DISEÑO DE TAJO ABIERTO

1. METODO MANUALa) ELEMENTOS BASICOS DE DISEÑO

Radio de desbroce(D/M) Cut off Talud Planos topográficos Planos de sección transversal Planos de sección verticales Plano de bloques

2. METODO AUTOMATIZADO DE DISEÑOEl diseño final óptimo de una mina a cielo abierto es una de las operaciones más importantes para el estudio técnico económico pues ello nos proporciona conocimientos de las reservas de minado sobre el cual se realizan los cálculos correspondientes de las alternativas de producción.Dada la magnitud de la inversión una mina a cielo abierto el riesgo que la implica y la complejidad que presenta el proceso de cálculo en un diseño de minado, el gran número de datos que encierran un yacimiento son mayor manejada por una computadora, ello permitido desarrollos en pocos años metodologías bien competitivas entre si y han logrado simplificar y calcular con precisión el diseño optimo, es decir que otorgan máximo beneficio económico.

CONCEPTO DE BLOQUE ECONOMICOEn todo método automatizado de diseño se emplea este concepto que consiste en asumir un paralelepípedo que contiene leyes estimados de cada metal, las dimensiones iniciales de este block obedecen a la malla de sondaje de exploración lo cual poseen dimensiones aveces inapropiadas para el diseño razón por el cual se debe recurrir a la participación o agrupación de bloques. La totalidad delos algoritmos utilizados trabajan sobre un modelo e mineralización constituido por un block tridimensional regular

OPTIMIZACION ECONOMICA DEL EXPLOTACIONES A CIELO ABIERTODESARROLLO Del PROCESO

a. DEFINICION DE LAS LEYES DE LOS BLOQUESLa estimación de las leyes a asignar a cada bloque se puede llevar a cabo por cualquiera delos métodos citados en los capítulos de estimación de las reservas, es decir, básicamente tres: (1) geoestadística utilizando el krigeaje, (2) inverso de la distancia y (3) polígonos, triángulos o similar. Una vez establecido el método que mejor se adapte al yacimiento en cuestión, se tendrá definido todo el conjunto de bloques con sus leyes correspondientes.

b. DEFINICION DEL VALOR ECONOMICO DE LOS BLOQUES

Conocidas las leyes para los diferentes bloques, se calcula el valor económico para cada uno de ellos, con lo que, a cada bloque, se le asigna un valor (expresado en el valor de una moneda) a partir del cual se establece la optimización de la explotación. Así pues, el problema del diseño de la corta se convierte en encontrar

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aquel conjunto de bloques que den el máximo valor posible, conjunto, por supuesto, sujeto a las restricciones mineras que puntualmente pueden aparecer.Desde el punto de vista económico, cada bloque se puede caracterizar por los siguientes parámetros: a) Valor de la mineralización presente en el bloque (I).b) Costos directos que pueden atribuirse directamente a cada bloque (CD): sondeos, arranque, transporte, tratamiento, etc.c) Costos indirectos que no se pueden asignar a los bloques individuales (CI) y que, además, son función del tiempo: salarios, amortización del valor de la maquinaria, etc

Valor económico del bloq= I-CDI: valor del mineral en el blockCD: costos directos atribuidos a cada block(EXTRACCION)Ejemplo:

LOS CRITERIOS PARA OPTIMIZAR PUEDE SER

Maximizar el valor total de la explotación el mas usado Maximizar el valor por tonelada de producto vendible Maximizarla vida de la mina Maximizar el contenido metal dentro de la explotación

El primer criterio, la maximización del valor total de la explotación (la maximización del ∑VEB), es, con mucho, el más utilizado a la hora de realizar la optimización económica de la explotación acielo abierto, por lo que los diferentes métodos que se pueden citar a continuación se centran en él.

ALGORITMO

Es un conjunto prescrito de instrucciones o reglas bien definidas, ordenadas y finitas que permite realizar una actividad mediante pasos sucesivos que no generen dudas a quien deba realizar dicha actividad. Dados un estado inicial y una entrada, siguiendo los pasos sucesivos se llega a un estado final y se obtiene una solución.

