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• Ronald Moreno

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“AÑO DE LA UNIVERSALIZACIÓN DE LA SALUD”

FACULTAD: INGENIERÍA DE MINAS, GEOLOGÍA Y METALURGIA

ESCUELA: INGENIERÍA DE MINAS

SEMESTRE ACADÉMICO: 2019-II

CICLO: VI

TRABAJO: HUNDIMIENTO POR SUBNIVELES “SUB LEVEL CAVING”

INTEGRANTES: CABALLERO HUARCA, Jhonatan GARCÍA DIAZ, Carlos MORENO PIO, Ronald TOLENTINO ATANACIO, Vanesa VEGA CAMONES, Álvaro

ASIGNATURA: DISEÑO Y MÉTODOS DE EXPLOTACIÓN SUBTERRÁNEA

DOCENTE: QUIÑONES POMA, Juan Roger

HUARAZ-ÁNCASH-PERÚ 2020

ÍNDICE

I. RESUMEN…………………………………………………………...................... II. INTRODUCCIÓN…………………………………………………………...........

1. Descripción del método ........................................................................................... 2. Geología del yacimiento ......................................................................................... 3. Descripción geomecánica del yacimiento ............................................................... 4. Labores de desarrollo y preparación ........................................................................ 5. Actividades unitarias de explotación ....................................................................... 5.1 Perforación ........................................................................................................ 5.2 Voladura ............................................................................................................ 5.3 Carguío y acarreo............................................................................................... 5.4 Limpieza ............................................................................................................ 6. Actividades auxiliares ............................................................................................. 6.1 Ventilación ........................................................................................................ 6.2 Sostenimiento .................................................................................................... 7. Variación y aplicaciones .......................................................................................... 8. Ventajas y desventajas del método .......................................................................... III. CONCLUSIONES ........................................................................................................ IV. BIBLIOGRAFÍA .......................................................................................................... V. ANEXOS ......................................................................................................................

RESUMEN

El hundimiento por subniveles “Sublevel Caving” es un método que se basa en el fracturamiento en el mineral y de la caja circundante bajo condiciones controladas. El mineral roto llena los espacios vacíos creados, donde los derrumbes continuos y totales son esenciales, puesto que los vacíos de mayor dimensión pueden provocar el colapso repentino con alteraciones del mineral durante la operación. se aplica preferentemente en cuerpos de forma tabular, verticales o subverticales, de grandes dimensiones, tanto en espesor como en su extensión vertical. También es aplicable en yacimientos masivos. La dilución, es el factor que influye en la aplicación de prácticas de las técnicas del “Sublevel Caving”. El método es preferido para yacimientos para los cuales el desmonte y el material económico son fácilmente hundibles. Sin embargo, esta situación es diferente cuando los límites del mineral son determinados por la ley de corte.

Palabras claves: Hundimiento, subnivel, mineral y yacimiento.

ABSTRACT The sub-level subsidence "Sublevel Caving" is a method that is based on the fracturing of the mineral and the surrounding box under controlled conditions. The broken ore fills the empty spaces created, where continuous and total landslides are essential, since larger voids can cause sudden collapse with alterations of the ore during operation. it is preferably applied in tabular, vertical or subvertical, large-sized bodies, both in thickness and in vertical extension. It is also applicable in massive deposits.

Keywords: Sinking, sublevel, mineral and deposit.

INTRODUCCIÓN Este trabajo, profundizará en los parámetros para la selección del método de subniveles por hundimiento. Además, conocer las condiciones de aplicación, características del yacimiento, labores de desarrollo, actividades cíclicas y operaciones unitarias que se desarrollan en este método de explotación. Hundimientos por subniveles, también conocido como “Sublevel Caving”. El cuerpo es dividido en subniveles o espacios verticales proporcionalmente de 8 a 10 m, dependiendo del equipo de perforación o características del yacimiento las galerías son ubicadas fuera de las secciones transversales del yacimiento; en depósitos angostos las galerías son paralelas a la veta. Desde el subnivel se realiza la perforación de taladros largos con trazos en abanico o paralelo. La perforación es realizada en retirada, y los diversos subniveles pueden ser perforados completamente antes que inicie la voladura y la producción. Para empezar el arranque se abre una rosa al techo de cada subnivel de perforación, que sirva de salida a la voladura en retirada. Simultáneamente existen niveles en proceso de arranque, carguío, perforación, y preparación. El mineral derribado al inicio desciende a lo largo de las cajas, donde la extracción permite un frente aproximadamente uniforme. Los subniveles por debajo y encima también están incluidos en la secuencia de la producción. La perforación y voladura se ejecutan generalmente en anillos, pudiendo ser también en paralelos. Desde los subniveles el mineral es cargado a los “ore pass” y de estos a la superficie mediante la galería principal de transporte o en todo caso utilizando izaje mediante piques. Los espacios vacíos son completamente rellenados por el material estéril producto del derrumbe o hundimiento; la dilución del mineral con el desmonte puede variar entre 10% y 35% y la pérdida del mineral varía entre 5% y 20%.

