Metodos de explotacion sondaje

Profesor: Jos Muoz VillalobosAsignatura: Mtodos de ExplotacinIntroduccin a Mtodos de Explotacin 1Introduccin a Mtodos de Explotacin

ETAPAS DE UN PROYECTO MINERO

2Introduccin a Mtodos de Explotacin Parmetros Para Escoger un MtodoLos parmetros que se deben estudiar al elegir un mtodo de explotacin son:

Geometra y distribucin de leyes.Competencia de la masa rocosa, tanto en la zona mineralizada como en las cajas yacente y pendiente.Los costos de explotacin y los requerimientos de capital.El ritmo de produccin.El tipo y disponibilidad de mano de obra.Consideraciones ambientales.Aspectos legales, entre otras.3Introduccin a Mtodos de Explotacin Antes de Escoger un Mtodo Antes de iniciar la construccin de un mtodo de explotacin, debemos evaluar entre los diferentes mtodos, aquel que en trminos de geometra, distribucin de leyes y propiedades de mecnica de rocas sea posible construir, para ello se realiza un ranking y seleccionamos aquellos que posteriormente debern considerarse con mucho mayor detalle. La manera ms simple de hacer esto es definiendo aquellas caractersticas que requiere cada mtodo, para que su aplicacin sea ptima y determinar posteriormente si las caractersticas del depsito son adecuadas. No obstante, ningn mtodo de explotacin es tan restrictivo que se pueda usar solamente bajo un conjunto de caractersticas dadas.4Introduccin a Mtodos de Explotacin Antes de Escoger un Mtodo El Ranking realizado, nos entrega el resultado final en el que cada mtodo de explotacin ha sido ordenado de acuerdo a la conveniencia de su geometra, su distribucin de leyes y su caracterstica de mecnica de rocas. Con el ranking, se procede a estudiar y seleccionar en forma definitiva el mtodo de explotacin a partir de los mtodos preseleccionados. Para esto se debe analizar en forma detallada cada mtodo de explotacin, incluyendo en su estudio un anlisis de costos, ritmo de produccin, tipo y disponibilidad de personal, aspectos legales y ambientales, seguridad, etc.

Posteriormente se realiza una comparacin econmica entre los diferentes mtodos para determinar el ptimo.5Introduccin a Mtodos de Explotacin Clasificacin de los Mtodo de Explotacin Una primera clasificacin de los mtodos se refiere a si la explotacin se realiza siempre expuesta a la superficie o si se desarrolla a travs de labores subterrneas. As, debemosprimero separar:

Mtodos de explotacin a cielo abierto Mtodos de explotacin subterrnea

6Introduccin a Mtodos de Explotacin Mtodos de Explotacin de Superficie Cielo abierto, rajo abierto o tajo abierto (llamado Open Pit en ingls). Es el mtodo que ms se ve en Chile, particularmente en la explotacin de yacimientos de metales bsicos y preciosos.

Cantera (llamado Quarry en ingls). Este nombre se da a la explotacin de mineral que puede utilizarse directamente en aplicaciones industriales, como es el caso de la slice, caliza y piedra de construccin.

Lavaderos o placeres. Corresponde a la explotacin de depsitos de arena en antiguos lechos de ros o playas, con el fin de recuperar oro, piedras preciosas u otros elementos qumicos valiosos.

Otros. Existen otros mtodos poco convencionales para le extraccin de algunos elementos de inters, como por ejemplo la disolucin, que corresponde a la extraccin de azufre o sales solubles mediante la incorporacin de un solvente y posterior extraccin del soluto de la solucin recuperada, y la minera costa afuera, para la extraccin de ndulos de manganeso presentes en el fondo del ocano. 7

SoportadoPor PilaresArtificialmente Soportado con RellenoSin soporte o HundimientoRoom and PilarSublevel and Longhole stopingBench and FillstopingCut and Fill StopingShrinkage StopingVCRStopingLonwallMiningSublevelCavingBlockCavingMtodos de Explotacin SubterrneosIntroduccin a Mtodos de Explotacin

