• Author / Uploaded
• Juan Lopez

Citation preview

INDICE Introducción…………………..…………………………………………………….. 2 Concepto…………………………………………………………………………….. 3

INTRODUCCIÓN

-Existen una diversidad de terrenos en el cual permite dejar al descubierto grandes superficies, incluyendo la existencia de vacíos que se mantienen sin hundirse durante mucho tiempo, por lo cual estos espacios no se rellenan. -Estos casos ocurren en lo general en algunas minas de sal y en terrenos eruptivos y cristalinos los cuales tienen una resistencia notable, en otros casos es solo suficiente con dejar macizos más o menos fuertes que mantienen el techo. Esto es aplicado sobre todo en yacimientos potentes el cual sirve como base para poder mantenerse de pie. -Cuando las excavaciones son grandes el techo no se podría conservar entonces se produciría un hundimiento brusco del techo, también existe el peligro de que la conmoción y la presión de la gran cantidad de aire lanzada a través de las explosiones originen daños en la entibación de las galerías próximas. -Se rellena donde se desea detener el descenso del techo para mantener los espacios abiertos el tiempo necesario. -La aplicación del relleno además de dar seguridad a la excavación, sirve además para evitar las escombreras que se forman por causa de las excavaciones al ser introducidos estos en los espacios vacíos, así como también la reducción de los desechos en la superficie producidas por la planta concentradora. -Las finalidades mas importantes que tiene la aplicación del relleno en función a la seguridad y de tipo técnico es de tener el conocimiento de los efectos que va a producir la presión del terreno y la de tener una base de apoyo para poder mantenerse de pie en el caso de los yacimientos potentes. En el aspecto económico se trata de disminución de desechos

CONCEPTO -El relleno consiste en la sustitución arrancado

MOTIVOS PARA RELLENAR 1. Sirve para proteger la superficie exterior de hundimientos rápidos y excesivos. 2. Para reducir la presión del terreno y proteger las excavaciones. 3. Para proteger las sustancias carbonosas contra un resquebrajamiento y en consecuencia, para prevenir la producción de incendios y reducir la desgasificación. 4. Es frecuente rellenar para facilitar el arranque, en particular cuando se explota una capa potente por tramos. Bajo la presión del tramo superior, el relleno se comprime lentamente y solo en pequeña escala, quedando así protegido el tramo del yacimiento inmediatamente superior antes de que se hunda; forma, además, un buen techo sobre el tramo inferior. Como la presión no se puede exteriorizar excesivamente, no se producen incendios ni calentamientos. La cuestión sería distinta si se aplicase el laboreo por hundimiento. 5. En algunos casos se rellena también para formar un buen techo artificial, constituido precisamente por relleno. Frecuentemente, las tierras se mezclan como barro, con objeto de que el relleno sea compacto, para que el techo artificial cierre bien las capas que se encuentran debajo y las explotaciones inferiores queden herméticamente aislados del techo, y el carbón fácilmente inflamable o los restos abandonados durante la explotación del tramo superior no sean motivo de calentamiento o incendio.

Un techo de relleno de este tipo, compacto y hermético es también una protección contra irrupciones de agua o arena acuíferas.

VENTAJAS DEL RELLENO

•

Nos da mayor seguridad, por evitar el fracturamiento del techo evitando así los derrumbes y los accidentes provocados por estos.

•

También nos facilita la extracción de yacimientos tipo manto con techos fuertes por medio de los sistemas de relleno al eliminar el sobrepeso excesivo de este.

•

Se economiza muchísima madera ya que en este caso puede eliminarse la fortificación a lo estrictamente necesario. Además puede rescatarse también la madera utilizada.

•

El yacimiento a realizar puede explotarse en su totalidad.

•

Brinda mejor conducción de la ventilación, ya que el aire pasa en una corriente cerrada a través de las explotaciones pero quedara uno de sus costados el frente del yacimiento y al otro el relleno.

•

Se eliminan las pilas de desechos con los peligros de deslizamiento y contaminaciones.

DESVENTAJAS DEL RELLENO •

Como peor desventaja es el incremento de costos en su aplicación y mayor aun al considerar el manejo de desechos que se producen el frente.

•

En el caso de relleno detrítico es que este proporciona poca resistencia al movimiento de cajas, la alta porosidad y la dilución del mineral.

•

En el caso de relleno neumático es del incremento de compresoras de aire por el requerimiento de aire adicional.

•

En cuanto al relleno hidráulico es el de costes elevados; el movimiento permanente de tan grandes cantidades de agua requiere un gran consumo de energía y el gran desgaste de bombas y conducciones.

FUENTES DE OBTENCIÓN PARA RELLENOS  DESARROLLO EN LA MINA. El material obtenido es producto de los tiros principales, cruces, otras galerías de extracción y ventilación y otros tipos de labores de extracción los cuales proporcionan hasta un 25% de material de relleno. Este material debe ser chancado hasta tener un tamaño de 80mm. para ser utilizado. Las chancadoras pueden ser utilizadas en cada nivel o bien una planta central en la superficie para servir a toda la mina.  ROCAS DE DESECHO. Este tipo de material es producto de las rocas que caen del techo como consecuencia del desatado, este tipo de material requiere de un mínimo de transporte. En los yacimientos metálicos se perforan chiflones de 40° de inclinación para obtener el material.

 CANTERAS. Este tipo de fuente es empleado cuando los dos casos anteriores no son lo suficiente para satisfacer los requerimientos para un tipo de relleno específico. Los lechos de los ríos forman parte de una fuente de material para rellenar en este caso el material no posee pequeñas partículas.

 DESECHOS DE LA CONCENTRADORA. Este tipo de material hoy en día forma la fuente más importante para relleno por razones de calidad, cantidad y económico. Este tipo de material puede ser acompañado además por el cemento. En la aplicación del relleno hidráulico los materiales de este tipo menores de

0.1mm. pueden ocasionar problemas por lo cual deben ser separados. Además reduce o elimina el costo de almacenamiento de estos materiales en la superficie y del manera colabora con el reglamento con respecto a la conservación del medio ambiente.

CONSIDERACIONES DE LA VENTILACIÓN DURANTE EL RELLENO La mayor consideración se debe realizar cuando el tipo de relleno provoca mucho polvo, por tal razón al rellenar, debe resolverse siempre cada cuestión aislada dentro del conjunto total de operaciones y considerar todas las diversas circunstancias, no debiendo olvidar la de ventilación.

CANTIDAD DE MATERIAL PARA RELLENO Para la determinación del peso del material que se empleara para rellenar se puede obtener mediante la siguiente fórmula.

P

P' γ'

= K

γ

En donde: P: Peso del material extraído (TN) P’: Peso de los materiales que se van a utilizar para el relleno (TN) γ: Densidad de la mena o carbón (Tn/m3) γ’: Densidad de los materiales para relleno (Tn/m 3) K: Factor de relleno (0.3 a 0.95) según los sistemas de relleno.

Si se aplica esta ecuación a los depósitos de carbón y a los minerales metálicos, en donde γ es 1.3 – 3.0 TN/m3 respectivamente, γ’ es aproximadamente la misma para ambos casos y se puede tomar como 1.6. El factor K para el relleno neumático en las minas de carbón es alrededor de 0.8 y en las minas de minerales metálicos es de 0.7. Entonces el peso del material para el relleno es:

P’ =

K * P *γ'

γ

0.8 * P *1.6 1.3 ≅ P P’ =

P’ =

0.7 * P * 1.6 3.0

≅

0.4P

Se puede ver que la cantidad de material de relleno para una mina de carbón es igual a la producción diaria. Es una tarea difícil preparar cantidad tan grande y acarrearlo al lugar de producción utilizando instalaciones de transporte sobre rampas “pendiente arriba”, sin embargo, en minas de mineral metálico, el trabajo es más fácil de lograr debido a la pequeña producción diaria y a una relación pequeña (0.4).

