metdo de explotacion sub level caving

Diseo de Minera subterrnea

MTODO SUB LEVEL CAVING

Introduccin En este mtodo el cuerpo es dividido en subniveles es espacios vacos verticales proporcionalmente de 8 a 10mts., La galeras son ubicadas fuera de las secciones transversales del yacimiento, en depsitos angostos las galeras son paralelos a lo largo de la veta. Desde el subnivel, se realiza la perforacin con taladros largos con trazo en abanico o paralelos. La perforacin es realizada hacia adelante y los diversos subniveles pueden ser perforados completamente antes que la voladura y la produccin sea iniciada. El mineral derribado al inicio desciende a lo largo de las cajas, La extraccin permite un frente uniforme aproximadamente; los subniveles por debajo y encima tambin estn incluidos en la secuencia de la produccin. La perforacin y voladura es en forma de anillos, causando derrumbes de las galeras. Desde los subniveles el mineral es cargado a los ore pass y este a la superficie por la galera principal de transporte. Los espacios vacos es completamente rellenado por el material estril producto del derrumbe, algunas zonas de mineral que queda no puede ser recuperados; la dilucin del mineral con el desmonte pueden variar entre 10 y 35%. Este mtodo es conocido tambin con el trmino sublevel stopping y consiste en dejar cmaras vacas despus de la extraccin del mineral. El mtodo se caracteriza por su gran productividad debido a que las labores de preparacin se realizan en su mayor parte dentro del mineral. Para prevenir el colapso de las paredes, los cuerpos grandes normalmente son divididos en 2 o ms tajeos la recuperacin de los pilares se realiza en la etapa final de minado. En este mtodo, el minado se ejecuta desde los niveles para predeterminar los intervalos verticales. Los subniveles son desarrollados entre los niveles principales el mineral derribado con taladros largos o desde los subniveles, cae hacia la zona vaca y es recuperado desde los Draw point para luego transportarlo hacia la superficie.


Requisitos para su aplicacin: El Mineral debe ser consistente, generalmente que no requiera de sostenimiento y sea de fcil de circulacin con los equipos LHD. - El Techo y las rocas de cajas de los sub niveles, deben ser dbil para que provocar hundimiento. - Las rocas encajonantes deben ser competentes y resistentes - El Buzamiento de yacimiento en lo posible debe ser vertical o prximos a ella, con buzamiento altos

que exceder el ngulo de reposo del mineral. - El mtodo se aplica en yacimientos con leyes bajas a causa de su dilucin y prdida del mineral. - Los lmites del yacimiento deben ser definidas - Las condiciones de las superficies deben permitir subsistencia - El factor ms importante es el control de extraccin del mineral por debajo del desmonte quebrantado

(derrumbado), pues estas tienden a fluir en forma de elipsoide y est limitado al ngulo de reposo del mineral disparado, el ngulo cambia rpidamente cuando la fragmentacin es gruesa y esta cierra el rea de la parte superior, quedando as colgado.

La dilucin con el desmonte y la prdida del mineral son los factores que incluyen en la aplicacin prctica de las tcnicas del sublevel caving. El mtodo es preferido para minerales en las cuales el desmonte y el mineral econmico son fcilmente separados (por un proceso simple magntico). Sin embargo, esta situacin diferente cuando los lmites del mineral son determinados por la ley del corte, y donde el permetro de las rocas es mineralizada.

Caractersticas y condiciones del Mtodo Perforacin de taladros en forma radial (abanicos) a partir de los subniveles ejecutas para tal fin. - Uso de taladros largos (hasta unos 30 m) de 2 a 3 pulgadas de dimetro. - Uso de jumbos radiales electrohidrulicos y barras de extensin. - Ocasionalmente se perforan taladros ms largos pero surgen ciertas dificultades debido a las

desviaciones en la alineacin. - La perforacin por subnivel puede realizarse con anterioridad a la extraccin del mineral. - Utilizacin de perforacin mecanizada. - Mtodo descendente, facilita la entrada en produccin - Es flexible, permite adaptarse a la geometra del cuerpo mineralizado, incorporando otros sub niveles - A partir del manejo de la fragmentacin del mineral se puede disminuir el % de dilucin - Rock Factory, permite avanzar en diferentes operaciones unitarias a la vez en diferentes niveles


