Upload
juan-lopez
View
932
Download
34
Embed Size (px)
Citation preview
7/16/2019 Relleno Hidroneumatico
http://slidepdf.com/reader/full/relleno-hidroneumatico 1/70
INDICE
Introducción…………………..…………………………………………………….. 2Concepto…………………………………………………………………………….. 3
INTRODUCCIÓN
7/16/2019 Relleno Hidroneumatico
http://slidepdf.com/reader/full/relleno-hidroneumatico 2/70
-Existen una diversidad de terrenos en el cual permite dejar al descubierto
grandes superficies, incluyendo la existencia de vacíos que se mantienen sin
hundirse durante mucho tiempo, por lo cual estos espacios no se rellenan.
-Estos casos ocurren en lo general en algunas minas de sal y en terrenos
eruptivos y cristalinos los cuales tienen una resistencia notable, en otros casos
es solo suficiente con dejar macizos más o menos fuertes que mantienen el
techo. Esto es aplicado sobre todo en yacimientos potentes el cual sirve como
base para poder mantenerse de pie.
-Cuando las excavaciones son grandes el techo no se podría conservar entonces se produciría un hundimiento brusco del techo, también existe el
peligro de que la conmoción y la presión de la gran cantidad de aire lanzada a
través de las explosiones originen daños en la entibación de las galerías
próximas.
-Se rellena donde se desea detener el descenso del techo para mantener
los espacios abiertos el tiempo necesario.
-La aplicación del relleno además de dar seguridad a la excavación, sirve
además para evitar las escombreras que se forman por causa de las
excavaciones al ser introducidos estos en los espacios vacíos, así como
también la reducción de los desechos en la superficie producidas por la planta
concentradora.
-Las finalidades mas importantes que tiene la aplicación del relleno en
función a la seguridad y de tipo técnico es de tener el conocimiento de los
efectos que va a producir la presión del terreno y la de tener una base de
apoyo para poder mantenerse de pie en el caso de los yacimientos potentes.
En el aspecto económico se trata de disminución de desechos
7/16/2019 Relleno Hidroneumatico
http://slidepdf.com/reader/full/relleno-hidroneumatico 3/70
CONCEPTO
-El relleno consiste en la sustitución arrancado
MOTIVOS PARA RELLENAR
1. Sirve para proteger la superficie exterior de hundimientos rápidos y
excesivos.
2. Para reducir la presión del terreno y proteger las excavaciones.
3. Para proteger las sustancias carbonosas contra un resquebrajamiento y en
consecuencia, para prevenir la producción de incendios y reducir la
desgasificación.
4. Es frecuente rellenar para facilitar el arranque, en particular cuando se
explota una capa potente por tramos. Bajo la presión del tramo superior, el
relleno se comprime lentamente y solo en pequeña escala, quedando así
protegido el tramo del yacimiento inmediatamente superior antes de que se
hunda; forma, además, un buen techo sobre el tramo inferior. Como la
presión no se puede exteriorizar excesivamente, no se producen incendios
ni calentamientos. La cuestión sería distinta si se aplicase el laboreo por
hundimiento.
5. En algunos casos se rellena también para formar un buen techo artificial,
constituido precisamente por relleno. Frecuentemente, las tierras se
mezclan como barro, con objeto de que el relleno sea compacto, para que
el techo artificial cierre bien las capas que se encuentran debajo y las
explotaciones inferiores queden herméticamente aislados del techo, y el
carbón fácilmente inflamable o los restos abandonados durante la
explotación del tramo superior no sean motivo de calentamiento o incendio.
7/16/2019 Relleno Hidroneumatico
http://slidepdf.com/reader/full/relleno-hidroneumatico 4/70
Un techo de relleno de este tipo, compacto y hermético es también una
protección contra irrupciones de agua o arena acuíferas.
VENTAJAS DEL RELLENO
• Nos da mayor seguridad, por evitar el fracturamiento del techo evitando así
los derrumbes y los accidentes provocados por estos.
• También nos facilita la extracción de yacimientos tipo manto con techos
fuertes por medio de los sistemas de relleno al eliminar el sobrepeso
excesivo de este.
• Se economiza muchísima madera ya que en este caso puede eliminarse la
fortificación a lo estrictamente necesario. Además puede rescatarse
también la madera utilizada.
• El yacimiento a realizar puede explotarse en su totalidad.
• Brinda mejor conducción de la ventilación, ya que el aire pasa en una
corriente cerrada a través de las explotaciones pero quedara uno de sus
costados el frente del yacimiento y al otro el relleno.
• Se eliminan las pilas de desechos con los peligros de deslizamiento y
contaminaciones.
7/16/2019 Relleno Hidroneumatico
http://slidepdf.com/reader/full/relleno-hidroneumatico 5/70
DESVENTAJAS DEL RELLENO
• Como peor desventaja es el incremento de costos en su aplicación y mayor
aun al considerar el manejo de desechos que se producen el frente.
• En el caso de relleno detrítico es que este proporciona poca resistencia al
movimiento de cajas, la alta porosidad y la dilución del mineral.
• En el caso de relleno neumático es del incremento de compresoras de aire
por el requerimiento de aire adicional.
• En cuanto al relleno hidráulico es el de costes elevados; el movimiento
permanente de tan grandes cantidades de agua requiere un gran consumo
de energía y el gran desgaste de bombas y conducciones.
7/16/2019 Relleno Hidroneumatico
http://slidepdf.com/reader/full/relleno-hidroneumatico 6/70
FUENTES DE OBTENCIÓN PARA RELLENOS
DESARROLLO EN LA MINA. El material obtenido es producto de los tiros
principales, cruces, otras galerías de extracción y ventilación y otros tipos de
labores de extracción los cuales proporcionan hasta un 25% de material de
relleno. Este material debe ser chancado hasta tener un tamaño de 80mm.
para ser utilizado. Las chancadoras pueden ser utilizadas en cada nivel o bien
una planta central en la superficie para servir a toda la mina.
ROCAS DE DESECHO . Este tipo de material es producto de las rocas que
caen del techo como consecuencia del desatado, este tipo de material requiere
de un mínimo de transporte.
En los yacimientos metálicos se perforan chiflones de 40° de inclinación para
obtener el material.
CANTERAS . Este tipo de fuente es empleado cuando los dos casos anteriores
no son lo suficiente para satisfacer los requerimientos para un tipo de relleno
específico.
Los lechos de los ríos forman parte de una fuente de material para rellenar en
este caso el material no posee pequeñas partículas.
DESECHOS DE LA CONCENTRADORA. Este tipo de material hoy en día
forma la fuente más importante para relleno por razones de calidad, cantidad y
económico. Este tipo de material puede ser acompañado además por el
cemento.
En la aplicación del relleno hidráulico los materiales de este tipo menores de
7/16/2019 Relleno Hidroneumatico
http://slidepdf.com/reader/full/relleno-hidroneumatico 7/70
0.1mm. pueden ocasionar problemas por lo cual deben ser separados.
Además reduce o elimina el costo de almacenamiento de estos materiales en
la superficie y del manera colabora con el reglamento con respecto a la
conservación del medio ambiente.
CONSIDERACIONES DE LA VENTILACIÓN DURANTE
EL RELLENO
La mayor consideración se debe realizar cuando el tipo de relleno provoca mucho
polvo, por tal razón al rellenar, debe resolverse siempre cada cuestión aisladadentro del conjunto total de operaciones y considerar todas las diversas
circunstancias, no debiendo olvidar la de ventilación.
CANTIDAD DE MATERIAL PARA RELLENO
Para la determinación del peso del material que se empleara para rellenar se
puede obtener mediante la siguiente fórmula.
'
'
γ
P
= K
P
En donde:
P: Peso del material extraído (TN)
P’: Peso de los materiales que se van a utilizar para el relleno (TN)
γ : Densidad de la mena o carbón (Tn/m3)
γ ’: Densidad de los materiales para relleno (Tn/m3)
K: Factor de relleno (0.3 a 0.95) según los sistemas de relleno.
7/16/2019 Relleno Hidroneumatico
http://slidepdf.com/reader/full/relleno-hidroneumatico 8/70
Si se aplica esta ecuación a los depósitos de carbón y a los minerales
metálicos, en donde γ es 1.3 – 3.0 TN/m3 respectivamente, γ ’ es
aproximadamente la misma para ambos casos y se puede tomar como 1.6. El
factor K para el relleno neumático en las minas de carbón es alrededor de 0.8 y
en las minas de minerales metálicos es de 0.7. Entonces el peso del material
para el relleno es:
P’ =γ
γ '** P K
P’ = 3.1
6.1**8.0 P
≅ P
P’ =0.3
6.1**7.0 P ≅ 0.4P
Se puede ver que la cantidad de material de relleno para una mina de carbón
es igual a la producción diaria. Es una tarea difícil preparar cantidad tan grande
y acarrearlo al lugar de producción utilizando instalaciones de transporte sobre
rampas “pendiente arriba”, sin embargo, en minas de mineral metálico, el
trabajo es más fácil de lograr debido a la pequeña producción diaria y a una
relación pequeña (0.4).
7/16/2019 Relleno Hidroneumatico
http://slidepdf.com/reader/full/relleno-hidroneumatico 9/70
APLICACIÓN DE LOS SISTEMAS DE RELLENO
RELLENO CONVENCIONAL O DETRITICO
-Es un sistema de relleno que consiste en la aplicación de material de estéril
obtenida de canteras o proveniente de trabajos, exploraciones, desarrollos
elaborados en estéril.
-Cuando el buzamiento es moderado, las tierras de relleno deben
introducirse en las explotaciones por medio de canales, cintas transportadoras
u otros medios de transporte colocándolo allí a mano. En la mayoría de los
casos esto se realiza en vagones de la mina que se llevan hasta la explotación
o al menos hasta la galería superior volcándolo allí en las explotaciones,
siempre que el buzamiento del yacimiento resulte apropiado para ello.
Este tipo de relleno casi ya no es empleado en la actualidad por el alto costo de
transporte y de extracción en las canteras. Además por la poca resistencia que
ofrece al movimiento de cajas.
PROPIEDADES DE LAS TIERRAS DE RELLENO
-No debe aglomerarse ni adherirse a los depósitos de transporte utilizados
para ellos, ni tampoco en las tolvas de almacenamiento.
-Las tierras han de desmenuzarse lo menos posible durante el transporte;
deben tener determinada resistencia.
-El contenido de polvo ha de ser reducido.
-Su contenido de agua a de ser seco.
7/16/2019 Relleno Hidroneumatico
http://slidepdf.com/reader/full/relleno-hidroneumatico 10/70
-Han de tener una granulometría tal que permita colmatar por completo el
espacio a rellenar.
-El material elegido y utilizado debe ser lo menos compresible posible.
-El relleno debe comprimirse regular y gradualmente.
-El material de relleno debe formar una masa compacta.
7/16/2019 Relleno Hidroneumatico
http://slidepdf.com/reader/full/relleno-hidroneumatico 12/70
RELLENO NEUMÀTICORELLENO NEUMÀTICO
-Describe el sistema de relleno neumático que consiste en enviar por
tuberías una mezcla de arena, cemento, agua por medio de bombas
neumáticas a los tajeos, el objetivo principal de este relleno fue el de cambiar el
método de conjunto de cuadros a corte y relleno descendente y por
consiguiente aumentar la producción y eficiencia, reducir costos y mejorar la
seguridad en esta mina donde hay presiones extremadamente altas, el relleno
hidráulico no dio resultado por alto porcentaje de agua q requiere y causaba
más problemas en el sostenimiento.