OBJETIVOS

Objetivo general: 

Determinar los factores más importantes en la selección del método de explotación subterránea de Hundimiento por Sub niveles.

Objetivos específicos: 

Determinar las condiciones de geometría del yacimiento del método de explotación subterránea de Hundimiento por Sub niveles.



Determinar los aspectos geomecánicos del método de explotación subterránea de Hundimiento por Sub niveles.



Determinar los aspectos económicos del yacimiento del método de explotación subterránea de Hundimiento por Sub niveles.



Analizar los aspectos de seguridad, ambiente y social del método de explotación subterránea de Hundimiento por Sub niveles.



Conocer las ventajas y desventajas más importantes del método de explotación subterránea de Hundimiento por Sub niveles.

HUNDIMIENTO POR SUBNIVELES “SUBLEVEL CAVING”

1.

Descripción del método

Según López (1995) menciona que: Este método, al igual que el realce por subniveles “Sublevel Stoping”, consiste en arrancar el mineral a partir de subniveles mediante tiros en abanicos y dispuestos según planos verticales o con una cierta inclinación con respecto a la vertical. Pero, posee ciertas características que lo diferencian del “sublevel stoping”. Es un método por rebaje. El carguío del mineral arrancado se efectúa en los mismos subniveles de arranque. La cara libre principal sobre la cual actúa el explosivo, permanece siempre en contacto con mineral arrancado o derrumbado, mientras que en el “sublevel stoping” se tiene al frente un caserón vacío. El hundimiento del techo no tiene mayor importancia. (pág. 253)

Ambos métodos se encuentran entre los de mayor productividad y al mismo tiempo entre los más económicos.

Es conveniente señalar que, así como los métodos de cámaras y pilares alcanzaron en los Estados Unidos un alto grado de desarrollo técnico en cuanto a mecanización, en Suecia ha sucedido algo similar con el hundimiento por subniveles, y es así que los suecos han alcanzado condiciones económicas de explotación excepcionales, a pesar de tener un costo de mano de obra considerado como uno de los más elevados del mundo.

En vista de tales resultados la aplicación del hundimiento por subniveles se ha generalizado, es decir, ha sucedido algo similar a lo ocurrido con el Hundimiento de bloques (Braden, El Salvador, Climax, Jeffrey). Así por ejemplo se puede citar el caso de Kirunavaara, que se explotaba a cielo abierto hasta el año 1.962, año a partir del cual se comenzó a utilizar exclusivamente el hundimiento por subniveles y que luego pasó a un proceso de expansión para aumentar la producción de 12.300.000 tn/año de mineral de hierro a 20.000.000 tn/año.

2.

Condiciones de aplicación y geología del yacimiento

Según Llanque (1999) menciona que:

El método de explotación por hundimiento de subniveles se aplica bajo las siguientes condiciones: Generalmente es aplicado en cuerpos verticales masivos y en depósitos que tienen grandes dimensiones y alto buzamiento. También los minerales adecuados para el uso de este método son los de resistencia media, quebradizos y bien estratificados que permiten poner al descubierto una superficie relativamente grande y que se rompe con facilidad, sea con explosivos o por si solos debido a la presión del techo.

Los límites del yacimiento deben ser regulares y el terreno superficial debe permitir desplomes, sin causar problemas graves. Debido a las pérdidas de mineral, se aplica este método solo en minerales de valor medio, y que no presentan problemas en el tratamiento metalúrgico.

