relleno hidroneumatico

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INDICE Introducción…………………..…………………………………………………….. 2 Concepto…………………………………………………………………………….. 3 INTRODUCCIÓN

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7/16/2019 Relleno Hidroneumatico

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INDICE

Introducción…………………..…………………………………………………….. 2Concepto…………………………………………………………………………….. 3

INTRODUCCIÓN

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-Existen una diversidad de terrenos en el cual permite dejar al descubierto

grandes superficies, incluyendo la existencia de vacíos que se mantienen sin

hundirse durante mucho tiempo, por lo cual estos espacios no se rellenan.

-Estos casos ocurren en lo general en algunas minas de sal y en terrenos

eruptivos y cristalinos los cuales tienen una resistencia notable, en otros casos

es solo suficiente con dejar macizos más o menos fuertes que mantienen el

techo. Esto es aplicado sobre todo en yacimientos potentes el cual sirve como

base para poder mantenerse de pie.

-Cuando las excavaciones son grandes el techo no se podría conservar entonces se produciría un hundimiento brusco del techo, también existe el

peligro de que la conmoción y la presión de la gran cantidad de aire lanzada a

través de las explosiones originen daños en la entibación de las galerías

próximas.

-Se rellena donde se desea detener el descenso del techo para mantener 

los espacios abiertos el tiempo necesario.

-La aplicación del relleno además de dar seguridad a la excavación, sirve

además para evitar las escombreras que se forman por causa de las

excavaciones al ser introducidos estos en los espacios vacíos, así como

también la reducción de los desechos en la superficie producidas por la planta

concentradora.

-Las finalidades mas importantes que tiene la aplicación del relleno en

función a la seguridad y de tipo técnico es de tener el conocimiento de los

efectos que va a producir la presión del terreno y la de tener una base de

apoyo para poder mantenerse de pie en el caso de los yacimientos potentes.

En el aspecto económico se trata de disminución de desechos

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CONCEPTO

-El relleno consiste en la sustitución arrancado

MOTIVOS PARA RELLENAR

1. Sirve para proteger la superficie exterior de hundimientos rápidos y

excesivos.

2. Para reducir la presión del terreno y proteger las excavaciones.

3. Para proteger las sustancias carbonosas contra un resquebrajamiento y en

consecuencia, para prevenir la producción de incendios y reducir la

desgasificación.

4. Es frecuente rellenar para facilitar el arranque, en particular cuando se

explota una capa potente por tramos. Bajo la presión del tramo superior, el

relleno se comprime lentamente y solo en pequeña escala, quedando así

protegido el tramo del yacimiento inmediatamente superior antes de que se

hunda; forma, además, un buen techo sobre el tramo inferior. Como la

presión no se puede exteriorizar excesivamente, no se producen incendios

ni calentamientos. La cuestión sería distinta si se aplicase el laboreo por 

hundimiento.

5. En algunos casos se rellena también para formar un buen techo artificial,

constituido precisamente por relleno. Frecuentemente, las tierras se

mezclan como barro, con objeto de que el relleno sea compacto, para que

el techo artificial cierre bien las capas que se encuentran debajo y las

explotaciones inferiores queden herméticamente aislados del techo, y el

carbón fácilmente inflamable o los restos abandonados durante la

explotación del tramo superior no sean motivo de calentamiento o incendio.

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Un techo de relleno de este tipo, compacto y hermético es también una

protección contra irrupciones de agua o arena acuíferas.

VENTAJAS DEL RELLENO

• Nos da mayor seguridad, por evitar el fracturamiento del techo evitando así

los derrumbes y los accidentes provocados por estos.

• También nos facilita la extracción de yacimientos tipo manto con techos

fuertes por medio de los sistemas de relleno al eliminar el sobrepeso

excesivo de este.

• Se economiza muchísima madera ya que en este caso puede eliminarse la

fortificación a lo estrictamente necesario. Además puede rescatarse

también la madera utilizada.

• El yacimiento a realizar puede explotarse en su totalidad.

• Brinda mejor conducción de la ventilación, ya que el aire pasa en una

corriente cerrada a través de las explotaciones pero quedara uno de sus

costados el frente del yacimiento y al otro el relleno.

• Se eliminan las pilas de desechos con los peligros de deslizamiento y

contaminaciones.

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DESVENTAJAS DEL RELLENO

• Como peor desventaja es el incremento de costos en su aplicación y mayor 

aun al considerar el manejo de desechos que se producen el frente.

• En el caso de relleno detrítico es que este proporciona poca resistencia al

movimiento de cajas, la alta porosidad y la dilución del mineral.

• En el caso de relleno neumático es del incremento de compresoras de aire

por el requerimiento de aire adicional.

• En cuanto al relleno hidráulico es el de costes elevados; el movimiento

permanente de tan grandes cantidades de agua requiere un gran consumo

de energía y el gran desgaste de bombas y conducciones.

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FUENTES DE OBTENCIÓN PARA RELLENOS

DESARROLLO EN LA MINA. El material obtenido es producto de los tiros

principales, cruces, otras galerías de extracción y ventilación y otros tipos de

labores de extracción los cuales proporcionan hasta un 25% de material de

relleno. Este material debe ser chancado hasta tener un tamaño de 80mm.

para ser utilizado. Las chancadoras pueden ser utilizadas en cada nivel o bien

una planta central en la superficie para servir a toda la mina.

ROCAS DE DESECHO . Este tipo de material es producto de las rocas que

caen del techo como consecuencia del desatado, este tipo de material requiere

de un mínimo de transporte.

En los yacimientos metálicos se perforan chiflones de 40° de inclinación para

obtener el material.

CANTERAS . Este tipo de fuente es empleado cuando los dos casos anteriores

no son lo suficiente para satisfacer los requerimientos para un tipo de relleno

específico.

Los lechos de los ríos forman parte de una fuente de material para rellenar en

este caso el material no posee pequeñas partículas.

DESECHOS DE LA CONCENTRADORA. Este tipo de material hoy en día

forma la fuente más importante para relleno por razones de calidad, cantidad y

económico. Este tipo de material puede ser acompañado además por el

cemento.

En la aplicación del relleno hidráulico los materiales de este tipo menores de

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0.1mm. pueden ocasionar problemas por lo cual deben ser separados.

 Además reduce o elimina el costo de almacenamiento de estos materiales en

la superficie y del manera colabora con el reglamento con respecto a la

conservación del medio ambiente.

CONSIDERACIONES DE LA VENTILACIÓN DURANTE

EL RELLENO

La mayor consideración se debe realizar cuando el tipo de relleno provoca mucho

polvo, por tal razón al rellenar, debe resolverse siempre cada cuestión aisladadentro del conjunto total de operaciones y considerar todas las diversas

circunstancias, no debiendo olvidar la de ventilación.

CANTIDAD DE MATERIAL PARA RELLENO

Para la determinación del peso del material que se empleara para rellenar se

puede obtener mediante la siguiente fórmula. 

'

'

γ     

 P 

= K

 P 

En donde:

P: Peso del material extraído (TN)

P’: Peso de los materiales que se van a utilizar para el relleno (TN)

γ : Densidad de la mena o carbón (Tn/m3)

γ ’: Densidad de los materiales para relleno (Tn/m3)

K: Factor de relleno (0.3 a 0.95) según los sistemas de relleno.

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Si se aplica esta ecuación a los depósitos de carbón y a los minerales

metálicos, en donde γ  es 1.3 – 3.0 TN/m3 respectivamente, γ ’ es

aproximadamente la misma para ambos casos y se puede tomar como 1.6. El

factor K para el relleno neumático en las minas de carbón es alrededor de 0.8 y

en las minas de minerales metálicos es de 0.7. Entonces el peso del material

para el relleno es: 

P’ =γ   

γ   '**  P  K 

P’ = 3.1

6.1**8.0 P 

  ≅ P

P’ =0.3

6.1**7.0 P  ≅ 0.4P

Se puede ver que la cantidad de material de relleno para una mina de carbón

es igual a la producción diaria. Es una tarea difícil preparar cantidad tan grande

y acarrearlo al lugar de producción utilizando instalaciones de transporte sobre

rampas “pendiente arriba”, sin embargo, en minas de mineral metálico, el

trabajo es más fácil de lograr debido a la pequeña producción diaria y a una

relación pequeña (0.4).

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APLICACIÓN DE LOS SISTEMAS DE RELLENO

RELLENO CONVENCIONAL O DETRITICO

-Es un sistema de relleno que consiste en la aplicación de material de estéril

obtenida de canteras o proveniente de trabajos, exploraciones, desarrollos

elaborados en estéril.

-Cuando el buzamiento es moderado, las tierras de relleno deben

introducirse en las explotaciones por medio de canales, cintas transportadoras

u otros medios de transporte colocándolo allí a mano. En la mayoría de los

casos esto se realiza en vagones de la mina que se llevan hasta la explotación

o al menos hasta la galería superior volcándolo allí en las explotaciones,

siempre que el buzamiento del yacimiento resulte apropiado para ello.

Este tipo de relleno casi ya no es empleado en la actualidad por el alto costo de

transporte y de extracción en las canteras. Además por la poca resistencia que

ofrece al movimiento de cajas.

PROPIEDADES DE LAS TIERRAS DE RELLENO

-No debe aglomerarse ni adherirse a los depósitos de transporte utilizados

para ellos, ni tampoco en las tolvas de almacenamiento.

-Las tierras han de desmenuzarse lo menos posible durante el transporte;

deben tener determinada resistencia.

-El contenido de polvo ha de ser reducido.

-Su contenido de agua a de ser seco.

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-Han de tener una granulometría tal que permita colmatar por completo el

espacio a rellenar.

-El material elegido y utilizado debe ser lo menos compresible posible.

-El relleno debe comprimirse regular y gradualmente.

-El material de relleno debe formar una masa compacta.

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RELLENO NEUMÀTICORELLENO NEUMÀTICO

-Describe el sistema de relleno neumático que consiste en enviar por 

tuberías una mezcla de arena, cemento, agua por medio de bombas

neumáticas a los tajeos, el objetivo principal de este relleno fue el de cambiar el

método de conjunto de cuadros a corte y relleno descendente y por 

consiguiente aumentar la producción y eficiencia, reducir costos y mejorar la

seguridad en esta mina donde hay presiones extremadamente altas, el relleno

hidráulico no dio resultado por alto porcentaje de agua q requiere y causaba

más problemas en el sostenimiento.

La arena con alto porcentaje de calcáreos es extraída de depósitos de origen

glacial, clasificándose en las plantas. Se estudiaron las calidades del material

disponible, comparándolos con estándares mínimos fijados para el R/N se

determinaron las características de las 2 mezclas, en proporción

arena/cemento 20: 1 y 10: 1

El relleno neumático consiste en enviar la mezcla de arena cemento agua, por 

medio de bombas neumáticas a los tajeos, este relleno es transportado en

tuberías

Aplicabilidad

El R/N es tradicionalmente es la introducción a la mina de los relaves de la

planta concentradora, si bien esto es lo más común no es el único, pues en

algunas minas el material de R/H es la arena glacial u otros materiales

granulados existentes en la naturaleza lo q da el nombre de hidráulico al rellenoes la manera de transportarlo en forma de pulpa, por medio de tuberías

siguiendo las leyes de la hidráulica.

