trabajo de piques vs rampas costos

Trabajo de Investigación de Piques vs Rampas

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TRABAJO DE INVESTIGACIÓN

DE

PIQUES vs RAMPAS

(COSTOS)


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TRABAJO DE INVESTIGACIÓN DE PIQUES vs RAMPAS

COSTOS

1. INTRODUCCIÓN

Desde la antigüedad, el hombre viene explotando los recursos minerales que la naturaleza le ofrece.Generalmente, la metodología más barata consiste en la explotación desde superficie de los afloramientos demineral con el sistema conocido por cielo abierto.

Otras veces, la disposición de la capa o del filón de mineral obliga a su explotación subterránea. Mientras elmineral no se encuentre a excesiva profundidad, el método de extracción de mineral más habitual es porejecución de rampas, galerías y túneles que permitan el acceso hasta la zona de minado.

Hay momentos en que esta distancia se hace excesiva debido a la profundidad a la que empieza a encontrarse elmineral. Esto se acentúa aún más cuando los sondeos diamantinos que se efectúan desde dentro de lasexplotaciones acceden a nuevas zonas aun más profundas en las cuales el mineral está presente. Llegado estemomento, uno se ve obligado a replantear el sistema de extracción. La alternativa más usual es emplear unsistema de pique vertical que permite el acceso de los operarios a las zonas más profundas de un modo másrentable y rápido, extrayendo el mineral por izado de vagones o Skip, bien hasta superficie, bien hasta nivelesintermedios.

Por ello es frecuente que ciertas minas, a medida que transcurren los años y ven que sus reservas minerales vanquedando cada vez más profundas, se replanteen la sustitución de su sistema de extracción habitual por el deizado por piques.

También cabe comentar que las técnicas actuales de exploración mediante sondeos diamantinos que alcanzangrandes distancias permiten cubicar las reservas existentes más profundas y con mayor exactitud, pudiéndosepor tanto planificar la mina con más rigor y decidir de antemano qué tipo de equipamiento va a ser el másadecuado para la extracción del mineral durante toda la vida de la mina.

2. GENERALIDADES

Los piques son labores verticales que sirven de comunicación entre la mina subterránea y la superficie exteriorcon la finalidad de subir o bajar al personal, material, equipos y el mineral.

La construcción se hace normalmente de arriba para abajo, por método de bancos de tal manera que se perfora ydispara la mitad de la superficie del fondo del pique y esta operación se hace en forma alternada hasta suterminación. Las paredes del pique se disparan con Smoth Blasting (voladura controlada) para conseguir unapared lisa o superficie plana.

La sección puede ser circular o rectangular, dependiendo del diseño. Puede tener dos o más compartimentos, losque dependen de la capacidad y de las instalaciones con que cuenta la operación, por lo que cada sección puedeser:

Para la jaula y su contrapeso

Para los baldes o Skips

Para tuberías de agua, aire, relleno.

Para cables eléctricos

Para caminos.


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3. TIPOS DE PIQUES

3.1. PIQUES VERTICALES:

Es una labor que tiene una inclinación superior a 45º, y que puede usarse para la extracción de personal ymineral.

3.1.1. POSICIÓN DEL PIQUE RESPECTO A LA VETA

Se pueden presentar las siguientes alternativas:

Al pendiente

Interceptando la veta

Al yacente

PIQUE EN EL PENDIENTE (Fig. N° 1)

Ventajas

Desarrollo ordenado, buenos pilares de protección.

Permite encontrar vetas paralelas

Desventajas

Costo excesivo, debido al desarrollo en estéril.

Deslizamiento, al encontrar la veta. Se pierde estabilidad yel control del terreno.

Se puede llegar a perder el pique.

PIQUE INTERCEPTANDO LA VETA (Fig. N° 2)

Ventajas.

Fácil acceso al yacimiento. Genera rápido el flujo de caja.

El costo de desarrollo inicial es menor.

El desarrollo es más armónico en los niveles

Desventajas.

Problema de control del terreno

Pilares de protección en mineral

Alto costo de mantención.

