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REALCE POR SUBNIVELES (SUBLEVEL STOPING)

PRINCIPIOS Y CAMPOS DE APLICACIÓN DEL METODO El realce por subniveles, al igual que cámaras y pilares, es un método de explotación donde se extrae y se deja la cámara vacía. Las cámaras son frecuentemente muy grandes, con las medidas mas grandes en dirección vertical. El método en si se aplica solo a criaderos verticales o con mucho buzamiento, no menos de 50º. Para impedir el derrumbamiento de las paredes del tajo, se dividen los criaderos mas grandes en tajos separados mas pequeños. Se guardan secciones de mineral entre los tajos, para sostener el techo. Estos pilares pueden ser diseñados como separaciones tanto verticales como horizontales, de vez en cuando de espesor considerable. El mineral en los pilares puede ser recuperado, bajo ciertas condiciones. Esto se debe realizar preferiblemente en una fase final de la explotación, cuando un posible derrumbamiento de la roca circundante no afecte las actividades regulares. La explotación en realce por subniveles se realiza de niveles y subniveles horizontales, a intervalos verticales determinados. Los subniveles se preparan dentro de los criaderos a elevaciones entre los niveles principales. El mineral se corta por perforación y voladura desde las galerías de subnivel. La voladura separa una franja vertical grande de mineral del criadero, que se rompe y cae al fondo del tajo, desde donde puede ser recuperado en el nivel principal. El método es aplicable a yacimientos que tengan las siguientes características: 1. Gran inclinación, el buzamiento debe ser superior al ángulo de reposo. 2. Se puede aplicar en potencias que van de 1,00 a 30,00 metros o incluso mas si las características mecánicas de las rocas lo permiten. 3. Muro y techos estables, por razones de seguridad y para evitar una contaminación del mineral con bloques que pueden desprenderse de las cajas. 4. Mineral competente. 5. Límites regulares del criadero. PREPARACION Se necesita una amplia preparación que incluye: 1. 2. 3. 4. 5.

Galería de transporte en el nivel principal debajo del tajo. Chimeneas para la preparación de acceso a los subniveles. Perforación de galerías dentro del criadero en los subniveles. Corte inferior o socavación en la parte inferior del tajo. Creación de la primera cara libre vertical para el arranque (construcción y desquinche de una chimenea). 6. Un sistema de carga y evacuación, consistente en transversales de carga con chimeneas estrechas y tolvas que llegan a la socavación, para permitir la recuperación del mineral con seguridad.

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2 El sistema de extracción y la socavación se simplifican en la actualidad con frecuencia y se reducen a una galería de perforación con transversales hasta la galería de transporte, lo que significa que los puntos 4 y 6 anteriores no se realizan. como se ve la preparación incluye una variedad de distintos tipos de trabajos que se desarrollan en varios niveles independientes, de longitud y sección diversas y cuya materialización requiere de un plazo prudente.

Las principales modalidades de socavación de las cámaras y de apertura de las chimeneas son: por barrenos cortos, barrenos perforados con barras y trincheras con ayuda de perforaciones profundas.  Con barrenos cortos se ejecuta una galería de socavación, en el nivel de socavación, que une las chimeneas. Desde las galerías de socavación se ejecutan pasadas circulares de 1,5 a 2 m de ancho, con el barrenado subsiguiente del piso y tiro de una o dos filas de barrenos descendentes de 1 a 1,5 m de profundidad. El mineral arrancado es evacuado por gravedad a las chimeneas, que adquieren la forma de embudos. El número de pasadas circulares depende de las dimensiones de los embudos y suele ser dos o tres. Los inconvenientes de este método de descalce de las cámaras reside en el peligro elevado que representa para el barrenero el hallarse bajo un techo no entibado de superficie considerable; volumen grande de las labores de trazado en la zona de descalce; escaso rendimiento de trabajo del barrenero; costo elevado de la socavación. Este método se practica en cuerpos mineralizados de poca potencia, con orientación geológica variable,

