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• Miguel Chamorro Peña

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“AÑO DEL BUEN SERVICIO AL CIUDADANO”

Profesor:

Ing. Aníbal Nemesio Mallqui.

Asignatura:

Métodos de Explotación Subterránea.

Sección:

4644

Integrantes:

2017-2

INTRODUCCIÓN Con agrado lo saludo Ing. Aníbal Nemesio Mallqui; ya que nos da cátedra del curso Métodos de Explotación Subterránea, que nos servirá como base para nuestras carreras profesionales. Soy un estudiante de la escuela académica profesional de Ingeniería de minas que llevo el curso porque es la base primordial para nuestro aprendizaje y ámbitos en nuestras carreras profesionales. El presente trabajo de investigación contiene los datos recopilados acerca de los temas MÉTODOS DE EXPLOTACIÓN SUBTERRÁNEA espero que sea de su agrado.

MÉTODO DE EXPLOTACIÓN CÁMARAS Y PILARES (Room and Pillar) Introducción: Los métodos de explotación han sido uno de los procesos que la minería ha requerido siempre, para la extracción de minerales y estos métodos han sido la base para que siga la continuación y duración de la vida de la mina. El método de cámaras y pilares mecanizados es un método también conocido con el término “room and pillar” en donde la mayor parte del mineral es excavado del yacimiento minable, dejando parte del mineral como pilares o columnas que servirán para sostener el techo. El mineral debe extraerse en la mayor cantidad posible, ajustándose las dimensiones de las cámaras y pilares a las propiedades de la presión y resistencia.

Principios: Consiste en lo esencial en excavar lo más posible el cuerpo mineralizado dejando pilares que permiten sostener el techo de material estéril. Las dimensiones de los caserones y de los pilares depende de la mayor o menor competencia de la roca sobrepuesta (estabilidad del techo) y también de la roca mineralizada (estabilidad de los pilares), como asimismo del espesor del manto y de las presiones existentes). Por lo general los pilares se distribuyen en una disposición o arreglo lo más regular posible, y puede tener una sección circular, cuadrada, o rectangular semejando un muro. Los caserones abiertos tienen forma rectangular o cuadrada.

Descripción del método:

 Se abren múltiples tajeos o cámaras, dejando zonas intactas para que actúen como pilares para sostener la carga vertical.

Pilares actúan como soporte del techo, con el fin de mantener la estabilidad. Se diseñan los pilares y caserones con el fin de maximizar la recuperación del mineral. La recuperación de los pilares se puede realizar de varias maneras:  Recuperación con hundimiento controlado del techo.  Recuperación de pilares en forma alternada.  Recuperación parcial de pilares.

En algunos casos, no se planea con mucha precisión la ubicación de los pilares, pero el operador de mina simplemente por la experiencia va dejando los pilares donde sea necesario, y los ubica en zonas de menor valor de mineral o zona estéril.

Consideraciones para su aplicación:  Este método de explotación es aplicado ampliamente y en los últimos años se ha desarrollado bastante, debido a su bajo costo de explotación y a la vez que permite hasta cierto punto una explotación moderadamente selectiva.  En cuerpos con buzamiento horizontal, normalmente no debe exceder de 30°.  El mineral y la roca encajonante deben ser relativamente competente.  En cuanto a la potencia del yacimiento, el método ha sido aplicado con éxito en yacimientos de hasta 40 – 60 mts. Los casos habituales de aplicación son para yacimientos de baja potencia destacándose espesores de 2 a 20 metros.  En el Perú se usa en pocas minas, por el cambio brusco de rumbo y buzamiento de las estructuras mineralizadas.

Variantes del Método de Cámaras y Pilares:  cámaras y pilares “tradicional”: Se aplican a los depósitos planos estratificados, con espesores desde moderados hasta de gran espesor y también a yacimientos inclinados con grandes espesores. La explotación del depósito de mineral crea grandes bancos abiertos por donde las máquinas sobre neumáticos pueden desplazarse sobre el fondo plano. Los yacimientos de mineral de gran altura vertical se explotan en trozos horizontales, comenzando arriba, y por blancos hacia abajo en etapas.

 cámaras y pilares “inclinado”: Se aplican a yacimientos inclinados con un ángulo de inclinación de 20 a 25 grados, de altura vertical superior, donde el espacio explotado se rellena. El relleno mantiene a los pilares estables y sirve como plataforma de trabajo mientras se explota la siguiente tajada. La minería post cámara y pilares es un método híbrido entre cámaras y pilares con corte y relleno.

 cámaras y pilares “en escaleras”: Las cámaras y pilares por etapas es una variación que adapta la pared inclinada del yacimiento para un uso más eficiente del equipo con neumáticos. Aunque las aplicaciones no pueden generalizarse totalmente, la minería de cámaras por etapas se aplica a depósitos tabulares con espesores de 2,0 a 0,5 m e inclinaciones desde 15 hasta 30 grados.

