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“UNIVERSIDAD NACIONAL SAN LUIS GONZAGA” “Facultad de ingeniería de Minas y Metalurgia” “Año de la lucha contra la corrupción e impunidad"

TITULO: Trabajo de investigación. CURSO: Explotación subterránea. DOCENTE: Ing. Rivera Chávez, Rubén Ovidio. REPRESENTADO POR: Chávez Medrano Lander. Castañeda Calle Patrick. Carrasco Pachas Eeros. CICLO: VI NAZCA – PERU. 2019

MÉTODOS DE EXPLOTACIÓN – SUBLEVEL CAVING Introducción:  SLC es un método masivo de minado basado en la utilización del flujo gravitacional del mineral disparado y del desmonte derrumbado.  SLC es la evolución natural del tajeo por subniveles. El block caving, en cambio es el siguiente paso en el aumento de escala del SLC.  En la primera aplicación del SLC, el mineral no era perforado nivolado,pero ciertas partes eran rotas por hundimiento inducido(de ahí el nombre de hundimiento por subniveles).  Actualmente , el método se ha adaptado a rocas competentes que necesitan ser perforadas y disparadas; sin embargo, las cajas son lasque se derrumban.

Condiciones de aplicación : El método SLC se aplica de preferencia en cuerpos de forma tabular, verticales o su verticales, de grandes dimensiones, tanto en espesor como en su extensión vertical. También es aplicable en yacimientos masivos. La roca mineralizada debe presentar condiciones de competencia solo suficientes para que las labores emplazadas en ella permanezcan estables con un mínimo de elementos de refuerzo. La roca circundante, o más específicamente la superpuesta, debe ser poco competente, de modo que se derrumbe con facilidad ocupando el vacío dejado por la extracción de la roca mineralizada. Es deseable que la roca mineralizada y el material estéril superpuesto sean fácilmente diferenciables y separables, en el sentido de minimizar su mezcla y por consiguiente la dilución del mineral.

Principios : En general el concepto de método por hundimiento implica que el material estéril superpuesto se derrumba y rellena el vacío que va dejando la extracción del cuerpo mineralizado. Este proceso se debe propagar hasta la superficie, creando así una cavidad o cráter. Consiste en dividir el cuerpo mineralizad en subniveles especiados verticalmente entre 10 a 20 m. En cada subnivel se desarrolla una red de galerías paralelas que cruzan transversalmente el cuerpo, a distancias del orden de 10 a 15 m. Las galerías de un determinado subnivel se ubican entremedio y equidistantes de las galerías de los subniveles inmediatamente vecinos. De este modo, toda la sección mineralizada queda cubierta por una malla de galerías dispuestas en una configuración romboidal.

Las operaciones de arranque, carguío y transporte del mineral, se realizan a partir de estos subniveles en una secuencia descendente.

Desarrollos : Una rampa que comunica y permite el acceso a todos los subniveles. Galerías de cabecera en cada uno de los subniveles, emplazadas en la roca yacente (footwall), por lo general orientadas según el rumbo y siguiendo el contorno del cuerpo mineralizado. Galerías de arranque y extracción del mineral en todos los subniveles, según la disposición indicada previamente. Estas galerías, de gran sección, constituyen la mayor parte de los desarrollos requeridos y su excavación puede llegar a representar hasta un 20% de la capacidad productiva de la mina. Piques de traspaso que se conectan a todos los subniveles y que permiten la evacuación del mineral arrancado hacia un nivel de transporte principal.

Arranque : La operación de arranque se inicia en el subnivel superior, en retroceso desde el límite más alejado o pendiente (hanging wall) del cuerpo mineralizado hacia el límite yacente (foot wall). Desde cada galería del subnivel se perforan tiros hacia arriba, según un diagrama en abanico que cubre toda la sección de roca de forma romboidal ubicada inmediatamente encima. La longitud de los tiros es variable pudiendo alcanzar hasta unos 40m. El diámetro de perforación se ubica en el rango de 50 a 90 mm. Se utilizan jumbos electrohidráulicos diseñados para perforación radial. La perforación se realiza anticipadamente como una operación continua e independiente de la tronadura. Cada tronadura involucra entre dos y cinco abanicos por galería.

Manejo del mineral : El material arrancado se maneja con equipos LHD de gran capacidad, los cuales cargan el mineral en la frente de producción y lo transportan a través de las mismas galerías de perforación para vaciarlo en los piques de traspaso que se conectan a las galerías de cabecera. Este sistema operativo alcanza una alta eficiencia. Una misma pala puede mantenerse continuamente en operación sirviendo simultáneamente a varias galerías. A medida que se extrae el mineral tronado, el material estéril superpuesto rellena el vacío dejado por la explotación, mezclándose parcialmente con el mineral arrancado.