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3 como también en casos donde la mena es de dureza elevada y criaderos potentes, donde son inaplicables otros métodos de socavación.  En el segundo método en menas de dureza mediana, el embudo se forma mediante la voladura de los haces de barrenos perforados con barras desde las chimeneas. En menas duras, las chimeneas son excavadas hasta la altura total del embudo y de la socavación. Las ventajas son que el barrenador trabaja con seguridad, la reducción del volumen de las labores de trazado debido a la ausencia de las labores de trazado debido a la ausencia de las galerías de socavación, el rendimiento es elevado.  El tercer método consiste en formar, en el fondo de la cámara, trincheras cuya sección transversal tiene la forma de un trapecio. con este método de socavación, las chimeneas son excavadas a una altura de 6 a 7 m y unidas por las galerías de trincheras. Al principio de cada trinchera se excava una roza de corte mediante el ensanche de un contracielo ramal especialmente excavado desde una chimenea hasta la altura de la socavación, o bien mediante la voladura sucesiva de perforaciones en abanico, abiertas en el plano de sección de la trinchera. Desde las galerías de trincheras, con ayuda de perforadoras telescópicas o trenes de perforación, se sondean conjuntos en abanico de barrenos perforados con barra o agujeros de 6 a 8 m de profundidad. La distancia entre los abanicos es de 1,5 a 3 m. Al efectuarse el tiro consecutivo de filas de los barrenos perforados con barras o los agujeros profundos, se forma una labor minera en forma de zanja o trinchera, de 6 a 8 m de altura, unida por las chimeneas con el nivel de traillado. El mineral volado en la trinchera casi por completo es evacuado por gravedad a través de las chimeneas, dejándose solo ∈ del mismo encima de los pilares, entre la alcancías. Las ventajas son: mayor seguridad de los trabajadores; menor volumen de las labores de trazado; posibilidad de barrenar con varias barrenadoras; elevada productividad de trabajo de los mineros y precio de costo reducido. Este método está ampliamente difundido en yacimientos con minerales de dureza alta y media, y se hace sumamente difícil en cuerpos de geometría variable. Las principales decisiones que deberán tomarse para lograr un esquema efectivo del método de explotación son: ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦

La distancia entre niveles de transporte. El sentido y dirección del minado. La distancia entre subniveles. El tamaño y forma de las galerías. El trazo de perforación. Los sistemas de carga y transporte (normalmente con entrantes).

PRODUCCION La perforación de producción en realce por subniveles se hace hoy o por perforación de barrenos largos con barras de extensión, o por la técnica de voladura de barrenos grandes, usando martillos de fondo para la perforación. La perforación pude llevarse a cavo de diversas maneras: 

Perforación anular: es usada cuando el depósito es muy regular y potente. Las galerías de perforación (subniveles) están situados en el mismo yacimiento o posiblemente, en uno de los límites del mineral. La distancia entre subniveles es larga.

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 

esto origina un exceso de perforación alrededor de la galería, pero esto se compensa con el bajo costo de perforación. Perforación en abanico: segunda se emplea cuando se dispone de una distancia mas corta entre subniveles. Perforación con taladros paralelos: se emplea cuando el depósito es suficientemente estrecho y estable para permitir el ensanche de la galería de perforación a todo el ancho del depósito. Esto dará un mínimo de perforación por tonelada. También proporciona un conocimiento exacto de los límites de la mineralización sobre los subniveles.

Los diferentes tipos de perforación antes mencionados se refieren al esquema de perforación. La dirección de perforación puede ser hacia arriba o abajo. La perforación anular tiene ambos elementos, mientras que la perforación en abanicos y paralela pueden ser hacia arriba o abajo. La perforación hacia abajo tiene el inconveniente de necesitar protección de los collares de los taladros para prevenir que el lodo o trozos de roca entres en los taladros. Normalmente se insertan en el collar unos tarugos de un diámetro de mayor al del collar. Esto repercute en el tiempo creando, además, problemas de circulación a los vehículos en una galería ya perforada. Existen dos variantes en la forma de arranque, lo mas común es disparar hacia un frente libre vertical, pero se puede también disparar hacia abajo, hacia un frente libre horizontal; en este último caso, se usa el método de voladura en cráter con cargas concentradas en el fondo de los taladros. El sistema tradicional implica el uso de perforadoras especiales para barrenos largos y barras de extensión en secciones de 1,2 a 1,8 m, usando un diámetro de broca de LABOREO MINERO II − U.N.Ju. − FACULTAD DE INGENIERIA