La arena con alto porcentaje de calcáreos es extraída de depósitos de origen
glacial, clasificándose en las plantas. Se estudiaron las calidades del material
disponible, comparándolos con estándares mínimos fijados para el R/N se
determinaron las características de las 2 mezclas, en proporción
arena/cemento 20: 1 y 10: 1
El relleno neumático consiste en enviar la mezcla de arena cemento agua, por
medio de bombas neumáticas a los tajeos, este relleno es transportado en
tuberías
Aplicabilidad
El R/N es tradicionalmente es la introducción a la mina de los relaves de la
planta concentradora, si bien esto es lo más común no es el único, pues en
algunas minas el material de R/H es la arena glacial u otros materiales
granulados existentes en la naturaleza lo q da el nombre de hidráulico al rellenoes la manera de transportarlo en forma de pulpa, por medio de tuberías
siguiendo las leyes de la hidráulica.
El relleno hidráulico ofrece muchas ventajas sobre el relleno convencional de
grava seca, esto es obvio de mencionarlo; también éste tiene ciertas
limitaciones con respecto al R/N.
7/16/2019 Relleno Hidroneumatico
http://slidepdf.com/reader/full/relleno-hidroneumatico 13/70
1.- La introducción de mayor porcentaje de agua a la mina causa
problemas tal como en el sostenimiento
2.- cuando el relleno es relave con alto contenido de pirita y pirrotita, la
oxidación de estos sulfuros eleva la temperatura produciendo anhídrido
sulfuroso ambos efectos son indeseables.
3.- Al depositar el relleno en los tajaos lo ideal es q los sólidos se queden y
el agua se elimine.
En la práctica el agua arrastra cierta cantidad de finos y también cemento,
estos se depositan en las galerías. Una solución de estos problemas es el R/N
lo q lo diferencia a este relleno es la forma de transportar la mezcla por medio
de tuberías usando la energía neumática “aire comprimido” el agua se usa
para realizar las reacciones de hidrólisis e hidratación del fraguado del
cemento pero no como medio de transporte.
El relleno neumático ofrece muchas ventajas sobre el relleno hidráulico
- El porcentaje de sólidos en la pulpa es alrededor del 85%
introduciéndose poco agua a la mina y por consiguiente no causa
problemas de sostenimiento, además, el concreto al fraguarse absorberá
mayor cantidad de agua q la mezcla de relave.
- No habrá perdidas de finos por lo tanto la proporción de cemento arena
será mayor q la del R/H y menor la de agua a cemento
- La ventaja anterior dará una losa con mayor resistencia
- Menor mantenimiento y limpieza de las galerías, chimeneas y cunetas,
etc.
Si el relleno neumático ofrece ventajas también tendrá sus desventajas
- Requiere un mayor gasto en la preparación del material, mientras q el
R/H es gratis en el caso del relave
- Mayor fricción en las tuberías y los codos, por lo tanto un mayor
consumo de estos.
7/16/2019 Relleno Hidroneumatico
http://slidepdf.com/reader/full/relleno-hidroneumatico 14/70
- Requiere un gasto adicional en el consumo del aire comprimido
- Es más costoso que el relleno hidráulico
- Debido a su menor fluidez, a veces no rellena completamente el techo,
esto se agrava cuando el concreto se contrae durante el cuadro.
En resumen podremos aplicar el relleno neumático
- Cuando no se dispone del relave de la concentradora
- Cuando no se requiere introducir gran cantidad de agua a la mina y no
se quiere causar problemas al sostenimiento
- Cuando se desea tener lozas con alta resistencias- Se usa para cualquier método de minado que necesita relleno.
- Cuando las presiones sobre los abiertos son extremadamente altas
- Cuando no hay disponibilidad del material adecuado (arenas, calcáreos)
Material utilizado:
1.- Calidad requerida del material y mezcla del relleno
La calidad mínima y tipo de material para el R/N es difícil de determinar
exactamente porque depende de factores desconocidos de cada mina y de
cada método de explotación sin embargo se pueden fijar algunos estándares
a) Tipo del material.- El método debe ser arena con alto contenido de
oxido de calcio y bajo de sílice como máximo 6 % para reducir eldesgasto de abrasividad por las tuberías y equipos, además ayudaría al
fraguado, el contenido de arcilla debe ser mínimo para tener un
concreto de mayor resistencia y también no causar problemas en el
bombeo por sus propiedades (barroso).
b) Resistencia a la compresión uniaxial y lateral.- La loza q se forma
con el relleno debe tener la suficiente resistencia a la compresión y
flexión para q pueda soportar su propio peso, la del relleno con mezcla
7/16/2019 Relleno Hidroneumatico
http://slidepdf.com/reader/full/relleno-hidroneumatico 15/70
pobre y las presiones laterales, la resistencia de la loza varía con el
tiempo, se debe lograr una resistencia q pueda soportar el peso sobre
ella en el menor tiempo para no retardar el ciclaje de minado
c) Tener un coeficiente de uniformidad entre 4 y 6.- Los componentes
finos de la arena tienden a reducir considerablemente las pérdidas por
fricción y los desgastes de la tubería, también facilitan su transporte con
el consiguiente ahorro de aire comprimido; por otro lado las partículas
muy finas son acarreadas por el agua q drena a los tajaos a las galerías
causando así problemas en estos lugares. El alto porcentaje de gruesos
causa problemas en el bombeo por los atoros, además hay un mayor
desgaste en las tuberías, pero la ventaja de estos es q obtienen lozas demayor resistencia, por lo tanto se recomienda q haya una degradación
en el tamaño de las partículas, como máximo un 10% de la arena debe
tener tamaño más pequeño.
d) Tener un radio de percolación entre 5 a 15 pulg/hora.-
Indudablemente cada uno de estos parámetros será más importante de
acuerdo a la mina o método de explotación
INSTALACIONES
Planta de mezclado
Bombas neumáticas
Red de tuberías
OPERATIVIDAD
Capataz: supervisa todo el trabajo dispuesto al empezar la guardia e informa al
ing. Jefe sobre cualquier problema
Operadores de planta: el que está a cargo las plantas de mezclado, controlan
el abastecimiento normal de arena, cemento, agua, alimentan a las bombas
una carga uniforma
7/16/2019 Relleno Hidroneumatico
http://slidepdf.com/reader/full/relleno-hidroneumatico 16/70
Bomberos: encargados de bombear la mezcla a las labores a rellenarse
Cuidadores de tajaos: controlan la marcha normal del rellenado de los tajaos
evitando escapes o filtraciones
Tuberos-preparadores: es el personal q instala o prepara las tuberías en las
chimeneas y tajaos para el rellenado
Personal volante: el resto del personal ayuda a la preparación de tajaos,
revisión de líneas de tuberías, recuperación de materiales, limpieza de galerías
debido a escapes o atoros, etc.
2) Preparación del tajeo a rellenarse (under cut and fill y square set)
- Tendido a lo largo del tajeo de cables usados en el piso
- Tendido de redondos de 8’ x 10’ en el piso de forma perpendicular a la
longitud del tajeo y espaciados cada 5’
- Entablado del piso, en forma de enrejado, con tablas de 2” x 6”x 5’ sobre
los redondos
- Enrejado de las paredes con tablas de las mismas dimensionesanteriores con un espaciamiento de 6” x 8” de luz en el caso de haber
mineral a explotarse por los lados
- Enrejado de la entrada del tajeo
- Colocación de yute en las paredes y entrada del tajeo asegurándose el
enrejado con clavos
- Instalación de la tubería de relleno al centro pegada al techo y a un pie
de la entrada al tajeo- Cuando el tajeo es mas de 75 pies es necesario rellenarlo en dos partes
3) Abastecimiento de materiales
7/16/2019 Relleno Hidroneumatico
http://slidepdf.com/reader/full/relleno-hidroneumatico 17/70
El abastecimiento de arena se efectúa con volquetes durante 16 horas
descargando directamente a las tolvas para su zarandeo o en las zonas
adyacentes para hacer un stock
El cemento a granel es enviado y descargado en un silo de 400 Tn y de ahí
llevado a los silos especiales de 22 Tn.
4) Mezclado y Bombeo
En la planta satélite la cantidad de arena-cemento-agua, para el tipo de mezclasolicitada se controla con un indicador automático a falta de esto se controla
con tiempos tabulados
5) Problemas de R/N
- Atoros en tuberías.- cuando la mezcla contiene alto porcentaje de arena
gruesa y se bombea con una presión menor a 60 Lbs/Pulg2
ó la cargaes muy densa por descuido de operador de la mezcladora.
- Sobrecarga o perdida de aire de la bomba por descuido de operadores
- Escasez de aire comprimido cuando se malogra una compresora
- Desacoplado de tuberías debido a la presión con que se envía la mezcla
esto ocurre generalmente en los codos porque soportan los impactos de
la carga.
-
Filtraciones y escapes debido a una mala preparación del tajeo, malenyutado, rotura del yute al tener el enrejado muy espaciado
- Desgaste de tuberías y codos por el rozamiento de la mezcla contra las
paredes internas de las mismas
6) Mantenimiento de las redes y plantas
7/16/2019 Relleno Hidroneumatico
http://slidepdf.com/reader/full/relleno-hidroneumatico 18/70
La continuidad y eficiencia del R/N depende en gran parte del adecuado
mantenimiento de la maquinaria.
7) Reportes
- Diario por guardia bombeda
- Tipo de mezcla
- Labro
- Problemas
- Consumo y abastecimiento de cemento, arena, yute.
- De asistencia de personal
Conclusiones
- El relleno neumático es la solución para la continuidad de explotación
en las minas dependiendo del método de explotación
- Aplicable cuando las presiones en los abiertos son altas
- Cuando no se requiere introducir agua a la mina
- Puede usarse en cualquier método de explotación que requiere relleno
- Permite desarrollar con eficiencia el sistema de explotación corte y
relleno descendente
- Eleva la eficiencia subterránea
- La capacidad de la planta cubre con creces el requerimiento de la mina
7/16/2019 Relleno Hidroneumatico
http://slidepdf.com/reader/full/relleno-hidroneumatico 19/70
RELLENO CEMENTADORELLENO CEMENTADO
Para lleva acabo la fabricación de u relleno cementado conviene realizar
previamente investigaciones específicas partiendo de:
Un análisis exacto del objetivo que se quiere alcanzar
La cantidad de los materiales, lo que permitirá el tratamiento adecuado
La metodología de ensayos adecuados para controlar permanentemente
el producto que se está fabricando.
Reconocimiento e Identificación de los Materiales:
Será necesario buscar los materiales cuyas características físicas y químicas
sean las más apropiadas para el relleno cementado.
En la mayoría de los casos, estos materiales provienen de los estériles
recuperados de la mina, pudiendo ser, eventualmente reemplazados o
complementados por otros materiales escogidos a proximidad de la mina.
El material, luego de la selección del sistema de chancado que mejor se adapte
al mismo, debe permitir una dosificación adecuada que permita el empleo de
una cantidad mínima de cemento.
Selección e Identificación del Cemento
Constituye una fase muy delicada del estudio, ya que tiene que tomar en
cuenta varios factores como son:
La naturaleza y el estado de los materiales
Las posibilidades de abastecimiento de cemento a la mina
Precio del cemento
Es necesario conocer bien las posibilidades regionales de producción de
cemento, con el fin de reducir al máximo los gastos de transporte.
En zonas volcánicas, pueden existir afloramientos de rocas puzolánicas, cuyo
estudio será muy útil, ya que la puzolana constituye un buen sustituto del
cemento.
7/16/2019 Relleno Hidroneumatico
http://slidepdf.com/reader/full/relleno-hidroneumatico 20/70
Estudio de la Cementación
Esta parte tiene una importancia capital pues de los resultados del estudio
depende la factibilidad económica del método. Para lograr tal fin, será
necesario limitar el tamaño de las partículas más gruesas a un valor compatible
con el equipo a emplearse.
En caso de que la naturaleza de los materiales no permita su buena
estabilización con cemento, se estudiará la influencia de ciertos aditivos o de
cualquier otro producto susceptible de mejorar la calidad del rellenocementado, teniendo siempre en mente la noción de minimizar el costo y de
optimizar la calidad.