Ventajas de Cielo AbiertoIntroduccin a Mtodos de Explotacin Las ventajas del cielo abierto respecto de subterrneo, pueden ser clasificadas en:

Tcnicas:

- Mayor productividad en el cielo abierto, unas 10 veces ms que en interior. - Concentracin de las operaciones y mayor sencillez de control y direccin. - Mayor produccin por unidad de arranque (tajo, seccin, rea o mina) - Elevada mecanizacin por menor limitacin en tamao y peso de las mquinas. - Mejor posibilidad de comprobacin geolgica y una exploracin ms sencilla. - Simplicidad en operaciones auxiliares e incluso eliminacin de alguno. - Mejor recuperacin del yacimiento. - Planificacin y control ms fcil. - Mayor flexibilidad para responder a los aumentos o disminucin de la produccin, en funcin de las variaciones coyunturales de la demanda.

Ventajas de Cielo AbiertoIntroduccin a Mtodos de Explotacin Econmicas:

- Menor costo de capital por tonelada de material (estril o mineral) producido. - Menor costo de operacin por tonelada de material movido. - Por ello, posibilidad de mover una gran relacin de estril a mineral. - Mayor disponibilidad de reservas por explotacin de recursos de menor ley. - Mejor posibilidad de contratar alguna parte o todo de los procesos mineros (Geologa, laboreo y tratamiento).Sociales:

- Mayor seguridad e higiene en el trabajo. - Mayor facilidad para encontrar mano de obra. - Menor influencia del factor de costo del personal.

Ventajas de SubterrneosIntroduccin a Mtodos de Explotacin Las ventajas de subterrnea y desventajas del cielo abierto son las siguientes: Tcnicas:

- Favorable influencia de las condiciones climatolgicas y atmosfricas. - Menor limitacin en profundidad. - Menor control de la estabilidad de los taludes. - Menor necesidad de vertederos cercanos, e incluso posibilidad de utilizar los estriles como relleno de los huecos de interior. - Mejor control de calidad para evitar la dilucin o mezcla del mineral y el estril Econmicas:

- Menor inversin inicial de capital en maquinaria y terrenos para huecos y ver-tederos. Menor inversin inicial para realizar la preparacin preliminar. Mayor flexibilidad para superar los errores en el diseo o en la seleccin de la maquinaria.

Ventajas de SubterrneosIntroduccin a Mtodos de Explotacin Sociales:

- Personal de operacin y mantenimiento menos formado y por tanto ms barato, sobretodo en la pequea minera . - Menores problemas medio-ambientales por alteracin en los terrenos afectados por el hueco y los vertederos. Menores problemas poltico-econmicos de compra de terrenos. - Mayor empleo de mano de obra. Como resumen podemos decir que se trata de mtodos mineros diferentes, que requiere mayores reservas para el cielo abierto, aunque puedan ser de menor ley, con un ritmo ms rpido de explotacin y por ello una menor vida, con una exploracin ms cara y detallada para evitar graves errores y con unas inversiones ms fuertes por ser unas producciones anuales mucho ms grandes.

Minera a Cielo AbiertoIntroduccin a Mtodos de Explotacin Generalmente aplicado a yacimientos de baja ley y superficialesRitmo de produccin >20,000 tpdModeradamente selectivo ya que posee la facilidad de vaciar el estril en botaderosDesafos en el diseoManejo de la razn estril/mineral y su evolucin en el tiempoUbicacin de las rampas de acceso y produccinDiseo de las flotas de equipos Estabilidad de las paredes del rajo

Introduccin a Mtodos de Explotacin Componentes de una Mina Cielo AbiertoBanco: Cada banco corresponde a uno de los horizontes mediante los cuales se extrae el mineral. El banco se va cortando por el horizonte inferior, es decir hacia abajo, generando una superficie escalonada o pared del rajo. El espesor de estos horizontes es la altura de banco, la que generalmente mide de 10 a 18 m.

