos de preparación (4 a 5 meses). No se puede dejar desmontes o caballos que se encuentran dentro del mineral, por lo que el tajeo se limpia totalmente para iniciar el relleno. Es costoso por el gran consumo de cemento madera y labor diaria. No se puede cambiar a otro método. Paraliza la explotación de las áreas cuando hay escasez de cemento en el mercado. El gran consumo de aire por las bombas neumáticas utilizadas en el bobeo de relleno causa problemas a la perforación. CONDICIONES DE APLICACIÓN DEL METODO

Forma del depósito: tabular, irregular y también discontinuo Profundidad: Moderada a muy profunda (típicamente de 1,2 a 2,4 km) Resistencia de Roca: La roca utilizada en este método puede ser débil a medianamente débil. Con cajas falladas y fracturadas que no pueden ser explotados por otros métodos Buzamiento del depósito: Moderado a medianamente pronunciado (>45º). Dimensión del depósito: Estrecho a moderadamente ancho (6’ a 100’ o 2 a 30m), extensiones medianamente grandes. Resistencia de Mineral: EL mineral utilizado en este método puede ser desde Moderadamente débil a resistente. Grado de mineralización: Ley medianamente alto o ley alta. Uniformidad de mineralización: Moderadamente, variable (puede encasillar material estéril en tajeo). PREPARACIÓN DEL MÉTODO La preparación para el método corte y relleno descendente consiste en la elaboración de las siguientes labores:  Galerías o cruceros  Chimeneas y caminos.  Rampas.  Sub nivel de extracción.  Rotura del subnivel.  La preparación del Sill. GALERÍAS O CRUCEROS

Para bloquear se necesita la apertura de galerías o cruceros, de acuerdo al tipo de yacimiento (cuerpos o vetas). Cuando se trata de vetas, el desarrollo se realiza fuera de veta, denominándose cruceros o labores paralelas, los que van a servir de acceso, transporte, conducción de tuberías de aire, agua y relleno hidroneumático, cuya sección puede ser de 8’x8’ o 7’x8’ (2.1x2.4 m.). En los cuerpos, las galerías se pueden construir en el centro del cuerpo o también fuera del cuerpo con las dimensiones ya conocidas, solo en el caso de las galerías se hará con sostenimientos de cuadros de madera o 7


arcos de acero en toda la longitud de la labor. Estas galerías sirven de transporte y de servicio (servicios auxiliares) indistintamente 

CHIMENEAS Y CAMINOS Las chimeneas se utilizan en la extracción las cuales se comunican de nivel a nivel, fuera o dentro del yacimiento. Se perforan con dos o tres compartimientos, sostenidos con cuadros de madera de 5’x5’x7’ (1.5x1.5x2.1 m.) uno de los cuales es el camino donde se encuentran los descansos y las escaleras; el otro compartimiento forma parte del echadero del mineral, con una buena estructura de sostenimiento y diseño especial; los que podrían ser anillos de madera; también podrían ser Sheck Board, los que tienen descansos en cada piso en forma alternada en los que el mineral va formando inclinados de tal manera que la caída del mineral va siendo amortiguada por el mismo material, protegiendo la estructura del echadero. Con tuberías de acero de 38’’ (96.5 cm) de diámetro, construida con planchas de acero cuyo espesor puede ser de 1/4 o 1/8 de pulgada. Cada chimenea tiene un radio de acción de 400 pies (122 m.) aproximadamente. Entre los criterios que se toman en cuenta para determinar la ubicación de las chimeneas se consideran la cantidad de tonelaje que habrá de transportarse por cada una de ellas y la distancia de transporte con locomotoras. Las chimeneas pueden estar ubicadas en el centro o extremo del área de explotación; la distancia entre chimeneas oscila entre 40 a 80m dependiendo del diseño de minas. El Chut y camino va a ser fundamental en la extracción del mineral, sirve para la ventilación y reconocimiento del cuerpo, instalación de tuberías de agua y aire; cables eléctricos y tuberías de relleno hidroneumático. Sirve también para la evacuación del agua proveniente del relleno.



RAMPAS Se construyen rampas que intercomunican el nivel superior (de servicio), con los horizontes de trabajo, que se encuentran debajo de este nivel; de este modo las rampas sirven únicamente para que los equipos salgan a mantenimiento y reparaciones mayores y se ubican fuera del cuerpo mineralizado en terreno duro. Estas rampas tienen una sección de 10 pies x 9 pies en promedio y una gradiente de 20% aproximadamente.