El relleno hidráulico ofrece muchas ventajas sobre el relleno convencional de

grava seca, esto es obvio de mencionarlo; también éste tiene ciertas

limitaciones con respecto al R/N.

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1.- La introducción de mayor porcentaje de agua a la mina causa

problemas tal como en el sostenimiento

2.- cuando el relleno es relave con alto contenido de pirita y pirrotita, la

oxidación de estos sulfuros eleva la temperatura produciendo anhídrido

sulfuroso ambos efectos son indeseables.

3.- Al depositar el relleno en los tajaos lo ideal es q los sólidos se queden y

el agua se elimine.

En la práctica el agua arrastra cierta cantidad de finos y también cemento,

estos se depositan en las galerías. Una solución de estos problemas es el R/N

lo q lo diferencia a este relleno es la forma de transportar la mezcla por medio

de tuberías usando la energía neumática “aire comprimido” el agua se usa

para realizar las reacciones de hidrólisis e hidratación del fraguado del

cemento pero no como medio de transporte.

El relleno neumático ofrece muchas ventajas sobre el relleno hidráulico

- El porcentaje de sólidos en la pulpa es alrededor del 85%

introduciéndose poco agua a la mina y por consiguiente no causa

problemas de sostenimiento, además, el concreto al fraguarse absorberá

mayor cantidad de agua q la mezcla de relave.

- No habrá perdidas de finos por lo tanto la proporción de cemento arena

será mayor q la del R/H y menor la de agua a cemento

- La ventaja anterior dará una losa con mayor resistencia

- Menor mantenimiento y limpieza de las galerías, chimeneas y cunetas,

etc.

Si el relleno neumático ofrece ventajas también tendrá sus desventajas

- Requiere un mayor gasto en la preparación del material, mientras q el

R/H es gratis en el caso del relave

- Mayor fricción en las tuberías y los codos, por lo tanto un mayor 

consumo de estos.

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- Requiere un gasto adicional en el consumo del aire comprimido

- Es más costoso que el relleno hidráulico

- Debido a su menor fluidez, a veces no rellena completamente el techo,

esto se agrava cuando el concreto se contrae durante el cuadro.

En resumen podremos aplicar el relleno neumático

- Cuando no se dispone del relave de la concentradora

- Cuando no se requiere introducir gran cantidad de agua a la mina y no

se quiere causar problemas al sostenimiento

- Cuando se desea tener lozas con alta resistencias- Se usa para cualquier método de minado que necesita relleno.

- Cuando las presiones sobre los abiertos son extremadamente altas

- Cuando no hay disponibilidad del material adecuado (arenas, calcáreos)

Material utilizado:

1.- Calidad requerida del material y mezcla del relleno

La calidad mínima y tipo de material para el R/N es difícil de determinar 

exactamente porque depende de factores desconocidos de cada mina y de

cada método de explotación sin embargo se pueden fijar algunos estándares

a) Tipo del material.- El método debe ser arena con alto contenido de

oxido de calcio y bajo de sílice como máximo 6 % para reducir eldesgasto de abrasividad por las tuberías y equipos, además ayudaría al

fraguado, el contenido de arcilla debe ser mínimo para tener un

concreto de mayor resistencia y también no causar problemas en el

bombeo por sus propiedades (barroso).

b) Resistencia a la compresión uniaxial y lateral.- La loza q se forma

con el relleno debe tener la suficiente resistencia a la compresión y

flexión para q pueda soportar su propio peso, la del relleno con mezcla

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pobre y las presiones laterales, la resistencia de la loza varía con el

tiempo, se debe lograr una resistencia q pueda soportar el peso sobre

ella en el menor tiempo para no retardar el ciclaje de minado

c) Tener un coeficiente de uniformidad entre 4 y 6.- Los componentes

finos de la arena tienden a reducir considerablemente las pérdidas por 

fricción y los desgastes de la tubería, también facilitan su transporte con

el consiguiente ahorro de aire comprimido; por otro lado las partículas

muy finas son acarreadas por el agua q drena a los tajaos a las galerías

causando así problemas en estos lugares. El alto porcentaje de gruesos

causa problemas en el bombeo por los atoros, además hay un mayor 

desgaste en las tuberías, pero la ventaja de estos es q obtienen lozas demayor resistencia, por lo tanto se recomienda q haya una degradación

en el tamaño de las partículas, como máximo un 10% de la arena debe

tener tamaño más pequeño.

d) Tener un radio de percolación entre 5 a 15 pulg/hora.-

Indudablemente cada uno de estos parámetros será más importante de

acuerdo a la mina o método de explotación

INSTALACIONES

Planta de mezclado

Bombas neumáticas

Red de tuberías

OPERATIVIDAD

Capataz: supervisa todo el trabajo dispuesto al empezar la guardia e informa al

ing. Jefe sobre cualquier problema

Operadores de planta: el que está a cargo las plantas de mezclado, controlan

el abastecimiento normal de arena, cemento, agua, alimentan a las bombas

una carga uniforma

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Bomberos: encargados de bombear la mezcla a las labores a rellenarse

Cuidadores de tajaos: controlan la marcha normal del rellenado de los tajaos

evitando escapes o filtraciones

Tuberos-preparadores: es el personal q instala o prepara las tuberías en las

chimeneas y tajaos para el rellenado

Personal volante: el resto del personal ayuda a la preparación de tajaos,

revisión de líneas de tuberías, recuperación de materiales, limpieza de galerías

debido a escapes o atoros, etc.

2) Preparación del tajeo a rellenarse (under cut and fill y square set)

- Tendido a lo largo del tajeo de cables usados en el piso

- Tendido de redondos de 8’ x 10’ en el piso de forma perpendicular a la

longitud del tajeo y espaciados cada 5’

- Entablado del piso, en forma de enrejado, con tablas de 2” x 6”x 5’ sobre

los redondos

- Enrejado de las paredes con tablas de las mismas dimensionesanteriores con un espaciamiento de 6” x 8” de luz en el caso de haber 

mineral a explotarse por los lados

- Enrejado de la entrada del tajeo

- Colocación de yute en las paredes y entrada del tajeo asegurándose el

enrejado con clavos

- Instalación de la tubería de relleno al centro pegada al techo y a un pie

de la entrada al tajeo- Cuando el tajeo es mas de 75 pies es necesario rellenarlo en dos partes

3) Abastecimiento de materiales

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El abastecimiento de arena se efectúa con volquetes durante 16 horas

descargando directamente a las tolvas para su zarandeo o en las zonas

adyacentes para hacer un stock

El cemento a granel es enviado y descargado en un silo de 400 Tn y de ahí

llevado a los silos especiales de 22 Tn.

4) Mezclado y Bombeo

En la planta satélite la cantidad de arena-cemento-agua, para el tipo de mezclasolicitada se controla con un indicador automático a falta de esto se controla

con tiempos tabulados

5) Problemas de R/N 

-  Atoros en tuberías.- cuando la mezcla contiene alto porcentaje de arena

gruesa y se bombea con una presión menor a 60 Lbs/Pulg2

ó la cargaes muy densa por descuido de operador de la mezcladora.

- Sobrecarga o perdida de aire de la bomba por descuido de operadores

- Escasez de aire comprimido cuando se malogra una compresora

- Desacoplado de tuberías debido a la presión con que se envía la mezcla

esto ocurre generalmente en los codos porque soportan los impactos de

la carga.

-

Filtraciones y escapes debido a una mala preparación del tajeo, malenyutado, rotura del yute al tener el enrejado muy espaciado

- Desgaste de tuberías y codos por el rozamiento de la mezcla contra las

paredes internas de las mismas

6) Mantenimiento de las redes y plantas

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La continuidad y eficiencia del R/N depende en gran parte del adecuado

mantenimiento de la maquinaria.

7) Reportes

- Diario por guardia bombeda

- Tipo de mezcla

- Labro

- Problemas

- Consumo y abastecimiento de cemento, arena, yute.

- De asistencia de personal

Conclusiones

- El relleno neumático es la solución para la continuidad de explotación

en las minas dependiendo del método de explotación

-  Aplicable cuando las presiones en los abiertos son altas

- Cuando no se requiere introducir agua a la mina

- Puede usarse en cualquier método de explotación que requiere relleno

- Permite desarrollar con eficiencia el sistema de explotación corte y

relleno descendente

- Eleva la eficiencia subterránea

- La capacidad de la planta cubre con creces el requerimiento de la mina

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RELLENO CEMENTADORELLENO CEMENTADO

Para lleva acabo la fabricación de u relleno cementado conviene realizar 

previamente investigaciones específicas partiendo de:

Un análisis exacto del objetivo que se quiere alcanzar 

La cantidad de los materiales, lo que permitirá el tratamiento adecuado

La metodología de ensayos adecuados para controlar permanentemente

el producto que se está fabricando.

Reconocimiento e Identificación de los Materiales:

Será necesario buscar los materiales cuyas características físicas y químicas

sean las más apropiadas para el relleno cementado.

En la mayoría de los casos, estos materiales provienen de los estériles

recuperados de la mina, pudiendo ser, eventualmente reemplazados o

complementados por otros materiales escogidos a proximidad de la mina.

El material, luego de la selección del sistema de chancado que mejor se adapte

al mismo, debe permitir una dosificación adecuada que permita el empleo de

una cantidad mínima de cemento.

Selección e Identificación del Cemento

Constituye una fase muy delicada del estudio, ya que tiene que tomar en

cuenta varios factores como son:

La naturaleza y el estado de los materiales

Las posibilidades de abastecimiento de cemento a la mina

Precio del cemento

Es necesario conocer bien las posibilidades regionales de producción de

cemento, con el fin de reducir al máximo los gastos de transporte.

En zonas volcánicas, pueden existir afloramientos de rocas puzolánicas, cuyo

estudio será muy útil, ya que la puzolana constituye un buen sustituto del

cemento.

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Estudio de la Cementación

Esta parte tiene una importancia capital pues de los resultados del estudio

depende la factibilidad económica del método. Para lograr tal fin, será

necesario limitar el tamaño de las partículas más gruesas a un valor compatible

con el equipo a emplearse.

En caso de que la naturaleza de los materiales no permita su buena

estabilización con cemento, se estudiará la influencia de ciertos aditivos o de

cualquier otro producto susceptible de mejorar la calidad del rellenocementado, teniendo siempre en mente la noción de minimizar el costo y de

optimizar la calidad.

Control de Calidad del Relleno Cementado

Los controles de calidad del relleno cementado se efectúan:

Durante la fabricación del producto, tomando muestras que permitan controlar 

la fiabilidad del producto y detectar variación accidental.

