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NUEVOS METODOS DE EXPLOTACION SUBTERRANEO

Armando Villegas Torres

NUEVOS METODOS DE EXPLOTACION SUBTERRANEO

INDICE 1.

Clasificación de los Métodos de Explotación

2.

Factores para Diseñar y Seleccionar el Método de Explotación

3.

Modulo Básico y Unidad Básica de Explotación

4.

Método Long Hole Horizontal a. Antecedentes, Geomecanica, Descripción, Secuencia de Minado b. Campo de Aplicación, Capacidad Producción y Costos c. Ventajas y Desventajas

5.

Método Cortes Ascendentes con Loza Cementado a. Antecedentes, Geomecanica, Descripción, Secuencia de Minado b. Campo de Aplicación, Capacidad Producción y costos c. Ventajas y Desventajas

6.

Método Room and Pillar con Long Hole a. Antecedentes, Geomecanica, Descripción, Secuencia de Minado b. Campo de Aplicación, Capacidad Producción y costos c. Ventajas y Desventajas

7.

Conclusiones

NUEVOS METODOS DE EXPLOTACION SUBTERRANEO

CLASIFICACION DE LOS METODOS: Clasificación atendiendo a la longitud de perforación:  Short hole methods (métodos con taladros cortos).  Caving methods (métodos por hundimiento)  Long hole methods (métodos con taladros largos) Atendiendo al desplazamiento de la roca huésped vs la energía de deformación almacenada en las cavidades abiertas, resultan:  Auto soportados por pilares y/o paredes de los tajeos.  Artificialmente soportados con relleno.  Sin soporte o hundimiento.

FACTORES Y CRITERIOS PARA DISEÑAR Y SELECCIONAR EL METODO:  Relacionados con la naturaleza del yacimiento.  Consideraciones económicas  Factores tecnológicos.  Capacidad del emprendimiento.  Aspecto socio ambiental:  Normas de seguridad.  Impacto ambiental.  Impacto Social.  Otras disposiciones gubernamentales.

NUEVOS METODOS DE EXPLOTACION SUBTERRANEO

CONCEPTOS FUNDAMENTALES: Es importante conceptualizar unidades geométricas para cada método de explotación subterráneo, denominándolos como: Modulo básico de preparación (MBP) y Unidad básica de explotación (UBE), parecidos pero diferentes.

Modulo Básico de Preparación (MBP), se utiliza para cuantificar, tipificar, caracterizar todas las labores de preparación necesarias y secuenciar el programa de producción y avance durante la vida de la mina. Un modelo de bloques indistintamente puede utiliza varios métodos de explotación.

Unidad Básica de Explotación (UBE), se utiliza para dimensionar, tipificar, y cuantificar todas las operaciones unitarias y consecuentemente el ciclo de minado del método de explotación y los respectivos índices claves de medición (kpi).

NUEVOS METODOS DE EXPLOTACION SUBTERRANEO

CARACTERISTICAS DEL MBP Y UBE: El minado simultáneo de distintos MBP y/o UBE no deben perturbarse entre sí, porque la producción de la mina es la suma de la cantidad de mineral producido por cada una de estas unidades, además deben cumplir las siguientes características:  Que contengan todas las labores de preparación para replicar el MBP dentro del modelo geológico.  Que sean compatibles con las características técnicas del equipo mina y materiales.  Que el arranque se pueda independiente para cada UBE.  Optimización del acarreo y transporte.  Ventilación independiente. Que las operaciones unitarias se repliquen en cada UBE

realizar

en

forma

LONG HOLE HORIZONTAL (LHH)

MODULO Y UNIDAD BASICA (RMR sobre 60)

ANTECEDENTES:  Las vetas Julia y Sofía de MAGSA son angostas (< 1.5m) y buzamiento de 80º en rocas con RMR sobre 60.  Pequeña minería con capacidad de invertir, mecanizar su operación.

poca para

 Muchas minas disminuyeron al limite la distancia vertical de perforación (Método Long Hole), para optimizar la dilución y desvió del taladro, asumiendo costo de minado hasta 70 US$/t.  Todo yacimiento tiene de alguna forma vetas angostas, mecanizar la explotación de estas al margen de todos estos antecedentes, fueron las premisas para diseñar el método LHH.

DIMENSIONES DEL MODULO Y UNIDAD BASICA METODO LHH Dimensiones MBP * Dimensiones UBE * Ancho (m) 1.50 Lado mayor (m) 24.00 Largo (m) 40.00 Lado menor (m) 10.00 Alto(m) 20.00 Ancho (m) 1.50 ( * ) = Dimensiones estables para RMR sobre 60

LONG HOLE HORIZONTAL (LHH)

DESCRIPCION:  Sistema de explotación semi-mecanizado (Perforadora jackleg, scooptram, y dumper)  El sentido de la explotación es ascendente y el minado es en retirada.  La perforación es horizontal, en ambos sentidos a partir de la chimenea camino de 45º.  La voladura es por paradas de 10m  El acarreo es mediante equipos LHD.