Es un procedimiento paso por paso para resolver un problema y tiene las siguientes características, es definido: tamaño y tiempo, es decir termino cuando proceso datos.

Se puede utilizar para varias problemas que se relaciona entre si

ALGORITMOS

1. Metodo de cono móvil2. Método de diseño de S. Koroudv3. Método de programación en 3 dimensiones4. Algoritmos de grafos de Lerchs y Grossman5. Algoritmo del bosque sub compacto (método belga)6. Algoritmo de jhonson7. Parametrizacion de recursos minerales

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3.- Tipos de algoritmos

Los diferentes algoritmos existentes para llevar a cabo la optimización se pueden agrupar endos categorías (según Annels, 1991):

Heurísticos:La experiencia demuestra que funcionan satisfactoriamente, aunque no poseen demostraciones matemáticas que permitan asegurar su validez. Es el caso del método del cono flotante.

Rigurosos:Aquellos cuya optimización tiene una completa demostración matemática. El más característico es el método de Lerchs y Grossmann.

En el presente trabajo, se considerará el primero de los dos algoritmos, el del CONO FLOTANTE, ya que este, como el de Lerchs y Grossmann, son los más utilizados en la industria minera y presentes en los diferentes programas informáticos que llevan a cabo los procesos de optimización económica.

METODO DEL CONO FLOTANTE

Consiste en el estudio económico de los bloques mineralizados y estériles que caen dentro de un cono invertido, el cual se mueve sistemáticamente a través de una matriz de bloque, con el vértice del cono ocupando, sucesivamente, los centros de los bloques. La premisa básica de trabajo es que los beneficios netos obtenidos por explotar la mineralización que se encuentra dentro del cono deben superar los gastos de extraer el estéril existente en dicho cono. Los conos, individualmente, pueden no ser económicos, pero, cuando dos o más conos se superponen, existe una parte importante de estéril que es compartida por los diversos conos, lo que genera un cambio en sus estatus económicos.

DESCRIPCIÓN CONCEPTUAL DEL ALGORITMO DEL CONO MÓVIL OPTIMIZANTE

La teoría de los conos flotantes para determinar los límites económicos del Rajo, data delos años 60. La técnica consiste en una rutina que pregunta por la conveniencia de extraer un bloque y su respectiva sobrecarga. Para esto el algoritmo tradicional se posiciona sobre cada bloque de valor económico positivo del modelo de bloques y genera un cono invertido, donde la superficie lateral del cono representa el ángulo de talud. Si el beneficio neto del cono es mayor o igual que un beneficio deseado dicho cono se extrae, de lo contrario se deja en su lugar

MÉTODO DE LERCHS-GROSSMAN

El método bidimensional de Lerchs-Grossman permitirá diseñar, en una sección

vertical, la geometría del pit que arroja la máxima utilidad neta. El método resulta atractivo por

cuanto elimina el procesos de prueba y error de diseñar manualmente el rajo en cada una de las

secciones. La metodología es conveniente, además para el procesamiento computacional.

Al igual que el método manual, el método de Lerchs-Grossman diseña el rajo en

secciones verticales. Los resultados pueden continuar siendo transferidos a una plano de plantas

del rajo y ser suavizados y revisados en forma manual. Aún cuando el pit es óptimo en cada una

de las secciones, es probable que el pit final resultante del proceso de suavizamiento no lo sea.

