Minería sostenible en CMHSA, mediante el minado de vetas angostas con sostenimiento mecanizado

25/2/2014 Minera sostenible en CMHSA, mediante el minado de vetas angostas con sostenimiento mecanizado

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MinerasostenibleenCMHSA,medianteelminadodevetasangostasconsostenimientomecanizado

Autores:

- Ingeniero Otto Sandoval Zea, Superintendente de Operaciones CMHSA.

[email protected]

- Ingeniero Hanry Abraham Guilln Vilca, Asistente Superintendente Geomecnica CMHSA.

[email protected]; [email protected]

Resumen:

Dentro de las Reservas de Minerales existentes en CMHSA se contempla estructuras con

potencias de vetas menores a 0.85 metros, cuya explotacin mediante el Mtodo de C&R

Ascendente con Cuadros de Madera manifiesta el siguiente comportamiento: a) Niveles de

dilucin altos, b) Factores de carga de explosivo altos; c) Bajos niveles de productividad, en tal

virtud, se consider evaluar la factibilidad de minarlo mediante la aplicacin de Shotcrete-SHFR

y Pernos de anclaje, para lo cual se plante las siguientes consideraciones: a) Determinar

hasta que altura de corte era factible bombear y lanzar el shotcrete sin comprometer las

propiedades de compactacin, resistencia, rebote, fraguado de la mezcla de concreto; b) Que

prdida de carga hidrosttica de lanzado de shotcretepor friccin dominante era la que definira

las dimensiones del tajo en el aspecto operacional y c) Seleccionar el tipo de perno de anclaje a

ser utilizado dada el margen de ancho de minado VS la Dilucin.

JUEVES, 06 DE DICIEMBRE DE 2012 15:57 ADMINISTRADOR Horizonte Minero 93

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Los resultados alcanzados nos remiten las condiciones siguientes: a) El tiempo de exposicin

de rea abierta se redujo en un 41%; b) La productividad expresada en TON/da se incremento

en un 213%; c) Reduccin drstica de los niveles de consumo de Madera 72% en los tajeos

convencionales lo que significa que en CMHSA se viene implementando polticas de minera

limpia y sostenible.

Summary:

Within Mineral Reserves existing CMHSA contemplated structures with powers of veinsless than

0.85 meters, the explotation by the method of C&R Ascendant with Tables Wood says the

following behavior: a) Levels of dilutionhigh, b) load factorsofhighexplosive, c) Low levels of

productivity, such, was considered to evaluate the feasibility of under mining by applying

shotcrete-SHFR andanchor bolts, for which raised the following considerations: a)Determine how

high of court was feasible to launch the shotcrete pump and without compromising the

compaction properties, resistance, rebound, setting of the concrete mixture, b) hydrostatic

pressure drop casting of shotcrete was dominant friction which define the dimensions of the pitin

theoperational aspect, c) Select the type ofanchor bolt to be used given the widerange of mining

Dilution VS.The results obtained us back the following conditions: a)The exposure time of open

area was reduced by 41%, b) Productivity expressed in tons/day will increase by 213%, c)

Drastic reduction of consumption levels Wood 72% in the conventional tajeos which means that

policy is being implemented CMHSA of clean and sustainable mining.

Objetivos:

- MINIMIZAR los ndices de dilucin observados en el actual proceso de minado, y MAXIMIZAR

la recuperacin del mineral.

- Determinar la ALTURA y LONGITUD del tajeo, a travs de la cuantificacin de las prdidas de

CARGA PIEZOMTRICAS de lanzado mximas admisibles, que permitan a la vez una

adecuada compactacin y ptima seguridad de la labor mediante el shotcrete fibro reforzado.

1. Planteamiento del problema:

Dentro de las Reservas de Minerales existentes en CMHSA se contempla estructuras con

potencias de vetas entre (0.30 a 0.85) cuya explotacin mediante el Mtodo de C&R

Ascendente con Cuadros de Madera, nos mostr el siguiente comportamiento a nivel de

Factores Crticos: a) El 38% eran atribuibles a la alta dilucin que se traduca en prdida de

finos; b) El 18% de los problemas de minado respondan al Factor de Carga (Kg/retardo) que se

traduca en uso excesivo de madera, productividad baja (2.98 TM/Tarea), consideraciones que

se visualizan en elDiagrama de Pareto que se muestra en el grfico siguiente:

2. Anlisis Hidrosttico:

La hiptesis planteada, consiste en sostener nuestras labores con el equipo TK desde la

Galera Base, por lo que se hace necesario calcular, Cmo es el comportamiento de la

gradiente hidrulica?, dicha hiptesis la analizaremos mediante el algoritmo de Bernoulli, bajo el

esquema siguiente:

ENCUESTA

CONLANUEVAREGLAMENTACINDELALEYDEOBRASPORIMPUESTOSSEAGILIZARNOBRASPARALAZONADEINFLUENCIADELASEMPRESASMINERAS?

