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EXTRACCIÓN MINA II: APUNTES CARGUÍO Y TRANSPORTE INTRODUCCIÓN INDICE DEFINICIONES BÁSICAS INDICES OPERACIONALES PLANIFICACIÓN MINERA............................................................................................................. LEYES DE CORTE EXPLOTACIÓN MINERA A RAJO ABIERTO Parámetro...

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Área Minería y Metalurgia

EXTRACCIÓN MINA II: APUNTES CARGUÍO Y TRANSPORTE

INDICE 1.

INTRODUCCIÓN ............................................................................................................................ 3

2.

DEFINICIONES BÁSICAS................................................................................................................. 7

3.

INDICES OPERACIONALES ............................................................................................................. 8

4.

PLANIFICACIÓN MINERA.............................................................................................................10

5.

LEYES DE CORTE.......................................................................................................................... 11

6.

EXPLOTACIÓN MINERA A RAJO ABIERTO ................................................................................... 14 Parámetros Técnicos – Geométricos ..............................................................................................14 Ancho de Rampa ............................................................................................................................. 15 Diseño de Rampas........................................................................................................................... 16 Ancho Mínimo de Expansión........................................................................................................... 17 Accesos ............................................................................................................................................ 18 Secuencia de Explotación ................................................................................................................ 19 Fases ................................................................................................................................................ 20 Ancho de Carguío ............................................................................................................................ 22 Dilución y Selectividad..................................................................................................................... 23 Desfase de Palas .............................................................................................................................. 24

7.

EXPLOTACIÓN MINERA SUBTERRÁNEA ...................................................................................... 26 Room & Pillar................................................................................................................................... 28 Sublevel Caving (SLC)....................................................................................................................... 29 Sublevel Stoping (SLS) ..................................................................................................................... 30 Cut & Fill .......................................................................................................................................... 31 Block/Panel Caving .......................................................................................................................... 32 Mallas de Extracción BC/PC.............................................................................................................36 Labores Subterráneas...................................................................................................................... 38

8.

COMPRUEBA LO APRENDIDO ..................................................................................................... 42

9.

EQUIPOS DE CARGUÍO Y TRANSPORTE MINERÍA A RAJO ABIERTO ............................................ 48 Camiones fuera de carretera...........................................................................................................48 Camión articulado ........................................................................................................................... 60

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Palas de cables ................................................................................................................................ 61 Palas Hidráulicas.............................................................................................................................. 70 Cargadores Frontales ......................................................................................................................74 Tractores (orugas y ruedas)............................................................................................................. 80 Motoniveladoras ............................................................................................................................. 84 Camión Aljibe .................................................................................................................................. 90 Correas Transportadoras................................................................................................................. 92 Ferrocarriles .................................................................................................................................... 97 10.

EQUIPOS DE CARGUÍO Y TRANSPORTE MINERÍA SUBTERRÁNEA........................................... 102

Scoop o Lhd ................................................................................................................................... 102 Camión Articulado Bajo Perfil ....................................................................................................... 109 Camiones Rígidos Minería Subterránea (Supra) ........................................................................... 113 11.

COMPRUEBA LO APRENDIDO ................................................................................................. 116

12.

EJECICIO DE APLICACIÓN INDICES OPERACIONALES Y DIMENSIONAMIENTO DE EQUIPOS .. 123

13.

EJERCICIOS DE APLICACIÓN MINERÍA RAJO ABIERTO............................................................. 135

14.

EJERCICIOS DE APLICACIÓN MINERÍA SUBTERRÁNEA ............................................................ 147

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1.