Control de Calidad del Relleno Cementado
Los controles de calidad del relleno cementado se efectúan:
Durante la fabricación del producto, tomando muestras que permitan controlar
la fiabilidad del producto y detectar variación accidental.
Después de su emplazamiento, para apreciar cualitativamente su
comportamiento y su cohesión, realizándose en este caso ensayos no
destructivos in-situ.
FABRICACIÓN Y EMPLEZAMIENTO DEL RELLENO CEMENTADO
Fabricación:
Los materiales, estéril de mina o material de cantera, luego de su tratamiento
en una estación de chancado, se acumulan en una estación de chancado, se
acumulan en un área de almacenamiento, desde la cual serán posteriormente
enviados a una estación de mezclado diseñada especialmente para este fin.
7/16/2019 Relleno Hidroneumatico
http://slidepdf.com/reader/full/relleno-hidroneumatico 21/70
Las cantidades de cemento y de agua, previamente establecidas, son
reguladas y pesadas muy precisamente antes de su alimentación al mezclador,
cuya capacidad varía de 1 a 2 m3, según las necesidades de la mina.
Para optimizar el efecto del cemento, se necesita una excelente
homogenización de la mezcla, que solo se puede obtener con un mezclado
enérgico y un control continuo de la fabricación de relleno cementado instalada
en la mina Lodeve.
Transporte del Relleno Cementado
El transporte del relleno de cementado, desde la estación de fabricación hacia
el fondo de la mina puede realizarse de diferentes maneras:
Transporte por Bombeo:
Es un método que presenta ciertos inconvenientes, algunos de los cuales son
los siguientes:
o La necesidad de usar un relleno de granulometría fina, lo que implica unaumento de la proporción de cemento para obtener una buena calidad
de relleno.
o La necesidad de compactar el relleno una vez emplazado, ya que por si
mismo, no presenta las calidades requeridas para su buen
emplazamiento.
o La limitación de la distancia de transporte, lo que obliga a instalar varias
bombas adicionales en el trayecto.
Transporte de Volquetes:
La estación de fabricación vierte directamente el relleno en volquetes de 7 a 8
m3 de capacidad y lo transporte hacia chimeneas de descarga de concreto.
Estas chimeneas, perforadas con "raise borer", llegan hasta las galerías de la
mina.
7/16/2019 Relleno Hidroneumatico
http://slidepdf.com/reader/full/relleno-hidroneumatico 22/70
Las ventajas de este procedimiento son su gran movilidad, su confiabilidad, su
sencillez y sobre todo el rendimiento que permite obtener de 600 a 800 m 3/día.
Este es el método que se usa en la mina de Lodeve desde 1977 y que sigue
dando los mejores resultados.
EMPLAZAMIENTO DEL RELLENO CEMENTADO
En el interior de la mina, a la salida de la chimenea, los scoops cargan el
material que llega de la superficie y lo transportan directamente a la labor quese quiere rellenar. La compactación del relleno se efectúa de manera somera
con la cuchara del scoop, habiendo sido diseñada para ser autocompactable.
Es necesario sin embargo, garantizar una buena compactación en la superficie
del relleno en la labor, para no dejar vacíos que perjudicarían el buen
comportamiento del conjunto, operación que se realiza con un scoop equipado
de un brazo telescópico y con un escudo.
CONCLUSIÓNES
o El uso de relleno cementado integral en las labores mineras
descendentes permite una explotación en terrenos difíciles en los que
los métodos tradicionales no son adecuados por su baja productividad y
su elevado costo.
o En cuanto a la seguridad, la ausencia total de madera reduce los riesgosde accidentes. En las minas donde el método se ha aplicado, no se han
registrado hasta ahora accidentes imputables al empleo de este método.
o La capacitación del personal para el empleo del método es muy rápida y
su aceptación es general pues genera menos fatiga y menos accidentes.
7/16/2019 Relleno Hidroneumatico
http://slidepdf.com/reader/full/relleno-hidroneumatico 23/70
RELLENO HIDRAULICO
Introducción
El relleno hidráulico (R/H) en muchas minas del mundo constituye una solución
atractiva a los problemas ocasionados en relleno en la minería subterránea,
pues sus ventajas técnico-económicas permiten mejorar la productividad de las
minas.
El diseño del sistema R/H sin estudio experimental previo, podría generar más
adelante problemas que ocasionarán pérdidas económicas en la empresa.
El material experimental está orientado a evaluar el material del relave, desde
el punto de vista de su calidad y comportamiento para ser utilizado como R/H.
Del mismo modo es sometido aprueba a fin de apreciar su comportamiento
durante el transporte por tuberías de planta a mina.
Propiedades y características que debe poseer el relleno hidráulico
Recuperación y clasificación del relave.- La recuperación depende de tos
hidrociclones, por medio de estos se logra la separación de sólidos contenidos
en la pulpa del relave final proveniente de la planta concentradora.
Las partículas sólidas de grano grueso son enviadas a la mina como relleno y
la pulpa con sólidos finos va a la cancha de relave.
Permeabilidad.- Debe ser permeable el R/H debido a que el ciclo de operación
debe consistir en el tiempo mas corto posible. Esto se mide con la prueba de la
velocidad de percolación y debe ser igual o aproximadamente a 4 puIg/hora, si
es menor a 2 puIg/hora, ocasiona embalse de agua, si la velocidad es mayor
de 8 pulg/hora aparece el fenómeno de embudo que consiste en la formación
de embudos pequeños en el interior del relleno, donde el relleno fluye a alta
velocidad ensanchándose progresivamente hasta derrumbarse.
7/16/2019 Relleno Hidroneumatico
http://slidepdf.com/reader/full/relleno-hidroneumatico 24/70
Etapas del Relleno en Corte y Relleno Descendente
En la figura se muestra la prueba para la determinación de la percolación. La
velocidad de percolación puede determinarse con la ecuación de Darcy como:
V2 = LQ1 /HA1
Donde:
V2 = Velocidad de percolación (cm/hr)
L = Altura de la muestra (cm)
Q1 = Caudal (cm3/hr)
A = Área de la sección del tubo (cm2)
H = Altura hasta el nivel del agua (cm)
7/16/2019 Relleno Hidroneumatico
http://slidepdf.com/reader/full/relleno-hidroneumatico 25/70
Tamaño de partícula.- Llamado también tamaño medio de corte, es un punto
de referencia muy útil que se ha determinado para describir la eficiencia de los
hidrociclones. Es el tamaño de partícula que tiene una eficiencia centrífuga del
5 es decir el tamaño de partículas en la pulpa cuyo 50% del peso va hacia el
“over flow”. El tamaño medio de partícula es representado como d50.
Densidad “in-situ” o densidad relativa del relleno.- Es la relación entre un
determinado peso y el volumen respectivo que ocupa, cuya expresión
matemática es:
Densidad “in-situ’ = Peso del relleno/Vol. del relleno
7/16/2019 Relleno Hidroneumatico
http://slidepdf.com/reader/full/relleno-hidroneumatico 26/70
Para su determinación práctica se usa un cajón de madera de dimensiones
proporcionales al tajeo de explotación, con orificios en una de las caras
protegidos con yute. El experimento consiste en pesar el cajón vacío, llenar con
relleno hidráulico y medir la altura y peso del conjunto, calculamos la densidad
finalmente (figura).
Dispositivo para medir la densidad del Relleno
Razón de poros real.- Es aquella que corresponde al estado natural del
material y relaciona el volumen de poros y el volumen de los sólidos. Este
parámetro por ser esencialmente una relación de volúmenes es una medida
que controla la compactación de un relleno.
Cuando la razón de poros se aproxima al emin, la densidad relativa es mayor y
el relleno es más compacto.
7/16/2019 Relleno Hidroneumatico
http://slidepdf.com/reader/full/relleno-hidroneumatico 27/70
La siguiente relación nos ayuda para su determinación.
e = [G(RH + 1) / D] - 1
Donde:
e = Razón de poros real
G = Gravedad específica de los sólidos (gr/cm3)
RH = Relación de humedad (peso de agua/peso de sólido)
D = Densidad del relleno (gr/cm3)
En problemas prácticos es común usar como referencia el valor de la
compacidad relativa en un 50%; los materiales con valores superiores a éste seconsideran como compactos y se calcula del modo siguiente:
Cr = [(emax – e) / (emax – emin)] x 100
emax = (G/Dmin) – 1
emin = [G(RH + 1) / Dmax] - 1
Donde:
Cr = Compacidad relativa (%)
emax = Razón de poros correspondientes al estado mas suelto
emin = Razón de poros correspondientes alestado mas compacto del material
Dmin = Densidad mínima
Dmax = Densidad máxima
7/16/2019 Relleno Hidroneumatico
http://slidepdf.com/reader/full/relleno-hidroneumatico 28/70
DENSIDAD
La densidad mínima se determina secando los sólidos en un horno y
determinando su volumen y peso. El relleno alcanzará su densidad máximareduciendo hasta un límite mínimo el volumen ocupado por sus poros, lo que
implica el material adquirirá su estado más compacto
La determinación de la densidad mínima y máxima se aprecian en las figuras
siguientes:
(1) Arreglo para determinar la densidad mínima de un relleno; (2) Arreglo para
determinar la densidad máxima de un relleno
Ángulos de fricción interna y cohesión de un relleno.- Estos parámetros
son importantes determinar para calcular la altura máxima permisible de
1 2
7/16/2019 Relleno Hidroneumatico
http://slidepdf.com/reader/full/relleno-hidroneumatico 29/70
relleno, cuando se explotan zonas laterales de la cámara rellenada, como en el
caso del corte y relleno ascendente en cuerpos mineralizados.
En las figuras siguientes se ilustran su relación. La altura en referencia se
puede determinar con:
h = [2,6 x C(tgφ + Senφ)] / D
Donde:
h = Altura de relleno en metros
C = Cohesión (t/m2)
D = Densidad ‘in-situ” del relleno (t/m3)
φ = 45° + β/2 (ángulo de fallamiento)
β = Angulo de fricción interna
Esquema de fallamiento de una pared de relleno antiguo
7/16/2019 Relleno Hidroneumatico
http://slidepdf.com/reader/full/relleno-hidroneumatico 30/70
Determinación del ángulo de fricción interna y de la cohesión de un re
hidráulico
Preparación del material de relleno
E! propósito es someter al relave general a un proceso de separación particular
de acuerdo a la cantidad de finos, densidad y porcentaje de sólidos, a fin de
obtener un producto ideal para el relleno. El equipo empleado es el ciclón.
Selección del ciclón
Un hidrociclón es un aparato mecánico estático que causa la separación desólidos suspendidos en el líquido (pulpa) mediante la utilización de la fuerza
centrífuga. Esta fuerza es desarrollada como resultado de una velocidad
tangencial y origina que las partículas más gruesas y pesadas, sean llevadas a
las paredes, puesto que desde este punto, ellas siguen una trayectoria en
espiral hacia abajo para descargarse por el “APEX”.
7/16/2019 Relleno Hidroneumatico
http://slidepdf.com/reader/full/relleno-hidroneumatico 31/70
Las partículas livianas, las cuales no alcanzan la envolvente que viaja hacia
abajo, son llevadas al “over flow” a través del “VORTEX” .
Esquema de un hidrociclón
Se elige un ciclón según la malla de separación que se desee y no de acuerdo
a su capacidad, la capacidad deseada se obtiene con el uso de varios ciclones
en paralelo. El corte o separación dependerá del peso específico de la pulpa y
de su concentración; la variación de las dimensiones de algunas partes del
ciclán afectan el corte o separación como:
Sección cónica corta.- Disminuye la capacidad de alimentación pero aumenta
la densidad del material fino del rebose (U/F) o viceversa.
Sección cilíndrica corta.- Aumenta la capacidad de alimentación pero disminuye
el volumen y la densidad del material grueso de la descarga (O/F).