PIQUE AL YACENTE (Fig. N° 3)

Ventajas.

Tiene mayor preferencia.

Seguridad y extracción más fácil aprovechando la gravedad.

Más económico con respecto a los anteriores.

Fig. Nº 1

Fig. Nº 2

Fig. Nº 3


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Desventajas.

A mayor profundidad, mayor será el avance por estéril.

3.2. PIQUES INCLINADOS

Pique inclinado por la veta

Pique inclinado por la yacente

3.2.1. PIQUE INCLINADO POR LA VETA

Es caro en su construcción y poco eficiente.

Su inclinación puede ser uniforme, lo que nos dice que puede tener una mayor capacidad de extracción.

Las irregularidades de la veta entorpecen el transporte, cambios bruscos aumentan los costos de extracción ydisminuye su capacidad por una velocidad de arrastre menor.

Requiere dejar pilares de protección para el pique.

3.2.2. PIQUE INCLINADO POR LA YACENTE

El manteo variable hace imposible la inclinación uniforme por el yacimiento y debe ubicarse en el yacentepor estéril.

Carguío directo, poca mantención (poca fortificación), ya que si es por mineral, en las cajas del mineral hayun mayor peligro de derrumbes.

Es caro, requiere estocadas estaciones en la roca

No entrega informaciones del yacimiento, por correrse en estéril.

4. DISEÑO DE PIQUES

4.1. PARÁMETROS INICIALES

Primero se realiza una campaña de exploración para evaluar las reservas del yacimiento. A continuación seinterpretaron los mismos y se hizo un estudio geológico detallado y un modelo del yacimiento con las zonassusceptibles de ser explotados.

Una vez definido el yacimiento, se procedieron a estudiar los diferentes sistemas de extracción posibles,analizando sus ventajas, inconvenientes y posibles inversiones.

En cuanto al personal y materiales, iban a ser introducidos y extraídos por jaula a través de un pique vertical.

En la figura Nº 1 se muestra la zona mineralizada

Ahora que se tiene la zona mineralizada se procede a evaluar el método de extracción más óptimo analizandocostos de operación. Se dan tres métodos de extracción rampa y camiones, pique vertical o un pique inclinado.

Para extraer el mineral de mina subterránea en yacimientos que no tiene encampane, se tendrá que construir unpique, el que va a variar en longitud y la capacidad del tonelaje de extracción.


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Figura Nº 1

4.2. EVALUACIÓN DEL MÉTODO DE EXTRACCIÓN

Teniendo la zona mineralizada se procede a evaluar el método de extracción de los minerales de la veta:

4.2.1. RAMPA Y CAMIONES

El método de extracción por rampa y camiones nos puede ser útil hasta un nivel pero de ahí para adelante yasería muy costoso como vamos a ver más adelante en una evaluación económica.

En la figura Nº 2 se muestra un sistema de rampas para esta veta.

Figura Nº 2


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4.2.2. PIQUE VERTICAL

Ahora evaluamos la construcción de un pique vertical, hay que señalar q el diseño de un pique depende muchodel tonelaje q se quiere transportar este pique vertical está diseñado para extraer 6 Ton en su Skip. En la figurase muestra un perfil longitudinal del pique vertical interceptando la veta.

Este es un pique vertical de forma circular cuyas medidas se muestran en el siguiente diseño.


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4.2.3. PIQUE INCLINADO

Como ya se menciona anteriormente este tipo de pique viajando por toda la veta desde la superficie, este piqueestá diseñado para extraer 9 Ton de mineral con dos Skips uno de ida otro de vuelta.

En la figura se muestra el perfil longitudinal del pique inclinado.

Este es un pique inclinado de forma rectangular que viaja por toda la veta, su diseño se muestra en la siguientefigura.


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4.3. DISEÑO DEL PIQUE

Para los efectos del diseño se está considerando lo siguiente:

Sección rectangular de excavación 3.60 x 5.50 m, a separación vertical (set) de 2,0 m, estructura de madera contres compartimentos; 2 para los Skips y 1 para el camino y servicios.