- Riesgo es controlado ya que cada abanico de perforacin contiene del orden de 1500 -2000t - Es seguro ya que se trabaja bajo techo fortificado Desarrollo La mayor parte de los desarrollos consiste en la perforacin para preparar los Subniveles. Durante esta etapa se pueden extraer ms del 20% del mineral, tambin es necesario desarrollar los ore pass, inclinados y conectarlos a los niveles principales. La cantidad de trabajo de desarrollos en los subniveles es sustancial; sin embargo las galeras y subniveles son repetitivas que pueden ser organizados y ejecutadas eficientemente con equipos modernos. Produccin: a) Con taladros largos en paralelo:

Es ventajoso emplear este sistema en yacimientos verticales de buena potencia. Las operaciones de perforacin en subniveles exclusivamente por medio de taladros largos en paralelo usando barras de extensin para lograr una profundidad apropiada, con dimetros entre 2 a 7 7/8 hasta una longitud de 90 metros. Una vez abierta la rosa frontal del nivel inferior para empezar el arranque, se comienza la perforacin del subnivel ms bajo y antes de perforar los taladros paralelos se ensancha el subnivel a todo el ancho minable luego se inicia con la perforacin en forma descendente. La voladura se comienza por abajo y se realiza en orden ascendente o lateralmente con salida a una cara libre la distancia entre los subniveles puede variar hasta los 60 metros dependiendo de la desviacin de los taladros.

b) Con taladros en anillo o abanico

El minado se inicia a partir de la rosa frontal preparado en la parte inferior del tajeo la perforacin se realiza a travs de los subniveles con taladros dispuestos en abanico o anillo, el mineral disparado cae al fondo del tajeo o a los embudos, y se evacua por las tolvas a los vagones o volquetes, o bien se carga con equipos de bajo perfil, por medio de los drawpoint, segn el sistema empleado. Se disparan de dos a tres anillos, pudiendo ser ms segn la experiencia que se tenga. La distancia entre los subniveles de perforacin ha ido incrementndose gracias a que las nuevas tecnologas han permitido ir alargando los taladros y controlando de modo eficiente el desvo de estos. De este modo se han conseguido grandes separaciones entre subniveles, en algunos casos se ha logrado reducir el nmero de subniveles a uno. Cuando se usa perforacin en anillos o ring drilling la seccin transversal de la galera o subnivel es perforada en todo el permetro radialmente en cuerpos angostos es preferible usar taladros paralelos.

c) Crteres Invertidos

Este mtodo ha sido desarrollado recientemente y consiste en el arranque del mineral por rebanadas ascendentes mediante el empleo de voladuras en crter. El mineral fragmentado puede permanecer dentro del hueco creado, al igual que en el mtodo de cmaras almacn, de forma que se evite el hundimiento de los hastales. Se extrae tambin desde el fondo de la galera de base a travs de un sistema de tolvas. La tcnica de voladura es muy peculiar en este mtodo, ya que los taladros verticales se perforan todos desde el nivel de cabeza, con equipos de martillo en fondo y con un dimetro habitual de 165


mm. Tras la apertura del sistema de tolvas se introducen en los taladros cargas de explosivo suspendidas y diseadas para que acten como cargas esfricas. El material volado cae dentro de las cmaras y con solape de los crteres creados se consigue ir ascendiendo en sucesivas pegas hasta que, en la parte superior, queda un pilar corona que se vuela de una sola vez. Las principales ventajas del mtodo son: buena recuperacin, dilucin moderada, buena seguridad, costes unitarios bajos, moderada flexibilidad, buena ventilacin y grado de mecanizacin. Las desventajas ms importantes son: coste de las labores de preparacin, dilucin cuando los hastales son poco competentes y posibles atascos en conos tolva por sobre tamaos. Los yacimientos deben tener una potencia mnima 3m, una inclinacin superior a los 50 y contactos claros entre el estril y el mineral

Carguo y transporte En reas de produccin, el transporte del mineral consiste en cargar el mineral de los subniveles, hacia los ore pass, Estas condiciones favorecen el uso de los equipos LHD. Amenudeo los subniveles son diseados para transportar a distancias que coincidan con los atributos de los equipos; la alta eficiencia se logra en el carguo y transporte.