La extracción continúa hasta que la introducción de material estéril supera un cierto límite pre-establecido.

Ventilación : El uso intensivo de cargadores LHD diesel exige disponer de una buena ventilación en las galerías de producción. Considerando que tales labores son ciegas, se debe recurrir a sistemas auxiliares de ventilación. La solución más socorrida consiste en inyectar el aire fresco por la rampla. El aire accede así a la galería de cabecera donde se instala una puerta de control dotada de un ventilador soplante inyector. A partir de esta puerta, el aire sigue su recorrido hacia las galerías de producción por el interior de una red de ductos de acero o material plástico, que rematan en los frentes de trabajo. El aire retorna ventilando las galerías de producción hacia la galería de cabecera, de donde es evacuado por una chimenea – dotada de un ventilador extractor – ubicada al interior de la puerta de control.

Fortificación : Este método implica el desarrollo de una gran cantidad de labores de gran sección, específicamente las galerías de producción de 4 a 5 m de ancho, que a su vez tienen una vida relativamente corta. Ambos sentidos apuntan en sentido contrapuesto en cuanto a satisfacer de modo eficiente las condiciones de estabilidad de tales excavaciones. Si se trata de una roca competente no se requiere de elementos de fortificación adicionales. En presencia de rocas medianamente competentes, se pueden utilizar elementos de refuerzo provisorios tales como enmaderado, pernos cementados y malla de alambre. El principal problema se presenta en la mantención del frente de extracción o visera. La presencia de roca de mala calidad requiere de elementos de fortificación semipermanentes tales como malla de acero, shotcrete o incluso marcos de acero, situación que puede afectar seriamente las posibilidades de aplicación del método.

Ventajas:  Es un método seguro. Las dimensiones de la galería de producción son alo mas 5m ancho y 4 m de altura.  Alta mecanización: debido a la independencia de las operaciones unitarias.  Tiene un costo de producción relativamente bajo.

Desventajas:  Alta dilución.  La perforación y voladura debe estar muy bien controlada, para poder obtener adecuados fragmentos de mineral que permitan el flujo gravimétrico.  Perdida de mineral en las zonas pasivas.  Alto costo de desarrollo(subniveles, rampas, chimeneas y ore pases).  Subsidencia y daño a la superficie Se deben determinar muy bien los parámetros del flujo gravimétrico

Comentarios : El SLC es un método de alta capacidad productiva; su disposición general (layout) es bastante simple, regular y esquemática; y no requiere de excavaciones e instalaciones demasiado complejas. Las operaciones involucradas – desarrollo, arranque y manejo de mineral – se realizan en sectores o niveles distintos, con escasa interferencia, lo que permite una secuencia fluida e independiente de cada una de estas operaciones. Tales condiciones permiten una intensiva utilización de equipos mecanizados de alta productividad pudiendo así alcanzar el proceso un gran nivel de eficiencia y altos estándares técnicos. La principal debilidad de este método es la alta dilución a la que queda expuesto permanentemente el mineral arrancado durante el proceso de extracción. Se mide en términos de la relación entre la diferencia de leyes del mineral in-situ y del material extraído, con respecto a la diferencia de leyes del mineral in-situ y del material contaminante. Se expresa en porcentaje y puede alcanzar en este caso cifras de hasta un 25%. La dilución, a su vez, afecta la recuperación de las reservas. Cuando la ley del material extraído alcanza el valor mínimo económico estimado aceptable (ley de corte), la extracción se interrumpe y parte del mineral arrancado se pierde. Requiere un gran volumen de desarrollos, que si bien es cierto en gran medida son en mineral, de todos modos los costos involucrados inciden de modo significativo en el costo operacional del proceso productivo.

Clasificación de los materiales gruesos indicando los Ángulo para el transporte gravitacional. • Tipo I. importante cantidad de fragmentos esféricos maso menos del mismo tamaño y forma. • Tipo II. Materiales del mismo tamaño pero diferente forma. • Tipo III. Material compuesto por fragmentos grandes, granos y arenas. • Tipo IV. Es una mezcla de materiales grandes, granos, arena o polvo de roca, arcillas, etc. • GF. Rango para el transporte por gravedad. • El mineral volado y el desmonte pertenece al tipo III y IV.

