clase01_2013_i introduccion y procesos mineros

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Geológica Minera y Metalúrgica

Escuela Profesional de Ingeniería de Minas

MI 115 Métodos de Explotación Subterránea

Ciclo 2013 - I

ING. FRANCISCO GRIMALDO Z.

Abril 2013

METODOS DE EXPLOTACION SUBTERRANEA




Ciclo 2013 - I

F. Grimaldo/ Abril 2013

MINERIA Y ECONOMIA GLOBAL




Ciclo 2013 - I


Que observamos aquí?

Cobre – Industria construcción




Ciclo 2013 - I



Zinc – galvanización, autos, electrodomésticos




Ciclo 2013 - I



Plomo – fuente barata, confiable y sin sustitutos para producir baterías




Ciclo 2013 - I


Producción minera peruana

PRODUCCION METALICA - RANKING MUNDIAL 2010

MINERAL MUNDO LATINOAMERICA

Plata 1 1

Zinc 2 1

Estaño 3 1

Plomo 4 1

Oro 6 1

Mercurio 4 2

Cobre 2 2

Molibdeno 4 2

Selenio 9 2

Cadmio 12 2

Hierro 17 5




Ciclo 2013 - I


Exportaciones

2006 2007 2008 2009 2010

US$ MM

Exportaciones 23,830 27,882 31,529 26,885 35,565

Exportaciones mineras 14,735 17,238 18,657 16,361 21,723

% Export.Minera/Export. 61.8% 61.8% 59.2% 60.9% 61.1%




Ciclo 2013 - I


POR QUE HACER MINERIA?




Ciclo 2013 - I


El ser humano desde su aparición en la Tierra, siempre se ha ayudado de instrumentos para cambiar la naturaleza a su favor; de modo que estos cambios hagan su vida mas sencilla.

POR QUE HACER MINERIA?

Al inicio empleó piedras, palos, pieles, huesos…….elementos que básicamente podían ser manipulados, pero que no necesitaban una modificación estructural.

En cambio con los metales requirieron una modificación trabajosa; que una vez que lo lograron, del punto de vista histórico toma una gran importancia, que marcan el entendimiento del flujo de la historia hasta nuestros días.

Desde nuestra etapa de colegial nos enseñan que el empleo y/o descubrimiento de los metales marcaron el antes y después el desarrollo de la humanidad.




Ciclo 2013 - I


Existen evidencias de que el hombre prehistórico se vio atraído desde épocas iniciales por los minerales metálicos, ya sean por su singularidad o belleza, como en el caso de la malaquita o azurita (ambos minerales de cobre), y en otros por su capacidad para utilizarlos en la decoración del cuerpo, tejidos o diversas superficies.

Época Pre Histórica

Minería en el desarrollo de la humanidad

Este último caso es del ocre, palabra genérica que designa diferentes óxidos de hierro, del que se verifica su utilización desde hace 300.000 años en Terra Amata, Niza y se encuentra muy frecuentemente asociado a yacimientos paleolíticos.




Ciclo 2013 - I


Edad del Cobre


8,000 a 7,000 años A.C, se trabaja el cobre nativo, por su fácil manejo. 5,000 años A.C. – se logra la fundición y moldeo (Mesopotamia)

Estas explotaciones consistieron en trincheras excavadas a cielo abierto de entre 10 y 80 mts. de longitud y 2 y 20 mts de profundidad. Otra mina, Rudna Glava, emplea el método de colocación de hogueras (calentar la superficie a explotar, luego se echa agua para crear grietas).

4,000 años A.C, se tiene un manejo mas avanzado de la fundición de cobre. Fabricación de armas (hachas) y se inicia una explosión de las culturas cupríferas Vinça y Gumelnitza en forma espectacular a las que se asocian las explotaciones mineras de Ai Bunar.




Ciclo 2013 - I


2300 años A.C.: Gran descubrimiento, la aleación del cobre

con el estaño (3 a 20%), disminuyeron al temperatura de

fusión y una aleación de mayor dureza.

Sin embargo, la Edad del Bronce llevaba en su seno su propia

contradicción, la dificultad de obtener suficientes cantidades de

cobre o estaño llevó a muchas de estas sociedades a repetidas

crisis.


