informe rajo sistema cerrado

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  • 7/30/2019 Informe Rajo Sistema Cerrado

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    Universidad de Santiago de Chile

    Facultad de Ingeniera

    Departamento de Ing. en Minas

    Santiago

    Mtodo de explotacin:

    Rajo AbiertoSistema Cerrado

    Por: Daniela Navarro

    Solange Vivar Vivar

    Profesores: Eduardo Contreras Moreno

    Bernardo Reyes Cabrera

    Ayudantes: Ignacio Vsquez Vsquez

    Juan Vergara Paredes

    Fecha de entrega: 30/11/2012

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    Departamento de Ing. En Minas

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    Ayudantes: Ignacio Vzquez Vzquez

    Juan Vergara Paredes

    Resumen Ejecutivo:

    El mtodo de explotacin Rajo Sistema Cerrado se utiliza cuando los yacimientos presentanuna forma regular y estn ubicados en la superficie o cerca de sta, de manera que elmaterial estril que lo cubre pueda ser retirado a un costo tal que pueda ser absorbido por laexplotacin de la porcin mineralizada. Este sistema de extraccin permite utilizar equiposde grandes dimensiones, ya que el espacio no est restringido como en el caso de las minassubterrneas, aunque su operacin puede estar limitada por el clima, como es el caso de lasminas ubicadas en la alta cordillera o la zona central del pas.

    El rajo se va construyendo en avances sucesivos, lateralmente y en profundidad. A medidaque se va profundizando en la mina, se requiere ir ensanchndola para mantener laestabilidad de sus paredes. De este modo, se genera una especie de anfiteatro escalonadocon caminos inclinados especialmente diseados para el trnsito de los equipos, cuya formaes dinmica ya que va cambiando a medida que progresa la explotacin. La estabilidad delos taludes de una mina es particularmente crtica, ya que de eso depende la seguridad de laoperacin siendo, adems, parte importante de la rentabilidad del negocio.

    El Sistema Cerrado se utiliza en la mayora de los rajos ya que presenta un accesibilidadmas rpida a la unidad de explotacin lo que genera una diminucin en los costos queinvolucran el transporte. A modo de ejemplo se presenta la Minera Chuquicamata, la cualinvolucra el sistema tratado en el informe, adems esta corresponde a la mina a cieloabierto ms grande mundialmente lo cual permite una mejor apreciacin del mtodo

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    Ayudantes: Ignacio Vzquez Vzquez

    Juan Vergara Paredes

    ndice:

    1- Introduccin 42- Objetivos 53- Alcances y limitaciones 54- Desarrollo del mtodo:

    Mtodo 6 a 11 Fases del proceso 11 a 12 Mina Chuquicamata 12 a 14

    Ventajas de las minas a Rajo Abierto 15 Desventajas de las minas a Rajo Abierto 15 Rajo Sistema Abierto V/S Rajo Sistema Cerrado 16 a 17

    5- Conclusin 17

    Bibliografa 18

    ndice de Figuras:

    Figura N1:Mina Chuquicamata 5

    Figura N2: Parmetros de la geometra de un talud 7

    Figura N3: Bermas 8

    Figura N4: Berma de transporte 8

    Figura N5: Ancho mnimo de la expansin 9

    Figura N6: Rampa 10

    Figura N7: Vista superior Rajo Sistema Cerrado 11

    Figura N8: Vista frontal Rajo Sistema Cerrado 11

    Figura N9: Ubicacin mina Chuquicamata 14

    Figura N10:Rampas en Mina Chuquicamata 15

    Figura N11: Rampa Discontinua 16

    Figura N12: Rampa Continua 17

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    Ayudantes: Ignacio Vzquez Vzquez

