FORMATO INFORME LABORATORIO AUTOCAD PARA MÉTODOS DE EXPLOTACIÓN 1-2015 ESTRUCTURA

1) PORTADA 2) RESUMEN EJECUTIVO 3) INDICE A. DE CONTENIDO B. ILUSTRACIONES (IMÁGENES, GRÁFICOS) 4) INTRODUCIÓN 5) OBJETIVOS 6) ALCANCES 7) MÉTODO I A. DESARROLLO B. VENTAJAS Y DESVENTAJAS C. CAMPO DE APLICACION Y REQUERIMIENTOS D. MINERAS CHILENAS DONDE SE EMPLEA EL MÉTODO 8) MÉTODO II

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 10) BIBLIOGRAFÍA CONSIDERACIONES PARTICULARES

- FUENTE CALIBRI, TAMAÑO 11 PARA EL CUERPO DEL INFORME. TAMAÑO MÁXIMO DE FUENTES PARA TÍTULO 20. - NORMALIZADO - ENCABEZADO, PIÉ Y NÚMERO DE PÁGINA - BIBLIOGRAFÍA EN NORMA APA

Universidad de Santiago de Chile

Facultad de Ingeniería

Departamento Ingeniería en Minas

“Sublevel Caving y Rajo Abierto Sistema Cerrado. ”

Resumen Ejecutivo

indice de contenidos

indice ilustrciones

Introducción

La minería es la extracción de minerales en forma selectiva de los cuales se puede obtener un beneficio económico, Para llevar a cabo la extracción se deben considerar una serie de factores y

se debe utilizar un método de explotación acorde a las necesidades y características propias del yacimiento a explotar, por lo que es fundamental conocer a fondo cada uno de ellos.El método de explotación es la estrategia global que permite la excavación y extracción de un cuerpo mineralizado del modo técnico y económico mas eficiente posible.Existen diferentes tipos de métodos, los cuales se diferencian en 2 grandes grupos que a su vez se subdividen en diferentes métodos con características diferentes :

Método de explotación a cielo abierto.

- Explotación a rajo abierto. ( Con sistema cerrado y sistema abierto)- Explotación por canteras.- Explotación aluvial.- Explotación por Descarpe.- Explotación por recolección.

Método de explotación subterránea.- Open Stopes.- Room & Pillars.- Sublevel Stoping.- Cut & Fill.- Block Caving-Panel Caving- Sublevel Caving.

Dado que cada yacimiento tiene características propias y diferentes, en general no existe un modelo que se adapte perfectamente por lo que en general es necesario variar y combinar algunos de ellos.En esta oportunidad se centrara la atención en dos de ellos, el "Sublevel Caving" que corresponde a un método de explotación subterráneo y al método de "Cielo Abierto con Sistema Cerrado" .

Objetivos

Profundizar y conocer las principales características de los métodos de explotación "Sublevel Caving" y "Cielo Abierto con Sistema Cerrado".

Destacar las principales ventajas y desventajas de cada uno de los métodos antes mencionados mediante un cuadro comparativo.

Poder reconocer a lo menos un yacimiento donde se utilice cada método de explotación mediante un ejemplo concreto de una mina Chilena que lo utilice.

Conocer y distinguir tanto el campo de aplicación como los distintos requerimientos de cada uno de los métodos.

Desatacar aspectos relevantes de la metodología y aspectos a considerar en la implementación de cada uno de estos métodos.

Alcances

Algunas de las limitaciones de este informe son:

Se ha resumido el contenido y se han omitido algunos aspectos de los métodos para facilitar la lectura.

Este informe cuenta con términos y vocabularios utilizado en el área de la minería, por ende, el lector de tener conocimientos previos en esta área.

En este informe no se estipulara, los parámetros geomecánicos ni geo-metalúrgicos que caracterizan a los depósitos minerales ni datos económicos, debido que solo se basara en una descripción de carácter técnico.

Los contenidos están enfocados en un carácter teórico básico, asumiendo que el lector no posee grandes conocimientos en relación al tema.

Método de Explotación a "Cielo Abierto con Sistema Cerrado"

Minería de Explotación a Cielo abierto

Este tipo de extracción se utiliza cuando los yacimientos presentan una forma regular y están ubicados en la superficie o cerca de ésta, de manera que el material estéril que lo cubre pueda ser retirado a un costo tal que pueda ser absorbido por la explotación de la porción mineralizada. Este sistema de extracción permite utilizar equipos de grandes dimensiones, ya que el espacio no está restringido como en el caso de las minas subterráneas, aunque su operación puede estar limitada por el clima, como es el caso de las minas ubicadas en la alta cordillera o en la zona central del país.Para la explotación de una mina a cielo abierto, a veces, es necesario escavar, con medios mecánicos o con explosivos, los terrenos que recubren o rodean la formación geológica que forma el yacimiento. Estos materiales se denominan, genéricamente, estéril, mientras que a la formación a explotar se le llama mineral. El estéril excavado es necesario apilarlo en botaderos fuera del área final que ocupara la explotación, con vistas a su utilización en la restauración de la mina una vez terminada su explotación.Cuando la profundidad del yacimiento aumenta, la ventaja económica del cielo abierto disminuye en favor de la explotación mediante minería subterránea.

