relleno de mina ug_enfoque_geomecanico

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Sammy Lucano PoloMecánica de Rocas II FIGMM-UNI

2012-II

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DefiniciónDefiniciónDefiniciónDefinición

FuncionesFuncionesFuncionesFunciones GeomecánicasGeomecánicasGeomecánicasGeomecánicas Tipos de Relleno:Tipos de Relleno:Tipos de Relleno:Tipos de Relleno:

Relleno Detrítico (Rocoso, Convencional)Relleno Hidráulico

Relleno en Pasta

Consideraciones de DiseñoConsideraciones de DiseñoConsideraciones de DiseñoConsideraciones de Diseño

Ejemplo aplicativoEjemplo aplicativoEjemplo aplicativoEjemplo aplicativo

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El relleno Se define como material que sustituye al

mineral arrancado en los métodos de explotación,principalmente en los métodos Corte y Relleno

El relleno es un material que está constituido poruna variada granulometría, podemos encontrarpartículas de varios centímetros de diámetro hastalos micrones

Los materiales deben de ser de fácil adquisición(costo, disponibilidad y cercanía)

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Como sostenimiento para seguir explotandolos diferentes niveles o subniveles de

explotación.

Previene la generación de incendios, y la

acumulación de gases en las excavaciones.

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Protege la superficie exterior dehundimientos rápidos y excesivos.

Reduce la presión del terreno y proteger lasexcavaciones.

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Rellenos de detrítico (rock fills)

Rellenos hidráulicos (slurry fills)

Relleno tipo pasta (paste fill)

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Se llama relleno detrítico o rocoso al materialgeneralmente procedente de las laboresmineras subterráneas excavadas en terrenoestéril.

Forma de uso del relleno Detrítico

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 Justificación de su uso

Ventajas y Desventajas

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El relleno hidráulico es el material de rellenosolido mezclado con agua para sertransportado por tuberías.

Son los más usado actualmente en minería

de Cut and Fill

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Elementos constituyentes◦ Arenas-Relaves (underflow)

◦ Agua

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Análisis Granulométrico:

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Tabla Granulométrica:

◦ Mina Morococha

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Curva Granulométrica:

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Propiedades Físicas.

◦ Coeficiente de uniformidad:

◦ Gravedad especifica de los sólidos:

◦ Densidad de la pulpa (Gp)

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Propiedades Físicas:

◦ Porcentaje de sólidos en peso:

◦ Porcentaje de sólidos en volumen:

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Propiedades Hidráulicas:

◦ Velocidad de percolación (Vp)

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Consideraciones de Diseño

◦ El diseño consiste en encontrar una curva granulométricade arena o material de relave que junto a una cantidad deagua se comporte como una pulpa de fácil manejo a travésde cañerías y ductos de vaciado

◦ Los parámetros a considerar en él diseño de la curvagranulométrica a ser utilizada en la pulpa debe considerarlo siguiente:

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Parámetros a Considerar:

◦ El tamaño máximo y su volumen de material grueso que puede sertransportado sobre la velocidad crítica de transporte.

◦ El tamaño mínimo y su volumen que permitirá un drenajeadecuado.

◦

También las partículas de mayor tamaño aumentan el desgaste delos ductos de transporte exponencialmente.◦ La fracción de material fino influirá en la velocidad a la cual se

puede drenar la pulpa para vaciar el exceso de agua.◦ La velocidad de drenaje del exceso de agua debería ser no menor

a 3 cm/hr ni mayor a 20 cm/hr.

◦ El Cu de preferencia deberá estar en el rango de 5 a 7.◦ La cantidad máxima de finos para evitar licuefacción producto de

potenciales cargas dinámicas es de 8% en peso de material bajo20 micrones (lamas) u 800 mallas (underflow).

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Resistencia de los Rellenos:

◦ El ángulo de fricción aparente depende de la angulosidadde los fragmentos de arena y su compactación

◦ El índice de huecos de rellenos hidráulicos es del orden de70%. Lo cual implica una densidad de 1,6.

◦ El ángulo de fricción de falla es de 37 grados◦ No se considera cohesión ya que es arena suelta. Sin

embargo en realidad como la arena está húmeda secohesión aparente debido a la succión producida en losporos y capilares

◦ En estas condiciones la altura máxima de relleno que sepuede mantener estable es de 3-4 m

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Resistencia de Relleno Hidráulico Cementado:

◦ Para aumentar la cohesión del relleno seincorpora cemento en la pulpa de modo demejorar sus condiciones de resistencia.

◦ La resistencia de un relleno con cemento está

dada como función del contenido de cemento y el

tiempo de curado por la siguiente relación.

5B

30A

KPa log2

=

=

+=   t  BC  Ac

σ  

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Velocidad de percolación y contenido decemento:

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La pasta es una mezcla de agua con sólidosde alta densidad que contiene abundantepartícula fina con un bajo contenido de agua,controlado con el cono de abrahams.

No segregable.

