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• Manuel Durant

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E.A.P. Ingeniería de Minas

Ing. Aníbal A. MEZA CASTAÑEDA HUANCAYO 2017 - II

SEMANA 1 y 2 DIAPOSITIVA # 1

ANTECEDENTES Y ESTADO ACTUAL DE LA MINERÍA SUBTERRÁNEA

Generalidades La explotación subterránea de depósitos minerales es tan antigua que el oro, plata, hierro, cobre y otros han tenido importancia en nuestras antiguas civilizaciones, especialmente en el hombre andino. Solo la presencia de un yacimiento metálico, era el inicio del laboreo, sea económico o no, la rentabilidad carecía de importancia frente a la posesión del mineral a explotar. Al nacer la extracción de minerales, nacieron también diferentes métodos para ponerlos en práctica, gracias al ingenio de los precursores de esta actividad, los cuales iniciaron los diferentes métodos de explotación. El mineral, viene a ser un compuesto químico inorgánico, que se presenta en forma natural con una composición química definida y propiedades físicas que lo distinguen.

Conceptos Generales sobre Depósitos Minerales Geológicamente, es un agregado de uno o varios minerales que contienen sustancias metálicas económicas cualquiera sea la forma que presente el conjunto. Desde la óptica minera, los depósitos son de varios tipos: Veta o filón: es una fractura de la corteza terrestre rellenada con sustancias metálicas y ganga, como resultado de la precipitación de las soluciones hidrotermales, las vetas son por lo general de forma tabular de gran área y ancho mínimo. Una fractura rellenada por roca ígnea se denomina dique. Se clasifican en: Vetillas, Ramales, Lentes, Caballo e Impregnaciones.

El primer encuentro Sistema de Vetas: normalmente las vetas de un sistema son casi paralelas y esta próximas unas a otras, trascendental según la posición relativa de las vetas de un sistema con las de otro, los Es sistemas pueden ser paralelos, reticulares, covergentes, conjugados etc.

Cuerpos Mineralizados: llamados también “ore bodies”, son depósitos irregulares, no tienen forma ni tamaño definidos, son derivados por reemplazamiento de sulfuros económicos. Las bolsonadas, cuerpos o pequeños cuerpos pueden estar aislados o constituir un rosario de varios depósitos de forma y dimensiones diversas. Mantos: son yacimientos de forma tabular más o menos horizontales, que se han formados entre dos capas, son yacimientos interestratificados, cuando el manto tiene un ángulo mayor de 300, tiene el aspecto de una veta en este caso recibe el nombre de filón capa.

El primer encuentro Es trascendental

Chimeneas o Columnas: son depósitos de forma tubular o cilíndrico, con una altura mayor a su diámetro en sentido vertical, han servido de conducto para el ascenso de soluciones mineralizantes. Diseminaciones: tipo de depósito mineral en que los granos de mineral están esparcidos dentro de la masa de roca, son generalmente de bajo contenido metálico y son indicados para explotaciones de grandes volúmenes y bajos costos, generalmente son los pórfidos de cobre.

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Distribución del Mineral en los Depósitos Contenido de los depósitos minerales, esta constituido por una o varias especies metálicas acompañada de la ganga circundante. Estos materiales se depositan en el relleno de las siguientes formas: a.- Relleno Masivo: presenta el mineral económico y la ganga como una masa compacta y homogénea en toda la potencia o espesor del yacimiento, raro en vetas y más frecuente en cuerpos mineralizados. b.- Relleno Zoneado o bandeado: los diferentes materiales están distribuidos en capas o bandas definidas, común en vetas. c.- Relleno Irregular: esta constituido por una disposición desordenada de partículas importantes que se encuentran diseminadas o en vetillas irregulares que se entrecruzan en la masa de ganga.

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Clavos o Zonas de Enriquecimiento Llamados también “ore shoot” los depósitos minerales de este tipo suelen presentar zonas de mayor concentración de valores a las que se llama clavos o bolsonadas.

DEPÓSITOS MINERALES EN EL PERÚ En el Perú, las unidades rocosas más antiguas son las que se presentan en la cordillera de la costa y en la cordillera oriental, en donde se encuentran estratos sedimentarios del paleozoico intruidas por complejos plutónicos. En la cuenca andina, se tienen secuencias sedimentarias y también en gran parte del país se tiene la presencia de arcos volcánicos y plutónicos que ascendieron hacia la corteza terrestre emplazándose a diferentes niveles y en diferentes regiones. Las rocas paleozoicas (más antiguas) tienen yacimientos de valor económico, en Perú tenemos como ejemplo las vetas de oro en Pataz - Buldibuyo, La Rinconada, otro ejemplo de yacimiento en rocas paleozoicas es Cobriza. En el pérmico (capas rojas) tenemos el yacimiento de cobre Negra Huanusha en la región de Tarma.

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Mineralización Andina La gran mayoría de yacimientos minerales del Perú, están relacionadas a rocas mesozoicas y cenozoicas que corresponden al ciclo geotectónico andino. Secuencia Sedimentaria El ciclo andino se inicia con los sedimentos de la plataforma triásica- liásico del grupo Pucara, las que contienen minerales de zinc y también vanadio. En yacimientos asociados al jurásico tenemos magnesio en Cercapuquio, en sedimentos del cretácico se tienen depósitos de Pb-Zn y polimetálicos en la formación Santa en la que destacan: Iscaycruz, Huanzalá, Aida Única etc. En rocas carbonatadas del cretácico, se tienen la presencia de numerosos yacimientos, no habiéndose determinado aún si estos son singenéticos o epigenéticos, en la formación Pariatambo tenemos a Minas Ragra.

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Los Arcos Volcánicos Son un factor esencial en la formación de gran parte de los yacimientos minerales peruanos, las rocas volcánicas del mesozoico contienen una variedad de yacimientos como las de Fe de Marcona, así mismo la secuencia volcanosedimemtaria del arco cretácico inferior presenta importantes mineralización de cobre como las minas Raúl y Condestable. Las rocas volcánicas del cenozoico contiene depósitos minerales de gran importancia económica, por su contenido de metales preciosos, los volcánicos del terciario constituyen en un elemento con contenido de vetas argentíferas que se explotan en minas de Lucanas, Arcata, Orcopampa, Caylloma, Shyla y otras. Mineralización Asociada a Rocas Intrusivas En el Perú existen rocas intrusivas diversas edades y composiciones, así tenemos el batolito de Pataz con mineralización aurífera, en los depósitos asociados al batolito de La Costa, el cual tiene un largo de tres mil kilómetros, los intrusivos más básicos y son también los más antiguos tienen yacimientos vetiformes de cobre y fierro como Monterrosa y Acarí. Los intrusivos terciarios, son los que han generado un mayor numero de yacimientos, como los yacimientos polimetálicos del centro del Perú, de los que se extrae la mayor parte de la producción nacional de zinc, plomo y plata, o los pórfidos de cobre-molibdeno en el sur del país que son los grandes productores de cu. asociados a intrusivos ácidos tenemos los pórfidos de Cu-Mo como Michiquillay, La Granja, Cañariaco. de la edad miocénica, tenemos diferentes batolitos en la cordillera blanca, los mismos que han reportado “skarns” polimetálicos como Antamina y Magistral, vetas de estaño como en Tambillo, o tugsteno como Pasto Bueno y Tamboras.

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Yacimientos Exógenos Recientes Los depósitos más importantes, lo representan los placeres auríferos quienes se encuentran en los ríos de Madre de Dios, Inambari, Marañon y otros, uno de los más importantes es San Antonio de Poto en Puno.

CLASIFICACIÓN DE LOS MÉTODOS DE EXPLOTACIÓN Antiguamente, la elección del método de explotación se basaba en técnicas aplicadas en otras minas y en la similitud a la explotación en otras minas. Hoy en día, para desarrollar un nuevo proyecto o cambiar el método de explotación es importante tener en consideración aspectos como: monto de capital, análisis sistemático global de parámetros específicos del yacimiento como: factores espaciales (forma, tamaño, geometría etc.), factores geológicos (leyes, mineralogía), factores geo mecánicos del mineral y rocas encajonantes, aspectos económicos, medio ambientales, sociales. La variabilidad de esos parámetros y las dificultades de cuantificación total de las mismos, impiden el desarrollo de reglas rígidas y esquemas precisos de explotación aplicables a cada yacimiento particular. Estudiosos de la minería, han efectuado diversas clasificaciones desde diferentes puntos de vista como: • Punto de vista del sistema de excavación. • Punto de vista del sostenimiento. • Punto de vista del transporte. • Punto de vista del arranque. • Otros. El avance tecnológico logrado en las ciencias aplicadas a la actividad minera en estas últimas décadas, han permitido una reclasificación de los métodos generales de explotación. Ver cuadro.

En al ámbito nacional, los métodos de explotación subterránea mas aplicados son: Corte y Relleno: la característica de este método es el uso del relleno como medio de sostenimiento de los espacios abiertos, el mineral se arranca en rebanadas o franjas horizontales en sentido ascendente o descendente, ejecutándose un ciclo de minado secuencial: perforación, relleno, voladura y limpieza, el relleno puede ser detrítico o hidráulico, en explotaciones descendentes se utilizan lozas de cemento. La aplicación de este método se emplea en cualquier tipo de yacimiento con una buena ley de mineral, en el país la mayoría de minas se explotan mediante este método. Cámaras y Pilares: consiste en dejar secciones de mineral como pilares para mantener estables los espacios abiertos durante la explotación, las dimensiones de las cámara y pillares depende de las características del mineral, de la competencia de las cajas, esfuerzos geo mecánicos etc. los pilares pueden tener diferentes formas. Este método se aplica generalmente en yacimientos de origen sedimentario y buzamientos menores a 300 También puede haber C&P con relleno. Minas con este método: Condestable, Cerro de Pasco, Raura etc.

Tajeos por Subniveles: La explotación se realiza a través de los subniveles y niveles horizontales a intervalos verticales fijos en forma descendente. Cada uno de ellos se desarrolla según sea el sistema de perforación: abanico, anillo o en paralelo, este método se aplica en yacimientos con potencias mayores a 3 metros y buzamientos mayores a 500 y contactos definidos mineral-estéril. Actualmente es el método que se esta aplicando en los nuevos proyectos por el desarrollo de la tecnología en la perforación, acarreo y transporte, se aplica en minas como Cerro Lindo, Inmaculada, Minas Raúl, Milpo etc. Almacenamiento Provisional: El arranque del mineral se realiza por franjas horizontales desde un subnivel, el mineral fragmentado se extrae continuamente desde las tolvas inferiores o cruceros, en un 30 a 40%, el resto del mineral disparado sirve como sostenimiento de las cajas y plataforma de trabajo para el ciclo de perforación del siguiente corte, los criterios básicos para la aplicación de este método esta en que el yacimiento tenga un buzamiento mayor de 500, cajas competentes y potencias mayores de un metro. En el Perú se ha utilizado en minas como: Casapalca, Raura, San Rafael, Arcarta, mediana y pequeñas minas.