Introduccin a Mtodos de Explotacin Componentes de una Mina Cielo AbiertoBerma: Es la franja de la cara horizontal de un banco, como un borde, que se deja especialmente para detener los derrames de material que se puedan producir al interior del rajo. Su ancho vara dependiendo de los equipos que circulen por ella.

Introduccin a Mtodos de Explotacin Componentes de una Mina Cielo AbiertoLas bermas de seguridad o para la contencin de derrames, se disean en funcin de la probabilidad de que ocurra algn siniestro geomecnico, como el desplazamiento de una cua o volcamiento de roca (segn sea el caso o la situacin geomecnica), por lo que ser de mucha importancia realizar un buen estudio de dicha probabilidad, ya que el ngulo de talud final de la zona estudiada depende de la longitud de berma recomendada.Berma de seguridad o contencin de derrames

Introduccin a Mtodos de Explotacin Componentes de una Mina Cielo AbiertoAngulo de talud: el talud o pared de la mina es el plano inclinado que se forma por la sucesin de las caras verticales de los bancos y las bermas respectivas. Este plano presenta una inclinacin de 45 a 58 con respecto a la horizontal, dependiendo de la calidad geotcnica (dureza, fracturamiento, alteracin, presencia de agua) de las rocas que conforman el talud.

Introduccin a Mtodos de Explotacin Componentes de una Mina Cielo Abiertongulo de Talud Inter rampas: Representa la inclinacin con que queda el conjunto de bancos que se sitan entre una rampa y la rampa consecutiva. Este ngulo se mide desde la pata del banco superior donde se encuentra una rampa hasta la cresta del banco donde se encuentra la otra rampa.PataRampa 1ngulo inter RampaCrestaRampa 2

Introduccin a Mtodos de Explotacin Componentes de una Mina Cielo Abiertongulo de Talud de un conjunto de bancos: Representa la inclinacin con que queda un grupo de bancos sin existir entre ellos alguna diferencia geomtrica importante. Este ngulo se mide desde la pata del banco ms profundo hasta la cresta del banco de cota mayor.ngulo de talud geomecnicoPataCrestaCara del banco

Introduccin a Mtodos de Explotacin Componentes de una Mina Cielo Abiertongulo de Talud Overall: Representa el ngulo de inclinacin con que queda la pared final del rajo, incluyendo todas las singularidades geomtricas existentes. Este ngulo se mide desde la pata del banco ms profundo hasta la cresta del banco ms alto de la explotacin.ngulo OverallPataCresta

Introduccin a Mtodos de Explotacin Componentes de una Mina Cielo AbiertoZanja: se construye con el fin de canalizar las aguas de drenaje. Al no canalizar dichas aguas se corre el riesgo de que estas daen y corten los caminos. Las zanjas por lo general tienen un ancho de 1 metro por una profundidad de 50 cm, lo cual depender de las condiciones de drenaje de la zona (lluvias, escurrimientos superficiales o subterrneos).

Altura de cunetaDistancia de SeguridadBerma o Cuneta hacia el rajoPistaZanjaBerma o Cuneta hacia el banco

Introduccin a Mtodos de Explotacin Componentes de una Mina Cielo AbiertoCuneta: tienen por objetivo detener o contener a los vehculos en caso de emergencia, por ello la cuneta que est hacia el rajo tendr que ser ms alta de modo que pueda detener efectivamente a cualquier vehculo en una emergencia sin que caiga. Comnmente se utiliza como altura de cuneta hacia el rajo la mitad del dimetro de las ruedas en los equipos que transitan en el camino (camiones). Lo ideal es definir la altura considerando la pendiente del tramo, la resistencia a la rodadura, el tamao de los equipos y en lo posible tener de referencia una prueba emprica de la situacin.

Altura de cunetaDistancia de SeguridadBerma o Cuneta hacia el rajoPistaZanjaBerma o Cuneta hacia el banco

Introduccin a Mtodos de Explotacin Componentes de una Mina Cielo AbiertoDistancia de seguridad: considera el efecto visual que se produce al conducir un equipo de gran altura, lo cual hace que el conductor perciba los objetos a una distancia menor de la que en realidad se encuentran. Esta distancia de seguridad deber ser mayor a dicha distancia de percepcin.

