MTODOS DE EXPLOTACIN SUBTERRNEA

RESUMEN

Son muy variadas las labores mineras dentro de una mina subterrnea, es as que dentro de la produccin y desarrollo para la explotacin de dicha mina se realizan una amplia gama de programas que permitirn llevar a cabo todas las lobares planeadas, es all donde las chimeneas, labores subterrneas verticales o inclinadas; y rampas, labor subterrnea en forma de espiral, cumplen un rol importante porque ayudar dentro de la produccin ya sea como enlaces o cmo mtodos de explotacin, pero generan una gran ayuda en la explotacin. Es as que dentro del programa de produccin y desarrollo, se tienen en cuenta diversos factores antes de realizar la explotacin, desde factores geolgicos hasta los econmicos, para poder obtener una ptima produccin del recurso mineral que se est explotando, al igual que estos factores, existen criterios que se involucran dentro de la produccin; cabe resaltar los ms importantes que son el ritmo y vida de la mina, pues estos dos condicionantes nos permiten encaminar un negocio minero rentable.

OBJETIVOS

I. OBJETIVOGENERAL

Describir a las chimeneas y rampas como desarrollo y produccin en la explotacin minera.

II.OBJETIVOSESPECIFICOS

Definirrampasychimeneaseneldesarrollo deproduccinDefinir el almacenaje del mineral Ore pocketMencionarelplaneamientodedesarrolloparaservicios.Describirlosdistintosprogramas arealizarseeneldesarrollo de produccin.Mencionar loscriteriospara laconstruccin debodegas yalmacenesDescribir enqu consisteun sumideroy estacinde bombeoen labores subterrneas como chimeneas.

CALCULO DE LA LEY DE CORTE

1. MARCO TEORICO

La definicin de los lmites econmicos de explotacin de un rajo, se basar en unmodelo econmico de beneficio nulo al extraer la ltima expansin marginal.Esquemticamente lo podemos ver en la siguiente figura:

Sabemos que la extraccin de M1 nos ha reportado beneficios mayores que cero, la pregunta es: La extraccin de M2 nos reportar un beneficio mayor que cero?. Si as fuese significara que M2 por s solo permite la extraccin de su estril asociado E2, as como M1 logr pagar los costos asociados a la extraccin de E1. El asunto ahora es evaluar si vale la pena extraer la lonja adicional o la que llamamos la ltima expansin marginal.

Teniendo en cuenta lo anterior y recurriendo al formulismo se tiene que:

Debemos comprobar ahora si es conveniente realizar o no la expansin marginal,

entonces si:

Este modelo permitir obtener las lneas finales de nuestro rajo en una zona tal que el estril es pagado nica y exclusivamente por el mineral sin que se produzcan prdidas ni ganancias, en funcin de las variables y costos estimados para la futura explotacin.

2. CALCULO PRCTICO DE LA LEY DE CORTE

2.1 METODO ANALITICO.

Para calcular la ley de corte debemos considerar tanto el costo mina como el costo planta, los cuales generalmente varan durante la vida til de explotacin, ya que las distancias para el transporte del mineral como del estril varan, adems el tratamiento de la planta cambia dependiendo de las caractersticas del mineral alimentado.

Estas pueden variar dependiendo de la profundidad que se explote, por lo que en ambos casos se debe ocupar la mejor estimacin posible.En este sentido podemos decir que en funcin de los costos estimados para laextraccin de un bloque del yacimiento, definiremos una ley que permita discriminar un bloque como mineral o estril, la cual llamaremos.

LEY DE CORTE CRTICA

La expresin para calcular la ley de corte se define de la siguiente manera:

Entre los costos que necesitamos para realizar el calculo de la Ley de Corteencontramos aquellos que se producen en la explotacin misma de la mina y de todo aquello que lo rodea, ya sea lo concerniente al transporte, al carguo, a la extraccin misma, a la compra de equipos, al traslado de los mismos, etc. Tambin tenemos costos en la planta ya sea por tratamiento del mineral y por el tratamiento del concentrado en la refinera.Todos estos datos fueron facilitados por la planta.

La clasificacin de los itemes de los costos se especifican a continuacin dependiendo del sector en que se encuentran, estos son:1. Costos Directos de Mina tenemos los siguientes itemes:

- Costo de Perforacin.- Costo de Tronadura.- Costo de Carguo.- Costo de Transporte.- Costo de Servicio.- Administracin.-Se tiene tambin un costo de Depreciacin de los equipos mineros.

2. Costos de la Planta especificados en el siguiente esquema:

- Costo de tratamiento de mineral.- Costo de Administracin central.

