1.introducción al diseño minero

7/23/2019 1.Introduccin al Diseo Minero

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Ral Castro R.

INTRODUCCINALDISEOMINERO


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DISEOMINERO

Es un proceso de ingeniera que soporta las definiciones de:

Seleccin del sistema de explotacin a utilizar

Geometra del sistema minero

Recuperacin Minera

Dilucin

Estimaciones de produccin (Ritmo extraccin mina/Equipos)

Inversiones de la mina


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DESARROLLODEUNPROYECTOMINERO

DepsitoMineral

Proyecto

Requerimientodel dueo

DISEO

MINERO

RECURSOSDISEOGEOMECANICO

RIESGOSFINANCIEROS

MEDIOAMBIENTE

MEDIO POLITICO

REVISION

PROYECTO

REHACER

PROYECTO

PARAR

AUMENTONIVEL

PROYECTO

- + ACEPTAR

RECHAZAR


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INFORMACINBASEPARAELDISEO

InformacinGeolgica/Mineralgica

Tamao del rea mineralizada

Manteo de las zonasmineralizadas

Profundidad mxima

Continuidad

Variacin en potencia

Tipos de contactosmineralizados

Distribucin mineral

Distribucin de contaminantes

Liberacin de mineral

AlteracionesPlantas y perfiles que indiquen

la cantidad y calidad de losrecursos y reservas mineras

Detalle de fallas u otrasestructuras geolgicas

Informacin estructural (fsica yqumica)

Profundidad

Calidad y estructura de la rocade caja

Estructura de la roca

mineralizada

Informacin de la propiedadminera

Propiedad del terreno

Disponibilidad de agua

Ubicacin de propiedadrespecto a infraestructura

Aspectos polticos regionales,nacionales y locales


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RESUMENDEINFORMACINBASEPARAELDISEO

Informacin Base

Geologa

Geometra

Macizo rocoso

Estructuras de debilidad Continuidad

Estabilidad:Hundibilidad/ Estabilidad

Distribucin de la ley

Costos insumos/equipos

Dilucin planeada y no planeada

Restricciones externas e internas Ritmo deseado


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Es la estrategia global que permite la excavacin y extraccin de un cuerpo mineralizadodel modo tcnico y econmico ms eficiente:

Define los principios generales segn los que se ejecutan las operaciones unitariasDefine criterios con respecto al tratamiento de las cavidades que deja la extraccin

Una primera clasificacin de los mtodos se refiere a si la explotacin se realiza siempreexpuesta a la superficie o si se desarrolla a travs de labores subterrneas.

Mtodos de explotacin a cielo abierto

Mtodos de explotacin subterrnea

MTODODEEXPLOTACIN


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Cielo abierto, rajo abierto o tajo abierto (Open Pit). Es el mtodo que ms se ve enChile, particularmente en la explotacin de yacimientos de metales bsicos y preciosos.

Cantera (Quarry). Este nombre se da a la explotacin de mineral que puede utilizarsedirectamente 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 antiguoslechos de ros o playas, con el fin de recuperar oro, piedras preciosas u otros elementosqumicos valiosos.

Otros:

Disolucin, corresponde a la extraccin de azufre o sales solubles mediante laincorporacin de un solvente y posterior extraccin del soluto de la solucin recuperada. Minera costa afuera, para la extraccin de ndulos de manganeso presentes en elfondo del ocano.

EXPLOTACINDESUPERFICIE


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Mtodos autosoportantes o de caserones abiertos: Dejan la cavidad que el mineralocupaba vaca casern estable en forma natural o escasos elementos de refuerzo.

Room and PillarStope and PillarShrinkage StopingSublevel StopingVertical Crater Retreat

Mtodos soportados o de caserones que requieren elementos de soporte paramantenerse estables y/o que se rellenan con algn material exgeno.

Cut and Fill StopingExcavation TechniquesBackfilling Methods

EXPLOTACINSUBTERRNEA


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Mtodos de hundimiento: las cavidades generadas por el mineral extrado son rellenascon el material superpuesto (mineral, mientras dura la explotacin, y estril, una vezfinalizada). El hundimiento y consecuente relleno de las cavidades se producesimultneamente a la extraccin del mineral.

Longwall MiningSublevel CavingBlock / Panel Caving



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CRITERIOSDESELECCINDELMTODODEEXPLOTACIN

Caractersticas Espaciales: tamao, forma, disposicin, profundidad

Rajo vs SubterrneaAfectan tasa de produccin, mtodo de manejo de material, diseo

de la mina en el depsito.