Edad del Bronce

La imposición del bronce hace que las armas

sean cada vez más numerosas y más útiles

para la guerra. El bronce conoció enormes

éxitos con la aparición de los primeros grandes

imperios como los orientales, el del Egipto

faraónico, el de la Creta minoica o los reinos

de Wessex, Armórica o Dinamarca.

http://www.monografias.com/trabajos16/evolucion-sociedades/evolucion-sociedades.shtml?interlink

http://www.monografias.com/trabajos11/mcrisis/mcrisis.shtml

http://www.monografias.com/trabajos13/arbla/arbla.shtml?interlink

http://www.monografias.com/trabajos11/artguerr/artguerr.shtml?interlink

http://www.monografias.com/trabajos/culturaegipcia/culturaegipcia.shtml?interlink

http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Bronze_4.png




Ciclo 2013 - I


Los primeros en entrar en la Edad del Hierro fueron los hititas (Palestina) y

solo fueron necesarios unos siglos para que a continuación lo hiciera todo el

mundo antiguo.

Aunque el trabajo del hierro es el más difícil de realizar de entre todos los

metales, las posibilidades que ofrece, su mayor eficacia y la dificultad de

abastecerse de cobre y estaño hicieron que el hierro substituyera a las

labores asociadas al cobre de manera bastante rápida.

E conocimiento del carburado fue decisivo en su expansión. Este

conocimiento se extendió rápidamente al Próximo Oriente, Chipre y el

Egeo, y en algunos siglos a Europa, gracias a su abundancia de hierro y a

los numerosos bosques que posibilitaban la obtención de grandes

cantidades del carbón vegetal. La colonización griega y fenicia hizo que el

hierro se difundiera rápido por la Península Ibérica, el norte de África y,

seguramente, por la fachada atlántica, alcanzando su apogeo en el mundo

celta donde se integra en los objetos de la vida cotidiana.


Edad del Hierro

Inicio a 1,200 años

A.C.




Ciclo 2013 - I



HIERRO CARBON ACERO + =

El acero es una aleación de hierro y carbono,

donde el carbono no supera el 2,1% en peso de la

composición de la aleación, alcanzando

normalmente porcentajes entre el 0,2% y el 0,3%.

Porcentajes mayores que el 2,0% de carbono dan

lugar a las fundiciones, aleaciones que al ser

quebradizas y no poderse forjar —a diferencia de

los aceros—, se moldean.

http://es.wikipedia.org/wiki/Aleaci%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Hierro

http://es.wikipedia.org/wiki/Carbono

http://es.wikipedia.org/wiki/Fundici%C3%B3n_(metalurgia)

http://es.wikipedia.org/wiki/Forja

http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Trebar.jpg




Ciclo 2013 - I


Lo que siguió en adelante ya es conocido:

Etc., etc……


http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:Dampflok-p8.jpg

http://www.quesabesde.com/televisores-lcd-plasma-noticia-hitachi-103-pulgadas-cmp1030wfj,3632.html

http://local.garbarino.com/garba2006/productos/producto.php?codigo=41226-36115




Ciclo 2013 - I


La minería desde el punto de

vista económico es un

proceso de suministro;

basado en la existencia

geológica de minerales que

se explota por la existencia

de un mercado de minerales

(‘commodities’) que a su vez

se deriva de las necesidades

humanas.

Definición de MINERIA en un contexto histórico:




Ciclo 2013 - I


Definiciones principales para el curso

- Minería: actividad humana de extracción de recursos minerales de una zona con concentración natural, la cual produce un beneficio económico.

- Yacimiento: zona o cuerpo de concentración natural de recursos minerales.

- Mina: yacimiento en el cual es posible realizar una extracción de recursos minerales con un beneficio económico.

- Beneficio económico: es la condición principal en la actividad minera, sin un beneficio económico no se puede desarrollar actividades de extracción, salvo que se realice esta actividad por un beneficio social (ej. minas de carbón subvencionadas por el estado), o que se haga por un beneficio estratégico/energético (ej. Uranio).




Ciclo 2013 - I


Significado de la palabra Método?