    Juan Vergara Paredes

    1. Introduccin:

    La eleccin de un mtodo de explotacin de un yacimiento mineral lleva consigodiversos estudios que permitirn decidir cul es el mtodo ms conveniente desdeun punto de vista econmico (costos, beneficios, inversiones, flujos de caja, etc).Esta decisin se encuentra relacionada con mltiples factores propios delyacimiento tales como la ley, dimensiones del mineral, la profundidad, forma,estabilidad de la roca etc.Adems y no menos importante, la eleccin depender de las polticas, necesidades

    y recursos que disponga la empresa interesada en realizar dicha explotacin. Es porello que cada yacimiento es potencialmente sensible a ser explotado por cualquiermtodo minero, de los cuales sern descartados los que no representen un buennegocio para la empresa interesada.Para efectos de este informe se tratara la explotacin por el mtodo de Rajo Abiertocon Sistema Cerrado, el cual se basa en el principio de remocin de estril sobre lacorteza terrestre para descubrir el yacimiento a explotar. Este tipo de extraccin seutiliza cuando los yacimientos presentan una forma regular, compuestos por menasmetlicas de baja ley y ubicados en la superficie o cerca de sta, de manera que el

    material estril que lo cubre pueda ser retirado a un costo tal que pueda serabsorbido por la explotacin de la porcin mineralizada. Este sistema de extraccinpermite utilizar equipos de grandes dimensiones, ya que el espacio no estrestringido como en el caso de las minas subterrneas, aunque su operacin puedeestar limitada por el clima, como es el caso de las minas ubicadas en la altacordillera o la zona central del pas.En chile, una de las principales mineras que aplican el mtodo Rajo abierto consistema cerrado es la Minera Chuquicamata, complejo minero asociado a laDivisin Codelco Norte, cuyas operaciones aporta con el 25% de la produccin totaldel metal rojo.

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    Ayudantes: Ignacio Vzquez Vzquez

    Juan Vergara Paredes

    F igura N1: M ina Chuqu icamata

    2- Objetivos:

    Conocer la metodologa del mtodo Rajo Abierto Sistema Cerrado y suscaractersticas.

    Conocer caractersticas que debe poseer el yacimiento para que el mtodo sea

    factible. Dar a conocer la historia y aplicacin de mtodo en la mina Chuquicamata.

    3- Alcances y Limitaciones:

    El enfoque principal que trata este informe es elaborar la metodologa de ejecucinde explotacin del mtodo Rajo abierto Sistema cerrado desde sus inicios a laactualidad, considerando todo el desarrollo y labores correspondientes y otrosalcances relevantes para el mtodo como por ejemplo los equipos necesarios, el tipode roca con que se trabaja entre otros.

    Solo haremos uso de sus variantes al momento de realizar comparaciones paradeterminando efectos positivos o negativos del mtodo utilizado.

    En este informe no se contemplaran, los parmetros geomecnicos nigeometalrgicos que, regularmente caracterizan al depsito mineral, ni tampoco enlos datos econmicos, pues el trabajo se basara solo en descripcin de carctertcnico. Tambin no se contemplara el efecto del tiempo sobre la informacinentregada de las secuencias de excavacin y produccin.

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    Ayudantes: Ignacio Vzquez Vzquez

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    4- Desarrollo del mtodo:

    Mtodo

    El suelo y la roca estril se deben quitar para descubrir los cuerpos mineralizados. Esteproceso se conoce como desarrollo o preparacin mnima, el cual puede durar un tiempocorto o algunos aos. El rajo se va construyendo en avances sucesivos, lateralmentemediante expansiones programadas y en profundidad con la apertura de nuevos bancos. Amedida que se va profundizando en la mina, se requiere ir ensanchndola para mantener laestabilidad de sus paredes. De este modo, se genera una especie de anfiteatro escalonadocon caminos inclinados, especialmente diseados para el trnsito de los equipos, cuyaforma es dinmica ya que va cambiando a medida que progresa la explotacin. Un rajopuede estar compuesto por unos pocos bancos o una serie de ellos; un banco es cmo unarepisa, que forma un solo nivel de la operacin sobre el cual los materiales mineral o deestril se tronan de nuevo en una cara del banco. El mineral o el estril se retiran en capassucesivas, cada uno de las cuales es un banco. Varios bancos pueden estar en operacinsimultneamente en diversas partes, y en diversas elevaciones en una explotacin por rajoabierto.