Seccin transversal Seccin longitudinal


Ventajas

- Pueden aplicarse a yacimientos pequeos con flexibilidad y con potencias promedio mayores 4 metros.

- Apropiado para alta mecanizacin - El Mineral se extrae rpidamente y no hay problemas de oxidacin ni sedimentacin. - No deja Pilares - La preparacin es menor que en el Block Caving y el mantenimiento de los subniveles es muy

reducido. - Puede aplicarse en minerales hmedos y enlodados que no sirven para el block caving y otros

mtodos similares. Desventajas - Tiene una alta dilucin - Control exigente en la sobre rotura y disparo - Bastante cuidado en la perforacin y disparo - Alto costo de desarrollo - La ventilacin en frentes es difcil, cada sub nivel exige normalmente ductos de ventilacin. - Se producen daos por repercusin en superficie. El diseo consiste en determinar las distancias, alturas, etc., se puede disear de forma transversal, si el yacimiento es ancho (Mayor potencia) en este caso la recuperacin ser mayor y de forma longitudinal si la potencia es corta.

Diseo del Mtodo de explotacin Sub level caving


Requerimientos tcnicos a. Secuencia de Minado; Es esencial el orden, lo cual debe ser bien ordenado para evitar la

dilucin y obtener la mayor produccin.

b. Desarrollo y soporte: El 155 de la produccin viene del desarrollo,. Para el acceso a los sub niveles se necesita de Rampas, que son en Zig Zag, que no deben exceder 20% de pendiente mxima, dependiendo del tipo de equipo frecuentemente se usa de 15%. Cuando se usan rampas en espiral se recomienda 12% y con radio mnimo de 12.2 mts. (40 pies). En cuanto al soporte, es de acuerdo al tipo de roca y las recomendaciones del especialista en Geomecanica.

c. Perforacin y Voladura; Los taladros deben ser cuidadosamente marcadas y alineadas con clinmetro y perforados con precisin. - Se debe de cargar revisando la limpieza del taladro - Todo disparo se realiza fila por fila con un mximo de 2 a 3 filas y con retardos en cada uno

de ellos. - El factor de potencia es el doble que en Open Pit, vara entre 0.60 0.80 Kgs de explosivo

por tonelada rota. - Se debe tenerse bastante cuidado en calcular el collar para no daar los subsiguientes

taladros.

d. Carguo y transporte: Para la limpieza y carguo se usan equipos LHD de 3.5, 6, 12 Yd3 y para transporte con camiones de 20, 30 a ms toneladas, para transportar mineral roto desde los puntos de carguo a los puntos de transferencia o al superficie.

e. Ventilacin; Todo los frentes tiene ventilacin muerta, entonces se debe usar ventilacin forzada o auxiliar con mangas, inyectando aire fresco des de las chimeneas principales de ventilacin.

f. Control de jale: Para el control de jale, siempre se debe de realizar con muestreo y con control de cut-off, cuando es menor a este punto de equilibrio se debe dejar de jalar y continuar con la rotura de los siguientes anillos. El muestreo deben prcticos y forma permanentes.

g. Recuperacin, Extraccin y Dilucin;

- Recuperacin = Unidades de Mineral jalado x 100% Unidades de Mineral In situ

- Extraccin = Toneladas Jaladas x 100% * Recuperacin comn es 85 90% Tonelada In situ

- Dilucin = (Ley In Situ Ley jalada) x 100%

Ley In-situ

h. Equipamiento y Mantenimiento; Se usan equipos LHD, para perforacin Jumbos de 2 y 3 brazos (Electrohidrulicos). Para vehculos se debe tener un taller de servicios y mantenimiento bien equipados. En el carguo se usan los Joy loaders, los cuales se usan con mayor frecuencia.

Comentario - La habilidad del perforista es muy importante, cuando mas largos son los taladros es ms difcil

perforar y crece la desviacin. - Se debe tener en cuenta el costo menor con una buena fragmentacin. - Se recomienda una altura entre sub niveles de 30 35 pies, y como mximo 50 60 pies.


- En cuanto al espaciamiento de sub niveles es recomendable que el pilar sea igual al ancho del sub nivel, pero en la prctica esto no es reglamentario, aqu se considera las condiciones del terreno y altura de los sub niveles. Por ejemplo cuando la altura es de 30 Pies, se deja un pilar de 20 pies con esta misma longitud puede aceptarse hasta 25 pies.

