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“CAMARAS Y PILARES”
Los métodos de explotación han sido uno de los procesos que la
minería ha requerido siempre, para la extracción de minerales y
estos métodos han sido la base para que siga la continuación y
duración de la vida de la mina.
El método de cámaras y pilares mecanizados es un método
también conocido con el término “room and pillar” en donde la
mayor parte del mineral es excavado del yacimiento minable,
dejando parte del mineral como pilares o columnas que servirán
para sostener el techo.
El mineral debe extraerse en la mayor cantidad posible,
y pilares a lasajustándose las dimensiones de las cámaras
propiedades de la presión y resistencia
ndo unrad
Consiste en lo esencial en excavar lo mas posibleel cue.rpo mineralizado dejando pilares quepermiten sostener el techo de material estéril.
Es un método donde el minado avanza ensuperficie horizontal o sobre una pequeñagradiente.• .
Se abren múltiples tajeos o cámaras,dejando zonas intactas para que actúencomo pilares para sostener la carga vertical
Pilares actúan como soporte del techo, con
el fin de mantener la estabilidad.
Se diseñan los pilares y los caserones con
el fin de maximizar la recuperación del
mineral.
Recuperación con hundimiento controlado del
techo.
Recuperación de Pilares en forma alternada.
Recuperación parcial de pilares.
La recuperación de los pilares se
puede realizar de varias maneras:
En algunos casos, no se planea con
mucha precisión la ubicación
pilares, pero el operador
de los
de minasimplemente por la experiencia va
dejando los pilares donde sea necesario,
y los ubica en zonas de menor valor de
mineral o zona esteril.
CAMARAS
Y PILARES
Este método de explotación es aplicado ampliamente yen los últimos años se ha desarrollado bastante, debido asu bajo costo de explotación y a la vez que permite hasta
cierto punto una explotación moderadamente selectiva..
explotación por Room and Pillar, son aquellosLos yacimientos que mejor se presentan para una
quepresentan un ángulo de manteo bajo, aunque también esaplicable en yacimientos de manteo entre 30° y 40°, esdecir, en yacimientos de manteo crítico, donde el mineralno puede escurrir por gravedad.
CAMARAS
Y PILARES
CONSIDERACIONES PARA SU APLICACIÓN
a) Este método de explotaciónes aplicado ampliamente yen los últimos años se hadesarrollado bastante,debido a su bajo costo deexplotación y a la vez quepermite hasta cierto puntouna explotaciónmoderadamente selectiva.
b) En cuerpos con buzamientohorizontal, normalmente nodebe exceder de 30°.
c) El mineral y la rocaencajonante deben serrelativamente competente.
En cuanto a la potencia del yacimiento, el método ha sido
aplicado con éxito en yacimientos de hasta 40 – 60 mts. Los
casos habituales de aplicación son para yacimientos de baja
potencia destacándose espesores de 2 a 20metros.
Esteaplicación universal
método es deen
yacimientos sedimentarios,
tabularescomo
cupríferas,pizarrasyacimientos de hierro,carbón, potasio, y otros.
minas,brusco
buzamiento
Perú se usa enpor el
delde
En elpocas cambio rumbo y las estructurasmineralizadas.
Consisten en la ejecución depozos de izaje chimeneas deventilación y de servicios
transporte echaderos
galeríasde acceso y vías para el del
de muy
mineral,mineral,común
botaderos. Es preparar el sector
mediante un sistema degalerías paralelas es decir degalería en sección transversalde modo de que por unapenetra la corriente deventilación y por la otra sale
VENTILACION
RAMPA PRINCIPAL
POZO DE
PRODUCCIÓN
PRODUCCION
La producción de mineral encámaras y mismas perforación
técnicasy voladuras
pilares aplica lasde
queen la explotación normal porgalerías, dondedimensiones de las
lasgalerías
son iguales al ancho y altura de la excavación.
Donde las condicionesgeológicas son favorables, las
grandes utilizando brocasexcavaciones pueden ser
deperforación de frente de grantamaño para la mineríamecanizada y productiva.