El método resulta especialmente favorable para yacimientos de gran volumen y debe tener una buena potencia y poseer una gran extensión horizontal, pues de esta forma la presión del techo será mayor y el hundimiento será uniforme.

El método se aplica a yacimientos que no requieren de clasificación y os requerimientos mínimos para la estabilidad del mineral exigen que la galería del subnivel pueda sostenerse por sí sola, con soporte ocasional, el acarreo permite que la extracción del mineral sea continua.

La dilución, es el factor que influye en la aplicación de prácticas de las técnicas del “Sublevel Caving”. El método es preferido para yacimientos para los cuales el desmonte y el material económico son fácilmente hundibles. Sin embargo, esta situación es diferente cuando los límites del mineral son determinados por la ley de corte.

3.

Descripción geomecánica del yacimiento

Según Vidal (1999) menciona que:

La mecánica de rocas es importante y determinante en la selección del método de minado y en el diseño de galería, especialmente en profundidades mayores debido al aumento de la presión de la roca. Las modificaciones ya planificadas, como la mayor altura de tejada (distancia vertical entre subniveles) y el mayor espacio entre los cruceros, son en parte resultado de tales consideraciones. Las pruebas de resistencia, análisis de frecuencia de fractura de los testigos de taladros y los experimentos en modelos son usados en la mina para la predicción de las condiciones de la mecánica de rocas, la resistencia del macizo rocoso es relativamente buena con una resistencia a la tensión de 14 Mpa y una resistencia a la compresión de 230 Mpa. La relación tensión del mineral es 10/120 Mpa (pág. 219).

Para clasificar geomecánicamente a la masa rocosa se utiliza la información desarrollada precedentemente, aplicando los criterios de clasificación geomecánica de Bieniawski (RMR - Valoración del Macizo Rocoso - 1989), Barton y Colaboradores (Sistema Q - 1974) y Marinos & Hoek (GSI Geológical Strenght Index-2002).

Los valores del índice de calidad de la roca (RQD) fueron determinados por medición directa de las labores mediante el registro lineal de discontinuidades, utilizando la relación propuesta por Priest & Hudson (1986), teniendo como parámetro de entrada principal la frecuencia de fracturamiento por metro lineal.

4.

Labores de desarrollo y preparación

Según Tapia (2000) menciona que:

Los trabajos de desarrollo consisten en la perforación para preparar los subniveles, durante esta etapa se puede extraer mas del 20% del mineral,

además es necesario desarrollar los “ore pass”, inclinados, así como comunicar a los niveles principales. La cantidad de trabajo de desarrollo en los subniveles es sustancial; sin embargo, las galerías y subniveles son repetitivos pudiendo ser organizados y ejecutados eficientemente con equipos modernos. La galería principal de extracción, los echaderos, realces, accesos de personal y servicios se ubican con frecuencia fuera del yacimiento; utilizándose estos muchas veces para la ventilación. La perforación es ejecutada con una malla “fanshaped” de forma radial y hacia arriba desde los subniveles, específicamente los taladros usados son en forma de anillos con taladros largos, ejecutada con sistema de perforación mecanizada (pág. 217).

5.

Actividades unitarias de explotación

Las operaciones involucradas-desarrollo, arranque y manejo de minerales-se realizan en sectores o niveles distintos, con escasa interferencia, lo que permite una secuencia fluida e independiente de cada una de estas operaciones.

Tales condiciones permiten una intensiva utilización de equipos mecanizados de alta productividad pudiendo así alcanzar el proceso un gran nivel de eficiencia y altos estándares técnicos.

5.1

Hundimiento inicial

Al comienzo de la explotación, se debe producir el hundimiento desde el nivel superior, este se consigue generando un área de radio hidráulico superior al que resiste la roca o induciendo el hundimiento por medio de explosivos. Desde la galería slot, se realiza un banqueo invertido y se crean chimeneas de cara libre, en lo preferible del sistema VCR.

