DISEO Y PLANEAMIENTO MINEROSECUENCIA DE LLENADO DE BOTADEROS

UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILEFACULTAD DE INGENIERADEPARTAMENTO DE INGENIERA EN MINAS

SECUENCIA DE LLENADO DE BOTADEROS

Asignatura: Diseo y Planeamiento MineroProfesor: Eduardo ContrerasNombres: Denisse Neveu Jos SnchezNDICE

INTRODUCCIN1Criterios generales del diseo de un botadero2Criterios tcnicos2Criterios econmicos2Cubicacin de botaderos3Mdulos de llenado4Criterios de secuencia de llenado5Secuencia de llenado de botaderos5Costos de una tonelada de estril enviada a botadero9Operacin en botaderos.9Mantencin de un botadero12Plan de cierre de botaderos12CASO PRCTICO14CONCLUSIONES15BIBLIOGRAFA16

ndice de IlustracionesIlustracin 1 Botaderos sobre fallas6Ilustracin 2 Botaderos sobre yacimientos6Ilustracin 3 Botaderos sobre napas subterrneas7Ilustracin 4 Distancia botaderos7Ilustracin 5 Optimizacin del llenado de botaderos8Ilustracin 6 Descarga hacia el talud del botadero10Ilustracin 7 Descarga sobre el botadero11Ilustracin 8 Llenado de botadero libre a partir de correas transportadoras11Ilustracin 9 Llenado de botadero aplicando correas transportadoras y bulldozers12

DISEO Y PLANEAMIENTO MINEROSECUENCIA DE LLENADO DE BOTADEROS

INTRODUCCIN

SECUENCIA DE LLENADO DE BOTADEROSPara determinas las estrategias de llenado es necesario conoce la capacidad de llenado requerida, las horas operativas de los camiones y la flota de camiones. Posteriormente se realiza una evaluacin econmica, para de esta forma estimar la inversin y los costos de la operacin del transporte, y los posibles ahorros si se modifica la estrategia. Otro factor determinante son los tiempos de descarga, se privilegia la opcin que registre el menor tiempo posible. La forma y orientacin de la rampas que conectan los mdulos del botadero repercuten como otro factor que determina una secuencia de llenado ptima.

Criterios generales del diseo de un botaderoCriterios tcnicos

Capacidad requerida: Es necesario para un diseo correcto conocer el tonelaje que ser enviado a botadero.Ubicacin fsica: Es importante cerciorarse que el sitio que se elija para el botadero no est en un lugar mineralizado que pueda afectar operaciones futuras.Procesamiento correcto de minerales: Hace referencia a tomar todas las medidas necesarias para evitar posibles problemas.Estabilidad: Determina la seguridad de un botadero, ya que as se asegura una correcta construccin y posterior abandono.Hidrogeologa: se deben tomar medidas y consideraciones de prevencin ante problemas debido a la falta de drenaje, pues los efectos del agua produce problemas de estabilidad en el botadero, y produce procesos qumicos indeseables.Criterios econmicos

Considera factores operacionales como tiempos de llenado y descarga, rendimiento de los equipos, distancias recorridas, velocidad de los camiones, toneladas transportadas, entre otros para la obtencin de los costos involucrados ya sea en unidades monetarias por toneladas o unidades monetarias por unidad de tiempo. Principalmente se busca minimizar los costos de operacin, y construccin (llenado) del botadero. Por lo tanto, se deben buscar sectores para la depositacin del mineral, en donde el sector no debe presentar mineralizacin potencialmente econmica, donde se deban realizar los mnimos trabajos de preparacin del terreno, y que se encuentre lo ms cercano al rajo, para reducir los costos de transporte.Cubicacin de botaderos