Proviene esta palabra del griego metha (más allá) y odos (camino).

Literalmente significa camino o vía para llegar más lejos; hace referencia al medio para llegar a un fin.

Entonces……Que significaría Métodos de Explotación Subterránea?

Las formas, vías o caminos para llegar a ejecutar una Explotación Subterránea económica del mineral que está depositado en la

naturaleza.

Métodos de Explotación Subterránea




Ciclo 2013 - I


Dedicaremos el esfuerzo en este curso para conocer y

explicar los métodos de explotación subterránea más

conocidos y prácticos, a fin de señalar las diferentes

estrategias que tenemos a la mano y que puedan Uds. usar

en sus trabajos futuros como Ingenieros de Minas, ya que

nuestro campo de desarrollo principalmente es el de

solucionar problemas de diversa índole ante diversos tipos

de yacimientos mineros.

A que nos dedicaremos en el curso Métodos de Explotación

Subterránea

http://www.monografias.com/trabajos11/metods/metods.shtml

http://www.monografias.com/trabajos11/henrym/henrym.shtml

http://www.monografias.com/trabajos12/desorgan/desorgan.shtml

http://www.monografias.com/trabajos15/calidad-serv/calidad-serv.shtml




Ciclo 2013 - I


A inicios de 1900 la minería tenia un alto empleo de la mano de obra con muy poca mecanización y una supervisión muy autoritaria.

Evolución Minera Subterránea en los últimos 100 años

A mediados de 1950 incremento de empleo de perforadoras neumáticas, winches eléctricos, carros mineros y una supervisión tipo “pushman”.

De 1980 en adelante se incrementa el empleo de jumbos de perforación, equipos LHD, locomotoras de mayor tamaño, desatadores de rocas, y el tipo de supervisión cambia a una de tener una mayor planificación y control, con el empleo de herramientas de mejora continua, manejo de sistemas de gestión tanto para la propia operación como para los temas de seguridad y medio ambiente.

Por lo que actualmente necesitamos un Ingeniero de Minas que tenga un fuerte liderazgo para efectuar los cambios necesarios en el momento oportuno, y actuar con todas las herramientas que dispone para afrontar con serenidad los retos de cambios cíclicos que se presenta en la minería.




Ciclo 2013 - I


ETAPA DEL PROCESO MINERO




Ciclo 2013 - I


EXPLOTACIÓN /

OPERACIÓN

Minado

Medio Ambiente, Seguridad, Labores, Logística, Recursos Humanos

Geólogos Concentración

metalúrgica

Comercialización

INICIO /

CONSTRUCCIÓN DEL

PROYECTO MINERO

Etapas del Proceso Minero

EXPLORACION Y

DESARROLLO

PROSPECCION

CIERRE DE

MINA




Ciclo 2013 - I


Geólogos de

exploraciones

Modelamiento

Económicos

Investigadores Metalúrgicos

Ingenieros Metalurgistas

Ingeniero Químico

Ambientalistas

Especialistas en temas

sociales

Ingenieros de proyecto (diversas especialidades)

Ingenieros Civiles, Mecánicos, Electricistas, Electrónicos, otras

profesiones, etc.

• Cateo/Exploración

superficial

(trincheras,

muestreos, medias

barretas

• Geofísica,

geoquímica

• Perforaciones

diamantinas

iniciales

• Estudio conceptual

(incertidumbre 35-

40%)

• Estudio de

prefactibilidad (15-

25%)

Determinación

de reservas

• Códigos

internacional

es (JORC)

• Perforación

diamantina

• Estudio de

Factibilidad (5-

10%

incertidumbre)

• Ing. Detalle

(financiamiento)

• Determinación

final, método de

explotación

minera

• Método de

tratamiento

metalúrgico

• Pruebas

metalúrgicas

• Evaluación

Impacto

Ambiental

• Evaluación

Social

Ingenieros de Proyectos, especialistas

en diseño de:

• Explotación Minera (subterránea y

tajo abierto).

• Metaurgia.

• Procesos metalúrgicos.

• Ambiental.

• Geólogos.

• Legal: permisos de operación

• Social: Licencia Social.