3. Costos de traslado y transporte e instalaciones de los equipos y maquinarias en la faena o el traslado de los puertos.

Tambin necesitamos a parte de los costos, la Recuperacin metalrgica entregada por la planta y la cual corresponde a un 95%. Para el precio el valor que usaremos ser el que es entregado por la Cochilco correspondiente al da 17 de Octubre del 2003 que corresponde a 88 (CU$/Lb).

Por lo tanto la Ley de Corte para el Proyecto el Zorro es:

2.2 METODO GRAFICO DEL CLCULO DE LA LEY DE CORTE.

Los intervalos de leyes con sus respectivos tonelajes y sus leyes medias y leyes ponderadas fueron obtenidos de los Reportes entregados por el Data mine los cuales fueron manipulados para obtener los resultados que a continuacin se muestran:

La frmula del Beneficio ( B = I C), con los ingresos reales del proyecto en elcual estn involucrado el precio del Cobre, la recuperacin metalrgica y el costo de refino, mientras que en los costos estn involucrados los mismos que se utilizaron en el clculo dela ley Terica.

La frmula queda como sigue:

Ahora para calcular la Ley Terica en forma grfica hay que dejar la funcinBeneficio en funcin de la ley, fijndose el precio, los costos y la recuperacin metalrgica quedando el beneficio en funcin de la ley.

La funcin es la de una recta y queda como a continuacin se muestra:Por consiguiente el grfico obtenido de dicha operacin que nos muestra la ley de corte en forma grfica es el siguiente:

De estos clculos podemos deducir el tonelaje de mineral que esta sobre la ley de corte, tambin se puede determinar la Ley media sobre la Ley de Corte entre otros datos que nos servirn de referencia para los pasos siguientes.Primero determinaremos la cantidad de material que este sobre la ley de corte, este procedimiento se realiza interpolando las leyes con los tonelajes de la siguiente manera:

De la tabla mostrada anteriormente en la cual se muestran los rangos de leyes con sus respectivos tonelajes buscamos entre que rangos se encuentra nuestra ley corte y procedemos a interpolar el valor de la ley para poder determinar su tonelaje acumulado el cual corresponde a la cantidad de material que se encuentra sobre la ley de Corte.

Los valores corresponden a los siguientes:

Este valor es la cantidad de material que se encuentra sobre la Ley de Corte.

3. CALCULO DE LA LEY MARGINAL

Este valor es la cantidad de material que se encuentra sobre la Ley de Corte.Sino que es almacenado en lugares especialmente diseados ya que pueden ser tratados en tiempos futuros.

Para el clculo de la ley marginal se tiene la misma frmula que se us en el clculo de la ley de corte pero con la diferencia de que el costo de mina se iguala a cero. (C.M = 0 )

4. CALCULO DE LA RAZON DE REMOSION ECONOMICA (RE)

La razn de remocin econmica se define como el nmero de unidades de estril que es necesario remover para despejar una unidad de mineral en forma econmica.

El RE es sensitivo a los cambios en los costos de operacin y stripping, leyes yprecios de los productos.Para el clculo de la razn de remocin econmica ocuparemos un costo de estril que corresponde a 1.1 (US$/Ton de material)

Para calcular la razn de remocin econmica se utiliza la siguiente formula:

Para mina el Zorro la razn de remocin econmica corresponde a:

5. CALCULO DE AS CURVAS TONELAJE V/S LEYLa siguiente tabla muestra los intervalos de leyes con sus respectivos tonelajes de los cuales se proceden a generar las curvas tonelaje v/s ley.

Para generar la curva TONELAJE V/S LEY MEDIA ocuparemos la columna 4 que corresponde al tonelaje acumulado con la columna 5 que corresponde a la ley media ponderada del yacimiento.Para generar la curva TONELAJE V/S LEY DE CORTE ocuparemos la columna 4 que corresponde al tonelaje acumulado con la columna 1 pero con su lmite inferior.

6. CURVAS DE STRIPPING

Despus de obtener la ley de corte, ley media ponderada, razn econmica,Procederemos a calcular las curvas de stripping para diferentes precios del metal y con distintas leyes.

Se utilizara la frmula de la razn econmica, luego tenemos los siguientes datos:

7. PIQUEElpique, enminera, es una perforacin en formaverticalen la cual se puede descender encabrias(ascensores) a profundidades de la tierra. stas, por lo general, en la pequeaminerasuelen tener profundidades que van de 25 metros y en la granmineratener profundidades de 1000 metros.Al fondo de los piques se encuentrangaleras, las cuales son fortificadas, ventiladas e iluminadas, su tendencia es en formahorizontal( tipo tneles) que se dirigen a frentes de explotacin deminerales, ya seacarbn,cobreu otros.Los piques se usan a interior mina para poder acarrear mineral de un nivel superior a otro inferior, a esos piques se les llama Piques de acarreo.

