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EXPLOTACIÓN DE MINASMÉTODOS PARA LA EXTRACCIÓN DE MINERALES

Ing. Abdel Arroyo AguilarLima, marzo 2011

MINERÍA SUPERFICIAL

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G Explotación Pirquén v/s Racional

G Centena de métodos de explotación

G Explotación de Superficie

G Explotación Subterránea

G Minería Superficie v/s Subterránea

MÉTODOS DE EXPLOTACIÓN

TORO Product line

TORO 151

TORO 151 Electric

Capacity 3 500 kg

(7 700 lb)

TORO 301 High Lift

Capacity 6 200 kg

(13 700 lb)

TORO 400

TORO 400 Electric

Capacity 9 600 kg

(21 200 lb)

TORO 2500 Electric

Capacity 25 000 kg

(55 100 lb)

TORO 1250

TORO 1250 Electric

Capacity 12 500 kg

(27 600 lb)

TORO 1400

TORO 1400 Electric

Capacity 14 000 kg

(30 900 lb)

TORO 0010

Capacity 16 100 kg

(35 500 lb)

TORO 007

Capacity 10 000 kg

(22 000 lb)

TORO 40

Capacity 40 000 kg

(88 200 lb)

TORO 50

Capacity 50 000 kg

(110 200 lb)

TORO 006

Capacity 6 700 kg

(14 800 lb)

TORO 0011

Capacity 21 000 kg

(46 300 lb)

Supra 0012H

Capacity 80 000 kg

(176 400 lb)

TORO 50 plus

Capacity 50 000 kg

(110 200 lb)

MINERÍA SUPERFICIAL

Aspectos fisiográficos: topografía, clima, etc.

Entorno geológico y geoestructural del sector

Factores económicos: - Precio

- Ley de la mena

- Costos de explotación

- Tasa de producción

- Capital existente, etc.

Condiciones de aguas subterráneas e hidráulicas zona

Factores ambientales: - Preservación flora y fauna

- Aire y fuentes de agua

Tamaño, forma y profundidad del depósito

Propiedades fisicomecánicas de la mena y roca de caja

SELECCIÓN MÉTODO DE EXPLOTACIÓN

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Minería Superficie v/s Minería Subterránea

CONDICIONES DE

TRABAJO

DILUCION, SELECTIVIDAD

Y RECUPERACION

ENERGIA DEMANDADA

MECANIZACION

COSTOS DE OPERACIÓN

NIVEL DE INVERSIONES

PRODUCTIVIDAD

MINERIA DE SUPERFICIE

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TIPOS DE EXPLOTACION

• Explotación a Tajo Abierto (Open Pit)

• Explotación por Canteras (Quarry Mining)

• Explotación Aluvial (Alluvial Mining)

• Explotación por Destape (Strip Mining)

• Explotación por Recolección (Harvesting Mining)

RECOLECCIÓN

5

6

7

Explotación por Destape

8

9

Explotación Aluvial

10

11

12

CANTERAS

13

14

TAJO ABIERTO

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MODELO DE BLOQUES

.

..

..

.

. ..

. .

..

.

.

.

. ...

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UBC

MODELO TRIDIMENSIONAL

DE BLOQUES

a x b x h

A

D

CB

Sulfuro Alta Ley

Sulfuro Baja Ley

Mineralizado

Óxidos

Estéril

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18

b

h

q bb

1000

1010

Partes de un Banco

Pata

Cresta

h = altura banco

bb = berma banco

b = talud banco

q = Back break

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Ángulos de Talud

3

5

1 4

2

Partes de una Rampa

1 Pie

2 Cabeza

3 Descanso

4 Pendiente

5 Ancho

6 Camellón de seguridad

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SECUENCIA DE EXTRACCION

112 2

3 4 5

PIT FINAL FASES EXPANSIONES

21

22

SECUENCIA DE FASES

23

38S

42N

49NW

48N

51W

52W

TAJO EN

OPERACION

24

25

26

B

E

B = burden

E = espaciamiento

LARGO TRONADA

ANCHO TRONADA

B = burden E = Espaciamiento

Lp = Largo de perforación

h = Altura de banco p = Pasadura

cf = Carga de fondo cc = Carga de columna

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Perforadoras Rotopercusión

PERFORADORAS

DE SUPERFICIE

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Perforadoras Rotatorias

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Perforadoras Rotatorias y DTH