7/16/2019 Relleno Hidroneumatico
http://slidepdf.com/reader/full/relleno-hidroneumatico 32/70
La máxima capacidad del ciclón es controlada para propósitos necesarios con
la ecuación de flujo:
Q = Vi x Ai
Donde:
Q = Caudal máximo de alimentación (cm3/seg)
Vi = Velocidad de alimentación (cm/seg)
Ai = Área de ingreso del hidrociclón (cm2)
Con la siguiente relación matemática se calcula Vi
Vi = (k x Rc x g)1/2
Donde:
K = Factor de fuerza centrifuga; el cual es de origen empírico, dependiendo del
diámetro del ciclón y tipo (K = 17 para Atacocha en promedio)
Rc = Radio del ciclón
g = Aceleración de la gravedad
Ecuación de fuerza de cono.- Con esta ecuación se trata de determinar el
flujo del “under”y “over flow”, para luego determinar el diámetro del “apex” a
emplearse, mediante la siguiente relación:
Donde:
7/16/2019 Relleno Hidroneumatico
http://slidepdf.com/reader/full/relleno-hidroneumatico 33/70
Ss = Gravedad específica de los sólidos
p = Densidad de la pulpa
d50 = Diámetro de corte
Vt = Velocidad tangencial
Ai = Área de alimentación del hidrociclón
Ac = Área de la sección del cono del hidrociclón
Rc = Radio del cono del hidrociclón
Cd = Coeficiente de arrastre (0,222)
Vr = Velocidad radial
Qo = Caudal del “over flow’
Dc = Diámetro del cono del hidrociclón
h = Altura del cono del hidrociclón
Reemplazando datos se determina el caudal del “over flow’ y por diferencia decaudales, se determina el flujo de under flow”.
Q = Qo + Qu
Donde:
Qo = Caudal del “over flow”
Qu Caudal del “under flow”
Selección del “apex” y “vortex”.- Una vez determinada los caudales del
“under” y “over flow”, se determina el diámetro del ‘vortex” (Do) ideal, el cual
viene a ser igual al diámetro de la envoltura de velocidad tangencial máxima,
por causa de que ésta es la única corriente ascensional que lleva partículas en
suspensión o sea:
Do = Dt = 0, 167 Do
7/16/2019 Relleno Hidroneumatico
http://slidepdf.com/reader/full/relleno-hidroneumatico 34/70
Las limitaciones en la práctica de las exigencias de la razón de cono (Du/Do),
hay imposibilidad de colocar el diámetro del “vortex” con el resultado obtenido,
por eso hacen que se suela poner “vortex’ con mayor diámetro al ideal. De
conformidad con las investigaciones hechas para hidrociclones, se han fijado
una relación empírica útil que enlaza el porcentaje del volumen del “over flow”
con razón de cono (Du/Do); permitiendo fácil obtención del diámetro del “apex”.
Estas dos variables se relacionan mediante una curva empírica de utilización
muy valiosa cuya figura siguiente presenta esta relación.
Curva del porcentaje de volumen de Over Flow vs. Razón de Cono
Transporte del relleno hidráulico
El transporte varía de acuerdo a las características de la pulpa y de las
condiciones de las redes de tuberías por donde será enviada hacia los tajeos.
Las características que se deben de tener en cuenta son:
7/16/2019 Relleno Hidroneumatico
http://slidepdf.com/reader/full/relleno-hidroneumatico 35/70
- Tipo de flujo
- Velocidad de sedimentación de las partículas en el agua y en suspensión.
- Resistencia de las partículas al paso del fluido o viceversa
- Velocidad crítica que adquiere al paso por tuberías de diferentes diámetros.
Describiremos muy resumidamente la velocidad crítica de transporte por ser
uno de los factores más importantes.
Velocidad crítica de transporte.- También llamada Se debe evitar lasegregación de las partículas por velocidad mínima, se define como el
promedio de velocidades bajas o límites que permiten que una partícula
durante su transporte en un medio liquido no se sedimente. Una velocidad
menor a ésta significa deposición por sedimentación; frente al fenómeno de
atoramiento de tuberías y graves consecuencias que perjudican el normal
desarrollo operativo del transporte.
Para efecto de cálculo pueden usarse las siguientes relaciones según el caso:
a) Ecuación de Durand y Condolios
Vc = F [2gD(Ss - p)/p]1/2
b) Ecuación de Steel
Vc = F [2gD(Ss - 1)]1/2
Donde:
Vc = Velocidad crítica
F = Parámetro que está en función de la concentración volumétrica de los
sólidos en la pulpa.
D = Diámetro de la tubería
Ss = Gravedad específica de los sólidos en suspensión
7/16/2019 Relleno Hidroneumatico
http://slidepdf.com/reader/full/relleno-hidroneumatico 36/70
P = Densidad de la pulpa
Para que no exista el peligro de atoramiento la velocidad de la pulpa (V=Q/A)
debe ser mayor que la Velocidad Crítica.
Operación de relleno
Por teléfono se comunica a la planta que ya se puede enviar el relleno, la
planta envía agua para limpiar las tuberías, y luego se envía la pulpa con su
densidad adecuada.
Se procede a efectuar el relleno cambiando los puntos de descarga en forma
sistemática, se colocan los tabiques del canal de drenaje en el nivel superficial
del agua para decantarla.
Los materiales de relleno depositado exhiben una distribución gruesa en
tamaño que el material inicial descargado. Aparentemente parte de los finos se
pierden por la percolación.
Se debe evitar la segregación de las partículas por las siguientes razones:
a) La máxima densidad del relleno es obtenido por un mezclado uniforme de
partículas. La densidad inicial máxima es deseable y es un factor clave para
resistir el cierre de las cajas.
b) Si el relave es cementado, las partículas de cemento se segregan con otros
finos dejando áreas pobres y ricas de cemento.
c) Si hay excesiva segregación la permeabilidad no es uniforme.
d) Alta movilidad de los finos significa una pérdida de finos a través de los
canales de drenaje.
Drenaje.- El drenaje se hace por decantación y perçolación, mucho se utiliza la
decantación como medio primario de desagüe pero tal decantación da una alta
pérdida de finos por la turbulencia del agua decantada.
7/16/2019 Relleno Hidroneumatico
http://slidepdf.com/reader/full/relleno-hidroneumatico 37/70
Para evitar un mal drenaje se debe tomar en cuenta las siguientes
consideraciones:
a) El espacio entre tablas del enrejado debe ser tal que deja pasar al agua con
fluidez y no deje escapar el relave.
b) El relleno debe tener mucha facilidad de sedimentación a fin de que se tenga
una fácil decantación.
e) Los muros de contención debe hacerse de acuerdo a un diseño.
¿Por qué relleno hidráulico?
El relleno en la minería subterránea debe cumplir dos propósitos básicos; a)
evitar el movimiento y caída de rocas y b) proveer una plataforma de trabajo
(en algunos métodos sirve de techo) mientras mejor cumpla estos propósitos
mejor será el relleno.
Convencionalmente el relleno empleado es obtenido de dos fuentes
principales: a)Desarrollos en roca estéril y b) depósitos naturales de grava en
superficie; generalmente este ultimo cubre más de 80% del relleno total
empleado. Tanto para el relleno de desarrollo como para el relleno de grava se
emplean los métodos convencionales de transporte subterráneo paratrasladarlo del lugar de origen a su destino. En mina profunda y con gran
extensión horizontal, estas materias son costosas pues involucran el empleo
de mano de obra, maquinaria, energías y estructuras con el solo propósito de
trasladar el relleno de origen a destino.
Una vez intervenido el relleno en el tajeo, el trabajo requerido para esparcirlo y
distribuirlo uniformemente es grande, llegando muchas veces a ocupar hasta el
7/16/2019 Relleno Hidroneumatico
http://slidepdf.com/reader/full/relleno-hidroneumatico 38/70
30% del tiempo de personal del tajeo. En la mayoría de los métodos de
explotación el avance del tajeo es ascendente, significando que el mineral roto
cae sobre el pies de relleno. Durante la extracción esa está hecha con
métodos manuales, rastrillos o autocargadores, inevitablemente algo del
relleno se mezcla con el mineral o algo de mineral se queda en el relleno,
generalmente ambos casos, diluyéndose el mineral en un caso y perdiéndose
valores en el otro. Se puede subsanar esta situación entablando el piso, pero
es conocido que esta técnica además de costosa, rara vez cumple su función
pues es muy difícil manejar un rastrillo o un autocargador sin remover las tablas
de su lugar. Es sumamente difícil y muchas veces imposible compactar el
relleno de grava en todos los rincones y rendijas de un tajeo. El relleno asípuesto, falla en cumplir plenamente el primer requisito de todo relleno de mina:
evitar el movimiento de roca en una medida de loa más cercana posible a la
medida en que lo evitaba el mineral in situ. Como se sabe, los movimientos de
la roca, además de atentar contra la seguridad humana, son los responsables
de los altos costos de mantenimiento de galerías, chimeneas y del tajeo
mismo.
Cabe anotar que aun cuando se pudiera compactar el relleno en todos los
rincones, la granulometría y la forma de deposición de los rellenos de grava
son tales que la porosidad es muy alta, siendo frecuentes porosidades de 65%
(65% del volumen del relleno es aire y/o agua. Este material altamente
esponjoso ofrece muy poca resistencia a la presión que presentan las cajas,
por tanto se comprime y permite el movimiento de la roca.
Cuando se termina de rellenar un tajeo de cuadros, el agua de precolación y la
vibración de los disparos provocan el asentamiento y compactación de un
relleno de grava. A asentarse, el relleno desarma los cuadros que habían
mantenido la presión contra las cajas, permitiendo el desplazamiento de éstas.
En algunas minas, la obtención del relleno de grava demanda el uso de
explosivas para reducir algunas rocas de tamaño excesivo. También en otros
7/16/2019 Relleno Hidroneumatico
http://slidepdf.com/reader/full/relleno-hidroneumatico 39/70
casos se requiere acarreo de superficie con camiones y el uso de cargadores
frontales, todo ello aumenta el costo de relleno. En resumen se puede decir en
muchas minas el relleno con grava es considerado como un mal necesario que
cumple pobremente su función.
Una solución atractiva a este problema es el relleno hidráulico. El relleno
hidráulico tradicionalmente se ha identificado con la introducción a la mina d3e
los relaves de la planta de concentración. Si bien este es el caso más común,
no es el único, pues en algunas minas el material de relleno hidráulico no es
relave sino arenas glaciares u otros materiales granulados existentes en la
naturaleza. Lo que le da el nombre de hidráulico al relleno es la manera detransportarlo en forma de pulpa por medio de tuberías.
El relleno hidráulico ofrece muchas ventajas sobre el relleno de grava seca.
Los más resaltantes se enumeran a continuación:
1. Si el material empleado es relave de una planta concentradora, laobtención del relleno es gratuita pues los costos de reducción de
tamaño obviamente son llevados por la planta.
2. El transporte hidráulico en tuberías es mucho más eficiente, económico
y veloz, que el transporte a través de echaderos o con carros mineros.
La energía potencial (diferencia de elevación entre entrada y descarga)
se convierte en energía cinética permitiendo transportar el rellenohorizontalmente con la energía ganada en la caída vertical.
3. Al entrar el relleno a la labor en forma de pulpa tiende a buscar su
nivel, eliminando así, la necesidad de esparcirlo manual ó
mecánicamente.
7/16/2019 Relleno Hidroneumatico
http://slidepdf.com/reader/full/relleno-hidroneumatico 40/70
4. La adición de compactantes, tales como cemento Pórtland, en la capa
superior reduce grandemente la mezcla de mineral con relleno.
5. La granulometría, que se puede controlar a voluntad, y la forma de
deposición en estado de pulpa permitían al relleno hidráulico ofrecer una
altísima resistencia al desplazamiento de las cajas.