CAMARAS
Y PILARES
VARIANTES CÁMARAS Y
PILARES
TRADICIONAL
ESCALERA INCLINADO
Se aplican a los depósitos planos estratificados,con espesores desde moderados hasta de granespesor y también a yacimientos inclinados congrandes espesores. La explotación del depósitode mineral crea grandes bancos abiertos pordonde las máquinasdesplazarse sobre
sobre neumáticos puedenel fondo plano. Los
yacimientos de mineral de gran altura vertical seexplotan en trozos horizontales, comenzandoarriba, y por blancos hacia abajo enetapas.
P rforación vertical porbancos
PIiarPerforación horizontal
porbancos
Explotación por bancos de las partes más potentes del criadero
LAS CÁMARAS Y PILARES “INCLINADO":
Se aplican a yacimientos inclinados conun ángulo de inclinación de 20 a 25grados, de altura vertical superior,donde el espacio explotado se rellena.El relleno mantiene a los pilaresestables y sirve como plataforma detrabajo mientras se explota el siguientetajada. La minería post cámara y pilareses un método híbrido entre cámaras ypilares con corte y relleno.
CÁMARAS Y PILARES “EN
ESCALERA“.
Las cámaras y pilares por etapas es unavariación que adapta la pared inclinadadel yacimiento para un uso más eficientedel equipo con neumáticos. Aunque lasaplicaciones no pueden generalizarsetotalmente, la minería de cámaras poretapas se aplica a depósitos tabularescon espesores de 2,0 a 0,5 m einclinaciones desde 15 hasta 30 grados.
Tajoexplotado
Rampadetransporte ,1,
Los números indican la secue cia deexlracció
CAMARAS
Y PILARES
DISEÑO DE PILARES
0 El objetivo es maximizar la recuperación de la unidad básica de explotación a través de un diseño seguro y viable
0 El diseño de pilares debe obedecer a un análisis de las cargas o solicitaciones y la resistencia del macizo rocoso.
Diseñoroca
p
Sp
roca
p
Sp
p
Campo de esfuerzos presente
en el macizo rocoso
Campo de esfuerzos actuando
sobre el pilar
Resistencia del pilar
El Factor De Seguridad En ElDiseño.
roca
p
Sp
roca
p
Sp
p
Campo de esfuerzos presente
en el macizo rocoso
Campo de esfuerzos actuando
sobre el pilar
Resistencia del pilar
p
Sfs p
Factor de Seguridad del Diseño
• Factor mayor a 1
CAMARAS
Y PILARES
CARGA SOBRE EL PILARSe produce re distribución de esfuerzos al realizar mineríade la cámara de producción
Los esfuerzos tienden a ser mayores en las esquinasproduciendo fallas por exceso de cizalle
CARGA VERTICAL SOBRE EL
PILAR0 Carga litoestatica
z gz MPa
0 Estimación del esfuerzo
inducido
p z 1 R
1
z
Área Extraída
ÁreaTotalAt
R Am
Carga litoestatica (MPa)
Recuperación Minera
RESISTENCIA DE PILARES:
W0 : ANCHO DE LACAMARA
WP : ANCHO DEL PILAR
Z : ALTURA DE LASOBRECARGA
V : CAMPO DE ESFUERZOS ACTUANDO SOBRE EL
PILAR.
C : RESISTENCIA DELPILAR.
RESISTENCIA DE PILARES:
RESISTENCIA DE PILARES:
Resistencia de Pilares Mineros0 Hardy and Agapito(1977)
0 Obert and Duvall(1967)
0 Salamon and Munro(1967),Holland (1964)
S p0.118 0.833
sps H
Hp Ws
W
Vp
Vp
Ss
S S, especimen P, Pilar
H
W Sp Ss a b
H
W a
sSp S
Ss Resistencia del macizo rocoso MPa
W
H
Constantes Utilizadas Para ElDiseño de Pilares
Resistencia de Macizo Rocoso0 Criterio de Hoek and
Brown (1980, 1995)
a
bci m
ci
s
'3'
3'
1
28
GSI 100mb mi
9
a 0.5
GSI 100s
GSIa 0.65200
s 0
GSI >=25 GSI <25
ciResistencia a la compresiónno confinada roca intacta
Constante mi para Distintos Tiposde Roca Intacta
En la perforación se emplean perfor
adoras livianas tipo jack - leg.