Altura de cunetaDistancia de SeguridadBerma o Cuneta hacia el rajoPistaZanjaBerma o Cuneta hacia el banco

Introduccin a Mtodos de Explotacin Componentes de una Mina Cielo AbiertoPISTAS PARA CRUCE DE CAMIONES O DOBLE VA

Berma o Cuneta hacia el rajoPistasDistancia de SeguridadZanjaBerma o Cuneta hacia el bancoPistas

Introduccin a Mtodos de Explotacin Componentes de una Mina Cielo AbiertoRampa: es el camino en pendiente que permite el trnsito de equipos desde la superficie a los diferentes bancos en extraccin. Tiene un ancho til dependiendo de los equipos que circularn por ella, de manera de permitir la circulacin segura de camiones de gran tonelaje en ambos sentidos.

Introduccin a Mtodos de Explotacin Componentes de una Mina Cielo AbiertoANCHO MNIMO DE OPERACIN (PERFORACIN, CARGUO Y TRANSPORTE)Para la perforacin podemos notar que el ancho mnimo de operacin est dado por el rea sometida a la perforacin ms un ancho necesario para el trnsito de los equipos ligados a la tarea de perforacin y tronadura. Por lo general esta rea es cubierta o satisfecha por los otros parmetros geomtricos (por ejemplo el ancho mnimo de carguo).

Espacio Suficiente para la operacin

Introduccin a Mtodos de Explotacin Componentes de una Mina Cielo Abierto

BSDSDSAcRGcDDAncho mnimo de Carguo = BS + DS + 0.5 x Ac + 2 x RGc + 0.5 x Ac + DS + DDAncho mnimo de Carguo = BS + 2 x DS + Ac + 2 x RGc + DD- BS =Baranda de seguridad.- Ac =Ancho del camin.- DS =Distancia de Seguridad.- RGc =Radio de Giro del equipo de carguo o radio mnimo de operacin.- DD = Derrames

Introduccin a Mtodos de Explotacin Componentes de una Mina Cielo AbiertoFondo Optimo Econmico: La definicin de los lmites econmicos de explotacin de un rajo, se basar en un modelo econmico de beneficio nulo al extraer la ltima expansin marginal. Esquemticamente lo podemos ver en la siguiente figura:E1M1E2M2ltima expansin marginalB = I - CB:Beneficio neto esperado de la ltima expansin marginal

I:Ingresos por venta del producto

C:Costos para obtener el producto

Introduccin a Mtodos de Explotacin Componentes de una Mina Cielo AbiertoBotaderos: El material estril extrado de la mina, debe ser dispuesto en lugares especficos y adecuados para este fin, por lo que tendremos que definir las caractersticas de estos lugares.Un buen lugar para un botadero lo constituir el sector que cumpla de mejor manera todas las exigencias para su habilitacin, tanto tcnicas como econmicas, de las cuales podemos mencionar las siguientes: La distancia entre el punto de carga de los camiones en la mina y el lugar de descarga del material estril (o botadero) debe ser la mnima posible, por una razn econmica, ya que el rendimiento de los equipos de transporte es afectado por esta distancia. El lugar donde se depositarn los escombros o estril debe ser geolgica y geomecnicamente apto para ello, ya que la gran cantidad de material a depositar puede generar siniestros geomecnicos en el sector mismo (hundimiento) o en sectores aledaos (distribucin de esfuerzos).