    El diseo de los ngulos de la geometra del rajo abierto est llegando a ser cada vez msimportante, debido a las profundidades que minan los rajos abiertos, los que aumentancontinuamente. Un cambio pequeo en el ngulo total de la geometra del rajo tieneconsecuencias grandes en la economa total de la operacin de explotacin minera. Un casoen detalle es la mina de rajo abierto de Chuquicamata, que hace frente actualmente aldiseo de los ngulos totales de la geometra del rajo para explotar en forma contina haciauna profundidad de alrededor de 900 metros. Los ngulos de trabajo y de pit finalconstituyen una de las primeras fases de anlisis en un proyecto de planificacin del rajo.

    Los factores que gobiernan la estabilidad de los rajos a gran escala entre otros son: las

    fuerzas de tensin que condiciona la geometra del rajo, incluyendo los efectos del agua

    subterrnea, las estructuras geolgicas, presente local y regional, la geometra del rajo, y

    la fuerza de la masa de la roca.En este contexto, la estabilidad de los taludes de una mina es particularmente crtica, ya quede eso depende la seguridad de la operacin, siendo adems, parte importante de larentabilidad del negocio. Para ello, se establecen los siguientes parmetros geomtricos: (VerFigura N2)

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    Ayudantes: Ignacio Vzquez Vzquez

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    F igura N2: Parmetros de la Geometra del talud

    Banco: cada banco corresponde a uno de los horizontes mediante los cuales se extrae elmineral. El banco se va cortando por el horizonte inferior, es decir hacia abajo, generandouna superficie escalonada o pared del rajo. El espesor de estos horizontes es la altura debanco, la que generalmente mide de 13 a 18 m.

    Berma: es la franja de la cara horizontal de un banco, como un borde, que se dejaespecialmente para detener los derrames de material que se puedan producir al interior delrajo. Su ancho vara entre 8 y 12 m.

    GEOMECANICA EN LA INDUSTRIA MINERA 25

    A. Karzulovic & Asoc. Ltda. CMZ

    ANGULO

    INTERRAMPA,

    R

    ANGULO

    GLOBAL,

    O

    ANGULO DE BANCO, B

    ALTURAGLOBAL,

    h O

    ANCHO DE

    BERMA

    b

    ALTURA

    INTERRAMPA,

    h R

    ANCHO DE RAMPA

    b R

    ALTURA DE BANCO

    h B

    ANGULO

    INTERRAMPA,

    R

    PARAMETROS QUE DEFINEN LA

    GEOMETRIA DE UN TALUD MINERO

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    Ayudantes: Ignacio Vzquez Vzquez

    Juan Vergara Paredes

    F igura N3: Bermas

    Angulo de talud: el talud o pared de la mina es el plano inclinado que se forma por lasucesin de las caras verticales de los bancos y las bermas respectivas. Este plano presentauna inclinacin de 45 a 58 con respecto a la horizontal, dependiendo de la calidadgeotcnica (dureza, fracturamiento, alteracin, presencia de agua) de las rocas que

    conforman el talud. Asimismo, se determinan los lugares donde se ubicarn los botaderosde material estril, las instalaciones elctricas, los puntos de suministro de petrleo y agua,las plantas de beneficio, los talleres y las dependencias administrativas, de manera que nosean afectadas por los avances del rajo en un tiempo considerable.

    F igura N4: Berma de transporte

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    Ayudantes: Ignacio Vzquez Vzquez

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    Berma de transporte: deben tener un ancho tal que permita que se crucen dos camiones yel movimiento de las mquinas de carguo; se considera que cuatro veces el ancho delcamin ms grande, es una va de transporte adecuada. (VerF igura N5)Este sistema de extraccin permite utilizar equipos de grandes dimensiones, ya que elespacio no est restringido como en el caso de las minas subterrneas, aunque su operacinpuede estar limitada por el clima, como es el caso de las minas ubicadas en la alta cordillerao la zona central del pas.