S, porque abarca todos los aspectos necesarios para

agilizar la realizacin de obras bajo este mecanismo.

No, porque no necesariamente se tienen que ejecutar en

las zonas de influencia de las empresas mineras.

Tal vez, porque cada ao son ms empresas mineras que

estn ejecutando obras bajo esta modalidad.

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Aplicando BERNOULLI entre el tramo A B, con la finalidad de determinar las prdidas de

Presin porcentual por: a) Friccin longitudinal y b) Accesorios, se logr SIMULAR los

resultados que a continuacin se detallan:

El Cuadro N 01, nos evidencia que la altura mxima de lanzado de Shotcrete para un nivel de

prdida de eficiencia de lanzado del orden de 37 concordante con la presin mnima admisible

de lanzado (70 PSI) para una longitud de tajo de L=30 mts, debera de ser de 13.50 metros.Lo

determinado nos ilustra que adicional a ello podemos tomar como alternativa de lanzado para

los dems pisos el esquema siguiente, que consiste en utilizar un equipo cautivo tipo ALIVA

para los dems cortes, conforme se ilustra en el grfico adjunto:



Evaluando los tiempos de exposicin de los tajeos, en CMHSA, minados de manera

convencional, se determina que para un acnho de minado menor a 1.20 metros, el tiempo

promedio de minado de ambas alas era de 54 das, tal como se ilustra en el Cuadro N 02.

Esta baja productividad nos conduce a plantear el siguiente esquema de minado:



Instalar la Cmara de Winche hacia la Caja Techo y tener DOS FRENTES ALTERNOS DE

MINADO, segn corresponda los requerimientos de mina, esto nos MINIMIZAR los Tiempos de

Exposicin de la excavacin.

3. Geometra de minado:

Determinacin de la altura de corte:

Aplicando el concepto de Dimensin Equivalente adoptado por Barton (Excavaciones en Roca

Hoek y Brown), que menciona: Para poder relacionar el ndice de Calidad Q con el

comportamiento de una excavacin subterrnea, se puede relacionar los siguientes

algoritmos:

La resolucin de las Eq. 2 yEq. 3, nos permiten dimensionar la Altura de Corte ptima de

minado, que para el presente caso responde a:



Los grficos precedentes nos muestran que podemos tener una Altura de Corte entre 3.50 y

4.00.

Anlisis de estabilidad:

Aplicando la Metodologa de Potvin-Mathews, para poder determinar el nivel o Probabilidad de

Falla sujeto al grado de estabilidad del Tajeo se tiene, que el Nmero de Estabilidad se expresa:



Anlisis del Factor A:

Para las condiciones de CMHSA se tiene A=1.00, conforme se ilustra en el Cuadro adjunto.

Determinacin del FACTOR B:

Conforme a la inclinacin de las caras de anlisis del grfico adjunto se desprende que el valor

de B=0.65, en razn a que los ngulos varan entre 60 y 45.

Determinacin de Factor C:

Con la finalidad de determinar el modo ms probable de debilitamiento de la caja techo, el

grfico siguiente nos evidencia que C=3.70



Con los factores A, B y C determinados procedemos a calcular el valor de Nel mismo que

responde al siguiente valor.

N=7.46*1.00*0.65*3.71=7.94

Clculo del radio hidrulico:



Lo calculado evidencia, que existe un 96% de Probabilidad deEstabilidad y 4% de Probabilidad

de Falla.

Aplicando el Grfico de Probabilidad de Falla de Potvin-Mathews, se tiene:


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Anlisis de estabilidad del tajeo convencional:

Cuando se ejecuta la excavacin el nivel de inestabilidad de la labor llega a ndices del orden de

0.75 - 0.95 en los lmites de la excavacin, esto determina que se hace necesario realizar el

sostenimiento dentro de los plazos que respondan a las siguientes consideraciones:

Simulacin geomecnica con BZ>50:

Para las condiciones de labor excavada el Modelamiento Geomecnico refleja un F.S =0.96,

hecho que demuestra que en funcin al RMR el sostenimiento debe de ser INMEDIATO.



Clculo del espesor de Shotcrete:

La Carga que actuante responde al comportamiento de las siguientes condiciones:

Donde:

P : Carga para el sostenimiento (KN).

B : Ancho de minado (m).

Y : Peso especfico de la Roca (Kg/m3).

El espesor de Shotcrete necesario, responde al siguiente algoritmo.

La simulacin mostrada en el CUADRO N 03, nos muestra que el espesor promedio deber de

estar en el orden de 4.00 cm (1.5 pulgadas).

La contribucin del shotcrete en ste caso, no permite tener un F. S >1.20, por lo que,

consideramos necesario realizar el clculo del anclaje mediante pernos hydrabold. Para lo cual

analizamos bajo dos condiciones geomecnicas y anlisis vibracional del efecto de dao de la

voladura, cual es el rea plstica posible a ser generada.



