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SEMANA 1 – EXTRACCIÓN DE MINA A RAJO ABIERTO

EXTRACCIÓN MINA RAJO ABIERTO

SEMANA 1

Introducción a la minería a rajo abierto

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SEMANA 1 – EXTRACCIÓN DE MINA A RAJO ABIERTO

OBJETIVOS ESPECÍFICOS  

Distinguir características de los diferentes tipos de minas a rajo abierto. Comprender las etapas de gestión para la extracción de minas.

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OBJETIVOS ESPECÍFICOS ...................................................................................................................... 2 INTRODUCCIÓN ................................................................................................................................... 4 1.

MINAS A RAJO ABIERTO .............................................................................................................. 5 1.1

CONCEPTO ........................................................................................................................... 5

1.2

CARACTERÍTICAS ................................................................................................................. 6

1.3

TIPOS ................................................................................................................................... 7

1.3.1

CANTERAS.................................................................................................................... 7

1.3.2

CORTAS ........................................................................................................................ 7

1.3.3

DESCUBIERTAS............................................................................................................. 8

1.4

EXTRACCIÓN DE LA MINAS.................................................................................................. 9

1.4.1

GENERALIDADES.......................................................................................................... 9

1.4.2

ETAPAS DE GESTIÓN .................................................................................................... 9

COMENTARIO FINAL.......................................................................................................................... 17 REFERENCIAS ..................................................................................................................................... 18

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INTRODUCCIÓN

La minería a cielo abierto es, sin lugar a dudas, una actividad que genera un gran impacto ambiental, cultural y social. Por definición, se podría afirmar también que es una actividad insostenible, entendiendo que el recurso explotado se agotará en algún momento. A partir de la segunda mitad del siglo XX, la minería ha experimentado cambios profundos debido a las innovaciones técnicas y tecnológicas, pasando de la explotación subterránea a la explotación de minas a cielo abierto. La minería a rajo abierto, se basa en la remoción de la capa superficial de la tierra, permitiendo el acceso a los yacimientos. Los equipos de excavación y toda la gran maquinaria que se ha ido desarrollando, incluidas cintas transportadoras, tuberías de distribución, etc., permiten hacer frente a

cualquier barrera que la geografía presente. Sin ir más lejos, en cuestión de horas se pueden remover montañas enteras. En esta semana se revisará la operación en minas a cielo abierto, definiciones, tipos de minas y algunos de los procesos más importantes vinculados a la explotación. Chuquicamata

Fuente: http://www.visitchile.com

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1. MINAS A RAJO ABIERTO En Chile, las minas con estas características son Chuquicamata, Escondida, Pascua Lama, Zaldívar, Mantos Blancos, Collahuasi, Esperanza, etc. A nivel mundial, se podrían mencionar Tharsis y Rio Tinto (España); Alumbrera, Pirquitas y Manantial Espejo (Argentina); Ernest Henry (Australia) y El Cerrejón (Colombia).

Escondida

Fuente: http://www.mineriatotal.cl

A continuación, se revisarán las características y los tipos de minas a cielo abierto y se introducirá en los procesos de extracción.



A continuación, se invita a revisar los distintos sistemas de extracción, donde se incluyen diferencias entre minas a rajo abierto y subterráneas. Expo minerales 2013 - Sistemas de extracción - El cobre y sus procesos

1.1 CONCEPTO Cuando se habla de minas a rajo o cielo abierto, se hace referencia a aquellas cuyo proceso de extracción se realiza en la superficie del terreno. Por lo general, dicho proceso está asociado a maquinarias de gran tamaño.

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1.2 CARACTERÍTICAS En ocasiones, las minas a rajo abierto requieren de excavaciones a través de medios mecánicos o explosivos, para remover material que recubre la formación geológica que forma el yacimiento. Dicho material es llamado estéril.