La longitud de barrenos es de 5 pie
s y 39 mm. de diámetro de broca.
En la voladura, se emplean
dinamitas pulverulentas y
semigelatinas, dependiendo de la
calidad del mineral, empleándose
en muchos casos espaciadores
de agua en los taladros de corona.
UBICACIÓN DE LACAMARAS
En la mayoría de los casos, las cámaras se sitúan perpendicularmente a
las galerías principales, pero con frecuencia se trazan de tal forma que
su pendiente sea favorable para su transporte de los vagones, o con
otros equipos adecuados como el empleo de camiones y volquetes en
las minas sin rieles.
ACCESOS:
Acceso principal a través de túneles.
Transporte de mineral a través de
Pique y/o Rampa.
Pique debe estar cercano al centro de
gravedad del cuerpo mineralizado y se
debe profundizar hasta un nivel donde
se puedan instalar buzones y
estaciones de chancado.
Rampa tiene pendiente máxima de 8%
si se utilizan cargadores frontales o
camiones, pero si se instalan correas se
puede llegar hasta 15%.
VENTILACIÓN:
Compleja debido al tamaño de los caserones.
El flujo de aire se regula a través de puertas de madera o metálicas.
El flujo promedio debe ser delorden de 30-40 m/min y en lasfrentes de 120-140 m/min
• Transporte de mineral a través de Pique y/o Rampa.
• Existen distintos equipos para operar en minas cámaras y pilares y en diferentes
combinaciones.
EQUIPOS:
LHDSCRAPERS
CARGADOR FRONTAL
CAMIONES BAJOPERFIL
FAJA TRANSPORTADORA CARROS TIPO GRAMBY
La disposición de los pilares necesita una buena planificación
pudiendo ser de forma circular, rectangular, cuadrado, irregular o
corrido
Pilares rectangulares
En la explotación de yacimientos minerales, es
económicamente deseable obtener una máxima
extracción del mineral, manteniendo, por supuesto un
margen de seguridad de la estructura subterránea.
En un sistema de cámaras y pilares el campo de
esfuerzo se transfiere a las paredes y pilares de la roca
no excavada.
Existen diferentes sistemas de cámaras y pilares, donde
los pilares pueden denominarse como:
*Pilares longitudinales ( pilar rib).
* Pilares rectangulares.
* Pilares cuadrados.
*Pilares de forma irregular e irregularmente
espaciados.
Método de cámaras y pilares (room and pillar). En este caso los pilares siguen un espaciado regular
Este tipo de pilares secaracteriza porque su dimensiónlongitudinal es mucho mayorque sus otras dimensiones ydebido a esto la distribución delos esfuerzos puedeconsiderarse como problemabidimensional la concentraciónde esfuerzos (σcSv) en lospilares longitudinales puededeterminarse por la siguienteformula experimental:
Donde:
C = concentración de esfuerzo máximo
alrededor de una sola excavación
sometida a un campo esfuerzo axial.
W0= ancho de la excavación.
Wp= ancho del pilar.
σcSv= concentración de esfuerzo
critico.
(σcSv)= C+0.09 [Wo Wp+1-1]2
La concentración de esfuerzo promedio
para pilares longitudinales se obtiene,
asumiendo que cada pilar ante
excavaciones soporta uniformemente el
peso de la roca suprayacente más la
mitad del peso de la roca encima de la
excavación.
SpSv=Wo Wp+1
Donde:
Sp= esfuerzo promedio sobre el
pilar.
Sv= esfuerzo vertical aplicado.
Wo= ancho de la excavación.
Wp= ancho del pilar.
Diseño de pilarestridimensionales.
La distribución de los esfuerzos sobre un pilar tridimensional, depende del esfuerzo vertical aplicado (antes de la
excavación) y de la relación de extracción.