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SUB NIVEL DE EXTRACCIÓN A partir de la chimenea se construyen los subniveles de extracción, totalmente con cuadros standard para galerías con una longitud que depende del tipo de yacimiento o del diseño de minas. El sub-nivel de extracción va unir todos los paneles ó tajeos y sirve para la extracción del mineral proveniente de la explotación de los tajeos paneles Este subnivel se construye para cada piso de explotación.

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ROTURA DEL SUBNIVEL A medida que se avanza con la rotura se va colocando puntales de sostenimiento o postes en los extremos de los redondos que se han tendido en la etapa de relleno en el piso superior. 8


La perforación se realiza con máquinas perforadoras Jack-Leg, con mallas que varían de 14 a 18 taladros, dependiendo del tipo de terreno con distancias entre 2 a 3 pies y con barrenos de 5 o 6 pies de longitud (fig.2), se dispara con dinamita de 45%, con fulminantes Nº6 y mechas de seguridad.

FIGURA 3. Trazo de perforación en U.C.F.

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LIMPIEZA DEL SUBNIVEL La limpieza se realiza con winchas de arrastre de 2 tamboras. Esta operación se realiza hasta llegar al contacto o la longitud que se ha proyectado de acuerdo al diseño de minas. El subnivel es el que varía de dirección de acuerdo a las variantes del método de corte y relleno descendente (diferente dirección en la variante C.Y.R.D Michi y la variante C.Y.R.D. Superpuesto. El subnivel de extracción va a unir todos los paneles o tajeos y sirve para la, extracción del mineral proveniente de la explotación de los tajeos paneles. Este subnivel se construye para cada piso de explotación y se mantienen abiertos hasta concluir el minado de todo el horizonte.

2.6.

PREPARACIÓN DEL SILL (RELLENO DEL TAJEO)

La preparación para el relleno, se inicia cuando se ha terminado de limpiar el mineral de un panel (fig. 3), Se nivela el piso, se va tendiendo redondos de 8” de diámetro por 10 pies de longitud, en forma transversal al eje del panel y espaciados a 5 pies de cada redondo, luego se, luego se colocan dos cables en forma longitudinal. Se entabla en forma transversal a los redondos con espaciamiento de 6 pulgadas. También se entablan las paredes laterales. La entrada se cierra, con puntales y se entabla; finalmente con poliyute, para contener el relleno hidroneumático.

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FIGURA 4. Redondos colocados en U.C.F.

La cantidad de represas varía de acuerdo a la longitud de la labor y se prepara cada 40 pies. Finalmente se instala una línea de relleno con una tubería de 5” de diámetro que parte desde la bomba de relleno ubicada en cada nivel. El relleno se realiza en dos etapas: o

o

Se echa la mezcla rica en una proporción de 1:6 (cemento y agregado) hasta la tercera parte de la altura de la labor aproximadamente de aproximadamente 3 pies. Apenas fragua este relleno, Se completa con una mezcla pobre de 1:26 de 6 pies de altura aproximadamente que alcanza el techo del tajeo. La construcción de represas escalonadas permite controlar que el relleno alcance la parte más alta abierta del tajeo.

Luego se empieza a preparar el panel del otro flanco, que ya está limpiado y así sucesivamente, hasta completar todo el horizonte de explotación del nivel Redondos de cama Tajeo vacio superior, incluido el subnivel de extracción. Este es el Sill, que significa umbral o techo que debe resguardar o soportar todo el block de explotación. 2.7.

EXPLOTACIÓN

La explotación se inicia luego de haber terminado la colocación de la loza, cuyo ciclo de minado comprende: la preparación del sub-nivel de explotación, la rotura de los paneles, la limpieza, preparación para el relleno y el relleno total del piso de explotación. 

SUB-NIVEL DE EXPLOTACIÓN A tres metros debajo de la loza de explotación se empieza a abrir el subnivel de explotación de 3 x 3 metros de sección, la longitud varía de acuerdo al diseño ó al ancho del cuerpo ó la veta.