Por su forma de introducción al tajeo y su consistencia de pulpa de gran
flexibilidad en las técnicas mineras permitiendo cambiar de método de baja
eficiencia y alto consumo de madera, como el método de cuadros, a métodos
con eficiencias hasta tres veces mayores, y consumo de madera de hasta 50%menores, tales como el corte y relleno invertido.
Cuando se emplea relaves como relleno se puede solucionar el problema de
almacenamiento de lotes en superficie. En algunas minas este problema es de
capital importancia.
Si el relleno hidráulico ofrece mucha s ventajas sobre el relleno tradicional de
grava seca, y que a la larga tendrá altas reducciones en numerosos costos
de operación y/o mayor producción, también tiene ciertas limitaciones quevale reparar a para que las tome en cuenta quien desee investigar sobre la
factibilidad del relleno hidráulico en una operación minera.
1. Requiere una inversión de capital mayor que para el relleno de grava,
generalmente sus instalaciones se desarrollan con la instalación explotación
misma y por ende su costo se carga directamente a operaciones.
La inversión tiene que estar justificada por una producción tal que el ahorropor tonelada pague la inversión más intereses en un tiempo juzga de cómo
remunerable dentro del ambiente armónico de la empresa.
2. La introducción de agua en la mina puede causar problemas de
sostenimiento y puede ser crítico si la mina se desagua por bombeo. En otros
casos el costo adicional del bombeo debe ser incluido en el costo de relleno
hidráulico. Es conservador estimar que se introducirá más o menos 180 litros
de agua por cada tonelada métrica de relleno hidráulico.
7/16/2019 Relleno Hidroneumatico
http://slidepdf.com/reader/full/relleno-hidroneumatico 41/70
3. Cuando el relleno empleado es relave con alto contenido de pirita y/o
pirrotita, la oxidación de estos sulfuros eleva la temperatura del relleno y
produce anhídrido sulfuroso.
4. Al depositar el relleno en el tajeo, el ideal es que los sólidos se queden en el
tajeo y el agua se elimine. En la práctica el agua arrastra cierta cantidad de
finos que se depositan en las galerías. Existen formas de reducir la cantidad
de finos arrastrados por el agua, así como métodos económicos para
eliminarlos de las galerías.
En resumen se puede decir que el relleno hidráulico puede ser, y casi
siempre lo es, un camino rápido para reducir costos y aumentar eficiencia enlas minas subterráneas.
Es importante hacer notar en este momento que las condiciones de
explotación varían grandemente de una mina a otra y aun entre secciones de
una mina, consecuentemente ciertos factores que son primordiales en un
costo puede ser despreciable o no existir en otros. Es útil tener en cuenta que
para un sistema de relleno hidráulico determinado sólo ciertas partes de loaquí presentado tendrá aplicación esto se menciona para no desalentar a un
lector que queriendo encontrar información para un caso especifico, crea que
tiene que aplicar todo lo expuesto aquí.
Ventajas del relleno hidráulico
• Si se emplean la obtención del relleno es gratuita.
7/16/2019 Relleno Hidroneumatico
http://slidepdf.com/reader/full/relleno-hidroneumatico 42/70
• El transporte hidráulico en tuberías es más económico y veloz. Reduce
el ciclo de minado y por ende aumenta la eficiencia.
• No se requiere esparcir el relleno en el tajeo.
• Se reduce la dilución del mineral con el relleno.
• Ofrece a alta resistencia al movimiento de las cajas.
• Permite el empleo de métodos de explotación más eficientes.
• Soluciona el problema de almacenamiento del relave en canchas de
superficie.
Limitaciones del relleno hidráulico
• Requiere una inversión de capital que tiene que justificar con una
producción adecuada.
• La introducción de agua en la mina puede crear problemas de
sostenimiento y bombeo.
• La elevación de temperatura de SO2 puede ser inconveniente si noexiste una ventilación adecuada.
• Los finos del relleno pueden ser arrastrados con el agua y depositados
en las galerías causando problemas en la limpieza de estas. Un
sistema debidamente diseñada pude minimizar y hasta eliminar estos
problemas.
MÉTODO DE EXPLOTACIÓN CORTE Y RELLENO HIDRONEUMÁTICO EN
MINA CARAHUACRA
7/16/2019 Relleno Hidroneumatico
http://slidepdf.com/reader/full/relleno-hidroneumatico 43/70
Introducción
-Con mucho éxito se aplica en la mina Carahuacra, el sistema de rellenohidroneumático, desde el año de 1975. Se caracteriza por su tecnología propia,
sin salirse de los fundamentos y la experiencia que se tuvo en la mina de
Centromin Perú.
-Este sistema usado en Volcan Compañía Minera S.A., unidad Carahuacra,
consiste en enviar material chancado en mezcla de cemento y agua, preparada
en una mezcladora, dicha carga se introduce en una tubería de 6” de-diámetro,
la que por gravedad da paso al aire, envía a la carga a los tajeos que sedesean rellenar usando tuberías de alta presión de 6” de diámetro.
Generalidades
-El asiento minero de Carahuacra, e ubica en el distrito de Yauli a 50km de
la Oroya y a 190km de Lima por carretera, por ferrocarril se recorre 182km
hasta el distrito de Yauli que dista l0 Km. por carretera afirmada de la mina.
Características del depósito
-La mineralización de Carahuacra está relacionada con estructuras
geológicas, las de mayor importancia son los mantos, vetas, pliegues de
contacto, fallas y controles estructurales. Teniendo como los minerales de
mayor interés económico a la Blenda, Galena y Argentita.
-La mineralización en los mantos es de mayor importancia por su gran
volumen de extracción, es allí precisamente donde se aplica el relleno
hidroneumático.
Método de explotación
Se usa el corte y relleno ascendente con las siguientes variantes:
- Corte y relleno ascendente con uso exclusivo de relleno convencional.
- Corte y relleno ascendente con uso exclusivo de relleno hidroneumático.
7/16/2019 Relleno Hidroneumatico
http://slidepdf.com/reader/full/relleno-hidroneumatico 44/70
- Corte relleno ascendente con uso combinado de relleno convencional e
hidroneumático, es el principalmente utilizado, obteniéndose los mayores
volúmenes de explotación.
Preparación.- En cada nivel de extracción se construye galerías de extracción
sobre pirita (caja piso) según el rumbo de los mantos. Luego se preparan
chimeneas de extracción (chute y camino) cada 15 m. re un piso mas arriba se
construye el subnivel de explotación y extracción donde circula el equipo y
personal. A partir de este subnivel se preparan los tajeos con pilares, los
primeros tienen 7 m. de ancho, 9.5 m de altura y aproximadamente 70 de
corrida; los siguientes tienen 3m de ancho 3,5m, de altura y la misma corrida.
La secuencia de preparación de tajeos con pilares se inicia con los pilares; los
mismos que conforme se van concluyendo cubren y sellan con relleno
hidroneumático.
Concluido con los pilares, se inicia la explotación de los tajeos, que a su vez no
bien finalizado se rellenan con relleno convencional hasta donde permitan los
equipos usados (cavos y tayikus), sellándose el techo con rellenohidroneumático, concluyendo así un ciclo o piso de explotación.
Las chimeneas se usan para el relleno convencional o hi, estas son
distribuidas estratégicamente a todo lo largo del subnivel de explotación.
Algunas de las cuales, se construyeron mediante el sistema de “raise—borer” y
llegan directamente a superficie, se utilizan muy esporádicamente winches
eléctricos de 25 HP y rastrillos de 36” en las vetas que atraviesan los mantos y
que continúan en la caja techo y cuya potencia no permite operar con
autocargadores.
Antecedentes para el uso del relleno hidroneumático - La mina Carahuacra
1971, afrontaba los problemas de la profunda crisis por la baja de los precios
del zinc, además de tener aproximadamente 30 tajeos, cada uno de les cuales
era independiente en sus servicios.
7/16/2019 Relleno Hidroneumatico
http://slidepdf.com/reader/full/relleno-hidroneumatico 45/70
Todo esto ocasiona que la supervisión sea agotadora, además de que las
estructuras geológicas no ayudaban a la integración de las labores y en
especial en la zona denominada manto principal; al igual que mantos
Huaripampa, hasta e nivel l00.
Solo en niveles inferiores al Nv. 100 se inicia la preparación acorde a los
equipos Cavos 310 y Taykus T3H con el sistema de relleno hidroneumático.
Los winches eléctricos que se utilizaban como equipos de extracción siendo
estacionarios no tenían la versatilidad requerida.
El transporte de mineral - relleno demandaba muchas locomotoras y el tiempo
de extracción y relleno prolongaba mucho los ciclos de explotación.
La calidad del relleno convencional era mala sien do el atoro de las chimeneas
bastante tan frecuentes ocasionando problemas y lentitud en el relleno.
Todo lo anterior llevó a tenar las siguientes decisiones:
a) Reemplazar los winches eléctricos por autocargadores Atlas Copco 310 o
Taykus T3H
b) Utilizar relleno convencional seleccionado de las canteras de calizas.
c) Experimentar el uso de relleno hidroneumático como complemento del
relleno convencional.
d) Agilizar el relleno de labores construyendo chimeneas, desde superficie a las
zonas de explotación por el sistema de “raise borer”, a la vez que servirían de
ventilación óptima de la misma.
e) Proyectar las labores a fin de preparar un solo nivel de extracción, es decir
integrarlas completamente.
Cantera de relleno
La formación Pucará constituida por calizas, es la que provee el material
necesario tanto para relleno convencional como el hidroneumático. Se tienen
dos canteras de calizas ubicadas en horizontes estratégicos.
7/16/2019 Relleno Hidroneumatico
http://slidepdf.com/reader/full/relleno-hidroneumatico 46/70
Resumen condiciones óptimas para su uso, como es su alto grado de
fracturamiento, de tal suerte que cuando se dispara la carga esta es
homogénea y lista para ser transportada a las chimeneas si se usa como
relleno convencional, o a la planta de chancado para ser tratada como material
de relleno hidroneumático.
La distancia promedio de las canteras es de 2 km y el transporte se realiza
mediante volvos 1020, con una pala michigan 125 de 4 yardas cúbicas de
capacidad. Para la explotación del relleno se usa un sistema de bancos (open
pit) de dimensiones de 5 m de alto por 5 m de ancho, con acceso para los
volquetes.
Las perforadoras se montan en un track drill Rand de un brazo, así como los
Toyos de iguales características con un alcance normal de perforación de 12
m de profundidad y 2” de diámetro. Como explosivos se utiliza el Anfo.
Planta de chancado
Los volquetes descargan el relleno en una tolva cónica de 200 t de capacidad,
en cuyo fondo hay una parrilla de rieles que solo permiten el paso de gruesos
de hasta 8” de diámetro, los trozos de mayor tamaño se rompen en la misma
parrilla.
Debajo de la parrilla se tiene un alimentador de orugas que al vaciar la carga a
una faja transportadora llega a una zaranda vibratoria que clasifica el material
en finos +1/2” de diámetro y 1/2” de diámetro. Los finos van aun clasificador en
el que estos se eliminan y se obtiene arena el material de -1/2” de diámetro,
hasta ½” se clasifica en la malla inferior de la zaranda, continuando por una faja
a la tolva de descarga; las partículas de mayor dimensión pasan a una
chancadora primaria de 4” de abertura en cuya descarga hay una faja
transportadora que lleva a la chancadora Symons de ¾” aunque la mayor
producción es de 1/2”.
Se cuenta con una tolva de descarga de 200 t de capacidad, debajo de la cual
ingresan los volquetes para el transporte de la carga preparada hacia la planta
7/16/2019 Relleno Hidroneumatico
http://slidepdf.com/reader/full/relleno-hidroneumatico 47/70
de mezclado, que dista 800 m. La planta es operada por tres obreros
especializados. En la figura 3 42 se observa e] “flow sheet” de la planta de
chancado.