INTRODUCCIÓN

Las etapas de carguío y transporte suponen la ejecución conjunta de cargar con equipos, de gran tamaño, el material en el sistema de transporte de la faena y transportarlo al lugar de destino correspondiente. Dependiendo de la calidad del mineral, las siguientes etapas pueden ser: chancado (en el caso del mineral sobre ley de corte) o a botaderos (en caso de ser considerado material estéril). Dentro de los procesos productivos de mayor costo se encuentra el carguío y transporte de material, debido a que es el proceso con mayor cantidad de equipos involucrados (flota), alto grado de mecanización, menor rendimiento productivo por equipo y constituye un proceso de operación prácticamente continuo. En promedio los costos de estas operaciones representan entre 45% y 65% del costo de la mina, por lo que es de gran importancia garantizar un ambiente de operación apto para lograr los mejores rendimientos de los equipos involucrados. Es por lo anterior que el plan de negocio asociado a Chuquicamata considera un cambio desde una explotación a rajo abierto a una subterránea, debido al término de la vida económica del primer método hacia fines de la próxima década. La exploración geológica que la Corporación ha realizado, muestra que existe una gran cantidad de recursos remanentes bajo los futuros taludes finales del rajo y en profundidad, los que no pueden ser explotados de manera económica vía Rajo Abierto, debido a la profundidad del actual pit con su respectivo aumento de recorridos realizado por los camiones para llevar el mineral desde la frente de carguío a la planta de conminución. En la explotación de un yacimiento, y desde el punto de vista de eficiencia y optimización de rendimiento y recursos, el dimensionamiento de los equipos de carguío y transporte resulta muy importante; no sólo en número y tipo de equipos componentes de la flota, también en características y compatibilidad entre ellos. La flota de equipos para el carguío y transporte, deberá cumplir con lo siguiente: - Compatibilidad física entre los equipos de carguío y transporte con la explotación, es decir que la flota de equipos sea capaz de operar en la faena en condiciones normales de operación y seguridad (en función de la altura de bancos, dimensiones operacionales, selectividad, etc.). - Compatibilidad física entre el equipo de carguío y el de transporte, es decir que el equipo de carguío sea capaz de operar en conjunto con el equipo de transporte (altura de descarga del carguío v/ s altura de carga del transporte, match pala/camión, etc. El objetivo de estas operaciones es retirar el material tronado del frente de trabajo y transportarlo adecuadamente a su lugar de destino, lo cual se puede esquematizar de la siguiente forma:

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- Preparación de la zona de trabajo - Posicionamiento de equipos - Retirar el material tronado desde el frente de trabajo (Carguío) - Traspaso del material al equipo de transporte dispuesto para el traslado - Transporte del material a su lugar de destino (Planta, acopio, botaderos, etc.) - Descarga del material - Retorno del equipo de transporte al punto de carguío (si es que se requiere su retorno). Los equipos de carguío realizan la labor de carga del material hacia un equipo de transporte o depositan directamente el material removido en un punto definido. Los equipos de carguío pueden separarse en unidades discretas de carguío, como es el caso de palas y cargadores, y en equipos de carguío de flujo continuo, como es el caso de excavadores de balde que realizan una operación continua de extracción de material. Otra forma clasificar los equipos de carguío considera si éstos se desplazan o no, por lo que se distingue entre equipos sin acarreo, cuya base no se desplaza en la operación de carguío, y equipos con acarreo que pueden desplazarse cortas distancias.

Equipo de carguío

Sin acarreo

Acarreo Mínimo

Pala Hidráulica

Cargador frontal

Pala de Cables Retroexcavadora

Lhd o Scoop

Por otro lado, Los equipos de transporte tienen por principal función desplazar el material extraído por el equipo de carguío hacia un punto de destino definido por el plan minero. Pueden tener un camino fijo (tren, por ejemplo) o bien pueden desplazarse libremente por cualquier camino, como es el caso de los camiones. Además, se pueden dividir en unidades discretas y equipos de transporte de flujo continuo.

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La selección de los equipos de carguío y transporte se entiende como elegir el tipo, tamaño y cantidad de equipos para alcanza un cierto objetivo. Esta se realiza una vez que se ha definido el proyecto minero por explotar, el tipo de minería por desarrollar, ya sea a rajo abierto o subterránea. Para ello se debe tener en consideración el plan minero, que consiste en una evaluación técnica y económica completa. La selección de equipos se realiza, entonces, en torno a tres grupos básicos de información: las condiciones del entorno, las características del yacimiento y la geometría de la explotación y sus requerimientos específicos.