Esperanza

Una de las principales características de las minas a cielo abierto, es la distancia del mineral con la superficie. Esta Fuente: http://www.nuevamineria.com distancia es de gran importancia, ya que existe un límite de sobrecarga a remover, previo a llegar al mineral. En cuanto a las características asociadas a su elaboración, los rajos, por lo general, se construyen con un ángulo de talud determinado y bermas que sirven para el carguío y transporte. Las actividades más características de este tipo de minas, se pueden ver en su sistema de explotación: descubiertas, canteras, cortas, terrazas, contorno, son algunos de los contenidos que se revisarán en las próximas semanas. Las actividades de excavación (al aire libre) generan una hondonada, producto de la lógica profundización de la tierra. Como ejemplo, se puede citar a la mina de Río Tinto, en España, cuya extracción inició hace 3.000 años. Métodos mineros y sistemas de explotación La minería a cielo abierto, basa su primera clasificación o submétodo de acuerdo a características estructurales que hacen variar los distintos tipos de materiales.       

Cortas Descubiertas Canteras Graveras Contorno Terrazas Otras

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1.3 TIPOS A continuación, se revisarán algunos tipos de explotaciones a cielo abierto, como son las canteras, cortas y descubiertas.

1.3.1 CANTERAS Las canteras están asociadas a la explotación de rocas ornamentales, industriales y materiales de construcción. Existen muchas canteras (son bastante comunes). Las canteras han sido utilizadas a lo largo de la historia; es posible remontarse a tiempos antiguos en donde fueron fuente de abastecimiento para distintas obras de construcción, aportando así al desarrollo de infraestructura. En la antigüedad, las canteras eran de tamaño pequeño y se encontraban cerca de los centros de consumo. El valor de los materiales extraídos era bastante reducido, lo que en la actualidad ha cambiado bastante. Las canteras pueden dividirse en: 1. Canteras en donde se busca obtener productos en forma de áridos. Un todo fragmentado. Por lo general, la extracción se asocia a bancos de gran altura y procesos poco cuidadosos. 2. Canteras en donde se busca la obtención de bloques de gran tamaño (paralepipédicos) para un posterior corte y elaboración. Para arrancar los bloques, estas canteras cuentan con un gran número de bancos, los cuales se abren para la posterior extracción.

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Se invita a revisar el siguiente video, donde se podrá conocer la explotación y restauración de una cantera. Explotación y restauración de una cantera

1.3.2 CORTAS En yacimientos de capas inclinadas, se efectúa la explotación tridimensionalmente por banqueo descendente1, dejando las secciones verticales en forma troncocónica. Si bien estos son métodos asociados a la minería metálica, se han adaptado en el último tiempo a los yacimientos de carbón.

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Banqueo: Rebajamiento o desmonte de un terreno, hasta llegar a nivel previsto.

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En cada nivel, la extracción se realiza en un banco. Debe existir desfase entre bancos con la finalidad de que las plataformas de trabajo permitan la operación eficiente de los equipos y con un estándar elevado de seguridad. En cuanto a las pistas de transporte, es importante adaptarlas a los taludes, permitiendo acceso a las diferentes cortas.

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En general, un talud es una zona plana inclinada. Específicamente puede referirse “a la pendiente de un muro, la que es más gruesa en el fondo que en la parte superior de éste, de modo que así resista la presión de la tierra tras él (extraido de: https://goo.gl/RWNnyc)

Este tipo de explotaciones están asociadas a profundidades bastante importantes, superando en algunos casos los 300 m, a excepción de los yacimientos de carbón, en donde el relleno de hueco con material estéril es poco probable. La vida útil de este tipo de explotaciones está entre los 15 a 20 años (al menos así es en la minería metálica). De todas formas, estas estimaciones siempre pueden ser refutadas con casos extremos.

1.3.3 DESCUBIERTAS Dragalina CAT 8200

Estos métodos de extracción se aplican, por lo general, en yacimientos acostados u horizontales, con recubrimientos de estéril inferiores a los 50 m. Se basa en avance unidireccional de un módulo con solo un banco, lugar desde el que se efectúa el retiro del estéril, vertiendo este último al hueco de las fases anteriores. En resumen, el mineral es sacado desde el fondo de la explotación, coincidiendo con el muro del depósito.