8. CHIMENEA:

En minera, una chimenea es una labor vertical entre dos galeras excavada en sentido ascendente. Sus funciones pueden ser varias:

Ventilacin;TransportedematerialAccesodeserviciosEvacuacindeemergencia. Los mtodos de ejecucin son tpicamente dos:

a) Excavacin manual, en sentido ascendente por medio de andamios o estructuras que permitan a los mineros excavar hacia arriba hasta conectar las dos galeras.

b) Con tcnicas mecanizadas de perforacin, conocidas como raise boring.

Consiste en ubicar un equipo de perforacin en la galera superior, y realizar la perforacin, primero en sentido descendente, conectando barrenas sucesivamente hasta llegar a la galera inferior. Una vez all, se conecta el escariador que por medio de rotacin y tiro ir excavando en sentido ascendente hacia la mquina, dejando caer el material a la galera inferior.

9. CONCEPTO DE RAMPAS

Las rampas son llamadas tambin desarrollos inclinados o galeras inclinadas actualmente se estn convirtiendo en una caracterstica comn de desarrollo minero, cuyos objetivos fundamentales son los mismos que las chimeneas es decir como medios de comunicacin entre dos niveles horizontales. Su inclinacin se en cuenta entre el 14% al 10%; lo que hace posible el fcil y simple transporte de maquinaria.

Su uso debe ser planificado como vas de produccin si el mineral va a ser izado, lo cual se puede ejecutar de dos formas diferentes:10. ORE PASSEl mineral es descargado por un ore pass (Echadero, pique de trapaso otras paso de mineral) donde se mueve por gravedad, siendo descargado en el nivel ms bajo mediante vehculos por una rampa o inclinado.

La desventaja del uso de combinado de rampas y ore pass radica en que hay prdidas de tiempo de carguo y recargu.Los factores que favorecen el uso de ore-pass:No hay prdida de tiempo.Menos peligro para el operador.Menos costo de mantenimiento y operacin para vehculos de transporte.Disponibilidad de chutes automticos para cargar camiones y fajas.Alta productividad, los alimentadores pueden cargar camiones en 1 o 2 minutos.

11. ALMACENAJE DE MINERAL ORE-POCKETEs considerado un recipiente para el almacenamiento temporal de mineral en una mina.

Se debe contar con una capacidad adicional a la requerida por la produccin normal de lamina. La extraccin del mineral producido se efecta mediante piques, inclinados y/o galeras principales de extraccin. La preparacin de estas labores debe ser rpida aunque esto implique elevar los costos, porque estos tiempos perturban el ciclo de minado, y el sistema de extraccin por mltiples vas debe funcionar inmediatamente. El tamao correcto del pocket depende de la manera como se efecta el izaje del mineral.

12. CONSTRUCCINDEBODEGASY ALMACENES

Generalmente en la etapa de construccin se realizan actividades para establecer y perpetrar las instalaciones para la extraccin, tratamiento y transporte de los recursos minerales, esas instalaciones incluyen infraestructura productiva energtica y vial; posteriormente el acondicionamiento de maquinarias y equipos. La construccin y el desarrollo a menudo se realizan en forma simultnea. Los criterios ms importantes para la construccin de una bodega son:

Unaodosgras conpuertas grandes.Facilidad deacceso dediferentes lugares.reasdeservicio paraelmantenimientoreasseparadasparaoperaciones desoldadurasrea paramontajes yreparaciones deequipos yneumticos.reaparapreparacin debaterasreasdetrabajos equipadasparatalleresUnalmacnderepuestosreasparalavar ylimpiar equipos

SUMIDEROY ESTACINDE BOMBEO

12.1. Bombeo y desage en minas subterrneas

La capacidad de bombeo requerida en las minas subterrneas vara considerablemente. En algunas minas, debe depurarse el agua usada y ser reciclada para atender las necesidades operativas del resto de instalaciones y reducir los costes. En otras, por el contrario, se han de bombear millones de litros de agua cada da de cada ao, es indudable que el tamao e infraestructura de mina va a ser un factor muy a tener en cuenta, y desde luego los grandes avances que han ido apareciendo para esta actividad. El agua que tiene que ser extrada de las minas no es H2O pura, contiene tanto:

Partculas slidas, entrelas quese incluyenfinos procedentesdela perforacin, grandes partculas abrasivas y varios tipos de lodos que pueden resultar dainos para los equipos que se utilicen para su extraccin.