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Condición del entorno: altitud geográfica Debido a que Chile es uno de los pocos países en que la mayoría de las faenas se ubican sobre los 2.500 m.s.n.m, las exigencias particulares que presenta la actividad minera nacional para algunos componentes de los equipos de transporte tienen un impacto económico de gran relevancia. El trabajo en altura termina superando la capacidad de derrateo del motor (factores de despotenciación) lo que se traduce en una pérdida de potencia significativa a partir de los 3.000 m.s.n.m. aunque los equipos diesel y eléctricos se comportarán distinto bajo condiciones de altura geográfica. Equipos Diesel El rendimiento en altura, disminuye a medida que la mina se encuentra a mayores altitudes Un equipo diesel, disminuye su potencia en un 10% por cada 1000m.s.n.m esto se debe a la falta de oxigeno para generar la combustión interna del motor, la que produce la energía y potencia para que funcione el equipo. Equipos Eléctricos El sistema de funcionamiento de los equipos a electricidad, se ven menos afectados en alturas cordilleranas, ya que su suministro de energía y que le da potencia al equipo, no necesita de una combustión interna (consumo de oxigeno) y el rendimiento no se vera afectado significativamente. Sobre los 2000 msnm la potencia disminuye en un rango mucho menor que en equipos diesel. Por ejemplo en la mina sur-sur (andina) los equipos se encuentran a 3700m.s.n.m. La potencia de un equipo diesel se vera afectado teóricamente en un 37% menos de lo que rinde al nivel del mar. Condición del entorno: clima La variable temperatura, que puede alcanzar los 25 grados bajo cero que registran algunas operaciones en invierno, es una segunda condición que afecta el desempeño de tales componentes. Si los equipos quedan a la intemperie cuando no están en funcionamiento, puede sufrir el congelamiento de alguno de sus componentes, por lo que es necesario tener galpones especiales para guardar la maquinaria y protegerla de las bajas temperaturas. En los sectores de cordillera siempre hay fuertes vientos, los cuales aumentan las bajas térmicas del ambiente

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2.

DEFINICIONES BÁSICAS

Producción: es el volumen o peso de material a ser manejado en una operación especifica. Mineral (en unidades de peso) y Estéril (en unidades de volumen). Las unidades son generalmente por año Tasa de producción: es la producción por unidad de tiempo en horas, turno o día Productividad: la cantidad de producción de una unidad de producto o servicio por insumo de cada factor utilizado por unidad de tiempo (ton/hombre-turno). También puede llamarse tasa neta de producción, o tasa de producción por unidad de trabajo y tiempo (por ejemplo, toneladas/hombre turno). Capacidad: es el volumen de material que una maquina puede manejar en cualquier instante de tiempo. -

Capacidad al ras: es el volumen de material en una unidad de carguío o transporte sin material que sobresalga (dientes de una pala, pila en una camión) Capacidad con pila: máxima capacidad con el equipo lleno y con formación de una pila. Esta depende del diseño del equipo para contener el material a que se desplace en sus bordes

Capacidad nominal (de fábrica): capacidad de un determinado equipo, en términos del peso máximo que puede manejar. La mayoría de los equipos están diseñados para movilizar un determinado peso, en lugar de un volumen máximo. Por lo tanto, el volumen de material manejado dependerá de la densidad del material, y variará con la densidad para un mismo equipo, mientras que el peso máximo es constante y es una función de la resistencia de los componentes del equipo. Factor de llenado de balde: Un ajuste de la capacidad de llenado del balde de equipos de carguío. Se expresa generalmente como una fracción decimal y corrige la capacidad del balde al volumen que realmente puede mover, dependiendo de las características del material y su ángulo de reposo, y la habilidad del operador del equipo para efectuar la maniobra de llenado del balde. Ciclo: Al igual como la explotación de minas se describe generalmente como un ciclo de operaciones unitarias, cada operación unitaria tiene también una naturaleza cíclica. Las operaciones unitarias de carguío y transporte pueden dividirse en una rotación ordenada de pasos o suboperaciones. Por ejemplo, los componentes más comunes de una ciclo de transporte con unidad discreta son: cargar, transportar, botar y regresar. Desde el punto de vista de selección de equipos o planificación de la producción, la duración de cada componente es de primordial importancia. La suma de los tiempos considerados para completar un ciclo corresponde al tiempo del ciclo.