La maquinaria a utilizar dependerá del volumen de las reservas extraíbles, siendo las dragalinas las usadas de manera más frecuente en las minas de gran tamaño. En minas más pequeñas, y pensando en los costos, el uso de tractores orugas y excavadoras hidráulicas es lo más frecuente. Fuente: http://www.cat.com

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1.4 EXTRACCIÓN DE LA MINAS A continuación se revisarán los procesos de extracción en minas a rajo abierto. Esto incluye etapas previas a la operación, la operación en sí y la coordinación con áreas de soporte.

1.4.1 GENERALIDADES La operación de una mina involucra una serie de factores. Intervienen un sinfín de profesionales, distintas máquinas y equipos y todo debe fluir en perfecta coordinación para obtener procesos eficientes, seguros y que estén acordes con los resultados esperados.

1.4.2 ETAPAS DE GESTIÓN Los procesos de explotación, están rodeados por una serie de instancias que le dan contexto y permiten ejecutarlo de manera correcta. En ese sentido, es importante revisar como los aspectos geológicos, la planificación y la operación dura, se vinculan para poder obtener los resultados esperados.

1.4.2.1 GEOLOGÍA La geología aporta con información vital, como las características físicas, químicas y mineralógicas del material que se pretende extraer. La geología, es importante para:   

Tener un conocimiento detallado de las características que condicionan la explotación minera del yacimiento. Fijar los límites geográficos de la explotación. Encontrar yacimientos de características parecidas en los alrededores del área que se pretende explotar.

Todos estos análisis involucran una serie de aspectos diferentes, pero a la vez complementarios, los cuales permiten obtener información respecto a la naturaleza de la roca, la tectónica que las afecta, etc.

1.4.2.2 PLANIFICACIÓN Como en todo proceso productivo, la planificación es esencial. En este contexto, la elaboración de un plan minero considera los distintos estudios que entregan la relación óptima entre la capacidad de extracción y beneficio del mineral. Dicha relación se lee en toneladas de material a producir

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año a año. Considerando la capacidad de operación establecida, se define la secuencia óptima de extracción, compatibilizando las características de la operación con los resultados económicos esperados en un período prolongado de tiempo. Esta secuencia o plan minero considera el período en el cual se alcanza la vida útil de la mina. Un buen plan minero debe entregar definiciones que permitan garantizar que la operación sea eficiente y confiable.

1.4.2.3 OPERACIONES Para detallar la operación minera, es necesario concentrarse en el movimiento de material en la mina, considerando las fases de perforación, tronadura, carguío y transporte. o

PERFORACIÓN

Se entenderá por perforación, a la actividad que se ejecuta con el objetivo de abrir huecos en el macizo rocoso con la geometría y distribución correcta. En dichos huecos, se dispondrán cargas explosivas. En la pequeña minería, la rotopercusión es el sistema más común, el cual utiliza energía neumática y cuyos componentes más importantes son la perforadora manual; las barras que transmiten la energía por la acción del pistón; el bit, que es el elemento cortante del macizo rocoso y el fluido que realiza la limpieza y evacuación del detritus2.

Fuente: www.codelcoeduca.cl

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Material residual del proceso de perforación, producto de la penetración de la roca.

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Perforación en rajo abierto: Perforadora track drill

La perforación en minas a cielo abierto, puede llevarse a cabo con equipo tipo jack leg o track drill (equipos livianos). Estos se utilizarán dependiendo de la altura del banco. La profundidad de la perforación tiene que ser exactamente igual a la altura del banco, sumando a esto la pasadura, la que por lo general está entre 0 a 0,4 veces el burden (separación que existe entre un tiro y la cara libre). -

Fuente: www.mch.cl

Es importante utilizar perforación húmeda o, bien, captadores de polvo. Los frentes de trabajo deben ser controlados permanentemente, para así evitar accidentes producto de desprendimientos o cualquier problema que impacte en la estabilidad de las paredes y crestas de los bancos. Perforadora jack leg

Fuente: www.atlascopco.com

o

TRONADURA

La tronadura, tiene por objetivo el arranque del mineral del macizo rocoso, siendo lo más eficiente posible en cuanto al aprovechamiento de la energía liberada. Este aprovechamiento se logra aplicando la energía justa para la fragmentación del mineral, disminuyendo así la posibilidad de daños en las cajas y techo de la labor minera. La tronadura implica el uso de explosivos, lo que sugiere que las personas que intervendrán con estos productos deben contar con su respectiva licencia de manipulación de explosivos, la cual es otorgada por la autoridad fiscalizadora.