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PLANEAMIENTO DE MINADO

1. CONEPTO..- el planeamiento en una operación en mina que se va a explotar a cielo abierto es bastante compleja ps interviene varios factores los cuales para aplicarlos tenemos que llevarlos a su grado óptimo y así cumplir con el objetivo básico de planeamiento que consiste en obtener la mayor producción posible a menor costo

2. FACTORES DE PLANEAMIENTO

a. LEY MINIMA DE EXPLOTACION.- en su determinación intervienen: Precio de los metales.- hacer proyección de precios, a precio corriente o

constante, se determinan 3 niveles de precios: pesimista, promedio y optimista

Recuperación en el tratamiento.- planta concentradora, fundición , refinación Costo de producción de los minerales.- costo de operación(mina, planta) +

(costo de venta, costo de financieros, costo de administrativos) Costo de remoción de desmonte que debe sacarse para obtener mineral.

b. TALUDSin duda uno de los parámetros geométricos más significativos en la explotación de un rajo son los ángulos de talud, ya que en la explotación misma una de las restricciones operacionales más relevantes es garantizar la estabilidad de cada uno de los sectores comprometidos, para lo cual se requiere mantener una geometría de diseño óptima, es decir que permita un máximo beneficio económico en función de un mínimo factor de riesgo de que ocurra algún siniestro geomecánico.

c. RELACION DE DESBROCE

3. TIPOS DE PLANEAMIENTO

a. CORTO PLAZOPodemos decir que la de corto plazo es la única a la cual se le puede asignar un tiempo preciso, siendo esta planificación la que abarca la producción o la actividad de la faena dentro del día, los próximos cuatro, siete o treinta días

Planeamiento producción para cumplir la necesidad de planta diaria, mensual, anual

b. MEDIANO PLAZO

Por lo general se entiende como planificación de mediano plazo a la programación anual, detallada en cada uno de los meses.

Produccion programada para dentro de 2 a añosPreparar áreas que requieren cierto tiempo dado el volumen de mineral a poder extraerse

c. LARGO PLAZO

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OPERACIONES UNITARIAS EN UN OPEN PIT

I. PERFORACION Y VOLADURA

A. PEROFORACION PRIMARIA DE BANCOSAspectos generales:Diseño de malla de perforación: burden, espaciamiento, longitud de perforación, tipo de roca, diámetro de perforación

ALTURA DE BANCO: mayor altura = perdida de energía en el varillaje, mayor desviación, mayor diámetro de taladro, mayor producción. Menor altura= menor producción, menor diámetro de taladro, menor desviación.

DIAMETERO DE PERFORACION: Los diamteros van de 3’’- 13 ½’’ La selección del diámetro obedece entre otros a dureza de la roca: suave,

semidura, dura. Tamaño de perforación: alta producción se usan grandes diámetros. Tamaño del equipo: perforadoras, cargadores, camiones

ASPECTOS CONSIDERADOS EN LA PERFORACIONa) Suficiente fuerza de rotación en el barreno para girar la broca en cualquier roca

y/o estrato encontrado.b) Suficiente fuerza en la broca (pull down) para optimizar la penetraciónc) Suficiente presión de aire que remueva y expulse los detritus generados durante

la perforación y adecuada presión para refrigerar los cojinetes de las brocasd) Acertada selección del tipo de broca para el material que está siendo perforado:

Perforación a percusiónPerforación a rotaciónPerforación a rotación-percusión

PERFORACION ROTATIVA (ROTARY DRILLIG)Se caracteriza por usar el pull down peso que empuja a la broca dentro del taladro. El pull down depende del diámetro de broca. La velocidad de rotación está dado por los motores rotativas que cuenta la perforadora. Las perforadoras rotativas deben estar provistas de circulación de aire, suficiente para producir una velocidad de retorno de los detritos. Se considera 3000pies/min. Si la velocidad es muy alta puede causar daño al barreno y partes de la máquina.

Perforadora rotativa Joy Heavy Wright TIPO CHAMPION 58B, funciona accionado por un motor diésel, perfora con broca triconica con barrenos de sección cuadrada de 20 pies de longitud, la velocidad de penetración es de 18 pies /hora.

Perforadora rotativa drill Master Modelo DM-45, montado sobre urugas muy usado en la perforación primaria de bancos, tiene compresor de 1050 CFM 2 bombas hidráulicas, usa barra de perforación de 30 pies de longitud sujeta al castillo.