Cráteres Invertidos en Retroceso: Es un método reciente y consiste en que el arranque se efectúa por rebanadas ascendendentes, el mineral disparado puede permanecer en la cámara para evitar el hundimiento de las cajas, la perforación se realiza con DTH de un nivel a otro, el yacimiento debe tener una potencia mayor a 3 m y un buzamiento superior a los 600 con contactos bien definidos, se aplicó en Monterrosas – Ica Otros Método Aplicados en el Perú: Método de Cuadros de Madera Square Set Corte y Relleno Descendente Under Cut&Fill

CLASIFICACIÓN DE MÉTODOS SUBTERRÁNEOS

Para la explotación minera y la aplicación de los diferentes métodos de acuerdo las clasificaciones adelante nombradas, se necesita un sentido común Desarrollado y tratar de adaptarse a las circunstancias, condiciones de elasticidad. Más o menos grande a fin de variar y combinar los métodos.  Americana  Europea  Cummins  V. Vidal  Métodos de Carbón

Métodos de Explotación Americana  Gradines Rectos Underhand Stoping  Gradines Invertidos Overhand Stoping  Square Set Stoping Cuadros o Entibación  Shirinkage Stoping Almacenamiento Provisional : Estático y Dinámico  Sublevel Stoping Subniveles  Tajeos Cimeros Top Slicing  Método de Hundimientos: Block Caving y Sublevel Caving

Sublevel Caving

Block Caving

Shirinkage

Método Europeo.  Métodos con sostenimiento del techo mediante macizos de roca o mineral  Métodos de explotación con descenso gradual del techo y nuevo asiento del mismo.  Método de explotación con hundimiento del techo. Método de Explotación Cummins

1.- Método con Sostenimiento Natural  Tajeos abiertos  Tajo por subniveles  Método de cámaras y pilares  Método de acumulación  Método de taladros largos.

2.- Método con Sostenimiento Artificial:  Corte y Relleno  Método de cuadros  Tajeo en arco

3.- Métodos de Hundimiento  Hundimiento por subniveles  Hundimiento por bloques Métodos de Explotación V. Vidal 1.- Explotación por cámara vacía  Cámara y pilares  Cámaras vacías con cuadros o armadas 2.- Explotación por Cámara Almacén.

3.- Explotación por Cámara Rellenada  Método de colocación manual o mecánica de relleno  Relleno por gravedad.

Métodos de Carbón 1.- Por tajos largos Long Wall 2.- Cámaras y Pilares Room and Pillar 3.- Galerías y Pilares Bord and Pillar

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA ELECCIÓN DEL MÉTODO DE EXPLOTACIÓN El fin principal es diseñar un sistema de explotación apropiado bajo las características actuales o reales del yacimiento explorado. Los factores son diversos de acuerdo a las etapas de estudio, pero la decisión se basa en factores técnicos y factores de básicos. En la primera etapa de elección del método los que tienen mayor peso son la geometría, leyes, propiedades geo mecánicas tanto del mineral como de las cajas adyacentes. En la segunda etapa se procederá a la evaluación económica, ritmo de producción, leyes de corte, necesidades de personal, impacto ambiental y otras consideraciones específicas, que con todo ello se determina el método de explotación óptimo y rentabilidad económica. Hartman, plantea unos criterios y sub criterios necesarios para analizar el método extractivo que se usara para cada explotación minera. Para este problema los criterios a tomar en cuenta para seleccionar un método extractivo basándonos en los planteados por Hartman son: Características Espaciales Son probablemente los más determinantes, debido a que ellos deciden ampliamente si se escoge minería a cielo abierto o minería subterránea, la tasa de producción, el manejo del material y el diseño de la mina en el depósito.  Tamaño (alto, ancho o espesor)  Forma (tabular, lenticular, masivo, irregular)  Disposición (inclinado, manteo)  Profundidad (media, extremos, razón de sobrecarga) La geometría del yacimiento se define a través de su forma general, potencia, inclinación y profundidad.

Condiciones Geológicas e Hidrológicas Las características geológicas del depósito mineral y de los materiales adyacentes al depósito influencian la selección del método extractivo, especialmente en los métodos subterráneos donde se necesitan parámetros de control de la excavación en el subsuelo.  Tanto de mineral como de roca de caja (o huésped) Afecta la decisión de usar métodos selectivos o no selectivos.  Mineralogía es importante para procesos de concentración.  Mineralogía y petrografía (óxidos vs. sulfuros).  Composición química.  Estructura del depósito (pliegues, fallas, discontinuidades, intrusiones)  Planos de debilidad (grietas, fracturas, clivaje)  Uniformidad, alteración, meteorización (zonas, límites)  Requerimiento de drenaje, bombeo, tanto en tajo como en subterránea  Aguas subterráneas e hidrología (ocurrencia, flujo, nivel freático)

Consideraciones Geotécnicas Las propiedades mecánicas de los materiales que comprimen el depósito y la roca in situ (y suelo si es considerable su espesor) son factores clave en la selección del equipo a utilizar en minería superficial y a su vez la cantidad de clases de métodos si ésta es subterránea (no soportada, soportada y excavada).       

Selección del método (soporte necesario) Hundibilidad Propiedades elásticas Comportamiento plástico o visco elástico Estado de los esfuerzos (originales, modificados por la excavación) Consolidación, compactación, competencia Otras propiedades físicas (gravedad específica, poros, porosidad, permeabilidad)

El comportamiento geo técnico de los diferentes materiales depende básicamente de la resistencia de la roca, el grado de fracturación del macizo rocoso y la resistencia de las discontinuidades. Cuando se abre un hueco en la corteza terrestre se alteran las condiciones de equilibrio, se puede considerar que al aumentar el tamaño del hueco se produce inevitablemente el derrumbe por hundimiento de la masa rocosa que lo rodea.

Consideraciones Económicas  Determinan el éxito del proyecto  Afectan inversión, flujos de caja, periodo de retorno, beneficio  Reservas (tonelaje y ley)  Tasa de producción  Vida de la mina (desarrollo y explotación)  Productividad  Costo de mina de métodos posibles de aplicar Factores Tecnológicos La mejor combinación entre el terreno y el método que se intenta escoger. El método escogido puede tener impactos negativos en el mineral extraído en cuanto a su uso posterior (procesamiento, fundición)  Porcentaje de recuperación  Dilución  Flexibilidad a cambios en la interpretación o condiciones  Selectividad  Concentración o dispersión de frentes de trabajo  Capital, mano de obra, mecanización.

Factores Medioambientales  No sólo físico, sino que también el clima económico, político y social  Control de excavaciones para mantener integridad de las mismas (seguridad)  Subsidencia y efectos en superficie  Control atmosférico (ventilación, control de calidad de aire, calor, humedad)  Fuerza laboral (contratos, capacitación, salud y seguridad, calidad de vida, condiciones de comunidad) En consideración a estos factores, se debe tomar una decisión respecto a si explotar el cuerpo mineralizado mediante métodos de explotación de superficie o métodos de explotación subterráneos. Las características espaciales (geometría del cuerpo) y la competencia de la roca son esenciales dado que pueden determinar la conveniencia de utilizar un método por sobre otros. Sin embargo, puede haber casos en los que el depósito puede explotarse mediante métodos de superficie o subterráneos. En estos casos, es necesario tomar la decisión en función del beneficio económico que se generará en cada caso. El estudio técnico-económico, como ya hemos dicho, describe el método de explotación que se ha considerado como el más económico y eficiente. El objetivo en la determinación del método es la óptima extracción de reservas con el mayor beneficio económico y la máxima seguridad en la operación. El método elegido puede ser superficial (cielo abierto) o subterráneo, dependiendo de la forma y posición del yacimiento y de la disponibilidad de capital para la inversión en equipos.

ETAPAS DE UN PROYECTO MINERO Un proyecto minero pasa por varias etapas, en cada una de las cuales se va mejorando el conocimiento del depósito y se aumenta el nivel de detalle en la ingeniería desarrollada.

Las etapas de un proyecto minero son: 1. Prospección 2. Exploración 3. Estudios de Factibilidad 4. Construcción y Biodiversidad 5. Desarrollo y preparación 6. Explotación – Operaciones Unitarias 7. Cierre y Abandono.

1. PROSPECCIÓN La fase de prospección consiste en identificar la ubicación de concentraciones anómalas de minerales, tanto metálicos, como no metálicos y fósiles. Puesto que los depósitos se encuentran generalmente en el subsuelo, se utilizan métodos directos e indirectos para encontrar estas anomalías. Un método directo consiste en la identificación visual ya sea de un afloramiento o de detritos arrastrados del sitio de la anomalía. Esto se complementa con estudios geológicos del sitio, lo que es ayudado por fotografías aéreas y mapas topográficos y estructurales de la zona. Métodos indirectos consisten principalmente en geofísica, donde se detectan anomalías sísmicas, magnéticas, gravitacionales, eléctricas, electromagnéticas y radiométricas. La geofísica permite explorar áreas extensas y definir a escala más local la existencia de cuerpos que pueden constituir un depósito. La geoquímica y geobotánica también se utilizan en prospección.

2. EXPLORACIÓN La segunda etapa, de exploración, se ocupa de determinar lo más precisamente posible, con la escasa información disponible, la extensión (volumen o tonelaje) y calidad (ley) del depósito, pudiéndose ya tener una primera idea de su valor económico. En esta etapa se realiza un muestreo más regular y sistemático de manera de definir más precisamente los límites del depósito. Las muestras, obtenidas en trincheras, o a través de sondajes, son evaluadas a través de análisis químico, espectral o de rayos X. Aunque existen varios tipos de sondajes, en esta etapa se suelen usar métodos que permiten recuperar testigos, lo que permite mapear las estructuras del subsuelo. La prospección y exploración concluyen con la elaboración de un estudio de factibilidad Este estudio define si se debe continuar o no con el proyecto y, aunque es principalmente económico, también debe considerar otros factores (legal, tecnológico, medioambiental). Algunos de los puntos de mayor importancia de este estudio son la definición de reservas, recuperación metalúrgica, tasa de producción, costos (exploración, capital, mina, planta, impuestos), ingresos (precio futuro del elemento de interés) y aspectos financieros (inversión, depreciación).

3. ESTUDIOS DE FACTIBILIDAD La factibilidad económica de un proyecto minero varía según diversos factores. Por ejemplo, un cambio tecnológico puede hacer que recursos que anteriormente no fueron considerados entre las reservas del yacimiento, lo sean ahora, dado que, por ejemplo, se puede profundizar un tajo con un mayor ángulo de talud a un costo bajo. Por otro lado, regulaciones ambientales pueden transformar reservas mineras en recursos, dado que por un cambio legislativo, la concentración máxima permitida de un elemento contaminante puede subir, haciendo que su eliminación del concentrado o del producto final de la mina tenga un costo adicional que antes de la promulgación he dicho reglamento no existía.