Después de su emplazamiento, para apreciar cualitativamente su

comportamiento y su cohesión, realizándose en este caso ensayos no

destructivos in-situ.

FABRICACIÓN Y EMPLEZAMIENTO DEL RELLENO CEMENTADO

Fabricación:

Los materiales, estéril de mina o material de cantera, luego de su tratamiento

en una estación de chancado, se acumulan en una estación de chancado, se

acumulan en un área de almacenamiento, desde la cual serán posteriormente

enviados a una estación de mezclado diseñada especialmente para este fin.

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Las cantidades de cemento y de agua, previamente establecidas, son

reguladas y pesadas muy precisamente antes de su alimentación al mezclador,

cuya capacidad varía de 1 a 2 m3, según las necesidades de la mina.

Para optimizar el efecto del cemento, se necesita una excelente

homogenización de la mezcla, que solo se puede obtener con un mezclado

enérgico y un control continuo de la fabricación de relleno cementado instalada

en la mina Lodeve.

Transporte del Relleno Cementado

El transporte del relleno de cementado, desde la estación de fabricación hacia

el fondo de la mina puede realizarse de diferentes maneras:

Transporte por Bombeo:

Es un método que presenta ciertos inconvenientes, algunos de los cuales son

los siguientes:

o La necesidad de usar un relleno de granulometría fina, lo que implica unaumento de la proporción de cemento para obtener una buena calidad

de relleno.

o La necesidad de compactar el relleno una vez emplazado, ya que por si

mismo, no presenta las calidades requeridas para su buen

emplazamiento.

o La limitación de la distancia de transporte, lo que obliga a instalar varias

bombas adicionales en el trayecto.

Transporte de Volquetes: 

La estación de fabricación vierte directamente el relleno en volquetes de 7 a 8

m3 de capacidad y lo transporte hacia chimeneas de descarga de concreto.

Estas chimeneas, perforadas con "raise borer", llegan hasta las galerías de la

mina.

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Las ventajas de este procedimiento son su gran movilidad, su confiabilidad, su

sencillez y sobre todo el rendimiento que permite obtener de 600 a 800 m 3/día.

Este es el método que se usa en la mina de Lodeve desde 1977 y que sigue

dando los mejores resultados.

EMPLAZAMIENTO DEL RELLENO CEMENTADO

En el interior de la mina, a la salida de la chimenea, los scoops cargan el

material que llega de la superficie y lo transportan directamente a la labor quese quiere rellenar. La compactación del relleno se efectúa de manera somera

con la cuchara del scoop, habiendo sido diseñada para ser autocompactable.

Es necesario sin embargo, garantizar una buena compactación en la superficie

del relleno en la labor, para no dejar vacíos que perjudicarían el buen

comportamiento del conjunto, operación que se realiza con un scoop equipado

de un brazo telescópico y con un escudo.

CONCLUSIÓNES

o El uso de relleno cementado integral en las labores mineras

descendentes permite una explotación en terrenos difíciles en los que

los métodos tradicionales no son adecuados por su baja productividad y

su elevado costo.

o En cuanto a la seguridad, la ausencia total de madera reduce los riesgosde accidentes. En las minas donde el método se ha aplicado, no se han

registrado hasta ahora accidentes imputables al empleo de este método.

o La capacitación del personal para el empleo del método es muy rápida y

su aceptación es general pues genera menos fatiga y menos accidentes.

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RELLENO HIDRAULICO

Introducción

El relleno hidráulico (R/H) en muchas minas del mundo constituye una solución

atractiva a los problemas ocasionados en relleno en la minería subterránea,

pues sus ventajas técnico-económicas permiten mejorar la productividad de las

minas.

El diseño del sistema R/H sin estudio experimental previo, podría generar más

adelante problemas que ocasionarán pérdidas económicas en la empresa.

El material experimental está orientado a evaluar el material del relave, desde

el punto de vista de su calidad y comportamiento para ser utilizado como R/H.

Del mismo modo es sometido aprueba a fin de apreciar su comportamiento

durante el transporte por tuberías de planta a mina.

Propiedades y características que debe poseer el relleno hidráulico

Recuperación y clasificación del relave.-  La recuperación depende de tos

hidrociclones, por medio de estos se logra la separación de sólidos contenidos

en la pulpa del relave final proveniente de la planta concentradora.

Las partículas sólidas de grano grueso son enviadas a la mina como relleno y

la pulpa con sólidos finos va a la cancha de relave.

Permeabilidad.- Debe ser permeable el R/H debido a que el ciclo de operación

debe consistir en el tiempo mas corto posible. Esto se mide con la prueba de la

velocidad de percolación y debe ser igual o aproximadamente a 4 puIg/hora, si

es menor a 2 puIg/hora, ocasiona embalse de agua, si la velocidad es mayor 

de 8 pulg/hora aparece el fenómeno de embudo que consiste en la formación

de embudos pequeños en el interior del relleno, donde el relleno fluye a alta

velocidad ensanchándose progresivamente hasta derrumbarse.

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Etapas del Relleno en Corte y Relleno Descendente

En la figura se muestra la prueba para la determinación de la percolación. La

velocidad de percolación puede determinarse con la ecuación de Darcy como:

V2 = LQ1 /HA1

Donde:

V2 = Velocidad de percolación (cm/hr)

L = Altura de la muestra (cm)

Q1 = Caudal (cm3/hr)

 A = Área de la sección del tubo (cm2)

H = Altura hasta el nivel del agua (cm)

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Tamaño de partícula.- Llamado también tamaño medio de corte, es un punto

de referencia muy útil que se ha determinado para describir la eficiencia de los

hidrociclones. Es el tamaño de partícula que tiene una eficiencia centrífuga del

5 es decir el tamaño de partículas en la pulpa cuyo 50% del peso va hacia el

“over flow”. El tamaño medio de partícula es representado como d50.

Densidad “in-situ” o densidad relativa del relleno.- Es la relación entre un

determinado peso y el volumen respectivo que ocupa, cuya expresión

matemática es:

Densidad “in-situ’ = Peso del relleno/Vol. del relleno

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Para su determinación práctica se usa un cajón de madera de dimensiones

proporcionales al tajeo de explotación, con orificios en una de las caras

protegidos con yute. El experimento consiste en pesar el cajón vacío, llenar con

relleno hidráulico y medir la altura y peso del conjunto, calculamos la densidad

finalmente (figura).

Dispositivo para medir la densidad del Relleno

Razón de poros real.-  Es aquella que corresponde al estado natural del

material y relaciona el volumen de poros y el volumen de los sólidos. Este

parámetro por ser esencialmente una relación de volúmenes es una medida

que controla la compactación de un relleno.

Cuando la razón de poros se aproxima al emin, la densidad relativa es mayor y

el relleno es más compacto.

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La siguiente relación nos ayuda para su determinación.

e = [G(RH + 1) / D] - 1

Donde:

e = Razón de poros real

G = Gravedad específica de los sólidos (gr/cm3)

RH = Relación de humedad (peso de agua/peso de sólido)

D = Densidad del relleno (gr/cm3)

En problemas prácticos es común usar como referencia el valor de la

compacidad relativa en un 50%; los materiales con valores superiores a éste seconsideran como compactos y se calcula del modo siguiente:

Cr = [(emax – e) / (emax – emin)] x 100

emax = (G/Dmin) – 1

emin = [G(RH + 1) / Dmax] - 1

Donde:

Cr = Compacidad relativa (%)

emax = Razón de poros correspondientes al estado mas suelto

emin = Razón de poros correspondientes alestado mas compacto del material

Dmin = Densidad mínima

Dmax = Densidad máxima

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DENSIDAD

La densidad mínima se determina secando los sólidos en un horno y

determinando su volumen y peso. El relleno alcanzará su densidad máximareduciendo hasta un límite mínimo el volumen ocupado por sus poros, lo que

implica el material adquirirá su estado más compacto

La determinación de la densidad mínima y máxima se aprecian en las figuras

siguientes:

(1) Arreglo para determinar la densidad mínima de un relleno; (2) Arreglo para

determinar la densidad máxima de un relleno

 Ángulos de fricción interna y cohesión de un relleno.-  Estos parámetros

son importantes determinar para calcular la altura máxima permisible de

1 2

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relleno, cuando se explotan zonas laterales de la cámara rellenada, como en el

caso del corte y relleno ascendente en cuerpos mineralizados.

En las figuras siguientes se ilustran su relación. La altura en referencia se

puede determinar con:

h = [2,6 x C(tgφ + Senφ)] / D

Donde:

h = Altura de relleno en metros

C = Cohesión (t/m2)

D = Densidad ‘in-situ” del relleno (t/m3)

φ = 45° + β/2 (ángulo de fallamiento)

β = Angulo de fricción interna

Esquema de fallamiento de una pared de relleno antiguo

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Determinación del ángulo de fricción interna y de la cohesión de un re

hidráulico

Preparación del material de relleno

E! propósito es someter al relave general a un proceso de separación particular 

de acuerdo a la cantidad de finos, densidad y porcentaje de sólidos, a fin de

obtener un producto ideal para el relleno. El equipo empleado es el ciclón.

Selección del ciclón

Un hidrociclón es un aparato mecánico estático que causa la separación desólidos suspendidos en el líquido (pulpa) mediante la utilización de la fuerza

centrífuga. Esta fuerza es desarrollada como resultado de una velocidad

tangencial y origina que las partículas más gruesas y pesadas, sean llevadas a

las paredes, puesto que desde este punto, ellas siguen una trayectoria en

espiral hacia abajo para descargarse por el “APEX”.

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Las partículas livianas, las cuales no alcanzan la envolvente que viaja hacia

abajo, son llevadas al “over flow” a través del “VORTEX” .

Esquema de un hidrociclón

Se elige un ciclón según la malla de separación que se desee y no de acuerdo

a su capacidad, la capacidad deseada se obtiene con el uso de varios ciclones

en paralelo. El corte o separación dependerá del peso específico de la pulpa y

de su concentración; la variación de las dimensiones de algunas partes del

ciclán afectan el corte o separación como:

Sección cónica corta.- Disminuye la capacidad de alimentación pero aumenta

la densidad del material fino del rebose (U/F) o viceversa.

Sección cilíndrica corta.- Aumenta la capacidad de alimentación pero disminuye

el volumen y la densidad del material grueso de la descarga (O/F).