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A medida que se avanza con la rotura se va colocando puntales de sostenimiento o postes en los extremos de los redondos que se han tendido en la etapa de relleno en el piso superior. La perforación se realiza con máquinas perforadoras Jacklegs, con mallas que varían de 14 a 18 taladros, dependiendo del tipo de terreno con distancias entre 2 a 3 pies y con barrenos de 5 ó 6 pies de longitud (fig.2). Se dispara con dinamita de 45%, con fulminantes N°6 y mechas de seguridad. La limpieza se realiza con winchas de arrastre de 2 tamboras. Esta operación se procede hasta llegar al contacto o la longitud que se ha proyectado de acuerdo al diseño de minas. 

LA ROTURA DE LOS PANELES A partir del sub-nivel de explotación se empieza a romper uno de los paneles de un flanco, con trazos de perforación que se ha empleado en el sub-nivel de explotación, igualmente a medida que se avanza con la rotura se va sosteniendo los redondos dejados en el Sill, con puntales de sostenimiento que llevan plantillas en el piso, para que no se hunda en el terreno suave.

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LA LIMPIEZA La extracción o limpieza del mineral se práctica con winchas y rastrillos hasta el sub-nivel de explotación y de allí son rastrillados hasta los echaderos del mineral, del cual los motoristas van jalando a los carros mineros para finalmente llevar a la cancha de gruesos de la planta concentradora

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PREPARACIÓN PARA EL RELLENO A medida que se va avanzando con la rotura y limpieza en el tajeo, se emplea dos tipos de sostenimiento. El sostenimiento provisional, constituido principalmente por la loza del piso de concreto del piso superior, y por los puntales que se van colocando debajo de los redondos que se han colocado, como cama del relleno del piso superior y las plantillas que se colocan debajo de los puntales de seguridad, para evitar que se hunda en el mineral del piso. El sostenimiento definitivo estará constituido por la loza de concreto que se rellena para el cual se procede de la siguiente manera:     

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Nivelación del tajeo de explotación. Tendido de redondos a 5 pies de distancia si se trata de vetas se empotra en las cajas, luego se entablan. Se colocan 2 cables en forma longitudinal a la labor. Se cierra la entrada al tajeo por medio de redondos y luego se entabla ó se enreja. Se cubre o se forra la entrada y las paredes con poliyute, para contener el relleno y drenar el agua de percolación. El tajeo está listo para ser rellenado.

RELLENO Esta operación consiste en enviar por medio de tuberías y aire comprimido el material de relleno consistente en una mezcla de cemento, agregado y agua. Se realiza en dos etapas: Primero el envío de la mezcla rica de 1:6 11


hasta un tercio de la altura del tajeo denominado loza, luego se completa con la mezcla pobre de 1:26 hasta el techo, llamado también la sobre loza. Esta operación se repite hasta rellenar completamente todo el espacio abierto del piso o el área de explotación. Nuevamente se baja un piso y se continúa con el ciclo de explotación. 2.8.

PERFORACIÓN Y VOLADURA

La perforación se hace ya sea con perforadoras “Jackleg” o “Jumbo”. Los trazos utilizados son simples debido a las características del terreno. Generalmente, los taladros se espacian a una distancia de 3 pies; los cortes que se utilizan generalmente, son el “corte quemado” y “corte V”. Los explosivos usados son los convencionales. Cuando el terreno se presenta duro y consistente se emplea ANFO mientras que en terrenos suaves y con presencia de agua, se emplean cartuchos de dinamita con 60% y cargados manualmente, con fulminante Nº6, guías de seguridad, conectores simples y cordón de encendido. 2.9.

ACARREO Y TRANSPORTE

Para el acarreo del mineral de los tajeos hacia los echaderos se usan las palas CAVO 310 y 511 y los “scooptram” eléctricos o diesel. El transporte de mineral en galerías es con locomotoras “trolley” y carros “gramby”. 2.10. VARIANTES DEL MÉTODO

Las variantes del método Corte y relleno descendente, se aplican unas a cuerpos, otras a vetas, las mismas que dependen de la correlación que exista entre el eje del subnivel de explotación o el eje del panel de explotación del piso inmediatamente superior. 

CORTE Y RELLENO DESCENDENTE SUPERPUESTO En esta variante los tajeos utilizan tanto en el subnivel de explotación o en el panel de explotación ejes con la misma dirección u orientación del piso inmediatamente superior, hasta la terminación del bloque o hasta el nivel inferior. Se emplea en la explotación de vetas o la recuperación de pilares.