Anlisis Vibracional:

Partimos del siguiente concepto: La Velocidad Pico de Partcula (V) est directamente

relacionada a la Distancia (D) de la fuente de explosin y a la Carga Operante (W=Kg/Retardo)

por retardo utilizada, que para el campo cercano, constituye la siguiente expresin:

Evaluando la Craga Operante para los explosivos: Exablock y Exadit, se tiene las siguientes

expresiones numricas:

En el cuadro N 04, y Grpafico N 04 simulamos para distintas Distancias posibles de dao (D),

las cargas operantes por tipo de explosivo a ser utilizado para una columna de carga de L=1.80

metros, a fin de poder determinar los rangos mximos admisibles en la etapa de explotacin,

cuyos resultados reflejan lo siguiente:



Los resultados nos muestran que:

1) Las mximas reas plsticas con potencialidades de inestabilidad debern de considerarse

equivalente a 0.60 0.70 metros. Potencial de estrato a lo largo de la Caja Techo:



Asumiendo que la superficie de falla, se concentre a lo largo del techo, esta ser la condicin

ms crtica, por lo que deberemos de calcular el N de Pernos que sostengan la cua mayor,

bajo el siguiente algoritmo:



Condicin de sostenimiento sistemtico:

Entendiendo que en CMHSA se est aplicando el sostenimiento con anclajes sistemticos,

partiremos de la siguiente condicin:

D : Zona plstica o de Dao inducido por la voladura. (segn diseo ser Igual 1.00 metro, pero

consideraremos 20% adicional (1.20 m). como Factor de Seguridad implcito.

A : Ancho de la labor en la corona.

H : Altura de la labor

Condicin de pernos puntuales:

Con la finalidad de que en aquellos casos donde la relacin RQD/Jn gobierne el sostenimiento,

en funcin a la capacidad de traccin de los pernos podemos disear el sostenimiento como se

puede observar en el grfico siguiente, bajo el concepto propuesto de BIRON y ARIGLU:



Adoptaremos sostener con Pernos de L=6 Pies (RS-BOLTS), con los que obtendremos un

Factor de Seguridad Global de Sostenimiento equivalente a FS =1.56, que consideramos ptimo

dentro del proceso de minado.



Determinacin del Anclaje ptimo considerando la inclinacin de los Planos de

Discontinuidades del macizo rocoso hacia la caja techo:

Partimos de la condicin de evaluar el F.S ms ptimo posible, bajo el siguiente esquema de

diagrama de equilibrio esttico tanto en los ejes X Y.

Para la resolucin de la presente condicin, recurrimos al UNWEDGE, el mismo que nos

evidencia la siguiente condicin:



La Cua expuesta a excavacin plena sin sostenimiento nos remite un F.S=1.121, el mismo

que consideramos insuficiente, por lo que planteamos instalar Pernos de Friccin (Hydrabolt),

con lo que la condicin de estabilidad responde a:

La Cua expuesta a excavacin plena CON SOSTENIMIENTO CON PERNOS nos remite un

F.S=1.86, el mismo que consideramos ptimo, por lo que planteamos instalar Pernos de

Friccin (Hydrabolt), con lo que la condicin de estabilidad responde a:

Resultados obtenidos a la fecha:

- En el minado actual no se tuvo ningn evento, que ponga en peligro la integridad del personal,

equipo o genere prdida de mineral por colapso, resultados compatibles con los planteados en

el Diseo.

- El seguimiento a los umbrales de dao inducido por efecto de voladura, manifiestan que las

tronaduras estuvieron por debajo del rea de dao proyectado.



- El nivel de productividad alcanzado, nos reporta un incremento del orden de 213%, conforme

se muestra en el cuadro N 06.

- Se logr reducir el minado de ambas alas en el orden de 24 das que significa una reduccin

del tiempo de exposicin abierta de la excavacin del 41%.



0

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- Si bien es cierto que la incidencia a nivel de REBOTE del shotcrete se increment en el orden

de los 7.23%, su significancia es menor respecto al nivel de la seguridad alcanzada en la labor,

nivel de satisfaccin laboral (ergonoma) y la alta productividad alcanzada, asociado a ello, el

significado de reduccin de la madera.

REFERENCIAS:

1. N. KREMENETSKY, HidrulicaEdit. Mir Moscov 2009.

2. F. SOTELO Fundamentos de Hidrulica General- Edit Limusa 95.

3. MARC VANDERWALLE Fisuracin como factor clave en la durabilidad del hormign

reforzado con fibras UPC-Barcelona-2010.

4. Informes Mensuales de Operaciones Mina 2008 2011. CMHSA

5. HANRY A. GUILLN VILCA, Modelamiento Numirco en el diseo del Tnel de Descarga

Presa Cuchoquesera-Ayacucho- UNSCH.

COMENTARIOS

# daviel 22-06-2013 23:21me justaria tener mas detalle del perno RS-bolt

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