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La máxima capacidad del ciclón es controlada para propósitos necesarios con

la ecuación de flujo:

Q = Vi x Ai

Donde:

Q = Caudal máximo de alimentación (cm3/seg)

Vi = Velocidad de alimentación (cm/seg)

 Ai = Área de ingreso del hidrociclón (cm2)

Con la siguiente relación matemática se calcula Vi

Vi = (k x Rc x g)1/2

Donde:

K = Factor de fuerza centrifuga; el cual es de origen empírico, dependiendo del

diámetro del ciclón y tipo (K = 17 para Atacocha en promedio)

Rc = Radio del ciclón

g = Aceleración de la gravedad

Ecuación de fuerza de cono.-  Con esta ecuación se trata de determinar el

flujo del “under”y “over flow”, para luego determinar el diámetro del “apex” a

emplearse, mediante la siguiente relación:

Donde:

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Ss = Gravedad específica de los sólidos

p = Densidad de la pulpa

d50 = Diámetro de corte

Vt = Velocidad tangencial

 Ai = Área de alimentación del hidrociclón

 Ac = Área de la sección del cono del hidrociclón

Rc = Radio del cono del hidrociclón

Cd = Coeficiente de arrastre (0,222)

Vr = Velocidad radial

Qo = Caudal del “over flow’

Dc = Diámetro del cono del hidrociclón

h = Altura del cono del hidrociclón

Reemplazando datos se determina el caudal del “over flow’ y por diferencia decaudales, se determina el flujo de under flow”.

Q = Qo + Qu

Donde:

Qo = Caudal del “over flow”

Qu Caudal del “under flow”

Selección del “apex” y “vortex”.-  Una vez determinada los caudales del

“under” y “over flow”, se determina el diámetro del ‘vortex” (Do) ideal, el cual

viene a ser igual al diámetro de la envoltura de velocidad tangencial máxima,

por causa de que ésta es la única corriente ascensional que lleva partículas en

suspensión o sea:

Do = Dt = 0, 167 Do

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Las limitaciones en la práctica de las exigencias de la razón de cono (Du/Do),

hay imposibilidad de colocar el diámetro del “vortex” con el resultado obtenido,

por eso hacen que se suela poner “vortex’ con mayor diámetro al ideal. De

conformidad con las investigaciones hechas para hidrociclones, se han fijado

una relación empírica útil que enlaza el porcentaje del volumen del “over flow”

con razón de cono (Du/Do); permitiendo fácil obtención del diámetro del “apex”.

Estas dos variables se relacionan mediante una curva empírica de utilización

muy valiosa cuya figura siguiente presenta esta relación.

Curva del porcentaje de volumen de Over Flow vs. Razón de Cono

Transporte del relleno hidráulico

El transporte varía de acuerdo a las características de la pulpa y de las

condiciones de las redes de tuberías por donde será enviada hacia los tajeos.

Las características que se deben de tener en cuenta son:

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- Tipo de flujo

- Velocidad de sedimentación de las partículas en el agua y en suspensión.

- Resistencia de las partículas al paso del fluido o viceversa

- Velocidad crítica que adquiere al paso por tuberías de diferentes diámetros.

Describiremos muy resumidamente la velocidad crítica de transporte por ser 

uno de los factores más importantes.

Velocidad crítica de transporte.-  También llamada Se debe evitar lasegregación de las partículas por velocidad mínima, se define como el

promedio de velocidades bajas o límites que permiten que una partícula

durante su transporte en un medio liquido no se sedimente. Una velocidad

menor a ésta significa deposición por sedimentación; frente al fenómeno de

atoramiento de tuberías y graves consecuencias que perjudican el normal

desarrollo operativo del transporte.

Para efecto de cálculo pueden usarse las siguientes relaciones según el caso:

a) Ecuación de Durand y Condolios

Vc = F [2gD(Ss - p)/p]1/2

b) Ecuación de Steel

Vc = F [2gD(Ss - 1)]1/2

Donde:

Vc = Velocidad crítica

F = Parámetro que está en función de la concentración volumétrica de los

sólidos en la pulpa.

D = Diámetro de la tubería

Ss = Gravedad específica de los sólidos en suspensión

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P = Densidad de la pulpa

Para que no exista el peligro de atoramiento la velocidad de la pulpa (V=Q/A)

debe ser mayor que la Velocidad Crítica.

Operación de relleno

Por teléfono se comunica a la planta que ya se puede enviar el relleno, la

planta envía agua para limpiar las tuberías, y luego se envía la pulpa con su

densidad adecuada.

Se procede a efectuar el relleno cambiando los puntos de descarga en forma

sistemática, se colocan los tabiques del canal de drenaje en el nivel superficial

del agua para decantarla.

Los materiales de relleno depositado exhiben una distribución gruesa en

tamaño que el material inicial descargado. Aparentemente parte de los finos se

pierden por la percolación.

Se debe evitar la segregación de las partículas por las siguientes razones:

a) La máxima densidad del relleno es obtenido por un mezclado uniforme de

partículas. La densidad inicial máxima es deseable y es un factor clave para

resistir el cierre de las cajas.

b) Si el relave es cementado, las partículas de cemento se segregan con otros

finos dejando áreas pobres y ricas de cemento.

c) Si hay excesiva segregación la permeabilidad no es uniforme.

d) Alta movilidad de los finos significa una pérdida de finos a través de los

canales de drenaje.

Drenaje.- El drenaje se hace por decantación y perçolación, mucho se utiliza la

decantación como medio primario de desagüe pero tal decantación da una alta

pérdida de finos por la turbulencia del agua decantada.

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Para evitar un mal drenaje se debe tomar en cuenta las siguientes

consideraciones:

a) El espacio entre tablas del enrejado debe ser tal que deja pasar al agua con

fluidez y no deje escapar el relave.

b) El relleno debe tener mucha facilidad de sedimentación a fin de que se tenga

una fácil decantación.

e) Los muros de contención debe hacerse de acuerdo a un diseño.

¿Por qué relleno hidráulico?

El relleno en la minería subterránea debe cumplir dos propósitos básicos; a)

evitar el movimiento y caída de rocas y b) proveer una plataforma de trabajo

(en algunos métodos sirve de techo) mientras mejor cumpla estos propósitos

mejor será el relleno.

Convencionalmente el relleno empleado es obtenido de dos fuentes

principales: a)Desarrollos en roca estéril y b) depósitos naturales de grava en

superficie; generalmente este ultimo cubre más de 80% del relleno total

empleado. Tanto para el relleno de desarrollo como para el relleno de grava se

emplean los métodos convencionales de transporte subterráneo paratrasladarlo del lugar de origen a su destino. En mina profunda y con gran

extensión horizontal, estas materias son costosas pues involucran el empleo

de mano de obra, maquinaria, energías y estructuras con el solo propósito de

trasladar el relleno de origen a destino.

Una vez intervenido el relleno en el tajeo, el trabajo requerido para esparcirlo y

distribuirlo uniformemente es grande, llegando muchas veces a ocupar hasta el

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30% del tiempo de personal del tajeo. En la mayoría de los métodos de

explotación el avance del tajeo es ascendente, significando que el mineral roto

cae sobre el pies de relleno. Durante la extracción esa está hecha con

métodos manuales, rastrillos o autocargadores, inevitablemente algo del

relleno se mezcla con el mineral o algo de mineral se queda en el relleno,

generalmente ambos casos, diluyéndose el mineral en un caso y perdiéndose

valores en el otro. Se puede subsanar esta situación entablando el piso, pero

es conocido que esta técnica además de costosa, rara vez cumple su función

pues es muy difícil manejar un rastrillo o un autocargador sin remover las tablas

de su lugar. Es sumamente difícil y muchas veces imposible compactar el

relleno de grava en todos los rincones y rendijas de un tajeo. El relleno asípuesto, falla en cumplir plenamente el primer requisito de todo relleno de mina:

evitar el movimiento de roca en una medida de loa más cercana posible a la

medida en que lo evitaba el mineral in situ. Como se sabe, los movimientos de

la roca, además de atentar contra la seguridad humana, son los responsables

de los altos costos de mantenimiento de galerías, chimeneas y del tajeo

mismo.

Cabe anotar que aun cuando se pudiera compactar el relleno en todos los

rincones, la granulometría y la forma de deposición de los rellenos de grava

son tales que la porosidad es muy alta, siendo frecuentes porosidades de 65%

(65% del volumen del relleno es aire y/o agua. Este material altamente

esponjoso ofrece muy poca resistencia a la presión que presentan las cajas,

por tanto se comprime y permite el movimiento de la roca.

Cuando se termina de rellenar un tajeo de cuadros, el agua de precolación y la

vibración de los disparos provocan el asentamiento y compactación de un

relleno de grava. A asentarse, el relleno desarma los cuadros que habían

mantenido la presión contra las cajas, permitiendo el desplazamiento de éstas.

En algunas minas, la obtención del relleno de grava demanda el uso de

explosivas para reducir algunas rocas de tamaño excesivo. También en otros

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casos se requiere acarreo de superficie con camiones y el uso de cargadores

frontales, todo ello aumenta el costo de relleno. En resumen se puede decir en

muchas minas el relleno con grava es considerado como un mal necesario que

cumple pobremente su función.

Una solución atractiva a este problema es el relleno hidráulico. El relleno

hidráulico tradicionalmente se ha identificado con la introducción a la mina d3e

los relaves de la planta de concentración. Si bien este es el caso más común,

no es el único, pues en algunas minas el material de relleno hidráulico no es

relave sino arenas glaciares u otros materiales granulados existentes en la

naturaleza. Lo que le da el nombre de hidráulico al relleno es la manera detransportarlo en forma de pulpa por medio de tuberías.

El relleno hidráulico ofrece muchas ventajas sobre el relleno de grava seca.

Los más resaltantes se enumeran a continuación:

1. Si el material empleado es relave de una planta concentradora, laobtención del relleno es gratuita pues los costos de reducción de

tamaño obviamente son llevados por la planta.

2. El transporte hidráulico en tuberías es mucho más eficiente, económico

y veloz, que el transporte a través de echaderos o con carros mineros.

La energía potencial (diferencia de elevación entre entrada y descarga)

se convierte en energía cinética permitiendo transportar el rellenohorizontalmente con la energía ganada en la caída vertical.

3. Al entrar el relleno a la labor en forma de pulpa tiende a buscar su

nivel, eliminando así, la necesidad de esparcirlo manual ó

mecánicamente.

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4. La adición de compactantes, tales como cemento Pórtland, en la capa

superior reduce grandemente la mezcla de mineral con relleno.

5. La granulometría, que se puede controlar a voluntad, y la forma de

deposición en estado de pulpa permitían al relleno hidráulico ofrecer una

altísima resistencia al desplazamiento de las cajas.

Por su forma de introducción al tajeo y su consistencia de pulpa de gran

flexibilidad en las técnicas mineras permitiendo cambiar de método de baja

eficiencia y alto consumo de madera, como el método de cuadros, a métodos

con eficiencias hasta tres veces mayores, y consumo de madera de hasta 50%menores, tales como el corte y relleno invertido.

Cuando se emplea relaves como relleno se puede solucionar el problema de

almacenamiento de lotes en superficie. En algunas minas este problema es de

capital importancia.

