sublevel caving

SUBLEVEL CAVING

INTRODUCCIÓN

Resumido como un sistema de alta producción que combina una mínima mano de obra y un alto grado de mecanización

Dilución en la mena es inevitable con el método y un cuidadoso control del material fragmentado debe ser efectuado

Recuperación de mineral y dilución bajo controladas condiciones es comparada con la obtenida del “Block o Panel Caving”

DEFINICIÓN

Sistema de explotación por rebaje (Underhand)

El caseroneo consiste en construir subniveles a lo largo de la corrida del depósito desde el techo hacia abajo

La explotación del yacimiento se realiza en retroceso, construyendo una chimenea y ranura de slot y perforando los ring o abanicos

La mena fragmentada es cargada por LHD para vaciar en orepasses

El sistema se caracteriza por una alta producción y mecanización

A pesar de su alto desarrollo (sobre 40%) por concepto de preparación, se extrae aproximadamente un 25% de la mena

Caved hanging wall

Mining Blasting and loading

Production

drilling

Development drilling

Development of new sublevels

Cross Cut

Handage driftMain Level

Ramp

Ore pass

DRILL JUMBO

TO RAMP

APLICACIÓN

Método aplicado a yacimientos masivos y vetas anchas

Rocas encajadoras (especialmente una de las paredes: Caja Techo ó Caja Piso), tiene una resistencia de moderada a débil

Tiene la particularidad de hundir sin problemas a medida que avanza la explotación

La mena debe tener una resistencia de moderada a fuerte

Manteo debe ser parado (70º a 90º)

OTROS REQUISITOS A CUMPLIR POR EL SISTEMA

1. Debe existir un ancho de mena suficiente con el fin de que la explotación sea económica ya que el método requiere de mucho trabajo de desarrollo

2. Una de las paredes (Caja techo ó Caja piso) junto a la sobrecarga deben de hundir con facilidad, a medida que avanza la explotación con el fin de evitar problemas de control de terreno

3. Relacionado con el punto anterior, el tamaño de colpa de la sobrecarga deberá tener un tamaño mayor que el de la mena, a fin de evitar una dilución prematura

4. En este sistema, se pueden obtener recuperaciones del orden de 85% al 90%, con diluciones comprendidas entre 15% al 20%

MECÁNICA DE EXTRACCIÓN

Para el diseño de un óptimo plan de explotación en un S.L.C, será necesario comprender los conceptos básicos de la extracción de la mena fragmentada.

Es el tamaño y forma de la zona de flujo el que determinará finalmente el espaciamiento de los subniveles si se requiere una máxima extracción.

Cuando una pequeña abertura es empleada para extraer material desde una masa granular, resulta en una zona de perturbación, que tiene una forma elipsoidal y llamado como el “Elipsoide Límite”.

El material fragmentado a extraer viene de la zona interior del “Elipsoide Límite”, comúnmente llamado el “Elipsoide de Movimiento”

Para el Ingeniero de Minas es más fácil visualizar el “Cono de Extracción”

La siguiente Figura , muestra la relación geométrica entre “Elipsoides Límite y de Movimiento” y el “Cono de extracción”

E = 0,90

E = 0,98

La formadel “Elipsoide Límite” es definido por su excentricidad

Relacionando este modelo a un S.L.C, se puede ver que el espaciamiento de los subniveles deberá ser tal que los “Elipsoides Límites”, de subniveles adyacentes se corten

El subnivel inferior se debe ubicar simétricamente con respecto a los subniveles superiores, con el fin de facilitar la remoción del material fragmentado dejado fuera de los conos de extracción

Factores que Afectan el Ancho del Elipsoide Límite y del Cono de Extracción

1. El tamaño del material fragmentado.

Materiales más irregulares en cuanto a tamaño aumentan la excentricidad del elipsoide y el ancho del cono de extracción

2. Tamaño de la abertura de descarga.

A mayor curvatura del techo del subnivel, mayor será la excentricidad del elipsoide

3. Velocidad de descarga del flujo de la mena fragmentada.

Un aumento de la velocidad de flujo va a aumentar la excentricidad del elipsoide límite

Considerando el Comportamiento y Características del Flujo de Material Fragmentado, Permitirá Obtener

los Siguientes Parámetros de Diseño Ancho del Subnivel

Altura del Flujo

Excentricidad del Elipsoide Límite

Espaciamiento Horizontal entre Subniveles

Espaciamiento Vertical entre Subniveles

Inclinación del Ring o Abanico

Burden del Ring o Abanico

Factores a Considerar en el Ancho del Subnivel

1. A mayor ancho del subnivel, menor es la excentricidad del Elipsoide Límite

- La condición más favorable se aplica cuando el ancho del subnivel es igual al ancho del pilar

1. Sin embargo aspectos económicos y consideraciones prácticas lo hacen muy difícil de realizar

2. El ancho mínimo lo dictará el equipo minero empleado (LHD)

Considerando los factores antes mencionado el ancho del subnivel, está entre 3 a 5 m.

