Choice of Mining Method

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INTRODUCCION

En el planeta existen diferentes yacimientos minerales, en los que se puede encontrar la mineralizacin en forma de vetas, mantos y cuerpos. Las empresas mineras de acuerdo al tipo de yacimiento y algunos criterios eligen el mtodo de explotacin. Por el volumen de produccin, puede ser de la gran minera, mediana minera, pequea minera y minera artesanal.

LA ELECCIN DEL MTODO DE EXTRACCIN DEPENDE DE MUCHOS FACTORES, ENTRE ELLOS:1) Forma del yacimiento: tabular, cilndrica, esfrica.2) La orientacin de la veta: sub-horizontal, sub-vertical.3) La continuidad de la veta.4) Tamao del cuerpo mineralizado.5) Ore-grado: de alto grado, de bajo grado.6) La distribucin de los minerales de mineral que devengan dentro del yacimiento: masiva o diseminada (con una ley de corte).7) Profundidad del cuerpo mineralizado.8) Profundidad de la montera.9) Fuerza del yacimiento y sobrecargar / host-rocas rocas.10) rea de la tierra disponible para las minas a disposicin abierta a cielo residuos cubrir una mayor superficie y generar un mayor volumen de residuos.11) Los impactos en la superficie: environnemental, drenaje superficial y los acuferos del subsuelo, los cambios de uso, sociales.12) preocupaciones Rehabilitacin.13) Proyeccin de las tasas de produccin.14) Los costos de capital, tasa de (recuperacin financiera), el flujo de caja.15) Las preocupaciones de seguridad: mtodos de minera de superficie tienen un mejor historial de seguridad.

Eleccin del mtodo de minera:La eleccin del mtodo de extraccin depende de muchos factores, entre ellos:1) Forma del yacimiento: tabular, cilndrica, esfrica.2) La orientacin de la veta: sub-horizontal, sub-vertical.3) La continuidad de la veta.4) Tamao del cuerpo mineralizado.5) Ore-grado: de alto grado, de bajo grado.6) La distribucin de los minerales de mineral que devengan dentro del yacimiento: masiva o diseminada (con una ley de corte).7) Profundidad del cuerpo mineralizado.

De acuerdo a estos criterios que se tienen en cuenta se puede elegir el mtodo de explotacin ya sea superficial o subterrnea que a la vez estos mtodos de explotacin que a la vez se subdividen en diferentes tcnicas para realizar el ciclo de minado.MTODOS DE EXPLOTACIN SUPERFICIAL Tajo AbiertoEn yacimientos masivos o de capas inclinadas, la explotacin se lleva a cabo tridimensionalmente por banqueo descendente, con secciones verticales en forma troncocnica. Estos mtodos son los tradicionales de la minera metlica .

DISEO DEL TAJOOPERATIVOTeniendo en cuenta la ubicacin de las paredes con menor relacin de desbroce, la accesibilidad a facilidades relacionadas como zarandas, chancadoras, botaderos, tolvas de transferencia, pilas de almacenamiento temporal, y ngulos de talud nter-rampa re comendados, se procede a establecer las rampas de acceso para el tajo final, las rampas de acceso deben de tener un ancho mnimo de 3 veces el tamao ms grande del camin ms grande que va a trabajar en la mina y la berma de contencin debe de ser las partes del tamao de la llanta ms grande y La gradiente de los accesos no debe de exceder el 12% .Los anchos de carretera dependen del tamao de equipo de acarreo a usar, en general en minas a tajo abierto de gran escala de aturas de banco de 15 metros, 50pies de altura, tienen las carreteras con una gradiente entre 8 y 10%, el ancho total de carretera entre 32 y 35 metros .En el mercado existen muchos software que permiten hacer el trabajo de diseo de manera sencilla y su flexibilidad permite hacer muchas alternativas, la gua para el diseo son los contornos proporcionados por los optimizadores, dependiendo de la complejidad del yacimiento los diseos pueden empezar desde la parte superior, intermedia, inferior o una combinacin de ellos, los dems parmetros como ngulos inter-rampa, etc, deben de ser los mimos usados en la optimizacin, una regla practica del chequeo del diseo es que la diferencia de tonelaje entre las reservas o cantidad de mineral dentro del diseo sin rampas y el diseo final operativo no debe de exceder el 2%, esto de alguna manera garantiza que no se hayan aadido rampas adicionales, descansos o usado ngulos inter-rampa diferentes.

Resumen del mtodo

Consiste en el estudio econmico de los bloques mineralizados y estriles que caen dentro de un cono invertido, el cual se mueve sistemticamente a travs de una matriz de bloque, con el vrtice del cono ocupando, sucesivamente, los centros de los bloques. La premisa bsica de trabajo es que los beneficios netos obtenidos por explotar la mineralizacin que se encuentra dentro del cono deben superar los gastos de extraer el estril existente en dicho cono. Los conos, individualmente, pueden no ser econmicos, pero, cuando dos o ms conos se superponen, existe una parte importante de estril que es compartida por los diversos conos, lo que genera un cambio en sus estatus econmicos. Se parte de una matriz de bloques en la que las leyes de los bloques, como se ha comentado anteriormente, se han calculado por los mtodos oportunos (por ejemplo el krigeaje o inverso de la distancia). A continuacin se establece una ley mnima de explotacin y, dado un ngulo determinado para la pendiente de la corta (por ejemplo 45 grados), se coloca el cono en el primer bloque, empezando por arriba y por la izquierda. La viabilidad econmica del cono se calcula utilizando la frmula:

Se parte de una matriz de bloques en la que las leyes de los bloques, como se ha comentado anteriormente, se han calculado por los mtodos oportunos (por ejemplo el krigeaje o inverso de la distancia). A continuacin se establece una ley mnima de explotacin y, dado un ngulo determinado para la pendiente de la corta (por ejemplo 45 grados), se coloca el cono en el primer bloque, empezando por arriba y por la izquierda. La viabilidad econmica del cono se calcula utilizando la frmula:

Si el beneficio es positivo, todos los bloques incluidos dentro del cono se marcan y se quitan de la matriz de bloques, son lo que se crea una nueva superficie. Por el contrario, si el beneficio es negativo, la matriz se queda como est y el vrtice del cono se traslada al segundo bloque cuyo valor est por encima de la ley mnima de explotacin, repitindose, a continuacin, el proceso.

