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UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL. CARRERA DE MINAS

TEMA: DESTAPE DE UN YACIMIENTO CON ÁNGULO DE 80 °

INTEGRANTES: •

Erick Rolando Logroño Díaz

•

Christopher Orlando Pinto Morocho

•

Jhustina Monserrath Valverde Rivera

ASIGNATURA: Introducción a la Minería DOCENTE: P.H.D. Marco Zaldumbide 2020 – 2020

1

Tabla de contenido 1.

Introducción .......................................................................................................................3

2.

Objetivos .............................................................................................................................4 2.1.

General ........................................................................................................................4

2.2.

Específicos ...................................................................................................................4

Descripción del yacimiento ................................................................................................5

3.

3.1.

Yacimiento mineral ....................................................................................................5

3.1.1.

Yacimiento mineral aurífero ..............................................................................6

3.1.2.

Yacimiento aurífero del proyecto ......................................................................6

Diseño y elección del método de destape del yacimiento .................................................6

4.

4.1.

Piques de destape ........................................................................................................7

Preparación del campo minero .........................................................................................8

5.

5.1.

Cruceros ......................................................................................................................8

5.2.

Galerías .......................................................................................................................9

5.3.

Parques de enganche ................................................................................................10

Método de explotación .....................................................................................................11

6.

6.1.

Método de hundimiento ...........................................................................................11

6.1.1.

Condiciones de aplicación ................................................................................11

6.1.2.

Desarrollo del método.......................................................................................12

6.1.3.

Labores de arranque ........................................................................................13

6.1.4.

Operación del Método ......................................................................................14

6.1.5.

Trasiego .............................................................................................................14

6.1.6.

Manejo del material..........................................................................................18

Control de la presión rocosa ............................................................................................18

7.

7.1.

Sostenimiento ............................................................................................................19

8.

Conclusiones .....................................................................................................................20

9.

Referencias bibliográficas ................................................................................................21

10.

Anexos ...........................................................................................................................22

2

1. Introducción La minería es una de las industrias más desarrolladas en las últimas décadas ya que es la encargada de la explotación de los recursos minerales que son la materia prima para la elaboración de materiales de construcción, aparatos tecnológicos, productos de uso cotidiano, etc. Para la explotación de un recurso mineral se debe realizar una serie de estudios previos para la optimización de costos; se debe conocer la cantidad de reservas disponibles, la forma, ubicación del yacimientos y geomorfología de la superficie, entre otros. En este caso el método de explotación será subterránea para lo cual se diseñará un proyecto tomando en cuenta las condiciones dadas para el yacimiento.

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2. Objetivos 2.1.

General

Diseñar el destape de un yacimiento con un ángulo de 80° tomando en cuenta las condiciones del yacimiento para realizar el franqueo del campo minero.

2.2. •

Específicos

Determinar el tipo de destape a utilizarse en este yacimiento tomando en cuenta la potencia, extensión y tipo de roca.

•

Determinar la ubicación de las labores capitales, galerías, chimeneas, parques de enganche que se deben realizar en la infraestructura.

•

Elegir un método de extracción del material mineralizado que genere bajos costos y mayor producción, de acuerdo con las condiciones del yacimiento.

•

Aplicar los conocimientos adquiridos en clases sobre minería subterránea.

4

3. Descripción del yacimiento Para explotar los depósitos minerales de manera subterránea se necesita planificar las labores mineras como piques, chimeneas, galerías, rampas, entre otros. El proyecto consiste en realizar el destape de un yacimiento aurífero masivo. El yacimiento posee una potencia de 10 metros, una profundidad explorada aproximada de 800 metros, un largo de 800 metros y una sobrecarga de 300 metros; tiene un ángulo de inclinación de 80°, por lo que se denomina al yacimiento como vertical. La roca que se encuentra en el yacimiento es competente. Tabla 1: Dimensiones del yacimiento Dimensiones

Valor

Unidad de medida

Profundidad

800

(m)

Largo

800

(m)

Potencia

10

(m)

Sobrecarga

300

(m)

Ángulo de inclinación

80

(°)

Elaborado por: Grupo B

3.1.

Yacimiento mineral

Es un sector de la corteza, en el cual, y como resultado de diferentes procesos geológicos, se ha producido la concentración de una o varias sustancias útiles, que según su cantidad, calidad y elementos de ocurrencia; su explotación es económicamente rentable.

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3.1.1. Yacimiento mineral aurífero Los yacimientos minerales auríferos, son cuerpos geológicos mineralizados, de los cuales podemos extraer en forma rentable el oro, el mismo que se encuentra, por lo general, como un metal nativo, formando aleaciones con el cobre, la plata, el osmio, el indio y otros elementos, en diferentes proporciones. También el oro se encuentra asociado a otros minerales como el cuarzo, sulfuros (pirita, calcopirita, arsenopirita, galena, esfalerita, etc.), calcita, baritina y otros. (SAAC Ingenieros

SRL,

2004).