Contenido de finos menores 20 micrómetrosalrededor del 15%-20%

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Elementos Constituyentes:

◦ Aditivos (opcional)

Ceniza volcánica

Silicato de sodio Asfalto

Yeso

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Parámetros de Diseño:

◦ Análisis Granulométrico

◦ Proporciones de mezcla

◦ Trabajabilidad de la mezcla:

Cantidad de agua/granulometría, transporte, colocación.

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Parámetros de Diseño:◦ Análisis de SLUMP

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Ajuste de diseño:

◦ Porcentaje de humedad de agregado.

◦ Por aumento de SLUMP.

◦ Por incremento de la resistencia. (ensayosCUx)(tiempo de curado)

◦ Por incorporación de aditivo.

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Mina Iscaycruz (Oyón - Lima)Mes : Mar-10

DOSIFICACIONES DE CONCRETORELLENO CEMENTADO

DOSIFICACION PARA 1m3 PE DEL CEMENTO 3.15 gr/cm3

PESOS SECOS PE DEL ZARANDEADO 2.46 gr/cm3

% CEMENTO 5% 4.0% 3.5% 3.0% 2.5% 2.0%

CEMENTO (Kg.) 120 106 92 80 70 65

ZARAND. (Kg.) 1960 1993 2026 2055 2079 2087AGREGADO GLOBAL

AGUA (Lt.) 84 75 66 58 52 50

RELACION A/C 0.70 0.71 0.72 0.73 0.74 0.77

DENSIDAD 2,165  2,175  2,185  2,194  2,201  2,203 

f'c= 6.0 Mpa 5.0 Mpa 4.0 Mpa 3.5 Mpa 3.0 Mpa

Resistencia de Diseño a los 21 días

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Mina Ares (Arequipa)

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El relleno debe ser conducido a una velocidadtal que evite la deposición y tal que evite el

desgaste excesivo de la tubería por abrasión.

d: Diámetro de la tubería.

D: densidad de la pulpa.

F1: constante dimensional.

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Para no correr riesgos y garantizar lavelocidad critica, la velocidad de transporte

será:

En pies/ seg.

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Mejoramiento del relleno en pasta Minas Ares

Se realizaron tres etapas bien diferenciadas en eltrabajo de mejoramiento del relleno en pasta.

Primera etapa 1998-2000 Segunda etapa 2000-2001

Tercera etapa 2001-actualidad

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Primera etapa 1998-2000

Para 1 m3 de relleno

◦ Agregado: % grava: 12 %

% A. gruesa: 40.9 %

% A. media: 19.5 %

% A. fina: 8.7 % % finos: 19.5%

% ultra finos: 4-5.5 %

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Segunda Etapa 2000-2001

Para 1 m3 de relleno

◦ Agregado: % grava: 24.4 %

% A. gruesa: 24.2 %

% A. media: 13.8 %

% A. fina: 16.4 % % finos: 16-17%

% ultra finos: 7-5.5 %

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Tercera Etapa 2001-actualidad

Para 1 m3 de relleno

◦ Agregado: % grava: 18.2 %

% A. gruesa: 30 %

% A. media: 16.8 %

% A. fina: 11.9 % % finos: 10.3%

% ultra finos: 12.2 %

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El relleno cumple un rol de sostenimiento enlas minas entre otros.

Existen tres tipos de relleno que sediferencian por su composición.

El papel de la geomecánica en el relleno es

diseñar la mejor combinación de materialespara obtener mejores propiedades y ahorrode costos en el relleno.

El diseño de relleno depende

fundamentalmente del trabajo en campo ylaboratorio.

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El relleno aporta grandes beneficios en una mina,

mas haya de los expuestos que es importanteconocer para entender la importancia del mismo.

El procedimiento de diseño del relleno no esta

muy bien documentado, por tanto resultainteresante realizar investigación en este campo.

Un factor muy importante en la actualidad es elimpacto ambiental del relleno como generadorde aguas acidas, que se debe conocer.

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Libros:

◦ “Método de Explotación por Corte y Relleno”.

Chambres Montantes Remblayees.

◦ “Explotación Subterránea Métodos y CasosPrácticos”.

Facultad de Ingeniería de Minas-UNA Puno.

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Tesis:

◦

“Métodos Prácticos para Determinar la ResistenciaCompresiva Uniaxial del Relleno Cementado” David Obando Pacheco.

◦ “Calculo y Diseño de Instalaciones para RellenoHidráulico de Mina”.

Enrique Toledo G.◦ “Construcción de la Planta de Relleno Hidráulico 100 %

relave”. Erles Crefel Yalle Guillen.

◦ “Relleno en Pasta”. Vera Vega Reinaldo.

◦ “Método de Minado por Corte y Relleno”. Evaristo Valencia Gaspar-UNAM.

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Informes:

◦ “Mejoramiento de Relleno en Pasta Mina ARES”

◦ “Sistema de Relleno Hidráulico Minas Cerro dePasco“

◦

“Manual de Agua Potable Alcantarillado ySaneamiento”

◦ “Informe de Practica Pre-Profesional CMHSA-Pataz”

◦ “Relleno en Pasta en la Unidad San Rafael”

◦ “Caracterización de la Pasta de Relave para Usocomo Relleno en Labores Mineras”

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