SHRINKAGE

 

PRINCIPIO.

En la explotación por cámara almacén, el mineral se arranca por franjas horizontales, empezando desde la parte inferior del cuerpo y avanzando hacia arriba. Parte del mineral tronado se deja en el caserón ya excavado, donde sirve como plataforma de trabajo para la explotación del mineral de arriba y para sostener las paredes del caserón.

La roca aumenta su volumen ocupado cerca de un 70 % por la tronadura. Por esto se debe extraer continuamente un 40 % del mineral tronado durante la explotación, para mantener una distancia adecuada entre el techo y la superficie del mineral tronado. Cuando el arranque haya avanzado al límite superior del caserón planeado, se interrumpe el arranque y se puede recuperar el 60 % restante del mineral.

PERFORACION

La perforación puede ejecutarse con tiros horizontales, verticales e inclinados estas modalidades tienen sus ventajas e inconvenientes.

La perforación de tiros horizontales tiene la ventaja de generar un mejor rendimiento tanto del metro barrenado como el explosivo. En efecto, como los tiros horizontales no tienen que vencer el empotramiento, no necesitan pasadura ni tampoco carga de fondo, de modo que los metros barrenados y los kilos de explosivo por tonelada arrancada resultan inferiores que con tiros verticales.

Pero por otra parte, los tiros horizontales tiene como inconveniente el de limitar el trabajo de perforista especialmente cuando se trata de vetas angostas, debido a que este debe esperar la eliminación del esponjamiento de un disparo para continuar con su trabajo; en caso contrario debe trasladarse a otra grada.

Por eso, cuando se usa perforación horizontal, es necesaria la creación de varias gradas o sino, se debe organizar el trabajo de modo que el perforista realice otras operaciones como parte del ciclo, por ejemplo, evacuar el esponjamiento, fortificación, construcción de accesos. En el caso de la perforación vertical no existe inconvenientes, puesto que es posible perforar, incluso con bastante anticipación, toda la grada del caserón.

Sin embargo, estos tiros verticales tendrán el inconveniente de tener que vencer un empotramiento y serán por lo general más cortos para permitir la correcta introducción de la broca en el tiro, considerando el inconveniente presentado por la altura entre el piso del mineral arrancado y el techo del caserón comprendida entre los 2.0 metros a 2.20 metros . Por este motivo es frecuente la perforación de tiros verticales de solamente 1.60 metros en Shrikage, lo que evidentemente no puede dar buenos rendimientos del metro barrenado ni un buen consumo de explosivo. No obstante, mirado desde el punto de vista del principio del método, este inconveniente se traduce en una ventaja, puesto que con tiros cortos y un mal consumo de explosivos se obtiene una saca de fragmentación más fina, lo que facilita el vaciado del caserón.

Otra solución sería también la perforación inclinada, que en todo caso resulta más ventajosa que la perforación vertical, pues así es posible disminuir la pasadura, con la cual aumenta la eficiencia del metro barrenado y del explosivo.

Sin embargo, tiene el inconveniente de resultar más engorrosa para el perforista y requiere por lo menos un mayor control. De lo contrario, el obrero rápidamente comienza a alterar el ángulo de inclinación.

En conclusión podemos decir, que es preferible la perforación horizontal siempre que el perforista disponga de suficiente lugar para efectuar su trabajo.

 

PREPARACION DE LA BASE DEL CASERON

Sea el yacimiento una veta o una masa mineralizada, es indispensable tener una galería en la base del caserón que permita la evacuación del mineral arrancado a la superficie. El techo de esta galería, llamada base, puede ser un puente natural de mineral o puede ser artificial construido ya sea de madera o de perfiles metálicos.

Se deja un puente natural cuando la roca mineralizada tiene una buena resistencia mecánica. En este caso se crean embudos para recibir la saca y después evacuarla en forma controlada sobre los carros.

Estos embudos pueden ser construidos antes de iniciar la explotación si se desea evacuar el esponjamiento por gravedad; o después de la fase total de arranque, para no debilitar prematuramente el puente natural, de tal manera que el 40 % a evacuar podría ser extraído a través de buitras.

En el caso de una galería base con techo artificial, es indispensable tomar muchas precauciones durante los primeros disparos, debido a que la saca va a caer directamente sobre el techo sin protección alguna.

Como medida de precaución, se aconseja disparar siempre la primera tajada con tiros verticales, aún que después sé allá decidido la utilización de tiros horizontales, ya que tiene la ventaja de proyectar la saca horizontalmente aminorando considerablemente la fuerza de impacto del material sobre el techo de la galería.