Minera SubterrneaIntroduccin a Mtodos de Explotacin Utilizado para yacimientos de mediana y alta leyRitmos de produccin 500-50000 tpdMs selectivo que el mtodo de cielo abierto excepto por los mtodos por hundimientoProblemas de diseo:Geometra de la mina subterrneaEstabilidad y soporteUbicacin de los accesosLogstica para el transporte y movimiento de mineral subterrneo

Introduccin a Mtodos de Explotacin Componentes de una Mina Subterrnea Galera: Tnel sin salida al sol, que conecta sectores dentro de la mina.Esquema Isomtrico de una GaleraSeccin TransversalTechoCajaPisoDrenaje (puede existir slo uno)Carpeta de RodadoPendiente0.5 metros0.5 a 1 metroArt. 36831Introduccin a Mtodos de Explotacin Componentes de una Mina Subterrnea Desquinche: Sobre excavacin de una seccin, en la cual la cara libre para la tronadura coincide con una de las paredes o techo de la seccin original.

32Introduccin a Mtodos de Explotacin Componentes de una Mina Subterrnea Estocada: Galera horizontal o sub horizontal que se construye a partir de otra galera mayor y que es relativamente corta. Esta puede ser utilizada para diversas actividades como estacionamiento de equipos por ejemplo.PlantaIsomtricoEstocada Diagonal

33Introduccin a Mtodos de Explotacin Componentes de una Mina Subterrnea Rampa: Galera de acceso a diferentes niveles. Su geometra puede ser elptica, circular o en 8. Se construyen en pendiente de modo que se pueda acceder a distintas cotas en la mina.Radio de Giro internoRadio de Giro externoRadio de Giro medioRampa en 8Rampa CircularRampa Elptica34Introduccin a Mtodos de Explotacin Componentes de una Mina Subterrnea Pique: Galera vertical o sub vertical de secciones variables, construida desde arriba hacia abajo, pudiendo o no romper en superficie. Segn su funcin se le asignan nombres. Pueden tener ms de una funcin (Pique maestro).Art. 386: Topes o parrilla 50 cm. Sobre el piso en chimeneas de traspasoChimeneas de TraspasoChimenea de Ventilacin35Introduccin a Mtodos de Explotacin Componentes de una Mina Subterrnea Pilar: Bloques de roca que se dejan sin explotar para garantizar la estabilidad de la explotacin. La forma y tamao de ellos dependern de las caractersticas del yacimiento y de la explotacin.

Pilares entre EstocadasPilares entre CaseronesPilares entre EstocadasCASERNAccesos en Pilares entre Caserones36Introduccin a Mtodos de Explotacin Componentes de una Mina Subterrnea Chimenea: Excavacin o galera vertical o sub vertical de secciones variables, construida desde abajo hacia arriba. Segn su funcin recibe su nombre y se define su vida til (por lo general es corta). Segn el artculo 335 no se deber construir chimeneas que desemboquen en medio de la seccin de un tnel o galera, por lo que su descarga tendr que ser por un costado de dicha excavacin. Segn el artculo 339 las chimeneas construidas manualmente no podrn superar los 50 metros de longitud si son verticales y para construcciones sub verticales se tiene la siguiente tabla:

37Introduccin a Mtodos de Explotacin Componentes de una Mina Subterrnea Losa: Bloque de roca que separa dos unidades de explotacin contiguas en la vertical (una sobre otra), que se deja sin explotar con el fin de garantizar la estabilidad global del sector. Sus dimensiones estn definidas por las caractersticas del yacimiento, la explotacin y del macizo rocoso.

Losa de seguridad entre caseronesCasern SuperiorCasern Inferior38Introduccin a Mtodos de Explotacin Criterios de Seleccin del Mtodo Caractersticas Espaciales

Rajo vs SubterrneaAfectan tasa de produccin, mtodo de manejo de material, diseo de la mina en el depsito. Tamao (alto, ancho o espesor) Forma (tabular, lenticular, masivo, irregular) Disposicin (inclinado, manteo) Profundidad (media, extremos, razn de sobrecarga)39Introduccin a Mtodos de Explotacin Criterios de Seleccin del Mtodo Condiciones Geolgicas e Hidrolgicas