Otros factores, como el precio del producto obtenido, avances en tecnología de explotación y procesamiento del mineral, pueden afectar el balance del beneficio, generando más reservas en un depósito, sin variar sus recursos. También puede ocurrir que yacimientos muy similares en cuanto a sus características físicas y mineralógicas sean o no explotables dependiendo de su ubicación geográfica, condiciones climáticas, etc.

Estudios de Pre Factibilidad y Factibilidad La distinción, que en ciertas ocasiones se realiza, entre estudios de pre- factibilidad y factibilidad es que en los primeros se determina si una reserva mineral probable es económicamente viable ( y se analiza un número de opciones) mientras que en los últimos, se determina si efectivamente se pueden realizar extracciones de una reserva mineral comprobada ( y se detalla sobre la opción elegida) 3.1. Etapa de Pre Factibilidad La etapa de pre factibilidad, es importante desarrollar un pleno entendimiento del contexto de la biodiversidad de la zona del proyecto. En esta etapa es importante realizar lo siguiente: 1. Identificar las áreas importantes para la biodiversidad, independientemente de que estén o no protegidas, o el estado de las zonas y especies protegidas. 2. Revisar inicialmente las posibles alternativas de trabajo minero ( mina subterránea versus superficial, por ejemplo), procesando opciones y productos de desecho, demandas de agua, opciones de rocas residuales o almacenamientos de cola y considerando los méritos de cada uno, desde el punto de vista técnico, económico, ambiental (incluyendo la biodiversidad) y social 3. Evaluar de manera preliminar los posibles impactos, tomando en cuenta los plazos posibles de desarrollo.

3.2. Etapa de Factibilidad En esta fase se recopilará información detallada sobre reservas comprobadas y probables y se especificará en detalle el desarrollo de la mina y las opciones de diseño. Así mismo, se desarrollarán planes de producción detallados, precisando la cantidad de mineral que se procesará y las rocas residuales que se desecharán. Se elaborarán planos que muestren las opciones de infraestructura, establecimientos de procesamiento, tratamiento de desechos, sitios para los residuos y establecimientos auxiliares. Al finalizar los estudios de factibilidad, también se establecerán los planes de cierre y se integrarán al diseño del proyecto.

4. CONSTRUCCIÓN Y BIODIVERSIDAD La construcción por lo general representa el período de mayor alteración ambiental y social del ciclo de vida de un proyecto minero. Se pueden despejar áreas de gran tamaño para ubicar los establecimientos del proyecto y la correspondiente infraestructura. En otras situaciones, puede darse un despeje indirecto, especialmente en zonas donde la inmigración es común y no está regulada. Se debe tomar en cuenta que muchos grupos de interés, por lo general, no están preparados para afrontar la realidad de la construcción. 5. DESARROLLO Y PREPARACION Esta etapa constituye el comienzo de la minería propiamente tal, pues se debe acceder al mineral ya sea removiendo la sobrecarga o iniciando excavaciones subterráneas. Sin embargo, previo a ello, es necesario salvar algunas otras etapas, como la elaboración de una evaluación de impacto ambiental, la adquisición de derechos sobre la propiedad minera, derechos de agua, desarrollo de caminos y de infraestructura eléctrica En el caso de minería de superficie (tajo abierto, canteras) el desarrollo implica extraer la sobrecarga e ir despejando varias frentes donde se iniciará la explotación, de manera de reducir el riesgo de cambios en las leyes estimadas en el estudio de factibilidad. La secuencia típica comprende en muchos casos las mismas operaciones unitarias que la explotación misma, es decir, perforación, voladura, carguío y transporte del desmonte al botadero. En casos que la sobrecarga no tenga el grado de consolidación suficiente, la tronadura puede no ser necesaria.

En el caso de minas subterráneas, el desarrollo es mucho más costoso pues implica la construcción de galerías o piques, los cuales tienen un alto costo y son de lenta ejecución. Estas excavaciones deben permitir el acceso de personal y equipos para el posterior desarrollo de los niveles principales de explotación y de las excavaciones auxiliares de ventilación. Además, en muchos casos, el método de explotación contempla cámaras de chancado subterráneas, por lo que se requiere construir estas cámaras. El desarrollo se hace de manera de poder iniciar la explotación y abastecer a la planta de mineral de manera ininterrumpida. Labores de desarrollo continúan una vez que la mina ya ha iniciado su producción. Esto asegura la continuidad futura de la alimentación a planta.

6. EXPLOTACIÓN – OPERACIONES UNITARIAS La última etapa es la de explotación, donde se inicia de manera sostenida la alimentación a planta con importantes cantidades de mineral. El método de explotación seleccionado depende principalmente de la forma, tamaño y localización del cuerpo mineralizado. Además, juegan un importante rol, factores económicos, tecnológicos y de seguridad. Dependiendo de la ubicación respecto a la superficie y su forma, se definen principalmente dos tipos de métodos de explotación: de superficie y subterráneos.

Métodos de explotación de superficie consideran tajo abierto, canteras y otras variantes, así como también la explotación de placeres. Métodos de explotación subterránea pueden clasificarse principalmente en tres tipos dependiendo del tratamiento que se hace de la cavidad que deja la explotación. Se pueden considerar métodos donde, tras la extracción del mineral, la cavidad queda soportada por las paredes del caserón o por pilares, sin un soporte adicional. Otra opción es el uso de algún material para rellenar la cavidad de manera de permitir la continuidad de la operación. Una última alternativa consiste en sacar mineral al mismo tiempo que material de menor ley o estéril rellena la cavidad que se va generando. 7. CIERRE Y ABANDONO CIERRE: Es la preparación (desde el inicio de las operaciones) y ejecución de actividades para restaurar las áreas afectadas por la explotación: Las fases del proceso de cierre incluyen:  Diseño inicial  Aprobación gubernamental del plan de recuperación y financiamiento.  Recuperación progresiva durante la operación  Fin de la producción con costos asociados al despido del personal  Desmantelamiento de construcciones, reperfilado de áreas explotadas, para estabilización y propósitos estéticos.

Asimismo la responsabilidad abarca hasta el monitoreo de los posibles efluentes posteriores al cierre y tratamiento de efluentes de la mina. La etapa entre la paralización de las actividades productivas y el abandono definitivo puede varias desde periodos muy breves hasta casos en que es necesario mantener una acción permanente y sin un término previo.

ABANDONO: Es el momento en que se alcanza el equilibrio por lo que no es necesario mantener los trabajos de control o monitoreo, es en este momento que se considera que la empresa puede retirarse definitivamente del lugar. Cuando es una concesión esta vuelve a ser tomada por el estado.

ELECCIÓN DEL MÉTODO Y PLANIFICACIÓN DE LA MINA Elección de explotación subterránea respecto a cielo abierto Cada yacimiento tiene una opción adecuada para su minado o explotación, la decisión se adopta mediante un análisis económico, en Algunos casos se combinan métodos de minería a cielo abierto con minería subterránea, como el caso de Cerro de Pasco en el Perú. A fin de decidir sobre la rentabilidad de estos dos métodos, se puede emplear la relación del “ stripping ratio” o relación de desbroce. Sr = (𝒄𝒐𝒔𝒕𝒐/𝒕𝒐𝒏𝒔𝒖𝒃 − 𝒄𝒐𝒔𝒕𝒐/𝒕𝒐𝒏𝒔𝒖𝒑)/(costo/ ton des) Si Sr > 1, 𝑠𝑒 𝑜𝑝𝑡𝑎 𝑝𝑜𝑟 𝑐𝑖𝑒𝑙𝑜 𝑎𝑏𝑖𝑒𝑟𝑡𝑜. Si Sr < 1, 𝑠𝑒 𝑜𝑝𝑡𝑎 𝑝𝑜𝑟 𝑠𝑢𝑏𝑡𝑒𝑟𝑟á𝑛𝑒𝑎. El análisis económico en base al la “ relación de desbroce es muy importante para poder aplicar la explotación a cielo abierto o subterránea. Existen otros tipos de análisis como el de procedimiento numérico de selección, atendiendo en función a la geometría y distribución de leyes, propiedades geo mecánicas de las masas de mineral y rocas adyacentes las cuales dan puntuaciones para la selección apropiada del método de explotación. Otros factores a considerar: Son muchos los factores que, al margen de los técnicos, pueden influir en la elección del método de explotación adecuado, entre los factores que deben ser analizados en etapas de estudio más avanzados se encuentran: ritma de producción, disponibilidad de mano de obra especializada y otros aspectos de índole económico. Entre otros factores se pueden considerar: a.- Valor y distribución de leyes: Si el mineral es rico, se optará por métodos de alta recuperación del mismo aunque sea caro su minado, en cambio si el mineral es de baja ley, es necesario elegir un método de bajo costo aún cuando se produzcan pérdidas de mineral. Una mineralización errática en forma de bolsonadas, lentejones o filoncillos delgados en una roca estéril amerita una explotación selectiva para evitar la dilución.El valor de mineral o metal explotado puede fluctuar dentro de márgenes muy amplios, los que generalmente dependen de circunstancias económicas. Si un cuerpo mineralizado de baja ley se encuentra próxima a otra de alta ley, se debe aplicar un método adecuado.

b.- Costo y capital necesario: Al elegir un método para explotar un yacimiento, debe preferirse aquel de menor costo por tonelada, con el mayor y más rápido beneficio posible. Finalizada la primera fase de selección, en la que se descarta los métodos que no son posibles técnicamente, los restantes se ordenan por orden de precios y costos, por lo general en orden de menor a mayor costo.  Hundimiento de bloques “Block Caving”  Cámara Vacías  Niveles Hundidos “Sub Level Caving”  Cámaras y Pilares “Room and Pillars”  Corte y Relleno “Cut and Fill”  Explotaciones Entibadas “Square Set” Una vez completada la primera fase del estudio, se debe tener en cuenta el ritmo de producción, disponibilidad de mano de obra, aspectos medio ambientales. La influencia del aspecto financiero, solo se valorizara después de haber reducido el estudio a los dos métodos más adecuados.

Como se ha analizado, el estudio de la posibilidad de selección de un método comprende varias fases. En la primera se ven los aspectos básicos como la geometría del depósito, la distribución de la ley del mineral y propiedades geo mecánicas de las rocas. Seguidamente se eliminan los métodos que no se adapten a los parámetros ya definidos para el yacimiento.