El clculo del volumen de los botaderos se realiza con el fin de estimar el espacio fsico necesario para la adecuada disposicin del material estril, para poder definir el lugar o lugares adecuados. El espacio fsico necesario est en funcin del tonelaje a depositar y es una variable que depende del plan minero de la operacin.El proceso de cubicacin de un botadero contempla 2 etapas. Primero, una cubicacin preliminar en la que se determina en forma aproximada la capacidad del botadero. Esta cubicacin se efecta ya sea por plantas o bien por perfiles.En el caso de utilizar plantas se determinan las reas basales y superiores estimadas del botadero y su volumen se calcula como la semisuma de las reas, multiplicada por la altura del botadero. La altura del botadero se estima en base a las curvas de nivel y el clculo de tonelaje se obtiene a partir del volumen, empleando la densidad esponjada compactada del material a depositar. En la situacin de emplear perfiles transversales, stos se trazan en la zona de inters, estableciendo las reas comprometidas en cada uno de ellos, para luego calcular los volmenes parciales encerrados entre perfiles sucesivos, con lo cual podemos obtener el volumen y tonelaje asociado al sector.

El objetivo de esta forma de cubicacin es verificar que el rea disponible tenga la capacidad requerida y de esta forma llevar a cabo los cambios del diseo para ajustarlo a los requerimientos.

La segunda etapa consta de una cubicacin ms precisa, a travs de mdulos preestablecidos, a partir de los cuales se determina la secuencia de llenado. En la actualidad se pueden obtener clculos de volmenes muy precisos mediante algn software minero, tales como MineSight, Vulcan, entre otros.

Cada tonelada de material a depositar en el sector habilitado para este fin tendr un costo asociado, de manera que es de suma importancia evaluar correctamente el botadero en un proyecto de explotacin a rajo abierto.Dicho de otra forma, cada bloque de estril dentro de la explotacin, tendr asociado un costo de extraccin extra por concepto de manejo fuera de la mina, por lo que se requerir de una planificacin especial para su disposicin fuera de la explotacin.Para calcular el volumen necesario para depositar los materiales involucrados en la explotacin, se tiene la siguiente frmula: [3]= /

Donde: = Volumen necesario para depositar el material x en [3] = Tonelaje del material x un situ (en la mina) en [] = Densidad compactada final del material x en el botadero [/3]Calculado el volumen necesario, se debe identificar los sectores donde podrn ser depositados los distintos materiales, teniendo en cuenta las consideraciones antes descritas.

Para visualizar grficamente y cubicar los futuros botaderos, se debe obtener informacin de los sectores elegidos, por ejemplo, la pendiente del sector, el ngulo de reposo del material, reas y altura de los depsitos.

En el caso de que se requiera cubicar el estado de algn botadero operativo, se debe realizar inicialmente un levantamiento topogrfico y luego evaluar el estado actual del botadero, de tal manera que se pueda llevar un control de alimentacin o del crecimiento del depsito.Mdulos de llenado

Un mdulo es una unidad fsica de cubicacin, a una cota de avance predefinida y con un ngulo de talud conocido.

Con el propsito de discretizar un botadero este se divide en pequeos elementos de dimensiones preestablecidas, capaz de contener una cierta cantidad de material, denominadas mdulos. Los mdulos pueden ser de gran utilidad tanto para la cubicacin, como para establecer la secuencia de llenado del botadero. Deben estar bien distribuidos dentro del botadero, de modo que su ubicacin y tamao sea econmica y operacionalmente ptima.

Se pueden distinguir dos tipos de mdulos.

