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Sammy Lucano Polo Mecánica de Rocas II FIGMM-UNI 2012-II

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Definición Funciones Geomecánicas Tipos de Relleno: Relleno Detrítico (Rocoso, Convencional) Relleno Hidráulico Relleno en Pasta

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Consideraciones de Diseño Ejemplo aplicativo

El relleno Se define como material que sustituye al mineral arrancado en los métodos de explotación, principalmente en los métodos Corte y Relleno El relleno es un material que está constituido por una variada granulometría, podemos encontrar partículas de varios centímetros de diámetro hasta los micrones Los materiales deben de ser de fácil adquisición (costo, disponibilidad y cercanía)

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Como sostenimiento para seguir explotando los diferentes niveles o subniveles de explotación. Previene la generación de incendios, y la acumulación de gases en las excavaciones.

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Protege la superficie exterior hundimientos rápidos y excesivos.

de

Reduce la presión del terreno y proteger las excavaciones.

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Rellenos de detrítico (rock fills)

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Rellenos hidráulicos (slurry fills)

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Relleno tipo pasta (paste fill)

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Se llama relleno detrítico o rocoso al material generalmente procedente de las labores mineras subterráneas excavadas en terreno estéril. Forma de uso del relleno Detrítico

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Justificación de su uso

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Ventajas y Desventajas

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El relleno hidráulico es el material de relleno solido mezclado con agua para ser transportado por tuberías.

Son los más usado actualmente en minería de Cut and Fill

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Elementos constituyentes ◦ Arenas-Relaves (underflow) ◦ Agua

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Análisis Granulométrico:

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Tabla Granulométrica: ◦ Mina Morococha

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Curva Granulométrica:

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Propiedades Físicas. ◦ Coeficiente de uniformidad:

◦ Gravedad especifica de los sólidos:

◦ Densidad de la pulpa (Gp)

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Propiedades Físicas: ◦ Porcentaje de sólidos en peso:

◦ Porcentaje de sólidos en volumen:

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Propiedades Hidráulicas:

◦ Velocidad de percolación (Vp)

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Consideraciones de Diseño ◦ El diseño consiste en encontrar una curva granulométrica de arena o material de relave que junto a una cantidad de agua se comporte como una pulpa de fácil manejo a través de cañerías y ductos de vaciado ◦ Los parámetros a considerar en él diseño de la curva granulométrica a ser utilizada en la pulpa debe considerar lo siguiente:

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Parámetros a Considerar: ◦ El tamaño máximo y su volumen de material grueso que puede ser transportado sobre la velocidad crítica de transporte. ◦ El tamaño mínimo y su volumen que permitirá un drenaje adecuado. ◦ También las partículas de mayor tamaño aumentan el desgaste de los ductos de transporte exponencialmente. ◦ La fracción de material fino influirá en la velocidad a la cual se puede drenar la pulpa para vaciar el exceso de agua. ◦ La velocidad de drenaje del exceso de agua debería ser no menor a 3 cm/hr ni mayor a 20 cm/hr. ◦ El Cu de preferencia deberá estar en el rango de 5 a 7. ◦ La cantidad máxima de finos para evitar licuefacción producto de potenciales cargas dinámicas es de 8% en peso de material bajo 20 micrones (lamas) u 800 mallas (underflow).

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Resistencia de los Rellenos: ◦ El ángulo de fricción aparente depende de la angulosidad de los fragmentos de arena y su compactación ◦ El índice de huecos de rellenos hidráulicos es del orden de 70%. Lo cual implica una densidad de 1,6. ◦ El ángulo de fricción de falla es de 37 grados ◦ No se considera cohesión ya que es arena suelta. Sin embargo en realidad como la arena está húmeda se cohesión aparente debido a la succión producida en los poros y capilares ◦ En estas condiciones la altura máxima de relleno que se puede mantener estable es de 3-4 m

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Resistencia de Relleno Hidráulico Cementado: ◦ Para aumentar la cohesión del relleno se incorpora cemento en la pulpa de modo de mejorar sus condiciones de resistencia.

◦ La resistencia de un relleno con cemento está dada como función del contenido de cemento y el tiempo de curado por la siguiente relación.  c  A  BC 2 log t KPa A  30 B5

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Velocidad de percolación y contenido de cemento:

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La pasta es una mezcla de agua con sólidos de alta densidad que contiene abundante partícula fina con un bajo contenido de agua, controlado con el cono de abrahams. No segregable.

Contenido de finos menores 20 micrómetros alrededor del 15%-20%

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Elementos constituyentes: ◦ ◦ ◦ ◦

Agregados Relaves (underflow) Cemento Agua

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Elementos Constituyentes: ◦ Aditivos (opcional)    

Ceniza volcánica Silicato de sodio Asfalto Yeso

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Parámetros de Diseño: ◦ Análisis Granulométrico ◦ Proporciones de mezcla ◦ Trabajabilidad de la mezcla:  Cantidad de agua/granulometría, transporte, colocación.