Si el relleno hidráulico ofrece mucha s ventajas sobre el relleno tradicional de

grava seca, y que a la larga tendrá altas reducciones en numerosos costos

de operación y/o mayor producción, también tiene ciertas limitaciones quevale reparar a para que las tome en cuenta quien desee investigar sobre la

factibilidad del relleno hidráulico en una operación minera.

1. Requiere una inversión de capital mayor que para el relleno de grava,

generalmente sus instalaciones se desarrollan con la instalación explotación

misma y por ende su costo se carga directamente a operaciones.

La inversión tiene que estar justificada por una producción tal que el ahorropor tonelada pague la inversión más intereses en un tiempo juzga de cómo

remunerable dentro del ambiente armónico de la empresa.

2. La introducción de agua en la mina puede causar problemas de

sostenimiento y puede ser crítico si la mina se desagua por bombeo. En otros

casos el costo adicional del bombeo debe ser incluido en el costo de relleno

hidráulico. Es conservador estimar que se introducirá más o menos 180 litros

de agua por cada tonelada métrica de relleno hidráulico.

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3. Cuando el relleno empleado es relave con alto contenido de pirita y/o

pirrotita, la oxidación de estos sulfuros eleva la temperatura del relleno y

produce anhídrido sulfuroso.

4. Al depositar el relleno en el tajeo, el ideal es que los sólidos se queden en el

tajeo y el agua se elimine. En la práctica el agua arrastra cierta cantidad de

finos que se depositan en las galerías. Existen formas de reducir la cantidad

de finos arrastrados por el agua, así como métodos económicos para

eliminarlos de las galerías.

En resumen se puede decir que el relleno hidráulico puede ser, y casi

siempre lo es, un camino rápido para reducir costos y aumentar eficiencia enlas minas subterráneas.

Es importante hacer notar en este momento que las condiciones de

explotación varían grandemente de una mina a otra y aun entre secciones de

una mina, consecuentemente ciertos factores que son primordiales en un

costo puede ser despreciable o no existir en otros. Es útil tener en cuenta que

para un sistema de relleno hidráulico determinado sólo ciertas partes de loaquí presentado tendrá aplicación esto se menciona para no desalentar a un

lector que queriendo encontrar información para un caso especifico, crea que

tiene que aplicar todo lo expuesto aquí.

Ventajas del relleno hidráulico

• Si se emplean la obtención del relleno es gratuita.

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• El transporte hidráulico en tuberías es más económico y veloz. Reduce

el ciclo de minado y por ende aumenta la eficiencia.

• No se requiere esparcir el relleno en el tajeo.

• Se reduce la dilución del mineral con el relleno.

• Ofrece a alta resistencia al movimiento de las cajas.

• Permite el empleo de métodos de explotación más eficientes.

• Soluciona el problema de almacenamiento del relave en canchas de

superficie.

Limitaciones del relleno hidráulico

• Requiere una inversión de capital que tiene que justificar con una

producción adecuada.

• La introducción de agua en la mina puede crear problemas de

sostenimiento y bombeo.

• La elevación de temperatura de SO2 puede ser inconveniente si noexiste una ventilación adecuada.

• Los finos del relleno pueden ser arrastrados con el agua y depositados

en las galerías causando problemas en la limpieza de estas. Un

sistema debidamente diseñada pude minimizar y hasta eliminar estos

problemas.

MÉTODO DE EXPLOTACIÓN CORTE Y RELLENO HIDRONEUMÁTICO EN

MINA CARAHUACRA

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Introducción

-Con mucho éxito se aplica en la mina Carahuacra, el sistema de rellenohidroneumático, desde el año de 1975. Se caracteriza por su tecnología propia,

sin salirse de los fundamentos y la experiencia que se tuvo en la mina de

Centromin Perú.

-Este sistema usado en Volcan Compañía Minera S.A., unidad Carahuacra,

consiste en enviar material chancado en mezcla de cemento y agua, preparada

en una mezcladora, dicha carga se introduce en una tubería de 6” de-diámetro,

la que por gravedad da paso al aire, envía a la carga a los tajeos que sedesean rellenar usando tuberías de alta presión de 6” de diámetro.

Generalidades

-El asiento minero de Carahuacra, e ubica en el distrito de Yauli a 50km de

la Oroya y a 190km de Lima por carretera, por ferrocarril se recorre 182km

hasta el distrito de Yauli que dista l0 Km. por carretera afirmada de la mina.

Características del depósito

-La mineralización de Carahuacra está relacionada con estructuras

geológicas, las de mayor importancia son los mantos, vetas, pliegues de

contacto, fallas y controles estructurales. Teniendo como los minerales de

mayor interés económico a la Blenda, Galena y Argentita.

-La mineralización en los mantos es de mayor importancia por su gran

volumen de extracción, es allí precisamente donde se aplica el relleno

hidroneumático.

Método de explotación

Se usa el corte y relleno ascendente con las siguientes variantes:

- Corte y relleno ascendente con uso exclusivo de relleno convencional.

- Corte y relleno ascendente con uso exclusivo de relleno hidroneumático.

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- Corte relleno ascendente con uso combinado de relleno convencional e

hidroneumático, es el principalmente utilizado, obteniéndose los mayores

volúmenes de explotación.

Preparación.- En cada nivel de extracción se construye galerías de extracción

sobre pirita (caja piso) según el rumbo de los mantos. Luego se preparan

chimeneas de extracción (chute y camino) cada 15 m. re un piso mas arriba se

construye el subnivel de explotación y extracción donde circula el equipo y

personal. A partir de este subnivel se preparan los tajeos con pilares, los

primeros tienen 7 m. de ancho, 9.5 m de altura y aproximadamente 70 de

corrida; los siguientes tienen 3m de ancho 3,5m, de altura y la misma corrida.

La secuencia de preparación de tajeos con pilares se inicia con los pilares; los

mismos que conforme se van concluyendo cubren y sellan con relleno

hidroneumático.

Concluido con los pilares, se inicia la explotación de los tajeos, que a su vez no

bien finalizado se rellenan con relleno convencional hasta donde permitan los

equipos usados (cavos y tayikus), sellándose el techo con rellenohidroneumático, concluyendo así un ciclo o piso de explotación.

Las chimeneas se usan para el relleno convencional o hi, estas son

distribuidas estratégicamente a todo lo largo del subnivel de explotación.

 Algunas de las cuales, se construyeron mediante el sistema de “raise—borer” y

llegan directamente a superficie, se utilizan muy esporádicamente winches

eléctricos de 25 HP y rastrillos de 36” en las vetas que atraviesan los mantos y

que continúan en la caja techo y cuya potencia no permite operar con

autocargadores.

 Antecedentes para el uso del relleno hidroneumático - La mina Carahuacra

1971, afrontaba los problemas de la profunda crisis por la baja de los precios

del zinc, además de tener aproximadamente 30 tajeos, cada uno de les cuales

era independiente en sus servicios.

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Todo esto ocasiona que la supervisión sea agotadora, además de que las

estructuras geológicas no ayudaban a la integración de las labores y en

especial en la zona denominada manto principal; al igual que mantos

Huaripampa, hasta e nivel l00.

Solo en niveles inferiores al Nv. 100 se inicia la preparación acorde a los

equipos Cavos 310 y Taykus T3H con el sistema de relleno hidroneumático.

Los winches eléctricos que se utilizaban como equipos de extracción siendo

estacionarios no tenían la versatilidad requerida.

El transporte de mineral - relleno demandaba muchas locomotoras y el tiempo

de extracción y relleno prolongaba mucho los ciclos de explotación.

La calidad del relleno convencional era mala sien do el atoro de las chimeneas

bastante tan frecuentes ocasionando problemas y lentitud en el relleno.

Todo lo anterior llevó a tenar las siguientes decisiones:

a) Reemplazar los winches eléctricos por autocargadores Atlas Copco 310 o

Taykus T3H

b) Utilizar relleno convencional seleccionado de las canteras de calizas.

c) Experimentar el uso de relleno hidroneumático como complemento del

relleno convencional.

d) Agilizar el relleno de labores construyendo chimeneas, desde superficie a las

zonas de explotación por el sistema de “raise borer”, a la vez que servirían de

ventilación óptima de la misma.

e) Proyectar las labores a fin de preparar un solo nivel de extracción, es decir 

integrarlas completamente.

Cantera de relleno

La formación Pucará constituida por calizas, es la que provee el material

necesario tanto para relleno convencional como el hidroneumático. Se tienen

dos canteras de calizas ubicadas en horizontes estratégicos.

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Resumen condiciones óptimas para su uso, como es su alto grado de

fracturamiento, de tal suerte que cuando se dispara la carga esta es

homogénea y lista para ser transportada a las chimeneas si se usa como

relleno convencional, o a la planta de chancado para ser tratada como material

de relleno hidroneumático.

La distancia promedio de las canteras es de 2 km y el transporte se realiza

mediante volvos 1020, con una pala michigan 125 de 4 yardas cúbicas de

capacidad. Para la explotación del relleno se usa un sistema de bancos (open

pit) de dimensiones de 5 m de alto por 5 m de ancho, con acceso para los

volquetes.

Las perforadoras se montan en un track drill Rand de un brazo, así como los

Toyos de iguales características con un alcance normal de perforación de 12

m de profundidad y 2” de diámetro. Como explosivos se utiliza el Anfo.

Planta de chancado

Los volquetes descargan el relleno en una tolva cónica de 200 t de capacidad,

en cuyo fondo hay una parrilla de rieles que solo permiten el paso de gruesos

de hasta 8” de diámetro, los trozos de mayor tamaño se rompen en la misma

parrilla.

Debajo de la parrilla se tiene un alimentador de orugas que al vaciar la carga a

una faja transportadora llega a una zaranda vibratoria que clasifica el material

en finos +1/2” de diámetro y 1/2” de diámetro. Los finos van aun clasificador en

el que estos se eliminan y se obtiene arena el material de -1/2” de diámetro,

hasta ½” se clasifica en la malla inferior de la zaranda, continuando por una faja

a la tolva de descarga; las partículas de mayor dimensión pasan a una

chancadora primaria de 4” de abertura en cuya descarga hay una faja

transportadora que lleva a la chancadora Symons de ¾” aunque la mayor 

producción es de 1/2”.

Se cuenta con una tolva de descarga de 200 t de capacidad, debajo de la cual

ingresan los volquetes para el transporte de la carga preparada hacia la planta

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de mezclado, que dista 800 m. La planta es operada por tres obreros

especializados. En la figura 3 42 se observa e] “flow sheet” de la planta de

chancado.

Planta de mezclado

Se ubicó en base la mineralización de los mantos Huaripampa y la posición de

los subniveles de explotación de los tajeos existentes en los niveles -150, -200;

y a futuro el -300. Se consideraron los siguientes aspectos:

a) Influencia de áreas cercanas en explotación en el presente y en el futuro. La

planta se ubica en superficie.

b) Facilidad de mantenimiento y reparación.

c) Facilidad de almacenamiento de material.

d) No necesita sostén

e) Distancia relativamente corta a la cantera de relleno

f) Desde una sola chimenea se reparte relleno todos los tajeos.