La loza que se coloca encima de los perfiles o de los rollizos, por lo general no se hace de concreto debido a que es necesario romperla posteriormente para el vaciado del caserón. Se utilizan rollizos partidos por la mitad o tablones semi elaborados que pueden correrse lateralmente cuando se desea vaciar los caserones. ( ver fig. 1.1 )

ACCESOS Y VENTILACION

En la mayoría de los casos se crean accesos artificiales desde la galería base y si es posible dentro de un pilar.

De ser posible la creación de accesos en ambos extremos del caserón, es decir por los pilares que limitan el caserón en el caso de una veta, estos serán usados como vías de traspaso de materiales , equipos, personas y ventilación. Lo que permitirá evitar el gasto adicional en la perforación de una Chimenea por el mineral.

De esta manera se deberá disponer de un circuito de ventilación artificial en casi todos los casos, salvo si se tiene varios caserones contiguos lo que permitirá tener una sola chimenea de ventilación hacia la galería superior ubicada en uno de los caserones y creando un circuito obligado del aire mediante compuertas, de modo de ubicar los diferentes accesos por la galería base.

EVACUACION DEL ESPONJAMIENTO

Como así lo define la preparación del método es necesario evacuar un 40 % del mineral arrancado después de cada disparo, debido a que el aumento natural que experimenta el mineral al ser arrancado; esponjamiento, impide el trabajo del perforista. Este esponjamiento puede ser extraído por gravedad o de otras maneras como veremos a continuación.

EVACUACION POR GRAVEDAD

En este caso se extrae el mineral a través de embudos construidos en la base del caserón. Se hace descender todo el mineral arrancado cuyo nivel debe ser mantenido lo más horizontal posible y es aquí precisamente donde reside una de las mayores dificultades de este método de explotación.

Efectivamente, para que el nivel superior del mineral arrancado se mantenga horizontal se debe evacuar exactamente la misma cantidad de saca en cada embudo y si por algún motivo esta evacuación no se controla en la forma adecuada, se altera el ritmo de producción del caserón respectivo, debiéndose igualar el nivel a mano. En otros casos, si se extrae demasiado mineral, el nivel superior de la masa arrancada se aleja mucho del techo del caserón impidiendo el trabajo del perforista originándose todas las complicaciones que es posible imaginar.

Por estas razones, es fundamental controlar la cantidad de mineral extraído de cada embudo contando por ejemplo, el número de carros llenados en cada uno de ellos; carguío que puede ser efectuado ya sea con pala mecánica si se deja caer el mineral al suelo, o mediante buzones instalados en el techo de la galería base.

Otro inconveniente del método consiste en el peligro que significa la formación de bóvedas en el mineral arrancado, las cuales pueden derrumbarse repentinamente.

EVACUACION POR OTROS SISTEMAS

Si se desea eliminar el inconveniente originado por la evacuación del esponjamiento por gravedad, se puede recurrir a una evacuación en el mismo nivel del caserón , eliminando la parte superior del mineral arrancado ( 40% ) a través de Chimeneas artificiales que se van construyendo progresivamente en el mineral a medida que la explotación avanza. Estas chimeneas pueden ser de troncos de maderas, rollizos, de concreto o menos frecuentemente, de tubos de acero.

La marina se puede realizar a mano , con palas auto cargadoras, Scrapers o palas mecánicas. El sistema moderno consiste en utilizar una pala auto cargadora o un Scrapers, de modo de eliminar del caserón vías ferreas y carros. Pero por la naturaleza misma del método es necesario que operen en el mismo caserón por lo cual se debe protegerlas convenientemente antes de cada disparo y luego subirlas a la grada siguiente.

Ahora la cantidad de Chimeneas necesarias para la evacuación del esponjamiento o, dicho de otra manera, la distancia entre estas, será función del medio utilizado para efectuar esta evacuación y su determinación precisará en cada caso de un pequeño cálculo económico comparativo entre el costo que significa una Chimenea artificial y el mejor rendimiento de la marina que se puede obtener de ella. No se debe olvidar sin embargo la necesidad de tener un número prudente de Chimeneas tomando en cuenta que algunas pueden destruirse.

Sin embargo, si la veta es ancha, estas Chimeneas tienen el inconveniente de que durante el vaciado del caserón van quedando, en el aire y muy a menudo se derrumban lo que dificulta la evacuación de la saca, especialmente si estas han sido construidas de marcos de rollizos. Por esta razón es conveniente en lo posible ubicarlas en la pared del caserón, empotrado bien la parte artificial de ellas.

Es evidente que este sistema de evacuación del esponjamiento es más seguro, pero más caro debido a que necesita más mano de obra tanto en la marina misma , como también en la construcción y mantención de las Chimeneas.