Rajo Abierto Sistema Cerrado

Descripción

El Primer proceso de este método se denomina desarrollo o preparación mínima, el cual consiste en que el suelo y la roca estéril se deben quitar para descubrir los cuerpos mineralizados, el cual debe durar un tiempo corto o algunos años.El rajo se va construyendo en avances sucesivos, lateralmente mediante expansiones programadas y en profundidad con la apertura de nuevos bancos. A medida que se va profundizando en la mina, se requiere ir ensanchándola para mantener la estabilidad de sus paredes. De este modo, se genera una especie de anfiteatro escalonado con caminos inclinados, especialmente diseñados para el tránsito de los equipos. Un rajo puede estar compuesto por unos bancos o una serie de ellos; un banco es como una repisa, que forma un solo nivel de la operación sobre el cual los materiales mineral o estéril se tronan de nuevo en una cara del banco. El mineral o estéril se retiran en capas sucesivas, cada uno de las cuales es un banco. Varios bancos pueden estar en operaciones simultáneas en diversas partes, y en diversas elevaciones en una explotación por rajo abierto.El diseño de los ángulos de la geometría del rajo abierto está llegando a ser cada vez más importantes, debido a las profundidades que minan los rajos abiertos, los que aumentan continuamente. Los factores que gobiernan la estabilidad de los rajos a gran escala entre otros son: las fuerzas de tensión que condiciona la geometría del rajo, incluyendo los efectos del agua subterránea, las estructuras geológicas, presente local y regional, la geometría del rajo, y la fuerza de la masa de la roca.

Diferencia entre Rajo Sistema Cerrado y Abierto.

Sistema Cerrado: Cuenta con una rampa continúa, la cual significa que no hay descanso permitiendo el acceso a la unidad de explotación de forma más expedita y así disminuyendo costos operacionales, tiempos involucrados en el transporte del material. A diferencia del Sistema Abierto este es más inseguro debido que al contar con una rampa continua se genera un mayor desgaste en los equipos.(Véase ilustración 1)

Ilustración 1:Rampa Continua

Sistema Abierto: Presenta una rampa discontinua, por ende posee descanso, esto permite tener acceso a cada uno de los bancos y además una mayor cantidad de equipos se desplazan por la rampa, generando un acceso a la unidad de explotación más lento y de más elevado costo, porque cada equipo recorrerá una mayor distancia que el Sistema Cerrado para llegar al final del pit. Además este sistema es más seguro debido a que al presentar descansos genera un menor desgaste en los equipos.(Véase ilustración 2)

Ilustración 2: Rampa Discontinua

Elementos Geométricos del Rajo

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

Ángulo de talud: El talud o pared de la mina es el plano inclinado que se forma por la sucesión de las caras verticales de los bancos y las bermas respectivas. Este plano presenta una inclinación de 45° a 58° con respecto a la horizontal, dependiendo de la calidad geotécnica (dureza, fracturamiento, alteración, presencia de agua) de las rocas que conforman el talud. Asimismo, se determinan los lugares donde se ubicarán los botaderos de material estéril, las instalaciones eléctricas, los puntos de suministro de petróleo y agua, las plantas de beneficio, los talleres y las dependencias administrativas, de manera que no sean afectadas por los avances del rajo en un tiempo considerable. (Véase ilustración 3)

Ilustración 3: Bancos, berma y ángulo de talud

Berma de transporte: Deben tener un ancho tal que permita que se crucen dos camiones y el movimiento de las máquinas de carguío; se considera que cuatro veces el ancho del camión más grande, es una vía de transporte adecuada.