En la segunda fase se determina la explotabilidad del yacimiento: precio del mineral, posibilidad de producción y ley del mineral. El precio del mineral no se puede controlar, pero la producción y la ley vienen fijadas por la ley límite “cut off” la cual se calcula como resultado de la planificación de la mina y del costo previsto. Con la ley limite y el plan de explotación, se puede calcular el flujo de caja anual y determinar si hay rentabilidad para hacer frente a gastos de inversión como amortizaciones e interese de capital. EVALUACIÓN DEL MINERAL A.- Valorización Del Mineral La valorización de los minerales depende de la forma en la que estos se comercialicen y del tipo de mineral o metal en cuestión. En minería el proceso de evaluación de los proyectos de inversión tiene una naturaleza marcadamente iterativa. En el Perú, la valorización de minerales ya sea como concentrados o metales refinados esta normado por el MEM y MEF de acuerdo a un procedimiento estandarizado en la que se detallan todos los parámetros para el proceso de valorización. Para este fin, se parte de los Balances Metalúrgicos en el caso de los concentrados en la que se utilizan fórmulas y datos como penalidades, bonificaciones, deducciones por humedad, maquilas, transportes, gastos fob, cif etc.

B.- Ley de Corte La ley de corte es conocida como la ley mínima explotable o “cut off”, calculada con el propósito de clasificar los minerales económicos y no económicos por un periodo de tiempo determinado. Es el punto de equilibrio, en la que el valor de producción (ventas) es igual a los costos totales de producción. Ventas = P x L x R x FL x C Donde: P = producción, L = ley promedio minable, R = recuperación metalúrgica, FL = factor de liquidación, C = cotización de mineral. 𝒄𝒐𝒔𝒕𝒐 𝒅𝒆 𝒐𝒑𝒆𝒓𝒂𝒄𝒊ó𝒏+𝒖𝒕𝒊𝒍𝒊𝒅𝒂𝒅 𝒎í𝒏𝒊𝒎𝒂 y : Ley “cut off” = 𝑷 𝒙 𝑹 𝒙 𝑭𝑳 𝒙 𝑪

Existen una serie de teorías optimizantes sobre el cálculo de la ley de corte, las que tienen en cuente o no las tasas de descuento, calidad del remanente del yacimiento una vez explotado, gastos de inversión etc. En el Perú, generalmente se conocen tres tipos de “cut off”: a.- “Cut Off” Geológico: Es el mineral recuperable cuyo valor es equivalente a la sumatoria de los costos de minado, concentración, gastos indirectos de operación y al compensación por tiempo de servicios del personal del campamento. • Define el tonelaje de reservas económicamente explotables para un periodo determinado • Constituye el valor mínimo que deben tener los bloques de mineral para ser explotados. • Sirve para determinar el nivel de producción y la vida útil de la mina.

b.- “Cut Off Operacional: Es el “cut off” geológico mas los gastos no asignados y financieros de la empresa.  A este nivel, el valor del mineral recuperable cubre el flujo de cala a nivel de la empresa.  Constituye el límite inferior del valor de operación de una mina.  El planeamiento de minado debe seleccionar bloque de mineral cuyo valor promedio sea equivalente o superior a este nivel.  Si este “cut off” resultase menor que el valor promedio de las reservas, la mina estar en capacidad de redituar una utilidad bruta.  Si este “cut off” resultase mayor que el valor promedio de las reservas, la mina estará en una situación crítica. c.- Cut Off Empresarial: Es el ”cut off” operacional más la depreciación aplicada al equipo de la mina y compensación por tiempo de servicios del personal administrativo de la empresa en general.  Determina la rentabilidad de la mina a nivel de empresa (Contribución Neta)  A este nivel, el valor del mineral recuperable cubre todos los desembolsables y no desembolsables de la mina.  Constituye el límite económico inferior al cual una mina es rentable si opera con un valor de mineral superior a este nivel. C.- Dilución, Recuperación y Pérdida del Mineral Dilución y recuperación: Al explotar un depósito mineral, hay que tener en cuenta que ningún método de explotación racional permite recuperar la totalidad de las reservas minables, corresponde a los procesos metalúrgicos establecer los grados o porcentajes de recuperación que pueden esperarse. También, al momento de planificar la producción en la mina, hay que tener en cuenta la dilución del mineral, la que se produce como resultado de la aplicación práctica del método de explotación, tratándose de una contaminación del mineral.

a.- Tipos y fuentes de dilución: Existen dos tipos de dilución: dilución de producción y dilución estructural. Dilución de producción, las fuentes identificables son:  En minados con hundimiento, la roca estéril que se desprende diluye el mineral.  En métodos con relleno, el material que se utiliza para el sostenimiento, se mescla con el mineral roto.  En yacimientos filoneanos y lenticulares de poca potencia, se mezcla el estéril con el mineral al llevar un ancho mínimo de minado.  La dilución también se presente a los contactos irregulares entre el estéril y el mineral. Dilución estructural, es inherente a la disposición del depósito mineral: • Presencia de intercalaciones de estéril dentro de la formación, lo cual no hace que el minado sea selectivo. • Lixiviación que pueden provocar las aguas subterráneas. b.- Pérdidas de mineral: Se tienen dos tipos: Pérdidas Generadas, que son intrínsecas a la disposición natural de los yacimientos y están constituidas por el mineral que se abandona in situ por motivos de estabilidad. Pérdidas de Producción, engloban las demás pérdidas que se producen durante el proceso de extracción. Pérdidas en el tratamiento del mineral:  Pérdidas en la trituración y clasificación,  Pérdidas en la concentración.  Pérdidas en la manipulación y el transporte.

COSTO DE MINADO Y VALOR DEL MINERAL. Costos de Minado La estructura de los costos en minería es muy variada y presenta cierta complejidad, ya que los procesos productivos se complican por la diversidad de operaciones. Se dividen en: a.- Costos de inversión o capital. Son necesarios para la adquisición de activos necesarios para poner en producción a un proyecto, tienen dos componentes: Capital fijo y Capital Circulante. Sirven para: adquisición de terrenos, estudios e investigaciones, equipos mineros, instalaciones, servicios, equipos de planta, infraestructura, construcción y montajes diversos etc. b.- Costos de operación: Los costos de operación se definen como aquellos generados en forma continua durante el funcionamiento de una operación, dividiéndose en tres categorías: - Costos directos (variables), que son los costos primarios de una operación y consisten básicamente en las aportaciones para personal y los materiales. - Costos indirectos (fijos), que son gastos que se consideran independientes de la producción. Sus principales componentes son: personal, seguros, amortizaciones, intereses, impuestos, gastos de oficinas y servicios, relaciones públicas y publicidad etc. - Costos generales, los costos generales pueden considerarse o no como parte de los costos de operación, se contemplan a un nivel corporativo del ciclo completo de producción, estos incluyen: comercialización, administración general (gerencia, contabilidad, legal y otros)

PRODUCTIVIDAD Y MECANIZACIÓN La productividad en minería es equivalente a mecanización, reemplazando la labor manual con máquinas sofisticadas. A partir de la década del 60 del siglo pasado, los métodos de minado subterráneo han introducido máquinas modernas de mayor capacidad y tamaño. Para le mecanización de las operaciones mineras se deben tener en cuenta: a.- Consideraciones de la máquina: La mecanización significa que la mayor parte de los trabajos subterráneos son ejecutados por máquinas, la capacidad de una máquina está relacionada a su tamaño, por lo tanto es conveniente seleccionar unidades de la mayor capacidad posible, teniendo en cuenta las limitaciones en la selección por las características de la aberturas subterráneas. Es importante tener en cuenta el porcentaje de utilización de la máquina ya que. Si no se toma en cuenta de nada sirve la máxima capacidad sino es utilizada eficientemente. b.- Consideraciones de la mina: Un minado mecanizado permite alcanzar un mayor nivel de producción, siempre en cuando se consigue tener varios frentes de trabajo, logrando así una mejor utilización del equipo, efectuar un buen planeamiento para no tener equipos sin utilizar. c.- Consideraciones de eficiencia: El indicador común para comparar la eficiencia de los métodos de minado es la relación de tn/h-guardia, existiendo cuadros comparativos por métodos en diferentes países en minería mediana y grande.

INFORMACIÓN TÉCNICA NECESARIA PARA EL PLANEAMIENTO PRELIMINAR Una vez delimitado y calculada las reservas, mediante la exploración física y otras técnicas, es necesario planear la explotación de la zona mineralizada, para lo cual se debe contar con la siguiente información: a.- Información Geológica y Mineralógica: Todo lo relacionado con los factores espaciales, geológicos e hidrológicos. b.- Información Estructural: Ahondar la información teniendo en cuenta la geología estructural del depósito mineral, tipo de caja, estructuras geológicas de la zona mineralizada, presencia de gas, petróleo etc. zonas de alteración, acidez de la roca, zonas de oxidación y otros. c.- Información Económica: Tipos de reservas, leyes, detalles de propiedad del terreno, recursos hídricos, energéticos, subsidencias, la situación política local, regional y nacional respecto al depósito en estudio.

DIMENSIONAMIENTO O TAMAÑO DE PRODUCCIÓN El dimensionamiento de una mina esta en función a muchos factores tal como: condición del mercado (oferta y demanda), precio de los commodities mineros, ley y reservas del depósito mineral, políticas del gobierno y otros. Existen fórmulas empíricas para la estimación del tamaño de producción que se calculan en función de las reservas explotables en un yacimiento. Condiciones de Mercado y Precio de los Metales: En las condiciones del mercado, se tiene en cuenta como la comunidad nacional o internacional esta dispuesto a adquirir los minerales, limitar geográficamente la demanda a fin de determinar el tamaño de mercados. El precio de los metales en el mercado internacional es gradacional, por lo que es necesario mantener una ley que satisfaga las expectativas con un método de explotación adecuado para obtener utilidades. Además se tiene que tener en consideración todo el proceso de comercialización en las que se consideran aspectos como bases de competitividad, minerales substitutos, producciones previstas a futuro, renegociaciones, precios base, CIF, FOB etc. Leyes Reservas y Tamaño de la Mina: Se tiene que tener en consideración que las reservas de mineral no tienen una relación fija de ley vs tonelaje, en muchos casos bajando la ley de minado se aumentará el tonelaje y así la producción. Producción de la mina en función del tiempo: Para cualquier reserva dada, las labores de desarrollo requeridas antes de la producción están por lo general relacionadas al nivel de producción. El factor costo-tiempo, frecuentemente es más importante que el monto del costo. El tiempo se calcula en un análisis de sensibilidad del modelo financiero para la mina en planificación.

EXPLOTACIÓN DE MINAS Se define como el conjunto de operaciones encaminadas a la extracción de los minerales útiles como la perforación y voladura, sostenimiento, movimiento de mineral y/o desmonte, tráfico de personal, instalación de tuberías de agua y aire comprimido, relleno hidráulico etc. con el menor costo y tiempo, la máxima seguridad minera, salud ocupacional y conservación del medio ambiente. MINERIA: Es la obtención selectiva de los minerales del cual se obtiene un beneficio económico, también la práctica de explotar minas con provecho.