En la actualidad el método de acuerdo a las condiciones del mercado y a los continuos avances tecnológicos ha experimentado algunas modificaciones que han permitido la optimización de recursos y por ende la reducción de costos. Es así que estos embudos construidos en el puente natural o artificial han sido reemplazado por chimeneas laterales que limitan el block y a su vez cumplen la función de traspaso de personas, equipos, servicios, traspaso de mineral y ventilación, evitando de esta manera la construcción de embudos que solo son destinados al traspaso de mineral.

EXTRACCION DE LA SACA ACUMULADA

Galería base con puente natural :

Según este sistema, la evacuación de la saca se efectúa a través de embudos perforados en el puente natural. Estos se pueden crear antes de empezar el arranque, o después de la evacuación del

esponjamiento por gravedad o, por último, en la fase final de arranque una vez que se ha evacuado el 40% de la saca mediante Chimeneas artificiales de manera de no debilitar inútilmente el puente natural.

La base de los embudos se puede cerrar con buzones o dejarse abierta de modo que el mineral caiga directamente al suelo de donde será cargado en carros con una pala mecánica, que existen en la vecindad una Chimenea de evacuación del mineral hacia un nivel inferior, puede también ser removido por una pala auto cargadora.

Galería base artificial :

En este caso es necesario realizar aberturas en el techo de la galería, comprendidas entre dos vigas contiguas de modo de dejar caer la saca.

En algunos casos se cierran estas aberturas con buzones, para llenar directamente los carros. Se deberá dar preferencia a un tipo de buzón metálico, fácil de armar y desarmar, para poder utilizarlo en diferentes lugares.

Sin embargo, pese a que parezca ilógico, por lo general se prefiere dejar caer la saca en el suelo de la galería de donde se carga mediante una pala mecánica.

Esta solución se aplica especialmente en los casos en que se tiene una fragmentación irregular del mineral arrancado, que obligaría a la construcción de aberturas y buzones de grandes dimensiones para evitar que se tranquen. Cabe hacer notar que este último sistema condena la circulación en la galería base impidiendo el acceso a otros caserones.

Unos de los inconvenientes que presenta el trabajo con techos artificiales consiste en su posible destrucción a los derrumbes de bóvedas que se pueden crear en el mineral arrancado durante el periodo de vaciado.

Actualmente el mineral escurre por gravedad a través de un ore pass , cae al piso del nivel base o de transporte y en seguida es retirado del sector por camiones y cargado por un cargador frontal.

Consolidación de las paredes :

Es un aspecto bastante importante en relación con este método de explotación, pero que en la práctica no se le presta una atención adecuada debido principalmente, a que los técnicos no toman conciencia de la mala calidad de las paredes durante la fase de arranque a causa de que esas paredes presentan muy poca superficie libre durante esta fase, quedando además sostenidas por el mismo mineral arrancado, los diversos sistemas de sostenimiento a que es posible recurrir dependen de la calidad de las paredes y de la magnitud de los derrumbes que se pueden prever.

En vetas estrechas por lo general se afirman las paredes colocando rollizos atravesados de caja a caja, lo que mejora la recuperación.

Otra posibilidad de sostenimiento, que se puede aplicar en cualquier tipo de yacimiento es el apernado de las paredes ya sea con pernos ubicados en forma esporádica cada vez que se nota una zona débil o colocados de manera sistemática y unidos entre si mediante palos, fierros, ángulos o mallas metálicas.

Sin embargo, el sistema más adecuado para combatir el empuje de las paredes consiste en dejar pilares de mineral ya sea aprovechando las zonas de mineralización pobre o en forma sistemática, los pilares sistemáticos pueden ser de dos tipos :

Pilares continuos que limitan el caserón en ambos extremos. Pilares aislados dentro del propio caserón.

Los pilares continuos ubicados en los extremos del caserón, se pueden recuperar al final de la etapa de arranque, perforando tiros verticales desde la galería superior hacia abajo y desde la galería base hacia

arriba. Si se trata de vetas angostas, cualquier recuperación se presenta muy problemática, lo mismo ocurre con los pilares ubicados dentro del caserón. ( ver fig. 1.2 )

VENTAJAS E INCONVENIENTES DE SHKRINKAGE

VENTAJAS

Las ventajas de este método son fundamentalmente las siguientes :

1. Una parte importante del mineral arrancado se extrae por gravedad, 100% en el caso que el esponjamiento se extraiga tambiém por gravedad y 60% si su extracción se efectúa por buitras artificiales, eso permite disminuir de manera notable los gastos de marina y aumentar los rendimientos de la explotación.

2. Este método permite sostener provisoriamente las paredes laterales del caserón con el mismo material arrancado. Además, el obrero puede controlar el techo del caserón.