Secuencias de extraccin de Conos: Esta radica en la secuencia con que son analizados los bloques del modelo.

En la figura se puede apreciar el beneficio que reporta la extraccin de cada bloque. Los bloques con beneficio positivo ya se les ha descontado lo que cuesta extraer dicho bloque o costo mina (-10). Si el primer cono se construye en el bloque (1) y suponiendo un ngulo de talud , entonces dicho bloque no puede ser extrado (Beneficio = -10). Al no ser factible la extraccin del bloque (1), el segundo cono se construye en el bloque (2), donde el beneficio neto del cono es de +10, siendo en consecuencia ventajosa su extraccin, quedando la figura de la siguiente forma:

Continuando con la secuencia, el tercer cono se construye en el bloque (3), resultando un beneficio de +30.

De este anlisis se concluye que los tres bloques con valor econmico mayor que cero son extrados con un beneficio econmico de +40, sin embargo un correcto anlisis debiera obtener un pit con valor de +60, dejando en su lugar el bloque (3) con su respectiva sobrecarga, como podemos ver en la figura siguiente:

De lo anterior se desprende que la incorrecta secuencia con que se analizan los conos, produce prdidas econmicas cuya magnitud, obviamente, depende de la complejidad de la mineralizacin, de la variabilidad de las leyes, etc. El problema antes descrito es resuelto por el nuevo algoritmo introduciendo el concepto del cono negativo, algoritmo que consiste en extraer todos los bloques con beneficio positivo, para posteriormente devolverlos al rajo con su respectiva sobrecarga y as analizar la conveniencia de extraerlos o bien eliminarlos. En el ejemplo presentado anteriormente, se aprecia que al devolver el bloque (3) con su respectiva sobrecarga, se produce un beneficio econmico pues se libera un valor de +20, esto indica que dicho bloque al no extraerse en su condicin ms favorable debe ser eliminado del anlisis. En la prctica la tcnica del cono negativo presenta deficiencias similares a las obtenidas mediante lo que se podra llamar el cono positivo, sin embargo un anlisis simultneo de ambas tcnicas (cono positivo y negativo) produce resultados satisfactorios. Esta simultaneidad es la que se realiza en la etapa 1 del algoritmo de Lemieux.

Conos con sobrecarga relacionada: Este es el principal aporte del mtodo del cono mvil optimizante, consiste en analizar conos que tengan sobrecarga compartida, por ejemplo:

Los bloques (1) y (2) tienen un beneficio de +70 (incluido el costo mina). Al analizar conos individualmente, se aprecia que no es conveniente la extraccin de dichos bloques, pues cada caso el beneficio neto del cono es -10.

No obstante si se analiza en su conjunto se ve que es ventajosa su extraccin, pues esta trae consigo un beneficio de +40.

Inputa. Recuperacin metalrgica de la planta.b. Precio de venta del mineral.c. Costos de extraccin mineral (costo mina, costo planta, servicios, etc.)d. Costos de extraccin estril y transporte a botaderos.e. ngulo de pared final (modelo geotcnico).f. Densidad del estril.g. Densidad del mineral.h. Modelo de bloques (distribucin espacial de leyes por bloques).Outputa. Pit final (lmite econmico del Pit).b. Nmero de bloques rentables.c. Cantidad de mineral y esteril a extraer.d. Costos parciales y total de explotacin.e. Beneficios parciales y totales.Ejemplo prctico del mtodo En el siguiente esquema se presenta un perfil de un modelo de bloques sometido al algoritmo del cono mvil optimizante, donde cada bloque est definido por un valor econmico, es decir lo que significa econmicamente su extraccin. Es as que los bloques con valor negativo representan a los bloques de estril con su costo de extraccin asociado (-10) y los bloques de mineral son representados por el beneficio global que reporta su extraccin (Beneficio Global = Ingresos - Costos = 810 - 10 = 800).

En el ejemplo anterior podemos observar que el extraer el bloque de valor positivo (+800) y sus 15 bloques de estril asociado (-10 cada uno), genera un beneficio final de +650, correspondiente al beneficio de extraer dicho bloque con su sobre carga asociada.

DESCUBIERTAS

Estos mtodos se aplican en yacimientos tumbados u horizontales, con unos recubrimientos de estril inferiores, por lo general, a los 50 m. Consiste en el avance unidireccional de un mdulo con un solo banco desde el que se efecta el arranque del estril y vertido de ste al hueco de las fases anteriores. El mineral es entonces extrado desde el fondo de la explotacin, que coincide con el muro del depsito.

Despus de realizar la excavacin del primer mdulo o hueco inicial, el estril de los siguientes es vertido en el propio hueco de las fases anteriores, de ah que sea, por naturaleza, el ms representativo delos mtodos de transferencia.

La maquinaria que se utiliza depende del volumen de reservas extrables, siendo en las grandes minas de frecuente aplicacin las dragalinas y, en las pequeas, si no se justifican las fuertes inversiones en maquinaria, los equipos convencionales como los tractores de orugas, las excavadoras hidrulicas, las palas cargadoras, etc.

TERRAZASEste mtodo se basa en una minera de banqueo con avance unidireccional. Se aplica en yacimientos relativamente horizontales, de uno o varios niveles mineralizados y con recubrimientos potentes, pero que permiten depositar el estril en el hueco creado, transportndolo alrededor de la explotacin.

Las profundidades que se alcanzan son importantes, existiendo casi exclusivamente una limitacin de tipo econmico en la determinacin de cual es el ltimo nivel mineralizado que se explotar. Al igual que sucede con los mtodos de descubierta y tal como se ha indicado, se efecta un auto rrelleno del hueco creado, por lo que, desde el punto de vista de la restauracin de los terrenos, las posibilidades de actuacin son grandes.

Los equipos y sistemas mineros que se utilizan son muy variados, desde los totalmente discontinuos con equipos convencionales de carga y transporte, hasta los continuos, con transporte con cintas y trituracin dentro de las propias explotaciones, que poseen un alto grado de electrificacin.