Broca DTH

Carguío de Explosivos

30

31

32

Berma o

Cuneta

hacia el

rajo

Pistas

Distancia

de

Seguridad

Zanja

Berma o

Cuneta

hacia el

banco

Pistas

BS

DSDS

AcRGc

DD

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Rampa de Acceso

1.5 Km

120 m

Emplazamiento de Palas

34

Martillo

Picador

Hidráulico

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MINERÍA SUBTERRÁNEA

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SELECCIÓN MÉTODO DE EXPLOTACIÓN

Tamaño, forma y profundidad del depósito Aspectos fisiográficos: topografía, clima, etc. Entorno geológico y geoestructural del sector Propiedades fisicomecánicas de la mena y roca de caja Condiciones de aguas subterráneas y hidraúlicas zona Factores económicos: - Precio

- Ley de la mena- Costos de explotación- Tasa de producción- Capital existente, etc.

Factores ambientales: - Preservación flora y fauna- Aire y fuentes de agua

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MÉTODOS

EXPLOTACIÓN SUBTERRÁNEA

CASERONES

AUTOSOPORTADOS

CASERONES

SOPORTADOS

CON

HUNDIMIENTO

• Open Stopes (Caserones Abiertos)

• Rooms & Pillars (Caserones y Pilares)

• Sublevel Stoping (Exp. por Subniveles)

• Cut & Fill (Corte y Relleno)

• Long Wall (Frentes Largos)

• Square Set (Cuadros de Madera)

• Sublevel Caving (Hundimiento por Subniveles)

• Block Caving – Panel Caving

(Hundimiento Progresivo de Bloques)

• Explotación selectiva en cuerpos reducidos

• Explotación másiva y a gran escala

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CostosMétodos Subterráneos

Método

Explotación

Block Caving

Room and Pillars

Sublevel Stoping

Sublevel Caving

Long Wall

Shrinkage Stoping

Cut and Fill

Costo

Relativo

1,0

1,2

1,3

1,5

1,7

5,0

6,0

Rango

Costos

4 – 12 US$/t

10 – 20 US$/t

10 – 25 US$/t

15 – 25 US$/t

20 – 30 US$/t

30 – 60 US$/t

35 – 70 US$/t

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OPEN STOPES

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Análisis del Método

1. DESARROLLO & PREPARACION

– Acceso al depósito

– Desarrollo lateral

Niveles principales (30 – 60 m)

Chimenea laterales UE

– PreparaciónChimenea central

Puente natural de mena

Chimeneas cortas

Embudos

Buzones

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Análisis del Método2. EXPLOTACION

– Bancos Derechos

– Bancos Invertidos

3. CARACTERÍSTICAS MÉTODO

– Baja inversión inicial

– Preparación reducida

– Poca mecanización M. O. abundante

– Ventilación prácticamente natural

– Baja productividad: 2 – 10 t/h-turno

– Soporte nulo o mínimo Buena seguridad

– Costo de explotación alto

– Requiere de leyes altas

– Poco selectivo

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LONGWALL MINING• Método soportado para yacimientos tipo manto.

• Explotación: Avance de un frente largo con perforación/ tronadura

o con cortadores mecánicos (“cepillos”).

• Sector explotado es dejado abierto o se controla su hundimiento.

Longwall Mining en roca dura:minas de oro, cromo y platino en Sudáfrica.