3. En ciertos casos disponer de una reserva de mineral arrancado que puede extraer de la mina rápidamente y con un alto rendimiento.

DESVENTAJAS

Las desventajas de este método de explotación son fundamentalmente las siguientes :

1. Seguridad, en ciertos casos este método puede ser peligroso debido a la formación de bóvedas durante la evacuación por gravedad del esponjamiento, puesto que los obreros confinados en la horizontalidad del piso del mineral arrancado, pueden empezar a trabajar y ser repentinamente chupados por el derrumbe de estas bóvedas. También se pueden formar bóvedas durante el período de vaciado del caserón que, al derrumbarse, pueden dañar el techo de la galería base en el caso que tenga techo artificial.

2. Dilución de la ley, el Shkinkage implica, por lo general, una dilución de la ley debido a que durante la fase de vaciado del caserón se mezclan corrientemente zonas de estériles que se derrumban de las paredes. Es frecuente que al final de la fase de vaciado sea necesario desechar capas de mineral de ley demasiado baja disminuyendo aún más la recuperación del yacimiento.

3. La recuperación del yacimiento no es muy buena por varias razones:

Este método no se adapta bien a la explotación de aquellas zonas mineralizadas secundarias que se forma alrededor de la mineralización principal.

La recuperación de los pilares es muy difícil y hemos visto que estos pilares son indispensables. Salvo en casos excepcionales, la recuperación de un yacimiento de bastante importancia es del orden del 70 a 80 % con este método de explotación.

Algunas especies de minerales se oxidan muy fácilmente provocando dificultades relacionadas con la recuperación en planta. Conocemos varios casos donde se puede apreciar una pérdida de recuperación de un 5% por solo hecho de que los sulfuros metálicos se han oxidado.

   4. La posibilidad de producción instantánea es baja en la primera fase, debido a que se extrae solamente el 40% del mineral   arrancado. Claro que una vez finalizado el arranque de un caserón, es posible la creación de un ciclo de producción más regular, compensado de este modo la baja producción de un caserón en la fase de arranque con cada uno en la fase de vaciado.

    5. La acumulación de mineral arrancado en los caserones durante la primera fase y antes de alcanzar un ciclo regular de producción, obliga a una inversión adicional necesaria para el arranque del 60% del mineral restante de esos caserones.

    6. Por último, es bastante engorroso controlar los costos y los rendimientos de este método de explotación, debido a la   influencia del mineral acumulado.

FORMAS DE DISMINUIR LAS DESVENTAJAS RELATIVAS A ESTE

METODO DE EXPLOTACION

Es posible la eliminación parcial de estas desventajas, adoptando las siguientes medidas:

1. Aumento de la velocidad de explotación.Para ello, la solución consiste en trabajar con caserones más reducidos, aumentando también los lugares de perforación. Efectivamente, si es posible explotar de manera más rápida, se eliminan automáticamente algunas de las desventajas, como son:

La oxidación del sulfuro será intensa y las paredes dispondrán de menos tiempo en deformarse.

La fase de vaciado se puede comenzar antes y, por lo tanto, los intereses del capital que representa este mineral acumulado, se aplican a un período más corto.

    2.   Disponer de mayores medidas de seguridad. En lo que a seguridad sé refiere como en:

Sostenimiento de las paredes. Se debe suponer de antemano, que las cajas van a empujar el mineral arrancado y que, por lo general, se van a derrumbar parcialmente durante el período de vaciado.

Formación de bóvedas. El otro factor importante en relación con la seguridad, es el que se refiere a la formación de bóvedas en el mineral arrancado. La dificultad de escurrimiento de la saca proveniente de la escasa diferencia entre el tamaño de los bolones y la reducida dimensión del caserón.

 UN CASERON ( fig. 1.1 )

  

 

VARIOS CASERONES ( fig. 1.2 )

Resumen del Método

1. Geometría del Yacimiento Aceptable Optimo

Forma Cualquiera Tabular

Potencia Cualquiera >3m

Buzamiento >30° >60°1

Tamaño Cualquiera Cualquiera

Regularidad Cualquiera Irregular

2. Aspectos Geotécnico Aceptable Optimo

Resistencia (Techo) >30 MPa >50 MPa

Resistencia (Mena) s/profundidad >50 MPa

Fracturación (Techo) Alta-media Media-Baja

Fracturación (Mena) Media-Baja Baja

Campo Tensional In-situ (Profundidad)

Cualquiera <1000 m

Comportamiento Tenso-Deformacional

Elastico Elastico

3. Aspectos Económicos Aceptable Optimo

Valor Unitario de la Mena Media-Alto Alto

Productividad y ritmo de Media-Baja NA

explotación