CONTORNOEn yacimientos de carbn con capas tumbadas, de reducida potencia y topografa generalmente desfavorable, se aplican los mtodos conocidos bajo la denominacin de minera de contorno.

Consisten en la excavacin del estril y del mineral en sentido transversal al afloramiento, hasta alcanzar el lmite econmico, dejando un talud de banco nico y progresin longitudinal siguiendo el citado afloramiento.

Dado el gran desarrollo de estas explotaciones y la escasa profundidad de los huecos, es posible realizar una transferencia de los estriles para la posterior recuperacin de los terrenos.La maquinaria que se utiliza suele ser del tipo convencional, accionada por motores diesel

El relleno de los huecos suele efectuarse una vez que se haya alcanzado una situacin que permita el vertido dentro de la explotacin.

CANTERASCanteras es el trmino genrico que se utiliza para referirse a las explotaciones de rocas industriales, ornamentales y de materiales de construccin.

Constituyen, con mucho, el sector ms importante en cuanto a nmero, ya que desde muy antiguo se han venido explotando para la extraccin y abastecimiento de materias primas con uso final en la construccin y en obras de infraestructura.

Antiguamente, debido al valor relativamente pequeo que tenan los materiales extrados, las canteras se situaban muy cercanas a los centros de consumo y posean unas dimensiones generalmente reducidas.

Hoy da la situacin es muy diferente, como se ver ms adelante.En lneas generales, el mtodo de explotacin aplicado suele ser el de banqueo, con uno o varios niveles, situndose un gran nmero de canteras a media ladera.Las canteras pueden subdividirse en dos grupos:

El primero, donde se desea obtener un todo-uno fragmentado apto para alimentar a las plantas de tratamiento y obtener un producto destinado a la construccin en forma de ridos, a la fabricacin de cementos, a la fabricacin de productos industriales, etc. En este tipo de explotacin se dan canteras donde la extraccin no es cuidadosa y se dan grandes alturas de banco.

El segundo, dedicado a la explotacin cuidadosa de grandes bloques paralepipdicos, que posteriormente se cortan y elaboran. Estas explotaciones se caracterizan por el gran nmero de bancos que se abren para arrancar los bloques y la maquinaria especial con la que se obtienen planos de corte limpios.

GRAVERASLos materiales detrticos, como son las arenas y las gravas, albergados en los depsitos de valle y terrazas de los ros, son objeto de una explotacin intensa debido a la demanda de dichos materiales por el sector de la construccin.Las arenas y los cantos rodados se encuentran poco cohesionados, por lo que las labores de arranque se efectan directamente por equipos mecnicos. Las explotaciones suelen llevarse a cabo en un solo banco, con una profundidad inferior , por lo general, a los 20 m.Cuando las formaciones se encuentran en niveles altos, se utilizan equipos convencionales, como son las palas cargadoras de ruedas y los volquetes. Sin embargo, es frecuente que los materiales se presenten en contacto con el subalveo o los acuferos infrayacentes, emplendose entonces otros equipos mineros como son las dragas, las dragalinas o las raspas, dando lugar a la posterior formacin de lagunas.

MINERA HIDRULICA. DRAGADOEn mineralizaciones especiales, como son las metlicas de oro, casiterita, etc, etc., contenidas en aluviones, resulta interesante la aplicacin del mtodo del dragado, inundando previamente la zona de explotacin. Este mtodo es econmico cuando la propia agua de inundacin se utiliza en el proceso de concentracin, como ocurre con la separacin gravimtrica. Las dragas, adems del sistema de extraccin que utilicen (cangilones, cabezas de corte,etc.), pueden llegar a incorporar la propia planta de tratamiento sobre la plataforma (cribas, ciclones, jigs,etc.), con capacidad para tratar grandes volmenes de material, y un sistema de evacuacin de estriles a la zona ya explotada.No obstante, hoy da es ms frecuente observar que draga y planta son flotantes pero estn separadas entre s y conectadas por una tubera por medio de la cual la draga bombea el material extrado a la planta.

CORTE Y RELLENO( CUT AND FILL )

Es un mtodo ascendente ( realce ). El mineral es arrancado por franjas horizontales y/o verticales empezando por la parte inferior de un tajo y avanzando verticalmente. Cuando se ha extrado la franja completa, se rellena el volumen correspondiente con material estril ( relleno ), que sirve de piso de trabajo a los obreros y al mismo tiempo permite sostener las paredes, y en algunos casos especiales el techo

Caracterstica del Mtodo

La explotacin de corte y relleno puede utilizarse en yacimientos que presenten las siguientes caractersticas: Fuerte buzamiento, superior a los 50 de inclinacin. Caractersticas fisico-mecanicas del mineral y roca de caja relativamente mala( roca incompetente ). Potencia moderada . Lmites regulares del yacimiento

Ventajas. La recuperacin es cercana al 100%. Es altamente selectivo, lo que significa que se pueden trabajar secciones de alta ley y dejar aquellas zonas de baja ley sin explotar. Es un mtodo seguro. Puede alcanzar un alto grado de mecanizacin . Se adecua a yacimientos con propiedades fsicos mecnicas incompetentes.Desventajas: Costo de explotacin elevado. Bajo rendimiento por la paralizacin de la produccin como consecuencia del relleno. Consumo elevado de materiales de fortificacin .