Productos qumicos, que seencuentran disueltos enel aguade mina,estos productos producen un agua altamente corrosiva que igualmente pueden afectar gravemente a los equipos de bombeo. El diseo de la red de bombeo o desage de una mina subterrnea, va a ser muy variable con el transcurso del tiempo, ya que el diseo de una explotacin en origen va ser muy definido, pero con el paso del tiempo y con la ampliacin del campo de explotacin, esta red tendr que variar ya que comenzar a variar tanto la longitud de las galeras como la profundizacin, por lo tanto en cada planta habr un depsito general, y de este en un momento dado ser desde donde se bombear al exterior, pero puede ser que con el paso del tiempo pueda dejarse de bombear al exterior y pueda servir de depsito secundario para bombear a otro principal y si este se sita a una cota inferior solo por una conduccin por gravedad pase el agua del uno al otro. Podemos en cada caso atender a diferentes tipos de bombeo:

12.2. DesageprincipalLa recogida y extraccin de las aguas constituye la instalacin de desage propiamente dicha, en trminos generales el agua se recoge en las galeras, en cunetas practicadas a piso en la base de uno de los hastales que conforman la galera, lo normal es que vayan hormigonadas y con una pendiente mnima de 1 por1000, y dirigida esa pendiente hacia unas galeras colectoras que normalmente estn situadas unos 4 metros por debajo del piso de la llamada sala de bombas, incluso se puede recoger el bombeo de otras zonas de la mina y se conduce esta agua a este nivel ms bajo de bombeo general. Para determinar el volumen de estas galeras colectoras hay que conocer el sistema de funcionamiento del desage, y este va a depender del caudal de aporte y si las bombas van a funcionar con o sin interrupcin, en principio sera conveniente que las bombas trabajasen a un turno donde haya menor consumo de energa, por lo tanto el volumen de las galeras necesita una capacidad para recoger el caudal de agua de las restantes horas de desage parado. En rgimen normal debe de haber dos galeras, una en funcionamiento y otra en limpieza y reserva, sabiendo que una de las funciones que cumplen estas galeras es la servir de decantacin para el agua que llega; estas se disponen simtricas con relacin a la sala de bombas y se comunican con ellas por pocillos verticales por los que baja la tubera de aspiracin, que termina en la alcachofa rodeada de una envoltura de tela metlica para evitar la entrada de elementos que puedan fastidiarla bomba. Las salas de bombas son galeras ensanchadas y revestidas de hormign, deben tener un puente gra para mover las piezas pesadas con la mayor facilidad posible, y sobre todo deben estar bien ventiladas, ya que los motores que alimentan dichas bombas desprenden mucho calor; lo normal es que se construyan en zonas muy cercanas a los pozos o planos de bajada a la mina, para utilizar la ventilacin limpia que entra del exterior y tambin para la colocacin de la tubera de salida al exterior. Las bombas principales de desage prcticamente todas son centrifugas y alimentadas con motores elctricos, son bombas de varios rodetes o pisos depresin, cada rodete equivale a 70 150 metros de altura de agua, por lo tanto para el clculo de la bomba a colocar en el desage principal de la mina habr que conocer el caudal de aporte, la altura a la que haya que subir el agua al exterior y las prdidas de carga.