5 51 a 64 mm. La longitud de barreno varía con el esquema de tiro, pero normalmente no sobrepasa los 25 m. De vez en cuando se perforan barrenos mas largos, pero estos causan dificultades debido a desviaciones de la alineación proyectada. La voladura de barrenos grandes con un diámetro de barreno de hasta 170 mm ha llegado a ser común en este método de explotación durante los últimos años. Las perforadoras con martillo de fondo se usan aquí para taladrar los barrenos largos. Los barrenos mas grandes permiten usar una piedra mas grande y un espaciamiento mas amplio entre barrenos, por consiguiente una reducción considerable de los requerimientos de perforación. Los barrenos mas grandes dan una fragmentación bastante aceptable. No se han experimentado efectos secundarios a pesar de las fuertes cargas de explosivos en los barrenos grandes. Aún otra ventaja con la técnica de barrenos grandes es que se reduce a un mínimo la desviación de barrenos. Como resultado se puede aumentar la longitud máxima de barreno, hasta a 50 o 60 metros. Esto se puede utilizar a su vez en el plan de explotación aumentando el espacio vertical entre subniveles. La perforación se puede realizar con mucha antelación a la carga y voladura, es decir en forma independiente al quebrantado del mineral, pudiéndose así utilizarse maquinaria especializada elevándose la eficiencia de la perforación. En los rajos el mineral, se recupera totalmente, puede producirse dilución con estéril, especialmente debido a las irregularidades en los límites del yacimiento o las caídas de estéril o caja en el mineral. MANEJO Y TRANSPORTE DEL MINERAL La parte inferior del tajo está diseñado y preparado para corresponder con uno de los siguientes sistemas para el manejo y transporte posterior del mineral: 1. Carga en vagonetas desde los vertederos. Los bloques son frecuentes en este método de explotación y pueden hacer que este sistema sea ineficaz. La voladura en los vertederos es complicada y reduce el rendimiento. 2. Cucharas de arrastre para acarrear el mineral de pozos de evacuación a vagonetas. Este método da un mejor acceso y un manejo mas simple de rocas demasiado grandes. 3. Cargas en los pozos de evacuación con cargadoras sobre cabezas a vagonetas. Las cargadoras LHD solo pueden utilizarse cuando no se tiene un sistema con rieles, ya que las LHD pierden rendimiento si se las utilizan solo para transportar el mineral en los transversales de carga (poca distancia de transporte). RECUPERACION DE LOS PILARES El beneficio de los pilares se efectúa por hundimiento masivo , generalmente después de explotar dos cámaras contiguas. Para provocar el derrumbe de los pilares se taladran perforaciones profundas en el pilar de entrepisos y los conjuntos de barrenos perforados con barras en abanico para derrumbar el pilar de entrecámaras. La voladura de las perforaciones profundas en el pilar de corona se efectúa con retardo respecto del tiro de los barrenos del pilar de entrecámaras. La acción de las cargas explosivas de las perforaciones suele reforzarse por la voladura de las cargas de cámaras ubicadas en la galería de traillado del nivel superior ya explotado. Durante la voladura masiva de las pilares, el espacio explotado es colmado de rocas encajantes que se derrumban espontáneamente.

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6 La evacuación del mineral derrumbado por la voladura masiva se efectúa por debajo de los estériles derrumbados hasta que el empobrecimiento del mineral llegue hasta un límite determinado. Las perdidas de mineral representan de 40 a 60% de las reservas en los pilares. Las perdidas totales de mineral durante el laboreo del bloque son de 10 a 12% por término medio. COMENTARIOS La complicada y amplia preparación puede considerarse como una desventaja, pero es compensada con una producción eficaz de mineral. Las operaciones de perforación, voladura y carga pueden realizarse de forma independiente entre sí, lo que ofrece el potencial para una alta utilización de los equipos, y un alto rendimiento con pocas unidades de máquinas y operarios. Un conocimiento acabado de la geología, límites de los minerales y un control cuidadoso de la alineación de los barrenos en el esquema de barrenos largos son las claves para el éxito de la aplicación del método.

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