Room and Pillar

El mtodo de explotacin Room and Pillar o tambin cmaras y pilares, consiste como su nombre lo indica, en la explotacin de caserones separados por pilares de sostenimiento del techo. La recuperacin de los pilares puede ser parcial o total, en este ltimo caso, la recuperacin va acompaada del hundimiento controlado del techo que puede realizarse junto con la explotacin o al final de la vida del yacimiento, lgicamente el hundimiento del techo en este caso es totalmente controlado.Este mtodo de explotacin es aplicado ampliamente y en los ltimos aos se ha desarrollado bastante, debido a su bajo costo de explotacin y a la vez que permite hasta cierto punto una explotacin moderadamente selectiva. Los yacimientos que mejor se presentan para una explotacin por Room and Pillar, son aquellos que presentan un ngulo de manteo bajo, aunque tambin es aplicable en yacimientos de manteo entre 30 y 40, es decir, en yacimientos de manteo crtico, donde el mineral no puede escurrir por gravedad

El mtodo hasta cierto punto es selectivo, es decir zonas ms pobres pueden no explotarse sin afectar mayormente la aplicabilidad del mtodo. En yacimientos importantes puede llegarse a una mecanizacin bien completa lo que reduce ampliamente los costos de explotacin. En yacimientos que afloran a la superficie puede hacerse todo el desarrollo y preparacin por mineral, o en caso contrario los desarrollos por estril pueden ser muy insignificantes. Permite la explotacin sin problemas, de cuerpos mineralizados ubicados paralelamente y separados por zonas de estriles. La recuperacin del yacimiento an no siendo del 100 % puede llegarse a recuperaciones satisfactorias del orden del 80 a 90 %. VENTAJAS El mtodo hasta cierto punto es selectivo, es decir zonas ms pobres pueden no explotarse sin afectar mayormente la aplicabilidad del mtodo. En yacimientos importantes puede llegarse a una mecanizacin bien completa lo que reduce ampliamente los costos de explotacin. En yacimientos que afloran a la superficie puede hacerse todo el desarrollo y preparacin por mineral, o en caso contrario los desarrollos por estril pueden ser muy insignificantes. Permite la explotacin sin problemas, de cuerpos mineralizados ubicados paralelamente y separados por zonas de estriles. La recuperacin del yacimiento an no siendo del 100 % puede llegarse a recuperaciones satisfactorias del orden del 80 a 90 %.

DESVENTAJAS Si el yacimiento presenta una mineralizacin muy irregular, tanto en corrida como en potencia podra llegar a afectar la explotacin, limitando mucho la planificacin del mtodo, como as mismo la perforacin y provocar problemas de carguo sobre todo para posibles mecanizaciones. Problema de manteo del yacimiento, cuando el manteo esta muy cerca del manteo crtico ( 45 ), se producen problemas para el movimiento del mineral en los caserones y an este problema es ms grave, si se trata de mantos angostos. En el caso de mantos potentes hay problemas en la mecanizacin de la perforacin lo que se traduce en dificultades de movilidad al usar el equipo pesado de perforacin. Dilucin de la ley : es un problema que es muy importante y que en casos de techos dbiles puede ser causa que llegue a limitar la aplicacin del mtodo.

MTODO DE CMARAS POR SUBNIVELES (Sublevel stoping) El mtodo de arranque desde subniveles normalmente se emplea en yacimientos muy regulares, en los que el mineral y la roca de los hastales son resistentes. El mtodo se caracteriza por su gran productividad debido a que las labores de preparacin se realizan en su mayor parte dentro del mineral. Se aplica a criaderos de alta pendiente, en los que el mineral cae por gravedad en el hueco abierto y que permiten la perforacin de barrenos largos de banqueo o en abanico. Estos mtodos necesitan una gran preparacin y se requiere en general que el criadero sea potente. La distancia ptima entre subniveles depende de dos parmetros: el costo y la dilucin, y entre los que se buscar una solucin de compromiso. Los costos, en general, disminuyen al aumentar la altura (tendencia actual), pero aumenta con ello la dilucin y algn costo particular, sobre todo al recuperar los macizos de proteccin y pilares. Las cmaras longitudinales, al descubrir una superficie mayor de hastales, son peores para la dilucin que las transversales. Pero estas ltimas necesitan unos pilares que representan normalmente el 50 por ciento del mineral del criadero, mientras en las longitudinales es mucho menor. Actualmente la distancia entre niveles oscila entre 100 y 130 m para toda la cmara y los subniveles se sitan cada 30 m de altura.

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GEOMETRA DEL MTODO. La disposicin de las cmaras con relacin al yacimiento puede ser de dos tipos: longitudinal o transversal con respecto a la direccin del mismo. La primera se aplica en criaderos cuya potencia no sobrepase la anchura posible de la cmara, o sea, alrededor de 20 m segn la calidad del terreno. Cuando la potencia sobrepasa las dimensiones convenientes para la estabilidad de la cmara se pasa a la disposicin de Cmaras Transversales.

ARRANQUE DE BANQUEO CON BARRENOS PARALELOS. En yacimientos verticales este sistema tiene la ventaja de poder dar un espaciado uniforme a los barrenos con unas condiciones ideales de distribucin de energa y de rotura. CAMARAS POR SUBNIVELES (Banqueo Vertical) - Ensanche del subnivel hasta la anchura de la cmara - Barrenos paralelos de hasta 165 mm. Perforacin con martillo en fondo - Cargas espaciadas y secuenciadas para reducir vibraciones

EXPLOTACIN POR SUBNIVELES CON BARRENOS EN PARALELO La cmara en su conjunto se prepara como se ha expuesto anteriormente. Una vez abierta la roza frontal, para iniciar el arranque, y comenzando por el subnivel ms bajo, se prepara una cornisa en cada subnivel y a todo lo ancho del frente de arranque,

FUNDAMENTOS DE LABOREO DE MINAS como se ve en la figura anterior. Desde estas cornisas se perfora con barrenos paralelos descendentes, que despus se vuelan. La voladura se comienza por abajo y se hace en orden ascendente subnivel a subnivel. La distancia entre subniveles vara entre 6 m y 20 m y el personal ha de trabajar con cinturones de seguridad. En la actualidad este mtodo ha sido sustituido con ventaja por el de "Banqueo con grandes barrenos" y por ello se emplea cada vez menos y slo en casos muy especiales.