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El control del transporte, uso y manejo de explosivos en el interior de las faenas, es de exclusiva competencia del Sernageomin.

Actividades previas a la tronadura: 1. Desde que se inician los preparativos de carguío, el área debe ser aislada. El uso de señalizaciones de advertencia es común, al igual que la suspensión de toda actividad que no esté relacionada y se encuentre dentro del sector de tronadura. 2. En la zona aislada, solo se debe permitir a personal debidamente autorizado. Cebo o prima: Se entiende por cebo, al conjunto formado por un explosivo secundario y un fulminante que se inserta en él para comenzar la detonación del explosivo (dinamita). Mecha de seguridad o guía de fuego: El propósito de esta mecha, es la transmisión del fuego generado por encendedor o fósforo hacia el fulminante. La guía es un cordón con pólvora en su interior, la cual está protegida por múltiples capas de distintos materiales, entre ellos hilo de algodón, papel impermeabilizante, plástico y brea. Los cebos deben ser preparados justo antes de ser usados. Dicha actividad de preparación tiene que efectuarse cerca del área a tronar, cuidando que el sector esté libre de riesgos como, por ejemplo, caídas de rocas. Nonel: El nonel es un iniciador no eléctrico que puede sustituir la preparación de un cebo. Está constituido por un fulminante, el cual se conecta a un tubo que puede conducir la onda explosiva.

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El nonel necesita un explosivo secundario de gran velocidad, como la dinamita.

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A continuación se podrán ver dos tipos de tronaduras, una que corresponde a la minera Andina y la otra a Chuquicamata. Tronadura minera Andina: Tronadura minera andina rajo abierto sur-sur J.M.V.F. Tronadura Chuquicamata: Tronadura - Chuquicamata

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CARGUÍO

Una vez obtenido el material tronado, este es cargado en camiones de gran tonelaje, labor que se lleva a cabo con palas eléctricas y cargadores frontales. Esta actividad se realiza desde que el banco queda disponible después de la tronadura. Una pala eléctrica puede cargar entre 70 y 100 toneladas de una vez, por lo que con 3 movimientos pueden cargar un camión. Una pala requiere, al menos, 65 m de ancho como frente de carguío. De acuerdo a los especialistas en palas mineras, los puntos a evaluar en la selección de un equipo de carguío, son 3:

Maniobra de carguío de una pala minera

Fuente: www.mch.cl

1. Aspectos económicos 2. Aspectos técnicos 3. Aspectos operacionales

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Maniobra de carguío de una pala minera

Los aspectos técnicos se asocian, principalmente, a las características del yacimiento, altura de banco, producción requerida en el plan, disponibilidad mecánica, compatibilidad con equipos de transporte, etc.

En cuanto a los criterios operacionales, se efectúa una evaluación del entorno en donde se opera. Acá se verifica la existencia de polvo que pueda generar daño en Fuente: www.mch.cl sistemas hidráulicos y complicaciones en el mantenimiento. También se revisa la posibilidad de instalar subestaciones eléctricas para alimentar equipos, etc. Los aspectos de seguridad también son parte fundamental del análisis, constituyendo todo lo anterior una evaluación completa que garantice una mayor productividad. Los cargadores frontales tienen una capacidad más reducida, por lo que en minas grandes solo son utilizados para trabajos puntuales. Últimamente se han desarrollado cargadores que se equiparan en capacidad de carga con las palas, pero aún no están totalmente masificados. Cargador frontal minero

Fuente: www.inacex.cl

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TRANSPORTE

Los camiones de gran tonelaje, permiten transportar el material mineralizado y el material estéril. Estos camiones tienen distintas capacidades de carga. Pueden mover 240 o 300 toneladas sin

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problemas (y aún más). El transporte del material se ejecuta desde el frente del carguío hacia distintos destinos. El material con ley es llevado al chancador primario, el estéril va a los botaderos y los minerales de baja ley a botaderos de características especiales.