MINA: Corresponde al lugar físico de la actividad organizada que permite la extracción de un determinado mineral o elemento. Es una excavación hecha en la corteza terrestre con el propósito de extraer estos minerales. La excavación puede ser superficial (expuesta a la superficie) o subterránea. También pueden co existir ambos tipos. RIQUEZA MINERAL: También llamada riqueza explotable varia con el tiempo y otra circunstancias cuando es deseada y utilizable para su aplicación a fines industriales y cuando además se halle en el lugar considerado, en cantidades adecuadas y condiciones ambientales de disfrute económico. Las condiciones expresadas suelen ser alteradas transitoriamente por exigencias de mercado, conflictos bélicos o por otros factores y también por el progreso de las ciencias y tecnología.

CONCEPTOS GENERALES SOBRE DEPÓSITOS DE MINERAL Depósito mineral o yacimiento, es un agregado de uno o varios minerales Que contienen sustancias metálicas aprovechables, cualquiera sea la forma que presente el conjunto. Tipos: 1.- Veta o filón Es una fractura de la corteza terrestre que aloja sustancia minerales metálicas y ganga, como consecuencia de la precipitación de las soluciones hidrotermales. Por lo general tienen forma tabular con gran superficie y un espesor relativamente pequeño. Se clasifican en: vetillas, ramales, lentes, caballo e impregnaciones.

2.- Cuerpos Mineralizados (Ore Body) Son depósitos irregulares, no tienen forma ni tamaño definido, son producto de reemplazamiento de sulfuros económicos, también se conoce como “bolsonadas” que pueden estar aislados o en forma de rosario. 3.- Mantos Son yacimientos de forma tabular mas o menos horizontales que se han formado entre dos capas, son depósitos inter estratificados. 4.- Chimeneas o Columnas Son depósitos en forma tubular o cuerpos cilíndricos, su mayor dimensión es sentido vertical y han servido de conducto para el ascenso de soluciones. 5.- Diseminaciones En este tipo de depósitos los granos de mineral están esparcidos dentro de la masa rocosa, son generalmente de bajo contenido metálico.

CONSIDERACIONES DE CARÁCTER COMERCIAL MINERO MINERAL (ore): sustancia mineral de la que puede extraerse económicamente uno o más metales. Clasificación:  Minerales metálicos, oro, cobre, plata, zinc, plomo etc.  Minerales no metálicos: carbón, yeso, calizas, arcillas, guano, fosfatos, petróleo etc.  Piedras de construcción u ornamentales: mármol, granitos etc. DESMONTE (waste): sustancia rocosa que no contiene metales o los contiene en cantidad insuficiente que no es económica. GANGA: materia extraña, de escaso o ningún valor, asociada en los yacimientos a los minerales de los que se extraen los metales, constituye la “ganga” o “matriz”, las más comunes son: cuarzo, calcita, limonita, pirita, feldespato, hornblenda, barita o roca madre alterada. MENA: mineral obtenido de una explotación, ej. calcopirita, galena. MINERALES: oxidados, sulfurados, mezclados, complejos, baja y alta ley, de primera o exportación, de segunda o concentración. ETAPAS DE LA EXPLOTACION: las etapas normales de una empresa minera son: descubrimiento, exploración, desarrollo, adquisición e instalación del equipo mecánico, explotación ordenada del depósito y extensión progresiva de nuevos trabajos de preparación – exploración que aseguren el futuro de la explotación.

AFLORAMIENTOS: es el filo o cara de un depósito mineral que aparece en superficie. Puede ser definido o plenamente visible denominado “crestones” o encontrarse cubierto por material detrítico denominado “afloramiento ciego”

CAJAS O HASTIALES (walls): la pared o caja superior de un depósito inclinado o veta se llama “caja techo” y la inferior “caja piso”. En el caso de un filón vertical a ambas cajas se le llama “yacentes”, las cajas pueden ser definidas o indefinidas y verdaderas o aparentes (falso piso, falso techo.

POTENCIA: Es el espesor del filón o depósito, medido perpendicularmente a las cajas en el punto considerado. Generalmente se da el espesor o potencia media del filón.

𝑃𝑚

𝑃1 + 𝑃2 + 𝑃3 = 3

𝑃3

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EXPLORACION DE UN YACIMIENTO – MEDIOS EMPLEADOS RECONOCIMIENTO O CATEO: es el conjunto de trabajos preliminares que se ejecutan en un yacimiento mineral con el objeto de descubrirlo o reconocerlo. El reconocimiento puede ejecutarse por medio de: galerías sobre veta, medias barretas, piques, socavones de cortada y zanjas. Cada una de estas labores tiene ventajas y desventajas de acuerdo a la naturaleza del terreno, topografía, presencia de agua.

ACCESO Y PREPARACION o DESARROLLO: son labores que tienen por objeto: llegar al depósito mineral desde superficie cuando éste es subterráneo, o desde las vías usuales de transporte cuando es superficial, delinear el yacimiento y dotarlo de los servicios requeridos para su trabajo eficaz. Con su ejecución se logra conocer la forma, posición, volumen y riqueza del depósito y las características físicas del mineral y roca circundante.

Nomenclatura:  Desarrollo productivo, es la que se efectúa siguiendo el mineral.  Obra muerta, es la preparación que se hace en roca o mineral pobre Lumbrera, pique o pozo maestro: excavación vertical de sección limitada y que alcanza importante profundidad. Usada para el acceso y explotación.

Pozo inclinado: excavación semejante al pozo, pero abierta en ángulo con la vertical. Chimenea o calderilla: excavación de sección restringida, dirigida hacia arriba a partir de una galería y sobre metal o cerca de él, usada para tráfico de personal, movimiento de mineral, ventilación etc.

Socavón: labor horizontal iniciada en superficie para el acceso y trabajo de un depósito, usado para drenaje, ventilación; también se la llama “túnel”. El socavón puede ser “en dirección” o “de cortada”, según que siga el mineral o cortarlo. Galería: labor semejante a la anterior, generalmente de menor sección, abierta en el interior mina, que sigue la dirección de la veta, sobre ésta o alguna de sus cajas. Crucero o Cortada: se abre en ángulo con la dirección de la veta y sirve para conectar dos labores sea galerías, tajeos. Nivel o Piso: labores horizontales tributarias de una lumbrera o socavón, abiertas a diferentes alturas, a las que se denomina por lo común: “nivel 100”, “nivel 200” según la profundidad.

Nivel Principal: cuando el mineral proviene de varios niveles es transportado por un nivel hasta el pique o exterior, éste es denominado “Principal” o “nivel general de transporte”

Subniveles o Niveles intermedios: son los que no conectan directamente con el pique o superficie.

LABORES DE DESARROLLO Y PREPARACIÓN

Al iniciar la preparación de una mina, es definir el tipo de labores de acceso al depósito mineral subterráneo, ya que estas pueden iniciarse con: pozo o pique, una galería inclinada o por medio de rampas. Para tomar una decisión hay que considerar 4 factores:    

Profundidad del yacimiento Tiempo disponible para la preparación Costos Tipo de transporte al exterior.

El término desarrollo, se refiere a la abertura de labores mineras a través de una veta o filón virgen, por lo general en el desarrollo de minas se ejecutan cortadas horizontales con cierta gradiente positiva o negativa. Una abertura inclinada construida hacia arriba con ángulo pronunciado se llama chimenea y hacia abajo pique y las aberturas subterráneas paralelas a el buzamiento de la veta principal se llama galerías.

Para un desarrollo preliminar se deben considerar tres principios básicos: 1. El desarrollo debe ser planeado para obtener toda la información necesaria. 2. Es recomendable empezar el desarrollo inicial con labores de pequeña dimensión para evitar arriesgar el capital. 3. El desarrollo debe ser usado para obtener la máxima información estructural.

Desarrollo de Accesos a la Producción: Es importante tener en consideración en el planeamiento, el diseño de los accesos a la producción las cuales están directamente relacionadas a los parámetros de las aberturas, siendo estos: Flujo de producción. La gradiente de la abertura. Tamaño, disposición y soporte de la abertura.

Producción vs Desarrollo: Por lo general las aberturas de desarrollo para asegurar la posterior extracción del mineral deben ser:     

Una galería preliminar para los equipos de acarreo. Un ore - pass Una galería principal de transporte. Un bolsillo para mineral. Un pique para el izaje a superficie.

Desarrollo de Inclinados: La inclinación de las labores determina el nombre de la labor. Esta inclinación es determinada por la combinación de elevaciones relativas, desde la superficie a la zona mineralizada.

Los avances altos en un desarrollo se consiguen con personal bien adiestrado y maquinaria especializada, lo que solo se encuentra en empresas que se dediquen a trabajos especiales de desarrollo y profundización de pozos. Una decisión importante es la del tipo de transporte que se elija para la mina. Inclinado vs Pique Un pique, según su sección, profundidad, método de profundización y tipo de roca, tiene un costo ejecución por metro alto, considerando la perforación, infraestructura equipos y revestimiento. En cambio las labores inclinadas (rampas) se limitan a minas poco profundas, el costo de una rampa más bajo que el de un pique para una distancia e igual hasta los 240 metros, pasada esta distancia más económico hacer un pique que un inclinado. Las ventajas que ofrecen los inclinados son:  Las rampas (inclinados) ofrecen un acceso más fácil para equipos móviles.  Las rampas se utilizan para instalar fajas transportadoras, lo cual incrementan notablemente producción.

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En terrenos inestables (movedizos) los inclinados necesitan menos mantenimiento que un pique. Los piques y rampas pueden adecuarse de acuerdo a la conveniencia del diseño y al mineral en producción, pudiendo servir como camino, servicio y otras utilidades operacionales. La gran mayoría de las rampas utilizan sostenimiento tipo “shotcrete” con mallas y pernos y estas pueden ser:  De un solo compartimiento.  De dos compartimientos de lado a lado.  De dos compartimientos abajo y arriba.

Tamaño de la Abertura El tamaño de la abertura o sección de un pique, se adecua a los propósitos especiales para la producción, la sección transversal está determinada por la capacidad del “skip” y ésta es determinada por los siguientes parámetros: Densidad del mineral. Capacidad y velocidad de izaje. Tiempo de carguío y descarga. Tiempo de izaje. Galerías, Entradas y Cruceros

Las labores de desarrollo para un determinado método de explotación, requieren que sean acordes a la forma del yacimiento, que por lo general tienen que desarrollarse en forma simétrica al yacimiento y que el tamaño de las aberturas sea proporcional al tipo de explotación a realizarse: convencional o mecanizada para mejorar la maniobrabilidad y eficiencia de la explotación con los equipos utilizados, aumentar el flujo de ventilación, los accesos de transporte deben ser construidos tan rectos como sea posible, la gradiente depende del equipo a ser utilizado.