B) ARRANQUE CON BARRENOS EN ABANICO. CAMARAS POR SUBNIVELES (Barrenos en abanico) - Barrenos de 51-102 mm. de dimetro perforados con martillo en cabeza - Carga neumtica mecanizada del explosivo En este sistema se pueden perforar los barrenos, segn el esquema de abanico, con la seguridad que da perforarlo dentro de la galera del nivel. As puede llevarse la perforacin tan adelantada como se quiera, limitada slo por el riesgo de perder barrenos por los desplomes de roca al avanzar la labor. La distancia entre subniveles depende, entre otros factores, de la posibilidad de controlar la direccin de los barrenos para asegurar un "espaciado" y "piedra" correctos en los fondos extremos de los mismos. Esta tecnologa progresa constantemente. Normalmente se comienza la voladura por los subniveles ms bajos, pero preparando la perforacin y carga de todos los barrenos antes de iniciar la voladura. Se suelen perforar hasta seis abanicos en cada subnivel, volndose slo los tres primeros de una vez; algunas veces se vuelan de uno en uno, para examinar su efecto. El diseo del abanico es de gran importancia para conseguir buena fragmentacin y un mximo de recuperacin. Los parmetros que hay que tener en cuenta son: - Longitud de perforacin ptima: de 20 m a 24 m pasados los cuales se hace ms difcil el control de la desviacin de los barrenos. - Fragmentacin: puede lograrse reduciendo la "piedra" o el 'espaciado" de los barrenos.

La primera vara entre 1,6 m. y 3,3 m y lo mismo el "espaciado" de los fondos de los barrenos. Una buena fragmentacin evita el taqueo. Se suelen volar varios abanicos,

FUNDAMENTOS DE LABOREO DE MINAS que se separan de 3 a 5 m segn la calidad del mineral y el dimetro de los barrenos, empleando micro retardos. EXPLOTACIN

EXPLOTACIN POR SUBNIVELES CON BARRENOS EN ABANICO DESDE 2 GALERIAS - La distancia entre niveles y el ancho de la cmara influyen en la disposicin del abanico y en el nmero de barrenos. Aunque tambin la influencia puede ser inversa, pues la magnitud de los barrenos puede determinar la distancia entre niveles y el nmero de los mismos. - Tambin los barrenos largos de cada abanico pueden entrecruzarse con los del siguiente, para mejorar la fragmentacin.

EXPLOTACIN POR SUBNIVELES CON BARRENOS EN ABANICO DESDE 2 GALERIAS - La distancia entre niveles y el ancho de la cmara influyen en la disposicin del abanico y en el nmero de barrenos. Aunque tambin la influencia puede ser inversa, pues la magnitud de los barrenos puede determinar la distancia entre niveles y el nmero de los mismos. - Tambin los barrenos largos de cada abanico pueden entrecruzarse con los del siguiente, para mejorar la fragmentacin. FUNDAMENTOS DE LABOREO DE MINAS - La presencia de estratos, juntas y fallas, puede ayudar estorbar y debe tenerse en cuenta. - Es indispensable el empleo de detonadores de retardo en la voladura, empezando en el abanico por el barreno vertical; en cmara estrecha se consume ms explosivo por tonelada para la misma fragmentacin. - Terminado el arranque del macizo de la cmara, se perforan los macizos y pilares de entrepisos y entre cmaras con barrenos profundos y se vuelan para recuperarlos. Ventajas e inconvenientes. Las ventajas de este mtodo, sobre todo en su primera variante, son: - El trabajo es continuo, sin interrupcin para rellenar. - El costo por tonelada es bajo y exige poca mano de obra. - La relacin de la produccin a la preparacin es alta. - Hay gran seguridad para el personal (no tiene que entrar en la cmara). - La ventilacin es buena. - La conservacin es mnima. - Toda la maquinaria se recupera -al terminar cada cmara. Los inconvenientes ms sealados son: - No es posible la explotacin selectiva. La ley meda necesaria hay que mantenerla combinando el arranque de varias cmaras. - Es necesario un servicio de mantenimiento de equipos riguroso y por ello caro. El servicio de mantenimiento es ms caro que el de produccin. CMARAS BARRENOS LARGOS PARALELOS DE BANQUEO En esta variante se suprimen los subniveles, y las cmaras se preparan a partir de las dos galeras de cabeza y base de explotacin, entre las que se perfora una chimenea de comunicacin en la pared frontal prevista en la cmara. En estas galeras de cabeza y base se practica un realce de unos 4 m y se ensanchan hasta la dimensin que se haya previsto para la cmara. A continuacin se inician las voladuras alrededor de la chimenea, empleada como cuele, para dejar preparado el frente de arranque de la cmara. Queda as individualizado el bloque de mineral de la cmara, limitado por dos rozas o espacios abiertos, en cabeza y base, de 4 m de alta y, el largo y ancho que se dimensione para la cmara, y por el frente con una roza vertical con un espesor de 2 m a 3 m , el ancho de cmara y la altura del nivel. As queda el frente en forma de banco, cuya altura depende de las dimensiones de la cmara y de las posibilidades de

FUNDAMENTOS DE LABOREO DE MINAS Perforacin de los barrenos. En el estado actual de la tecnologa se consideran los 60 m como la altura mxima optima. Una vez preparado el banco, se perforan los barrenos con dimetros de 115 mm a 200 mm, y longitud entre 50 m y 90 m, aunque el ptimo mximo es de 60 m. La voladura comienza alrededor de la chimenea inicial, empleada como cuele; despus se sigue hasta completar la roza que sirve de salida a los tiros de banqueo. En relacin con el proceso de fragmentacin, el estudio de la voladura debe perseguir dos objetivos: reducir el costo de produccin y minimizar los daos producidos por la voladura. El proceso de carga, quebrantado y transporte puede seguirse de dos maneras. En una se utiliza una mquina grande L.H.D., que carga, transporta el mineral a la estacin de quebrantado y descarga en ella. Otra variante consiste en cargar con pala pequea y descargar en un transportador en la misma cmara. Este lleva el mineral bruto al quebrantador.

Una variante de este mtodo cuano no es conveniente ni posible delimitar bloques prismticos de mineral consiste en aplicar los tiros largos en abanico, como se ve en la figura siguiente, siendo por lo dems el diseo similar al de los tiros largos paralelos. Como se ha dicho, la ventaja principal de estos mtodos es la supresin de los subniveles. CMARAS CON BARRENOS LARGOS EN CRTER (Vertical Crater Retreat, VCR).Esta variante es conocida como mtodo de cmaras V.C.R., que puede traducirse por "Cmaras con Voladuras Crter en retirada ascendente". na variante de este mtodo cuando no es conveniente ni posible delimitar bloques .