APLICACIÓN DE LOS SISTEMAS DE RELLENO

RELLENO CONVENCIONAL O DETRITICO -Es un sistema de relleno que consiste en la aplicación de material de estéril obtenida de canteras o proveniente de trabajos, exploraciones, desarrollos elaborados en estéril. -Cuando el buzamiento es moderado, las tierras de relleno deben introducirse en las explotaciones por medio de canales, cintas transportadoras u otros medios de transporte colocándolo allí a mano. En la mayoría de los casos esto se realiza en vagones de la mina que se llevan hasta la explotación o al menos hasta la galería superior volcándolo allí en las explotaciones, siempre que el buzamiento del yacimiento resulte apropiado para ello. Este tipo de relleno casi ya no es empleado en la actualidad por el alto costo de transporte y de extracción en las canteras. Además por la poca resistencia que ofrece al movimiento de cajas. PROPIEDADES DE LAS TIERRAS DE RELLENO -No debe aglomerarse ni adherirse a los depósitos de transporte utilizados para ellos, ni tampoco en las tolvas de almacenamiento. -Las tierras han de desmenuzarse lo menos posible durante el transporte; deben tener determinada resistencia. -El contenido de polvo ha de ser reducido. -Su contenido de agua a de ser seco.

-Han de tener una granulometría tal que permita colmatar por completo el espacio a rellenar. -El material elegido y utilizado debe ser lo menos compresible posible. -El relleno debe comprimirse regular y gradualmente. -El material de relleno debe formar una masa compacta.

RELLENO NEUMÀTICO -Describe el sistema de relleno neumático que consiste en enviar por tuberías una mezcla de arena, cemento, agua por medio de bombas neumáticas a los tajeos, el objetivo principal de este relleno fue el de cambiar el método de conjunto de cuadros a corte y relleno descendente y por consiguiente aumentar la producción y eficiencia, reducir costos y mejorar la seguridad en esta mina donde hay presiones extremadamente altas, el relleno hidráulico no dio resultado por alto porcentaje de agua q requiere y causaba más problemas en el sostenimiento. La arena con alto porcentaje de calcáreos es extraída de depósitos de origen glacial, clasificándose en las plantas. Se estudiaron las calidades del material disponible, comparándolos con estándares mínimos fijados para el R/N se determinaron

las

características

de

las

2

mezclas,

en

proporción

arena/cemento 20: 1 y 10: 1 El relleno neumático consiste en enviar la mezcla de arena cemento agua, por medio de bombas neumáticas a los tajeos, este relleno es transportado en tuberías

Aplicabilidad El R/N es tradicionalmente es la introducción a la mina de los relaves de la planta concentradora, si bien esto es lo más común no es el único, pues en algunas minas el material de R/H es la arena glacial u otros materiales granulados existentes en la naturaleza lo q da el nombre de hidráulico al relleno es la manera de transportarlo en forma de pulpa, por medio de tuberías siguiendo las leyes de la hidráulica. El relleno hidráulico ofrece muchas ventajas sobre el relleno convencional de grava seca, esto es obvio de mencionarlo; también éste tiene ciertas limitaciones con respecto al R/N.

1.-

La introducción

de mayor porcentaje de agua a la mina causa

problemas tal como en el sostenimiento 2.-

cuando el relleno es relave con alto contenido de pirita y pirrotita, la oxidación de estos sulfuros eleva la temperatura produciendo anhídrido sulfuroso ambos efectos son indeseables. 3.- Al depositar el relleno en los tajaos lo ideal es q los sólidos se queden y el agua se elimine.

En la práctica el agua arrastra cierta cantidad de finos y también cemento, estos se depositan en las galerías. Una solución de estos problemas es el R/N lo q lo diferencia a este relleno es la forma de transportar la mezcla por medio de tuberías usando la energía neumática “aire comprimido” el agua se usa para realizar

las reacciones de hidrólisis e hidratación del fraguado del

cemento pero no como medio de transporte. El relleno neumático ofrece muchas ventajas sobre el relleno hidráulico -

El porcentaje de sólidos en la pulpa es alrededor del 85% introduciéndose poco agua a la mina y por consiguiente no causa problemas de sostenimiento, además, el concreto al fraguarse absorberá mayor cantidad de agua q la mezcla de relave.

-

No habrá perdidas de finos por lo tanto la proporción de cemento arena será mayor q la del R/H y menor la de agua a cemento

-

La ventaja anterior dará una losa con mayor resistencia

-

Menor mantenimiento y limpieza de las galerías, chimeneas y cunetas, etc.

Si el relleno neumático ofrece ventajas también tendrá sus desventajas -

Requiere un mayor gasto en la preparación del material, mientras q el R/H es gratis en el caso del relave

-

Mayor fricción en las tuberías y los codos, por lo tanto un mayor consumo de estos.

-

Requiere un gasto adicional en el consumo del aire comprimido

-

Es más costoso que el relleno hidráulico

-

Debido a su menor fluidez, a veces no rellena completamente el techo, esto se agrava cuando el concreto se contrae durante el cuadro.

En resumen podremos aplicar el relleno neumático -

Cuando no se dispone del relave de la concentradora

-

Cuando no se requiere introducir gran cantidad de agua a la mina y no se quiere causar problemas al sostenimiento

-

Cuando se desea tener lozas con alta resistencias

-

Se usa para cualquier método de minado que necesita relleno.

-

Cuando las presiones sobre los abiertos son extremadamente altas

-

Cuando no hay disponibilidad del material adecuado (arenas, calcáreos)

Material utilizado: 1.- Calidad requerida del material y mezcla del relleno La calidad mínima y tipo de material para el R/N

es difícil de determinar

exactamente porque depende de factores desconocidos de cada mina y de cada método de explotación sin embargo se pueden fijar algunos estándares a) Tipo del material.- El método debe ser arena con alto contenido de oxido de calcio y bajo de sílice como máximo 6 % para reducir el desgasto de abrasividad por las tuberías y equipos, además ayudaría al fraguado, el contenido de arcilla debe ser mínimo

para tener un

concreto de mayor resistencia y también no causar problemas en el bombeo por sus propiedades (barroso). b) Resistencia a la compresión uniaxial y lateral.- La loza q se forma con el relleno debe tener la suficiente resistencia a la compresión y flexión para q pueda soportar su propio peso, la del relleno con mezcla

pobre y las presiones laterales, la resistencia de la loza varía con el tiempo, se debe lograr una resistencia q pueda soportar el peso sobre ella en el menor tiempo para no retardar el ciclaje de minado c) Tener un coeficiente de uniformidad entre 4 y 6.- Los componentes finos de la arena tienden a reducir considerablemente las pérdidas por fricción y los desgastes de la tubería, también facilitan su transporte con el consiguiente ahorro de aire comprimido; por otro lado las partículas muy finas son acarreadas por el agua q drena a los tajaos a las galerías causando así problemas en estos lugares. El alto porcentaje de gruesos causa problemas en el bombeo por los atoros, además hay un mayor desgaste en las tuberías, pero la ventaja de estos es q obtienen lozas de mayor resistencia, por lo tanto se recomienda q haya una degradación en el tamaño de las partículas, como máximo un 10% de la arena debe tener tamaño más pequeño. d) Tener

un

radio

de

percolación

entre

5

a

15

pulg/hora.-

Indudablemente cada uno de estos parámetros será más importante de acuerdo a la mina o método de explotación

INSTALACIONES

Planta de mezclado Bombas neumáticas Red de tuberías

OPERATIVIDAD

Capataz: supervisa todo el trabajo dispuesto al empezar la guardia e informa al ing. Jefe sobre cualquier problema Operadores de planta: el que está a cargo las plantas de mezclado, controlan el abastecimiento normal de arena, cemento, agua, alimentan a las bombas una carga uniforma