    F igura N5: Ancho mnimo de la expansin

    Ancho mnimo de la expansin: queda definido por el equipo de carguo, cargandomaterial a ambos lados sobre camiones, tomando como referencia el eje del camin, ms laberma de seguridad (3,5 m) y una separacin de la pata del banco(2,0 m). (VerF igura N6)El material existente bajo la ley de corte es considerado estril si no contiene cobre, omineral de baja ley si tiene algo de cobre que podra ser recuperado a travs de otroprocedimiento.

    Rampa: es el camino en pendiente que permite el trnsito de equipos desde la superficie alos diferentes bancos en extraccin. Tiene un ancho til de 25 m, como mnimo, de manera

    de permitir la circulacin segura de camiones de gran tonelaje en ambos sentidos. Estaspueden ser de dos tipos:

    http://www.codelcoeduca.cl/divisiones/definiciones/e.html#esterilhttp://www.codelcoeduca.cl/divisiones/definiciones/e.html#esteril
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    Rampas continuas: las rampas no poseen descanso, es decir, conectan el frente detrabajo con la superficie del rajo, cortando los bancos.

    Rampas no continuas: las rampas poseen descanso, de manera que la rampa permiteel acceso a todos los bancos del rajo.

    En ambos tipos de rampas puede seguir un camino espiral uniforme entorno al rajoconectando el fondo del pit con la superficie, o bien zigzaguear por una sola pared.

    F igura N6: Rampa

    Altura del banco; distancia vertical entre el punto ms alto (cresta) de un banco y del msbajo, pata del banco. Esta queda definida por las caractersticas geolgicas del yacimiento,tamao de los equipos, condiciones geomecnicas y vara entre 13 y 18 m.

    Cresta del banco - el ngulo, medido en grados entre la lnea horizontal e imaginaria queensambla la cresta y la pata del banco.

    Angulo interrampa: Queda definido por el ngulo cara de banco y por el criterio de anchode banco mnimo de seguridad, segn Ritchie 4,5 + 0,2 H, H = altura del banco.

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    Ayudantes: Ignacio Vzquez Vzquez

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    Expansin: Es un ensanchamiento del rajo, que se inicia en el primer banco de estril y quecontina hacia abajo, banco a banco manteniendo el esquema de explotacin hasta dejar elmineral a la vista.

    Fase: conjunto de expansiones extradas en una misma direccin.

    F igura N7: Vista Superior Rajo F igura N8 : Vista frontal Rajo Sistema Cerrado

    Sistema cerrado

    Fases del proceso:

    Perforacin:

    Las perforaciones en el banco deben realizarse a distancias regulares entre si, generalmenteentre 8 y 12 m (malla de perforacin), de manera que atraviesen toda la altura del bancopara que, al introducirse los explosivos, la detonacin permita fragmentar la roca. Pararealizar las perforaciones, se utilizan grandes equipos elctricos de perforacin rotatoria,

    equipados con barrenos de carburo de tungsteno de 12 pulgadas de dimetro, los quepermiten perforar un hoyo de 15 m de longitud en solo 20 minutos.

    Tronadura:

    Para realizar las perforaciones, se utilizan grandes equipos elctricos de perforacinrotatoria, equipados con barrenos de carburo de tungsteno de 12 pulgadas de dimetro,los que permiten perforar un hoyo de 15 m de longitud en solo 20 minutos. El producto

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    Ayudantes: Ignacio Vzquez Vzquez

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    obtenido es la roca mineralizada fragmentada de un tamao suficientemente pequeo (engeneral menor que 1 m de dimetro) como para ser cargada y transportada por los equiposmineros y alimentar al chancador primario, en donde se inicia el proceso de reduccin detamao en un sistema en lnea hasta llegar a la planta de tratamiento.

    Carguio:

    El material tronado es cargado en camiones de gran tonelaje mediante gigantescas palaselctricas o cargadores frontales. Estos equipos llenan los camiones en una operacincontinuada desde que queda disponible el banco despus de la tronadura. Las palas

    elctricas tienen capacidad para cargar 70 o 100 toneladas de material de una vez, por loque realizan tres movimientos o pases para cargar un camin. Los cargadores tienen menorcapacidad y en minas de gran tamao son utilizados slo para trabajos especiales. Una palanecesita un frente de carguo mnimo de 65 m de ancho y carga camiones que se vancolocando alternativamente a cada lado de ella.