Planta de mezclado
Se ubicó en base la mineralización de los mantos Huaripampa y la posición de
los subniveles de explotación de los tajeos existentes en los niveles -150, -200;
y a futuro el -300. Se consideraron los siguientes aspectos:
a) Influencia de áreas cercanas en explotación en el presente y en el futuro. La
planta se ubica en superficie.
b) Facilidad de mantenimiento y reparación.
c) Facilidad de almacenamiento de material.
d) No necesita sostén
e) Distancia relativamente corta a la cantera de relleno
f) Desde una sola chimenea se reparte relleno todos los tajeos.
Descripción de la planta:
El material chancado y seleccionado se transporta de la planta de chancado a
la planta de mezclado, cuya capacidad aproximada es 150 t.
Con un winche eléctrico se jala el material a una tolva de 0.80 m 3 la misma que
descarga a una faja transportadora que conduce la carga a una mezcladora de
1 m3 de capacidad. Se tienen dos mezcladoras.
- La alimentación del cemento se lleva a cabo en forma manual
- El agua es regulada mediante control automático para carga (20% en
volumen).
- Teniendo los 3 elementos en la mezcladora, esta se pone en funcionamiento.
- La planta es operada por tres obreros especializados.
- La capacidad de la mezcladora es de 20 cargas por hora.
7/16/2019 Relleno Hidroneumatico
http://slidepdf.com/reader/full/relleno-hidroneumatico 48/70
Se trabajan 2 guardias con 6 horas efectivas cada una, alcanzando 240 cargas
diarias. Si consideramos 25 días por mes, tendremos 6000 cargas mensuales
lo que representa alrededor de 14000 t de relleno. En la figura se ven los
detalles del “flow sheet” de planta de mezclado.
Bombas neumáticas
La bomba está ubicada en la misma proyección vertical de la mezcladora en el
nivel -150, con el objeto de rellenar los tajeos del nivel -250 y con una línea
complementaria puede rellenar las labores del nivel -200, la capacidad de cada
bomba es de 1,5 m3 de forma cilíndrica con plancha enrollada de 1/2” de
espesor.
Las partes y mecanismos principales son:
1. En la parte superior tiene un niple de 6” de diámetro, conectada a una
válvula “check” por donde cae el material, previamente se descarga el aire en
la bomba, abriendo la válvula de desfogue. La carga cae por gravedad desde la
mezcladora por una tubería de alta presión de 6 de diámetro abriendo la
válvula “check” y llenando aproximadamente el 75% de la capacidad de la
bomba.
2. La cámara de bombeo tiene 2 entradas principales de aire (tubos de 2” de
diámetro) una por la parte superior cuyo flujo es dirigido hacia el interior y fondode la bomba con la finalidad de poner en suspensión la carga levantada y por
consiguiente disminuyendo la densidad del material. La otra entrada es por la
parte superior a una altura de 8” del fondo, dividida con dos inyectores con el
flujo dirigido horizontalmente, con la finalidad de impeler la carga a la boca de
salida.
7/16/2019 Relleno Hidroneumatico
http://slidepdf.com/reader/full/relleno-hidroneumatico 49/70
3. Antes del bombeo se cierra la válvula de desfogue y se abre el disparador
ingresando aire a la bomba. Se llega a un punto crítico donde la presión vence
la resistencia del peso de la carga y esta sale disparada por a tubería de salida,
alcanzando el momento crítico según la distancia altaico controlado por el
manómetro; vencida esta segunda resistencia la presión del aire baja
bruscamente, señal que la carga llego a su destino. En ese momento se cierra
el ingreso de a ¡re y nuevamente se repite la operación. Para asegurarse que la
tubería queda limpia para recibir otra carga cl manómetro indicará claramente
si la operación es conecta.
Red de tuberías- De la planta de mezclado, ubicada en superficie, bajan dos líneas de tubería
por la chimenea 2008 hacia el nivel –l00; para amortiguar el golpe del relleno
se tiene un codo especial antes que la carga llegue a la válvula ‘check’ de la
bomba.
- La otra tubería pasa de frente basta el nivel -150, donde se ha sustituido el
codo amortiguador por una parrilla de rieles. La tubería también se hasustituido por caída libre del relleno como si fuera para re lleno convencional.
- A partir de la bomba N0 1 desde el nivel –l00 se tiene una red de tuberías
horizontales dirigidas a los tajeos de la zona norte del mismo nivel. Esta última
red también sirve para llevar carga bajando por la chimenea a 1949, a todos los
tajeos del nivel -200 y esporádicamente desde esa misma chimenea se
extiende una línea hasta el subnivel de explotación del nivel -3250 zona norte,
- A partir de la bomba N02 ubicada en el nivel -150 también se tiene dos redes
de tuberías, una que baja por la chimenea 2008 inclinada (65º) hasta el
subnivel de explotación del nivel -250 repartiendo relleno para los tajeos de la
zona central y sur del “block” mineralizado; y la otra línea que parte de la
bomba y se dirige hacia el norte, para un’rse con la tubería de la chimenea
1949 bajando por ella, carga que servirá para el relleno de los tajeos zona
7/16/2019 Relleno Hidroneumatico
http://slidepdf.com/reader/full/relleno-hidroneumatico 50/70
norte del nivel -250.
Operación
- Personal
La sección de relleno hidroneumático tiene 20 hombres. que son supervisados
por dos jefes de guardia (prácticos), se trabaja en 2 turnos, mensualmente se
entrega 3300 m3, equivalentes a 10000 t de relleno.
La organización por guardia es como se indica:
− Un supervisor jefe de guardia.
− Un operador de la planta de chancado.
− Un parillero de la planta de chancado.
− Un ayudante que cuida el funcionamiento de las chancadoras.
− Un operador de la planta de mezclado.
− Un winchero que alimenta carga a tolva de mezclado.
− Un ayudante que opera el funcionamiento de la faja de alimentación.
− Un bombero que inyecta la carga mezclada.
− Un maestro de punta que está a cargo de la instalación de barreras y
cuidado de la marcha normal del rellenado de tajeos.
− Un ayudante del maestro de punta.
En los servicios para ambas guardias, hay dos tuberos que tienen a cargo elmantenimiento e instalación de las tuberías.
Preparación de tajeos
Una vez que el tajeo ha sido rellenado por el sistema convencional. Se arma la
barrera de redondos y tablas cerrando el acceso o entrada principal. La parte
interior de la barrera se cubre con polietileno para que no escape la carga. Los
7/16/2019 Relleno Hidroneumatico
http://slidepdf.com/reader/full/relleno-hidroneumatico 51/70
tuberos se encargan de hacer llegar la tubería al lugar indicado.
Primeramente se rellena la zona más próxima a la barrera con mezcla de 1/20
(1 bolsa de cemento por 0.80 m3 de carga), hasta una altura tal que favorezca
La continuación, del instalado de tubos hacia el fondo, esta vez se usa
únicamente mezcla de 1/40 (1/2 bolsa de cemento por 0.80 m 3 de material). El
relleno concluye cuando el tajeo en retirada ha quedado completamente
sellado. De tal suerte que los laterales y el techo del mineral se han unido al
relleno hidroneumático formando un todo.
Problemas del sistema
a) Atoros de tuberías
Las principales causas son:
− Que la mezcla del material contenga alto porcentaje de gruesos +1/2” y
la presión de aire sea menor a 50 Lb/puIg2.
− Exceso de carga en la bomba por descuido del operador.
− Desperfecto en la válvula Check que no cierra bien y hay fuga de aire
por lo que no trabajan bien las bombas.
− Cuando la carga excede a la densidad, por lo general debido a un error
del operador
− Cuando las distancias exceden de los límites calculados, más aún si han
exceso de codos que ejerzan resistencia al flujo de la carga.
b) Recomendaciones
− Cuando la presión del aire baja de 50 Lb/puIg2 no se debe operar el
sistema.
− Se debe tener un buen acoplado de tubería y más aún en los codos
tanto para facilitar el funcionamiento del sistema como para evitar
accidentes.
7/16/2019 Relleno Hidroneumatico
http://slidepdf.com/reader/full/relleno-hidroneumatico 52/70
− Las barreras deben ser cuidadosamente reforzadas así como el
entablado, cuya separación no debe exceder de 4” porque se corre el
riesgo de que reviente el polietileno que funciona como capa
impermeable.
− Se debe llevar un control estadístico de la tubería y codos a fin de dar un
mantenimiento preventivo en las reparaciones y cambios o giros de
tuberías.
Granulometría
El tamaño del grano del material es variable, pero lo importante es que debe
funcionar entre ciertos límites, fuera de los cuales no cumple su cometido;
dichos limites son: tamaños de grano superiores a 9 mm no deben exceder del
20%, tamaños inferiores a 0,075 mm no deben exceder al 20% del total.
Análisis de malla usado en Carahuacra,
7/16/2019 Relleno Hidroneumatico
http://slidepdf.com/reader/full/relleno-hidroneumatico 54/70
Leyenda de la operación de Relleno Hi
MEJORAMIENTO DE RELLENO PASTA EN MINA ARES
I.- RESUMEN.-
La puesta en operación de la Planta de Relleno en mina Ares se produjo hace
cuatro años, desde los inicios, el relleno bombeado a interior mina se concibió
como una mezcla de concreto de baja resistencia controlada, posteriormente
como un mortero de baja resistencia, por lo que se utilizó un diseño paraconcreto del ACI ( Instituto Americano del concreto). Esta mezcla se realizaba
obteniendo volúmenes absolutos de los componentes, incluyendo el aíre
atrapado en la mezcla, la cantidad de cemento utilizado para este diseño fue de
180 Kg./m3 (11.3% de cemento), como dosificación básica, llegando ha utilizar
en algunos casos 260 Kg./m3 (15.9% de cemento), éstos considerando el
porcentaje de cemento, referido al total de la mezcla (incluyendo el agua).
Con el objetivo de reducir el uso de cemento, se concibe la mezcla como una
pasta, por lo tanto debería ser tratado como tal, el cemento tenía que estar
referido a los pesos sólidos incluyéndose éste, y la cantidad de agua tenía que
estar ligado al slump y a la relación de cemento, para obtener las resistencias
requeridas.
A partir de esta concepto se puso en práctica la utilización del relave que
después de un proceso de desaguado aporta los finos como lubricante y
componente. Se realizó una serie de ensayos en laboratorio obteniendoresultados favorables de bombeabilidad, sin afectar su resistencia; las pruebas
indicaron trabajar con slump de 5 y 6 pulg. En base a este se elaboraron
diseños exclusivos para estos materiales, en donde: el relave, el slump y la
granulometría del agregado, son las variables más importantes, para reducir el
cemento sin afectar su bombeabilidad, trabajabilidad, tiempo de fraguado y
resistencia requerida. El uso de relave como complemento del relleno nos ha
7/16/2019 Relleno Hidroneumatico
http://slidepdf.com/reader/full/relleno-hidroneumatico 55/70
significado reducir costos, así como aumentar la capacidad de almacenamiento
del depósito de relaves y la preservación del medio ambiente.
II.- PRINCIPIOS BÁSICOS DEL RELLENO EN PASTA EN MINA ARES.-
La pasta es una mezcla de agua con sólidos de alta densidad que contienen
abundante partícula fina. Su bajo contenido de agua (10% a 20%) hacen que
esta mezcla tenga una consistencia espesa y que pueda ser medida por el
cono de Abrahams según la norma ASTM para concreto, las partículas de
diferentes tamaños no se segregan ni se sedimentan cuando la pasta está la
tubería, un requisito indispensable para obtener materiales pastosos es que al
menos un 15% en peso de la mezcla tenga partículas de tamaños menores de
20 micrones (malla<635 ).
El material de relleno en pasta es en conjunto bombeable, fluído no
newtoniano, que consiste generalmente de relaves de mina y cemento, en
nuestro caso la pasta lo componen agregado tamizado y relave desaguado.