ALTERNATIVAS DE MINADO: El método LHH no utiliza relleno, pero si las rocas huéspedes empeoran en calidad, hay dos opciones viables como son:  Almacenar provisionalmente el mineral roto, cuando la calidad de roca está entre 51 a 60 RMR (Tipo IIIA).  Utilizar relleno (Rockfill), cuando la calidad de roca está entre 41 a 50 RMR (Tipo IIIB).

LONG HOLE HORIZONTAL (LHH) CAMPO DE APLICACION:  Sistemas de vetas filoneanos.  Vetas con potencia menor a 1.5m.  Vetas con buzamiento mayor a los 50°.  Para calidad de roca mayor a 60 RMR (Tipo IIB), sin relleno.  Para calidad de roca de 51 a 60 RMR (Tipo IIIA), empleando almacenamiento provisional del mineral.  Para calidad de roca de 41 a 50 RMR (Tipo IIIB), utilizando relleno rockfill.

LONG HOLE HORIZONTAL (LHH)

SECUENCIA DE MINADO

LONG HOLE HORIZONTAL (LHH) VENTAJAS:

CONCLUSIONES:

 Permite utilizar taladros largos con perforadora manual.

 La productividad es 2.9 ton/hh.  El costo de minado varía entre 25 a 30 US$/ton.

 Chimenea de acceso de 45° garantiza la seguridad del personal.  Mínimo grado de desviación de los taladros.  Buen control de las cajas, mínima dilución (< 5%)  Se puede migrar a otros métodos de explotación.

longitud

 La opción de almacenamiento mantiene el mismo costo.

provisional

 La alternativa de usar relleno (rockfill), incrementa el costo en 2 US$/ton.  El método es adecuado principalmente para vetas muy angostas, cuerpos irregulares.  Puede cambiarse a otros métodos de explotación como son: Shrinkage y/o bench and fill.

DESVENTAJAS:  Limitada (< 8m).

 El costos de minado mencionado esta referido a la opción sin relleno.

de

perforación

 Perdida de mineral por tiros soplados o fallados.

 Es capaz de captar el desmonte producido por el desarrollo de la mina, cuando se requiera, podemos agregar valor por la función que cumple, no solo en la producción sino también en las demás actividades.

CORTES ASCENDENTES CON LOZA CEMENTADO (CA&LC)

ANTECEDENDES:  Existen reservas y/o recursos en mala calidad de roca y a gran distancia del abastecimiento de relleno.  CMHSA al ejecutar el proyecto de integración de la zona centro con la norte (Cachica), descubre nuevos recursos distante a la planta de relleno hidráulico y profundos respecto a la superficie. Estos recursos están limitados a una infraestructura convencional y explotarlos al margen de todos estos antecedentes fueron la premisa para diseñar el método CA&LC. DIMENSIONES DEL MODULO Y UNIDAD BASICA METODO CA&LC Dimensiones MBP * Dimensiones UBE * Ancho (m) 1.50 Ancho (m) 1.50 Largo (m) 40.00 Largo (m) 40.00 Alto(m) 50.00 Alto (m) 11.20 ( * ) = Dimensiones estables para RMR sobre 30

MODULO Y UNIDAD BASICA DE EXPLOTACION (RMR entre 20 a 40)

CORTES ASCENDENTES CON LOZA CEMENTADO (CA&LC)

COSTO DE EXPLOTACIÓN

DESCRIPCION:

OPERACIONES UNITARIAS

 Sistema de explotación convencional (Perforadora jackleg, winche scraper, y locomotora a batería).  Sentido de la explotación descendente  Minado en avanzada con cortes horizontales en secuencia ascendente hasta tres (3) realces sucesivos  La perforación es horizontal y/o vertical.  La voladura es por tajadas lo suficiente para sostener el techo de la labor.  El sostenimiento es mediante jackpots y/o cuadros de madera CAPACIDAD DE PRODUCCIÓN DIMENSIONES Unid CA&LC Largo Ancho Veta Altura Ton. por UBE Producción

m m m ton ton/mes

40.00 1.50 2.80 470 2,265

UNID

CA&LC

ROTURA x Perforación x Materiales x Voladura x Fortificación x Loza Cementada x Acarreo y Limpieza x Mano de Obra x EPP y Herramientas Total Rotura

US$/ton US$/ton US$/ton US$/ton US$/ton US$/ton US$/ton US$/ton US$/ton

0.07 0.48 1.32 2.35 3.63 1.01 7.34 0.92 17.12

PREPARACIONES x Labores x Fortificación Total Preparaciones

US$/ton US$/ton US$/ton US$/ton

20.63 11.65 32.28

COSTO EXPLOTACIÓN

US$/ton

49

CAMPO DE APLICACIÓN:  Reservas distantes al área de relleno o sin disponibilidad de relleno.  Vetas con potencia desde 0.8m hasta 3m.  Vetas con buzamiento mayor a 60°.  Para calidad de roca entre 20 a 40 RMR.