El esfuerzo promedio aplicadosobre el pilar se expresa a través de las siguientes
ecuaciones.
Donde:
Sp= esfuerzo promedio sobre el pilar.
Sv= esfuerzo vertical aplicado.
At= Am+Ap Am= Área minada.
Ap= área del pilar. R= relación de
extracción.
R= At-ApAt=AmAm+Ap
Sp= SvAtAp ; Sp= Sv11-R
El factor económico más importante en este método es el tamaño
de los pilares y la distancia entre ellos, este factor depende de:
Estabilidad de la caja techo.
Estabilidad del mineral
Potencia del yacimiento
Presión de la roca suprayacente
Discontinuidades geológicas como fallas, pliegues, etc.
Forma y tamaño del pilar.
DETERMINACIÓN DE COSTOS DEL MÉTODO DE
CÁMARAS Y PILARES
PERFORAC! ON YVOLADURA
Perforacióf!I con un jumbo de 2 brazos
12 ptes =
95%
Longitud de taladro
Avance
Avance por disparo
Cantidad de taladros
Diametrodel taladro
Tonelaje por disparo
3.66 m etros
3.47 metros45
2 1/2"229.33 toneladas
Vofadura
Bf rente se dispara con emulsiones.detonantes rmelectriaos ypentacord.
LIMPIEZAY EXTRACCION
Se emplea un scoop de 6ydl3.Ttempe de 1cmpieza1.5 horas
Bscoop deposita elmineralen un echadero.
Delechadero es ,extraido, aon una looomotora de 8 tonoon 6 carros de 5 ton e/u.Cid o de la locomotora 20 minutos/viaj,e
SOSTBNIMIEINJO
Se emplean pernos de 7 pies de longitud en una malla de 1_20 x 1.20 m ,en promedio
Con elsostenimiento se emplean mallas elec1rosoldadas en un 25% det area expuesta.
RITMO DE EXPLOTACION
Siel nitmo de explotac ión determinadoes
Trabajando aNro de disparos requeridos
Implica quesenecesitan
o sea mínimo se necesitarán
1,500 t/día
2 tumos/día
7 disparos/día
4 disparos/turnos
4 frentes de trabajo
Tiempo deexplotación
Días efectivos por mes
Tiempo total de explotació11
182 días
25 dias/mes
7.27 meses
CALC ULO DE.COSTOS
Considerar el costo de un frente de 5 x4 metros (US$/metros}. en toda la longitud a explotar
Peñoración y voladura
Limpieza
Extracción
Sostenimiento
Servicios auxiliares: ventilación
Gastos generales de mina
En el estudio realizado por el instituto geológico minero y metalúrgico en
los años 1983 a 1989 se resumen los parámetros de explotación de la
mina Condestable para el método de cámaras y pilares.
Productividad en el tajeo: 7,1 t/h-g
Consumo de explosivo: 0,29 t/h-g
Metros de taladros perforados labores preparatorias:1,22
m/t
Producción de labores: 8%
Dilución: 5%-10%
Recuperación de las reservas geológicas: 75%
Restablecimiento del equilibrio del macizo rocoso: vacío
abandonado
Mineral roto por disparo: 110 t
Sostenimiento temporal: no es necesario
ASPECTOS A CONSIDERAR EN EL MINADO POR EL
METODO DE CAMARAS Y PILARES
Para el caso de los pilares utilizados en el método de minado porcámaras y pilares, podemos ilustrar mejor la influencia del esquema yla secuencia de avance del minado en la estabilidad de losmismos.Consideremos, a manera de ejemplo, un cuerpo mineralizado en dóndese presenta una masa rocosa fracturada con tres sistemas típicos dediscontinuidades, dos de ellos de rumbos más o menos paralelos ybuzamientos opuestos, el tercero con rumbo más o menosperpendicular a los anteriores y cualquier buzamiento. Si se decidierahacer pilares cuadrados o rectangulares con relación W/H = ½ y unesquema como
La solución sería hacer pilares rectangulares, alineando el lado mayorperpendicular a los dos primeros sistemas de discontinuidades. En estecaso, el ancho de los pilares no tendría intersecciones dediscontinuidades de pared a pared y, por lo tanto, serían mucho másresistentes y estables, aunque las cuñas rocosas en la pared de lospilares podrían moverse, esto no afectaría significativamente laestabilidad de los mismos.
