Minera Subterrnea

Minera Subterrnea 24 de junio2013

[TNS. Operacin en Planta Minera - Vespertino]

Autores:Javier Arancibia RiveraVctor ArancibiaJuan Pablo HidalgoHernn Olivares AlfaroEstefano TabiloHans Fonttz Campusano

INTRODUCCIN

La explotacin de una mina es el conjunto de operaciones que permiten el arranque, el carguo y la extraccin del mineral, asegurando todos los servicios anexos en produccin normal, tales como ventilacin, fortificacin, drenaje y suministro de energa, aire y agua. Los mtodos de explotacin se definen como una forma geomtrica usada para explotar un yacimiento determinado.

El objetivo de la explotacin de un yacimiento es la extraccin de sustancias minerales, de manera que la comercializacin de la sustancia mineral proporcione la utilidad esperada.

Debe haber prospeccin general (estudio de la zona por bsqueda de ndice de yacimientos con diversos mtodos), sondajes (perforaciones para sacar una muestra de la roca para anlisis geofsico o geoqumico), galeras o piques de reconocimiento (trabajo minero de reconocer el yacimiento y sus extensiones) y cubicacin y estudio econmico

Una fase de trabajos preparatorios o infraestructura, incluye todas las labores de penetracin y divisin para permitir la explotacin. Se trata de la ejecucin de las vas principales que pueden ser verticales (piques y chimeneas) u horizontales (transporte principal) y del habilitamiento de tales labores.

Las operaciones de transporte principal y de extraccin a travs de los piques, constituyen los llamados servicios generales de una mina, como tambin ventilacin, mantencin de galeras principales, etc. Una vez reconocida y cubicada la mina, construida su infraestructura, comienza la fase de explotacin que consiste en arrancar, cargar y transportar el mineral en las unidades de explotacin para hacerlo llegar a los puntos de carguo del transporte principal.

ACCESOSCorresponden a aquellas labores que comunican el cuerpo mineralizado con la superficie, para su explotacin. Los accesos pueden ser:

Socavones: Es una labor horizontal o con una pequea inclinacin, que tiene slo una entrada. Es ms barato que construir un pique, es ms rpido, econmico y seguro.

Piques verticales: Es una labor que tiene una inclinacin superior a 45, y que puede usarse para la extraccin de personal y mineral.

Chiflones o piques inclinados: Se pueden presentar al pendiente, interceptando la veta o al yacente.

Para desarrollar los accesos, se debe proceder de acuerdo a un plan bien determinado, observando las siguientes situaciones que pueden presentarse:

1. Sacar mineral til, implica hundimiento sino se fortifica.

2. En una labor horizontal de seccin definida, solo puede transportarse una cantidad limitada de mineral u otro elemento.

3. Una extraccin mayor, significa desarrollar mayor nmero de labores.

4. Tener presente que el costo por tonelada, en una labor de desarrollo es ms caro que al extraer una tonelada de mineral durante la explotacin.

Los desarrollos pueden ser: Desarrollo Productivo: el avance se realiza extrayendo mineral, lo que se utiliza bastante donde la mena es ms blanda que el estril en vetas de potencia media.

Desarrollo Improductivo: cuando el avance se realiza en estril.

INFRAESTRUCTURA DE LA MINALa preparacin se define como la ejecucin de una red cuidadosamente planificada de piques, galeras (Niveles), chimeneas y todas las formas bsicas de excavacin de rocas.

Las labores de preparacin se pueden dividir en dos tipos segn su finalidad:

Preparacin General: depende de la forma y manteo del cuerpo.

Replanteo general de la mina, que comprende todos los desarrollos necesarios para el acceso, transporte y ventilacin de las distintas zonas subterrneas.

En yacimientos horizontales o pocos inclinados la preparacin se hace mediante labores de transporte que dividen al cuerpo en paneles. Si el manteo es fuerte se utilizan esquemas de galera transversales (que conforman los niveles), que se determinan o definen por la potencia del cuerpo y el mtodo de explotacin proyectado, donde las labores trazadas en diferentes niveles se unen por medio de Rampas y Chimeneas.

UNIDAD DE EXPLOTACION

Es una masa geolgica, que tiene una forma geomtrica bien definida, por ejemplo un panel o un bloque. Es dividir el yacimiento, de manera que forme una unidad propia de explotacin, en el que se puedan transportar fcilmente equipos y materiales, que el arranque se pueda realizar en forma independiente, que existan facilidades en la extraccin de menas, ventilacin independiente y que si es necesario, puedan rellenarse fcilmente. En la mayora de los yacimientos se hace una divisin por niveles (excepto en yacimientos poco inclinados y de poca extensin). La explotacin se realiza segn la corrida y en sentido horizontal (ascendente o descendente). La extraccin se realiza por el nivel inferior principal. Si el manteo es fuerte la mena puede dejarse caer por gravedad y transportar en sentido horizontal. Si la construccin de accesos es cara, por la existencia de plegamientos, se puede transportar en forma ascendente por medio de correas transportadoras, rastras, etc. En yacimientos muy inclinados, el trfico de personal se realiza desde el nivel superior al inferior a travs de piques, chimeneas y rampas. Si el cuerpo es de poca inclinacin el personal trafica por el nivel inferior y la salida es por labores inclinadas o rampas.