CORTES ASCENDENTES CON LOZA CEMENTADO (CA&LC) SECUENCIA DE MINADO

CORTES ASCENDENTES CON LOZA CEMENTADO (CA&LC)

VENTAJAS:

CONCLUSIONES:

 El techo de loza cementada garantiza la seguridad del personal.

 La productividad es 0.89 ton/hh.  El costo de minado varía entre 45 a 55 US$/ton.

 Alta recuperación de finos (100%).  Moderada recuperación del mineral (88%).

 No está considerado el costo de extracción y/o transporte.

 Control de la dilución eficiente.  El minado es altamente selectivo, significa que puede trabajarse sectores con alta ley y dejar aquellas zonas de baja ley.  Proceso de explotación limpia. DESVENTAJAS:  Empleo intenso de mano de obra.  No se puede cambiar a otro método.  Consumo elevado sostenimiento.

de

elementos

de

 Es un método particular y propio para reservas puntuales que distan mucho de la infraestructura instalada de la planta de relleno y/o de superficie para posible inyección de la misma.

ROOM AND PILLAR CON LONG HOLE (RP&LH)

ANTECEDENTES:

MODULO Y UNIDAD BASICA DE EXPLOTACION (RMR sobre 55)

 Existen mantos con buzamiento de 9° a 25° y potencia menores de 2m, donde es inviable la aplicación del método room and pillar tradicional.  Yamana Gold tienen como política mecanizar y automatizar sus operaciones privilegiando la seguridad de los trabajadores.  La consigna fue mecanizar las operaciones unitarias del manto Pilar de Goiás (Yamana), con estas particularidades geométricas, con el objeto de conseguir: Seguridad, rendimiento, productividad, volumen de producción, confiabilidad, bajo costo, e inversión reducida.  Explotar estos recursos al margen de estos antecedentes fueron la premisa para diseñar el método RP&LH.

DIMENSIONES DEL MODULO Y UNIDAD BASICA METODO RP&LH Dimensiones MBP * Dimensiones UBE * Ancho, sentido buzamiento (m) 42.00 Camara primaria (m x m) 10 x 10 Largo, sentido del rumbo (m) 300.00 Camara secundaria (m x m) 4x6 Alto, potencia del manto (m) 1.50 Pilar (m x m) 4x4 ( * ) = Dimensiones estables para RMR sobre 55

ROOM AND PILLAR CON LONG HOLE (RP&LH)

DESCRIPCION:  Sistema de explotación totalmente mecanizado.  El sentido de la explotación es indistinto, puede ser ascendente o descendente.  El minado es en retirada, siguiendo el rumbo del manto.  La perforación de taladros largos es mediante jumbos desde la galería horizontal, siguiendo el buzamiento del manto.  La voladura se efectúa en partes, primero la cámara principal y luego la cámara secundaria.  La limpieza se realiza con el minibulldozer, que acumula (empuja) el mineral hacia la galería inferior.  El acarreo del mineral acumulado es mediante equipos LHD hasta las cámaras de acopio.

ROOM AND PILLAR CON LONG HOLE (RP&LH)

ESTABILIDAD DEL MBP: El análisis de estabilidad (caso particular del manto Pilar de Goiás) mediante la evaluación empírica (Abaco de Laubscher) y evaluación analítica (Formula de Coates), resultaron que la explotación simultanea de dos MBP (84m x 300m) están al limite potencial de “caving”. Para ello; determinamos dos alternativas de minado:  Provocar el derrumbe del techo de la primera galería horizontal (ceja calle) explotada, para redistribuir esfuerzos y lograr estabilidad.  Dejar pilares barreras en sentido perpendicular al rumbo del manto, replicando estos a 300m, medidos en sentido del rumbo.

ROOM AND PILLAR CON LONG HOLE (RP&LH) ALTERNATIVA 1: Limpieza con Minibulldozer Es un mini tractor de empuje con orugas especialmente diseñados para mantos con potencia menores de 2.0m y no tiene problemas en desplazarse por pendientes sobre los 9º, cuya productividad es de 17.88 ton/hr. La fotografía siguiente muestra el mini tractor limpiando el mineral de la cámara primaria.