Berma de seguridad: Se diseña en función de la probabilidad de que ocurra algún siniestro geo-mecánico, como el desplazamiento de una cuña o volcamiento de roca, ya que el ángulo de talud final de la zona estudiada depende de la longitud de berma recomendada.(Véase ilustración 4)

Ilustración 4: Berma de Transporte y Berma de Seguridad

Berma de carguío: Queda definido por el equipo de carguío, cargando material a ambos lados sobre camiones, tomando como referencia el eje del camión, más la berma de seguridad (3,5 m) y una separación de la pata del banco(2,0 m). (Véase ilustración 5)

Ilustración 5: Berma de carguío

Rampa: Es el camino en pendiente que permite el tránsito de equipos desde la superficie a los diferentes bancos en extracción. Tiene un ancho útil de 25 m, de manera que permite la circulación segura de camiones de gran tonelaje e ambos sentidos. A su vez existen dos tipos de rampas, rampas continuas para la explotación en sistema cerrado y rampas discontinuas para la explotación a sistema abierto.(Véase ilustración 6)

Ilustración 6: Rampa continua

Altura del banco: Distancia vertical entre el punto más alto (cresta) de un banco y del más bajo (pata del banco). Esta queda definida por las características geológicas del yacimiento, tamaño de los equipos, condiciones geo-mecánicas y varía entre 13 y 18 m. Cresta del banco: El ángulo medido en grados entre la línea horizontal e imaginaria que ensambla la cresta y la pata del banco.

Ángulo interrampa: Queda definido por el ángulo cara de banco y por el criterio de ancho de banco mínimo de seguridad.

Expansión: Es un ensanchamiento del rajo, que se inicia en el primer banco de estéril y que continúa hacia abajo, hasta dejar el mineral a la vista.

Fase: Conjunto de expansiones extraídas en una misma dirección.

Fases del Proceso

La descripción de las fases del procesos es la siguiente:

Perforación:

La perforación es la primera etapa en el proceso productivo de la mina, y consiste en realizar un hoyo o barreno en la roca, donde ira posteriormente el explosivo, se utilizan grandes equipos eléctricos de perforación rotatoria, equipados con barrenos de carburo de tungsteno.Para tiros de producción en la gran minería del cobre, se utiliza un diámetro de perforación de 11'' a 12 1/4''. En tiros de pre corte se utiliza un diámetro de 6 1/2''. La longitud de los tiros para banco normal es de 15 metros, con una pasadura aproximada de 2 metros, una perforación de 15 m de longitud se puede realizar en solo 20 min.(Véase ilustración 7)

Ilustración 7: Perforadora en un banco

Parámetros de perforación

Se definen ciertos parámetros en la perforación, que componen una malla de perforación, en la ilustración 8 se aprecia un esquema de un banco de tronadura a cielo abierto, donde:

T= Taco J= Pasadura E= EspaciamientoB= Burden H= Altura de banco Exp= Carga con explosivos

Ilustración 8: Parámetros de perforación

Tronadura

Una vez perforado los tiros se procede al carguío de ellos con explosivos y se efectúa la tronadura. En cada hoyo cargado con explosivo, se introduce un detonante, el que se detona mediante control remoto. Se establece una secuencia de detonaciones entre los distintos tiros, de manera que la roca sea fragmentada en etapas comenzando por la cara expuesta del banco hacia el centro, con diferencias de tiempo de fracción de segundo entre cada detonaciónPara ejecutar la tronadura se utilizan diferentes tipos de explosivos, siendo los más corrientes las “dinamitas”, el ANFO, los slurries o acuageles.(Véase ilustración 9)

Los detonadores más usados son:

Detonadores corrientes+ mecha de encendido Detonadores eléctricos Detonadores NONEL Cordón detonante

El producto obtenido de la mina mineralizada fragmentada de un tamaño suficientemente pequeño (en general menor que 1 [m] de diámetro) como para ser cargada y transportada por los equipos mineros y alimentar al chancador primario, en donde se inicia el proceso de reducción de tamaño en un sistema en línea hasta llegar a la planta de tratamiento.

Ilustración 9: Familias de explosivos

Carguío y transporte

El material producto de las tronadas es cargado en algún vehículo de transporte y sigue alguno de estos dos destinos: a la planta de tratamiento si es mineral o a los botaderos si se trata de material estéril.Las operaciones de carguío y transporte pueden efectuarse de varias maneras, siendo las más utilizadas las siguientes combinaciones:

Pala – camión: Aplicado en minas con un tonelaje de producción, emplea camiones fura de carretera de alta capacidad (100 o más toneladas) y palas mecánica o hidráulicas grandes de 12 más yardas cubicas.

Pala- ferrocarril: Para minas de gran producción. Este sistema provoca grandes pérdidas operacionales, especialmente en las etapas de perforación y tronadura, como consecuencia del levantamiento y traslado de la vía férrea. Además, necesita de trayectos de transporte muy largos para alcanzar la superficie, debido a que el ferrocarril no puede vencer pendientes superiores al 3%.

Cargador frontal-camión: Esta combinación es de alto rendimiento, debido a la gran movilidad del cargador frontal, al estar equipado con neumáticos, que le permite realizar cambios rápidos de frentes de operación . su desventaja radica en la altura de carguío del cargador, lo que limita el sistema cuando se emplea camiones de alto tonelaje.

