424343703 Tipos de Relleno en Mina PDF

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ºFACULTAD DE INGENIERÍADE MINASRELLENO EN MINERIASUBTERRANEATEMACÁTEDRA SERVICIOS AUXILARES MINEROSSEMESTRE VIIABEL ANGEL CAPACYACHI PORRASCATEDRÁTICO ING. CIRO BENIGNO QUISPE GALVANESTUDIANTEHUANCAYO – PERU2021-IUNIVERSIDADNACIONAL DELCENTRO DEL PERÚÍndice Introducción ................................

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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ

FACULTAD DE INGENIERÍA DE MINAS TEMA

RELLENO EN MINERIA SUBTERRANEA

CÁTEDRA

SERVICIOS AUXILARES MINEROS

CATEDRÁTICO

ING. CIRO BENIGNO QUISPE GALVAN

ESTUDIANTE

ABEL ANGEL CAPACYACHI PORRAS

SEMESTRE

VII

HUANCAYO – PERU 2021-I

Índice Introducción.....................................................................................................................................2 Resumen............................................................................................................................................3 3. CONTENIDO...............................................................................................................................4 3.1 Relleno con material detrítico...............................................................................................4 3.1.1 Definición.........................................................................................................................4 3.1.2 Características del material detrítico.............................................................................4 3.1.3 Ventajas............................................................................................................................5 3.1.4 Desventajas......................................................................................................................5 3.1.5 Costos...............................................................................................................................6 3.2 Relleno en pasta......................................................................................................................7 3.2.1 Definición.........................................................................................................................7 3.2.2 Características.................................................................................................................8 3.2.3 Ventajas............................................................................................................................8 3.2.4 Desventajas......................................................................................................................8 3.2.5 Costos...............................................................................................................................9 3.3 Relleno hidráulico.................................................................................................................10 3.3.1 Definición.......................................................................................................................10 3.3.2 Curva granulométrica para relleno hidráulico...........................................................10 3.3.3 Utilización de rellenos hidráulicos................................................................................11 3.3.4 Resistencias de los rellenos hidráulicos........................................................................11 3.3.5 Aplicaciones....................................................................................................................12 3.3.6 Ventajas..........................................................................................................................12 3.3.7 Desventajas....................................................................................................................13 3.3.8 Costos.............................................................................................................................14 3.4 Relleno Neumático................................................................................................................15 3.4.1 Definición.......................................................................................................................15 3.4.2 Características...............................................................................................................15 3.4.3 Ventajas..........................................................................................................................15 3.4.4 Desventajas....................................................................................................................15 3.4.5 Requerimientos del sistema neumático........................................................................15 3.4.6 Bombas o maquinas rellenadoras.................................................................................16 3.4.7 Componentes del relleno neumatico.............................................................................17 3.4.8 Problemas del relleno neumatico..................................................................................17 1

3.5 Bibliografía...........................................................................................................................18

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Introducción El relleno de los tajos tiene la función de recuperar la estabilidad perdida del macizo rocoso, como producto de la extracción del mineral valioso. De tal manera se mantiene una estabilidad adecuada que permita continuar con la explotación. En el presente trabajo se describirá los principales tipos de rellenados de tajos, así como los componentes que conforman dicho relleno.

La elección del tipo de relleno se ve orientada a la utilización de los materiales que salen de mina provenientes de zonas de acceso (desmonte) y al aprovechamiento de los relaves, producto de los procesos metalúrgicos, disminuyendo de esta manera el impacto ambiental generado, así como dar velocidad al ciclo de minado, minimizar los accidentes por exposición en zonas de aberturas y estallido de rocas, reducir costos en la explotación buscando un adecuado sistema de relleno.

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Resumen El relleno se define como material que sustituye al mineral arrancado en los métodos de explotación, principalmente en los métodos de corte y relleno. El relleno es un material que está constituido por una variada granulometría, podemos encontrar partículas de varios centímetros hasta los micrones.

Por consiguiente, en este trabajo hablaremos sobre los diferentes tipos de relleno que existen en minería subterránea. El relleno hidráulico, relleno en pasta y relleno detrítico. Así también como sus ventajas y desventajas que tiene cada uno de los diferentes tipos de relleno.