    Transporte:

    Para el transporte del material mineralizado y el material estril, se utilizan camiones degran tonelaje, por ejemplo 240 o 300 toneladas. stos transportan el material desde el frente

    de carguo a sus diferentes destinos: el mineral con ley al chancador primario, el materialestril a botaderos y el mineral de baja ley a botaderos especiales.

    Mina Chuquicamata:

    El mineral de Chuquicamata esta ubicado en pleno desierto de Atacama a 240 kilmetrosdel puerto de Antofagasta y 2.830 metros sobre el nivel del mar. El yacimiento se conocadesde tiempos prehispnicos, pero slo hacia fines del siglo XIX comenz a adquiririmportancia cuando comenz lentamente a trabajarse a "Rajo abierto" en forma bastanterudimentaria. As estaba Chuquicamata cuando las grandes empresas norteamericanas

    pusieron sus ojos en ella, especficamente los ingenieros de la familia Guggenheim, quienescompraron durante varios aos todas las pertenencias mineras. De esta forma, en enero de1912 se constituy en Nueva Jersey la Chile Exploration Company (Chilex) para explotarChuquicamata, bajo la direccin de Daniel Guggenheim.

    A los pocos meses los ingenieros norteamericanos Edwin Berry, Walter Perkins, AntonCappelen-Smith disearon el mtodo de explotacin y el proyecto industrial, que

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    consideraba la explotacin a rajo abierto mediante tronaduras, el carguo con mquinas avapor, el transporte del mineral por un ferrocarril interno, y el tratamiento del mineral enuna planta. Adems se consideraba una planta termoelctrica en Tocopilla, el empleo delferrocarril de Antofagasta a Bolivia para transportar el cobre hasta el puerto de Antofagasta,el aprovechamiento de las aguas del ro San Pedro y la construccin de un campamentominero dotado de un hospital, colegios, mercado, entretenciones y todos los serviciosnecesarios para una ciudad enclavada en pleno desierto.

    El proyecto reseado se materializ entre 1912 y 1915, destacndose en su direccin los

    ingenieros Pope Yeatman y Fred Hellman. El 18 mayo de 1915 la mina de Chuquicamatainici sus actividades, las que no se han interrumpido hasta el da de hoy, alcanzando unaproduccin promedio de 100 mil toneladas anuales de cobre fino en la dcada de 1920.Pese a todos los esfuerzos realizados, la explotacin inicial del mineral arroj resultadosdecepcionantes en materia de produccin y utilidades, situacin que llev a la familiaGuggenheim a vender el yacimiento a la Anaconda Copper Company Ltd., en 1923.Nuevas inversiones realizadas con los capitales aportados por los nuevos dueospermitieron aumentar significativamente la produccin y hacer rentable la explotacin deChuquicamata.

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    F igura N9: Ubicacin mina Chuquicamata

    La produccin comercial de Chuquicamata, Mina Sur y Radomiro Tomic est compuestafundamentalmente por ctodos electrorefinados y electroobtenidos con una pureza de 99,99por ciento, concentrados de molibdenita, trixido de molibdeno y barros andicos.

    Chuquicamata utiliza un sistema de rajo mixto, es decir, complementa un sistema abiertocon un sistema cerrado en la implementacin de rampas. Los frentes de trabajo del rajooptan mayormente por un sistema cerrado ya que tiene un acceso mucho ms rpido a lasunidades de explotacin, disminuyendo costos operacionales a diferencia del sistemaabierto que tiene accesos a la mayora de los bancos lo que lo convierte econmicamente enun mtodo mucho ms caro. Tambin se evidencia en el rajo de Chuquicamata lacombinacin de rampas en espiral y en zigzag.

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    F igura N10: Rampas en M ina Chuquicamata.