3.1.2. Yacimiento aurífero del proyecto La geometría del yacimiento aurífero es de tipo masivo y el tipo de roca es competente. La ley de oro equivalente es de aproximadamente 3 g/t. (SAAC Ingenieros SRL, 2004).

4. Diseño y elección del método de destape del yacimiento Después de haberse explorado detalladamente un yacimiento se procede a su explotación. El destape consiste en la unión de la mina con la superficie por medio del franqueo de galerías. Se determinó que para nuestro yacimiento se aplicarán labores de destape verticales con la utilización de piques verticales, esto se determinó por las condiciones dadas. La línea de máximo desplome será de forma circular.

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Figura 1: Dimensiones del yacimiento Elaborado por: Grupo B

4.1.

Piques de destape

Los piques son perforaciones que se realizan en forma vertical o inclinada para llegar desde la superficie hasta el yacimiento; los piques deben estar ubicados en zonas estables, para determinar la zona a realizarse los piques se realiza sondeos. Como se definió anteriormente el yacimiento se lo realizará con piques verticales. El diámetro del pique principal es de 12 metros y el pique de ventilación de 12 metros, ambos piques tendrán una profundidad de 540 metros. Se utilizará un pique ciego para reducir los gastos en la construcción de cruceros.

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Figura 2: Pique principal y de ventilación Elaborado por: Grupo B

5. Preparación del campo minero 5.1.

Cruceros

El número de pisos planificados son 5 que se realizarán durante 20 años que es la vida útil de la mina; cada piso tendrá una duración de 5 años de explotación, por la cantidad de pisos se procede al franqueo de cruceros. Los pisos serán distribuidos cada 120 metros dando como resultado el franqueo de 5 cruceros. La distancia que tendrán los cruceros hacia el yacimiento será de 30 metros.

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Figura 3: Distancia de los cruceros hasta el yacimiento Elaborado por: Grupo B

5.2.

Galerías

Las galerías son labores horizontales que no tienen salida a la superficie y están destinadas al transporte de cargas, circulación del personal, ventilación entre otras. La galería del yacimiento tendrá 3 metros de altura para que la maquinaria pueda ingresar sin contratiempos, el ancho será de 3 metros para que la maquinaria pueda circular en doble sentido y para la circulación de los trabajadores sin riesgos de ser impactados por la maquinaria. La forma será abovedada para una mejor distribución de la presión rocosa y los esfuerzos.

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Figura 4: Medidas de la galería Elaborado por: Grupo B

5.3.

Parques de enganche

El parque de enganche es una infraestructura en donde existen bodegas, baños, dormitorios, mecánicas, comedores, etc. En nuestro yacimiento en cada piso se construirán parques de enganche secundarios y en la parte inferior del yacimiento se elaborará un parque de enganche principal, se realizará un parque de enganche circular. El parque de enganche principal tendrá como objetivo el recogimiento del material mediante la conexión de las chimeneas con las tolvas y posterior con la banda de transportación; mientras que el objetivo del parque de enganche secundario servirá para la conexión entre los piques y cruceros.

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6. Método de explotación Para la buena elección del método de explotación tienen que analizarse los siguientes factores: •

Tipo de Yacimiento (Superficial, Subterráneo y Mixto)

•

Geometría del Yacimiento (Forma, Posición)

•

Distribución de la masa mineralizada.

•

Propiedades físicas y químicas del mineral y de las rocas encajantes.

•

Factores económicos y facilidad de transporte

•

Condiciones de seguridad, de medio ambiente.

•

Labores de acceso al yacimiento (Galería, cortada, rampa, pique, etc.)

•

Parámetros del mineral (Ley, dureza, espesor, etc.)

6.1.

Método de hundimiento

6.1.1. Condiciones de aplicación Se aplica bajo las siguientes condiciones: •

Generalmente es aplicado en cuerpos verticales masivos y en depósitos que tienen grandes dimensiones y alto buzamiento.

•

Los minerales adecuados para el empleo de este método son los de resistencia media, quebradizos y bien estratificados que permitan poner al descubierto una superficie relativamente grande y que se derriben con facilidad, sea con explosivos o por sí solos debido a la presión del techo.

•

Los límites del yacimiento deben ser regulares.

•

Debido a las pérdidas de mineral se aplica este método sólo en minerales de valor medio y que no presenten problemas en el tratamiento metalúrgico.

•

El método resulta especialmente favorable para yacimientos de gran volumen.

•

El yacimiento debe ser muy potente y poseer una gran extensión horizontal pues de esta forma la presión del techo es mayor y el hundimiento será uniforme.

