GEOMECANICA APLICADA ALMINADO SUBTERRANEOMINADO SUBTERRANEO
DISEÑO Y PUESTA EN MARCHA DE EXPLOTACIONES MINERAS METALICAS POREXPLOTACIONES MINERAS METALICAS POR
SLC EN PERU
Ingenieros S.R.Ltda.DCRGeomecánica en Minería y Obras Civiles
Lima, 25 Febrero del 2010MSc. Ing. David Córdova Rojas
Geomecánica en Minería y Obras Civiles
METODO DE MINADO HUNDIMIENTO POR SUB NIVELESSUB LEVEL CAVING - SLC
METODO DE MINADO HUNDIMIENTO POR SUB NIVELESSUB LEVEL CAVING - SLC
Métodos de minado subterráneo en orden de costos
Orden Método de minado Abreviación US$/TM
1 Block ó Panel Caving BC 2.5 a 8
2 R d Pill R&P 4 102 Room and Pillar R&P 4 a 10
3 Sub Level Stoping SLS 5 a 10
4 Sub Level Caving SLC 6 a 12
5 Cut and Fill Stoping C&F 10 a 30p g
6 Vertical Crater Retreat VCR 20 a 25
7 Top Slicing TS 25 a 35
8 Shrinkage Stoping SHS 30 a 40
9 Square Set Stoping SQS > 35
REQUISITOS PARA LA APLICACIÓN DEL SLC
1° Que haya frentes estables y una buena fragmentación del mineral para controlarmejor la dilución.
2° La roca mineralizada debe ser lo suficientemente competente para permanecerestable sin excesivo sostenimiento, dada la alta densidad de excavaciones, y debepermitir que los taladros perforados permanezcas abiertos.
3° La roca estéril de la caja techo debe ser lo suficientemente débil para poderhundirse.
4° Es aplicado en cuerpos irregulares, y cuerpos o vetas anchas o angostas desde 3.6m de potencia.
5° El buzamiento vertical es el mejor, el buzamiento medio es satisfactorio aunque notan bueno.
VENTAJAS DEL SLC
1° Es uno de los métodos de minado mas seguros, debido a que todas las actividadesmineras son ejecutadas en o desde aberturas relativamente pequeñas y con adecuadosostenimiento.
2° Alto grado de mecanización en sus operaciones unitarias, a causa de la naturalezarepetitiva de este sistema de minado.
3° Junto con el sistema de transporte trackless, crea un alto grado de flexibilidad.Esto permite un rápido inicio del minado y flexibilidad para hacer cambios en la tasade producción.
4° Permite una buena concentración, organización y condiciones de trabajo. El trabajopuede ser fácilmente organizado en un sistema que excluya las interferencias en lasactividades de minado.
En resumen, la seguridad del minado, la buena flexibilidad, la organización del trabajoy la alta mecanización con equipos mineros modernos, proporcionan muy buenas
fcondiciones de trabajo. Por tanto, el minado por subniveles puede ser efectivo y decosto relativamente bajo.
DESVENTAJAS DEL SLC
1° Alta dilución y relativamente baja recuperación.
2° Todo el mineral debe ser fragmentado mediante perforación y voladura para serextraído mediante flujo gravitacional.
3° Pueden ocurrir diversos tipos de pérdidas de mineral, que pueden ser grandes3 Pueden ocurrir diversos tipos de pérdidas de mineral, que pueden ser grandescuando el buzamiento del cuerpo mineral es cada vez menor.
4° Se requiere una cantidad relativamente grande de desarrollos: galerías detransporte, galerías de subniveles, orepasses y un nivel de transporte principal. Entransporte, galerías de subniveles, orepasses y un nivel de transporte principal. Enadición se requieren uno o dos sistemas de rampas.
5° El minado genera hundimiento progresivo de la roca sobreyacente, resultando ensubsidencia y daños a la superficie.subsidencia y daños a la superficie.
6° Para maximizar la recuperación, minimizar la dilución y lograr alta eficiencia en elminado, es importante obtener buena información sobre los parámetros del flujogravitacional, a través de estudios analíticos y experimentales, que podríangravitacional, a través de estudios analíticos y experimentales, que podríancomprender hasta ensayos in-situ a escala real si fuera necesario.