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3. CONTENIDO 3.1 Relleno con material detrítico 3.1.1 Definición Se llama relleno detrítico o rocoso al material generalmente procedente de las labores mineras subterráneas excavadas en terreno estéril. Es el material que se utiliza para rellenar los espacios vacíos producto de la extracción del mineral económico de las labores y evitar las caídas del techo para contar con un piso de trabajo apropiado en las mismas.

3.1.2 Características del material detrítico   

No debe adherirse a los dispositivos de transporte (control del grado de humedad) La producción de polvo no debe afectar al ambiente de trabajo (control de humedad) Su granulometría debe ser tal que no permita los espacios o poros entre los trozos y facilite el “empaquetado” de las cajas 5



Debe tener un peso específico tal que permita la compresión del material por su propio peso

3.1.3 Ventajas      

La mezcla de concreto fresco permanece estable durante el tiempo de retraso manteniéndose constante su trabajabilidad y la calidad del mismo. Su efecto es distinto al de los retardadores de fraguado tradicionales, los cuales se limitan a ralentizar fuertemente la hidratación del cemento. En la producción de concretos y morteros ofrece un alto desarrollo de resistencias en todas las edades. Permite optimizar consumos de cemento a través de diseños eficientes, para lograr concretos y morteros más económicos con adecuados niveles de resistencia. En plantas, centrales de mezclas y obras con producción industrializada, se aumenta la productividad Gracias a su manejo a granel su rápido desarrollo de resistencia permite agilizar el avance de los proyectos

3.1.4 Desventajas   



Permite la pérdida del mineral económico roto en la limpieza final (fragmentos finos) o lo diluye en gran porcentaje (al mezclarse con el relleno). No siempre es posible empaquetar convenientemente las cajas. Deja generalmente un piso irregular tanto a lo largo de la zona rellenada como transversalmente, por la presencia de bancos, dificultando o impidiendo el trabajo de equipos motorizados sobre neumáticos. La distribución del relleno en el tajeo es muy laborioso, llegando a consumir hasta un 30% del tiempo del personal del tajeo.

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3.1.5 Costos

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3.2 Relleno en pasta 3.2.1 Definición Se define como una masa pastosa capaz de ser bombeada y transportada a través de tuberías, compuesta de partículas finas (relave), cemento, agua y un elemento químico llamado floculante. Es una mezcla homogénea que no se segrega y cumple los requerimientos de resistencia para la cual fue diseñada. Como requerimiento básico es necesario que el contenido mínimo de finos que pasa la malla -635 en el relave debe ser el 15% de su peso. Esto junto con el floculante le permite obtener la consistencia de pasta y la cohesividad necesaria para evitar la segregación de las partículas, haciendo que cambie de una masa fluida a una masa 10 plástica (pasta) de fácil bombeo que evita los atoros y reduce el desgaste prematuro de la tubería de transporte.

3.2.2 Características 8

     

Tiene un contenido de solidos entre 78 y 85% en peso. Contiene al menos un 15% de material menor de 2 micras. Cuando es emplazado no produce liquido sobrante a su alrededor ni expulsa agua. No se disipa o se disgrega en la línea de tuberías, se comporta como un material homogéneo. En términos geológicos, su comportamiento puede ser descrito como un plástico no Newtoniano o como una pasta. Tiene un slump (asentamiento) entre 6 y 10 pulgadas.

3.2.3 Ventajas 

     

Los estériles son almacenados bajo tierra, y además previenen la contaminación superficial. Hay menos riesgos en zonas donde las superficies disponibles para la deposición de los estériles son escasas. Los pilares que contienen mineral pueden ser extraídos. El relleno ayuda en el soporte de la mina. El relleno reduce el riesgo de roturas así como reduce presiones en los pilares y soportes. Mejora el circuito de ventilación en la mina. Previene caídas de techos por efecto de las voladuras (Air Over Preassure (AOP)) Los cementantes ayudan a minimizar la contaminación en el subsuelo.

3.2.4 Desventajas      

Altos costes, especialmente si se usa cementante. Los estériles necesitan ser filtrados, incrementando los costes. Controlar las estrategias de extracción. Riesgos de licuefacción de los estériles si los niveles de saturación son altos, y si hay posibilidades de una vibración sísmica. Más personal y equipamiento. Dilución de mineral en rellenos de calidad mala o pobre.