CORTE Y RELLENO DESCENDENTE ALTERNO En esta variante para iniciar la rotura en el piso inmediatamente inferior, los ejes de los tajeos son desplazados paralelamente con respecto a los ejes del tajeo superior una distancia igual a la mitad del ancho del tajeo, no hay superposición del eje de los tajeos, por ello cuando uno avanza con la rotura del techo va apareciendo la mitad de los redondos tendidos en el piso del relleno superior. Y cuando se ha terminado en toda la longitud del tajeo se apreciará en el techo dos lozas con sus respectivos redondos, trabajando en voladizo.

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FIGURA 5. Corte y Relleno descendente alterno. 

CORTE Y RELLENO CRUZADO O MICHI Se caracteriza porque para iniciar la rotura de piso inferior, el eje del subnivel de explotación se desplaza en forma perpendicular al eje del subnivel de explotación del piso superior. Por ello en estos tajeos el sostenimiento provisional utiliza las losas apoyadas en las paredes de los tajeos adyacentes. La loza trabaja como una viga perfectamente empotrada en ambos extremos o como un puente, por lo que ya no es necesario reforzar con redondos en la loza, ni con puntales de sostenimiento. Al terminar la explotación de un piso, se baja al nivel inferior girando nuevamente los ejes en 90º, de tal manera que dichos ejes y lozas siempre aparecen como vigas cruzadas en los techos de los nuevos tajeos en explotación.

FIGURA 6. Corte y Relleno descendente Michi. 13


2.11. RECUPERACIÓN

La recuperación de este método llega al 100%, porque todo el mineral se reemplaza con el relleno 2.12. SEGURIDAD

Se puede afirmar que el método es más seguro con relación a los riesgos de accidentes que puede representar. Las condiciones inseguras se pueden controlar y eliminar, porque están a la vista. Se trabaja bajo techo seguro y piso seguro. III.

OPTIMIZACION DEL SISTEMA DE MINADO EN ANDAYCHAGUA .

3.1.

LA UNIDAD DE PRODUCCIÓN ANDAYCHAGUA

La Unidad de Producción Andaychagua, nace en 1987 como consecuencia de la necesidad de explotar la veta Andaychagua y adyacentes, de optimizar la utilización de las instalaciones productivas y el uso de los recursos geológicos. La Unidad de Producción Andaychagua está constituida por las minas: Central, Tajo Toldorrumi y la Concentradora Andaychagua. 

UBICACIÓN Y VIAS DE ACCESO El distrito minero de Andaychagua, está situado en la zona Central del Perú, a 181 Km. hacia el SE de Lima, sobre el flanco Este de la Cordillera Occidental de los Andes Centrales y a una altitud media de 4 600 m. sobre el nivel del mar. La Mina Andaychagua está localizada políticamente en el Anexo San José de Andaychagua, Distrito de Huayhuay, Provincia de Yauli, Departamento de Junín. La Unidad de Producción Andaychagua, es de fácil acceso utilizando la carretera Central, cerca de la localidad de Pachachaca parte un ramal de 45.160 Km.; de Huari parte otro ramal de 33Km.

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OBJETIVOS Mejorar el método tradicional de corte y relleno descendente, con la introducción de la tecnología de taladros largos. Aumentar la altura de los tajos, de 4.5 m. a 8 m., aplicando el método de banqueo con taladros largos, en algunas labores cuyas características geomecánicas sean propicias. Incrementar la producción de la mina Andaychagua de 30,000 TM/mes a 40,000 TM/mes, con la aplicación de un método masivo de explotación. Mejorar la tecnología de aplicación de relleno cementado, rediseñando el método, según requerimiento de calidad de cada zona. Uso de aditivos de última generación como el DELVO (inhibidor de fragua) y el MINEFILL 203 (superplastificante), para mejorar el perfomance del backfill (relleno cementado). Disminuir los costos de operación, innovando el método tradicional. 14

MÉTODO DE EXPLOTACIÓN CORTE Y RELLENO  

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Mejorar los estándares de las operaciones unitarias. Proporcionar un ambiente seguro de trabajo al personal y recursos. PARÁMETROS Y CONDICIONES ENCONTRADAS En el método de minado