Almacenaje de Mineral “Ore Pocket” Se debe contar con una capacidad adicional a la requerida por la producción normal de mina, este sistema se utiliza por lo general cuando se extrae el mineral por izaje, la preparación de estas labores debe ser rápida para no perturbar el ciclo de minado y el sistema de extracción por múltiples vías debe funcionar intermitentemente. El tamaño correcto del pocket depende de la manera como se efectúa el izaje de mineral. Planeamiento de Desarrollo para Servicios Los desarrollos de servicios están sujetos a las mismas consideraciones básicas que las aberturas de producción. El nombre del desarrollo es una combinación de la función que cumple p.e. chimenea de ventilación, pique de servicios y personal, galería de limpieza, pique de emergencias etc. Construcción de Bodegas y Almacenes La eficiencia de un moderno sistema de minado depende de la productividad y la disponibilidad del equipo para la extracción del mineral, los equipos necesitan mantenimiento y reparación, la cantidad de servicios depende de:  El grado de dificultad en el movimiento del equipo dentro de la mina y/o hacia superficie.  Las bodegas subterráneas deben proveer buen ambiente y seguridad en el trabajo.  En pequeños proyectos de vida corta, no es necesario construir bodegas, puesto que el costo de inversión no retorna.

Los criterios más importantes para la construcción de bodegas son:  Áreas de servicios para el mantenimiento.  Almacén de repuestos  Áreas para lavar y limpiar equipos  Oficinas etc. Sumideros y Estaciones de Bombeo Los sumideros son áreas que sirven para almacenar el agua, pueden ser el fondo de piques de donde es bombeada el agua a la superficie, también son necesarias en las minas mecanizadas al fondo del yacimiento, en donde a través de canaletas se recolecta el agua con finos para luego decantarla y enviarla a superficie por gravedad o bombeo. Actualmente la legislación obliga el tratamiento de aguas de mina a limites permisibles y así evitar la contaminación y preservar el medio ambiente.

Preparación para la Explotación En la mina, se prepara el depósito mineral abriendo una red de galerías y chimeneas que delimitan en la misma una serie de secciones, a cada una de ellas le corresponde un punto de carguío. La área de explotación esta situada en la zona del yacimiento comprendido entre dos niveles consecutivos y esta se inicia cargando el mineral arrancado y extrayéndolo por la parte inferior. En algunas minas se suprimen los puntos de carga individuales, usando como nivel de carguío principal el fondo de la explotación. En la explotación que se realiza mediante cualquier método subterráneo conocido, se pueden dejar macizos para proteger las galerías y chimeneas o para separar las cámaras y los huecos de las explotaciones . La preparación de cualquier tipo de yacimiento se planifica por adelantado y se completa durante su avance al arrancar el mineral.

EXPLOTACION DE UN YACIMIENTO MINERAL – OPERACIONES UNITARIAS La explotación de minas es el conjunto de actividades, operaciones o trabajos que es necesario realizar para separar físicamente los minerales desde su ambiente natural y transportarlos hasta las instalaciones de procesamiento. Consiste, por lo tanto, en la ejecución secuencial de dos operaciones básicas: el arranque y el manejo de materiales. Las etapas de la explotación de minas corresponden a: 1. Arranque: - Perforación y Voladura 2. Manejo de materiales: - Carguío y Transporte 3. Operaciones auxiliares - Ventilación - Sostenimiento Las etapas de la explotación de minas corresponden a: 1. Arranque: - Perforación y Voladura 2. Manejo de materiales: - Carguío y Transporte 3. Operaciones auxiliares - Ventilación - Sostenimiento

1. Arranque: Se denomina arranque al proceso de separar o arrancar el mineral de la corteza terrestre. Salvo algunas excepciones, esta operación se realiza en la mayoría de los casos haciendo detonar cargas explosivas emplazadas en huecos cilíndricos perforados en el macizo rocoso. Se distingue así entre las sub operaciones de Perforación y Voladura. 2. Movimiento o manejo de materiales: Este proceso implica a su vez la ejecución combinada, en varias instancias, de las sub operaciones de Carguío y Transporte.

Las minas subterráneas se dividen en dos tipos, principalmente, según la posición de las mismas con respecto al nivel del fondo del valle:

Las que se encuentran por encima se denominan minas de montaña. En ellas el acceso es más fácil, al poder realizarse mediante galerías horizontales excavadas en las laderas del valle. Así mismo, el desagüe de las mismas se realiza por gravedad, a través de las labores de acceso. En las minas que se encuentran por debajo del nivel del fondo del valle es necesario excavar pozos (verticales o inclinados), labores de acceso que desciendan al nivel del yacimiento. En este caso el desagüe tiene que realizarse mediante bombas que impulsen el agua desde del interior de la mina a la superficie.

El transporte es la operación por la que se traslada el mineral arrancado hasta el exterior de la mina. El transporte dentro de una mina puede ser continuo, discontinuo o una mezcla de ambos. El transporte continuo utiliza medios de transporte que están continuamente en funcionamiento. Dentro de este tipo de transporte se utilizan cintas transportadoras, transportadores blindados y el transporte por gravedad, en pozos y chimeneas. En el transporte discontinuo los medios de transporte realizan un movimiento alternativo entre el punto de carga y el de descarga. En este grupo se utiliza el ferrocarril y los camiones.

OPERACIONES UNITARIAS Las operaciones unitarias en la explotación de una mina son: Principales Auxiliares A. Operaciones Unitarias Principales Que son secuenciales y permiten la explotación, cada una de ellas son independientes. Perforación: tipo de horadación de agujero en la roca y a los agujeros se les conoce como taladro, estas se realizan con las perforadoras que pueden ser neumáticas, electro hidráulicas y otras. La perforación se efectúa de acuerdo a los trazos de perforación en función del tipo de roca (dureza) y grado de fragmentación requerido. Voladura: es la acción de fracturar o fragmentar la roca, el suelo duro, mediante el empleo de explosivos. Las mismas se realizan para lograr un objetivo determinado, pueden ser controladas, o no, puede ser a cielo abierto, en galerías, túneles etc. Los explosivos son compuestos o mezcla de sustancias en estado sólido, líquido que por medio de una reacción química rápida se transforman en productos gaseosos y condensados que alcanzan grandes temperaturas y presiones lo cual es aprovechado para realizar el trabajo mecánico para el rompimiento de la roca.

Los tipos más conocidos de explosivos son:  Dinamita  ANFO  Gelatinas, emulsiones. Como accesorios de voladura se tiene:  Guías o mechas de seguridad.  Fulminantes o espoletas.  Conectores  Cordón detonante  Detonadores simples y con retardador.

Carguío: consiste en el traslado del mineral o desmonte arrancado hacia los chutes y bolsillos de carguío. En la minería convencional se efectúa con los scrapers dentro de los tajeos y también con los mini scoops. En la minería mecanizada se utiliza los scoops, cargadores frontales y camiones de bajo perfil (teletrams, dux). Todo este material va a los chutes y pocket principal de carguío. Transporte: es la operación por la cual se traslada el mineral arrancado de los chutes principales de carguío y tolvas de carguío de los piques de izaje de mineral hacia la planta de beneficio. Esta operación se realiza con las locomotoras de transporte de mineral (convoy) a través del nivel principal de extracción y también con volquetes acondicionados para este fin.

B. Operaciones Unitarias Auxiliares: Son aquellas que complementan la explotación de la mina y dan la facilidad como servicios. Ventilación: proporcionar a la mina un flujo de aire en cantidad y calidad suficiente para diluir contaminantes, a límites seguros en todos lo lugares donde el personal esta en trabajo. Tipos de Ventilación: Se pueden clasificar en dos grandes grupos:  Ventilación natural  Ventilación mecánica, se utiliza ventiladores Clasificación de Ventiladores:  Ventiladores Centrífugos: rígidos o quietos  Ventiladores Axiales: versátiles, movibles

 Sostenimiento: en minería subterránea es muy importante, ya que por la naturaleza del trabajo toda labor que se hace en el interior de la mina se realiza en espacios vacíos, inestabilizados producto de la rotura de la roca o mineral extraído.

Sostenimiento con madera: La madera es un material muy versátil para realizar trabajos de sostenimiento.

Sostenimiento con Split set y Pernos de Anclaje: - Splitset: con plantilla, con malla. - Pernos de anclaje: Con resina, con lechada de cemento, con cuñas.

Arcos de Acero y Concreto Armado Cerchas metálicas: Especiales, de riel. Concreto armado (Shocrete) Muros de Concreto Concreto Proyectado

Sostenimiento Mecanizado Gatas hidráulicas Relleno Relleno mecánico (detrítico). Relleno hidráulico Sostenimiento con Pilares

CLASIFICACION GENERAL DE LOS METODOS DE EXPLOTACION SUBTERRANEA

REGLAS GENERALES PARA LA DIVISIÓN DE UN YACIMIENTO PARA EXPLOTARLO Primera Regla: Los yacimientos verticales o muy inclinados se dividen en distintos pisos o niveles, según la vertical. Las galerías principales se corren en dirección y si no hay encampane, se explota un nivel tras otro en sentido descendente. Como la profundización de piques es muy costosa en primer lugar se explotan aquellas partes del yacimiento que se encuentran a menor profundidad y únicamente cuando es rentable que permita seguir el descenso. Segunda Regla: El yacimiento se divide en varios campos de explotación mediante galerías en dirección y en yacimientos inclinados y planos, franjas horizontales superpuestas. El arranque se realiza, bien en dirección, en sentido ascendente o descendente, pero progresando siempre toda la explotación en sentido horizontal. Tercera Regla: La extracción de las menas procedentes de los distintos campos de explotación, niveles o pisos, se realiza por la galería en dirección inferior, que limita en profundidad el sector. Cuarta Regla: El arranque de los distintos sectores de explotación debe realizarse, a ser posible, progresando desde el límite del campo hacia el pique en dirección horizontal (laboreo en retirada). Muchas veces se procede a la inversa, es decir, se comienza el arranque a partir del pique (avance)

Quinta Regla: En los yacimientos muy inclinados, el personal penetra en los sectores de explotación por su parte superior, es decir, normalmente marcha por una galería en dirección del piso superior y de ella a las explotaciones, abandonándolas por la galería en dirección del piso inferior. Sexta Regla: Los materiales, herramientas y máquinas se transporta por la galería superior y se introducen en las explotaciones en sentido descendente. Si el nivel inferior posee instalaciones completas, entonces también se pueden Introducir los materiales y otros, en sentido ascendente, pasando por la galería inferior en dirección. Séptima Regla: Las tierras de relleno se introducen en las explotaciones de análoga forma. En general, se transportan hasta ellas por la galería en dirección del nivel superior. Octava Regla: Por el contrario, la corriente de ventilación entrante penetre siempre en las explotaciones, pasando por la galería del nivel inferior atravesándolas en sentido ascendente y retornando por la galería del nivel superior

SEPARACION ENTRE NIVELES

Los yacimientos de fuerte buzamiento deben dividirse siempre en pisos o niveles, que se van explotando uno a continuación de otro. LONGITUD Y ALTURA DE LOS BLOQUES Los yacimientos de grandes dimensiones se dividen en sectores de explotación, bloques, cuarteles con el objeto de tener un número mayor de puntos de ataque y poder explotar sistemáticamente todo el yacimiento. Los distintos sectores de explotación deben estar dispuestos de tal forma que el trabajo en uno de ellos no obstaculice el de los inmediatos. La longitud y altura debe ser la adecuada para controlar las presiones al techo del bloque, la firmeza y del tiempo que actúa la presión durante la vida del bloque, otros factores que deben tener en consideración son el transporte, acceso de personal y la extracción de mineral (duración de los echaderos).