Descripción de la planta:

El material chancado y seleccionado se transporta de la planta de chancado a

la planta de mezclado, cuya capacidad aproximada es 150 t.

Con un winche eléctrico se jala el material a una tolva de 0.80 m 3 la misma que

descarga a una faja transportadora que conduce la carga a una mezcladora de

1 m3 de capacidad. Se tienen dos mezcladoras.

- La alimentación del cemento se lleva a cabo en forma manual

- El agua es regulada mediante control automático para carga (20% en

volumen).

- Teniendo los 3 elementos en la mezcladora, esta se pone en funcionamiento.

- La planta es operada por tres obreros especializados.

- La capacidad de la mezcladora es de 20 cargas por hora.

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Se trabajan 2 guardias con 6 horas efectivas cada una, alcanzando 240 cargas

diarias. Si consideramos 25 días por mes, tendremos 6000 cargas mensuales

lo que representa alrededor de 14000 t de relleno. En la figura se ven los

detalles del “flow sheet” de planta de mezclado.

Bombas neumáticas

La bomba está ubicada en la misma proyección vertical de la mezcladora en el

nivel -150, con el objeto de rellenar los tajeos del nivel -250 y con una línea

complementaria puede rellenar las labores del nivel -200, la capacidad de cada

bomba es de 1,5 m3 de forma cilíndrica con plancha enrollada de 1/2” de

espesor.

Las partes y mecanismos principales son:

1. En la parte superior tiene un niple de 6” de diámetro, conectada a una

válvula “check” por donde cae el material, previamente se descarga el aire en

la bomba, abriendo la válvula de desfogue. La carga cae por gravedad desde la

mezcladora por una tubería de alta presión de 6 de diámetro abriendo la

válvula “check” y llenando aproximadamente el 75% de la capacidad de la

bomba.

2. La cámara de bombeo tiene 2 entradas principales de aire (tubos de 2” de

diámetro) una por la parte superior cuyo flujo es dirigido hacia el interior y fondode la bomba con la finalidad de poner en suspensión la carga levantada y por 

consiguiente disminuyendo la densidad del material. La otra entrada es por la

parte superior a una altura de 8” del fondo, dividida con dos inyectores con el

flujo dirigido horizontalmente, con la finalidad de impeler la carga a la boca de

salida.

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3. Antes del bombeo se cierra la válvula de desfogue y se abre el   disparador 

ingresando aire a la bomba. Se llega a un punto crítico donde la presión vence

la resistencia del peso de la carga y esta sale disparada por a tubería de salida,

alcanzando el momento crítico según la distancia altaico controlado por el

manómetro; vencida esta segunda resistencia la presión del aire baja

bruscamente, señal que la carga llego a su destino. En ese momento se cierra

el ingreso de a ¡re y nuevamente se repite la operación. Para asegurarse que la

tubería queda limpia para recibir otra carga cl manómetro indicará claramente

si la operación es conecta.

Red de tuberías- De la planta de mezclado, ubicada en superficie, bajan dos líneas de tubería

por la chimenea 2008 hacia el nivel –l00; para amortiguar el golpe del relleno

se tiene un codo especial antes que la carga llegue a la válvula ‘check’ de la

bomba.

- La otra tubería pasa de frente basta el nivel -150, donde se ha sustituido el

codo amortiguador por una parrilla de rieles. La tubería también se hasustituido por caída libre del relleno como si fuera para re lleno convencional.

- A partir de la bomba N0 1 desde el nivel –l00 se tiene una red de tuberías

horizontales dirigidas a los tajeos de la zona norte del mismo nivel. Esta última

red también sirve para llevar carga bajando por la chimenea a 1949, a todos los

tajeos del nivel -200 y esporádicamente desde esa misma chimenea se

extiende una línea hasta el subnivel de explotación del nivel -3250 zona norte,

- A partir de la bomba N02 ubicada en el nivel -150 también se tiene dos redes

de tuberías, una que baja por la chimenea 2008 inclinada (65º) hasta el

subnivel de explotación del nivel -250 repartiendo relleno para los tajeos de la

zona central y sur del “block” mineralizado; y la otra línea que parte de la

bomba y se dirige hacia el norte, para un’rse con la tubería de la chimenea

1949 bajando por ella, carga que servirá para el relleno de los tajeos zona

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norte del nivel -250.

Operación

- Personal 

La sección de relleno hidroneumático tiene 20 hombres. que son supervisados

por dos jefes de guardia (prácticos), se trabaja en 2 turnos, mensualmente se

entrega 3300 m3, equivalentes a 10000 t de relleno.

La organización por guardia es como se indica:

− Un supervisor jefe de guardia.

− Un operador de la planta de chancado.

− Un parillero de la planta de chancado.

− Un ayudante que cuida el funcionamiento de las chancadoras.

− Un operador de la planta de mezclado.

− Un winchero que alimenta carga a tolva de mezclado.

− Un ayudante que opera el funcionamiento de la faja de alimentación.

− Un bombero que inyecta la carga mezclada.

− Un maestro de punta que está a cargo de la instalación de barreras y

cuidado de la marcha normal del rellenado de tajeos.

− Un ayudante del maestro de punta.

En los servicios para ambas guardias, hay dos tuberos que tienen a cargo elmantenimiento e instalación de las tuberías.

Preparación de tajeos

Una vez que el tajeo ha sido rellenado por el sistema convencional. Se arma la

barrera de redondos y tablas cerrando el acceso o entrada principal. La parte

interior de la barrera se cubre con polietileno para que no escape la carga. Los

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tuberos se encargan de hacer llegar la tubería al lugar indicado.

Primeramente se rellena la zona más próxima a la barrera con mezcla de 1/20

(1 bolsa de cemento por 0.80 m3 de carga), hasta una altura tal que favorezca

La continuación, del instalado de tubos hacia el fondo, esta vez se usa

únicamente mezcla de 1/40 (1/2 bolsa de cemento por 0.80 m 3 de material). El

relleno concluye cuando el tajeo en retirada ha quedado completamente

sellado. De tal suerte que los laterales y el techo del mineral se han unido al

relleno hidroneumático formando un todo.

Problemas del sistema

a) Atoros de tuberías

Las principales causas son:

− Que la mezcla del material contenga alto porcentaje de gruesos +1/2” y

la presión de aire sea menor a 50 Lb/puIg2.

− Exceso de carga en la bomba por descuido del operador.

− Desperfecto en la válvula Check que no cierra bien y hay fuga de aire

por lo que no trabajan bien las bombas.

− Cuando la carga excede a la densidad, por lo general debido a un error 

del operador 

− Cuando las distancias exceden de los límites calculados, más aún si han

exceso de codos que ejerzan resistencia al flujo de la carga.

b) Recomendaciones

− Cuando la presión del aire baja de 50 Lb/puIg2 no se debe operar el

sistema.

− Se debe tener un buen acoplado de tubería y más aún en los codos

tanto para facilitar el funcionamiento del sistema como para evitar 

accidentes.

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− Las barreras deben ser cuidadosamente reforzadas así como el

entablado, cuya separación no debe exceder de 4” porque se corre el

riesgo de que reviente el polietileno que funciona como capa

impermeable.

− Se debe llevar un control estadístico de la tubería y codos a fin de dar un

mantenimiento preventivo en las reparaciones y cambios o giros de

tuberías.

Granulometría

El tamaño del grano del material es variable, pero lo importante es que debe

funcionar entre ciertos límites, fuera de los cuales no cumple su cometido;

dichos limites son: tamaños de grano superiores a 9 mm no deben exceder del

20%, tamaños inferiores a 0,075 mm no deben exceder al 20% del total.

 Análisis de malla usado en Carahuacra,

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Leyenda de la operación de Relleno Hi

MEJORAMIENTO DE RELLENO PASTA EN MINA ARES

I.- RESUMEN.-

La puesta en operación de la Planta de Relleno en mina Ares se produjo hace

cuatro años, desde los inicios, el relleno bombeado a interior mina se concibió

como una mezcla de concreto de baja resistencia controlada, posteriormente

como un mortero de baja resistencia, por lo que se utilizó un diseño paraconcreto del ACI ( Instituto Americano del concreto). Esta mezcla se realizaba

obteniendo volúmenes absolutos de los componentes, incluyendo el aíre

atrapado en la mezcla, la cantidad de cemento utilizado para este diseño fue de

180 Kg./m3 (11.3% de cemento), como dosificación básica, llegando ha utilizar 

en algunos casos 260 Kg./m3 (15.9% de cemento), éstos considerando el

porcentaje de cemento, referido al total de la mezcla (incluyendo el agua).

Con el objetivo de reducir el uso de cemento, se concibe la mezcla como una

pasta, por lo tanto debería ser tratado como tal, el cemento tenía que estar 

referido a los pesos sólidos incluyéndose éste, y la cantidad de agua tenía que

estar ligado al slump y a la relación de cemento, para obtener las resistencias

requeridas.

 A partir de esta concepto se puso en práctica la utilización del relave que

después de un proceso de desaguado aporta los finos como lubricante y

componente. Se realizó una serie de ensayos en laboratorio obteniendoresultados favorables de bombeabilidad, sin afectar su resistencia; las pruebas

indicaron trabajar con slump de 5 y 6 pulg. En base a este se elaboraron

diseños exclusivos para estos materiales, en donde: el relave, el slump y la

granulometría del agregado, son las variables más importantes, para reducir el

cemento sin afectar su bombeabilidad, trabajabilidad, tiempo de fraguado y

resistencia requerida. El uso de relave como complemento del relleno nos ha

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significado reducir costos, así como aumentar la capacidad de almacenamiento

del depósito de relaves y la preservación del medio ambiente.

II.- PRINCIPIOS BÁSICOS DEL RELLENO EN PASTA EN MINA ARES.-

La pasta es una mezcla de agua con sólidos de alta densidad que contienen

abundante partícula fina. Su bajo contenido de agua (10% a 20%) hacen que

esta mezcla tenga una consistencia espesa y que pueda ser medida por el

cono de Abrahams según la norma ASTM para concreto, las partículas de

diferentes tamaños no se segregan ni se sedimentan cuando la pasta está la

tubería, un requisito indispensable para obtener materiales pastosos es que al

menos un 15% en peso de la mezcla tenga partículas de tamaños menores de

20 micrones (malla<635 ).

El material de relleno en pasta es en conjunto bombeable, fluído no

newtoniano, que consiste generalmente de relaves de mina y cemento, en

nuestro caso la pasta lo componen agregado tamizado y relave desaguado.