Condiciones Geolgicas e Hidrolgicas: drenaje, mineraloga y petrografa, composicinqumica, estructuras, planos de debilidad, uniformidad, aguas subterrneas e hidrologa

Tanto de mineral como de roca de caja (o husped)

Afecta la decisin de usar mtodos selectivos o no selectivos


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Consideraciones Geotcnicas: propiedades elsticas, comportamiento plstico oviscoelstico, estado de los esfuerzo, consolidacin, compactacin, competencia, otraspropiedades fsicas

Seleccin del mtodo (soporte necesario)Hundibilidad

Consideraciones Econmicas: reservas, tasa de produccin, vida de la mina,productividad, costo de mina de mtodos posibles de aplicar

Determinan el xito del proyectoAfectan inversin, flujos de caja, periodo de retorno, beneficio



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Factores Tecnolgicos: porcentaje de recuperacin, dilucin, flexibilidad a cambiosen la interpretacin o condiciones, selectividad, concentracin o dispersin defrentes de trabajo, capital, mano de obra, mecanizacin

Se busca la mejor combinacin entre las condiciones naturales y el mtodo

Factores Medioambientales: control de excavaciones para mantener integridad delas mismas, subsidencia y efectos en superficie, control atmosfrico, fuerza laboral

No slo fsico, sino que tambin econmico-poltico-social


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Tonelaje Mineral Tonelaje Total

Superficie Subterrnea Superficie Subterrnea

Metalico 95.30% 4.70% 97.90% 2.10%

No metlico 95.80% 4.30% 96.30% 3.70%

Carbn 61.40% 38.60% 95.90% 4.10%

Total 88.60% 11.30% 96.40% 3.60%

OPENPITV/SSUBTERRNEA

Proporciones de mineral , tonelaje de carbn y tonelaje total procedente de laexplotacin a cielo abierto y subterrnea


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MINERAACIELOABIERTO

Generalmente aplicado a yacimientos superficialesRitmo de produccin >20,000 tpd mineral.

Moderadamente selectivo ya que posee la facilidad devaciar el estril en botaderos

Algunos desafos del diseo

Estabilidad de las paredes del rajoUbicacin de las rampas de acceso yproduccinDiseo de las flotas de equipos

Manejo de la razn estril/mineral y suevolucin en el tiempoMezcla de minerales provenientes dedistintas fasesRiesgos geotcnicosRiesgos de manejo de materialesCuando comenzar la transicin a subterrnea


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Toneladas/d

a

0

50000

100000

150000

200000

250000

1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000 2020 2040

Ao

Chuquicamata

Escondida

Collahuasi

Bingham Canyon

Andina

Palabora

Grasberg

Bougainville

MorenciMount Tom Price

Batu HijauEmergenceofmodernmining

geom

echanics.Foundingof

ISRM

ImperialCollegeslope

stabilityproject

Erie

Reserve

RITMODEPRODUCCINENMINERAACIELOABIERTO


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0

200

400

600

800

1000

1200

1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000 2020 2040

Ao

Profundidad(m)

Chuquicamata

Palabora

Escondida

Collahuasi

Grasberg

Bingham

Questa

KoffiefonteinPremier

Stobie

Emergenceofmodernmining

geomechanics.Foundingof

ISRM

ImperialCollegeslope

stabilityproject

Kidd CreekAtalaya

KirunaMount Isa

Pyhasalmi

Craigmont

PROFUNDIDADESDELOSPITS


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ANGULO CARA DEBANCO b

ANGULOINTERRAMPA

r

ALTURA DE BANCOhb

ANGULOINTERRAMPA

r

ALTURAINTERRAMPA hr

ANGULO GLOBAL(OVERALL ANGLE)

o

ALTURAGLOBAL

(OVERALL)

ho

ANCHO DE RAMPA

br

ANCHO DE BERMA

b

PARMETROSGEOMTRICOSDEUNTALUD


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Parmetro Rango Valor tpico

RMRL 20-40 30

Factor de seguridad 1.0 1.3 1.3

Altura de banco simple 10 20 m 15 m

Altura de banco doble 25- 35 m 30 m

Altura inter-rampa 50-250 m 140 m

Altura global 100 -900 350 m

Angulo de banco 55-90 73

Angulo inter-rampa 25-60 50Angulo de talud* 25-60 45

Ancho de berma 8-15 m 11 m

Ancho de rampa 26-40 m 33 m

*Angulo de talud < ngulo inter-rampa (20-25 menor) < ngulo talud (5

menor)