Estudio de Factibilidad / Construcción

del Proyecto Estudio conceptual / Prefactibilidad




Ciclo 2013 - I


Scopyng Study Prefeasibility Study Feasibility Study Detail Design

Item Estudio de alcanceEstudio de factibilidad

preliminarEstudio de factibilidad final Diseño detallado

Lugar

Ubicación geográfica Supuesto General Aproximado Específico

Mapas y mediciones No Si está disponible Disponible Detallado

Estudio de suelo y bases No No Preliminar Final

Visitas al lugar por el equipo del proyecto Posible Recomendado Esencial Esencial

Minado

Base para programación Recusros indicados / inferidos Recursos medidos / indicados Reserva probada / probable Reserva probada / probable

Método de minado Supuesto Preliminar Optimizado Finalizado

Producción de mina Por analogía Preliminar Optimizado por programación detallada Finalizado

Geotecnica Supuesto Preliminar Detallado Finalizado

Selección del equipo No esencial Preliminar Tipo y capacidad Marca y modelo

Procesamiento

Diagramas de procesos Supuesto Preliminar Optimizado Finalizado

Pruebas de bench-scale Si está disponible Recomendado Esencial Esencial

Pruebas de planta piloto No necesario Recomendado Recomendado Esencial

Balance de energía y materiales No esencial Preliminar Optimizado Finalizado

Diseño de infraestructura

Tipo de infraestructura Conceptual Posible Probable Actual

Selección de equipo Hipotética Preliminar Optimizado Terminado

Plano General - Mecánico A veces Minimo Preliminar Completo

Plano General - Estructural No Perfil Perfil Preliminar

Plano General - Otros No No Single-line Algun detalle

Planos de tuberías No No Single-line Algun detalle

Planos de instalaciones eléctricas No No Single-line Algun detalle

Especificaciones No Desempeño Equipo general / principal Detallado

Presa de relave Conceptual Preliminar Optimizado Finalizado

Base para Costo de Capital estimado

Estimado preparado por Staff del proyecto Ingeniero especialista Ingeniero especialista Tasadores

Cotización de proveedores Archivos existentes Una fuente Varias Competitivo

Obras civiles Borrador Cálculos de planos Cálculos de planos Take-offs

Obras mecánicas % de maquinaria % de maquinaria Horas-hombre / ton Horas-hombre / ton

Obras estructurales Borrador Planos preliminares Take-off / ton Take-off / ton

Tuberías e instrumentación % de maquinaria % de maquinaria Take-off Take-off

Obras eléctricas S$ / Kw S$ / Kw Take-off Take-off

Costos indirectos % del total % del total Calculado Calculado

Precisión (basada en la experiencia) 20 - 25% 15 - 20% 15% 10%

Determinación de costos operativos

Mano de obra Supuesto Investigado Investigado Negociado

Sobrecostos Supuesto Calculado Calculado Calculado

Energía Supuesto Actual Actual Contrato

Combustible Supuesto Referencia verbal Referencia escrita Contrato

Suministros de consumo Supuesto Referencia verbal Referencia escrita Contrato

Reactivos Supuesto Referencia verbal Referencia escrita Contrato

Suministros de mantenimiento Supuesto Referencia verbal Referencia escrita Contrato

Análisis económico Si es significativo Si se exige Obligatorio Si se solicita

REQUERIMIENTO DE INGENIERIA POR TIPO DE ESTUDIO

Control de proyectoEvaluación preliminar

comparación / rechazoUso de cálculos

Compromiso para estudio de

factibilidad finalCompromiso para realizar el proyecto

Requerimientos

de Ingeniería por

tipo de Estudio –

en el desarrollo

de un proyecto

Minero




Ciclo 2013 - I


Como se buscan los

minerales en terreno?

Qué importancia tiene el

conocimiento de

procesos y

características geológicas

para el Geólogo y para el

Ingeniero de Minas?