CMARAS ALMACN (Shrinkage stopes)Este mtodo es apropiado para filones verticales, con no mucha potencia y con suficiente regularidad y estabilidad de hastales para permitir la cada por gravedad del mineral. El criadero debe tener unas caractersticas geomtricas anlogas a las necesarias para los mtodos de subniveles. Se trata de un mtodo de transicin.Se utiliza como sostenimiento el propio mineral arrancado, que se deja en la cmara y a esto debe su nombre. Cuando la superficie de la roca queda expuesta a la meteorizacin, se disgrega y afloja y con los trabajos mineros se inducen tensiones en ella. Si la roca en la que se abre la cmara es de consistencia media se desprendern lisos o bloques, pero si se va rellenando la cmara con el mineral arrancado se frena el despegue de la roca y no cae. Sin embargo, las cmaras almacn no deben emplearse en el caso de hastales con rocas friables porque pueden presionar sobre el mineral arrancado y dificultar su salida en la carga. Al quebrantar el mineral virgen con la voladura, los fragmentos ocupan mayor volumen que in situ. Esta expansin se conoce como ndice de esponjamiento y suele variar de 1,3 a 1,5, (lo que quiere decir que el volumen se incrementa entre el 30% y el 50%), segn el grado de fragmentacin.Segn la potencia del criadero o anchura de cmara se pueden adoptar cuatro formas de geometra de la base de la cmara; En la primera a) se suprimen los macizos de la galera de base y el mineral se carga sobre una encamada de madera, reforzada por entibacin (para ello la potencia tiene que ser pequea). En la segunda b) y con potencias mayores se suprime la entibacin y se abren embudos en el macizo de galera.En el caso de producirse bloques grandes que se deben taquear se emplean unas sobreguas de taqueo entre la gua y la explotacin. El intervalo prctico conveniente entre cargaderos es de 8 m a 10 m, lo cual permite una carga en buenas condiciones y tambin un piso de trabajo llano sobre el mineral almacenado. Para iniciar la preparacin de la explotacin se empieza por perforar una chimenea en el centro de lafutura cmara y otra en el centro de los macizos laterales de separacin entre cmaras y estas chimeneas sirven tambin para la ventilacin. Otras veces, se monta dentro de la cmara, entre el mineral en la parte del muro, coladeros entubados cada 45 60 m, para paso de personal y entrada de aire y se puede tambin utilizar ventiladores auxiliares para forzar la ventilacin del aire en la cmara. Otras veces se preparan slo las chimeneas extremas.

Con hastales y techos apropiados se ha llegado a anchuras de cmaras de 25 m pero en estos casos debe considerarse la conveniencia de utilizar los mtodos por tiros largos. A veces en filones anchos las cmaras se abren en direccin transversal al filn. Cada cmara se separa de la adyacente por un pilar de mineral virgen, para reducir la luz o vano excesivo de las mismas

El mineral se arranca a lo largo de la cmara por rebanadas en realces sucesivos de 2 a 3,5 m de altura y con el ancho de la cmara, con barrenos horizontales o verticales de 3 a 4 m de largo; con estos ltimos, pueden perforarse ms metros y dar unas voladuras de mayor tonelaje, utilizando retardos para el encendido de las mismas;adems, son independientes los ciclos de perforacin y voladura. El mineral arrancado sirve de piso de trabajo.El ciclo de explotacin consiste en perforar, volar, cargar y bulonar, acompaado por una extraccin parcial peridica de mineral arrancado, ya que despus de cada voladura el mineral llena todo el hueco de la cmara y hay que sacar el 40 por ciento del mismo por los cargaderos inferiores hasta recuperar un nuevo espacio vaco libre de 2 m entre el mineral arrancado y la corona virgen, que se perfora de nuevo. Si el mineral se vuela con barrenos horizontales, es preciso cargarlo antes de cada voladura. El mineral que queda en la cmara se mantiene a un nivel que permita su uso como piso de trabajo para cada realce, hasta que se alcance el nivel del pilar de corona.En ese momento empieza la operacin de vaciar todo el mineral almacenado. Debe calcularse la cantidad de mineral a extraer puesto que si se descarga en exceso ser preciso montar sobre el piso de mineral almacenado andamios para que los martillos perforadores alcancen la corona. A veces puede parecer que el piso est a la altura correcta, como consecuencia de tener un hueco debajo en el interior del mineral arrancado pero si este hueco se hunde puede atrapar a algn minero en su desplome.Para que sean satisfactorios los almacenamientos en la cmara, el mineral debe descender libremente. Un material arcilloso o demasiado fino puede originar cuelgues. Pueden taquearse desde arriba para eliminarlos, pero suele ser difcil hacerlo; adems, el mineral no debe compactarse ni provocar fuegos subterrneos o deterioros en su almacenamiento en la cmara.En algunos casos, la extraccin peridica por los cargaderos de base aumenta los riesgos de accidente y la dilucin del mineral por deterioro de los hastales. Para evitarlo se puede dejar en el interior del mineral almacenado unos coladeros entubados, por donde se extrae el mineral sobrante.En algn caso se dejan pilares ocasionales en las cmaras almacn cuando los hastales son falsos y en otros casos cuando la mineralizacin disminuye mucho o desaparece, porque resultara antieconmico arrancarlos; estos pilares ocasionales proporcionan un sostenimiento adicional. Cuando se abandonan estos pilares deben aguzarse en su parte superior, dejndolos con dos taludes de 50 a 60 para que el mineral al caer resbale con facilidad y no se formen cuelgues sobre ellos. Tambin puede emplearse bulones para zonas dbiles de los hastales, con el fin de evitar que se desprendan trozos de roca y ensucien el mineral.Una vez que el arranque ha llegado hasta el pilar de corona del nivel superior, se descarga el mineral almacenado hasta vaciar la cmara. Los costados bajo el macizo de corona pueden bulonarse para aumentar su estabilidad y evitar que se hundan antes de vaciar de mineral la cmara. Para evitar el exceso de polvo en los cargaderos de mineral, antes de vaciar la cmara, se instalan riegos de agua pulverizada. Tambin puede volarse el macizo de corona de la cmara antes de abandonarla, y hundirlo a todo lo largo. Si adems se procede a volar con barrenos en abanico los pilares entre cmaras el conjunto puede considerarse un bloque hundido. Puede ser ste el camino para ensayar o iniciar un mtodo de hundimiento por bloques.En las voladuras se pueden producir bloques de mineral que sobrepasen el tamao conveniente al transporte. Se pueden dar tres casos: que la carga sea de salida libre, sin coladeros, en cuyo caso se tritura en la estacin correspondiente. Pero en los dems casos hay que taquearlas, parte en la cmara de arranque y sobre todo, en un nivel de taqueo en el que se mueve el mineral con raspas o arrobaderas (Scraper).Estas labores encarecen la preparacin y por ello lo normal hoy es la disposicin c) en que se deja caer libremente el mineral y su propio talud regula la carga con L.H.D.Las ventajas de las cmaras almacn son: En condiciones apropiadas pueden ser ms baratas que el mtodo de corte y relleno. El mineral almacenado acta como piso de trabajo, incluso para andamiar en el arranque. La perforacin y voladura en las cmaras almacn son ms eficaces que en el mtodo de rebanadas rellenas, pues no es un trabajo cclico como en ste. No hay coladeros dentro de la cmara ni, por tanto, trabajos de conservacin de los mismos. No hay que mover el mineral durante la explotacin, aunque, a veces, hay que rastrearlo para nivelar las plataformas de trabajo de las perforadoras mviles.Los inconvenientes son: La corona y costados de la cmara deben ser sanos y firmes. La pendiente ideal es la vertical, pero se considera aplicable hasta 50.