Altura del Flujo

a) Máxima Altura permitida del flujo de extracción es:

h = 2 i (Método por Rebaje)

b) Mínima Altura

h = (2 i - v )

i

i

u

v

Excentricidad del Elipsoide Límite

1. Tamaño del Material Fragmentado

2. Tamaño de la Abertura de Descarga

3. Velocidad de Descarga del Flujo del Material Fragmentado

Espaciamiento Vertical entre Subniveles

Va a depender de los siguientes factores:

1. Resistencia de la mena y campo de esfuerzos

2. Aspectos operacionales:

a) Precisión de la perforación

b) Área máxima a ser tronada para alcanzar la fragmentación esperada

c) Máxima altura que minimice la dilución

Este valor estará entre 2.5 a 3.5 el ancho del subnivel

Espaciamiento Horizontal entre Subniveles

Por ensayos a través de modelos se recomienda:

Ancho Subnivel = Ancho Pilar

Sin embargo aspectos económicos y de estabilidad (Pilares muy pequeños) lo hacen irrealizable

Valores empleados en la práctica está comprendido entre 7 a 15 metros.

aa

α

α < 90º

Estéril

DT hT

Elipsoide de Extracción es mucho más delgado

a

El óptimo a emplear sería el Elipsoide del tipo @

a

αα = 90º

Estéril

DT hT

b

Estéril

El Elipsoide de extracción es más ancho y tiende a entrar más

estéril

Elipsoide de extracción es más Ancho y tiende a entrar más estéril

a

αα > 90º

Estéril

DT

hT

c

Estéril

Burden del Ring o Abanico

Este parámetro depende de:

Balance entre recuperación de mena y dilución (ya que la explotación sigue y la dilución proviene de abanicos ya previamente extraídos).

Factor de expansión del abanico.

En la práctica este valor varía entre 1.5 a 3.6 m para alturas de extracción comprendida entre 12 a 30 m.

Desarrollo Principal

1. Construcción del nivel de transporte en la base del panel a explotar, en la pared piso y paralelo a la corrida del yacimiento.

2. Chimeneas se construyen por estéril desde el techo del nivel de transporte y a intervalos hasta tocar el techo del panel a explotar.

3. Construcción de rampa que conecta los niveles principales (suministrar tráfico para el personal, maquinarias, etc.)

4. A partir de la rampa construcción de los drift de producción.

5. Construcción de los subniveles a intervalos regulares y en forma escalonada (tablero de ajedrez), generalmente a 90º con los drifts de producción.

6. Construcción drift demarcación explotación (en alguna de las paredes) y del slot o ranura

7. Perforación de los subniveles y comienzo de la explotación en retroceso y en un sistema por rebaje (Underhand)

Técnica de Perforación y Tronadura

Perforación en Abanico

Equipo de PerforaciónAplicable

Mecanizado Fan Drill

Datos PerforaciónDiámetro barreno, mm

Longitud máxima de barreno, m

48 – 51 (64)

12 - 15Rendimiento del equipo

De Perforación

Con Perforadora Neumática(m/turno)

Con Perforadora Hidráulica(m/turno)

200 – 240

240 - 300Perforación – Tronadura

Producción, m3 de rocaPor metro perforado

1.8 – 2.3

Perforación y Tronadura

Carguío y TransporteDos arreglos básicos se pueden emplear para el transporte de la mena en el Subnivel.

1. Empleo de cargadores frontales (F.E.L) de gran capacidad; el cual combina la carga y transporte de la mena fragmentada (comúnmente usados en subniveles de ancho pequeño)

2. Un arreglo alternativo empleado en subniveles de mayor ancho es: (F.E.L.) en conjunto con un “Shultle Car” (Camión Kiruna de 32 ton de capacidad )

Productividad del Sistema

Sobre 25 Ton / Hombre Turno.

VENTAJAS

1. Aplicación a gran variedad de depósitos.

a) Terrenos débiles que de otro modo tendrán que ser explotados por métodos de Square Set

b) En terrenos competentes en donde: i- El material de sobrecarga hundirá con facilidad ii- Grandes anchos de mineralización

2. Se presta para una alta mecanización combinado con baja cantidad de mano de obra

3. Sistema versátil y de gran producción, que además presenta un gran número de frentes de trabajo

DESVENTAJAS

1. Extracción de mena puede ser tan baja como el 60% pero no lo será en exceso de 90%

2. Dilución es inevitable, particularmente en los casos donde el tamaño de mena fragmentada es mayor que el tamaño de la sobrecarga

3. Existen problemas de ventilación