Se escoge la sección rectangular debido a las siguientes razones:

Máximo aprovechamiento del área excavada.

Tamaño de los compartimentos nos permite colocar Skips acorde a nuestras necesidades

Proceso de excavación y armado de set rápidos.

Fácil acceso para reparaciones y mantenimiento.

4.3.1. PARÁMETROS DE DISEÑO

Se ha tomado en cuenta lo siguiente:

Propósito del pique: El principal propósito es la extracción del mineral y desmonte. También nos servirá paraservicios (de personal, agua, aire, cables eléctricos).

Localización: Para ello, en primer lugar, hemos establecido lo siguiente:

Situación de la superficie de la mina.

Ubicación, profundidad y extensión del mineral.

Número de niveles de trabajo.

Accesibilidad del mineral y desmonte.

Estabilidad del terreno.

El futuro plan de expansión del pique.

Tamaño de los compartimientos: Para determinar el tamaño más adecuado se han listado los materiales que vana ser transportados, en nuestro caso, mineral, desmonte y el personal. Otro factor tomado en cuenta loconstituyen las áreas para servicios como son líneas de agua, aire, cables eléctricos y de comunicación, otro esel área para camino. El material usado es viga de madera pino Oregón de 8” x 8”.

Forma exterior: Una forma rectangular, set espaciados a cada 2,0 m, siempre y cuando el terreno seacompetente y en este caso es posible realizar un revestimiento con Shotcrete, de los datos obtenidos al loguearlos testigos y por las recomendaciones del estudio geomecánico.

Forma interior: El arreglo interior del pique se ha diseñado teniendo en cuenta el número y tamaño de loscompartimentos requeridos la orientación y la forma exterior del pique.

“A continuación se presentara porque se decidió elegir el pique inclinado y no el vertical o el sistema decamiones y rampa todo tiene que ver con un aspecto muy importante, COSTO.”

5. EVALUACIÓN ECONOMICA

Todos los costos de las tablas están expresados en Dólares Americanos.


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Inversión

INVERSIONALTERNATIVA

RAMPA YCAMIONES

PIQUEVERTICAL

PIQUEINCLINADO

INGENIERIA 20 000 280 000 205 000

EXCAVACION 1 761 000 2 073 834 2 237 935

OBRAS CIVILES 0 59 568 95 628

EQUIPOS 2 725 000 1 606 050 1 576 623

TRANSPORTE Hz 0 400 768 21 652

EQUIPOS ELECTRICOS 0 74 000 98 000

EQUIPAMIENTO PIQUE 0 350 000 320 150

TOTAL 4 506 000 4 844 219 4 554 988

CONTINGENCIAS (10%) 450 600 484 422 455 499

TOTAL 4 956 600 5 328 641 5 010 487

Costo por Tonelada

ALTERNATIVACOSTO PROMEDIO POR TON TRANSPORTADA

OPERACIONAL INVERSION TOTAL

RAMPA Y CAMIONES 2.01 0.56 2.57

PIQUE VERTICAL 0.95 0.6 1.55

PIQUE INCLINADO 0.81 0.57 1.38

Resumen de costos

ITEMALTERNATIVA

RAMPA YACAMIONES

PIQUEVERTICAL

PIQUEINCLINADO

COSTO OPERACIONAL (US$) 8 344 012 4 563 264 3 966 520

COSTO INVERSION (US$) 2 990 192 4 036 475 3 658 940

TOTAL (US$) 11 334 205 8 599 739 7 625 460

DESEMBOLSO EN 12 AÑOS (US$) 22 639 635 13 651 519 12 153 395

5.1. ANALIZANDO COSTOS DE LOS CUADROS MOSTRADOS SE DEDUCE LO SIGUIENTE:

Si las reservas de mineral solo alcanzaran hasta el nivel –17, entonces la mejor opción sería mantener elsistema con rampa y camiones.

El pique inclinado es la mejor opción debido al plunge del cuerpo mineralizado, lo cual reduce el transportehorizontal significativamente.