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Esponjamiento: el porcentaje de aumento en volumen que ocurre cuando la roca es fragmentada y removida desde su posición inicial. Factor de llenado de la pala: es un ajuste al llenado de la pala. Se debe a correcciones por: – Angulo de reposo del material (variable y depende del tipo de material a manejar) – Capacidad de formar una pila en la pala – Habilidad del operador al cargar la pala Factor de esponjamiento: El incremento fraccional del volumen del material que ocurre cuando está fragmentado y ha sido sacado de su estado natural (volumen in situ) y depositado en un sitio no confinado (volumen no confinado). Puede expresarse como una fracción decimal o como un porcentaje. Relaciones de Esponjamiento 𝐹𝐶𝑉 = 𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝐶𝑜𝑛𝑣𝑒𝑟𝑠𝑖ó𝑛 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚é𝑡𝑟𝑖𝑐𝑜 𝐹𝐶𝑉 =

𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝐸𝑠𝑝𝑜𝑛𝑗𝑎𝑑𝑎 𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝐼𝑛 𝑆𝑖𝑡𝑢

𝐹𝐸 = 𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝐸𝑠𝑝𝑜𝑛𝑗𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 = 𝐹𝐸 = 𝐸𝑠𝑝𝑜𝑛𝑗𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 + 1

1 𝐹𝐶𝑉

1 𝐸𝑠𝑝𝑜𝑛𝑗𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 (%) = ( ( ) − 1) ∗ 100 𝐹𝐶𝑉

3.

INDICES OPERACIONALES

Los objetivos de los Indices Operacionales en minería son medir la efectividad de procesos ya existentes es decir Identificar el estado del sistema, comparar diseño/operación y optimizar procesos. La ingeniería de procesos mediante la definición de la flota de equipos. Mantención electromecánica y el reemplazo oportuno y adecuado de equipos mineros. Como una forma de control y evaluación de gestión es necesario conocer los estatus operacionales en que se encuentran los equipos durante el periodo a evaluar, pues será este desglose de tiempos el utilizado para calcular los distintos Indices Operacionales que se requieren para la evaluación. En este marco se encuentra la Norma Asarco que rige la

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operación en si y el sistema Dispatch, esta norma clasifica y describe en detalle cada uno de los estatus en que se encuentran los equipos en operación durante un periodo determinado de tiempo. A continuación se muestra la escala de tiempo según Norma Asarco.

T. Efectivo

Tiempo Nominal T. Disponible T. Operativo T. Reserva DP DNP PO

T. Mecánica

Cuyos tiempos se define de la siguiente forma: Tiempo Nominal : Tiempo durante el cual el equipo se encuentra físicamente en faena. Tiempo Mecánica : En este ítem se encuentran los tiempos destinado tanto para Mantenciones Programadas y/o Reparaciones Electromecánicas de terreno. Tiempo Disponible : Tiempo en que el equipo está habilitado y en buena condiciones electromecánicas para operar. Tiempo en Reserva : Es aquel tiempo en donde el equipo estando en condiciones mecánicas de operación no es utilizado en labores productivas, ya sea por falta de operador o superávit de equipo en ese momento. Tiempo Operativo : Corresponde al tiempo que el equipo se encuentra operando en faena (con operador) Efectivo : Tiempo que el equipo se encuentra realizando labores puras de producción (sin colas). Realiza tarea para la que fue adquirido. Demoras Programadas (DP) : Tiempo de detención Programada, Cambios y Medios Turnos. Demoras No Programadas (DNP) : Tiempo de Detención No Programada, principalmente petróleo (camiones) y acomodos o limpiezas de cancha (palas). Perdidas Operacionales (PO) : Tiempo de Perdidas Operacionales, en donde el e...