5.2

Perforación de producción

La operación de extracción de mineral se inicia en el subnivel superior, en retroceso desde el límite más alejado o pendiente (hanhing wall) del

cuerpo mineralizado hacia el límite yaciente (foot wall). Desde cada galería del subnivel se perforan tiros hacia arriba, según un diagrama de abanico que cubre toda la sección de roca de forma romboidal ubicada inmediatamente encima. La separación de un anillo respecto al siguiente (burden) va desde 2 a 3 metros típicamente. La longitud de los tiros es variable pudiendo alcanzar hasta unos 40 metros. El diámetro de perforación se ubica en el rango de 50 a 90mm. La perforación se realiza anticipadamente como una operación continua e independiente de la tronadura. Se utilizan jumbos electrohidráulicos para perforación radial.

5.3

Tronadura de producción

La operación de tronadura se inicia en el subnivel superior, en retroceso desde el límite más alejado o pendiente (hanhing wall) del cuerpo mineralizado hacia el límite yacente (foot wall). Esto produce ingreso de estéril al caserón. Cada tronadura involucra entre dos y cinco abanicos por galería.

5.4

Carguío y transporte

El material tronado desde el frente de la galería de producción se extrae con equipos LHD de gran capacidad, los cuales cargan el mineral en el frente y lo transportan a través de las mismas galerías de perforación para vaciarlo en los piques de traspaso que se conectan a las galerías de cabecera. Este sistema operativo alcanza una alta eficiencia. Una misma pala puede

mantenerse

continuamente

en

operación

sirviendo

simultáneamente a varias galerías del mismo subnivel.

El mineral en la parte inferior de los piques de traspaso es retenido por buzones, los cuales de forma controlada descargan sobre los camiones de bajo perfil, o un sistema de locomotoras los cuales trasladan el

mineral hacia la planta de beneficio.

La extracción desde un frente de galería de producción, llamado también punto de extracción, continúa hasta que ingresa estéril en una cantidad tal que la ley extraída ya no es económica, en este momento, se trona la corrida de abanico contigua y se repite el proceso.

6.

Actividades auxiliares

6.1

Ventilación

La ventilación en este método se constituye en un problema de difícil solución. La instalación de mangas de ventilación se hace imprescindible para cada subnivel. El uso intensivo de cargadores LHD diesel exige disponer de una buena ventilación en las galerías de producción. Considerando que tales labores son ciegas, se debe recurrir a sistemas auxiliares de ventilación. La solución más socorrida consiste en inyectar el aire fresco por la rampa. El aire accede así a la galería de cabecera donde se instala una puerta de control dotada de un ventilador soplante inyector.

A partir de esta puerta, el aire sigue su recorrido hacia las galerías de producción por el interior de una red de ductos de acero o material plástico, que rematan en los frentes de trabajo. El aire retorna ventilando las galerías de producción hacia la galería de cabecera, de donde es evacuado por una chimenea – dotada de un ventilador extractor – ubicada al interior de la puerta de control.

6.2

Sostenimiento

El sistema de sostenimiento corresponde a la calidad de roca. Se puede dar el caso de un sostenimiento preventivo para proteger al personal y equipos a través de Split sets o malla. Un sostenimiento estructural para mantener adecuadas condiciones de estabilidad a través de

combinación de pernos cementados con platinas agrandadas malla o shotcrete con fibras de acero. Un sostenimiento severo con cimbras.

7.

Variación y aplicaciones

A medida que se extrae el mineral, el estéril adyacente hunde, rellenando el espacio creado y llegando a producir subsidencia en la superficie. De esta forma, la mineral in situ se ve rodeado por tres caras de material hundido (cara, frente y costado). El flujo masico parcial (B), tiene contacto con el plano vertical de la frente del subnivel, mientras que la zona restante del elipsoide (A) tiene un flujo gravitacional normal.

8.

Ventajas y desventajas del método

8.1

Ventajas 

Este método puede ser aplicado en roca muy competente hasta moderadamente competente.



Este método puede adecuarse a cuerpos irregulares y angostos.



Es un método seguro ya que todas las actividades se realizan siempre dentro de las galerías debidamente fortificadas y nunca en cámaras abiertas.



El método es aplicable a recuperación de pilares en forma ya explotadas.



Se puede variar el ritmo de producción con facilidad permitiendo gran flexibilidad.



Las galerías se distribuyen según una configuración uniforme.



Dadas las características de configuración y operación, este método es altamente mecanizable permitiendo importantes reducciones de costos operativos.