III.- ETAPAS PARA LA REDUCCION DEL % CEMENTO
Desde la puesta en operación de la Planta de Relleno hasta la actualidad,
consideramos tres etapas muy marcadas:
III.a. Primera Etapa .-( 1998-2,000)
El relleno bombeado consiste de agregados de hasta 3/8” de tamaño, con
11.3% en peso de cemento y 14 % en peso de agua, el alto contenido decemento se debe principalmente a que el uso de este material es necesario
para hacer posible una mezcla bombeable a través de la tubería, es decir, el
cemento contribuye a añadir la suficiente cantidad de finos al agregado para
lograr que se forme la pasta. En esta etapa también se utilizó la dosificación de
260 Kg./m3 para preparar lozas de arranque, rellenar partes centrales y
derrumbes en los tajos. Se logró buenas resistencias en corto tiempo.
Las características para 1m3 de mezcla de este relleno son:
7/16/2019 Relleno Hidroneumatico
http://slidepdf.com/reader/full/relleno-hidroneumatico 56/70
Cemento : 180 Kg./m3
Agregado : 1416 Kg./m3
Agua : 255 l./m3
Densidad : 1985 Kg./m3
Slump : 8.5 - 10.5 Pulgadas
Propiedades físicas del Agregado:
% Grava : 12.0
% Arena : 69.1( A. Gruesa A. Media A.
Fina)
40.9% 19.5%
8.7% % Finos : 18.9 - 22.5
% Ultra finos : 4 - 5.5 ( este dato se infería).
Peso Específico : 2.185 TM./m3
Peso U.Suelto H : 1.180 TM./m3
% Humedad : 12.1 ( en época de sequía ).
% Absorción : 10 %
III.b.- Segunda Etapa.- (2,000-2,001)
Al concebir la mezcla como una pasta, el contenido de cemento, en el diseño,
tenía que estar referido al total de material sólido.
Con estos dos conceptos a partir del año 2,000, se realizan una serie de
ensayos de laboratorio, luego se prueban en el campo, logrando estandarizar la
dosificación de 150 Kg. de cemento por m3.
Realizando una serie de análisis se implementa a mediados de año un diseño
con una dosificación de 120 Kg. de cemento, incorporando a la mezcla el uso
del aditivo sika Pump, con el objetivo principal de reducir la presión de bombeo,
al bombear con menor slump a mayores distancias, llegando ha obtener en el
mes de Diciembre un promedio ponderado de 94 Kg. de cemento, con esto el
promedio ponderado del año fue de 149 Kg. de cemento por m3 de pasta.
Las características de este relleno para 1m3 de mezcla son:
7/16/2019 Relleno Hidroneumatico
http://slidepdf.com/reader/full/relleno-hidroneumatico 57/70
Cemento : 120 Kg./m3
Agregado : 1550 Kg./m3
Agua : 160 l./m3
Densidad: 1930 Kg./m3
Slump : 7 - 8.5 Pulgadas
Propiedades físicas del Agregado:
% Grava : 24.4
% Arena : 54.4 ( A. Gruesa A. Media A.
Fina)
24.2% 13.8% 16.4%
% Finos : 16.0 - 17.0 % Ultra finos : 7 - 7.5 ( dato que se infiere para el diseño).
Peso Específico : 2.025 TM./m3
Peso U.Suelto H : 1.265 TM./m3
% Humedad : 17.5 - 30.0
% Líquidos : 13.0 - 24.0
A partir del mes de mayo del 2001 se realizaron varios cambios,
se suspendió el uso de aditivo, ya que al utilizar menos de 100 Kg. de cementopor metro cúbico, el aditivo no reaccionaba obteniendo resultados iguales sin el
uso de éste.
III.c.- Tercera Etapa (Uso Actual).-
En este periodo se puso en práctica la utilización de relave como aportante de
finos y a la vez se utilizó puzolana para que reduzca la exudación de la mezcla
y el fraguado no se prolongue debido a que el relave tiene un alto porcentaje de
humedad. Haciendo los ensayos respectivos en laboratorio, se obtuvoresultados favorables de bombeabilidad, sin afectar su resistencia requerida, se
empezó a trabajar con slump de 7 y 8 pulgadas, que era lo recomendable en la
literatura de relleno en pasta, a la vez que se elaboró un diseño exclusivo para
estos tipos de materiales, en donde el agua, el slump y la granulometría del
agregado, son las variables mas importantes, para poder reducir el cemento.
Al obtener estos parámetros en laboratorio; se puso en práctica
en el campo, reduciendo cemento en forma secuencial (120, 100, 90, 80, 60,
7/16/2019 Relleno Hidroneumatico
http://slidepdf.com/reader/full/relleno-hidroneumatico 58/70
55, 50 Kg. de cemento por m3 de pasta), cada dosificación era comprobada
con sus ensayos de resistencia y corrección de la mezcla agregado + relave.
Se puso en práctica la dosificación de 45 Kg. de cemento por m3,
esto se pudo realizar al comprobar que las dosificaciones anteriores no tuvieron
problemas de bombeabilidad y resistencia, se llegó ha obtener buenos
resultados por lo que se utilizó hasta finales de año, obteniendo durante estos
meses un promedio ponderado de 56Kg de cemento por m3 de pasta. El
promedio ponderado del año 2001 se redujo significativamente a 84 Kg./m3,
con relación a los años anteriores.
La reducción de cemento hasta 45 Kg./m3 se debió a lo siguiente:
Se realizó ensayos con diferentes proporciones de agregado + relave,
principalmente:
Agregado 80% ------- Relave 20%
Agregado 70% ------ Relave 30%
Agregado 60% ------ Relave 40%
Se elaboró diseños con diferentes slump (7, 6, 5.5, 5 y 4.5 pulgadas), para
obtener datos de resistencia y verificar si se comportaba como una pasta.
Las características para 1m3 de este relleno son:
Cemento : 45 Kg./M3
Agregado: 800 Kg./M3
Relave : 940
Kg./M3 Agua : 65 l./M3
Densidad : 1890 Kg./M3
Slump : 4.5 - 6.5 Pulgadas
7/16/2019 Relleno Hidroneumatico
http://slidepdf.com/reader/full/relleno-hidroneumatico 59/70
Propiedades físicas del Agregado:
% Grava : 18.8
% Arena : 58.6 ( A. Gruesa A. Media A.Fina)
30.0% 16.8% 11.9%
% Finos : 10.3
% Ultra finos : 12.2
Peso Especifico : 1.985 TN./m3
Peso U.Suelto H. : 1.350 TN./m3
% Humedad : 19 - 32
% Líquidos : 14 – 25
El uso de relave como aportante de finos lo preparamos clasificando la
pulpa y luego desaguándolo por medio de una zaranda vibratoria de alta
frecuencia. Los parámetros actuales de operación son:
RELAVE EN PULPA RELAVE DESAGUADO
% DE SÓLIDOS 42 – 50 73% < 20 um. (-635) 42 9 – 10DENSIDAD (gr./l) 1290-1320 1790-1820
Cuadro 1
IV.- PARÁMETROS ESENCIALES PARA LA REDUCCIÓN DE CEMENTO
IV.1 Granulometría del agregado y relave.-
El análisis granulométrico en un inicio se realizaba solo hasta la malla N°
200 (74 um), de este % de finos hallado se infería el % que pasaba la malla
N° 635 (20 um); posteriormente se implementó esta malla obteniendo
resultados mas confiables.
Luego se empezó a tomar en cuenta el % de arena gruesa que tenía la
mezcla de agregado y relave, de la experiencia adquirida se llegó a la
conclusión de que no solamente se necesita el % requerido de material
pasante la malla de 20 micrones (635), sino que también el % de arena
7/16/2019 Relleno Hidroneumatico
http://slidepdf.com/reader/full/relleno-hidroneumatico 60/70
media, arena fina y finos debe de ser lo suficiente para poder envolver a la
Grava y arena gruesa existente, formando una pasta bombeable y no
segregable, es decir manteniendo su cohesión entre las partículas gruesas y
finas.
IV.2 Diseños de mezcla utilizados.-
El diseño inicial de la mezcla se trataba como si fuera un Concreto de baja
resistencia, dicho diseño se realiza obteniendo los volúmenes absolutos de
los materiales incluyendo el % de aire atrapado. La corrección del agregado
se hacia por su humedad y % de absorción de éste. Este diseño, conforme se
fue reduciendo el porcentaje de cemento ya no era recomendable su uso,puesto que se obtenía datos erróneos.
Cuadro 2
Después de concebir que era una pasta, por lo tanto debía ser tratado como
tal, utilizando el % de líquidos que tenía el agregado, ya no el contenido de
humedad y el cemento tenia que estar referido a los pesos sólidos
incluyéndose, por lo que el agua tenia que estar ligado al slump y a la relación
con el cemento, estos parámetros bastantes importantes para lograr una
resistencia optima.
Actualmente, luego de varios análisis partiendo de datos hallados en
laboratorio se tiene un diseño más real, por lo que coincide con lo que se
realiza en el campo. Este diseño incluye al relave de acuerdo al porcentaje
que se utilice.
DOSIF ICACION
D E C E M E N T O
K G . / M 3
D I S T A N C I A
PLANTA - (T- 261)
M E T R O S
S L U M P
( P U L G A D A S )
P R E S I O N D E
B O M B E O
( B A R E S )
180 365 10.5 60120 365 8 8045 365 5.5 100
7/16/2019 Relleno Hidroneumatico
http://slidepdf.com/reader/full/relleno-hidroneumatico 61/70
IV.3 Trabajabilidad de la mezcla.-
1. Esta relacionado con la cantidad de agua utilizada y con la granulometría
del agregado y relave.
2. Esta definida por la mayor o menor dificultad para el mezclado, transporte,
y colocación.
3. El método tradicional para medir la trabajabilidad es el “Slump” o
asentamiento con el cono de Abrahams, se da en pulgadas.
IV.4 Consideraciones en el diseño y la operación del Relleno en Pasta
1. El control del slump, es una variable importante en la reducción de
cemento y control del agua de mezclado.2. En el diseño actual el slump se controla para ajustar la dosificación, un
slump mayor del que se venia registrando, es indicativo de que la
granulometría total de la mezcla (agregado + relave) ha variado, siendo
mas gruesa, por lo tanto es necesario reducir el agua para mantener el
slump requerido, previa rectificación del % de finos.
3. Si la mezcla tuviese un slump demasiado alto con relación al requerido,
sin haber cambiado ningún parámetro, se puede producir segregación, por lo tanto, es necesario reajustar la granulometría total, recalculando las
proporciones de lamponadas de agregado y relave, para mantener
constante el slump original sin modificar el agua.
4. Nunca se debe empezar a bajar agua aleatoriamente, pues esa es la
mejor manera de perder el control del diseño ya que no se esta atacando
el problema real que es la gradación de la mezcla de agregado + relave.
5. Si la mezcla tuviese un slump menor al requerido, sin haber modificado eldiseño, es indicativo de que la mezcla de agregado + relave se tornó mas
fina, por lo que requiere de mas agua, la solución es aumentar agregado
grueso o disminuir material fino, ya que al aumentar agua se obtendrían
altos valores de slump y los valores de resistencia a la compresión del
relleno, serían bajos.
7/16/2019 Relleno Hidroneumatico
http://slidepdf.com/reader/full/relleno-hidroneumatico 62/70
V.- EVALUACIÓN DE LA RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN.-
Las constantes pruebas a nivel laboratorio nos han arrojado resultados que
luego de un análisis detenido, nos proporcionaba datos para poder modificar
los diseños de mezclas y poder llevarlo a la práctica.
El siguiente cuadro nos muestra los parámetros utilizados al inicio de
operación, ensayando con un menor contenido de cemento y los parámetros
actuales:
RESISTENCIA A LA COMPRESIÓNCEMENTO : 3%
SLUMP: 8 PULG. SLUMP: 7PULG.