Ventajas: Alto grado flexibilidad (se adapta a grandes cambios) en el plan de minado. Muchos aspectos en el ciclo de minado son repetitivos. El método puede ser aplicado como un método de minado selectivo, dejando desmonte como pilares o en zonas de mineral marginal o de espesores delgados. El sistema puede ser aplicado a múltiples niveles, sin desmejorar las condiciones estructurales de otros niveles. Es aplicable a grandes cuerpos mineralizados, con muchos frentes de desarrollo. El método permite una alta mecanización, el mantenimiento es mucho más simple y el equipo puede ser movido fácilmente de un lugar a otro.

Desventajas: El mantenimiento activo de los techos se hace en periodos prolongados. Si las condiciones del terreno cambian a uno de menor calidad y competencia, el método se vuelve altamente costoso. A medida que se incrementa el tamaño de las cámaras la caída de roca puede causar mayor daño. A medida que la carga se incrementa sobre los pilares a medida que se profundiza, el tamaño de estas puede ser mayor y dejar más mineral, haciendo el método antieconómico.

MINADO POR SUBNIVELES (sublevel stoping) Introducción: Este método se aplica preferentemente en yacimientos de forma tabular verticales o subverticales 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 autosoportante.

Principios: 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.

Desarrollos: Un nivel base o nivel de producción, consiste en una galería de transporte y estocadas de carguío que permiten habilitar los puntos de extracción. 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.

Ventajas: El método de tajeo por subniveles es muy manejable con la mecanización, y por lo tanto los tajeos son de alta eficiencia, llegando a 110 toneladas/hombreguardia en grandes tajeos. El método tiene un moderado - a muy alto ritmo de producción, con tajeos individuales que producen encima de 25,000 toneladas / por mes. El método es seguro y aparte del manejo de los subniveles son fáciles para ventilar, particularmente donde las voladuras semanales son realizadas. Mineral está disponible de inmediato al iniciarse la voladura de producción. Método seguro y fácil de ventilar. La recuperación de mineral puede ser alta, superior al 90 %, cuando es posible la buena recuperación de pilar.

Desventajas: El método requiere una alta inversión de capital, requiriendo una cantidad grande de labores de desarrollo antes de que la producción pueda comenzar. El método no es selectivo y requiere que la mayor parte del cuerpo sea mineral. Las variaciones en la caja piso o en la caja techo son difíciles de arreglar. El método llega a ser muy ineficiente en bajas pendientes donde se puede esperar que la dilución aumente. Los humos de las voladuras secundarias pueden dirigirse dentro de los tajeos cuando se hace una excesiva voladura secundaria. Es necesario un servicio de mantenimiento de equipos riguroso y por ello caros. El servicio de mantenimiento es más caro que el de producción.

MINADO POR CHIMENEAS Introducción: Este método se denomina con el término “raise mining” utilizado tanto en cuerpos mineralizados verticales como inclinados. Este método de explotación por chimeneas con perforación de taladros largos horizontales desde plataformas ubicadas en chimeneas, se viene usando en minerías desde hace muchas décadas; para la explotación de vetas angostas y bajo ciertas circunstancias en vetas anchas, con cajas regulares de mediana a dura competencia. El principio consiste en la ejecución de chimeneas dentro del yacimiento mineralizado, y a partir de estas chimeneas se realizan la explotación de los recursos minerales previa planificación de la misma.

Métodos Mecanizados:  Mayor seguridad para el personal, ya que en algunos métodos no se precisa que los trabajadores se encuentren dentro de la excavación durante la realización de la chimenea o pozo, y en lo que es necesario éstos disponen de mayor protección que en los métodos convencionales.  Mejores rendimientos de perforación, debido al menor tiempo de ejecución.  Menores costos como consecuencia del aumento de productividad. Mejor estabilidad del terreno, al no ser necesario el uso de voladura, la roca no se deteriora y te obtiene superficies lisas, con lo que esto supone menor necesidad de sostenimiento y menor resistencia al paso del aire.

Shaft drilling. – Este sistema se utiliza para la perforación de pozos de gran diámetro siendo una extensión de las técnicas convencionales de perforación rotativa usadas habitualmente en la extracción de petróleo. El “Shaft drilling” consiste en excavar pozos en sentido descendente utilizando una plataforma de perforación de gran diámetro la que se encuentra situada en superficie. La excavación del pozo puede realizarse en una sola etapa o en sucesivas etapas de ensanche. La evacuación de los detritus se consigue normalmente mediante la circulación inversa del lodo de perforación. Manteniendo el pozo lleno de lodo de perforación se consigue la estabilidad de éste y se impide el flujo de agua mientras se realiza la instalación de revestimiento.

Shaft boring. – El “Shaft boring” es la tecnología más nueva y probablemente la más avanzada en construcción de pozos, aunque esta tecnología sea de los años 60. El equipo se denomina máquina de profundización de pozos o “Shaft boring machine” con personal abordo realizándose el transporte del lodo y el servicio desde la superficie. El principal problema que se encuentra en este tipo de perforaciones es la evacuación del detritus; para solucionar este problema se han desarrollado diferentes técnicas correspondientes a las empresas que fabrican este tipo de máquinas.