PARMETROSTPICOSDEDISEOENMINERAACIELOABIERTO


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PARMETROSTPICOSDEDISEOENCIELOABIERTO

Mineral Altura[m] Ancho [m] Talud

Cobre 12 a 18 24 a 38 50 a 60

Hierro 9 a 14 18 a 30 60 a 70

No Metlicos 12 a 30 18 a 45 50 a 60

Carbn (Oeste de EE.UU) 15 a 23 15 a 30 60 a 70


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ANGULOGLOBALEINTER-RAMPAVSALTURADETALUD

VARIACIONES EN EXPLOTACIN A CIELO


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VARIACIONESENEXPLOTACINACIELOABIERTO

A) Cuerpos mineralizados tabulares enterreno plano, por ejemplo para hierro

B) Depsitos masivos en terreno plano,por ejemplo hierro

C) Filn inclinado, por ejemplo depsitos

de cobreD) Cuerpos masivos, con relieve alto.E) Mantos de potencia considerable, con

poca sobrecarga , como por ejemplodepsitos de carbn.


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EXPLOTACINACIELOABIERTOBINGHAMCANYONMINE

LAYOUTDELAMINA, CONCENTRADORA, FUNDICINYREFINERA


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EXPLOTACINCOMOCANTERADIAGRAMADEOPERACIONESENUNACANTERADEMRMOL


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EXPLOTACINACIELOABIERTOENELMUNDO

Australia

Super Pit gold mine near Kalgoorlie, Western Australia.Cadia mine gold and copper mine located near Orange, New South Wales.Boddington Gold Mine Boddington, Western Australia.Telfer Mine Gold and copper mine in Pilbara, Western AustraliaRanger Mine Uranium mine east of Darwin in the Northern Territory

BulgariaMaritsa Iztok Mines coal mine near Radnevo, Stara Zagora Province, Bulgaria.

Canad

Adams Mine controversial abandoned mine in Kirkland Lake, Ontario.Colomac Mine gold mine in Northwest Territories, Canada.Diavik Diamond Mine diamond mine in Northwest Territories, Canada.

Ekati Diamond Mine diamond mine in Northwest Territories, Canada.Pine Point Mine lead and zinc mine in Northwest Territories, Canada.

Chile

Chuquicamata copper mine.Escondida copper mine.Pascua Lama gold and silver mine in Atacama, Chile (in project).Radomiro Tomic copper mine.


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Indonesia Batu Hijau mine copper and gold mine on the island of Sumbawa. Grasberg mine located in the mountains of the Papua province. Kyrgyzstan Kumtor Gold Mine gold mine in Tian Shan Mountains at 4,000-4,400 m (14,000 ft) above sea

level.

Mongolia Boroo Gold Mine gold mine 110 km (70 mi) WNW of the capital Ulan Bator.

Namibia

Rossing uranium mine. Open Cast Mine, Uncovered Coal Seam, Kai Point Coal Mine, New Zealand

Per Yanacocha gold mine. Toquepala Porphyry copper. Portugal Sao Domingos Mine copper mine. Rumania Motru Coal Mine coal mine.

Rovinari Coal Mine coal mine.



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South Africa

The Big Hole, former diamond mine in Kimberley, morethan 1,000 m (3,300 ft) deep; now a museum.The Jagersfontein Mine.

United StatesBerkeley Pit - former copper mine in Butte, Montana;now a toxic lake and tourist attraction.El Chino Mine copper mine in Grant County, NewMexico.Hull-Rust-Mahoning Mine largest open pit iron minein the world near Hibbing, MinnesotaBingham Canyon Mine copper mine in Salt LakeCounty, Utah.Lavender Pit copper mine in Cochise County, Arizona.

Lavender Pit copper mine inCochise County, Arizona.


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Guidelines for Open Pit Slope Design, Read J, Stacey, P, 2009, CRC Press

Open Pit Mine Planning and Design (2nd edition), Hustrulid, W, Kuchta,2006, Balkema.

Rock Slope Engineering, E Hoek, J.W. Bray, 1981, University PressCambridge.

SME Mining Engineering Handbook, Hartman, 1992.

SME Surface Mining, Kennedy , 1990.

Introduction Mining Engineering, Hartman.

BIBLIOGRAFA

1.introducción al diseño minero

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