En algunos casos es difcil dejar el muro al descubierto, ya que habra que producir irregularidades en el mismo que pueden ser causas de "huecos colgados al retener el mineral; por ello hay necesidad de abandonar algo de mineral o franquear parte de roca del hastial, segn las circunstancias. Las rocas que se desprenden de los hastales ensucian el mineral. El mineral est sujeto a oxidacin en la cmara, lo que puede ocasionar dificultades en la flotacin y tambin producir fuegos si el contenido en azufre es suficiente.

C0RTE Y RELLENO DESCENDENTE. (Undercut and fill)En este mtodo el arranque se realiza en rebanadas horizontales que se rellenan colocando previamente una losa de hormign pobre o relleno cementado que sirve de techo artificial para la rebanada siguiente. Este mtodo sustituye al de corte y relleno ascendente en los casos de mineral falso y fracturado cuya corona puede ceder y complicar la explotacin.

Corte y relleno descendente

Es un mtodo que presenta las siguientes ventajas: Permite recuperar el mineral en proporcin muy alta Evita la inestabilidad con mineral y hastales falsos. Elimina totalmente el sostenimiento de las coronas. Con todo ello aumenta la seguridad.Una de las primeras aplicaciones de este mtodo la realizaron los japoneses para la explotacin integral de una masa mineral de sulfuros de cobre del criadero de Juroko y fue presentado por vez primera en el V Congreso Internacional de Minera.La masa era de 800 m de corrida, 500 m de profundidad y 20 m de espesor. La ley era del 2,5 % de cobre, 1,3 % de plomo, 4,2 % de zinc y 18 % de pirita, 1gr de oro y 90 gr de plata por tonelada. El mineral y los hastales eran poco resistentes. Adems la presencia de agua haca las condiciones de explotacin difciles.Se dividi el yacimiento en bloques de 30 m x 20 m x 10 m (a 40 m de altura) Estaban servidas por dos piqueras en los extremos, una para personal y material y la otra para salida de mineral. Una galera inferior enlazaba las dos piqueras.El arranque se haca con labores de travs, en forma de galeras de 3 m de ancho y 2,5 de altura, que avanzaban desde la primera galera de enlace alternando con pilares del mismo ancho. Cuando se terminaba una rebanada se preparaba en cada cmara un piso de 50 cm de hormign armado con tela metlica sobre tablero de madera. El hormign con 15 % de cemento ms escorias y escombro sin lodos, a partes iguales. Los 2 metros restantes se rellenaban con relleno seco y sin cemento. A continuacin se arrancaban y rellenaban los macizos del mismo modo. Terminada una rebanada se empezaba la inferior. El rendimiento de esta explotacin llegaba a 20 t/hombre/da, lo que en aquellos tiempos era todo un record.HUNDIMIENTO POR BLOQUES. (Block caving)Este mtodo consiste en arrancar un bloque de mineral en un criadero de grandes dimensiones por hundimiento del mineral, que se va sacando por la base del bloque.Se empieza por dividir el criadero en grandes bloques cuya seccin horizontal es generalmente superior a 1000 m2. En la base se abre una gran roza horizontal, con lo que se le quita a la masa mineral su apoyo.Se prepara la masa con una red de galeras y chimeneas entrecruzadas en el muro. La roza permite al mineral fracturarse y hundirse. La zona de fractura sube progresivamente en toda la masa. A medida que progresa el hundimiento, la fragmentacin mejora, el mineral se quebranta y as puede cargarse en la base, en los numerosos puntos de carga.