Mdulos radiales: Corresponden a subdivisiones radiales que se realizan cada cierta distancia de metros (por ejemplo 50m) en la horizontal. Esta divisin se re realiza a partir del punto de vaciado, considerado como centro de circunferencia, radiando arcos hasta cortar con los lmites de las crestas del botadero Los mdulos as definidos en la superficie se proyectan hasta cortar con la base conforme al ngulo de talud considerado. La cubicacin se realiza por curvas de nivel, de igual forma que en la cubicacin por plantas, calculando las reas para cada mdulo y multiplicando por la diferencia de nivel entre ellas o mediante la utilizacin de algn software computacional. Mdulos cbicos o semi-cbicos: El botadero se subdivide en unidades de llenados, los cuales tendrn dimensiones superficiales cuadradas o rectangulares. De este modo cada unidad tendr dos reas, uno para cada perfil en cuestin con lo cual su cubicacin se har de igual forma a la por perfiles, obteniendo la capacidad total al sumar todos los mdulos. Cada mdulo debe tener un baricentro, que permite definir la cota de destino, la distancia de transporte y su capacidad en toneladas. Esto permite determinar su costo por toneladas, que se utilizar posteriormente para la secuencia econmica de llenado. El baricentro es la proyeccin horizontal del centro de masa o centro de gravedad de un cuerpo. El objetivo de los baricentros es tener un punto representativo de cada mdulo, a fin de poder determinar distancias de transporte. Para definir mdulos de llenado se necesitan, en general, los parmetros de diseo de botadero (talud, volumen, etc.), conocer los diferentes niveles de vaciado, el rea disponible para vaciar (topografa), cantidad de estril enviada a botadero segn plan minero, y la secuencia de llenado.

Criterios de secuencia de llenado

Se debe determinar todos aquellos mdulos factibles de llenar, es decir, que cuenten con su correspondiente nivel inferior ya lleno, fsica o naturalmente. Luego, en funcin de los costos de transporte se determina el mdulo ms econmico a llenar.

Dentro de los criterios especficos para la depositacin del lastre, se encuentra la distancia ms corta de transporte (o el tiempo de ciclo menor), que va desde la extraccin en el rajo hasta el lugar fsico de depositacin (botadero).

Secuencia de llenado de botaderos

Definicin de las reas de vaciado

Las reas de vaciado deben estar a una distancia tal que no aumenten demasiado los costos de transporte y no se encuentren dentro de la envolvente de pit final ni en la ubicacin de alguna instalacin de importancia. Estn en directa relacin con el diseo general del botadero ya que deben estar ubicadas en una topografa tal que permita dimensiones que contengan los requerimientos de movimiento de material especificados por el plan minero.La distancia entre el punto de carga de los camiones en la mina y el lugar de descarga del material estril (o botadero) debe ser la mnima posible, por una razn econmica, ya que el rendimiento de los equipos de transporte es afectado por esta distancia.El lugar donde se depositarn los escombros o estril debe ser geolgica y geomecnicamente apto para ello, ya que la gran cantidad de material a depositar puede generar siniestros geomecnicos en el sector mismo (hundimiento) o en sectores aledaos (distribucin de esfuerzos).

Ilustracin 1 Botaderos sobre fallas

El sector elegido debe carecer de importancia econmica en el presente y en un futuro, es decir hay que comprobar la inexistencia de recursos utilizables en el sector (por ejemplo un yacimiento con bajo inters econmico hoy, pero que puede ser interesante en el futuro, o una reserva importante de agua, etc.).

Ilustracin 2 Botaderos sobre yacimientos

Ilustracin 3 Botaderos sobre napas subterrneas Determinacin del punto de salida desde la faena

Los puntos de salida pueden ser estticos o dinmicos dependiendo del desarrollo de la mina. Pueden existir varios puntos de salida destinados a dar acceso a distintos botaderos a diferentes cotas y ubicaciones.

Ilustracin 4 Distancia botaderos

Determinacin de alternativas y requisitos de avance

Estas de determinan en funcin a las direcciones de avance en la topografa, las capacidades del botadero y la necesidad de respetar las dimensiones mximas del botadero. Tambin se deben tener en cuenta la construccin de rampas y accesos. Diseo de mdulos para cada alternativa

Definidos por un tonelaje y un perfil de transporte a partir de un punto de vaciado, generalmente en relacin al punto de vaciado de un mdulo anterior. El tipo de modulo a disear depender del tipo de botadero en construccin. El tonelaje comprendido por cada mdulo se obtiene del plan minero de los requerimientos de movimiento de materiales para cada fase de explotacin de la mina. Determinacin de baricentro de cada mdulo

Se determinan por la ponderacin de la distancia con respecto a cada uno de los tonelajes depositados en cada mdulo.