PROSPECCION




Ciclo 2013 - I


Es la búsqueda de zonas geológicas susceptibles de explotación (vetas, diseminados, lavaderos) sobre zonas en las que se presume existe un yacimiento minero. Con estos trabajos se descubren yacimientos nuevos y se describen en forma preliminar en su forma, dimensiones y composición mineral. No existe un límite bien definido entre la búsqueda y la exploración, siendo el conjunto de estos la PROSPECCION GEOLOGICA.

BUSQUEDA - CATEO




Ciclo 2013 - I


OBJETIVOS DE LA EXPLORACIÓN Aplicación de las diferentes tecnologías de exploración geofísica y geoquímica, aplicadas a la investigación del espacio subterráneo, especialmente para la DETERMINACION DE RECURSOS MINERALIZADOS. Geofísica Aplicada, se muestran detalladamente las diferentes metodologías de prospección geofísica, tanto de superficie como a través de sondeos. Prospección Geoquímica pretende informar al alumno en las variadas técnicas de investigación geoquímicas aplicadas a la exploración subterránea y al Medio Ambiente.

EXPLORACION Y DESARROLLO




Ciclo 2013 - I


EXPLORACIONES Y DESARROLLO

Métodos aplicados para la exploración:

- Geofísicos: Magnetometría, Gravimetría y electrometría,

sismografía, radiometría, etc.

- Geoquímicos

- Perforación diamantina: es el método más difundido

- Trabajos adicionales: pozos de cateo, calicatas, etc.




Ciclo 2013 - I


EXPLORACIÓN MINERA

Antes de las actividades de terreno…

VUELOS AEROMAGNÉTICOS

HIPERESPECTRALES, ETC.




Ciclo 2013 - I


GEOFÍSICA APLICADA Prospección Geofísica: Geofísica Pura y Geofísica Aplicada. Clasificación de los métodos geofísicos. Planificación de los trabajos de prospección. Aplicaciones . Prospección Geoeléctrica. Concepto de resistividad (de aguas naturales, de rocas) . Clases de Conductividad. Anisotropía. Polarización dieléctrica de los minerales. Constante dieléctrica de las rocas. La Permeabilidad magnética. Sondeo Eléctrico Vertical. Método de Polarización Inducida.Polarización de electrodos y de membrana. Valores de cargabilidad de rocas y minerales. Calicatas, Sondeos Eléctricos y Tomografías de P.I. Métodos electromagnéticos. Campos electromagnéticos. Clasificación: Métodos electromagnéticos en el dominio de la frecuencia. Técnica del Geo-Radar. / Satelital

http://www.geosoft.com/pinfo/popups/ip.html




Ciclo 2013 - I


GEOFÍSICA APLICADA (continua) Métodos Sísmicos. Método de sísmica de reflexión Gravimetría . Introducción. Variación de la gravedad sobre la superficie terrestre y reducción de la fuerza de la gravedad. Interpretación de anomalías gravimétricas. Conceptos fundamentales en magnetometría. Fases de la prospección magnética. Interpretación. Calculo de la anomalía. Interpretación: separación regional y residual. Medidas del Potencial Espontáneo (P.E.). Origen del potencial espontáneo: Potencial electrocinético, potencial electroquímico. Actividad iónica: concentración, resistividad. Potencial espontáneo estático. Interpretación y aplicaciones. Medida de la radiactividad natural gamma (Diagrafia de rayos gamma).

http://www.geosoft.com/resources/maplibrary/featuremaps.asp




Ciclo 2013 - I


AEROMAGNETISMO – ANOMALÍA GEOFÍSICA - CONDUCTIVIDAD




Ciclo 2013 - I


PROSPECCIÓN GEOQUÍMICA Composición química de la tierra. valor Clarke. Comparación de los valores Clarke. Calculo regional de los valores Clarke. Leyes de migración de los elementos. Principales métodos de análisis geoquímicos. Prospección por sedimentos de arroyos. Formación de anomalías secundarias. Factores y procesos de formación. Suelos: definición, características y tipos. Anomalías de los suelos. Prospección litogeoquímica. Método de prospección hidrogeoquímica. Barreras de precipitación. Variación de las anomalías en el tiempo. Anomalias en las aguas subterráneas , de escorrentía y lagos. Métodos biogeoquímicos. Métodos de prospección . Absorción de los elementos por las plantas. Prospección geoquímica del oro. Tipos de placeres auríferos Etc.