Bomberos: encargados de bombear la mezcla a las labores a rellenarse Cuidadores de tajaos: controlan la marcha normal del rellenado de los tajaos evitando escapes o filtraciones Tuberos-preparadores: es el personal q instala o prepara las tuberías en las chimeneas y tajaos para el rellenado Personal volante: el resto del personal ayuda a la preparación de tajaos, revisión de líneas de tuberías, recuperación de materiales, limpieza de galerías debido a escapes o atoros, etc. 2) Preparación del tajeo a rellenarse (under cut and fill y square set) -

Tendido a lo largo del tajeo de cables usados en el piso

-

Tendido de redondos de 8’ x 10’ en el piso de forma perpendicular a la longitud del tajeo y espaciados cada 5’

-

Entablado del piso, en forma de enrejado, con tablas de 2” x 6”x 5’ sobre los redondos

-

Enrejado de las paredes con tablas de las mismas dimensiones anteriores con un espaciamiento de 6” x 8” de luz en el caso de haber mineral a explotarse por los lados

-

Enrejado de la entrada del tajeo

-

Colocación de yute en las paredes y entrada del tajeo asegurándose el enrejado con clavos

-

Instalación de la tubería de relleno al centro pegada al techo y a un pie de la entrada al tajeo

-

Cuando el tajeo es mas de 75 pies es necesario rellenarlo en dos partes

3) Abastecimiento de materiales

El abastecimiento de arena se efectúa con volquetes

durante 16 horas

descargando directamente a las tolvas para su zarandeo o en las zonas adyacentes para hacer un stock El cemento a granel es enviado y descargado en un silo de 400 Tn y de ahí llevado a los silos especiales de 22 Tn. 4) Mezclado y Bombeo En la planta satélite la cantidad de arena-cemento-agua, para el tipo de mezcla solicitada se controla con un indicador automático a falta de esto se controla con tiempos tabulados 5) Problemas de R/N -

Atoros en tuberías.- cuando la mezcla contiene alto porcentaje de arena gruesa y se bombea con una presión menor a 60 Lbs/Pulg 2 ó la carga es muy densa por descuido de operador de la mezcladora.

-

Sobrecarga o perdida de aire de la bomba por descuido de operadores

-

Escasez de aire comprimido cuando se malogra una compresora

-

Desacoplado de tuberías debido a la presión con que se envía la mezcla esto ocurre generalmente en los codos porque soportan los impactos de la carga.

-

Filtraciones y escapes debido a una mala preparación del tajeo, mal enyutado, rotura del yute al tener el enrejado muy espaciado

-

Desgaste de tuberías y codos por el rozamiento de la mezcla contra las paredes internas de las mismas

6) Mantenimiento de las redes y plantas

La continuidad y eficiencia del R/N depende en gran parte del adecuado mantenimiento de la maquinaria. 7) Reportes -

Diario por guardia bombeda

-

Tipo de mezcla

-

Labro

-

Problemas

-

Consumo y abastecimiento de cemento, arena, yute.

-

De asistencia de personal

Conclusiones

-

El relleno neumático es la solución para la continuidad de explotación en las minas dependiendo del método de explotación

-

Aplicable cuando las presiones en los abiertos son altas

-

Cuando no se requiere introducir agua a la mina

-

Puede usarse en cualquier método de explotación que requiere relleno

-

Permite desarrollar con eficiencia el sistema de explotación corte y relleno descendente

-

Eleva la eficiencia subterránea

-

La capacidad de la planta cubre con creces el requerimiento de la mina

RELLENO CEMENTADO Para lleva acabo la fabricación de u

relleno cementado conviene realizar

previamente investigaciones específicas partiendo de:  Un análisis exacto del objetivo que se quiere alcanzar  La cantidad de los materiales, lo que permitirá el tratamiento adecuado  La metodología de ensayos adecuados para controlar permanentemente el producto que se está fabricando. Reconocimiento e Identificación de los Materiales: Será necesario buscar los materiales cuyas características físicas y químicas sean las más apropiadas para el relleno cementado. En la mayoría de los casos, estos materiales provienen de los estériles recuperados de la mina, pudiendo ser, eventualmente reemplazados o complementados por otros materiales escogidos a proximidad de la mina. El material, luego de la selección del sistema de chancado que mejor se adapte al mismo, debe permitir una dosificación adecuada que permita el empleo de una cantidad mínima de cemento. Selección e Identificación del Cemento Constituye una fase muy delicada del estudio, ya que tiene que tomar en cuenta varios factores como son:  La naturaleza y el estado de los materiales  Las posibilidades de abastecimiento de cemento a la mina  Precio del cemento Es necesario conocer bien las posibilidades regionales de producción de cemento, con el fin de reducir al máximo los gastos de transporte. En zonas volcánicas, pueden existir afloramientos de rocas puzolánicas, cuyo estudio será muy útil, ya que la puzolana constituye un buen sustituto del cemento.

Estudio de la Cementación Esta parte tiene una importancia capital pues de los resultados del estudio depende la factibilidad económica del método. Para lograr tal fin, será necesario limitar el tamaño de las partículas más gruesas a un valor compatible con el equipo a emplearse. En caso de que la naturaleza de los materiales no permita su buena estabilización con cemento, se estudiará la influencia de ciertos aditivos o de cualquier otro producto susceptible de mejorar la calidad del relleno cementado, teniendo siempre en mente la noción de minimizar el costo y de optimizar la calidad. Control de Calidad del Relleno Cementado Los controles de calidad del relleno cementado se efectúan: Durante la fabricación del producto, tomando muestras que permitan controlar la fiabilidad del producto y detectar variación accidental. Después

de

su

emplazamiento,

para

apreciar

cualitativamente

su

comportamiento y su cohesión, realizándose en este caso ensayos no destructivos in-situ. FABRICACIÓN Y EMPLEZAMIENTO DEL RELLENO CEMENTADO Fabricación: Los materiales, estéril de mina o material de cantera, luego de su tratamiento en una estación de chancado, se acumulan en una estación de chancado, se acumulan en un área de almacenamiento, desde la cual serán posteriormente enviados a una estación de mezclado diseñada especialmente para este fin.

Las cantidades de cemento y de agua, previamente establecidas, son reguladas y pesadas muy precisamente antes de su alimentación al mezclador, cuya capacidad varía de 1 a 2 m3, según las necesidades de la mina. Para

optimizar

el

efecto

del

cemento,

se

necesita

una

excelente

homogenización de la mezcla, que solo se puede obtener con un mezclado enérgico y un control continuo de la fabricación de relleno cementado instalada en la mina Lodeve.

Transporte del Relleno Cementado El transporte del relleno de cementado, desde la estación de fabricación hacia el fondo de la mina puede realizarse de diferentes maneras: Transporte por Bombeo: Es un método que presenta ciertos inconvenientes, algunos de los cuales son los siguientes: o La necesidad de usar un relleno de granulometría fina, lo que implica un aumento de la proporción de cemento para obtener una buena calidad de relleno. o La necesidad de compactar el relleno una vez emplazado, ya que por si mismo,

no

presenta

las

calidades

requeridas

para

su

buen

emplazamiento. o La limitación de la distancia de transporte, lo que obliga a instalar varias bombas adicionales en el trayecto. Transporte de Volquetes: La estación de fabricación vierte directamente el relleno en volquetes de 7 a 8 m3 de capacidad y lo transporte hacia chimeneas de descarga de concreto. Estas chimeneas, perforadas con "raise borer", llegan hasta las galerías de la mina.

Las ventajas de este procedimiento son su gran movilidad, su confiabilidad, su sencillez y sobre todo el rendimiento que permite obtener de 600 a 800 m 3/día. Este es el método que se usa en la mina de Lodeve desde 1977 y que sigue dando los mejores resultados.