11

•

El método se aplica para yacimientos que no requieren de clasificación.

•

Los requerimientos mínimos para la estabilidad del mineral exigen que la ventana de producción deba sostenerse firmemente.

•

El acarreo permite que la extracción del mineral sea continua.

Figura 5: Distancia de las labores de cada bloque Elaborado por: Grupo B

6.1.2. Desarrollo del método •

Una rampa que comunica y permite el acceso a todos los subniveles.

•

Galerías de cabecera en cada uno de los subniveles, emplazadas en la roca yacente (footwall), por lo general orientadas según el rumbo y siguiendo el contorno del cuerpo mineralizado.

•

Galerías de arranque y extracción del mineral en todos los subniveles.

12

•

Estas galerías, de gran sección, constituyen la mayor parte de los desarrollos requeridos y su excavación puede llegar a representar hasta un 20% de la capacidad productiva de la mina.

•

Piques de traspaso que se conectan a todos los subniveles y que permiten la evacuación del mineral arrancado hacia un nivel de transporte principal

Figura 6: Medida de la separación de los bloques Elaborado por: Grupo B

6.1.3. Labores de arranque •

La operación de arranque se inicia en el subnivel superior, en retroceso desde el límite más alejado o pendiente (hanging wall) del cuerpo mineralizado hacia el límite yacente (foot wall).

•

Desde cada galería del subnivel se perforan tiros hacia arriba.

•

Longitud hasta unos 40m. El diámetro de perforación se ubica en el rango de 50 a 90 mm.

•

Se utilizan jumbos electrohidráulicos diseñados para perforación radial. 13

Figura 7: Distancia de las labores de arranque Elaborado por: Grupo B

6.1.4. Operación del Método La operación consiste básicamente en la perforación de tiros en abanico desde las ventanas hacia arriba, la posterior voladura de las perforaciones, el carguío y evacuación del mineral triturado hasta las cámaras de acumulación y carguío. A medida que se extrae el mineral, el estéril adyacente hunde, rellenando el espacio creado y llegando a producir subsidencia en la parte superior. La producción en este método proviene, tanto de los frentes de extracción, como de las labores de preparación realizadas en mineral; generalmente, entre un 10 a 15% de la producción proviene del desarrollo de nuevas ventanas. Se ha podido demostrar que el ingreso de estéril va en aumento a medida que progresa la extracción y aparece generalmente luego de extraer un 90% del tonelaje total triturado, sin embargo, existen numerosos factores que pueden apresurar o retardar su aparición.

6.1.5. Trasiego La roca encajante es de medianamente competente y la roca mineralizada es competente, en la pared del lado yacente se produce una dilución hasta un 15 %, el grado de recuperación del mineral es alto del 80 al 90%. Se requiere realizar un análisis de las propiedades 14

geomecánicas del mineral y de la roca encajante, de geología estructural y la composición mineralógica del yacimiento. El trasegado consta de dos etapas:

Primera etapa El trasegado se produce en la galería de preparación que se produce cuando se realiza el hundimiento y provoca que formen las elipsis que se muestran a continuación y de estas depende la separación de la roca estéril y del material mineralizado con menor dilución La principal interrogante en el diseño de hundimiento por subniveles es la determinación de la geometría, la cual debe satisfacer tanto como sea posible los parámetros de flujo gravitacional. Esto significa determinar el ancho y el espesor del elipsoide de extracción para una cierta altura de extracción. De acuerdo con el principio de flujo gravitacional, la extracción del material quebrado por un punto genera sobre él un volumen en movimiento en forma de elipsoide de revolución. Este elipsoide de altura “h” y ancho “W”, crece en dimensiones a medida que la extracción aumenta. Con “a” y “b” semiejes mayor y menor, respectivamente. En rigor la excentricidad aumenta con la altura. La excentricidad (E) varía de acuerdo con el tipo de material (granulometría, viscosidad, humedad, etc.). Este elipsoide se denomina "Elipsoide de desprendimiento". En el instante inicial, el mineral se encuentra dispuesto sin contaminación y estéril sobre él. Al inicio de la extracción comienzan a moverse las distintas capas permitiendo la salida del mineral, en tanto que el estéril desciende sobre él.

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Elipsoides de extracción y desprendimiento. Fuente: Bustamante (2019)

En el esquema la fase "a" representa el modelo donde se marca claramente el elipsoide de extracción, ubicando el apex N a una distancia “hn” (altura del elipsoide de extracción) sobre la abertura de descarga, y siendo “n” el plano horizontal original que pasa a través del apex N, el cual es flectado hacia abajo, formando los flujos de salida 1, N, 2.