FACTORES PARA LA ELECCIN DEL METODO DE EXPLOTACIONEn la eleccin del mtodo de explotacin, intervienen fundamentalmente los siguientes factores:

Caractersticas Geogrficas: Los aspectos ms importantes dentro de este factor son la profundidad, la cercana a un lugar poblado y el clima.

Caractersticas Geolgicas y Fsicas del yacimiento: Las propiedades ms importantes que deben conocerse en un yacimiento para elegir el sistema de explotacin adecuado son las siguientes:

*La forma del yacimiento o cuerpo mineralizado: potencia (en una veta o manto), manteo (en una veta o manto) o diseminacin de las leyes (en un yacimiento masivo).

*Profundidad respecto de la superficie.*Dimensiones del yacimiento.*Naturaleza mineralgica de los componentes de la mena.*leyes o reparticin de la mineralizacin en el interior del cuerpo mineralizado. *Caractersticas mecnicas (resistencia a la traccin y la compresin) de la roca que constituye el cuerpo mineralizado y de la roca encajadora de caja.

Condiciones Econmicas: la explotacin de un yacimiento debe realizarse al menor costo posible. El costo de acceso, desarrollos y preparacin propios del mtodo de explotacin son elevados. Intervienen adems en las condiciones econmicas el sistema de extraccin, el tratamiento o procesamiento del mineral, inversiones en equipos, materiales y otros.

Las condiciones presente y futuro del mercado permiten determinar si un yacimiento de ciertas caractersticas geolgicas y fsicas es explotable o no. Tambin puede ser factor determinante el ritmo de explotacin o el grado de selectividad alcanzable. Hay una tendencia importante que lleva a explorar yacimientos de leyes cada vez ms bajas, debido principalmente a dos causas:

El agotamiento de los yacimientos de leyes altas. La necesidad del abastecimiento constante del mercado.

Para solucionar estos problemas se recurre a dos alternativas: Seleccionar en el interior del yacimiento las zonas ms ricas, lo que nos lleva a los mtodos selectivos.

Explotar grandes masas de baja ley, con costos tambin bajos debido al gran tonelaje; esto nos lleva a los mtodos altamente mecanizados. En este caso se juntan las condiciones geogrficas y humanas. En los pases de alto nivel industrial donde la mano de obra es cada vez ms cara, conviene una alta mecanizacin, que en el caso de un pas subdesarrollado puede ser antieconmica.

ELECCION DEL METODO DE EXPLOTACIN

Entre los factores de seleccin del mtodo a utilizar estn:

Profundidad, forma y tamao del cuerpo.

Ubicacin (Recursos)

Calidad Geomecnica de la roca mineralizada y roca de caja.

Distribucin y Leyes.

Econmico.

Reglamentacin (Medio Ambiente).

Para seleccionar el mtodo se utilizan ciertos criterios de seleccin, tales como:

Rendimiento y Productividad.

Seguridad al Personal, Equipos e Infraestructura.

Recuperacin.

Selectividad.

Dilucin.

Simplicidad.

Costos: inversin y operacin.

ELECCION DEL METODO DE EXPLOTACINCLASIFICACION DE LOS METODOS DE EXPLOTACIN SUBTERRNEO

Segn las condiciones en que quede el casern, se distinguen tres tipos de explotacin.

Caserones Vacos: son los mtodos en los cuales el hueco creado por la explotacin del mineral se conserva sin relleno ni hundimiento, es decir, sin ninguna fortificacin artificial o natural, con fortificaciones sistemticas, o con fortificaciones artificiales de madera. Se aplican estos mtodos cuando las caractersticas mecnicas del yacimiento como las de la roca de caja son muy buenas. Existen dos mtodos fundamentales:

I. Room And Pillar. II. Sub Level Stoping.

Caserones Rellenos: son mtodos en los cuales el hueco creado por la explotacin se rellena con un material con el objetivo de afirmar las cajas. Se aplican a vetas o mantos de fuerte pendiente con malas caractersticas de la roca de caja. Son mtodos muy costosos y relativamente selectivos. Existen dos mtodos principales:

I. Shrinkage

II. Cut and Fill

Por Hundimiento: en este caso el mineral o el estril o ambos, se van hundiendo. Existen dos mtodos principales:

I. Block Caving.

II. Sub Level Caving

1.- CASERONES VACIOS:A. ROOM AND PILLAR

El mtodo de explotacin Room and Pillar o Caserones y Pilares consiste, como su nombre lo indica, en la explotacin de caserones separados por pilares de sostenimiento del techo. La recuperacin de los pilares puede ser parcial o total, en este ltimo caso, la recuperacin va acompaada del hundimiento controlado del techo que puede realizarse junto con la explotacin o al final de la vida del yacimiento, lgicamente el hundimiento del techo en este caso es totalmente controlado.CAMPO DE APLICACIN DEL METODO