EMPLAZAMIENTO DEL RELLENO CEMENTADO En el interior de la mina, a la salida de la chimenea, los scoops cargan el material que llega de la superficie y lo transportan directamente a la labor que se quiere rellenar. La compactación del relleno se efectúa de manera somera con la cuchara del scoop, habiendo sido diseñada para ser autocompactable. Es necesario sin embargo, garantizar una buena compactación en la superficie del relleno en la labor, para no dejar vacíos que perjudicarían el buen comportamiento del conjunto, operación que se realiza con un scoop equipado de un brazo telescópico y con un escudo. CONCLUSIÓNES o El uso de relleno cementado integral en las labores mineras descendentes permite una explotación en terrenos difíciles en los que los métodos tradicionales no son adecuados por su baja productividad y su elevado costo. o En cuanto a la seguridad, la ausencia total de madera reduce los riesgos de accidentes. En las minas donde el método se ha aplicado, no se han registrado hasta ahora accidentes imputables al empleo de este método. o La capacitación del personal para el empleo del método es muy rápida y su aceptación es general pues genera menos fatiga y menos accidentes.

RELLENO HIDRAULICO

Introducción El relleno hidráulico (R/H) en muchas minas del mundo constituye una solución atractiva a los problemas ocasionados en relleno en la minería subterránea, pues sus ventajas técnico-económicas permiten mejorar la productividad de las minas. El diseño del sistema R/H sin estudio experimental previo, podría generar más adelante problemas que ocasionarán pérdidas económicas en la empresa. El material experimental está orientado a evaluar el material del relave, desde el punto de vista de su calidad y comportamiento para ser utilizado como R/H. Del mismo modo es sometido aprueba a fin de apreciar su comportamiento durante el transporte por tuberías de planta a mina.

Propiedades y características que debe poseer el relleno hidráulico Recuperación y clasificación del relave.- La recuperación depende de tos hidrociclones, por medio de estos se logra la separación de sólidos contenidos en la pulpa del relave final proveniente de la planta concentradora. Las partículas sólidas de grano grueso son enviadas a la mina como relleno y la pulpa con sólidos finos va a la cancha de relave. Permeabilidad.- Debe ser permeable el R/H debido a que el ciclo de operación debe consistir en el tiempo mas corto posible. Esto se mide con la prueba de la velocidad de percolación y debe ser igual o aproximadamente a 4 puIg/hora, si es menor a 2 puIg/hora, ocasiona embalse de agua, si la velocidad es mayor de 8 pulg/hora aparece el fenómeno de embudo que consiste en la formación de embudos pequeños en el interior del relleno, donde el relleno fluye a alta velocidad ensanchándose progresivamente hasta derrumbarse.

Etapas del Relleno en Corte y Relleno Descendente

En la figura se muestra la prueba para la determinación de la percolación. La velocidad de percolación puede determinarse con la ecuación de Darcy como: V2 = LQ1 /HA1 Donde: V2 = Velocidad de percolación (cm/hr) L = Altura de la muestra (cm) Q1 = Caudal (cm3/hr) A = Área de la sección del tubo (cm2) H = Altura hasta el nivel del agua (cm)

Tamaño de partícula.- Llamado también tamaño medio de corte, es un punto de referencia muy útil que se ha determinado para describir la eficiencia de los hidrociclones. Es el tamaño de partícula que tiene una eficiencia centrífuga del 5 es decir el tamaño de partículas en la pulpa cuyo 50% del peso va hacia el “over flow”. El tamaño medio de partícula es representado como d50. Densidad “in-situ” o densidad relativa del relleno.- Es la relación entre un determinado peso y el volumen respectivo que ocupa, cuya expresión matemática es: Densidad “in-situ’ = Peso del relleno/Vol. del relleno

Para su determinación práctica se usa un cajón de madera de dimensiones proporcionales al tajeo de explotación, con orificios en una de las caras protegidos con yute. El experimento consiste en pesar el cajón vacío, llenar con relleno hidráulico y medir la altura y peso del conjunto, calculamos la densidad finalmente (figura).

Dispositivo para medir la densidad del Relleno

Razón de poros real.- Es aquella que corresponde al estado natural del material y relaciona el volumen de poros y el volumen de los sólidos. Este parámetro por ser esencialmente una relación de volúmenes es una medida que controla la compactación de un relleno. Cuando la razón de poros se aproxima al e min, la densidad relativa es mayor y el relleno es más compacto.

La siguiente relación nos ayuda para su determinación. e = [G(RH + 1) / D] - 1 Donde: e = Razón de poros real G = Gravedad específica de los sólidos (gr/cm 3) RH = Relación de humedad (peso de agua/peso de sólido) D = Densidad del relleno (gr/cm3) En problemas prácticos es común usar como referencia el valor de la compacidad relativa en un 50%; los materiales con valores superiores a éste se consideran como compactos y se calcula del modo siguiente: Cr = [(emax – e) / (emax – emin)] x 100 emax = (G/Dmin) – 1 emin = [G(RH + 1) / Dmax] - 1

Donde: Cr = Compacidad relativa (%) emax = Razón de poros correspondientes al estado mas suelto emin = Razón de poros correspondientes alestado mas compacto del material Dmin = Densidad mínima Dmax = Densidad máxima

DENSIDAD La densidad mínima se determina secando los sólidos en un horno y determinando su volumen y peso. El relleno alcanzará su densidad máxima reduciendo hasta un límite mínimo el volumen ocupado por sus poros, lo que implica el material adquirirá su estado más compacto La determinación de la densidad mínima y máxima se aprecian en las figuras siguientes:

1

2

(1) Arreglo para determinar la densidad mínima de un relleno; (2) Arreglo para determinar la densidad máxima de un relleno

Ángulos de fricción interna y cohesión de un relleno.- Estos parámetros son importantes determinar para calcular la altura máxima permisible de

relleno, cuando se explotan zonas laterales de la cámara rellenada, como en el caso del corte y relleno ascendente en cuerpos mineralizados. En las figuras siguientes se ilustran su relación. La altura en referencia se puede determinar con:

h = [2,6 x C(tgφ + Senφ)] / D Donde: h = Altura de relleno en metros C = Cohesión (t/m2) D = Densidad ‘in-situ” del relleno (t/m 3) φ = 45° + β/2 (ángulo de fallamiento) β = Angulo de fricción interna

Esquema de fallamiento de una pared de relleno antiguo

Determinación del ángulo de fricción interna y de la cohesión de un re hidráulico

Preparación del material de relleno E! propósito es someter al relave general a un proceso de separación particular de acuerdo a la cantidad de finos, densidad y porcentaje de sólidos, a fin de obtener un producto ideal para el relleno. El equipo empleado es el ciclón.

Selección del ciclón Un hidrociclón es un aparato mecánico estático que causa la separación de sólidos suspendidos en el líquido (pulpa) mediante la utilización de la fuerza centrífuga. Esta fuerza es desarrollada como resultado de una velocidad tangencial y origina que las partículas más gruesas y pesadas, sean llevadas a las paredes, puesto que desde este punto, ellas siguen una trayectoria en espiral hacia abajo para descargarse por el “APEX”.

Las partículas livianas, las cuales no alcanzan la envolvente que viaja hacia abajo, son llevadas al “over flow” a través del “VORTEX” .

Esquema de un hidrociclón

Se elige un ciclón según la malla de separación que se desee y no de acuerdo a su capacidad, la capacidad deseada se obtiene con el uso de varios ciclones en paralelo. El corte o separación dependerá del peso específico de la pulpa y de su concentración; la variación de las dimensiones de algunas partes del ciclán afectan el corte o separación como:

Sección cónica corta.- Disminuye la capacidad de alimentación pero aumenta la densidad del material fino del rebose (U/F) o viceversa. Sección cilíndrica corta.- Aumenta la capacidad de alimentación pero disminuye el volumen y la densidad del material grueso de la descarga (O/F).