Por otro lado, la presencia de fallas geológicas o zonas de corte puedeninfluir significativamente en la adopción del esquema de minado porcámaras y pilares, y por lo tanto en las condiciones de estabilidad de lasmismas. Los sistemas de minado deberían integrar las fallas o zonas decorte a los pilares para mantener los techos de los tajeos en rocacompetente. Esta será una razón por la que algunas veces el esquemade los pilares no será uniforme, variando sus anchos de acuerdo a lapresencia o ausencia de fallas o zonas de corte.
La intersección de los pilares por fallas geológicas o zonas de corte esotro aspecto a considerar. Como ejemplo ilustrativo se presentan losdibujos (A), (B) y (C), de tres casos de intersecciones en pilares largos ode costilla:
aspecto importante a considerar en el caso de vetas o cuerposmineralizados inclinados, es la forma y orientación de pilares.Los pilares de rumbo, en particular los pilares largos, soninherentemente inestables y deben ser evitados, ellos sufren una fallaprogresiva rápida, aún cuando están esforzados con pernos de rocacementados o cables. Una forma de estabilizar los pilares de rumbo, esagrandando su ancho o inclinando las paredes.
También es muy importante para la estabilidad de los pilares y de lascámaras, que los pilares tengan una adecuada cimentación, es decir, elpilar debe estar apoyado en la masa rocosa in-situ. Para manteneradecuadas condiciones de cimentación, el pilar debe continuidad vertical a medida que vayan avanzando los
tener cortes
ascendentes de mineral, de lo contrario, si el pilar no tuviera una buenabase o cimentación, habría problemas de inestabilidad tanto del pilarcomo de las cámaras, creando situaciones de peligro durante el minado
Los diferentes principios señalados también son aplicables a los pilaresde corona, utilizados mayormente en el método de corte y relleno, enlos cuales es importante la altura de los mismos para tener condicionesadecuadas de estabilidad. Si los pilares no están adecuadamentedimensionados habrá peligro de caída derocas
VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL MÉTODO
VENTAJAS DEL MÉTODO
El método hasta cierto punto es selectivo, es decir zonasmás pobres pueden no explotarse sin afectarmayormente la aplicabilidad del método.
En yacimientos importantes puede llegarse a unamecanización bien completa lo que reduce ampliamentelos costos de explotación
MantosMineralizados
VENTAJAS DEL MÉTODO
En yacimientos que afloran a la superficie puede hacersetodo el desarrollo y preparación por mineral, o en casocontrario los desarrollos por estéril pueden ser muyinsignificantes.
Permite la explotación sin problemas, de cuerposmineralizados ubicados paralelamente y separados porzonas de estériles.
La recuperación del yacimiento aun no siendo del 100% puede llegarse a recuperaciones satisfactorias delorden del 80 a 90%.
DESVENTAJAS DEL MÉTODO
Si el yacimiento presenta una mineralización muy irregular, tanto encorrida como en potencia podría llegar a afectar la explotación,limitando mucho la planificación del método, como así mismo laperforación y provocar problemas de carguío sobre todo paraposibles mecanizaciones.
Problema de manteo del yacimiento, cuando el manteo está muycerca del manteo crítico (45°), se producen problemas para elmovimiento del mineral en los caserones y aún este problema esmás grave, si se trata de mantos angostos. En el caso de mantospotentes hay problemas en la mecanización de la perforación loque se traduce en dificultades de movilidad al usar el equipopesado de perforación.
DESVENTAJAS DEL MÉTODO
Dilución de la ley: es un problema que es muyimportante y que en casos de techos débiles puede sercausa que llegue a limitar la aplicación del método
Necesidad de ventilación secundaria.
Importantes daños a los hastiales, existiendo riesgos dehundimiento.
GRACIAS POR SU ATENCIÓN !!!