III.- ETAPAS PARA LA REDUCCION DEL % CEMENTO

Desde la puesta en operación de la Planta de Relleno hasta la actualidad,

consideramos tres etapas muy marcadas:

III.a. Primera Etapa .-( 1998-2,000)

El relleno bombeado consiste de agregados de hasta 3/8” de tamaño, con

11.3% en peso de cemento y 14 % en peso de agua, el alto contenido decemento se debe principalmente a que el uso de este material es necesario

para hacer posible una mezcla bombeable a través de la tubería, es decir, el

cemento contribuye a añadir la suficiente cantidad de finos al agregado para

lograr que se forme la pasta. En esta etapa también se utilizó la dosificación de

260 Kg./m3 para preparar lozas de arranque, rellenar partes centrales y

derrumbes en los tajos. Se logró buenas resistencias en corto tiempo.

Las características para 1m3 de mezcla de este relleno son:

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Cemento : 180 Kg./m3

 Agregado : 1416 Kg./m3

 Agua : 255 l./m3

Densidad : 1985 Kg./m3

Slump : 8.5 - 10.5 Pulgadas

Propiedades físicas del Agregado:

% Grava : 12.0

% Arena : 69.1( A. Gruesa A. Media A.

Fina)

40.9% 19.5%

8.7% % Finos : 18.9 - 22.5

% Ultra finos : 4 - 5.5 ( este dato se infería).

Peso Específico : 2.185 TM./m3

Peso U.Suelto H : 1.180 TM./m3

% Humedad : 12.1 ( en época de sequía ).

% Absorción : 10 %

III.b.- Segunda Etapa.- (2,000-2,001)

 Al concebir la mezcla como una pasta, el contenido de cemento, en el diseño,

tenía que estar referido al total de material sólido.

Con estos dos conceptos a partir del año 2,000, se realizan una serie de

ensayos de laboratorio, luego se prueban en el campo, logrando estandarizar la

dosificación de 150 Kg. de cemento por m3.

Realizando una serie de análisis se implementa a mediados de año un diseño

con una dosificación de 120 Kg. de cemento, incorporando a la mezcla el uso

del aditivo sika Pump, con el objetivo principal de reducir la presión de bombeo,

al bombear con menor slump a mayores distancias, llegando ha obtener en el

mes de Diciembre un promedio ponderado de 94 Kg. de cemento, con esto el

promedio ponderado del año fue de 149 Kg. de cemento por m3 de pasta.

Las características de este relleno para 1m3 de mezcla son:

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Cemento : 120 Kg./m3

 Agregado : 1550 Kg./m3

 Agua : 160 l./m3

Densidad: 1930 Kg./m3

Slump : 7 - 8.5 Pulgadas

Propiedades físicas del Agregado:

% Grava : 24.4

% Arena : 54.4 ( A. Gruesa A. Media A.

Fina)

24.2% 13.8% 16.4%

% Finos : 16.0 - 17.0 % Ultra finos : 7 - 7.5 ( dato que se infiere para el diseño).

Peso Específico : 2.025 TM./m3

Peso U.Suelto H : 1.265 TM./m3

% Humedad : 17.5 - 30.0

% Líquidos : 13.0 - 24.0

 A partir del mes de mayo del 2001 se realizaron varios cambios,

se suspendió el uso de aditivo, ya que al utilizar menos de 100 Kg. de cementopor metro cúbico, el aditivo no reaccionaba obteniendo resultados iguales sin el

uso de éste.

III.c.- Tercera Etapa (Uso Actual).-

En este periodo se puso en práctica la utilización de relave como aportante de

finos y a la vez se utilizó puzolana para que reduzca la exudación de la mezcla

y el fraguado no se prolongue debido a que el relave tiene un alto porcentaje de

humedad. Haciendo los ensayos respectivos en laboratorio, se obtuvoresultados favorables de bombeabilidad, sin afectar su resistencia requerida, se

empezó a trabajar con slump de 7 y 8 pulgadas, que era lo recomendable en la

literatura de relleno en pasta, a la vez que se elaboró un diseño exclusivo para

estos tipos de materiales, en donde el agua, el slump y la granulometría del

agregado, son las variables mas importantes, para poder reducir el cemento.

 Al obtener estos parámetros en laboratorio; se puso en práctica

en el campo, reduciendo cemento en forma secuencial (120, 100, 90, 80, 60,

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55, 50 Kg. de cemento por m3 de pasta), cada dosificación era comprobada

con sus ensayos de resistencia y corrección de la mezcla agregado + relave.

Se puso en práctica la dosificación de 45 Kg. de cemento por m3,

esto se pudo realizar al comprobar que las dosificaciones anteriores no tuvieron

problemas de bombeabilidad y resistencia, se llegó ha obtener buenos

resultados por lo que se utilizó hasta finales de año, obteniendo durante estos

meses un promedio ponderado de 56Kg de cemento por m3 de pasta. El

promedio ponderado del año 2001 se redujo significativamente a 84 Kg./m3,

con relación a los años anteriores.

La reducción de cemento hasta 45 Kg./m3 se debió a lo siguiente:

Se realizó ensayos con diferentes proporciones de agregado + relave,

principalmente:

 Agregado 80% ------- Relave 20%

 Agregado 70% ------ Relave 30%

 Agregado 60% ------ Relave 40%

Se elaboró diseños con diferentes slump (7, 6, 5.5, 5 y 4.5 pulgadas), para

obtener datos de resistencia y verificar si se comportaba como una pasta.

Las características para 1m3 de este relleno son:

Cemento : 45 Kg./M3

 Agregado: 800 Kg./M3

Relave : 940

Kg./M3  Agua : 65 l./M3

Densidad : 1890 Kg./M3

Slump : 4.5 - 6.5 Pulgadas

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Propiedades físicas del Agregado:

% Grava : 18.8

% Arena : 58.6 ( A. Gruesa A. Media A.Fina)

30.0% 16.8% 11.9%

% Finos : 10.3

% Ultra finos : 12.2

Peso Especifico : 1.985 TN./m3

Peso U.Suelto H. : 1.350 TN./m3

% Humedad : 19 - 32

% Líquidos : 14 – 25

El uso de relave como aportante de finos lo preparamos clasificando la

pulpa y luego desaguándolo por medio de una zaranda vibratoria de alta

frecuencia. Los parámetros actuales de operación son:

RELAVE EN PULPA RELAVE DESAGUADO

% DE SÓLIDOS 42 – 50 73% < 20 um. (-635) 42 9 – 10DENSIDAD (gr./l) 1290-1320 1790-1820

  Cuadro 1

IV.- PARÁMETROS ESENCIALES PARA LA REDUCCIÓN DE CEMENTO

IV.1 Granulometría del agregado y relave.-

El análisis granulométrico en un inicio se realizaba solo hasta la malla N°

200 (74 um), de este % de finos hallado se infería el % que pasaba la malla

N° 635 (20 um); posteriormente se implementó esta malla obteniendo

resultados mas confiables.

Luego se empezó a tomar en cuenta el % de arena gruesa que tenía la

mezcla de agregado y relave, de la experiencia adquirida se llegó a la

conclusión de que no solamente se necesita el % requerido de material

pasante la malla de 20 micrones (635), sino que también el % de arena

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media, arena fina y finos debe de ser lo suficiente para poder envolver a la

Grava y arena gruesa existente, formando una pasta bombeable y no

segregable, es decir manteniendo su cohesión entre las partículas gruesas y

finas.

IV.2 Diseños de mezcla utilizados.-

El diseño inicial de la mezcla se trataba como si fuera un Concreto de baja

resistencia, dicho diseño se realiza obteniendo los volúmenes absolutos de

los materiales incluyendo el % de aire atrapado. La corrección del agregado

se hacia por su humedad y % de absorción de éste. Este diseño, conforme se

fue reduciendo el porcentaje de cemento ya no era recomendable su uso,puesto que se obtenía datos erróneos.

Cuadro 2 

Después de concebir que era una pasta, por lo tanto debía ser tratado como

tal, utilizando el % de líquidos que tenía el agregado, ya no el contenido de

humedad y el cemento tenia que estar referido a los pesos sólidos

incluyéndose, por lo que el agua tenia que estar ligado al slump y a la relación

con el cemento, estos parámetros bastantes importantes para lograr una

resistencia optima.

 Actualmente, luego de varios análisis partiendo de datos hallados en

laboratorio se tiene un diseño más real, por lo que coincide con lo que se

realiza en el campo. Este diseño incluye al relave de acuerdo al porcentaje

que se utilice.

DOSIF ICACION

D E C E M E N T O

K G . / M 3

D I S T A N C I A

PLANTA - (T- 261)

M E T R O S

S L U M P

( P U L G A D A S )

P R E S I O N D E

B O M B E O

( B A R E S )

180 365 10.5 60120 365 8 8045 365 5.5 100

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IV.3 Trabajabilidad de la mezcla.-

1. Esta relacionado con la cantidad de agua utilizada y con la granulometría

del agregado y relave.

2. Esta definida por la mayor o menor dificultad para el mezclado, transporte,

y colocación.

3. El método tradicional para medir la trabajabilidad es el “Slump” o

asentamiento con el cono de Abrahams, se da en pulgadas.

IV.4 Consideraciones en el diseño y la operación del Relleno en Pasta 

1. El control del slump, es una variable importante en la reducción de

cemento y control del agua de mezclado.2. En el diseño actual el slump se controla para ajustar la dosificación, un

slump mayor del que se venia registrando, es indicativo de que la

granulometría total de la mezcla (agregado + relave) ha variado, siendo

mas gruesa, por lo tanto es necesario reducir el agua para mantener el

slump requerido, previa rectificación del % de finos.

3. Si la mezcla tuviese un slump demasiado alto con relación al requerido,

sin haber cambiado ningún parámetro, se puede producir segregación, por lo tanto, es necesario reajustar la granulometría total, recalculando las

proporciones de lamponadas de agregado y relave, para mantener 

constante el slump original sin modificar el agua.

4. Nunca se debe empezar a bajar agua aleatoriamente, pues esa es la

mejor manera de perder el control del diseño ya que no se esta atacando

el problema real que es la gradación de la mezcla de agregado + relave.

5. Si la mezcla tuviese un slump menor al requerido, sin haber modificado eldiseño, es indicativo de que la mezcla de agregado + relave se tornó mas

fina, por lo que requiere de mas agua, la solución es aumentar agregado

grueso o disminuir material fino, ya que al aumentar agua se obtendrían

altos valores de slump y los valores de resistencia a la compresión del

relleno, serían bajos.

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V.- EVALUACIÓN DE LA RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN.-

Las constantes pruebas a nivel laboratorio nos han arrojado resultados que

luego de un análisis detenido, nos proporcionaba datos para poder modificar 

los diseños de mezclas y poder llevarlo a la práctica.

El siguiente cuadro nos muestra los parámetros utilizados al inicio de

operación, ensayando con un menor contenido de cemento y los parámetros

actuales:

RESISTENCIA A LA COMPRESIÓNCEMENTO : 3%

SLUMP: 8 PULG. SLUMP: 7PULG.