La opción del pique inclinado es 15% más barato que el de pique vertical y 35% más barato que el sistemacon rampa y camiones.

6. VOLADURA EN CONSTRUCCION DE PIQUES

Los métodos de ejecución de piques pueden dividirse en tres grupos:

Método de banqueo

Método de espiral

Métodos de sección completa


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6.1. MÉTODO DE BANQUEO

Este método es adecuado para piques de sección cuadrada o rectangular. Consiste en perforar en cada pega lamitad del fondo del piso, que se encuentra a una mayor cota, dejando la otra mitad para la recogida de aguas, sifuera necesario, o como hueco libre.

Las voladuras actúan como en pequeños bancos con un frente libre, desplazando el material hacia el hueco de lapega anterior.

El sistema de perforación suele ser manual con martillos neumáticos.

6.2. MÉTODO DE ESPIRAL

Se aplico inicialmente en Suecia y consiste en excavación el fondo del pique en forma de una espiral, cuyaaltura de paso dependerá del diámetro del pique y el tipo de terreno a fragmentar. Dentro de cada corte se vuelauna sección de la espiral con un ángulo lo suficientemente grande como para que el tiempo que exige realizar uncorte completo coincida con un múltiplo entero del tiempo de trabajo disponible.

Los barrenos en cada radio se perforan paralelos y con la misma longitud, ya que siempre existirá una cara libreque en cada posición desciende.

Además de las ventajas de rendimiento y costos que presenta este método, otras particularidades interesantesson que pueden sincronizarse la longitud del corte en función de la organización del trabajo, son sencillos losesquemas de perforación y sistemas de voladura y no se necesitan perforistas con mucha experiencia.

Por último, como el escombro siempre queda en la parte más profunda el equipo de carga puede trabajar con unalto rendimiento.

6.3. MÉTODO DE SECCIÓN COMPLETA

Los métodos de sección completa se utilizan con mucha frecuencia en la excavación de piques tanto secciónrectangular como circular.

Las técnicas de disposición de los barrenos son diversas, pues de forma similar a lo que sucede en el avance detúneles y galerías, es necesario crear inicialmente con algunos barrenos una superficie libre, a no ser que sedisponga de un taladro de gran diámetro o chimenea de expansión. Los tipos de voladuras empleadas son: concuele en “V” cónico, paralelo y con barreno de expansión.

7. TRAZOS PARA PIQUES


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7.1. DISEÑO DE ANILLOS CON BARRENOS VERTICALES

En la siguiente sección un procedimiento pasó por paso para el diseño de este tipo de tiros.

7.1.1. DETERMINACIÓN DEL BORDO

El bordo para la voladura de un tiro se determina de la misma manera que en una superficie.

er

e DSG

SGB

5.1

2012.0

Donde:

B = BORDO (m)

SG. = GRAVEDAD ESPECÍFICA O DENSIDAD DE EXPLOSIÓN (g/cm3)

SG, = GRAVEDAD ESPECÍFICA O DENSIDAD DE LA ROCA (g/cm3)

7.1.2. NÚMERO DE ANILLOS

1

2

B

B

BR

N

SH

R

Donde:

NR = NÚMERO DE ANILLOS

RSH = RADIO DE TIRO (m)

B = BORDO (m)


12

7.1.3. BORDO REAL

12

2

R

SHA N

RB

7.1.4. ESPACIAMIENTO DE LOS BARRENOS EN CADA ANILLO (ESTIMADO)

S = B

Donde:

S = ESPACIAMIENTO (m)

B = BORDO (m)

7.1.5. NÚMERO DE BARRENOS POR ANILLO

S

RN R

H

2

Donde:

NH = NÚMERO DE BARRENOS POR ANILLO.