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Equipos Empleados

Robolt XLPAxera XLP

EJC 88 XLP loader

ROOMS & PILLARS

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Campo de Aplicación

Mantos Buzamiento bajo a moderado ( ≤ 40º )

Potencias frecuentes: 2 a 20 m

Casos excepcionales: 40 a 60 m Problemas de seguridad (estabilidad techo) Baja recuperación

Gran desarrollo lateral en plano horizontal

No aconsejable en yacimientos muy profundos (H > 200 m) Exceso de sobrecargas Pilares de gran tamaño Alta densidad de pilares

Existencia de agua Inestabilidad de rocas

Explotación: Mena extraída CASERONESMena in situ PILARES

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SUB LEVEL STOPING

EXPLOTACION POR SUBNIVELES

• Explotación en realce

• Preparación de la base Nivel de transporte (NT)

• Ejecución de subniveles de perforación (SP)

• Confección de cara libre

• Arranque en franjas verticales mediante tiros largos desde SP

• Mena cae a fondo del caserón Extracción en NT

• Retiro del mineral tronado con equipos mecanizados

• Yacimientos de gran tamaño Caserones quedan separados por pilaresy puentes mineralizados o son rellenados

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CAMPO DE APLICACION

- Cuerpos de gran buzamiento Mayor < reposo material

Gravedad

- Vetas de potencia ≥ 2 m y masas mineralizadas

- Roca de cajas relativamente estables

- Mineral competente

- Límites cuerpo mineralizado + ó - regulares

2 – 30 m

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SHRINKAGE STOPING

• Explotación por realce con almacenamiento de mineral en el

caserón Cámara almacén

• Vetas de poca potencia (< 2m) y manteo pronunciado (> 60º)

• Arranque por franjas horizontales en forma ascendente

• Se extrae ~ 40 % del material tronado y el resto queda en el

caserón plataforma de trabajo

• Mineral almacenado se extrae al finalizar explotación caserón queda vacío

• Mineral no debe ser degradable ni alterable fácilmente

• No permite alta mecanización al interior del caserón

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CUT & FILL

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CORTE Y RELLENO

• Explotación por realce generalmente

• Arranque del mineral por franjas horizontales

• Mineral tronado se evacua totalmente del caserón

• Caserón va siendo rellenado con material estéril plataforma de trabajo y sostenimiento de paredes

• Método de alto costo aplicable a minerales de alta ley

• Puede ser altamente mecanizado tanto al interior como en lamecanizado, base del caserón

• Método muy flexible y de elevada selectividad

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SUBLEVEL CAVING

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HUNDIMIENTO POR SUBNIVELES• Explotación por rebaje mediante subniveles

• Subniveles forman una red de galerías que cubre toda la superficie del yacimiento

• Mena y roca estéril de pobre competencia

• Cada galería perforación de tiros en abanicos, hundimiento del mineral, carguío y transporte del mineral a O.P.

• Material estéril hunde continuamente sobre el mineral arrancado

• Generación de cráter de subsidencia en superficie

• En cada subnivel se perfora, carga y transporta mineral

• Dilución y pérdidas de mineral significativas

• Alrededor de 20 % del mineral se extrae en los desarrollos

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Equipos Empleados

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BLOCK CAVINGPANEL CAVING

HUNDIMIENTO PROGRESIVO DE BLOQUES

• Yacimientos muy grandes y masivos

• Buzamiento >> que ∠ reposo material

• Gran extensión vertical

• Estabilidad de mena pobre: socavación inferior hundimiento y fragmentación de roca

• Perforación y tronadura mínima socavación inferior

• Mena se fractura y quiebra a si mismo por esfuerzos internos y gravedad

• Mineral de ley relativamente baja o bajo valor comercial: diseminados de cobre y fierro.

• Superficie permite la subsidencia cráter

• Producción de grandes tonelajes

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BLOCK CAVING

PANEL CAVING

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EQUIPOS EMPLEADOS