El método de explotación que se aplica en la Mina Andaychagua es el “Corte y Relleno Descendente Mecanizado” (Under cut and fill), utilizando como sostenimiento lozas cementadas (Relleno Hidráulico Cementado). PREPARACIONES: Desde el by pass, cada 50 m. se entran con accesos de 3.5 m. por 3.5m para interceptar la Veta, una vez interceptado la Veta, se corre una galería a ambos lados a lo largo del tajo a base de cuadros (según la estabilidad del terreno), a esta preparación se le llama Sill en otras palabras viene a ser el primer corte o rebanada de explotación con este método. Este Sill se rellena con una mezcla rica debido a que es la primera loza en un nivel y tiene que soportar grandes presiones. El ciclo de minado consiste en las siguientes etapas: o

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PERFORACIÓN: Se realiza con Jumbos Hidráulicos Boomer 281 de un brazo, con barras de 12 Pies de longitud, brocas de 2” de diámetro, la perforación es horizontal con un promedio de 16 taladros por frente. VOLADURA: La voladura se realiza con dinamita Exadit de 1 ½ x 8”, guías de seguridad y fulminante común como detonante más la mecha rápida para el encendido. CARGUIO: con Scooptrams diesel de 3.5 Yd3 de capacidad, que cargan a los volquetes de 24 ton. de capacidad para su respectivo transporte. RELLENO: El rellenado de los tajos se hace mediante lozas cementadas (Relleno Hidráulico Cementado) y sostenimientos secundarios mediante cuadros. El método consiste en extraer franjas de mineral de 4.5 m. de altura a partir del nivel superior, rellenar el espacio vacío con relleno cementado formando lozas de 2 m. de espesor e ingresar nuevamente por debajo de esta loza acondicionando accesos y así sucesivamente hasta llegar al nivel inferior. Las lozas normalmente son de 15 m. de largo por 2m. de espesor, el ancho varía de acuerdo al ancho del tajo, la proporción de la mezcla para la loza es de 4:2:1 (relave : piedra: cemento); la dosificación de la mezcla es de 7 días a 28 días, según requerimiento de minado.

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Ventajas del métod o o Una mínima dilución, promedio 1%. o Recuperación del mineral en su totalidad, 100%. o Explotación de caja a caja, prácticamente no se deja mineral. o Con respecto a otros métodos presenta un porcentaje alto en seguridad, se trabaja debajo de losas (concreto armado). o Los Winses (ductos) que se hacen en los paneles sirven de ventilación y servicios

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Desventajas del métod o 15

MÉTODO DE EXPLOTACIÓN CORTE Y RELLENO o

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3.4. 

Su costo de minado es alto con respecto a otros métodos, por utilizar losas de concreto armado, que tiene un costo de 8 US$/TM. El minado está supeditado a un solo frente, no hay la posibilidad de minar longitudes grandes como en otros métodos. Cuando la losa falla (por rellenar en estratos, o hay mucha agua), se complementa el sostenimiento con cuadros de madera. Para cada corte de minado se tiene que preparar un acceso ya sea positivo o negativo. Para minar el corte inferior como mínimo se tiene que esperar una semana, para el fraguado de la losa. El relleno se hace en tramos de 15m. como máximo. Acumulación de agua en los tajos por ser un método descendente, como consecuencia el costo de bombeo es alto. Demoras en el rellenado por averías de tuberías o fallas mecánicas en las bombas. El volumen de producción con respecto a otros métodos de minado masivo es limitado.

SOLUCIONES PLANTEADAS PARA OPTIMIZAR EL SISTEMA DE MINADO Mejoras del método de minado

La Compañía Minera Volcan S.A.A. ha empezado la implementación de un plan de modernización de los métodos de explotación con la tendencia a métodos masivos, con miras a elevar su producción, sus índices de productividad y disminuir sus costos operativos, al mismo tiempo manteniendo adecuadas condiciones de seguridad para su personal, equipos y materiales. Como parte del citado programa la mina ANDAYCHAGUA tiene contemplado la implementación de métodos masivos de explotación mediante la utilización de la técnica de taladros largos para la perforación y voladura de sus tajos. A fin de asegurar la aplicación de la tecnología de taladros largos, se realizó una evaluación geomecánica en dos zonas específicas de la mina: nivel 620 (tajo 1200), nivel 670 (tajo 1050), etc. Dichos resultados se tomaron como parámetros para aplicar la explotación por taladros largos en dos tajos 1200 (nv.620) y 1050 (nv. 670) denominándose EXPLOTACIÓN POR BANQUEO CON TALADROS LARGOS. 