EXPLOTACION EN AVANCE Y RETIRADA En la explotación en retirada se avanzan las galerías de acceso hasta los límites del yacimiento y se comienza a partir de ellos. En la explotación de avance se procede a la inversa, se comienza el arranque, progresando hacia los límites del mismo. TERMINOS USADOS EN LA CLASIFICACIÒN DE METODOS SUBTERRANEOS Tajo: Excavación subterránea distinta de las labores de preparación, hechas con el objeto de beneficiar minerales.

Alza o techo: La roca colgada encima de una abertura hecha en la mina.

Frente: Es la cara que se ataca en las labores, es generalmente vertical, cuando se trata de stocks se llama pecho, en galerías, socavones, cruceros se denomina frontón.

Tajadas o Rebanadas (Slice): Es el corte que se efectúa en la parte productiva de la veta para la extracción del mineral

Bloque de Mineral (Ore Body): Sectores en que se divide el cuerpo mineralizado para la explotación y esta limitada arriba y abajo por galerías y en uno o ambos extremos por chimeneas y que esta preparada para comenzar la explotaciòn

Franja: En cuerpos mineralizados de gran potencia y extensión el mineral se arranca por secciones horizontales que se denominan fajas o franjas

Pocillos de Circulación o de Escalas: Son labores inclinadas o verticales provistas de escaleras para facilitar el acceso de personal a los tajos, se le laman también calderillas. Pozo Maestro o Coladero: Labores de comunicación vertical o inclinada, destinada a la circulación de mineral en sentido descendente, pone en comunicación los tajos con la galería inferior.

Estribo: Es el pedazo de mineral que se deja. Se denomina puente en la parte baja del bloque, estribo en la parte superior y pilar en los costados del bloque mineral paralelos a las chimeneas

MINADO CON SOSTENIMIENTO NATURAL En los métodos de explotación con sostenimiento natural, se considera a los depósitos minerales que por la naturaleza del macizo rocoso, que comprende la roca encajonante y mineralización, el minado se realiza abriendo cámaras o aberturas que debidamente diseñadas se sostienen por si mismas: es decir sin que intervengan medios de sostén artificial o relleno. De acuerdo a los análisis geo mecánicos y las dimensiones del yacimiento, se pueden considerar dos grupos de los métodos de explotación: el denominado cámaras y pilares y el de cámaras vacías. Estos dos grupos se diferencian por el tamaño de las cámaras y la forma de realizar el arranque del mineral, en ambos casos se prepara la mina en forma de cámaras permanentes.

METODO DE CAMARAS Y PILARES ROOM AND PILAR Este método, es donde el mineral es excavado en la mayor parte del yacimiento minable, dejando parte del mineral como columnas o pilares que servirán para sostener el techo. El mineral que queda como pilar puede recuperarse parcial o totalmente, reemplazando a los pilares por otro material para sostener el techo o extraer en retirada abandonando los tajeos para su posterior hundimiento del techo, en el caso contrario los pilares con mineral se pierde. Aplicabilidad 1.- Mantos o filones de potencias mayores a 5 m o más. 2.- Buzamientos moderado o critico 300 o 400 donde el mineral no corre. 3.- Capas de techo buenas 4.- Explotación moderadamente selectiva. 5.- Yacimientos de bajo costo de minado. Este método es de aplicación universal en yacimientos tabulares sedimentarios, como pizarras cupríferas, depósitos de hierro, carbón, potasio y otros. En el Perú se usa en pocas minas, por la estructura del yacimiento: rumbo y buzamiento, en yacimientos de gran potencia se usa en combinación con corte y relleno, dejando pilares para el sostenimiento del techo.

Ventajas  No requiere condiciones especiales de capacitación del personal.  El consumo de sostenimiento es mínimo.  No se necesita relleno.  La extracción puede adaptarse fácilmente a las necesidades de ley  No se tiene gastos de conservación.  No hay pérdida de mineral fino.  Los pilares pueden ser de cualquier forma y dimensión.  Minado moderadamente selectivo y de bajo costo.

 Desventajas         

La concentración de transporte es crítica. La ventilación es defectuosa. Las pérdidas de la explotación son cuantiosas. El rendimiento por hombre y guardia es bajo. Gran número de galerías de preparación. Consumo de explosivos alto. El transporte es complicado.

El factor más importante en este método, es el tamaño de los pilares y la distancia entre ellos, éste depende de:

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Estabilidad de la caja techo. Estabilidad del mineral. Potencia del yacimiento. Presiones de la roca suprayacente. Discontinuidades geológicas como pliegue etc.  Forma y tamaño del pilar.

fallas,

El esquema de la disposición de los pilares necesita una buena planificación, pudiendo ser de forma circular, rectangular, cuadrado, irregular o corrido. Las dimensiones de los pilares se pueden determinar por comparación entre la resistencia y la tensión vertical media que actúa entre ellos. La resistencia de los pilares depende del material del cual esta constituido (roca o mineral), de las discontinuidades geológicas que atraviesan. Con relación a la resistencia del material, lo que interesa es la compresión simple, mientras que en lo referente a las discontinuidades interesa su orientación y resistencia al corte. El diseño de la luz entre las cámaras y cálculo de la tensión vertical media, se utilizan modelos matemáticos así como métodos tradicionales empíricos. Labores de Desarrollo y Preparación En los yacimientos horizontales o casi horizontales, las labores de desarrollo y preparación consisten en la construcción de piques de izaje, chimeneas de ventilación y servicios, galerías de acceso, vías para el transporte de mineral etc. algunas de estas labores pueden ejecutarse paralelo al arranque o explotación. Es común preparar el sector mediante un sistema de galerías paralelas en dirección transversal de manera que por una entra la corriente de aire y por la otra sale, una sirve para el transporté y la otra para el transito de personal

Preparación El método más sencillo es el de doble vía de acceso. Se avanzan dos galerías paralelas en la dirección de la capa, dejando entre ellas un pilar de 15 m de espesor. Estas se comunican por recortes a intervalos de 25 m. A distancias variables de 45 a 180 m se trazan galerías laterales o de explotación a partir de los cuales se comienza con el trazado de las cámaras. Ubicación de las Cámaras En la mayoría de los casos, las cámaras se sitúan perpendicularmente a las galerías principales, con una gradiente favorable para el transporte de los equipos como camiones y volquetes u otros equipos. Las galerías transversales se trazan a menudo en ángulo recto con las principales.

Cámaras y Pilares Sistemáticos Denominado también “open stope rooms with regulars pillars” es el mas común, los pilares se disponen según un esquema geométrico regular, pudiendo ser de sección cuadrada, circular o rectangular y constituye como columnas que separan las cámaras , la función del pilar es soportar el techo de la cámara. Este método es de aplicación en yacimientos echados de 0 a 300 de buzamiento y el mineral y techo deben tener la suficiente resistencia de lo contrario aumentaran las dimensiones de los pilares y cámaras habiendo pérdidas de mineral. Cámaras con Pilares Ocasionales Conocido como “ open stope with random pillars” , la característica es que se procura dejar pilares en las zonas estériles o baja ley o donde las condiciones geo mecánicas lo exijan, por lo que su distribución es ocasional y aleatoria, lo cual trae como consigo una irregularidad en la geometría del método y problemas en el sistema de explotación e incremento de los costos.

Explotación Una vez preparada el área de explotación, las dimensiones de las cámaras y pilares depende de la roca en la estabilidad del techo, la explotación crea grandes cavidades abiertas por donde las máquinas pueden desplazarse sobre el fondo plano. Se practican dos métodos: en el primero la mina se divide en cámaras hasta los límites de la concesión y luego se explotan los pilares en retirada general. En el otro la explotación de los pilares comienza en cuanto se han determinado dos o tres cámaras siguiendo de cerca las cámaras que se van acabando Alternativas:       

Minado horizontal Minado inclinado Minado en forma de escalera Cámaras y Pilares sistemáticos Cámara y Pilares ocasionales De acuerdo al grado tecnológico: convencional, semi mecanizado y mecanizado De acuerdo a la forma de pilares: cuadrado, rectangular, circular, longitudinal etc.

MINADO El ciclo de consiste en perforación, voladura, ventilación, carguío y transporte y ocasionalmente en sostenimiento temporal o permanente. La maquinaria utilizada depende del diseño de las cámaras y pilares y se usan desde perforadoras neumáticas a jumbos hidráulicos, para el carguío y transporte se utilizan desde palas neumáticas hasta equipos sobre ruedas como los scoops, y camiones. Variantes  Cámaras y Pilares Clásico  Cámaras y Pilares Escalonados.  Cámaras y pilares por Etapas  Cámaras y Pilares VCR

Diseño de Pilares Al diseñar los pilares en este método, es buscar un equilibrio, por una parte la seguridad estabilidad y por otra la rentabilidad, con lo que se debe lograr un diseño adecuado no sobredimensionando ni debilitando los pilares por la explotación. El problema es enfocado, considerando los esfuerzos que se ejercen sobre un pilar, desarrollándose teorías al respecto:     

Teoría del área atribuida. Teoría del arco Modelo de la cavidad creada en un medio infinito. Modelo de la viga o placa (estratificación horizontal) Métodos numéricos.

METODOS DE SUBNIVELES En el método de Subniveles – Sublevels, existen dos tipos característicos: SUBLEVEL STOPING and SUBLEVEL CAVING El primero de ellos se clasifica dentro de la clasificación de los métodos de cavidades abiertas o auto soportantes y el segundo en los métodos de hundimiento.

MINADO POR SUBNIVELES Introducción Conocido también como “ sublevel stoping” que consiste en dejar cámaras vacías después de la extracción del mineral. Este método se caracteriza por su gran productividad, debido a que las labores de preparación se realizan en su mayor parte dentro del mineral. Para evitar el derrumbe de las paredes, los cuerpos grandes se dividen en 2 o más tajeos, separados por pilares los cuales se recuperan en la etapa final del minado. En este método, el minado se ejecuta desde los niveles para predeterminar los intervalos verticales, los subniveles son desarrollados entre los niveles principales, el mineral roto generalmente con taladros largos o desde los subniveles, cae hacia la zona vacía y es jalado desde los “draw point” para transportarlos a superficie.