3.2.5 Costos

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3.3 Relleno hidráulico 3.3.1 Definición Se define como relleno hidráulico al material que es transportado en forma de pulpa por tuberías. En su mayoría el material es el relave de planta concentradora, pero también se utiliza arenas glaciares y otros materiales granulares que se encuentra en la naturaleza.

3.3.2 Curva granulométrica para relleno hidráulico 

Partículas de mayor tamaño son difíciles de mantener en suspensión aun cuando se transporte a velocidades sobre la crítica

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

También las partículas de mayor tamaño aumentan el desgaste de los ductos de transporte exponencialmente



La fracción de material fino influirá en la velocidad a la cual se puede drenar la pulpa para vaciar el exceso de agua.



La velocidad de drenaje del exceso de agua debería ser no menor a 2.5 cm/hr

3.3.3 Utilización de rellenos hidráulicos 

Se utilizan en cut and fill convencional u overhang cut and fill



En algunos casos se utiliza equipos de drenaje especial para acelerar el proceso de percolación el cual resulta ser la etapa crítica del proceso productivo



Se debe cuidar el evitar la remoción de la porción fina del material producto del drenaje rápido de agua.



La velocidad de transporte de la pulpa debería estar en el rango 1.3-1.7 m/s



La cantidad máxima de finos para evitar licuefacción producto de potenciales cargas dinámicas es de 8% en peso de material bajo 20 micrones u 800 mallas. 11

3.3.4 Resistencias de los rellenos hidráulicos 

El ángulo de fricción aparente depende de la angularidad de los fragmentos de arena y su compactación



El índice de huecos de rellenos hidráulicos es del orden de 70%. Lo cual implica una densidad de 1.6.



El ángulo de fricción de falla es de 37 grados



No se considera cohesión ya que es arena suelta. Sin embargo en realidad como la arena está húmeda se cohesión aparente debido a la succión producida en los poros y capilares



En estas condiciones la altura máxima de relleno que se puede mantener estable es de 3-4 m

3.3.5 Aplicaciones       

Proveer una plataforma de trabajo. Evitar el movimiento y caída de las rocas. Facilitar la recuperación de pilares. Evitar o minimizar la subsidencia. Estabilizar el macizo rocoso en las minas, reduciendo la posibilidad de estallidos de roca. Controlar y prevenir incendios en las minas. Minimizar la deposición de relaves o material rocoso en superficie ayudado al control ambiental.

3.3.6 Ventajas 



 

 

Cuando se utiliza relave de una planta concentradora el costo de la obtención del material es cero, ya que la planta cubre los costos de reducción de tamaño del material. Cuando se utiliza el material detrítico producto de las labores de preparación y desarrollo se contribuye a maximizar la vida útil de las desmontaras y asimismo se minimiza el impacto ambiental. El transporte en tuberías es mucho más económico, eficiente y rápido que con otro tipo de transporte. Al depositarse el relleno en el tajo en forma de pulpa tiende a buscar su nivel en forma natural, eliminando así la necesidad de utilizar recursos adicionales para esparcirlo manual o mecánicamente. El relleno hidráulico por la granulometría del material que es de fácil control permite una alta resistencia al movimiento de las cajas. El relleno hidráulico permite aumentar la eficiencia y productividad en los tajos debido a la disminución del consumo de madera y a la reducción del costo de minado por la versatilidad que brinda.

3.3.7 Desventajas •

El sistema de relleno hidráulico requiere una alta inversión de capital, para lo cual es necesario tener un sustento financiero de aplicabilidad. 13

• •

•

La introducción de agua en el relleno a la mina es un problema si el drenaje se realiza por bombeo. Cuando se utiliza material con contenidos altos de pirita o pirrotita, al oxidarse estos sulfuros se produce una reacción exotérmica lo cual eleva la temperatura y produce anhídrido sulfuroso. En el agua de drenaje del relleno siempre arrastra cierta cantidad de finos los cuales se depositan en los niveles inferiores de las labores rellenadas.