    Ventajas de las minas a Rajo Abierto:

    a) Mejor recuperacin del volumen de mineral explotable.b) Planificacin ms flexible a medida que ingresa al rajo.c) Los niveles de riesgo en el trabajo disminuyen.d) La mecanizacin no tiene lmite en cuanto a las dimensiones de los equipos El

    esfuerzo fsico de los trabajadores es menor.e) La productividad es ms alta.f) Los tonelajes por cada voladura son mucho mayores.

    Desventajas de las minas a Rajo Abierto:a) Las inversiones en equipos son cuantiosas y las cargas financieras son altas.b) El equipo es ms sofisticado y necesita una mano de obra mas calificada.c) Los agentes atmosfricos naturales tienen un fuerte impacto (lluvia, nieve, niebla).

    d) Los frentes de trabajo deben estar mejor organizados.e) Se generan importantes impactos en el entorno que deben ser corregidos por medio

    de una restauracin a veces onerosa.

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    Rajo Sistema Abierto V/S Rajo Sistema Cerrado:

    a) Rajo Sistema Abierto: Presenta una rampa discontinua, lo que significa queposee descanso, esto permite tener acceso a cada uno de los bancos y que unamayor cantidad de equipos se desplacen por la rampa, generando un acceso a launidad de explotacin ms lento y de ms elevado costo ya que recorrer unamayor distancia que el Sistema Cerrado para llegar al final del pit. Adems estesistema es ms seguro debido a que al presentar descansos genera un menordesgaste en los equipos.

    F igur a N11: Rampa Discontinua.

    b) Rajo Sistema Cerrado: Sistema conformado por una rampa continua, lo cualsignifica que no posee descanso permitiendo que el acceso a la unidad deexplotacin sea mas rpida disminuyendo costos operacionales y tiemposinvolucrados en el transporte del material. A diferencia del Sistema Abierto esmas inseguro ya que al poseer una rampa continua se genera un mayor desgasteen los equipos.

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    Ayudantes: Ignacio Vzquez Vzquez

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    F igur a N12: Rampa Continua.

    5- Conclusin:Al analizar el mtodo de explotacin Rajo Sistema Cerrado dentro de las ventajasms destacables se encuentra la mayor recuperacin en volumen de mineralexplotable lo que genera una mayor productividad de la mina, adems los niveles deriesgo disminuyen enormemente ya que prcticamente no existen problemas deventilacin ni de visibilidad. Adems al presentar un sistema cerrado lo hace ms

    rentable econmicamente, ya que genera un acceso a la unidad de explotacin deuna manera ms rpida ya que la rampa no presenta descanso.Dentro de las problemticas a resolver se encuentran, la definicin del mineral y suseparacin a partir de una ley mnima de corte, la existencia de mineralesmarginales que habrn de almacenarse, la estabilidad de grandes taludes yvertederos, las relaciones de estril a mineral y la necesidad generalizada de contarcon una planta de concentracin para tratar todos los minerales y poder elevar sucontenido pagable hasta el mejor valor vendible. Pero en resolucin de estos y otrosproblemas, siempre ha estado presente el avance de la tecnologa minera, que hacaracterizado a este mtodo de minera que, si bien es muy clsico ha sido

    profusamente aplicado para extraer minerales como Hierro, Cobre, Plomo, Zinc,Aluminio, Uranio, Oro y otros. Estas tecnologas han dado a lugar a la aparicin detcnicas y maquinarias para su aplicacin en este mtodo y conseguir reducir loscostos operacionales.

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    Bibliografa:

    https://www.codelcoeduca.cl/proceso/extraccion/extraccion.asphttp://oa.upm.es/10675/1/20111122_METODOS_MINERIA_A_CIEL

    O_ABIERTO.pdfhttp://www.codelco.com/prontus_codelco/site/artic/20110706/asocfile/2

    0110706150616/informe_principales_decisiones_rev_p_25_03_2009.pdf

    http://es.scribd.com/doc/62193029/Diseno-de-Minas-a-Cielo-Abierto-U-de-Chile

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