ASPECTOS IMPORTANTES DEL METODO DEASPECTOS IMPORTANTES DEL METODO DE MINADO HUNDIMIENTO POR SUBNIVELES (SLC)
Flujo gravitacional del mineral roto
Esquemas de diseño del SLC
Sostenimiento del terreno en el SLC
Subsidencia superficial en el SLC
FLUJO GRAVITACIONAL
Drawpoint – Mina Rosaura
PRINCIPIOS DEL FLUJO GRAVITACIONAL Y FORMACIÓN DELPRINCIPIOS DEL FLUJO GRAVITACIONAL Y FORMACIÓN DEL ELIPSOIDE DE EXTRACCIÓN (EE)
El EE es el volumen que es extraído sin llegar a ser contaminado por estéril
Kvapil (1992)
Donde:
dT = Profundidad total del elipsoideWT = Ancho total aprox. del elipsoide de extracciónhT = Altura total del elipsoide de extracciónW’ = Ancho teórico aprox. del elipsoide de extraccióna = Ancho efectivo de la abertura de extracción ena Ancho efectivo de la abertura de extracción en
el techo del drawpoint
WT = W’ + a – 1.8T
Dimensiones del elipsoide de extracciónKvapil (1992)
ESTIMACION DEL ELIPSOIDE DE EXTRACCIONESTIMACION DEL ELIPSOIDE DE EXTRACCIONCASO MINA ROSAURA
Altura total del elipsoide de extracción hT = 23.5 mAncho total del elipsoide de extracción wT = 6.0 mAncho total del elipsoide de extracción wT 6.0 m
MODELAMIENTO EN MAQUETA SIMULANDO EL PROCESO DE MINADO
SLC tradicional o clásicoCaracterísticas resaltantes
SLC mejoradoSLC mejoradoCaracterísticas resaltantes
Bull & Page (2000)
Diferencias en la forma del flujo de
mineral.Bull & Page (2000)
ESQUEMAS DE DISEÑO DEL SLC
Perforación y voladura – Mina Rosaura
SLC TRANSVERSAL O LONGITUDINAL?SLC TRANSVERSAL O LONGITUDINAL?
SLC TRANSVERSAL
SLC LONGITUDINAL
E i i t ti l hEspaciamiento vertical hSde las galerías de subnivel
hS = (2/3) * hT – 1.5hS (2/3) hT 1.5
Espaciamiento horizontalEspaciamiento horizontalSD de los cruceros (DP)
hS ≤ 18 m: SD = WT/0.6hS ≤ 18 m: SD WT/0.6
hS > 18 m: SD = WT/0.65
Características del flujo vrs espaciamiento de drawpoints
Hustrulid (2008)( )76,000 tpd
RECUPERACION vs. DILUCION SUBNIVELES DESDE 10 A 14 m
90%SNV. CADA 10 m
MINA TINYAG
60%
70%80%
90%
N
SNV. CADA 11 mSNV. CADA 12 mSNV. CADA 13 mSNV. CADA 14 mPotencial (SNV. CADA 10 m)
30%40%
50%60%
DIL
UC
ION Potencial (SNV. CADA 10 m)
Potencial (SNV. CADA 11 m)Potencial (SNV. CADA 12 m)Potencial (SNV. CADA 13 m)Potencial (SNV. CADA 14 m)
y = 0,83x8,81
R2 = 0,98
y = 0 69x8,69
y = 0,82x8,69
R2 = 0,99
y = 0 83x8,690%
10%20%
y = 0,69xR2 = 0,99
y = 0,74x8,69
R2 = 0,99
y = 0,83xR2 = 0,9972
%
74%
76%
78%
80%
82%
84%
86%
88%
90%
92%
94%
96%
98%
100%
RECUPERACION
VISTAS 3D CON DATAMINEMINA ROSAURA
LABORES DE PREPARACION
Taladros verticales vrs taladros inclinados
Esquemas de perforación
SECUENCIA DE AVANCE DEL MINADO CASO MINA ROSAURA
OBJETIVO:Minimizar los riesgos a los recursos empleados.Mantener mineral preparado.Mantener una distribución de leyes promedio.
Zona explotada
NW SEARRIBA
Nv. 4010
Nv. 3990
Nv. 3970Zona por minar
PreExplotación
PreExplotación
PreExplotación
Explotación Preparación4,010 6 2
Nivel Nº de draw point Desarrollos
Desarrollo
Nv. 3970
Nv. 3950 ABAJO
p
3,990 6 23,970 6 23,950 - - 1Total 18 6 1
SECUENCIA DE AVANCE DEL MINADO
En retirada.De NW a SE.
CASO MINA ROSAURA
De caja piso a caja techo.