La máxima capacidad del ciclón es controlada para propósitos necesarios con la ecuación de flujo: Q = Vi x Ai Donde: Q = Caudal máximo de alimentación (cm3/seg) Vi = Velocidad de alimentación (cm/seg) Ai = Área de ingreso del hidrociclón (cm2)

Con la siguiente relación matemática se calcula Vi Vi = (k x Rc x g)1/2 Donde: K = Factor de fuerza centrifuga; el cual es de origen empírico, dependiendo del diámetro del ciclón y tipo (K = 17 para Atacocha en promedio) Rc = Radio del ciclón g = Aceleración de la gravedad

Ecuación de fuerza de cono.- Con esta ecuación se trata de determinar el flujo del “under”y “over flow”, para luego determinar el diámetro del “apex” a emplearse, mediante la siguiente relación:

Donde:

Ss = Gravedad específica de los sólidos p = Densidad de la pulpa d50 = Diámetro de corte Vt = Velocidad tangencial Ai = Área de alimentación del hidrociclón Ac = Área de la sección del cono del hidrociclón Rc = Radio del cono del hidrociclón Cd = Coeficiente de arrastre (0,222) Vr = Velocidad radial Qo = Caudal del “over flow’ Dc = Diámetro del cono del hidrociclón h = Altura del cono del hidrociclón

Reemplazando datos se determina el caudal del “over flow’ y por diferencia de caudales, se determina el flujo de under flow”. Q = Qo + Qu Donde: Qo = Caudal del “over flow” Qu Caudal del “under flow”

Selección del “apex” y “vortex”.- Una vez determinada los caudales del “under” y “over flow”, se determina el diámetro del ‘vortex” (Do) ideal, el cual viene a ser igual al diámetro de la envoltura de velocidad tangencial máxima, por causa de que ésta es la única corriente ascensional que lleva partículas en suspensión o sea: Do = Dt = 0, 167 Do

Las limitaciones en la práctica de las exigencias de la razón de cono (Du/Do), hay imposibilidad de colocar el diámetro del “vortex” con el resultado obtenido, por eso hacen que se suela poner “vortex’ con mayor diámetro al ideal. De conformidad con las investigaciones hechas para hidrociclones, se han fijado una relación empírica útil que enlaza el porcentaje del volumen del “over flow” con razón de cono (Du/Do); permitiendo fácil obtención del diámetro del “apex”. Estas dos variables se relacionan mediante una curva empírica de utilización muy valiosa cuya figura siguiente presenta esta relación.

Curva del porcentaje de volumen de Over Flow vs. Razón de Cono Transporte del relleno hidráulico El transporte varía de acuerdo a las características de la pulpa y de las condiciones de las redes de tuberías por donde será enviada hacia los tajeos. Las características que se deben de tener en cuenta son:

- Tipo de flujo - Velocidad de sedimentación de las partículas en el agua y en suspensión. - Resistencia de las partículas al paso del fluido o viceversa - Velocidad crítica que adquiere al paso por tuberías de diferentes diámetros.

Describiremos muy resumidamente la velocidad crítica de transporte por ser uno de los factores más importantes.

Velocidad crítica de transporte.- También llamada Se debe evitar la segregación de las partículas por velocidad mínima, se define como el promedio de velocidades bajas o límites que permiten que una partícula durante su transporte en un medio liquido no se sedimente. Una velocidad menor a ésta significa deposición por sedimentación; frente al fenómeno de atoramiento de tuberías y graves consecuencias que perjudican el normal desarrollo operativo del transporte. Para efecto de cálculo pueden usarse las siguientes relaciones según el caso: a) Ecuación de Durand y Condolios Vc = F [2gD(Ss - p)/p]1/2 b) Ecuación de Steel Vc = F [2gD(Ss - 1)]1/2

Donde: Vc = Velocidad crítica F = Parámetro que está en función de la concentración volumétrica de los sólidos en la pulpa. D = Diámetro de la tubería Ss = Gravedad específica de los sólidos en suspensión

P = Densidad de la pulpa Para que no exista el peligro de atoramiento la velocidad de la pulpa (V=Q/A) debe ser mayor que la Velocidad Crítica.

Operación de relleno Por teléfono se comunica a la planta que ya se puede enviar el relleno, la planta envía agua para limpiar las tuberías, y luego se envía la pulpa con su densidad adecuada. Se procede a efectuar el relleno cambiando los puntos de descarga en forma sistemática, se colocan los tabiques del canal de drenaje en el nivel superficial del agua para decantarla. Los materiales de relleno depositado exhiben una distribución gruesa en tamaño que el material inicial descargado. Aparentemente parte de los finos se pierden por la percolación.

Se debe evitar la segregación de las partículas por las siguientes razones: a) La máxima densidad del relleno es obtenido por un mezclado uniforme de partículas. La densidad inicial máxima es deseable y es un factor clave para resistir el cierre de las cajas. b) Si el relave es cementado, las partículas de cemento se segregan con otros finos dejando áreas pobres y ricas de cemento. c) Si hay excesiva segregación la permeabilidad no es uniforme. d) Alta movilidad de los finos significa una pérdida de finos a través de los canales de drenaje.

Drenaje.- El drenaje se hace por decantación y perçolación, mucho se utiliza la decantación como medio primario de desagüe pero tal decantación da una alta pérdida de finos por la turbulencia del agua decantada.

Para evitar un mal drenaje se debe tomar en cuenta las siguientes consideraciones:

a) El espacio entre tablas del enrejado debe ser tal que deja pasar al agua con fluidez y no deje escapar el relave. b) El relleno debe tener mucha facilidad de sedimentación a fin de que se tenga una fácil decantación. e) Los muros de contención debe hacerse de acuerdo a un diseño.

¿Por qué relleno hidráulico? El relleno en la minería subterránea debe cumplir dos propósitos básicos; a) evitar el movimiento y caída de rocas y b) proveer una plataforma de trabajo (en algunos métodos sirve de techo) mientras mejor cumpla estos propósitos mejor será el relleno. Convencionalmente el relleno empleado es obtenido de

dos fuentes

principales: a)Desarrollos en roca estéril y b) depósitos naturales de grava en superficie; generalmente este ultimo cubre más de 80% del relleno total empleado. Tanto para el relleno de desarrollo como para el relleno de grava se emplean

los métodos convencionales de transporte subterráneo para

trasladarlo del lugar de origen a su destino. En mina profunda y con gran extensión horizontal, estas materias son costosas pues involucran el empleo de mano de obra, maquinaria, energías y estructuras con el solo propósito de trasladar el relleno de origen a destino. Una vez intervenido el relleno en el tajeo, el trabajo requerido para esparcirlo y distribuirlo uniformemente es grande, llegando muchas veces a ocupar hasta el

30% del tiempo de personal del tajeo. En la mayoría de los métodos de explotación el avance del tajeo es ascendente, significando que el mineral roto cae sobre el pies de relleno. métodos

Durante la extracción esa está hecha con

manuales, rastrillos o autocargadores, inevitablemente algo del

relleno se mezcla con el mineral o algo de mineral se queda en el relleno, generalmente ambos casos, diluyéndose el mineral en un caso y perdiéndose valores en el otro. Se puede subsanar esta situación entablando el piso, pero es conocido que esta técnica además de costosa, rara vez cumple su función pues es muy difícil manejar un rastrillo o un autocargador sin remover las tablas de su lugar. Es sumamente difícil y muchas veces imposible compactar el relleno de grava en todos los rincones y rendijas de un tajeo. El relleno así puesto, falla en cumplir plenamente el primer requisito de todo relleno de mina: evitar el movimiento de roca en una medida de loa más cercana posible a la medida en que lo evitaba el mineral in situ. Como se sabe, los movimientos de la roca, además de atentar contra la seguridad humana, son los responsables de los altos

costos de mantenimiento de

galerías, chimeneas y del tajeo

mismo. Cabe anotar que aun cuando se pudiera compactar el relleno en todos los rincones, la granulometría y la forma de deposición de los rellenos de grava son tales que la porosidad es muy alta, siendo frecuentes porosidades de 65% (65% del volumen del relleno es