R´C (Kg/cm2)R`C (Kg/cm2)PROPOR.%R%AG. 4 Días 7 Días 14 Días 4 Días 7 Días 14 Días

60/40 1.6 2.9 4.1 2.3 4.7 5.170/30 1.5 2.4 3.4 2.1 3.1 480/20 1.4 2.2 2.8 1.9 2.7 3.2100/00 1.2 1.9 2.4 1.5 2.2 2.8

Cuadro 3

VI.- DISEÑO ACTUAL DE RELLENO EN PASTA

AGREGADO.-

 Actualmente para el relleno utilizamos tres tipos de agregados:

 Agregado grueso, árido piroclastico de origen volcánico, con fragmentos

heterométricos y angulosos fuertemente abrasivas posee sólo 6.5% de

contenido de finos, se utiliza para darle el porcentaje necesario de grava y

arena gruesa a la mezcla.

 Agregado fino, Puzolana, áridos de naturaleza volcánica son polvos o

barros de origen eruptivos, tiene alto porcentaje de absorción y porosidad,

contiene aprox. 20.5% de partículas ultra finas (< 20um).

Gráfico 1

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 Agregado medio, extraído de Cantera, material zarandeado a ¾” como

máximo, contiene aprox. 12% de ultrafinos, con bajo porcentaje de absorción

(4%)

Estos agregados se mezclan mecánicamente en proporciones con relación a su

peso, para un determinado diseño de mezcla.

Realizando diversas combinaciones llegamos a obtener hasta 11 diseños de

mezclas, pero las más usadas son: ( cuadro 4)

TIPO 1

Nª Lampón Material Pesos/M3. (TN.) Porcentajes1  AC 0.23 13.98%1  APm 0.26 15.69%1  AGm 0.22 13.27%3 R 0.94 57.06%

TOTAL 1.65 100.00%

0 Dias 4 Dias 7 Dias 14 Dias

Edad

0

1

2

3

4

5

6

     K   g .     /   c   m     2

60/40 70/30 80/20 100/00

RESISTENCIA A LA COMPRESION

Slump : 7 pulgadas

3% de cemento

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Cemento : 30 Kg. /m3

2.1%

Peso para 1 m3 de mezcla : 1.65 Ton/m3

Slump : 4.5 pulg.

Resistencias a la Compresión obtenidas:

•  A los 3 días : 2.75 Kg./cm2

•  A los 7 días : 3.95 Kg./cm2

•  A los 14 días : 5.89Kg/cm2

Cemento : 45 Kg./m3 3.1%

Peso para 1 m3 de mezcla : 1.65 Ton/m3

Slump : 4.5 pulg.

Resistencias a la Compresión obtenidas:

•  A los 3 días : 4.12 Kg./cm2

•  A los 7 días : 5.84 Kg./cm2

•  A los 14 días : 6.82 Kg./cm2

OPERACIÓN DE RELLENO.-

La mezcla es bombeada a los tajos mediante tuberías de alta presión,

actualmente este relleno se realiza en dos etapas:

1. Para esta etapa se utiliza el relleno como piso a lo largo del tajo, se utiliza

un diseño de mezcla que tenga una resistencia a la compresión necesaria

para poder resistir sólo el transito de personal que va ha realizar lasegunda etapa, la mezcla se dosifica con 30 Kg. de cemento por m3 de

pasta (ver cuadro n.).

2. En esta etapa final se rellena en retirada con el diseño de mezcla que

tenga una resistencia de 4.5 Kg./cm2 que es la que soporta el transito del

Scoop eléctrico de 1.5 Yd3 a tres días de fraguado, sólo en las partes

centrales, que se utilizan para cambios de pisos, usamos diseños que

fraguan a un día alcanzando la resistencia requerida por el scoop. Cabemencionar que se rellena el 83% del espacio vacío del tajo, de los cuales

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el 57% lo representa la 1ra. Etapa y el 26% la segunda. (0.8m. de espesor 

de relleno, para tajos de 3m de alto)

DISEÑO DE MEZCLA PARA 1M3

RELAVEPeso total (Kg.) 1,017.4 1,225.5 1,369.3 1,621.5% de sólidos 78 75.5 76.68 75.7Peso de contenido sólido (Kg.) 793.5 925.2 1,050 1,227.5Peso de contenido líquido (Kg.) 223.8 300.2 319.3 394% de relave 60 70 80 99AGREGADO

Peso total (Kg.) 628.8 449.4 296.9 14% contenido liquido 15.87 11.76 11.6 11.31

Peso de contenido sólido 529 396.5 262.5 12.4Peso de contenido líquido 99.8 52.8 39.4 1.6% de agregado 40 30 20 1CEMENTO

% de cemento 3 3 3 3Peso de cemento (Kg.) 40.9 40.9 40.6 38.3Peso de agua 172.9 139.3 126.2 111.8Slump 8 7 7 8Peso total (Kg) 1,860 1,855 1,833 1,786% de sólidos en la mezcla 74 % 73.5% 73.8% 71.6%

Cuadro 5 

CONSUMO DE CEMENTO

Desde los inicios de operación de la Planta se procedía a enviar lechada de

cemento a lo largo de la línea de relleno hasta el tajo con la finalidad de lubricar 

las tuberías, ésta lechada tenía una dosificación de 200Kg por metro cúbico con

un promedio de 6 m3 cada inicio de relleno, actualmente ya no aplicamos este

método y lo que utilizamos para lubricar es la lechada de relave, es decir 

bombeamos relave al 100% con un Slump de 10.5”. El cemento que utilizamos

es Pórtland Puzolánico TIPO 1P, con 30% de puzolana y un Cinkler de 70%

como máximo, su peso específico es de 2.86 gr./cm3.

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VII.- RELLENO PASTA CON 100% DE RELAVE.-

Se realizó diversas pruebas a nivel laboratorio, llevándolas posteriormente a la

práctica, obteniendo resultados aceptables. Nuestro principal problema es que

no se alcanza las resistencias requeridas al tiempo de minado, utilizándolo sólo

como relleno del tajo en una primera etapa, completándolo luego con la

191

149

84

62

1999 2000 2001 2002

AÑO

25

50

75

100

125

150

175

200

   P   R   O   M .   P   O   N   D

   K   G .   /   M   3

VARIACION DE USO DE CEMENTODE 1999 A 2002

Gráfico 2 

pasta compuesta de agregado, relave y dosificación de cemento, que si alcanza

la resistencia que necesitamos para el minado.

Los resultados de la pasta con 100% de relave lo apreciamos a continuación:

RESISTENCIA A LA COMPRESIÓNSLUMP: 6 PULG.

R´C (Kg/cm2)

PROPOR.%R%AG. % CEMENTO 0 Días 4 Días 7 Días 14 Días

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100/00 3.0 0 1.9 2.4 3

100/00 5.0 0 2.1 2.7 3,8

Cuadro 6

VII.- ANÁLISIS DE RENTABILIDAD AMBIENTAL

La minería se ha consolidado como una actividad fundamental en el desarrollo

del país aportando una importante cantidad de divisas a la economía nacional y

generando un posicionamiento sectorial de avanzada creciente respecto a los

otros sectores de la economía nacional. La prevención de la contaminación

comprende en forma inherente herramientas de gestión ambiental orientadas al

uso eficiente de recursos por medio del trazado de metas orientadas a

optimizar el consumo de energía y materiales en términos de optimización de

variables ambientales

En nuestro realidad la reutilización de un desecho o residuo del proceso

productivo minero (relave). El sistema de gestión ambiental debe ser empleado

como una herramienta en la administración de aquellos componentes

interactúan tes con el medio ambiente que puedan ejercer algún impacto

potencial. En la tabla Nº 1 se establece la evaluación Costo/Beneficio de lo

mencionado

Cuadro 7 : Evaluación Costo/Beneficio

COMPONENTE

AMBIENTAL

EFECTO EVALUACION COSTO/BENEFICIO

AMBIENTEFISICO

Positivo

Con la utilización de mayor cantidad de

relaves se obtendrá menor cantidad y  mejor 

calidad de descargas y vertimientos con lo

que el componente agua, suelo y aire estarán

mejor preservados

AMBIENTE

BIOLOGICOPositivo

La flora y la fauna se protegerán mejor al ser 

elementos que interrelacionan con el

componente físico obteniendo mejor 

condición para su subsistencia.

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COMPONENTE

AMBIENTAL

EFECTO EVALUACION COSTO/BENEFICIO

AMBIENTE

FISICOPositivo

Con la utilización de mayor cantidad de

relaves se obtendrá menor cantidad y  mejor calidad de descargas y vertimientos con lo

que el componente agua, suelo y aire estarán

mejor preservados

AMBIENTE

HUMANOPositivo

 Aspecto importante, el de mantener 

transparentes las operaciones de la unidad

minera en concordancia con los compromisos

de calidad y posibilitar la participación de lacomunidad. 

EVALUACION DE IMPACTO AMBIENTAL

Los Componentes ambientales versus actividades de Operación de Relleno el

Impacto Ambiental en los diferentes componentes ambientales es positivo, un

Impacto leve negativo es el desprendimiento de trazas de químicos del relave

en flujos subterráneos; pero es controlado por el Dpto. de Medio Ambiente.

19992000

20012002

Proyecc.

35.57

31.87

25.68

13.37

90

10

20

30

40

   U   S   $   /  m   3

AÑO

COSTO DE RELLENO EN PASTAPROMEDIOS ANUALES

Gráfico 3

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VII.- CONCLUSIONES.- 

1) El peso o cantidad de agua va en relación con el slump y es inversamente

proporcional a la resistencia del relleno.

2) El uso de cemento es el necesario para obtener la resistencia requerida

3) El peso de cemento se obtiene de los pesos sólidos del agregado + relave

incluyendo el peso de cemento.

4) La distribución granulométrica de los agregados + relave, trata de obtener 

una mezcla que satisfaga los requerimientos de finos y de arena para poder 

envolver al agregado grueso (grava + arena gruesa), con el fin de tener una

mezcla bombeable.

5) Los slump con los que se trabaja actualmente están en el rango de 4.5 - 6.5

pulgadas, con los cuales se ha podido reducir cemento sin disminuir la

resistencia requerida, para llegar a estos valores se realizaron diversos

ensayos, dejando de usar de slumps (entre 7 y 8 pulgadas) recomendadospara los rellenos en pasta.

6) El tener diferentes diseños de mezcla, a dado buenos resultados para la

operación, tanto en bombeabilidad y resistencia.

7) El control de calidad de la mezcla (granulometría) y el bajo slump

(consistencia) con que se bombea nos proporciona una adecuada

resistencia ala compresión.

8) La incorporación de relave hizo posible la reducción del porcentaje decemento en la mezcla.

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9) Al bombear con 100% de relave se obtienen resistencias no adecuadas

para el transito del scoop eléctrico, esto a los cuatro días de curado,

además se comprueba una vez más la importancia que tiene el Slump y el

% de sólidos para este tipo de relleno.