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Parámetros de Diseño: ◦ Análisis de SLUMP

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Ajuste de diseño: ◦ Porcentaje de humedad de agregado. ◦ Por aumento de SLUMP. ◦ Por incremento de la resistencia. (ensayos CUx)(tiempo de curado) ◦ Por incorporación de aditivo.

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Mina Iscaycruz (Oyón - Lima) Mes :

Mar-10

DOSIFICACIONES DE CONCRETO RELLENO CEMENTADO

Resistencia de Diseño a los 21 días

DOSIFICACION PARA 1m3

PE DEL CEMENTO

3.15 gr/cm3

PESOS SECOS

PE DEL ZARANDEADO

2.46 gr/cm3

% CEMENTO

5%

4.0%

3.5%

3.0%

2.5%

2.0%

CEMENTO (Kg.)

120

106

92

80

70

65

ZARAND. (Kg.)

1960

1993

2026

2055

2079

2087

84

75

66

58

52

50

0.70

0.71

0.72

0.73

0.74

0.77

AGREGADO GLOBAL

AGUA

(Lt.)

RELACION A/C DENSIDAD

f'c=

2,165 6.0 Mpa

2,175 5.0 Mpa

2,185

2,194

4.0 Mpa 3.5 Mpa

2,201 3.0 Mpa

2,203

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Mina Ares (Arequipa)

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El relleno debe ser conducido a una velocidad tal que evite la deposición y tal que evite el desgaste excesivo de la tubería por abrasión.

 d: Diámetro de la tubería.  D: densidad de la pulpa.  F1: constante dimensional.

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Para no correr riesgos y garantizar la velocidad critica, la velocidad de transporte será:

En pies/ seg.

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Mejoramiento del relleno en pasta Minas Ares  Se realizaron tres etapas bien diferenciadas en el trabajo de mejoramiento del relleno en pasta.  Primera etapa 1998-2000  Segunda etapa 2000-2001  Tercera etapa 2001-actualidad

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Primera etapa 1998-2000 Para 1 m3 de relleno

◦ Agregado:      

% % % % % %

grava: 12 % A. gruesa: 40.9 % A. media: 19.5 % A. fina: 8.7 % finos: 19.5% ultra finos: 4-5.5 %

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Segunda Etapa 2000-2001 Para 1 m3 de relleno

◦ Agregado:      

% % % % % %

grava: 24.4 % A. gruesa: 24.2 % A. media: 13.8 % A. fina: 16.4 % finos: 16-17% ultra finos: 7-5.5 %

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Tercera Etapa 2001-actualidad Para 1 m3 de relleno

◦ Agregado:      

% % % % % %

grava: 18.2 % A. gruesa: 30 % A. media: 16.8 % A. fina: 11.9 % finos: 10.3% ultra finos: 12.2 %

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El relleno cumple un rol de sostenimiento en las minas entre otros. Existen tres tipos de relleno que se diferencian por su composición. El papel de la geomecánica en el relleno es diseñar la mejor combinación de materiales para obtener mejores propiedades y ahorro de costos en el relleno. El diseño de relleno depende fundamentalmente del trabajo en campo y laboratorio.

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El relleno aporta grandes beneficios en una mina, mas haya de los expuestos que es importante conocer para entender la importancia del mismo. El procedimiento de diseño del relleno no esta muy bien documentado, por tanto resulta interesante realizar investigación en este campo. Un factor muy importante en la actualidad es el impacto ambiental del relleno como generador de aguas acidas, que se debe conocer.

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Libros: ◦ “Método de Explotación por Corte y Relleno”.  Chambres Montantes Remblayees.

◦ “Explotación Subterránea Métodos y Casos Prácticos”.  Facultad de Ingeniería de Minas-UNA Puno.

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Tesis: ◦ “Métodos Prácticos para Determinar la Resistencia Compresiva Uniaxial del Relleno Cementado”  David Obando Pacheco.

◦ “Calculo y Diseño de Instalaciones para Relleno Hidráulico de Mina”.  Enrique Toledo G.

◦ “Construcción de la Planta de Relleno Hidráulico 100 % relave”.  Erles Crefel Yalle Guillen.

◦ “Relleno en Pasta”.

 Vera Vega Reinaldo.

◦ “Método de Minado por Corte y Relleno”.  Evaristo Valencia Gaspar-UNAM.

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Informes: ◦ “Mejoramiento de Relleno en Pasta Mina ARES” ◦ “Sistema de Relleno Hidráulico Minas Cerro de Pasco“ ◦ “Manual de Agua Potable Alcantarillado y Saneamiento” ◦ “Informe de Practica Pre-Profesional CMHSA-Pataz” ◦ “Relleno en Pasta en la Unidad San Rafael” ◦ “Caracterización de la Pasta de Relave para Uso como Relleno en Labores Mineras”