aire y/o agua. Este material altamente

esponjoso ofrece muy poca resistencia a la presión que presentan las cajas, por tanto se comprime y permite el movimiento de la roca. Cuando se termina de rellenar un tajeo de cuadros, el agua de precolación y la vibración de los disparos provocan el asentamiento y compactación de un relleno de grava. A asentarse, el relleno desarma los cuadros que habían mantenido la presión contra las cajas, permitiendo el desplazamiento de éstas. En algunas minas, la obtención del relleno de grava demanda el uso de explosivas para reducir algunas rocas de tamaño excesivo. También en otros

casos se requiere acarreo de superficie con camiones y el uso de cargadores frontales, todo ello aumenta el costo de relleno. En resumen se puede decir en muchas minas el relleno con grava es considerado como un mal necesario que cumple pobremente su función. Una solución

atractiva a este problema es el relleno hidráulico. El relleno

hidráulico tradicionalmente se ha identificado con la introducción a la mina d3e los relaves de la planta de concentración. Si bien este es el caso más común, no es el único, pues en algunas minas el material de relleno hidráulico no es relave sino arenas glaciares u otros materiales granulados existentes en la naturaleza. Lo que le da el nombre de hidráulico al relleno es la manera de transportarlo en forma de pulpa por medio de tuberías.

El relleno hidráulico ofrece muchas ventajas sobre el relleno de grava seca. Los más resaltantes se enumeran a continuación: 1. Si el material empleado es

relave de una planta

concentradora, la

obtención del relleno es gratuita pues los costos de reducción de tamaño obviamente son llevados por la planta. 2. El transporte hidráulico en tuberías es mucho más eficiente, económico y veloz, que el transporte a través de echaderos o con carros mineros. La energía potencial (diferencia de elevación entre entrada y descarga) se convierte en energía cinética permitiendo transportar el relleno horizontalmente con la energía ganada en la caída vertical. 3. Al entrar el relleno a la labor en forma de pulpa tiende a buscar su nivel, eliminando mecánicamente.

así,

la

necesidad

de

esparcirlo

manual

ó

4. La adición de compactantes, tales como cemento Pórtland, en la capa superior reduce grandemente la mezcla de mineral con relleno. 5. La granulometría, que se puede controlar a voluntad, y la forma de deposición en estado de pulpa permitían al relleno hidráulico ofrecer una altísima resistencia al desplazamiento de las cajas. Por su forma de introducción al tajeo y su consistencia de pulpa de gran flexibilidad en las técnicas mineras permitiendo cambiar de método de baja eficiencia y alto consumo de madera, como el método de cuadros, a métodos con eficiencias hasta tres veces mayores, y consumo de madera de hasta 50% menores, tales como el corte y relleno invertido. Cuando se emplea relaves como relleno se puede solucionar el problema de almacenamiento de lotes en superficie. En algunas minas este problema es de capital importancia. Si el relleno hidráulico ofrece mucha s ventajas sobre el relleno tradicional de grava seca, y que a la larga tendrá altas reducciones en numerosos costos de operación y/o mayor producción, también tiene ciertas limitaciones que vale reparar a para que las tome en cuenta quien desee investigar sobre la factibilidad del relleno hidráulico en una operación minera. 1. Requiere una inversión de capital mayor que para el relleno de grava, generalmente sus instalaciones se desarrollan con la instalación explotación misma y por ende su costo se carga directamente a operaciones. La inversión tiene que estar justificada por una producción tal que el ahorro por tonelada pague la inversión más intereses en un tiempo juzga de cómo remunerable dentro del ambiente armónico de la empresa. 2. La introducción de agua en la mina puede causar problemas

de

sostenimiento y puede ser crítico si la mina se desagua por bombeo. En otros casos el costo adicional del bombeo debe ser incluido en el costo de relleno hidráulico. Es conservador estimar que se introducirá más o menos 180 litros de agua por cada tonelada métrica de relleno hidráulico.

3. Cuando el relleno empleado es relave

con alto contenido de pirita y/o

pirrotita, la oxidación de estos sulfuros eleva

la temperatura del relleno y

produce anhídrido sulfuroso. 4. Al depositar el relleno en el tajeo, el ideal es que los sólidos se queden en el tajeo y el agua se elimine. En la práctica el agua arrastra cierta cantidad de finos que se depositan en las galerías. Existen formas de reducir la cantidad de finos arrastrados por el agua, así como métodos económicos para eliminarlos de las galerías. En resumen se puede decir

que el relleno hidráulico puede ser,

y

casi

siempre lo es, un camino rápido para reducir costos y aumentar eficiencia en las minas subterráneas. Es importante hacer notar en este momento

que las condiciones de

explotación varían grandemente de una mina a otra y aun entre secciones de una mina, consecuentemente ciertos factores

que son primordiales en un

costo puede ser despreciable o no existir en otros. Es útil tener en cuenta que para un sistema de relleno hidráulico determinado sólo ciertas partes de lo aquí presentado tendrá aplicación esto se menciona para no desalentar a un lector que queriendo encontrar información para un caso especifico, crea que tiene que aplicar todo lo expuesto aquí.

Ventajas del relleno hidráulico

•

Si se emplean la obtención del relleno es gratuita.

•

El transporte hidráulico en tuberías es más económico y veloz. Reduce el ciclo de minado y por ende aumenta la eficiencia.

•

No se requiere esparcir el relleno en el tajeo.

•

Se reduce la dilución del mineral con el relleno.

•

Ofrece a alta resistencia al movimiento de las cajas.

•

Permite el empleo de métodos de explotación más eficientes.

•

Soluciona el problema de almacenamiento del relave en canchas de superficie.

Limitaciones del relleno hidráulico •

Requiere una inversión de capital que tiene que justificar

con una

producción adecuada. •

La introducción de agua en la mina puede crear

problemas de

sostenimiento y bombeo. •

La elevación de temperatura de SO 2 puede ser inconveniente

si no

existe una ventilación adecuada. •

Los finos del relleno pueden ser arrastrados con el agua y depositados en

las galerías

causando problemas

en la limpieza de estas. Un

sistema debidamente diseñada pude minimizar y hasta eliminar estos problemas.

MÉTODO DE EXPLOTACIÓN CORTE Y RELLENO HIDRONEUMÁTICO EN MINA CARAHUACRA

Introducción -Con mucho éxito se aplica en la mina Carahuacra, el sistema de relleno hidroneumático, desde el año de 1975. Se caracteriza por su tecnología propia, sin salirse de los fundamentos y la experiencia que se tuvo en la mina de Centromin Perú. -Este sistema usado en Volcan Compañía Minera S.A., unidad Carahuacra, consiste en enviar material chancado en mezcla de cemento y agua, preparada en una mezcladora, dicha carga se introduce en una tubería de 6” de-diámetro, la que por gravedad da paso al aire, envía a la carga a los tajeos que se desean rellenar usando tuberías de alta presión de 6” de diámetro. Generalidades -El asiento minero de Carahuacra, e ubica en el distrito de Yauli a 50km de la Oroya y a 190km de Lima por carretera, por ferrocarril se recorre 182km hasta el distrito de Yauli que dista l0 Km. por carretera afirmada de la mina. Características del depósito -La mineralización de Carahuacra está relacionada con estructuras geológicas, las de mayor importancia son los mantos, vetas, pliegues de contacto, fallas y controles estructurales. Teniendo como los minerales de mayor interés económico a la Blenda, Galena y Argentita. -La mineralización en los mantos es de mayor importancia por su gran volumen de extracción, es allí precisamente donde se aplica el relleno hidroneumático. Método de explotación Se usa el corte y relleno ascendente con las siguientes variantes: - Corte y relleno ascendente con uso exclusivo de relleno convencional. - Corte y relleno ascendente con uso exclusivo de relleno hidroneumático.

- Corte relleno ascendente con uso combinado de relleno convencional e hidroneumático, es el principalmente utilizado, obteniéndose los mayores volúmenes de explotación.