Características geomecánicas de la veta Andaychagua: El sector de Andaychagua está ubicado en el flanco Este del anticlinal de Chumpe, estructuralmente es el resultado de fuerzas compresivas y de intrusiones así como la formación de fallas en cizalla (rumbo NW- SE) y fracturamientos tensionales (rumbo NE-SW y NW-SE). La veta Andaychagua es una falla mineralizada dextral con rumbo N 30° E y buzamiento 72°- 90° NW a veces SE, esta veta en el sector de explotación 16


está emplazada en su mayoría en roca volcánica, extendiéndose hasta la zona de filitas. 

Aplicación de la tecnología de taladros largos El método banqueo con taladros largos, viene a ser la aplicación de los principios de minería superficial a minería subterránea, Este método se caracteriza por el alto volumen roto y dejar espacios abiertos después de la extracción de mineral hasta rellenar con lozas cementadas, por lo que las cajas deben ser estables y auto soportantes, para un mayor soporte y/o estabilidad de las cajas se está sosteniendo con Split Set todo el área de las cajas. Para la aplicación del banqueo con taladros largos, conocida la geología y el comportamiento del área mineralizada, se procede a: Preparación de sub-niveles de perforación en veta a lo largo y ancho del tajo con una altura de 5 m. para la perforación de taladros verticales de 8 m. de longitud, preparación de accesos de extracción de acuerdo al nivel de extracción por donde se accesará para crear la cara libre ò Slot. El ciclo de minado consiste en las siguientes etapas: o

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PERFORACIÓN: Taladros verticales de 3” de Ø, 8 m. de longitud y malla de perforación de 1.50 x 1.70 m. VOLADURA: Primero se prepara el Slot ò cara libre, a partir de esta se hace la voladura de producción hacia los extremos. El tipo de explosivo que se usa es el ANFO. CARGUIO: Con scooptrams de 6 Yd3 en interior mina y volquetes a superficie. RELLENO: Se realiza con relleno hidráulico cementado, relación 4: 2: 1 (relave, piedra, cemento) un espesor de 2.5 m. y el resto de espacio abierto se rellena con relleno hidráulico cementado pobre, relación 1:25 (cemento: relave).

La aplicación de este método nos permite elevar nuestra producción con una inversión muy limitada en personal y maquinaria. 

Mejoras obtenidas o Alto tonelaje de producción: Se incrementó la producción de 30,000 TMS a 40,000 TMS en forma sostenida o Incremento de la altura de tajo: Con dicha innovación del método de explotación se está logrando incrementar la altura de tajo de 4.5 m. a 8 m. Lo cual lógicamente deja mayores espacios abiertos. o Alta productividad: Una mayor productividad se está logrando gracias a la introducción de método de explotación masiva como el de banqueo con taladros largos; lo cual se está aplicando en tajos pilotos con resultados satisfactorios y por la utilización de equipos de alto tonelaje. o Menor costo: Se bajó los costos operativos de 22 a 16 US $/TMS o Simplificación de mano de obra: Exigencia de poca mano de obra. o Velocidad de minado alto: Laboreo continuo, operaciones unitarias independientes, concentración de la producción en pocas labores. o Alta mecanización: Se puede aplicar todo los adelantos en la tecnología de perforación, voladura, carga y transporte que permitan una 17


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simplificación de las operaciones, se pueden usar equipos de alto tonelaje; actualmente se está usando scoops de 6 yd3. Buena seguridad para personal y equipos: Por lo que el techo es de concreto (loza), la seguridad es buena, buena iluminación y ventilación.