Tanto de mineral como de roca de caja (o husped)Afecta la decisin de usar mtodos selectivos o no selectivos Requerimiento de drenaje, bombeo, tanto en rajo como en subterrnea Mineraloga es importante para procesos Mineraloga y petrografa (xidos vs. Sulfuros) Composicin qumica Estructura del depsito (pliegues, fallas, discontinuidades, intrusiones) Planos de debilidad (grietas, fracturas, clivaje) Uniformidad, alteracin, meteorizacin (zonas, lmites) Aguas subterrneas e hidrologa (ocurrencia, flujo, nivel fretico)40Introduccin a Mtodos de Explotacin Criterios de Seleccin del Mtodo Consideraciones Geotcnicas

Seleccin del mtodo (soporte necesario)Hundibilidad Propiedades elsticas Comportamiento plstico o viscoelstico Estado de los esfuerzos (originales, modificados por la excavacin) Consolidacin, compactacin, competencia Otras propiedades fsicas (gravedad especfica, poros, porosidad, permeabilidad)41Introduccin a Mtodos de Explotacin Criterios de Seleccin del Mtodo Consideraciones Econmicas

Determinan el xito del proyectoAfectan inversin, flujos de caja, periodo de retorno, beneficio Reservas (tonelaje y ley) Tasa de produccin Vida de la mina (desarrollo y explotacin) Productividad Costo de mina de mtodos posibles de aplicar42Introduccin a Mtodos de Explotacin Criterios de Seleccin del Mtodo Factores Tecnolgicos

Se busca la mejor combinacin entre las condiciones naturales y el mtodo Porcentaje de recuperacin Dilucin Flexibilidad a cambios en la interpretacin o condiciones Selectividad Concentracin o dispersin de frentes de trabajo Capital, mano de obra, mecanizacin43Introduccin a Mtodos de Explotacin Criterios de Seleccin del Mtodo Factores Medioambientales

No slo fsico, sino que tambin econmico-poltico.social Control de excavaciones para mantener integridad de las mismas (seguridad) Subsidencia y efectos en superficie Control atmosfrico (ventilacin, control de calidad de aire, calor, humedad) Fuerza laboral (contratos, capacitacin, salud y seguridad, calidad de vida, condiciones de comunidad)44

Mtodos de Explotacin SubterrneosIntroduccin a Mtodos de Explotacin Mtodos autosoportantes o de caserones abiertos:

Corresponden a aquellos que consideran la extraccin del mineral y dejar la cavidad que ste ocupaba vaca. Para ello, el casern debe mantenerse estable en forma natural (ser autosoportante) o requerir escasos elementos de refuerzo.

Estos caserones se dejan vacos una vez que concluye la explotacin. Room and Pillar Stope and Pillar Shrinkage Stoping Sublevel Stoping Vertical Crater Retreta

Mtodos de Explotacin SubterrneosIntroduccin a Mtodos de Explotacin Mtodos soportados o de caserones:estos requieren elementos de soporte para mantenerse estables y/o que se rellenan con algn material exgeno. Cut and Fill Stoping Excavation Techniques Backfilling Methods Mtodos de hundimiento:esto es, donde las cavidades generadas por el mineral extrado son rellenas con el material superpuesto (mineral, mientras dura la explotacin, y estril, una vez finalizada). El hundimiento y consecuente relleno de las cavidades se produce simultneamente a la extraccin del mineral. Longwall Mining Sublevel Caving Block / Panel Caving

Parmetros Utilizados en el Diseo de Minas SubterrneasIntroduccin a Mtodos de Explotacin Geologa Geometra Macizo rocoso Estructuras de debilidad Continuidad Estabilidad: Hundibilidad/ Estabilidad Distribucin de la ley Costos Dilucin planeada y no planeada Restricciones externas e internas Ritmo deseado

Aspectos a cuidar en la seleccin del mtodoIntroduccin a Mtodos de Explotacin Definir el retorno sobre la inversin como una meta.

Forzar los parmetros de diseo y condiciones de roca para alcanzar un mtodo determinado.

Se disea previamente el mtodo de explotacin conjuntamente con la planta, de manera de mantenerla saturada.