NW SECAJA PISO
Zona explotada
Zona por minar
Explotación Pre
CAJA TECHO
SECUENCIA DE AVANCE DEL MINADO CASO MINA TINYAG
SECUENCIA DE AVANCE DEL MINADO CASO MINA ROSITA
RECOMENDADA
NO RECOMENDADA
PRODUCCIONPRODUCCION2000 tpd
COSTO DE MINADO8.36 US$/Tn
Limpieza del mineral y acarreo – Mina Rosaura
SOSTENIMIENTO DEL TERRENO EN EL SLC
Drawpoint – Mina Tinyag
FUNCIONES DEL SOSTENIMIENTO EN EL SLC
• Sostenimiento preventivo, para proteger al personal y a los equipos:
- Split sets y malla
• Sostenimiento estructural, para mantener adecuadas condiciones deSostenimiento estructural, para mantener adecuadas condiciones deestabilidad:
- Combinación de pernos cementados con platinas agrandadas+ t ll h t t fib d+ straps o malla, o shotcrete con fibras de acero
• Casos especiales, en rocas expansivas (“swelling rock”) y de altadeformabilidad (“squeezing rock”) y presencia de agua:( q g ) y p g
- Sostenimiento severo, principalmente con cimbras
LITOLOGIA Y GEOMECANICA EN SECCION TRANSVERSAL
DP-440DP-430DP-410-420GA-4170CH
DP-440DP-430DP-420GA-4150 DP-400 RA
Falla
D V
?? ? ?
MINA ROSAURA
GA-4130 DP-420 DP-440
DP-435DP-425DP-410-415GA-4110
DP-440 DP-440 DP-410 DP-415 DP-440 DP-440
EJE
AN
TIC
LIN
AL
RO
SAU
R
Falla
De VDe IVBDe IVB
De V
De V
De IVB
De IVB
De IVB
De IVBDe IVA
De IVA
De IVA
De IVA
De IVA
De IVA
D VDe IVB
Se produjo colapso
Bloque por minar
?
4400
4450
4500
4550
4600
4650
De IVADe IVA De V De IVB? ? ? ?
Límite calidad
Form. Rio BlancoAndesitaTufo verde
Form. BellavistaCalizaForm. C. FranciscoTufos Yauliyacu
Veta-Falla Rosura
4200
4150
4100
4050
4000
4250
4300
4350
EJE
AN
TIC
LIN
AL
RO
SAU
RA
Fal la
Falla
De VD e IVB
De V
De V
D e IVB
D e IVBD e IVA
D e IVA
D e IVA
?? ? ?
?
Geomecánica en Minería y Obras CivilesCOMPAÑIA MINERA PERUBAR S.A.
29LAMINA:
FECHA
1/1000
MINA ROSAURAEVALUACION GEOMECANICA DEL MINADO
ESCALA
BASE CAD
DIBUJO
GEOLOGIA M S / C E / V V P / R Z S
V. A. / S.R.M.
Proporcionado por Mina Rosaura
LEYENDA
SOSTENIMIENTO RECIENTE
EFECTOS DE LA DEFORMACION Y EXPANSION DE LA ROCAMINA ROSAURA
3
Galerías y cruceros RMR 35
2.5
3
2
mie
nto
(MPa
)
Presión del sostenimiento = 1.149 MPa
1
1.5
ión
de S
oste
nim
0.5
Pres
0
25 50 75 100 125 150 175 200 Deformación de la galería (mm)
Bóveda Paredes Piso
ZONIFICACION GEOMECANICA CON DATAMINE
PARA EL DISEÑO DEL MINADO Y DELDEL MINADO Y DEL
SOSTENIMIENTOMINA TINYAG
SUBSIDENCIA SUPERFICIAL EN EL SLC
INICIO DE LA SUBSIDENCIA CON TAJEOS PILOTOS MINA ROSAURA - PERU
PROGRESO DE LA SUBSIDENCIAMINA ROSAURA
PROGRESO DE LA SUBSIDENCIAMINA ROSAURA
VISTA GENERAL DEL AREA DE SUBSIDENCIAMINA ROSAURA
VISTA GENERAL DEL AREA DE SUBSIDENCIATAJOS TINYAG (Inferior)Y ROSITA (Superior) - PERU
INICIO DE LA SUBSIDENCIA, INESTABILIDADINESTABILIDAD
DEL TALUD Y RELLENO DEL TAJO TINYAG
CARACTERISTICAS DEL CRATER DE
SUBSIDENCIA
MINA TINYAG
Angulo de desplomeAngulo de desplome Angulo de
fracturamiento
SUBSIDENCIA
MODELAMIENTOMODELAMIENTOEN MAQUETA
SLIDE
ESTIMACION DE ESFUERZOS IN-SITU
PHASE2
ANALISIS ESFUERZO/DEFORMACION
ESTABILIDAD DE TALUDES
PHASE2
ANALISIS ESFUERZO/DEFORMACION
EFECTOS DEL RELLENO DEL PIT TINYAG
PHASE2
Modelo UDEC de la mina TinyagRodríguez Dono A. - U.Vigo (2007)
RELACIONES ENTRE ANGULO DE DESPLOME Y FRACTURAMIENTO
Cavieres P. y Díaz J. (1993)
MONITOREO DE LA SUBSIDENCIA – MINA ROSAURA
BASE DE CONTROL TOPOGRAFICO
RELAVERA YAULIYACU
ANTIGUO
CONTROL TOPOGRAFICO CON ESTACION TOTAL
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