Esquema de hundimiento por bloques. Block Caving

El mtodo necesita para su aplicacin, adems de unos criaderos muy grandes y potentes, las condiciones siguientes: Un mineral que hunda y fragmente naturalmente bien, una vez socavado en su base. Un muro bastante resistente, ya que toda la infraestructura de la explotacin se perfora en l. Una superficie sin problemas para poderla trastornar con fuertes grietas y simas.La aplicacin ms corriente de este mtodo es en los grandes criaderos de minerales de hierro o de minerales pobres muy diseminados en zonas desrticas y aisladas.Para la preparacin del bloque a hundir se empieza por perforar una serie de galeras de carga dispuestas segn un esquema regular; stas se enlazan con la base del bloque, o con la roza, con embudos y chimeneas. Estas galeras sufrirn fuertes presiones. Todos los trabajos se deben terminar antes de cebar el hundimiento.Durante la produccin o hundimiento no se perfora, salvo para romper algn bloque de demasiado tamao. Para conseguir recuperar bien el mineral y evitar la mezcla conestriles es preciso conseguir que la superficie superior del bloque que se hunde forme un plano continuo. Para ello se necesita un control riguroso de la cantidad de mineral que se saca en cada punto de carga inferior.La fragmentacin se realiza naturalmente y los atascos pueden causar problemas muy serios y prdidas de mineral y ensuciamiento del mismo.En el estudio de la calidad del macizo es til el parmetro de calidad de roca (R.Q.D.) Los ensayos en probetas para determinar la resistencia a la rotura no son tan interesantes como el conocer la condicin del mineral para fragmentarse en trozos pequeos. Para ello debe estudiarse la disposicin de cruceros, juntas y planos de estratificacin.No debe dejarse hueco importante entre el mineral suelto cado y el macizo que se fragmenta, pues si ste se desploma produce una verdadera explosin al comprimir el aire del hueco con una secuela de daos y vctimas.Como el terreno est fracturado por el hundimiento es fcil que penetren en l las aguas de superficie y las de los mantos acuferos e inunden las labores. Debe preverse una capacidad de bombeo para las mximas avenidas que puedan esperarse. Cuando se progresa en profundidad el hundimiento y los restos de los hastales van rellenando el hueco, las rocas actan como una esponja y las escorrentas del agua de lluvia deben encauzarse en superficie.Si existe un gran acufero habr que disponer bombas potentes que eleven el agua desde debajo de la base del hundimiento.Las ventajas del mtodo de bloques hundidos son : Costo de produccin muy bajo; es casi tan bajo como el de las cortas. Una vez que el hundimiento empieza, se consigue una produccin elevada. Pueden normalizarse las condiciones aumentando la seguridad y eficacia de trabajo. La frecuencia de accidentes es claramente muy baja.Los inconvenientes son : La inversin de capital es grande y la preparacin larga. La mezcla de mineral y estriles, as como las prdidas de mineral elevadas. Hay que vigilar rigurosamente la descarga del mineral y no es fcil. El mineral de baja ley prximo al recubrimiento y los bordes del criadero se ensucia excesivamente si el control del hundimiento no es demasiado bueno. No es posible la explotacin selectiva de mineral de alta y baja ley. Slo puede extraerse todo junto. Como en la cmara almacn el mineral se oxida.A estemtodo sera interesante aplicarle la teora del flujo por gravedad, estudiada enel mtodo de hundimiento por subniveles, para definir todos los parmetros de diseo aunque no se ha realizado a la fecha.HUNDIMIENTO POR TAJO LARGO. LONGWALL MINING METHOD.El mtodo de tajo largo es un mtodo de preparacin sencillo y tiene la ventaja de proporcionar una produccin continua con la posibilidad de una muy completa mecanizacin, lo cual mejora la productividad, la seguridad y la salud del personal.La ventilacin es buena y el personal trabaja en el frente siempre bajo los escudos de sostenimiento por lo que este mtodo es incluso ms seguro que el de cmaras y pilares. Como adems este mtodo incluye el hundimiento total del minado, la recuperacin de carbn es mayor y la subsidencia relativamente uniforme y completa.La profundidad de trabajo se sita entre los 60 y los 850 m. Se aplica a capas de carbn entre 1 y 4 m de potencia. A mayores potencias se divide la capa en tramos ms estrechos, pero se ha llegado en Polonia a emplear rozadoras o mquinas de corte de hasta 8 m de capacidad de corte. En Inglaterra, donde naci el mtodo y di un gran prestigio y ventajas a la National Coal Board para su exportacin a otros pases como USA, China o frica del Sur, se ha llegado a un diseo completamente robotizado de la explotacin de lagunas capas de carbn y es aplicable a otros minerales blandos como las potasas, yesos y otros.Las entradas al cuartel o panel son las de cabeza y cola. La entrada de cabeza se usa para la entrada de ventilacin, el transporte del carbn, la entrada del personal y de los suministros, mientras que la entrada de cola se emplea para el retorno del aire,

Vista de un tajo largo en 3 dimensiones

El arranque se efecta con una rozadora de la que existen varios modelos o tipos y que descarga el carbn arrancado sobre un panzer metlico que lo transporta fuera del tajo, para trasferirlo a un sistema de cintas que lo extraen fuera de la mina o hasta el pozo de extraccin vertical. Se utiliza una entibacin marchante hidrulica (autodesplazable) para sostener el techo del frente y se adelanta despus de cada pasada de la rozadora continua. Las entradas al panel o cuartel se mantienen mediante bulonado; en la entrada de cola se ponen adems una o dos filas de llaves o castilletes y en la galera de entrada tambin a lo largo de 30 a 150 m.La anchura del panel est entre 100 y 300 m y la longitud entre 500 y 4000 m. Si la anchura del panel es inferior a 100 m se prefiere emplear en el arranque con minador continuo y entonces el mtodo se llama de tajo corto.Es evidente que la anchura del panel es muy importante, porque un tajo largo ms ancho incrementar la produccin de carbn. Los factores que influencian la anchura del tajo son econmicos y tcnicos. Desde el punto de vista econmico el incremento de la anchura reducir el nmero de paneles en la mina con lo que disminuir el coste de la preparacin, se incrementar la recuperacin de carbn al haber menos pilares barrera, y se aumentar la produccin de carbn hasta un cierto limite (anchuras de panel mayores de 300 metros tienen una influencia menor en la produccin de carbn)Desde el punto de vista tcnico es posible llegar a anchuras de 300 metros con fuertes producciones; sin embargo debe tenerse en cuenta que la anchura est limitada por la potencia elctrica requerida por el transportador blindado y los esfuerzos estructurales que tiene que soportar. Adems con mayores anchuras pueden aparecer mltiples problemas de techo, alineamiento del frente etc. Con el fin de proteger las entradas al tajo y el frente inicial donde se localiza todo el equipo se dejan unos pilares barreras de unos 60 a 150 m de ancho en el sentido del avance en ambos extremos del tajo.

Conclusiones

Para elegir un mtodo de explotacin adecuada a un yacimiento se le debe tener en cuenta los diferentes factores que tienes los yacimientos

Existen numerosos mtodos para la extraccin de minerales tanto de minera superficial como subterrnea

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