SUBLEVEL STOPING Este método se aplica preferentemente en yacimientos de forma tabular verticales o sub verticales de gran espesor, por lo general superior a 10 m. Es deseable que los bordes o contactos del cuerpo mineralizados sean regulares. También es posible aplicarlo en yacimientos masivos o mantos de gran potencia, subdividiendo el macizo mineralizado en caserones separados por pilares, que posteriormente se pueden recuperar. Tanto la roca mineralizada como la roca circundante deben presentar buenas condiciones de estabilidad; vale decir, deben ser suficientemente competentes o auto soportante. El sublevel stoping es un método en el cual se excava el mineral por tajadas verticales dejando el caserón vacío, por lo general de grandes dimensiones, particularmente en el sentido vertical. El mineral arrancado se recolecta en embudos o zanjas emplazadas en la base del caserón, desde donde se extrae según diferentes modalidades. La expresión “sublevel” hace referencia a las galerías o subniveles a partir de los cuales se realiza la operación de arranque del mineral.

Consideraciones de Diseño:

En forma general este método puede ser aplicado en las siguientes condiciones:  El depósito debe ser vertical o cercano a ella, de tal manera que el mineral roto exceda el ángulo de reposo.  Las rocas encajonantes deben ser competentes y resistentes.  El mineral debe ser competente y con buena estabilidad.  Los límites del yacimiento deben ser amplios y regulares.

PREPARACIÓN:  Un nivel base o nivel de producción, consiste en una galería de transporte y estocadas de carguío que permiten habilitar los puntos de extracción (draw points)  Embudos o zanjas recolectoras de mineral. Cuando se trata de una zanja continua a lo largo de la base del caserón – modalidad preferida en la actualidad – se requiere el desarrollo previo de una galería a partir de la cual se excava la zanja.  Galerías o subniveles de perforación, dispuestos en altura según diversas configuraciones conforme a la geometría del cuerpo mineralizado.  Una chimenea o una rampa de acceso a los subniveles de perforación, emplazada en el límite posterior del caserón.  Una chimenea a partir de la cual se excava el corte inicial o cámara de compensación (slot) que sirve de cara libre para las primeras tronaduras de producción.  Las galerías de perforación deben ser llevadas dentro del mineral como subniveles.  Los embudos o “raise slot” deben desarrollarse debajo del tajeo, los que sirven para abrir el área de voladura.

Diseño del tajeo: Ubicación de los Draw Points y diseño: El espaciamiento entre ellos debe ser óptimo, para una recuperación máxima del tajeo. La gradiente debe variar de 3 % a 4 %. Los draw points deben ser ubicados en la caja piso. Los “cross cut” deben reforzarse para prolongar la vida del crucero. Chimenea: Se pueden construir con métodos convencionales, raise boring, alimak o VCR. Las chimeneas generalmente se ubican a los costados o centro del tajeo. Corte Inferior Horizontal: Es esencial por que comunica la producción de un subnivel con los slot o embudos, haciendo un espacio para la voladura posterior.

EXPLOTACION: PERFORACIÓN Y VOLADURA: En la versión convencional se perforan taladros radiales (abanicos) a partir de los subniveles dispuestos para esos fines. Se trata de taladros largos (hasta unos 30 m) de 2 a 3 pulgadas de diámetro, perforados de preferencia con jumbos radiales electro-hidráulicos y barras de extensión. En la versión LBH (long blast hole) se perforan taladros de gran diámetro (4 ½ a 6 ½ pulgadas),en lo posible paralelos y de hasta unos 80 m de longitud. Se utiliza equipo DTH. Las operaciones de perforación y voladura se pueden manejar en este caso en forma continua e independiente. Se puede perforar con anticipación un gran número de abanicos, los que posteriormente se van disparando según los requerimientos del programa de producción.

Taladros largos en paralelo: Es ventajoso emplear este sistema en yacimientos verticales de gran potencia, la operación de perforación en subniveles, se realiza de manera exclusiva por medio de taladros largos en paralelo usando barras de extensión para lograr una profundidad apropiada hasta una longitud máxima de 90 metros. Taladros en anillo o abanico: La perforación se realiza a través de subniveles con barrenos dispuestos en abanico o anillo, el mineral disparado cae al fondo del tajeo y se evacua por las tolvas a los vagones o volquetes. Se disparan de dos a tres anillos, la distancia entre los subniveles de perforación ha ido incrementándose gracias a las nuevas tecnologías que han permitido ir alargando los barrenos y controlando el desvío de estos.

MANEJO DEL MINERAL – CARGUIO Y TRANSPORTE En su modalidad más antigua el mineral arrancado se cargaba directamente a carros a través de buzones dispuestos en la base del caserón. La presencia de bancos – frecuente en este método – es un problema complicado, dado que no es posible reducir de tamaño en los buzones. Era necesario instalar estaciones de control (parrillas) antes de los buzones. También es posible la utilización de scrapers para extraer el mineral, y luego arrastrarlo y cargarlo a carros de ferrocarril. En este caso, el manejo del material grueso o de sobre tamaño es mucho más simple. Hoy en día se utilizan preferentemente equipos LHD para la extracción, carguío y transporte del mineral hacia estaciones de traspaso, donde es cargado a carros o camiones para su transporte final a superficie. Comentarios:  Este método es cada ves mas usado, requiere muchas labores de desarrollo, pero la eficiencia y alta productividad compensan.  Las operaciones de perforación, voladura y carguío son interdependientes, ofreciendo una alta mecanización con pocos equipos.  El método requiere de un planeamiento definido de los tajeos y el límite del yacimiento.  Para aplicar este método es conocer los factores geológicos y geo mecánicos del yacimiento.  Inicialmente la producción es de baja velocidad, incrementándose a medida que se aumentan los “draw points” en los tajeos.  La pérdida de mineral puede llegar a ser de 20 a 30 %.

VENTAJAS: DESVENTAJAS:  Muy favorable para mecanización  Altamente eficiente hasta 110 ton / hombre turno  Tasa de producción moderada a alta (25.000 ton / mes)  Método seguro y fácil de ventilar  Recuperación sobre 90%  Dilución baja: < 20%  Perforación puede adelantarse  En operaciones grandes, voladuras semanales son frecuentes  Turnos entrenados y eficientes  Mineral está disponible de inmediato al iniciarse la voladura de producción.

 Intensivo en capital bastantes desarrollos antes de iniciar la producción  No selectivo  Ineficiente a bajas inclinaciones  Voladura secundaria puede generar gases que vuelven al caserón. VARIANTES:  VCR: vertical cráter retreat  Voladura con cargas esféricas en la base de hoyos verticales

MINADO POR SUBNIVELES EN EL PERÚ La aplicación del método en mención, se da en el Perú en las siguientes minas: Raúl, Condestable, Milpo, San Rafael, Santander y en los nuevos proyectos en operación como Inmaculada, Cerro Lindo etc.

MINADO POR CRATERES VERTICALES EN RETROCESO VCR Este método es conocido como VCR, cuyo fundamento se basa en la “teoría de los cráteres”. El método en mención, ha sido reconocido como el desarrollo más importante de la tecnología moderna del minado subterráneo, por la introducción de taladros con mayores diámetros, siendo una aplicación de la teoría de C. Livingston de la voladura por cráteres con cargas esféricas. La ventaja del VCR respecto a otros métodos parecidos como shrinkage, sublevels, corte y relleno son: Menor desarrollo Empleo de taladros de grandes diámetros. Uso de cargas esféricas Mayor seguridad ambiental. Perforación, voladura y carguío son independientes. Buena fragmentación. Aplicabilidad Se aplica a cuerpos de gran buzamiento y gran potencia, Se utiliza en minas para la construcción de chimeneas y piques Se aplica en combinación de métodos de C y R ascendente Para la aplicación de este método VCR, es necesario  considerar las características operacionales del equipo DTH  o de similares características.

Ventajas  Seguridad del personal y equipos.  La fragmentación generalmente es buena.  Se adapta a yacimientos estrechos del orden de 5 m o más.  El material arrancado y esponjado sirve como sostenimiento temporal.

Desventajas  Los hastiales o cajas pueden dañarse, existiendo riesgos de hundimiento.  En el carguío de mineral la ventilación no es buena.  El control de leyes resulta complicada, ya que el mineral se mescla en el descenso.

Este método de explotación por VCR, es un método masivo de gran escala, basado en la teoría de voladura de cráteres empleando cargas esféricas. Es parecido al método shrincage, ya que el minado se realiza con corte horizontales que empiezan de abajo hacia arriba, el mineral se acumula y se extrae a través de los draw points y cruceros respectivos.

PREPARACIÓN Se empieza por delimitar un bloque del yacimiento entre dos galerías: de base y cabeza, a lo largo y ancho de la estructura mineralizada, estas galerías se enlazan con la estructura general de la mina y permiten por su altura el paso de grandes perforadoras y cargadoras. Desde el nivel de cabeza, se perfora una malla de taladros a través del bloque de mineral, con equipos DTH u otro similar, las mallas varían de acuerdo a las características del mineral. El mineral producto de las labores de preparación y desarrollo es cargado en el mismo frente por equipos LHD. En el nivel inferior, se perfora también a lo largo y ancho del bloque de mineral para preparar la cámara inferior de recepción y extracción del mineral disparado, paralelamente al nivel inferior en la caja piso se desarrolla sobre estéril una galería lateral de carga y transporte conservando una separación de 10 a 20 metros.

Concluida la galería lateral, se comunica ésta con la cámara de recepción, a través de cruceros para la extracción del mineral, la distancia recomendable entre cruceros es de 15 a 20 metros.

Explotación Una vez realizados los trabajos anteriormente mencionados, con el fin detener cara libre para los taladros, se prepara una chimenea (Drop Raise)para cuyo efecto se toma el cuadrilátero formado por 4 taladros y dentro del mismo se perforan otros tres taladros. Luego se procede al carguío y voladura del Drop Raise, el cual va servir como cara libre para iniciar la voladura por rebanadas. El material desprendido cae sobre la cámara de recepción y forma un talud natural para chorear a los costados y salir por los cruceros para su extracción con equipos LHD. El orden de explotación debe ser en retirada. Sistema de Carguío de Taladros Los taladros son cargados desde el nivel superior mediante el siguiente procedimiento: Se mide la profundidad del taladro desde arriba. Se taponea el fondo y se sella con tapón de tierra impermeabilizante u otro material. Se carga el explosivo, con un cebo apropiado unido a un cordón detonante, el centro de gravedad de la carga debe estar bien calculado en el fondo del taladro. Se ataca con 2 metros de agua sobre la carga o con arena y grava de 25 mm de diámetro aproximadamente. Se hace el amarre de los taladros colocando retardo al del centro y los subsiguientes siguiendo el esquema de voladura. Se inicia la secuencia de voladura (chispeo) En cada voladura se arranca una rebanada horizontal, de unos 4 metros de espesor, el mineral arrancado cae al fondo de la cámara de donde se carga con equipos LHD. Una vez extraído el mineral, el tajeo queda vacío, pudiéndose rellenar posteriormente si es necesario para la operación.