12.3. Desagesecundariooauxiliar

Este es que se utiliza para enviar el agua a las galeras colectoras principalmente, aunque en algunos casos segn al nivel que se realiza lo hacen directamente al exterior, este es muy variable tanto en caudal como la ubicacin, por lo tanto las dimensiones de estos depsitos van a ser muy variables y no con tanto detalle en su construccin como los anteriormente descritos; e igualmente el tipo de bombas utilizadas sern muy amplio dentro de las que existen en el mercado dependiendo de la cantidad de agua a desaguar, su calidad, etc; adems si es conveniente quesean sumergibles, si tienen que estar alimentadas elctricamente o por aire comprimido. Estos equipos pueden ser atendidos por alguna persona o incluso se pueden accionar de forma automtica mediante la colocacin de un sistema de control de nivel.A continuacin vamos a ver una serie de posibilidades y soluciones que se puedan dar, o casos:-Bombeo por etapas con bombaspequeas, quenormalmente son sumergibles, y que se utilizan para mantener el agua fuera de los frentes de trabajo y para el transporte a estaciones de bombeo secundarias o principales, siempre en el mismo nivel; ests no requieren ms que un pequeo sumidero para la captacin del aguay pueden ser alimentadas tanto con corriente elctrica como aire comprimido.-Bombeo entre niveles, se empleanbombas sumergibles para el bombeoentre uno a varios niveles, a la estacin de bombeo principal ms cercana, puede darse el caso que segn a la profundidad que est situada se bombee directamente alexterior.-Drenajedepozosylugaresdetrabajo.,porcuestionesdetrabajoymantenimiento, no se construyen estaciones de bombeo complicadas tanto en los fondos de pozos y planos, como en otro tipo de labores, se constituyen unas estaciones de bombeo que pueden funcionar sin recibir atencin durante periodos de tiempos ms largos que en el caso de instalaciones fcilmente accesibles. La capacidad de bombeo requerida vara segn las circunstancias, debido a que el lodo se acumula en el fondo sin drenaje natural, es por lo que se utilizan bombas especialmente construidas para trabajar con este material.-Es importantetambin comentarque dentro dela infraestructura delamina, y que segn vaya evolucionando el campo de explotacin, es importante integrar un depsito de almacenamiento de aguas para uso en las mismas labores de interior, bien sean para riegos en los frentes o para alimentar mquinas que precisan dicho elemento para su funcionamiento o refrigeracin, este depsito se ubicar en una zona intermedia a donde se bombear el agua y luego mediante una conduccin de tuberas bajar por gravedad a las zonas de uso.

13. CruceroEs un labor minera horizontal que se realiza sobre roca estrilObra minera subterrnea que se desarrolla para intersectar una veta. O veta que tiene un rumbo perpendicular a la direccin de las vetas principales paralelas.

14. GALERA:

La labor minera ms comn es la galera. Es una excavacin horizontal, o poco inclinada, en que una de las dimensiones es mucho mayor que las otras dos. Es similar a un tnel de carretera o ferrocarril. Las galeras reciben distintos nombres segn su funcin o su posicin respecto a la roca a explotar.

La parte superior de una galera se denomina corona, y las paredes hastiales.Acceso horizontal, Excavacin horizontal de acceso a la mina

15. BY PASS

Es algo as como una lnea secundaria o de repuesto, es decir existe la lnea principal que es la que siempre est funcionando, pero en ocasiones hay que realizar alguna mantenimiento de equipos o vlvulas sobre la lnea principal, entonces abren el bypass para que siga existiendo flujo y se asla el tramo de la tubera principal donde se va a realizar la reparacin, una vez terminada se re-abre la principal y se cierra el bypass

16. FILL PASSOverhand cut and fill se realiza con perforacin horizontal por sobre el material de relleno . Fill Pass: El mineral se encuentra por debajo de la zona rellena. Tpicamente se utiliza relleno de cemento . este mtodo comienza en el techo del depsito y trabaja descendentemente hasta el nivel del transporte . Se utiliza en cuerpos con baja continuidad espacial y especialmente en cuerpos constituidos de roca mineral y de caja frgil (4B 5A) . La dilucin es baja menor al 2% . La recuperacin es alta mayor a 90% . EL COSTO ES ALTO 60-180 $/T . Se utiliza en yacimiento de alta ley

CONCLUSIONES

Las aberturas construidas ya sea manual o mecnicamente hacia arriba con ngulo bastante pronunciado se llama chimenea y las aberturas inclinadas con una pendiente entre 14% a 10% se denominan rampas. Ore pocket es denominado un recipiente para el almacenamiento temporal de mineral en una mina cuyo tamao depender de la manera como se realice el izaje del mineral. El trmino desarrollo es una combinacin de una funcin que cumple la abertura en la produccin: chimeneas de servicios, ventilacin, etc. De acuerdo con el artculo N 08 del Texto nico de la Ley General de Minera, el desarrollo es la operacin que se realiza para hacer posible la explotacin del mineral contenido en un yacimiento, es as que se realizan distintos programas cmo, el programa de reservas explotables, de maquinaria y medios, de personal, de infraestructura, de produccin, de presupuestos y cronograma de actividades, para cumplir cabalmente con el desarrollo. Los sumideros son pozos de decantacin de material que se encuentran junto conlas estaciones de bombeo, normalmente son de2 a3 sumideros porestacin.

BIBLIOGRAFIA

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EL AGUA EN LA MINA, Editado en MTI Textos el 2 de noviembre de 2007- Antonio Pizarro Losilla.

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CURSO DE EVALUACIN Y PLANIFICACIN MINER, Universidad Politcnica de

Madrid - Escuela Tcnica Superior de Ingenieros.

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