Bucyrus Erie 45-12, 50-12, usan barras de 6m. y brocas hasta 13 pulgadas son eléctricas voltaje 4000voltios

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ELEMENTOS PRINCIPALES DE PERFORACION

1. BARRETON(varilla)Es un tubo de acero a través del cual se transmite el movimiento de rotación y de presión y va unido a la parte superior a la cremallera y en su parte inferior al estabilizador

2. ESTABILIZADOR O REAMERSe usa en los extremos inferior del barretón y broca su diámetro es igual al barreno con la diferencia de las aletas y son de dos tipos: tipo aletas, tipo rodillo

3. BROCA O TREPANOLas brocas triconicas disponen de 3 conos que giran sobre su eje cada 120°, la mayoría de las brocas perforan casi en todas las formaciones, las brocas triconicas usadas en la perforación primaria son:

MARCA MODELO DIAMETRO PRECIOHUGHES HH99 9’’ 3668REED M738 M75 9’’ 3380SMITH Q78 Q5 9’’ 3095HUGHES HH77(botón grande) 9 7/8’’ 4400HUGHES HH44 10 5/8’’ 4000CHINOS 1500

ELEMENTOS DE PERFORACION PARA LA PERFORADORA BUCYRUS TRIE

PERFORADORA BARRETON ESTABILIZADOR BROCA45-R 32’ 8 5/8’’ 9 7/8’’ 50-R 32’ 9 ¼’’ 12 ¼’’

B. VOLADURA EN EL TAJO ABIERTOASPECTOS GENERICOS:

FRAGMENTACION, tiene una incidencia importante en las operacionesVoladura – carguío – acarreo – chancadoPara una buena fragmentación:- Conocer bien el tipo de roca- Diseñar mallas adecuadas: 6x6, 8x8 mineral y 10x10, 12x12 desmonte- Usar explosivos adecuados y accesorios(amarres)

TONELAJE: en un tajo abierto el disparo debe hacerse como mínimo para un mes por que tiene que moverse todo el equipo, se debe calcular el requerimiento de mineral en la planta de tratamientoPara ello se debe tomar en cuanta los requerimientos de producción y movimiento de materiales. Con esta información podremos definir el tonelaje a remover y los lugares de los cuales se tendrá que perforar, tronar y retirar el material tronado

APILANAMIENTO: es como se acomoda el material con el disparo e incide en el desempeño de la pala.

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a)

b)

c)

En el caso a) se tiene una “ola” de mayor altura y menor expansión, ideal para la operación de palas cable, ya que se posiciona frente a la saca sin tener que realizar muchos movimientos. Se puede agregar que reviste bastante riesgo el circular en las cercanías de la ola de material. El trabajo de los equipos de apoyo son mínimos. La Tronadura se ha realizado de modo que la proyección sea mínima.

En el caso b) se tiene una “ola” de altura y expansión intermedia, recomendable para la operación de palas hidráulicas, ya que se posiciona frente a la saca y deberá realizar algunos movimientos. Se puede agregar que no reviste mucho riesgo el circular en las cercanías de la ola de material. El trabajo de los equipos de apoyo es considerables.

En el caso c) se tiene una “ola” de poca altura y mucha expansión, ideal para la operación de cargadores frontales, ya que deberá realizar muchos movimientos.

COSTO: el costo de voladura debe ser bajo para obtener todo esto se debe conocer las características de la roca, la calidad de la roca y la geometría de la roca.

CEBADOUna vez cargados los pozos y chequeados, se realiza el amarre a la troncal, según

lo especificado por el diseño (garantizando que se cumplirá con la secuencia

estipulada). Con los retardos se debe hacer cumplir la condición de que todos los

tiros hayan sido iniciados antes de que detone el primer tiro.