3.3.8 Costos

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3.4 Relleno Neumático

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3.4.1 Definición El relleno consiste en la sustitución arrancado El relleno de los tajos tiene la primordial función de recuperar a la estabilidad perdida del macizo rocoso, como producto de la extracción del mineral valioso. De tal manera manteniendo una estabilidad adecuada que permita continuar con la extracción.

3.4.2 Características Las primeras experiencias de este tipo de relleno fueron realizadas en Sanjonia utilizando rocas trituradas e impulsadas através de las tuberías de 6 pulgadas de diámetro por una maquina soplante

3.4.3 Ventajas   

Se tiene una mezcla eficaz y por lo menos una losa con mayor resistencia, dando mayor seguridad. No se pierden los finos El ciclo de rotura es mayor

3.4.4 Desventajas  

El relleno se realiza a través de instalaciones centrales que requieren mucho espacio y que son estables, siendo menos flexible. Tiene limitaciones para rellenar labores que se encuentran en niveles superiores a la tubería base.

3.4.5 Requerimientos del sistema neumático Se obtienen con las siguientes formulas: Vacío a rellenarse = ton. extraída / p.e.; m3 Relleno requerido = Vacío a rellenarse * densidad donde: Ton. extraída = Peso del mineral extraído; TCS 16

p.e. = Peso específico del mineral; TCS/m³ Densidad = Densidad del material de relleno con cemento después de eliminado el agua; TCS/m3

Ejemplo: Toneladas extraídas = 3110 TCS p.e. del mineral = 3.2 TCS/m3 Densidad del relleno = 2.5

Desarrollo: Vacío a rellenarse = 3110/3.2 = 972 m3 Relleno requerido = 972 * 2.5 = 2430 TCS

3.4.6 Bombas o maquinas rellenadoras 

BREIDEN KZ 150 Cilindrica de fierro de ½ pulgada de espesor Capacidad 150 m3



APOLO Cilindrica de fierro de ½ pulgada de espesor Capacidad 150 m3



PNEUMATIC PLACER Ovoide de fierro fundido de 7/8 pulgadas de espesor Capacidad de 1 a 3 yd3

3.4.7 Componentes del relleno neumatico 

MATERIAL FRAGMENTADO 17

Arena con alto contenido de CaO Y BAJO Si2O con p.e 2.6-2.8, densidad 1.94 TM/m3 Calizas con tamaño que osilan entre ½-1/4 pulgada y material fino 

AGUA 20% en volumen La proporción de solido: agua es de 80:20



AIRE COMPRIMIDO 50-170 m3 de aire por metro cubico de relleno colocado con presión de 50 a 75 psi

3.4.8 Problemas del relleno neumatico FILTRACION Y ESCAPES: Los escapes de relleno se deben a una mala preparación del tajeo, mal enyutado, rotura del yute, mal control de la oprecion del rellenado.

ATOROS DE TUBERÍAS: Debido a las siguientes razones: •

Cuando la mezcla contiene alto porcentaje de gruesos (entre 1/2 a 1 1/4 pulgadas) y se bombea con una presión menor de 50 lb/pulg2.

•

Sobrecarga de la bomba por descuido de los operadores.

•

Cuando la válvula check no se cierra herméticamente y debido a esto el aire escapa por la tubería de alimentación perdiendo fuerza la bomba.

•

Cuando la carga es muy densa por descuido de la mezcladora.

•

Cuando la red de tubería cuenta con demasiados escapes y codos, o las distancias exceden los límites calculados.

3.5 Bibliografía

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

Whitney JA, Naldrett AJ Ore Deposition Associated With Magmas Society Of Economic Geologist 1986 250



Wilson M J A handbook of determinative methods in clay mineralogy Blackie and Sons, Ltd. 1987 308



Loretto M M Electron beam analysis of materials Chapman and Hall 2001 122



Marshall DJ Cathodoluminescence of geological materials Unwin Hyman 1988 146



Abelson PH Researches In Geochemistry (Vol I) John Wiley & Sons 1959 511



Abelson PH Researches In Geochemistry (Vol II) John Wiley & Sons 1967 663



Cambel B, Jarkovský J Geochemistry Of Pyrrhotite Of Various Genetic Types Univerzita Komenskeho 1969 333

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