Este mtodo de explotacin es aplicado ampliamente y en los ltimos aos se ha desarrollado bastante, debido a su bajo costo de explotacin y a la vez que permite hasta cierto punto una explotacin moderadamente selectiva. Los yacimientos que mejor se presentan para una explotacin por Room and Pillar, son aquellos que presentan un ngulo de manteo bajo, aunque tambin es aplicable en yacimientos de manteo entre 30 y 40, es decir, en yacimientos de manteo crtico, donde el mineral no puede escurrir por gravedad. Por otra parte, la estructura o forma del yacimiento debe ser favorable a un desarrollo lateral de la explotacin por ejemplo, mantos o yacimientos irregulares con gran desarrollo en el plano horizontal.

En cuanto a la potencia del yacimiento, el mtodo ha sido aplicado con xito en yacimientos de hasta 40 60 m. Los casos corrientes de aplicacin son para yacimientos de baja potencia destacndose espesores de 2 a 20 metros. Sin embargo, la recuperacin del yacimiento puede variar de una mina a otra, dependiendo por una parte de las condiciones propias que presenta el yacimiento, y por otra, de la tcnica empleada y grado de mecanizacin a que se ha alcanzado.

Como datos generales se puede decir que la recuperacin puede variar de un 80 a 90 % del mineral preparado, llegando en ciertos casos a recuperaciones del orden del 90 %; en ciertos casos se justifica realizar estudios sobre la recuperacin de pilares, sobre todo en yacimientos importantes.

Actualmente se han hecho recuperaciones interesantes de pilares en ciertos yacimientos donde la inversin se ha pagado ampliamente. La recuperacin puede hacerse de varias maneras:

Recuperacin con hundimiento controlado del techo. Recuperacin de Pilares en forma alternada. Recuperacin parcial depilares.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL METODO ROOM & PILLAR.Ventajas

El mtodo hasta cierto punto es selectivo, es decir zonas ms pobres pueden no explotarse sin afectar mayormente la aplicabilidad del mtodo. En yacimientos importantes puede llegarse a una mecanizacin bien completa lo que reduce ampliamente los costos de explotacin. En yacimientos que afloran a la superficie puede hacerse todo el desarrollo y preparacin por mineral, o en caso contrario los desarrollos por estril pueden ser muy insignificantes. Actualmente con el avance de la tcnica de sostenimientos de techo pueden explotarse caserones de luces amplias con bastante seguridad. Permite la explotacin sin problemas, de cuerpos mineralizados ubicados paralelamente y separados por zonas de estriles. La recuperacin del yacimiento an no siendo del 100 % puede llegarse a recuperaciones satisfactorias del orden del 80 a 90 %.Desventajas

Si el yacimiento presenta una mineralizacin muy irregular, tanto en corrida como en potencia podra llegar a afectar la explotacin, limitando mucho la planificacin del mtodo, como as mismo la perforacin y provocar problemas de carguo sobre todo para posibles mecanizaciones. Problema de manteo del yacimiento, cuando el manteo est muy cerca del manteo crtico (45), se producen problemas para el movimiento del mineral en los caserones y an este problema es ms grave, si se trata de mantos angostos. En el caso de mantos potentes hay problemas en la mecanizacin de la perforacin lo que se traduce en dificultades de movilidad al usar el equipo pesado de perforacin.

Fortificacin del techo. En ciertos casos cuando no es posible controlar el techo y es necesario llevar caserones muy angostos, puede concluirse, en un cambio de mtodo de explotacin por otro ms adecuado, o emplear un mtodo combinado, por ejemplo: Room and Pillar con Shrinkage. Problemas de recuperacin del yacimiento es muy baja, se debe entonces pensar en otro mtodo.

RESUMEN DEL MTODO

Geometra del YacimientoAceptableOptimo

Potencia>1 m>3 m

Buzamiento300 k/cm2>500 k/cm2

Resistencia (Mena)s/profundidad>500 k/cm2

Fracturacin (Techo)BajaMuy baja

Campo Tensional In-situ (Profundidad)30>601

TamaoCualquieraCualquiera

RegularidadCualquieraIrregular

2. Aspectos GeotcnicoAceptableOptimo

Resistencia (Techo)>30 MPa>50 MPa

Resistencia (Mena)s/profundidad>50 MPa

Fracturacin (Techo)Alta-mediaMedia-Baja

Fracturacin (Mena)Media-BajaBaja

Campo Tensional In-situ (Profundidad)Cualquiera3m

Buzamiento>30>601

TamaoCualquieraCualquiera

RegularidadCualquieraIrregular

Aspectos GeotcnicoAceptableOptimo

Resistencia (Techo)>30 MPa>50 MPa

Resistencia (Mena)s/profundidad>50 MPa

Fracturacin (Techo)Alta-mediaMedia-Baja

Fracturacin (Mena)Media-BajaBaja

Campo Tensional In-situ (Profundidad)Cualquiera