RR = RADIO DE ANILLO (m)

S = ESPACIAMIENTO (m)

7.1.6. ESPACIAMIENTO REAL POR ANILLO

H

R

N

Rs

2

7.1.7. PROFUNDIDAD DE AVANCE

L = 2 B

Donde:

L = AVANCE (m)

B = BORDO (m)

7.1.8. SUB BARRENACION

J = 0.3 B

7.1.9. TACO

T = 0.5 B


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7.1.10. ÁNGULO DE AJUSTE

LO =0.1 + H(TAN 2º )

Donde:

LO = ÁNGULO DE AJUSTE (m)

H = PROFUNDIDAD DE BARRENO (m)

7.1.11. TIEMPO DE RETARDO

Mínimo 100 – 150 ms o retardos LP por anillo o retardos en espiral hacia fuera.

8. EJEMPLO

8.1. INFORMACIÓN DADA:

DIÁMETRO DE TIRO = 7.0 m

DENSIDAD DE LA ROCA = 2.6 g/cm3

DENSIDAD DEL EXPLOSIVO = 1.3 g/cm3

DIÁMETRO DE LA CARGA = 38 mm

BORDO (IDEAL)

et

e DSG

SGB

5.1

2012.0

385.16.2

3.12012.0

xB

NÚMERO DE ANILLOS

12

B

BR

NSH

R

4114.1

2

14.15.3

RN

BORDO (REAL)

mx

xB

N

RB

A

R

SHA

1142

352

12

2


14

ESPACIAMIENTO

S = B = 1m

NÚMERO DE BARRENOS POR ANILLO:

Anillo1 314.31

5.021

xxN H

Anillo2 942.91

5.122

xxN H

Anill3 157.151

5.223

xxN H

Anillo4 2299.211

5.324

xxNH

TOTAL DE BARRENOS / VOLADURA = 49 BARRENOS / VOLADURA

ESPACIAMIENTO REAL POR ANILLOS

Anillo1 mN

RS

H

R 04.13

14.32

Anillo2 mN

RS

H

R 04.19

42.92

Anill3 mN

RS

H

R 04.115

7.152

Anillo4 mN

RS

H

R 00.122

99.212

PROFUNDIDAD DE AVANCE

L = 2 B = 2 X 1 = 2 m

SUB – BARREACIÓN

J = 0.3 B = 0.3 X 1 = 0.3 m

TACO

T = 0.2 B = 0.5 X 1 = 0.5 m


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ÁNGULO DE AJUSTE

LO = 0.1 + 2.3 (tan 2º) = 0.1 + 2.3 x 0.035 = 0.18 m

TIEMPO DE RETARDO

Utilice 4 periodos de retardos LP o retardos progresivos en los anillos.

EXPLOSIVO TOTAL:

KgxxxExp

xxxExp

dexPCxNExp HT

1303.1134.18.149

3.14000

38)5.03.2(49

2

VOLUMEN TOTAL

322 97.7614.325.3 mxxHR

FACTOR DE CARGA

337.1

97.76

130

m

Kg

m

KgPF

9. VISTA ISOMETRICA DEL PIQUE INCLINADO TERMINADO


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FOTO DE INTERIOR DEL PIQUEComo se puede observar hay presencia de dos rieles y una escalera.

10. CONCLUSIONES

Como se puede observar en el análisis comparativo, la mejor opción es la de la construcción de un piqueinclinado ya que nos arroja un valor presente neto mayor que el de pique vertical y de las rampas.

Al tener un pique, además de la extracción de mineral y desmonte, transporte de personal y materiales, lopodemos usar como un medio de ventilación ya que el aire fresco ingresará a la mina.

Se escogió una sección rectangular. Para un máximo aprovechamiento del área mantenimiento.

El objeto de la construcción del pique es contar con un sistema eficiente de extracción de mineral ydesmonte, transporte de personal y movimiento de materiales o maquinarias mediante izaje por Skips y jaula,con el propósito de cumplir las expectativas de producción actual y a futuro.

El costo de ejecución netamente de pique inclinado es menor comparado con el sistema de rampas y piquevertical, además de que el tiempo de ejecución es menor.

Comparando costos, vemos que teniendo un pique nuestros costos US$/tcs son mucho menores,aproximadamente en 15 % en comparación con el pique vertical y 36 % comparado con el de rampas ycamiones.

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