Relaciones geométricas entre los elipsoides de extracción y desprendimiento. Fuente: Bustamante (2019) Donde: Vc: Volumen de material extraído 16

EE: Elipsoide de extracción VEE: Volumen del elipsoide de extracción hn: Altura del elipsoide de extracción EL: Elipsoide de desprendimiento VEL: Volumen del elipsoide de desprendimiento hL: Altura del elipsoide de desprendimiento F: Salida del embudo VF: Volumen del embudo de salida

Segunda Etapa El material mineralizado es trasegado por los piques de trasiego hasta los buzones que se encuentran en la galería de transporte. Los buzones son tolvas de acumulación interna que se construyen al inicio de las chimeneas y como su nombre lo indica sirven para acumular el mineral del bloque y ser extraído después, estos buzones tienen muchas ventajas, pero entre las principales podemos notar: •

Sirven para acumular el material

•

Dan rapidez al transporte

Cuando es necesario nos permite separar el material de acuerdo con la ley que tengamos y no queremos mezclarlas. (Crespo y Peña, s.f.)

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Figura 8: Buzones de trasiego y galería de transporte Elaborado por: Grupo B

6.1.6. Manejo del material •

Equipos LHD de gran capacidad, los cuales cargan el mineral en la frente de producción y lo transportan.

•

Piques de traspaso que se conectan a las galerías de cabecera.

•

A medida que se extrae el mineral volado, el material estéril superpuesto rellena el vacío dejado por la explotación, mezclándose parcialmente con el mineral arrancado.

7. Control de la presión rocosa Cuando se abre un hueco en la corteza terrestre se produce un desequilibrio en la misma. Al extraer una parte del macizo rocoso, característica de toda labor minera, se produce inevitablemente la eliminación del soporte de la masa rocosa restante, lo que da lugar a una alteración en las condiciones de equilibrio. En el sentido más amplio, se puede considerar que: al aumentar el tamaño del hueco se produce inevitablemente el derrumbe por hundimiento de la masa rocosa que lo rodea. Este fenómeno puede ser una propiedad deseable para la aplicación de ciertos métodos. En otros casos hay que tomar las medidas necesarias para 18

proporcionar un soporte adecuado al macizo rocoso para su estabilidad.

La

posibilidad de aplicación de los distintos métodos de minería depende fundamentalmente del grado en que el mineral y las rocas de los hastiales vayan a resistir sin apoyo, y de la posibilidad de que los métodos hagan frente al sostenimiento final de los huecos excavados. (Ramírez, De la Cuadra, Laín, y Grijalbo, s.f.)

7.1.

Sostenimiento

El hundimiento por subniveles consiste en crear una cavidad de manera que la dinámica de desplome no se detenga, extrayendo el mineral por una serie de puntos ubicados en la base. De esta forma queda sin apoyo el mineral que está por encima (millones de toneladas) y las fuerzas de gravedad que actúan sobre esta masa producen una fractura sucesiva que afecta al tajeo completo. (Bustamante, 2019)

19

8. Conclusiones •

Se determinó el uso de piques verticales para el destape de este yacimiento por el ángulo de inclinación del yacimiento.

•

Se escogió el número mínimo de piques necesarios para el destape que son dos para el yacimiento, se cuenta con un pique ciego para minimizar los costos de extracción.

•

La ventaja del método de hundimiento es que se puede aplicar en rocas muy competentes y medianamente competentes y esto encaja con el tipo de roca del proyecto, además por ser un método mecanizable, reduce los costos operativos y la recuperación de material es alta.

•

Se realizó el diseño de la mina con la ayuda del programa AutoCAD y se modelo cada uno de los componentes de la mina como los piques, galerías, bloques, etc.

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9. Referencias bibliográficas •

Acuña J. “Proyecto de profundización del pique inclinado mina Limpe Centro tercera etapa Unidad Minera Iscaycruz.” (2008). Recuperado de: http://repositorio.unsch.edu.pe/handle/UNSCH/2185

•

Hurtado J. “Labores mineras” Recuperado de: https://es.slideshare.net/Jesucitohq954018530/tema-10-mg-labores-mineras

•

Barrera D., “Hundimiento por bloques” Recuperado de: https://es.slideshare.net/damianbarrera940/hundimiento-por-bloques

•

(S.N) “Explotación subterránea de yacimientos auríferos” Recuperado de: https://es.slideshare.net/LuisnArmandoLenCndor1/yacimientos-auriferos

•

SAAC Ingenieros SRL (2004) “Geología y evaluación de yacimiento minerales auríferos” Lima – Perú.

•

Bustamante A. (2019) “Prueba piloto en la ejecución del slot del método de explotación Sub Level Caving en Compañía Minera Volcán – Unidad Carahuacra” Perú.

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10. Anexos

Figura 9: Yacimiento Elaborado por: Grupo B

Figura 10: Conexión de subniveles Elaborado por: Grupo B

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