- Cuando el ancho del pilar es igual al del sub nivel entonces se puede usar perforacin vertical. - Lo principal es estudiar como perforar y volar. - Los equipos son generalmente son diferentes para la produccin y desarrollo - A los perforistas, el ingeniero debe de dar el diseo de la malla de perforacin, indicando

dimensin de los taladros, la inclinacin con respecto a la horizontal. - Hay que disear el sistema del soporte para los subniveles.

Fundamentos de la Nueva Teora

- La manera de realizar la extraccin es uniforme entre galeria de produccin de un mismo nivel de

produccin, lo cual permite inducir una zona de baja densidad la cual facilita el flujo uniforme de material

- El material estril se compacta debido al peso de la sobre carga y la voladura del mineral, por lo tanto la dilucin lateral es significativamente menor a lo predicho por modelos de arena

Fragmentacin Variable en la Columna de Extraccin

- La variabilidad de fragmentacin en la columna hace que se produzcan colgaduras internas de mineral

- Jale interactivo inducir a una mayor frecuencia y tiempo de colgadura facilitando la entrada de la dilucin de las zonas que presentan una alta densidad

- Se debe controlar la extraccin inicial de la columna de modo de generar suficiente roce entre partculas de mayor tamao de modo de mitigar la probabilidad de colgadura

- El control de extraccin es fundamental


Diseo

- Los Sub niveles de produccin se deben espaciar de acuerdo al grado de interaccin deseado, utilizar reglas de flujo

- El espaciamiento entre niveles lo condiciona las capacidades de perforacin, hasta 30 m - El dimetro de perforacin debe ser el mximo posible para evitar desviaciones y asegurar un burden

adecuado (115mm). - Define el burden de acuerdo a B=20D - La razn entre espaciamiento mximo y burden es 1.3 para lograr la fragmentacin y la

compactacin adecuada de la roca Principios de Flujo Aplicados al Diseo de Sub Level Caving


Ejercicio: Se tiene un depsito de 4000 mts de longitud, con una potencia de 100 mts y su buzamiento es de 60 El deposito se ha planeado minar por el mtodo Sub level Caving. Cada corte tiene una altura de 15 mts. Y el costo de cada sub nivel a galera es de 300 $/tn. El mineral es arrancado y transportado con los equipos LHD a un grupo de Ore Pass situados a 10 mts, del mineral del caja piso, se considera un promedio de 5 Ore pass en cada grupo debido a la diferencia de leyes existentes del yacimiento, el costo de Ore pass, Tunel de extraccin y otros labores similares es de 1000$/tm. Completamente equipado, el sistema de transporte es por medio de convoys y cuesta 1000000 $ cada convoy y el carguo a convoy es de 30 min., cada convoy carga 500 tn, la capacidad de los equipos LHD es de 10Ton, el tiempo y la factibilidad estudiada es:

- Tn promedio de produccin 8.8 tn/viaje - Velocidad Promedio 10 Km/Hora - Tiempo de carguo y descarga del Scoop 1.5 min - Tiempo de trabajo 6 hora/Gdia, 2Gdias/da - 5 das/Semana, 150 dias/ao - Precio del Scoop 150000 $ - Vida til promedio del Scoop 5 aos - Costo de energa 3 $/hora - Costo de mantenimiento 10 $/hora - Tasa de Intereses 15% - Costo de mano de obra de personal 20000 $/ao La produccin est planeada para 20000 millones de Toneladas/ao y la empresa tiene planeado construir un nuevo nivel de extraccin a 225 mts. Por debajo del nivel existente. Se Pregunta cuantos grupos de Ore pass se podra construir, el departamento de Ingeniera ha planeado las siguientes alternativas de grupos de ore pass 4, 8, 12, 16 en el nuevo nivel de extraccin o de transporte, vida til de la mina 15 aos. Informacin adicional: - 50 mts de estructura ampliable a lado Norte. - 10 mts de estructura ampliable al Sur - Distancia promedio.. 2 mts - Distancia promedio entre grupo de Ore pass ..2 mts. - Grupos de Ore Pass 4 mts

Solucin:

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