Obtencin del perfil de transporte entre faena y botaderos Se determina a partir de las rutas que se necesitan recorrer entre el punto de origen del material hasta el baricentro del mdulo en construccin, incluyendo diferencias de cotas. Estos perfiles cambian a medida que se desarrollan el botadero y la mina.

Determinacin de costos de transporte para cada mduloEn base al perfil de transporte se calculan los ciclos de transporte, el nmero de equipos necesarios y el costo total asociado en US$/t Km para cada mdulo.

Costo de transporte =

Tiempo transporte= Tiempo viaje + tiempo carga + tiempo descarga + tiempo maniobra

Determinacin de la secuencia econmica de llenado

En base al costo de transporte de cada mdulo se determina una secuencia de llenado de modo que se tenga un avance homogneo del botadero, llenando un mdulo por completo antes de avanzar al siguiente. Esto permite un vaciado ordenado y el control del botadero.

Ilustracin 5 Optimizacin del llenado de botaderos

Mediante la utilizacin de herramientas CAD en Vulcan, se disean las rutas de transporte desde cada uno de los bancos hasta el modulo de llenado. Con el modulo HAULAGE PROFILE, se obtienen los valores de distancias de transporte y tiempos de ciclo para cada tramo. El avance de cada mdulo debe ser en forma homognea manteniendo siempre la misma distancia al punto de origen. Una vez completada la capacidad del mdulo, recin se debe pasar a llenar el siguiente. Con esto se lleva un vaciado ordenado y por ende un mejor control del avance de los botaderos.Costos de una tonelada de estril enviada a botadero

El material estril no tiene relevancia econmica desde el punto de vista del beneficio que reporta, pero si lo tiene desde el punto de vista de los costos que involucran su extraccin y disposicin.

Cotos asociados a estril: Costo de extraccin: Correspondiente al costo desde la mina y la distancia que tendr que recorrer ese material sobre el equipo de transporte, lo que podr establecer la construccin de realces versus la extensin del botadero en una sola plataforma. Este costo es variable en funcin del tiempo, pues la topografa es cambiante y la distancia es mayor a medida que los mdulos estarn cada vez ms lejos

Costos de mantencin de los depsitos: los que generalmente asume el rea de servicios de la mina

Costo asociado a la restauracin de depsitos: en el caso de imprevistos.Otros parmetros que cobran gran relevancia al momento de operar un botadero son los siguientes:Operacin en botaderos.

Bsicamente la descarga se realiza en las cercanas del borde del botadero, teniendo en cuenta que debe existir una distancia prudente para evitar accidentes durante y despus de la operacin.Para ello no basta con la operacin solitaria y cuidadosa del operador del camin que descargar, sino que se requiere la operacin conjunta de otros equipos de apoyo como los bulldozers y/o wheeldozers, los cuales procedern a realizar su acomodamiento y a la construirn la cuneta de seguridad una vez descargado el material.