Todas las actividades que se realizan son especializadas, simplificándose el entrenamiento y mano de obra requerida.



Al no quedar pilares sin explotar, la recuperación puede ser alta.



La estandarización y especialización de las actividades mineras y del equipamiento permite una alta flexibilidad de las operaciones y una utilización de los equipos en distintos niveles.



El método resulta especialmente favorable para yacimientos de gran volumen.



8.2

Tiene un costo de producción relativamente bajo.

Desventajas 

Se debe admitir un cierto grado de dilución del mineral.



Se debe implementar un control de producción acucioso.



Existen perdidas de mineral; al llegar al punto límite de extracción, el mineral altamente diluido remanente se pierde, además se pueden generar zonas pasivas, es decir, sin escurrimiento, lo que implica perdidas.



El método requiere un alto grado de desarrollos.



Al generarse el hundimiento, se produce subsidencia, con destrucción de la superficie, además, las labores permanentes como chimeneas de ventilación y rampas deben ubicarse fuera del cono de subsidencia requiriéndose mayor desarrollo.



La principal debilidad de este método es la alta dilución a la que queda expuesto permanentemente el mineral arrancado durante el proceso de extracción.

CONCLUSIONES 

Se determinó que los factores a tener en cuenta para la aplicación del método de explotación subterránea por hundimiento por subniveles son los siguientes: cuerpos verticales con alto buzamiento, estabilidad de caja techo, minerales de resistencia media, minerales de valor medio, roca competente y moderadamente competente y además yacimientos de gran potencia y extensión.



Se determinó las condiciones geométricas del yacimiento para el método de hundimiento por subniveles; forma tabular, cuerpos verticales masivos, potencia grande y de gran volumen.



Se determinó los aspectos geotécnicos para la aplicación del método de explotación por hundimiento por subniveles; resistencia del techo mayor a 50 Mpa y fracturación del techo mayor a 50 Mpa.



Se determinó los aspectos económicos del yacimiento para la aplicación del método hundimiento por subniveles; valor de la mena alta y productividad y ritmo explotación alto.



Se determinó las ventajas y desventajas más importantes a tomar en cuenta; como la dilución a la que queda expuesta permanentemente el mineral arrancado durante el proceso de extracción.



Para la aplicación del método de explotación por hundimientos por subniveles se analizó los aspectos de seguridad, ambiental y social; la salud del personal de trabajo, la contaminación al área de terreno donde vamos a explotar y el crecimiento económico y favorabilidad a las personas afectadas por la minera.

BIBLIOGRAFÍA

Llanque, O. (1999) Explotación subterránea - Métodos y casos prácticos. Puno: Perú Offset Editores. López, C. y Aduvire, O. (1994) Manual de prospección, explotación y aplicaciones. Puno: Andares Editorial. Novitzky A. (1975) métodos de explotación subterránea y planificación de minas. Puno: Andares Editorial. Gutiérrez, L. (2008) Proyecto de aplicación del método de explotación sub level stoping en el tajo 420-380 en mina Chipmo, U.E.A. Orcopampa. Tesis para optar Título Profesional de Ingeniero de Minas. Lima, Perú: P.U.C.P. Rivera, E. (2015) Método de minado Sublevel Caving en Corporación Minera Castrovirreyna S.A. Tesis para optar el Título de Ingeniero de Minas. Lima, Perú: Universidad Nacional de Ingeniería.

ENLACES WEB  https://www.google.com/search?q=translate&oq=translate&aqs=chrome..69i57.3310j0j 8&sourceid=chrome&ie=UTF-8

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ANEXOS

Cuadro N° 01: Condiciones óptimas para determinar el método hundimiento por subniveles “Sublevel Caving”

Geometría del

Aceptable

Optimo

Forma

Tabular

Tabular

Potencia

Media

Grande

Buzamiento

Vertical

Vertical

Tamaño

Medio

Grande

Regularidad

Media

Alta

Aspectos geotécnicos

Aceptable

Optimo

Resistencia (techo)

>100 Mpa

>50 Mpa

Resistencia (mena)

>50 Mpa

>50 Mpa

Facturación (techo)

Media-alta

Alta

Facturación (mena)

Media

Baja