Principios del flujo gravitacional.  La teoría del flujo gravitacional fue dadapor Kvapil y Janelid (1956).  Para construir silos eficientes era necesario conocer los principios del flujo gravitacional del material almacenado.  El flujo gravimétrico en SLC es mucho mas complejo que el flujo en los silos.  La geometría y dimensiones del SLC no pueden ser seleccionadas aleatoriamente, sino deberían ser planeadas con respecto a las leyes del flujo gravitacional de materiales gruesos.  Debemos darnos cuenta que el flujo gravitacional de materiales gruesos es completamente diferente al flujo de líquidos.

Factores que controlan el flujo gravitacional.  El flujo gravitacional se puede demostrar de una manera sencilla , en un recipiente transparente relleno con capas horizontales de arena blanca y negra.  Para la simulación del flujo gravimétrico se uso el modelo mas sencillo. Este es un silo con el eje de la apertura de extracción debajo.  La apertura de extracción en el modelo tiene las mínimas dimensiones que permitan el flujo continuo de material  La inclinación de la parte inferior no tiene influencia en el flujo gravimétrico  Esta fig. muestra una fase de extracción mas avanzada.• La deflexión de las capas horizontales indica la zona activa.• Las zonas con las capas inalteradas son las llamadas zonas pasivas. si unimos los limites de zona activa, se observa una forma muy parecida a una elipse, que si lavemos en el espacio seria un elipsoide de revolución La forma elíptica se introduce como una simplificación para un mejor análisis matemático. 12.  Después de la extracción de cierto volumen,el material remanente reemplaza estaperdida por su desprendimiento. formandoun elipsoide de desprendimiento. Hay un relación entre el volumen de materialextraído y el elipsoide de desprendimiento. El tamaño y la forma de este elipsoide seincrementa con el volumen de material. Dependiendo de las propiedades del materialeste elipsoide desprendimiento puede tenerentre 14 y 16 veces el

volumen del materialextraído. Por los patrones observados en el modelo,no es posible definir la forma ni el volumende la zona de donde el material a sidoextraído. Solo sabemos que si extraemos ciertacantidad de material se formara un elipsoidede desprendimiento 13.  Bajo estas condiciones Es obvio que la velocidad en el contorno delelipsoide desprendimiento es cero, y que lavelocidad es mayor en el centro de laapertura. Podemos hacer un análisis para determinarla distribución de velocidades. Luego podemos encontrar zonas quetengan la misma velocidad, la línea que unelos puntos con una misma velocidad formaen el plano un elipse y en el espacio unelipsoide de misma velocidad. 14. Evidentemente, la forma de las zonas deflujo gravitacional esta controlada por unaespecifica distribución de la velocidad demovimiento, resultando en elipsoides demisma velocidad.Por lo tanto, no solo la zona dedesprendimiento tiene forma de unelipsoide, sino que también la zona desdedonde se extrajo el material descargado, aesta zona se le conoce como elipsoide deextracción. 15.  El elipsoide de extracción es definido como: la superficie que se genera alunir ciertos punto que alcanzan simultáneamente la salida La existencia de un elipsoide de extracción puede ser demostrado por variosmétodos diferentes. Una posibilidad es hacer un modelo tridimensional dondese coloquen ciertas marcadores en el material granular bajo un patróndeterminado. La posición original de los marcadores es conocida antes de la extracción, losmarcadores extraídos junto con el material extraído definirán el elipsoide deextracción. 16. El método de usar marcas a sido usado para determinar el elipsoidede extracción así como también toda la zona activa en silos.Una evidencia mas practica del elipsoide de extracción se muestraa continuaciónEs evidente que,con la extraccióncompleta delelipsoide deextracción. Se formaun embudo . Elvolumen de esteembudo es igual alvolumen delelipsoide deextracción 17.  Para cierta altura ℎ , se dan las siguientes relaciones. Estas relaciones , son la base para entender, explicar y justificar losfemémonos envueltos en el flujo gravimétrico. Asumiendo lamismaexcentricidadpara los 2elipsoides . 18.  Ahora para la misma altura de extracción, el elipsoide de extracciónpuede tener diferentes volúmenes para diferentes materiales, ya que laexcentricidad del elipsoide depende de la fragmentación del material. La excentricidad tambiéndepende de la forma de laspartículas(esféricas,irregulares),rugosidad de laspartículas, Angulo defricción, densidad, radio deextracción, humedad,resistencias de laspartículas. 19.  Todo estos factores resultanen un cierto comportamientoque puede ser expresado entérminos de la movilidad delmaterial. A mayor movilidad masexcéntrico el elipsoide, A menor velocidad mas anchoes el elipsoide.