Preparación.- En cada nivel de extracción se construye galerías de extracción sobre pirita (caja piso) según el rumbo de los mantos. Luego se preparan chimeneas de extracción (chute y camino) cada 15 m. re un piso mas arriba se construye el subnivel de explotación y extracción donde circula el equipo y personal. A partir de este subnivel se preparan los tajeos con pilares, los primeros tienen 7 m. de ancho, 9.5 m de altura y aproximadamente 70 de corrida; los siguientes tienen 3m de ancho 3,5m, de altura y la misma corrida. La secuencia de preparación de tajeos con pilares se inicia con los pilares; los mismos que conforme se van concluyendo cubren y sellan con relleno hidroneumático. Concluido con los pilares, se inicia la explotación de los tajeos, que a su vez no bien finalizado se rellenan con relleno convencional hasta donde permitan los equipos usados (cavos y tayikus), sellándose el techo con relleno hidroneumático, concluyendo así un ciclo o piso de explotación. Las chimeneas se usan para el relleno convencional o hi,

estas son

distribuidas estratégicamente a todo lo largo del subnivel de explotación. Algunas de las cuales, se construyeron mediante el sistema de “raise—borer” y llegan directamente a superficie, se utilizan muy esporádicamente winches eléctricos de 25 HP y rastrillos de 36” en las vetas que atraviesan los mantos y que continúan en la caja techo y cuya potencia no permite operar con autocargadores. Antecedentes para el uso del relleno hidroneumático - La mina Carahuacra 1971, afrontaba los problemas de la profunda crisis por la baja de los precios del zinc, además de tener aproximadamente 30 tajeos, cada uno de les cuales era independiente en sus servicios.

Todo esto ocasiona que la supervisión sea agotadora, además de que las estructuras geológicas no ayudaban a la integración de las labores y en especial en la zona denominada manto principal; al igual que mantos Huaripampa, hasta e nivel l00. Solo en niveles inferiores al Nv. 100 se inicia la preparación acorde a los equipos Cavos 310 y Taykus T3H con el sistema de relleno hidroneumático. Los winches eléctricos que se utilizaban como equipos de extracción siendo estacionarios no tenían la versatilidad requerida. El transporte de mineral - relleno demandaba muchas locomotoras y el tiempo de extracción y relleno prolongaba mucho los ciclos de explotación. La calidad del relleno convencional era mala sien do el atoro de las chimeneas bastante tan frecuentes ocasionando problemas y lentitud en el relleno. Todo lo anterior llevó a tenar las siguientes decisiones: a) Reemplazar los winches eléctricos por autocargadores Atlas Copco 310 o Taykus T3H b) Utilizar relleno convencional seleccionado de las canteras de calizas. c) Experimentar el uso de relleno hidroneumático como complemento del relleno convencional. d) Agilizar el relleno de labores construyendo chimeneas, desde superficie a las zonas de explotación por el sistema de “raise borer”, a la vez que servirían de ventilación óptima de la misma. e) Proyectar las labores a fin de preparar un solo nivel de extracción, es decir integrarlas completamente.

Cantera de relleno La formación Pucará constituida por calizas, es la que provee el material necesario tanto para relleno convencional como el hidroneumático. Se tienen dos canteras de calizas ubicadas en horizontes estratégicos.

Resumen condiciones óptimas para su uso, como es su alto grado de fracturamiento, de tal suerte que cuando se dispara la carga esta es homogénea y lista para ser transportada a las chimeneas si se usa como relleno convencional, o a la planta de chancado para ser tratada como material de relleno hidroneumático. La distancia promedio de las canteras es de 2 km y el transporte se realiza mediante volvos 1020, con una pala michigan 125 de 4 yardas cúbicas de capacidad. Para la explotación del relleno se usa un sistema de bancos (open pit) de dimensiones de 5 m de alto por 5 m de ancho, con acceso para los volquetes. Las perforadoras se montan en un track drill Rand de un brazo, así como los Toyos de iguales características con un alcance normal de perforación de 12 m de profundidad y 2” de diámetro. Como explosivos se utiliza el Anfo.

Planta de chancado Los volquetes descargan el relleno en una tolva cónica de 200 t de capacidad, en cuyo fondo hay una parrilla de rieles que solo permiten el paso de gruesos de hasta 8” de diámetro, los trozos de mayor tamaño se rompen en la misma parrilla. Debajo de la parrilla se tiene un alimentador de orugas que al vaciar la carga a una faja transportadora llega a una zaranda vibratoria que clasifica el material en finos +1/2” de diámetro y 1/2” de diámetro. Los finos van aun clasificador en el que estos se eliminan y se obtiene arena el material de -1/2” de diámetro, hasta ½” se clasifica en la malla inferior de la zaranda, continuando por una faja a la tolva de descarga; las partículas de mayor dimensión pasan a una chancadora primaria de 4” de abertura en cuya descarga hay una faja transportadora que lleva a la chancadora Symons de ¾” aunque la mayor producción es de 1/2”. Se cuenta con una tolva de descarga de 200 t de capacidad, debajo de la cual ingresan los volquetes para el transporte de la carga preparada hacia la planta

de mezclado, que dista 800 m. La planta es operada por tres obreros especializados. En la figura 3 42 se observa e] “flow sheet” de la planta de chancado. Planta de mezclado Se ubicó en base la mineralización de los mantos Huaripampa y la posición de los subniveles de explotación de los tajeos existentes en los niveles -150, -200; y a futuro el -300. Se consideraron los siguientes aspectos: a) Influencia de áreas cercanas en explotación en el presente y en el futuro. La planta se ubica en superficie. b) Facilidad de mantenimiento y reparación. c) Facilidad de almacenamiento de material. d) No necesita sostén e) Distancia relativamente corta a la cantera de relleno f) Desde una sola chimenea se reparte relleno todos los tajeos.

Descripción de la planta: El material chancado y seleccionado se transporta de la planta de chancado a la planta de mezclado, cuya capacidad aproximada es 150 t. Con un winche eléctrico se jala el material a una tolva de 0.80 m 3 la misma que descarga a una faja transportadora que conduce la carga a una mezcladora de 1 m3 de capacidad. Se tienen dos mezcladoras. - La alimentación del cemento se lleva a cabo en forma manual - El agua es regulada mediante control automático para carga (20% en volumen). - Teniendo los 3 elementos en la mezcladora, esta se pone en funcionamiento. - La planta es operada por tres obreros especializados. - La capacidad de la mezcladora es de 20 cargas por hora.

Se trabajan 2 guardias con 6 horas efectivas cada una, alcanzando 240 cargas diarias. Si consideramos 25 días por mes, tendremos 6000 cargas mensuales lo que representa alrededor de 14000 t de relleno. En la figura se ven los detalles del “flow sheet” de planta de mezclado.

Bombas neumáticas La bomba está ubicada en la misma proyección vertical de la mezcladora en el nivel -150, con el objeto de rellenar los tajeos del nivel -250 y con una línea complementaria puede rellenar las labores del nivel -200, la capacidad de cada bomba es de 1,5 m3 de forma cilíndrica con plancha enrollada de 1/2” de espesor. Las partes y mecanismos principales son: 1. En la parte superior tiene un niple de 6” de diámetro, conectada a una válvula “check” por donde cae el material, previamente se descarga el aire en la bomba, abriendo la válvula de desfogue. La carga cae por gravedad desde la mezcladora por una tubería de alta presión de 6 de diámetro abriendo la válvula “check” y llenando aproximadamente el 75% de la capacidad de la bomba. 2. La cámara de bombeo tiene 2 entradas principales de aire (tubos de 2” de diámetro) una por la parte superior cuyo flujo es dirigido hacia el interior y fondo de la bomba con la finalidad de poner en suspensión la carga levantada y por consiguiente disminuyendo la densidad del material. La otra entrada es por la parte superior a una altura de 8” del fondo, dividida con dos inyectores con el flujo dirigido horizontalmente, con la finalidad de impeler la carga a la boca de salida.