Liebherr T 282C

Caterpillar de mando eléctrico 795 F AC

Fuente: http://www.tecnologiaminera.com

Fuente: http://www.mch.cl

1.4.2.4 MANTENCIÓN El mantenimiento es parte fundamental de todo proceso minero. El principal objetivo es salvaguardar la disponibilidad eléctrica y mecánica de todas las máquinas y equipos que se utilizan en los procesos mineros. Los equipos involucrados en la explotación minera, son utilizados de manera intensiva, lo que convierte al mantenimiento en una actividad crítica. La continuidad de la operación está supeditada al funcionamiento de máquinas y equipos. En función de lo anterior, la mirada del mantenimiento ha evolucionado, posicionando a la productividad en el centro. Esto se ve reflejado en la disminución de los tiempos de detención de los equipos, para que puedan estar a disposición de la operación lo antes posible. Actividades como el mantenimiento preventivo e incluso el mantenimiento “predictivo”, han ido tomando fuerza en una actividad que requiere de fluidez operacional constante. Próximos desafíos: La automatización de los procesos y la operación remota, son parte de una tendencia mundial. Los beneficios están asociados a los costos operacionales y a la reducción del riesgo de accidentes y

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enfermedades profesionales. En cuanto al mantenimiento de estos sistemas, se aprecia una mayor complejidad, lo que requiere de nuevas y mejores competencias técnicas.

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Actualmente, las tecnologías de monitoreo y la sofisticación de los equipos, han obligado a que la actividad de mantenimiento se profesionalice cada vez más, lo que se traduce en contar con profesionales y técnicos cada vez más preparados.

1.4.2.5 ADMINISTRACIÓN Las áreas administrativas son un pilar importante para soportar todo tipo de operación. La administración de recursos humanos (RR.HH.), de adquisiciones, contratos, incluso de seguridad, es parte fundamental de la operación. En líneas generales, la actividad minera involucra a una serie de empresas contratistas, lo que implica la administración de diversos contratos y una coordinación total para garantizar que el trabajo fluya de buena manera.

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La ley de subcontratación N.º 20123, ha regularizado el funcionamiento de empresas contratistas en distintos ámbitos. En la actividad minera, la aplicación de esta ley es vital para el correcto funcionamiento de las diversas empresas contratistas. El siguiente link explica en detalle esta ley: Ley de Subcontratación

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COMENTARIO FINAL La minería es una actividad fundamental para la economía chilena, esto debido al impacto que tiene en el PIB, como también a la gran cantidad de puestos de trabajo que genera. En discusión está el real beneficio que tienen las regiones que alojan a la gran minería, tema que estará en la agenda política de nuestras autoridades. Otros temas álgidos asociados a la actividad minera y que se toman la opinión pública, son los referidos a la ley reservada del cobre, los permisos para nuevos proyectos mineros y su impacto ambiental, la baja del precio del cobre, etc. Todo lo anterior refleja que Chile es, sin lugar a dudas, un país minero y, como tal, debe estar a la vanguardia en todo lo referente a la minería. La minería a rajo abierto está en constante proceso de evolución. Las nuevas tecnologías demandan mayores competencias técnicas y, por tanto, el gran desafío es poder generar profesionales que estén a la altura requerida por la gran minería chilena.

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REFERENCIAS Codelco (s. f.). Disponible en: https://www.codelcoeduca.cl/ Mineroambiental.blogspot.cl (2012). Recuperado de: http://mineroambiental.blogspot.cl Sernageomin (2017). Disponible en: http://www.sernageomin.cl

PARA REFERENCIAR ESTE DOCUMENTO, CONSIDERE: IACC (2017). Introducción a la minería a rajo abierto. Extracción de Mina a Rajo Abierto. Semana 1.

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