Ilustracin 6 Descarga hacia el talud del botadero

Ilustracin 7 Descarga sobre el botadero

Ilustracin 8 Llenado de botadero libre a partir de correas transportadoras

Ilustracin 9 Llenado de botadero aplicando correas transportadoras y bulldozers

Mantencin de un botadero

Esta etapa se ocupa de conseguir una adecuada compactacin del material, propiciando que las partculas sueltas o fraccionadas originen la mejor estabilidad posible. La compactacin se puede realizar en funcin de los recursos con que se disponga, pero usualmente, se recurre al uso de equipos de apoyo tales como los bulldozers, wheeldozers y en menor medida, los rodillos compactadores a pesar de prestar gran utilidad. Se debe considerar que la densidad con que llega y se deposita el material es del rango de 1,92 ton/ m3(considerando una densidad in situ de 2,7 ton/ m3), una buena compactacin o mantencin de un botadero tendra que permitir alcanzar densidades de 2 a 2,1 ton/ m3, es decir un incremento del 9% respecto a la densidad con que llega al depsito o un 78% del valor de la densidad in situ. Esto depende de la granulometra, el grado de esponjamiento con la cual llega el material a los botaderosy obviamente de la calidad de la mantencin del depsito. Puede que la densidad en los niveles inferiores del depsito sea mayor por la presin que ejerce la pila de material dispuesto encima de este nivel, por lo que se podra esperar un comportamiento decreciente de la densidad en funcin de la altura.

Plan de cierre de botaderos

Finalmente, se debe considerar el cierre de los botaderos segn el artculo N496 el Plan de cierre de Botaderos y ripios de lixiviacin. Para ello se sabe que los taludes de los botaderos son estables durante el periodo de operacin, pero considerando a largo plazo la existencia de fallas locales, repercutir a pequeas reas al pie de los botaderos. Es por esto que se debe sealar y delimitar el terreno en las zonas de peligro, de manera de prevenir accidentes y daos. Se debe realizar la construccin de canales perimetrales siempre y cuando los botaderos estn expuestos a escurrimientos superficiales de aguas lluvia, de manera de no impactar negativamente en la estabilidad del sector. Cuando la vida til del botadero llega a su fin, se procede a la clausura de caminos de acceso a estas reas. Algunas de las actividades asociadas a esta etapa son las siguientes: Control y estabilizacin de taludes Incorporacin de suelo vegetal en sectores especficos de la superficie del botadero que requieran de apoyo para garantizar el prendimiento de la vegetacin. Revegetacin de la superficie del botadero.

CASO PRCTICO

CONCLUSIONESEs importante determinar una secuencia de llenado de botadero con el objeto de minimizar los tiempos de ciclo de transporte (costos, neumticos, polvo, etc.), as como tambin obtener la distribucin de tonelajes optima para el llenado de cada piso del botadero.

Se debe disponer de una herramienta para realizar el clculo de tiempos de transporte con mayor precisin y a su vez desarrollar un plan de llenado que pueda ser administrado de manera fcil y sencilla en el corto plazo.

Todo el trabajo asociado a este proceso puede ser simplificado y complementado con el uso de paquetes de software como Minesight y Vulcan para el diseo y cubicacin de los botaderos y mdulos de llenado, el trazado de las rutas de transporte de los materiales y la representacin grfica de todo el proceso y/o las etapas del mismo. Para la determinacin de la secuencia es aconsejable utilizar herramientas como Excel y mtodos de programacin lineal utilizando las variables de distancia y ciclos de transporte, costos y orden de avance de los mdulos.

BIBLIOGRAFAhttps://www.ucursos.cl/usuario/88e17214fbd3bc896935dca577cbaec1/mi_blog/r/Apunte_Mineria_Rajo_Abierto.pdf . Diseo de Minas a cielo abierto. Universidad de Chile, Departamento de Ingeniera en minas. Recuperado 04/09/14 http://seia.sea.gob.cl/archivos/95a_ANEXO_2_cubicacion_de_botaderos_y_mina_rajo_salitrosa_1_al_12__1_.pdf Cubicacin de minas rajo y botaderos Recuperado 04/09/14 http://ingenieroenminas.com/operacion-en-botaderos/ Operacin en botaderos . Recuperado 05/09/14Muoz, F. N. (2011). Secuencia econmica de llenado para los depsitos de estril Norte y NW del sector Rosario, Compaia Minera Doa Ins de Collahuasi. Santiago: Universidad de Santiago de Chile.

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