Ventajas y Desventajas

Ventajas DesventajasCosto del arranque, excavación y transporte es relativamente bajo

Mayor inversión inicial en equipamiento y maquinaria

Permite mayor recuperación de las capas, venas o filones

El equipo es más sofisticado y necesita de una mano de obra más sofisticada

No es necesaria la ventilación Los agentes atmosféricos naturales tienen un fuerte impacto en el desarrollo del trabajo

Los niveles de riesgo en el trabajo disminuyen Los frentes de trabajo necesitan de una buena organización

Permite una mayor velocidad en el desplazamiento de los equipos, evitando perder tiempo en los descansos presentes en las rampas discontinuas.

Por el hecho de no tener descanso en las rampas, el desgaste en equipos es mayor.

No requiere de sostenimiento artificial Necesidad de grandes áreas superficiales para desarrollar el proyecto

Campo de Aplicación y Requerimientos

Este método de explotación se aplica normalmente a aquellos yacimientos cuyas características principales sean:

Potentes capas o masas con buzamiento superiores a 25°. Conjunto de capas o filones, con potencias muy variables o de yacimientos complejos con

una difícil selectividad del material. Cuando el arranque de estéril o mineral requiere la ejecución de perforación y tronadura. Cuando las reservas demostradas no permiten una gran inversión inicial, como las que se

requieren en otros métodos más específicos. Se utiliza cuando los yacimientos están ubicados en la superficie o cercana a esta, de

manera tal en que la remoción de material estéril pueda ser solventada por la explotación de la porción mineralizada.

En general el sistema continuo se utiliza en conjunto

La explotación de un yacimiento por el método de rajo abierto requiere de datos iniciales provenientes de campañas de explotación (sondajes), los cuales serán procesados de modo de obtener un modelo de bloques .Este modelo de bloques consistes en una matriz tridimensional de bloques de dimensiones definidas por su largo, ancho (ambos con dimensiones similares) y alto, este último valor corresponderá a la altura de los bancos de futuro rajo. Esta altura será definida principalmente en función de las características del yacimiento y la elección de los equipos de explotación. La altura de los bancos define la estimación de reservas que tendrá los depósitos en la campaña de sondaje.

Mineras Chilenas Donde se Utiliza el Método

División Chuquicamata de Codelco

El complejo minero de Chuquicamata está ubicado a 1.650 kilómetros al norte de la capital de Chile, a 2.870 metros sobre el nivel del mar. Cuenta con dos minas donde el tipo de explotación es a rajo abierto, "Chuquicamata" y "Mina Sur". Chuquicamata entró en operaciones en 1910, aunque sus propiedades mineras también eran conocidas desde hace siglos por culturas prehispánicas.

Chuquicamata, la mina a cielo abierto de cobre más grande del mundo, tiene una dimensión aproximada de 4,5 km del largo, 3,5 de ancho y 1 km de profundidad, fue originalmente explotada por los pueblos indígenas de la zona. Su nombre es de origen Aymara y se relaciona con los indígenas chucos o chuquis que trabajaban al cobre para confeccionar herramientas y armas.

Chuquicamata utiliza un sistema de rajo mixto, es decir, complementa un sistema abierto con un sistema cerrado en la implementación de rampas. Los frentes de trabajo del rajo optan mayormente por un sistema cerrado ya que tiene un acceso mucho más rápido a las unidades de explotación, disminuyendo costos operacionales a diferencia del sistema abierto que tiene accesos a la mayoría de los bancos lo que lo convierte económicamente en un método mucho más caro. También se evidencia en el rajo de Chuquicamata la combinación de rampas en espiral y en zigzag. La producción propia en la planta es de alrededor de 140.000 toneladas del metal rojo.

La producción de Chuquicamata es de unas 339 mil toneladas de cátodos electro refinados y electro-obtenidos con una pureza de 99,99 por ciento de cobre. También produce molibdeno, barros anódicos y ácido sulfúrico.

Propietario Codelco (1976)

Operador Codelco

Anteriores

propietarios

Guggenheim Bros, Chile Copper Co., Anaconda Copper Co. y Chilex

Exploration Co.,

Conclusiones y Recomendaciones

http://www.academia.edu/5758591/M%C3%93DULO_II_SEGURIDAD_EN_MINER%C3%8DA_TEMA_RIESGOS_EN_MINER%C3%8DA_A_CIELO_ABIERTO

https://www.codelcoeduca.cl/

Libro Guia metodos de explotacion del profesor Bernardo reyesLibro guia metodos explotacion profesor Eduardo contreras C

Ingenieros del cobre y minería.o http://www.ingenierosdelcobre.cl/