Ciclo 2013 - I


Distribución geoquímica de Cu:

geoquímica de exploración




Ciclo 2013 - I


PERFORACIONES DIAMANTINAS Es uno de los métodos más difundidos en la exploración, donde a veces se hacer perforaciones de hasta varios kilómetros de profundidad. En este proceso de sondeo se extraen de los pozos las muestras (testigos) de rocas, según las cuales se determina la constitución litológica del yacimiento.




Ciclo 2013 - I


PERFORACIONES DIAMANTINAS Permiten descubrir nuevos cuerpos mineralizados que están más allá de la superficie del subsuelo luego de haber efectuado una interpretación geológica. En muchas operaciones, se emplean las perforaciones diamantinas para delimitar los cuerpos mineralizados ya descubiertos, permitiendo definir sus características físicas y químicas con mayor detalle a fin de aplicar el método de explotación que más se adecua. La perforación diamantina extrae un “core”, que luego es analizado longitudinalmente de las cuales se toman las muestras (la mitad para ensayos y la otra mitad queda en almacenamiento). Los cores más grandes, permiten la ejecución de pruebas metalúrgicas En la perforación los detritus retornan a la superficie para complementar las muestras. Los tamaños más comunes para la exploración con perforaciones diamantinas son los NQ y CHD 76.




Ciclo 2013 - I


Bit Size Core Diameter

mm

Hole Diameter

mm

AQ 27.0 48.0

BQ 36.5 60.0

NQ 47.6 75.7

HQ 63.5 96.0

PQ 84.0 122.6

CHD 76 43.5 75.7

CHD 101 63.5 101.3

CHD 134 85.0 134.0

TIPOS DE BROCAS TIPICAS EN PERFORACION DIAMANTINA




Ciclo 2013 - I


PERFORACIONES DIAMANTINAS (continua) Permite determinar los índices de calidad de rocas, rate de penetración, porcentaje de pérdida del core, pérdidas del retorno del agua, etc. La información se va registrando y permite a los geólogos hacer el logeo (logging). Por lo general, actualmente se usan softwares para procesar esta información. La perforación se hace desde superficie bajo una malla definida de perforación, la orientación la dará el geólogo de acuerdo a la interpretación que tenga del cuerpo mineralizado (rumbo, buzamiento, plunge, etc). Se usan las coordenadas geográficas para llevar un mejor control de la ubicación del taladro.




Ciclo 2013 - I


RESULTADOS TIPICOS PERFORACION DIAMANTINA DE EXPLORACION




Ciclo 2013 - I


MODELAMIENTO DE CUERPOS MINERALIZADOS Con la información obtenida en la perforación diamantina, así como con los levantamientos topográficas y las interpretaciones geológicas realizadas se va alimentando a los diversos formatos de los softwares existentes, y estos van modelando geológicamente el cuerpo mineralizado.




Ciclo 2013 - I


MODELAMIENTO DE CUERPOS MINERALIZADOS Esto permite visualizar en 3 D, el cuerpo y más adelante se empleará para la estimación de reservas y para el planeamiento del método de explotación.

Modelalamiento wireframes

Connect

Customize

Interpret

Model

Estimate




Ciclo 2013 - I


PROSPECCION Y DESARROLLO EN MINERIA A PEQUEÑA ESCALA Al trabajar en pequeñas (pequeña minería/minería artesanal) escalas, no se dispone muchas veces del capital suficiente, por lo que para la prospección se realizan medias barretas, trincheras, cortadas de poca longitud, galerías de reconocimiento, etc. que tienen un alcance muy limitado para delimitar estructuras mineralizadas. Estos trabajos muchas veces se realizan en forma desordenada, no planificada, que traen problemas futuros y desventajas cuando se quiere aplicar un explotación racional (un adecuado método y serios problemas de seguridad). Por lo que es recomendable darle una orientación profesional técnica a estos mineros. Sin embargo, podríamos decir que una de las ventajas en la minería a pequeña escala es que estos desarrollos mínimos sobre mineral le permitirían hacer flujos de caja (a su nivel) que financie sus actividades.

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