3. Antes del bombeo se cierra la válvula de desfogue y se abre el disparador ingresando aire a la bomba. Se llega a un punto crítico donde la presión vence la resistencia del peso de la carga y esta sale disparada por a tubería de salida, alcanzando el momento crítico según la distancia altaico controlado por el manómetro; vencida esta segunda resistencia la presión del aire baja bruscamente, señal que la carga llego a su destino. En ese momento se cierra el ingreso de a ¡re y nuevamente se repite la operación. Para asegurarse que la tubería queda limpia para recibir otra carga cl manómetro indicará claramente si la operación es conecta.

Red de tuberías - De la planta de mezclado, ubicada en superficie, bajan dos líneas de tubería por la chimenea 2008 hacia el nivel –l00; para amortiguar el golpe del relleno se tiene un codo especial antes que la carga llegue a la válvula ‘check’ de la bomba. - La otra tubería pasa de frente basta el nivel -150, donde se ha sustituido el codo amortiguador por una parrilla de rieles. La tubería también se ha sustituido por caída libre del relleno como si fuera para re lleno convencional. - A partir de la bomba N0 1 desde el nivel –l00 se tiene una red de tuberías horizontales dirigidas a los tajeos de la zona norte del mismo nivel. Esta última red también sirve para llevar carga bajando por la chimenea a 1949, a todos los tajeos del nivel -200 y esporádicamente desde esa misma chimenea se extiende una línea hasta el subnivel de explotación del nivel -3250 zona norte, - A partir de la bomba N02 ubicada en el nivel -150 también se tiene dos redes de tuberías, una que baja por la chimenea 2008 inclinada (65º) hasta el subnivel de explotación del nivel -250 repartiendo relleno para los tajeos de la zona central y sur del “block” mineralizado; y la otra línea que parte de la bomba y se dirige hacia el norte, para un’rse con la tubería de la chimenea 1949 bajando por ella, carga que servirá para el relleno de los tajeos zona

norte del nivel -250. Operación - Personal La sección de relleno hidroneumático tiene 20 hombres. que son supervisados por dos jefes de guardia (prácticos), se trabaja en 2 turnos, mensualmente se entrega 3300 m3, equivalentes a 10000 t de relleno. La organización por guardia es como se indica: − Un supervisor jefe de guardia. − Un operador de la planta de chancado. − Un parillero de la planta de chancado. − Un ayudante que cuida el funcionamiento de las chancadoras. − Un operador de la planta de mezclado. − Un winchero que alimenta carga a tolva de mezclado. − Un ayudante que opera el funcionamiento de la faja de alimentación. − Un bombero que inyecta la carga mezclada. − Un maestro de punta que está a cargo de la instalación de barreras y cuidado de la marcha normal del rellenado de tajeos. − Un ayudante del maestro de punta. En los servicios para ambas guardias, hay dos tuberos que tienen a cargo el mantenimiento e instalación de las tuberías. Preparación de tajeos Una vez que el tajeo ha sido rellenado por el sistema convencional. Se arma la barrera de redondos y tablas cerrando el acceso o entrada principal. La parte interior de la barrera se cubre con polietileno para que no escape la carga. Los

tuberos se encargan de hacer llegar la tubería al lugar indicado. Primeramente se rellena la zona más próxima a la barrera con mezcla de 1/20 (1 bolsa de cemento por 0.80 m 3 de carga), hasta una altura tal que favorezca La continuación, del instalado de tubos hacia el fondo, esta vez se usa únicamente mezcla de 1/40 (1/2 bolsa de cemento por 0.80 m 3 de material). El relleno concluye cuando el tajeo en retirada ha quedado completamente sellado. De tal suerte que los laterales y el techo del mineral se han unido al relleno hidroneumático formando un todo. Problemas del sistema a) Atoros de tuberías Las principales causas son: − Que la mezcla del material contenga alto porcentaje de gruesos +1/2” y la presión de aire sea menor a 50 Lb/puIg 2. − Exceso de carga en la bomba por descuido del operador. − Desperfecto en la válvula Check que no cierra bien y hay fuga de aire por lo que no trabajan bien las bombas. − Cuando la carga excede a la densidad, por lo general debido a un error del operador − Cuando las distancias exceden de los límites calculados, más aún si han exceso de codos que ejerzan resistencia al flujo de la carga. b) Recomendaciones − Cuando la presión del aire baja de 50 Lb/puIg 2 no se debe operar el sistema. − Se debe tener un buen acoplado de tubería y más aún en los codos tanto para facilitar el funcionamiento del sistema como para evitar accidentes.

− Las barreras deben ser cuidadosamente reforzadas así como el entablado, cuya separación no debe exceder de 4” porque se corre el riesgo de que reviente el polietileno que funciona como capa impermeable. − Se debe llevar un control estadístico de la tubería y codos a fin de dar un mantenimiento preventivo en las reparaciones y cambios o giros de tuberías. Granulometría El tamaño del grano del material es variable, pero lo importante es que debe funcionar entre ciertos límites, fuera de los cuales no cumple su cometido; dichos limites son: tamaños de grano superiores a 9 mm no deben exceder del 20%, tamaños inferiores a 0,075 mm no deben exceder al 20% del total. Análisis de malla usado en Carahuacra,

Leyenda de la operación de Relleno Hi MEJORAMIENTO DE RELLENO PASTA EN MINA ARES

I.-

RESUMEN.-

La puesta en operación de la Planta de Relleno en mina Ares se produjo hace cuatro años, desde los inicios, el relleno bombeado a interior mina se concibió como una mezcla de concreto de baja resistencia controlada, posteriormente como un mortero de baja resistencia, por lo que se utilizó un diseño para concreto del ACI ( Instituto Americano del concreto). Esta mezcla se realizaba obteniendo volúmenes absolutos de los componentes, incluyendo el aíre atrapado en la mezcla, la cantidad de cemento utilizado para este diseño fue de 180 Kg./m3 (11.3% de cemento), como dosificación básica, llegando ha utilizar en algunos casos 260 Kg./m3 (15.9% de cemento), éstos considerando el porcentaje de cemento, referido al total de la mezcla (incluyendo el agua). Con el objetivo de reducir el uso de cemento, se concibe la mezcla como una pasta, por lo tanto debería ser tratado como tal, el cemento tenía que estar referido a los pesos sólidos incluyéndose éste, y la cantidad de agua tenía que estar ligado al slump y a la relación de cemento, para obtener las resistencias requeridas. A partir de esta concepto se puso en práctica la utilización del relave que después de un proceso de desaguado aporta los finos como lubricante y componente. Se realizó una serie de ensayos en laboratorio obteniendo resultados favorables de bombeabilidad, sin afectar su resistencia; las pruebas indicaron trabajar con slump de 5 y 6 pulg. En base a este se elaboraron diseños exclusivos para estos materiales, en donde: el relave, el slump y la granulometría del agregado, son las variables más importantes, para reducir el cemento sin afectar su bombeabilidad, trabajabilidad, tiempo de fraguado y resistencia requerida. El uso de relave como complemento del relleno nos ha

significado reducir costos, así como aumentar la capacidad de almacenamiento del depósito de relaves y la preservación del medio ambiente.

II.-

PRINCIPIOS BÁSICOS DEL RELLENO EN PASTA EN MINA ARES.-

La pasta es una mezcla de agua con sólidos de alta densidad que contienen abundante partícula fina. Su bajo contenido de agua (10% a 20%) hacen que esta mezcla tenga una consistencia espesa y que pueda ser medida por el cono de Abrahams según la norma ASTM para concreto, las partículas de diferentes tamaños no se segregan ni se sedimentan cuando la pasta está la tubería, un requisito indispensable para obtener materiales pastosos es que al menos un 15% en peso de la mezcla tenga partículas de tamaños menores de 20 micrones (malla