ALTERNATIVA 2: Limpieza con Pickup Scraper

ALTERNATIVA 3: Limpieza con Inyección de Agua

Son camionetas 4x4 adaptado en la tolva un winche scraper de 15HP implementado con stinger para fijar y estabilizar el equipo. Es muy dinámico y funcional por su movilización, limpia (rastrilla) en promedio de 3 a 4 cámaras en un solo turno. La figura siguiente muestra el diagrama de limpieza.

Se bombea agua a presión (5bar), lo suficiente para deslizar el mineral pendiente abajo (galería inferior). Los primeros resultados muestran consumo de agua de 6 a 10 l/s. El grado de fragmentación de la voladura es fundamental para optimizar la limpieza. La figura siguiente muestra el diagrama del sistema de bombeo.

ROOM AND PILLAR CON LONG HOLE (RP&LH)

CAMPO DE APLICACION: Permite fácil mecanización de las operaciones unitarias por el diseño modular de “rampas internas” de 12% de pendiente, desarrollados sobre veta y replicados cada 300m en sentido al rumbo del manto. Dichas rampas internas son integrados con todas las “galerías horizontales” sobre veta con 1% de gradiente, resultando buena productividad y costo moderado. Su campo de aplicación es el siguiente:  Empresas con capacidad de inversión para un alto grado de mecanización, a pesar de limitantes geométricas del yacimiento.  Mantos con potencia desde 0.8m a 3.0m.  Mantos con buzamiento de 9° a 45° (mayores de 14% de buzamiento).  Calidad de roca mayor a 55 RMR (Tipos IIIA y IIB).

CAPACIDAD DE PRODUCCIÓN DIMENSIONES Unid RP&LH Camara Primaria Largo m 10.00 Ancho Veta m 1.30 Altura m 10.00 Camara Secundaria Largo m 4.00 Ancho Veta m 1.30 Altura m 6.00 Ton. por UBE ton 451 Producción ton/mes 9,464 COSTO DE EXPLOTACIÓN OPERACIONES UNITARIAS

UNID

RP&LH

ROTURA x Perforación x Materiales x Voladura x Acarreo y Limpieza x Hundimiento x Mano de Obra x EPP y Herramientas Total Rotura

US$/ton US$/ton US$/ton US$/ton US$/ton US$/ton US$/ton US$/ton

0.77 0.21 0.71 4.22 0.87 2.73 0.44 9.95

PREPARACIONES x Labores x Fortificación Total Preparaciones

US$/ton US$/ton US$/ton

17.66 5.09 22.75

COSTO EXPLOTACIÓN

US$/ton

33

ROOM AND PILLAR CON LONG HOLE (RP&LH) SECUENCIA DE MINADO

ROOM AND PILLAR CON LONG HOLE (RP&LH) VENTAJAS:

CONCLUSIONES:

 Alta seguridad, porque el trabajador no interactúa en las cámaras.

 La productividad es 2.69 ton/hh.

 El método es selectivo.

 El costo de minado varía entre 30 a 35 US$/ton.

 Alta mecanización de las operaciones unitarias.

 El costos de minado mencionado esta referido a la opción sin relleno.

 Flexible y dinámico al cambio de sistemas de extracción y transporte.

 La opción de almacenamiento provisional mantiene el mismo costo.

 Costo moderado (entre 30 a 35 US$/ton)

 La alternativa de usar relleno (rockfill), incrementa el costo en 2 US$/ton.

DESVENTAJAS:  Intenso laboreo de preparaciones.  Regular recuperación del mineral (85%).

 El método es adecuado principalmente para vetas muy angostas, cuerpos irregulares.  Puede cambiarse a otros métodos de explotación como son: Shrinkage y/o bench and fill.  Es capaz de captar el desmonte producido por el desarrollo de la mina, cuando se requiera, podemos agregar valor por la función que cumple, no solo en la producción sino también en las demás actividades.

CONCLUSIONES GENERALES

 Los resultados favorables demuestran que yacimientos con vetas angostas y mantos angostos con pendiente mayor a 9°, pueden ser mecanizados y trabajados dentro de los parámetros técnicos y económicos aceptables.  Es oportuno re-evaluar reservas y recursos, asimismo re-diseñar yacimientos con estas características, aplicando los nuevos métodos de explotación.  Los estudios de mejoramiento y/o innovaciones tecnológicas están centralizados en cuerpos masivos, los yacimientos filonianos de poca potencia, se encuentran un tanto rezagados, el presente trabajo pretende incorporar en las discusiones a estos depósitos sui generis.  Pretendemos reactivar la pequeña minería, no solo de nuestro Perú, extender esta oportunidad a la pequeña minería de Chile, Argentina, Brasil, y otros países.  Los costos de minado indicados en el presente informe, no incluye costos de servicios generales mina como son: Ventilación, drenaje, transporte, y comunicaciones.

GRACIAS