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II. CARGUIO Y EXCAVACION

CARGUIO: palas eléctricas e hidráulicas PayloaderEXCAVACION: tractor de orugas D4, D6, D8 Excavadora giratoria “BWE” Dragalinas Scraper

FACTORES EN LA SELECCIÓN DE EQUIPOS

Material: densidad, dureza Tamaño de la operación: producción Vida de la operación Tipo de equipo de transporte: camiones, trenes, fajas Tamaño de fragmentación: set de chancadora

EQUIPOS

1. PALA MECANICACARACTERISTICAS:

Alta producción. Carga todo tipo de material incluyendo grandes trozos Adecuado para condiciones rígidas y duros de trabajo Puede trabajar en bancos altos Requiere de equipo auxiliar que lo soporte Mayor vida económica El precio es mayor entre 3 a 5 millones de dólares El costo de operación es menor Esta montado sobre orugas Carga y descarga Trabaja con energía eléctrica

Ejemplo: PALA PH – 4100 de SEYC

2. PAY LOADERCARACTERISTICAS:

Menor producción. Requiere que el material tenga buena fragmentación Opera en condiciones no duros, no rígidos de trabajo. Opera en bancos no tan altos Tiene movilidad y versatilidad (alta velocidad) No necesita de equipo auxiliar Esta sentado sobre neumáticos Bajo costo de mantenimiento Carga y transporta Necesita mayor espacio para maniobrar Es muy aceptable para el bleanding (mezclar)

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Ejemplo: TOURNEAN LT – 1800, 50 TC

3. P. HIDRAULICACARACTERISTICAS:

Alta producción Carga todo tipo de material Trabaja en bancos no tan altos No requiere de equipo auxiliar Tiene mayor fuerza de penetración Velocidad mayor de transporte Menor ciclo de trabajo Menor vida económica que la pala eléctrica La capacidad son menores a la pala eléctrica El precio es menor que la pala eléctrica El costo de operación es mayor Carga y transporte El diseño es más complejo siendo el mantenimiento más difícil Menor disponibilidad que la pala eléctrica Menor fuerza de excavación que la pala eléctrica.

MARCAS DE PALAS ELECTRICAS MARION: modelo 185 M – HR – 2ª DE 12yd3 PH: modelo 1900AL DE 11 yd3 PH: modelo 4100 SE yd3 BUCYRUS ERIE: modelo 195B DE 13 yd3

El PH usa el magnetorque

El Bucyrus Eries: sistema Ward

El magnetorque es un embrague de corriente parasitas los cuales permitan al operador controlar la cantidad de energía de excavación, variando la corriente a través de los embragues.

Cuando el operador excita los magnetorques la tracción magnética entre los miembros inferiores provoca la rotación de estos.

III. ACARREO – TRANSPORTE

1. CAMION ( VOLQUETE)Es el más común de los transportes por ser el más versátil, consisten:2 ejes: convencional de volteo3 ejes: convencional de volteoEjemplo: MARCAS

HAULPACK=120TC LETRA HAUL=100TC KOMATSU DE 320 – 400 TC WABCO: 240TC CATERPILLAR CAT 793, 231 TM DRESSER 830 218 TM

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EUCLIDE 240

SISTEMA DE TRANSMISION

.Llanta-motor eléctrico

.Motor diésel (generador motor –tracción) – energía – llantas(motor eléctrico)

.Transmisión hidrostática:

- Bomba genera aceite a alta presión y hace mover las ruedas- Caja negra, gps, comunicación radio

2. TRENES.Sirven para transportar mineral a la chancadora y desmonte del tajo para transportar al echadero.Para utilizar el tren se debe tener en cuenta lo siguiente:

Tajo poco profundo Gradiente de 3% y 4% Distancias largas 3 km Alta producción Costo es bajo Puede cargar cualquier material

3. FAJAS El costo es bajo Producción continua Tiene algunas ventajas como Esado hasta pendiente de 26°

CONTROLES

1. OPERACIÓN DE MINADOControlador DISPATCH: sirve para controlar el minado y optimizar el acarreo

a. Componentes: GPSb. RADIOc. INFORMATICA

2. CONTROL DE LA PERFORACION-VOLADURASoftware especializado para el diseño de malla-voladura (fragmentación):Diseño de mala: para mineral y para el desmonte

3. OTROSControl geo mecánico: plano geo mecánico a colores sectorizado-control de estabilidad de taludes

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