Raise boring. – También llamado “raise drilling” es el sistema de ejecución de un pozo o chimenea por medios mecánicos entre dos o más niveles. Todos los niveles pueden ser subterráneos o el nivel superior estar en la superficie.

Jaula jora. – Esta máquina fabricada por Atlas Copco, se aplica generalmente en la excavación de chimeneas, tanto vertical como inclinada. Los principales componentes son: la plataforma de trabajo, la jaula de transporte, el mecanismo de elevación y en chimeneas inclinadas el carril de guía.

Plataforma trepadora alimak. –

Este método de excavación se utiliza para chimeneas y piques, debido a su flexibilidad, económica y velocidad, y se han convertido en uno de los más usados del mundo, sobre todo en aquellos casos donde no existe ningún nivel de acceso superior.

Ventajas: El “raise minig” es un método que ofrece la posibilidad de reducir considerablemente el volumen de las labores de preparación, reduce el tiempo de preparación. Con este método es posible la explotación casi con ninguna dilución. Generalmente es razonable establecer 5% de dilución y 5% como perdida de reservas del mineral. La explotación por chimeneas puede aplicarse a cuerpos mineralizados andostos. Las pérdidas del mineral y la dilución como consecuencia de la mezcla de la roca encajonante son bajas en relación a otros métodos.

Desventajas: Su desventaja esencial es que se debe desmontar todo el aparato, incluido los cables para que estos no sufran daños de tronadura.

CRATERES VERTICALES EN RETROCESO (VCR) Introducción: Este metodo es conocido comúnmente con el termino VCR (Vertical Crater retreat) cuyo fundamento se basa en la teoría de cráteres. Este método ha sido reconocido como el desarrollo más importante de la tecnología moderna del minado subterráneo, esto se debe a la introducción de taladros don diámetros mayores. Este método utiliza taladros de gran diámetro perforados desde un nivel superior en toda la longitud de la chimenea, los taladros se cargan y se detonan por secciones, avanzando desde el nivel inferior hacia el nivel superior. (Figura N° 3). El mineral se excava en subniveles horizontales y las labores de arranque comienzan desde abajo y avanzan en sentido ascendente. Los barrenos que llegan a la excavación, tienen un diámetro de 170 mm. , son paralelos entre sí y se cargan desde la sobreexcavación con cargas concentradas especiales, situadas a una distancia fija por encima del frente horizontal inferior de la galería. La voladura fragmenta el mineral a un tamaño tal, que el mismo puede ser manipulado por cargadores LHD.

Condiciones de Aplicación del Método: Para la aplicación del método VCR, fundamentalmente, es necesario tener en consideración las características operacionales del equipo "down the hole" o de similares características, por lo que el yacimiento debe ser de gran buzamiento y potencia. Las condiciones específicas que debe tener el yacimiento para la aplicación del método VCR son: El yacimiento debe ser de regular potencia, de tal modo que el equipo "down the hole", pueda perforar por lo menos dos hileras de taladros por sección y guardar cierta distancia de los contactos, con la roca encajonante, a fin de evitar la dilución al realizar la voladura. Esta condición, permite que se puedan perforar taladros verticales, ya que es sabido que la desviación de perforación es mínima. A medida que el buzamiento disminuye, se presenta una mayor desviación de los taladros de perforación. Además, la disminución del buzamiento, hace que los tajeos sean más cortos, requiriéndose consecuentemente un mayor desarrollo de niveles de perforación.

Procedimiento de preparación y minado: Se desarrolla un nivel superior e inferior a lo largo y ancho de la estructura mineralizada. El nivel superior que posteriormente servirá de nivel de perforación con equipos "down the hole" u otro similar tendrá una altura adecuada para acomodar el equipo. El mineral producto del desarrollo, es cargado en el mismo frente por equipos LHD. El nivel inferior, se perfora también a todo lo largo y ancho del mineral para preparar una 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, con dimensiones apropiadas según el equipo a usarse conservando una separación recomendable de 10 a 20 m. Terminada la galería lateral se comunica esta con la cámara de recepción, a través de cruceros para la extracción del mineral, la distancia recomendable entre cruceros es de 15 a 20 m. El trabajo posterior a las labores indicadas, viene a ser la perforación de taladros de nivel a nivel con la máquina "down the hole" con diámetros grandes, La malla de perforación está relacionada con el diámetro de taladro y la potencia de la estructura mineralizada: se procede con la voladura en forma de rebanadas horizontales o "slides” durante el minado.

Ventajas: Elimina la preparación de chimeneas y la rosa frontal Mejor fragmentación| Reduce la dilución del mineral, puede aplicarse a criaderos que no aguantan el banqueo. Buena recuperación, dilución moderada, buena seguridad, costos unitarios bajos, moderada flexibilidad, buena ventilación y grado de mecanización.

Desventajas: Coste de las labores de preparación, dilución cuando los astiales son poco competentes y posibles atascos en conos tolva sobre tamaño. Los yacimientos deben tener una potencia minima 3m, una inclinación superior a los 50º y contactos claros entre el estéril y el mineral.

CORTE Y RELLENO (VCR)