Mejoras en el relleno hidráulico cementado Las soluciones planteadas para optimizar la operación de la planta de relleno cementado fueron: o

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Replanteo del diseño, cálculo de nuevos diseños según requerimientos de calidad de cada zona. Dosificaciones con contenido de cemento de 225 y 250 kg. Por metro cúbico. Se hicieron modificaciones y/o ajustes a la chancadora secundaria de agregados para localizar la curva granulométrica en el huso 57, ASTM C33. Se logró que se traslade a la mina un técnico calificado en el tema de la firma MBT UNICON S. A., con el objeto de optimizar las dosificaciones y capacitar al personal de relleno. Uso de aditivos de última generación como el DELVO (inhibidor de fragua) y el MINEFILL 203 (superplastificante de alta perfomance para backfill). Adecuado control de la tecnología de relleno cementado en cuanto ha mezclado, control de calidad de testigos, muestreo adecuado y control estadístico de la producción, etc.

Tecnología de backfill de minas El backfill o relleno cementado es un proceso por el cual residuos de chancadoras o relaves y/o desmonte de minas son colocados nuevamente como relleno en áreas abiertas por previa excavación. Este proceso tiene muchas ventajas para aplicaciones típicas en minería subterránea, como: o o

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Reduce el daño por estalladura de rocas. Redistribuye las presiones sobre las cajas, cuando se rellena de piso a techo. Mejora el soporte para excavaciones en minas. Aumenta la seguridad en las áreas de trabajo.

Muchas mezclas de backfill de mina contienen cemento en varios porcentajes. La tecnología de aditivos de MBT son aplicables a las operaciones de backfilling para propósitos diversos tales como: optimizar el contenido de cemento, modificar el rendimiento rheológico de la mezcla, controlar el tiempo de fraguado y mejorar la durabilidad. El uso de estas tecnologías aumenta la eficiencia y economía de costos de operación.

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CONCLUSIONES 

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El modelo matemático planteado permite establecer una metodología genérica Aplicable a la explotación mecanizada usando el corte y relleno ascendente. Usando la programación lineal se obtiene el resultado que minimiza los costos de preparación y explotación del block de mineral. Se deben tomar en cuenta las restricciones geológicas, geomecánicas y geométricas del yacimiento, para reducir los riesgos de ejecutar labores muy cercanas entre sí que puedan generar inestabilidad en el macizo rocoso. El método de explotación de corte y relleno descendente puede ser la solución a cuerpos mineralizados que tengan mala calidad de resistencia a esfuerzos mecánicos y/o roca encajonarte de mala calidad. El método de explotación de corte y relleno descendente ofrece una mayor facilidad para el control de la seguridad dentro de las labores de explotación.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

MENDIOLA. (2006). Corte y relleno descendente. 23/06/2017, de SCRIBD Sitio web: https://es.scribd.com/doc/91912359/Corte-Relleno-Descendente-


CONCLUSIONES 

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El modelo matemático planteado permite establecer una metodología genérica Aplicable a la explotación mecanizada usando el corte y relleno ascendente. Usando la programación lineal se obtiene el resultado que minimiza los costos de preparación y explotación del block de mineral. Se deben tomar en cuenta las restricciones geológicas, geomecánicas y geométricas del yacimiento, para reducir los riesgos de ejecutar labores muy cercanas entre sí que puedan generar inestabilidad en el macizo rocoso. El método de explotación de corte y relleno descendente puede ser la solución a cuerpos mineralizados que tengan mala calidad de resistencia a esfuerzos mecánicos y/o roca encajonarte de mala calidad. El método de explotación de corte y relleno descendente ofrece una mayor facilidad para el control de la seguridad dentro de las labores de explotación.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

MENDIOLA. (2006). Corte y relleno descendente. 23/06/2017, de SCRIBD Sitio web: https://es.scribd.com/doc/91912359/Corte-Relleno-DescendenteTeoria-Volcan ESTANISLAO. (2016). MINADO SUBTERRÁNEO I. 23/06/2017, de SlideShare Sitio web: https://es.slideshare.net/AlexanderBernabCadil/corte-y-rellenodescendente UNA. (2012). EXPLOTACIÓN SUBTERRÁNEA métodos y casos prácticos. 23/06/2017, de SISBIB Sitio web: http://sisbib-03.unmsm.edu.pe/cgibin/koha/opac-detail.pl?biblionumber=233070 HOWARD, MUTMANSKY. (2002). Introductory Mining Engineering. 23/06/2017, de Wiley Sitio web: http://www.wiley.com/WileyCDA/WileyTitle/productCd0471348511.html

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Método de Cut and Fill Ascendente y Descendente 22

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