R´C (Kg/cm2)R`C (Kg/cm2)PROPOR.%R%AG. 4 Días 7 Días 14 Días 4 Días 7 Días 14 Días
60/40 1.6 2.9 4.1 2.3 4.7 5.170/30 1.5 2.4 3.4 2.1 3.1 480/20 1.4 2.2 2.8 1.9 2.7 3.2100/00 1.2 1.9 2.4 1.5 2.2 2.8
Cuadro 3
VI.- DISEÑO ACTUAL DE RELLENO EN PASTA
AGREGADO.-
Actualmente para el relleno utilizamos tres tipos de agregados:
Agregado grueso, árido piroclastico de origen volcánico, con fragmentos
heterométricos y angulosos fuertemente abrasivas posee sólo 6.5% de
contenido de finos, se utiliza para darle el porcentaje necesario de grava y
arena gruesa a la mezcla.
Agregado fino, Puzolana, áridos de naturaleza volcánica son polvos o
barros de origen eruptivos, tiene alto porcentaje de absorción y porosidad,
contiene aprox. 20.5% de partículas ultra finas (< 20um).
Gráfico 1
7/16/2019 Relleno Hidroneumatico
http://slidepdf.com/reader/full/relleno-hidroneumatico 63/70
Agregado medio, extraído de Cantera, material zarandeado a ¾” como
máximo, contiene aprox. 12% de ultrafinos, con bajo porcentaje de absorción
(4%)
Estos agregados se mezclan mecánicamente en proporciones con relación a su
peso, para un determinado diseño de mezcla.
Realizando diversas combinaciones llegamos a obtener hasta 11 diseños de
mezclas, pero las más usadas son: ( cuadro 4)
TIPO 1
Nª Lampón Material Pesos/M3. (TN.) Porcentajes1 AC 0.23 13.98%1 APm 0.26 15.69%1 AGm 0.22 13.27%3 R 0.94 57.06%
TOTAL 1.65 100.00%
0 Dias 4 Dias 7 Dias 14 Dias
Edad
0
1
2
3
4
5
6
K g . / c m 2
60/40 70/30 80/20 100/00
RESISTENCIA A LA COMPRESION
Slump : 7 pulgadas
3% de cemento
7/16/2019 Relleno Hidroneumatico
http://slidepdf.com/reader/full/relleno-hidroneumatico 64/70
Cemento : 30 Kg. /m3
2.1%
Peso para 1 m3 de mezcla : 1.65 Ton/m3
Slump : 4.5 pulg.
Resistencias a la Compresión obtenidas:
• A los 3 días : 2.75 Kg./cm2
• A los 7 días : 3.95 Kg./cm2
• A los 14 días : 5.89Kg/cm2
Cemento : 45 Kg./m3 3.1%
Peso para 1 m3 de mezcla : 1.65 Ton/m3
Slump : 4.5 pulg.
Resistencias a la Compresión obtenidas:
• A los 3 días : 4.12 Kg./cm2
• A los 7 días : 5.84 Kg./cm2
• A los 14 días : 6.82 Kg./cm2
OPERACIÓN DE RELLENO.-
La mezcla es bombeada a los tajos mediante tuberías de alta presión,
actualmente este relleno se realiza en dos etapas:
1. Para esta etapa se utiliza el relleno como piso a lo largo del tajo, se utiliza
un diseño de mezcla que tenga una resistencia a la compresión necesaria
para poder resistir sólo el transito de personal que va ha realizar lasegunda etapa, la mezcla se dosifica con 30 Kg. de cemento por m3 de
pasta (ver cuadro n.).
2. En esta etapa final se rellena en retirada con el diseño de mezcla que
tenga una resistencia de 4.5 Kg./cm2 que es la que soporta el transito del
Scoop eléctrico de 1.5 Yd3 a tres días de fraguado, sólo en las partes
centrales, que se utilizan para cambios de pisos, usamos diseños que
fraguan a un día alcanzando la resistencia requerida por el scoop. Cabemencionar que se rellena el 83% del espacio vacío del tajo, de los cuales
7/16/2019 Relleno Hidroneumatico
http://slidepdf.com/reader/full/relleno-hidroneumatico 65/70
el 57% lo representa la 1ra. Etapa y el 26% la segunda. (0.8m. de espesor
de relleno, para tajos de 3m de alto)
DISEÑO DE MEZCLA PARA 1M3
RELAVEPeso total (Kg.) 1,017.4 1,225.5 1,369.3 1,621.5% de sólidos 78 75.5 76.68 75.7Peso de contenido sólido (Kg.) 793.5 925.2 1,050 1,227.5Peso de contenido líquido (Kg.) 223.8 300.2 319.3 394% de relave 60 70 80 99AGREGADO
Peso total (Kg.) 628.8 449.4 296.9 14% contenido liquido 15.87 11.76 11.6 11.31
Peso de contenido sólido 529 396.5 262.5 12.4Peso de contenido líquido 99.8 52.8 39.4 1.6% de agregado 40 30 20 1CEMENTO
% de cemento 3 3 3 3Peso de cemento (Kg.) 40.9 40.9 40.6 38.3Peso de agua 172.9 139.3 126.2 111.8Slump 8 7 7 8Peso total (Kg) 1,860 1,855 1,833 1,786% de sólidos en la mezcla 74 % 73.5% 73.8% 71.6%
Cuadro 5
CONSUMO DE CEMENTO
Desde los inicios de operación de la Planta se procedía a enviar lechada de
cemento a lo largo de la línea de relleno hasta el tajo con la finalidad de lubricar
las tuberías, ésta lechada tenía una dosificación de 200Kg por metro cúbico con
un promedio de 6 m3 cada inicio de relleno, actualmente ya no aplicamos este
método y lo que utilizamos para lubricar es la lechada de relave, es decir
bombeamos relave al 100% con un Slump de 10.5”. El cemento que utilizamos
es Pórtland Puzolánico TIPO 1P, con 30% de puzolana y un Cinkler de 70%
como máximo, su peso específico es de 2.86 gr./cm3.
7/16/2019 Relleno Hidroneumatico
http://slidepdf.com/reader/full/relleno-hidroneumatico 66/70
VII.- RELLENO PASTA CON 100% DE RELAVE.-
Se realizó diversas pruebas a nivel laboratorio, llevándolas posteriormente a la
práctica, obteniendo resultados aceptables. Nuestro principal problema es que
no se alcanza las resistencias requeridas al tiempo de minado, utilizándolo sólo
como relleno del tajo en una primera etapa, completándolo luego con la
191
149
84
62
1999 2000 2001 2002
AÑO
25
50
75
100
125
150
175
200
P R O M . P O N D
K G . / M 3
VARIACION DE USO DE CEMENTODE 1999 A 2002
Gráfico 2
pasta compuesta de agregado, relave y dosificación de cemento, que si alcanza
la resistencia que necesitamos para el minado.
Los resultados de la pasta con 100% de relave lo apreciamos a continuación:
RESISTENCIA A LA COMPRESIÓNSLUMP: 6 PULG.
R´C (Kg/cm2)
PROPOR.%R%AG. % CEMENTO 0 Días 4 Días 7 Días 14 Días
7/16/2019 Relleno Hidroneumatico
http://slidepdf.com/reader/full/relleno-hidroneumatico 67/70
100/00 3.0 0 1.9 2.4 3
100/00 5.0 0 2.1 2.7 3,8
Cuadro 6
VII.- ANÁLISIS DE RENTABILIDAD AMBIENTAL
La minería se ha consolidado como una actividad fundamental en el desarrollo
del país aportando una importante cantidad de divisas a la economía nacional y
generando un posicionamiento sectorial de avanzada creciente respecto a los
otros sectores de la economía nacional. La prevención de la contaminación
comprende en forma inherente herramientas de gestión ambiental orientadas al
uso eficiente de recursos por medio del trazado de metas orientadas a
optimizar el consumo de energía y materiales en términos de optimización de
variables ambientales
En nuestro realidad la reutilización de un desecho o residuo del proceso
productivo minero (relave). El sistema de gestión ambiental debe ser empleado
como una herramienta en la administración de aquellos componentes
interactúan tes con el medio ambiente que puedan ejercer algún impacto
potencial. En la tabla Nº 1 se establece la evaluación Costo/Beneficio de lo
mencionado
Cuadro 7 : Evaluación Costo/Beneficio
COMPONENTE
AMBIENTAL
EFECTO EVALUACION COSTO/BENEFICIO
AMBIENTEFISICO
Positivo
Con la utilización de mayor cantidad de
relaves se obtendrá menor cantidad y mejor
calidad de descargas y vertimientos con lo
que el componente agua, suelo y aire estarán
mejor preservados
AMBIENTE
BIOLOGICOPositivo
La flora y la fauna se protegerán mejor al ser
elementos que interrelacionan con el
componente físico obteniendo mejor
condición para su subsistencia.
7/16/2019 Relleno Hidroneumatico
http://slidepdf.com/reader/full/relleno-hidroneumatico 68/70
COMPONENTE
AMBIENTAL
EFECTO EVALUACION COSTO/BENEFICIO
AMBIENTE
FISICOPositivo
Con la utilización de mayor cantidad de
relaves se obtendrá menor cantidad y mejor calidad de descargas y vertimientos con lo
que el componente agua, suelo y aire estarán
mejor preservados
AMBIENTE
HUMANOPositivo
Aspecto importante, el de mantener
transparentes las operaciones de la unidad
minera en concordancia con los compromisos
de calidad y posibilitar la participación de lacomunidad.
EVALUACION DE IMPACTO AMBIENTAL
Los Componentes ambientales versus actividades de Operación de Relleno el
Impacto Ambiental en los diferentes componentes ambientales es positivo, un
Impacto leve negativo es el desprendimiento de trazas de químicos del relave
en flujos subterráneos; pero es controlado por el Dpto. de Medio Ambiente.
19992000
20012002
Proyecc.
35.57
31.87
25.68
13.37
90
10
20
30
40
U S $ / m 3
AÑO
COSTO DE RELLENO EN PASTAPROMEDIOS ANUALES
Gráfico 3
7/16/2019 Relleno Hidroneumatico
http://slidepdf.com/reader/full/relleno-hidroneumatico 69/70
VII.- CONCLUSIONES.-
1) El peso o cantidad de agua va en relación con el slump y es inversamente
proporcional a la resistencia del relleno.
2) El uso de cemento es el necesario para obtener la resistencia requerida
3) El peso de cemento se obtiene de los pesos sólidos del agregado + relave
incluyendo el peso de cemento.
4) La distribución granulométrica de los agregados + relave, trata de obtener
una mezcla que satisfaga los requerimientos de finos y de arena para poder
envolver al agregado grueso (grava + arena gruesa), con el fin de tener una
mezcla bombeable.
5) Los slump con los que se trabaja actualmente están en el rango de 4.5 - 6.5
pulgadas, con los cuales se ha podido reducir cemento sin disminuir la
resistencia requerida, para llegar a estos valores se realizaron diversos
ensayos, dejando de usar de slumps (entre 7 y 8 pulgadas) recomendadospara los rellenos en pasta.
6) El tener diferentes diseños de mezcla, a dado buenos resultados para la
operación, tanto en bombeabilidad y resistencia.
7) El control de calidad de la mezcla (granulometría) y el bajo slump
(consistencia) con que se bombea nos proporciona una adecuada
resistencia ala compresión.
8) La incorporación de relave hizo posible la reducción del porcentaje decemento en la mezcla.
7/16/2019 Relleno Hidroneumatico
http://slidepdf.com/reader/full/relleno-hidroneumatico 70/70
9) Al bombear con 100% de relave se obtienen resistencias no adecuadas
para el transito del scoop eléctrico, esto a los cuatro días de curado,
además se comprueba una vez más la importancia que tiene el Slump y el
% de sólidos para este tipo de relleno.