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PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL PERÚ FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍA

MINERIA SUBTERRANEA

Título de la práctica : Minado por almacenamiento provisional y corte y relleno mecanizado

Alumno

: Cesar Ochoa Alejos

Código

: 20064048

Profesor

: Abdel Arroyo

Lima, 20 de noviembre de 2010

MINADO POR ALMACENAMIENTO PROVICIONAL

ASPECTOS GENERALES Es el método de explotación por almacenamiento provisional conocido también como shrinkage stoping, el mineral es cortado en rebanadas horizontales, comenzando de la parte baja y avanzando hacia arriba. El almacenamiento provisional es un método utilizado en vetas con Buzamientos pronunciados donde el mineral es lo suficientemente resistente como para mantener sin soporte tanto las rocas encajonantes como el techo del tajeo. Se puede tolerar alguna debilidad en las rocas encajonantes en tanto que la dilución resultante no sea un problema; pero el planchoneo puede traer problemas en la extracción por atoramiento de los chutes o puntos de carguío. Para un minado eficiente el buzamiento debe ser mayor de 60 grados. El mineral disparado es utilizado como plataforma de trabajo así como también para soportar las rocas encajonantes del tajeo. El corte del mineral incrementa el volumen en más o menos 30 a 40% por lo que para conservar la distancia del piso al techo es necesario extraer el exceso de mineral para continuar con el ciclo siguiente; esto implica que un 60 a 65% de mineral queda en el tajeo hasta que este haya alcanzado toda su altura útil. Actualmente el método es utilizado generalmente en vetas angosta de buena ley, las que no pueden ser mecanizadas, o en pequeñas operaciones en donde los costos de mecanización son aceptables. En el Perú se viene utilizando en minas pequeñas y de mediana dimensión.

CONDICIONES DE DISENO 

    

El yacimiento debe tener un buzamiento mayor de 60 grados, para permitir que el mineral fluye con facilidad, para permitir que el mineral fluya con facilidad: debe tener rumbo y potencia uniforme de 1 a 30 metros. Consistencia del mineral relativamente firme, para mantener el techo sin sostenimiento y solo con desquinche parcial. El cuerpo mineralizado debe ser regular en cuanto a su forma, de otra manera el mineral queda en las rocas encajonantes, o presenta alta disolución. Las rocas encajonantes deben de ser relativamente estables El mineral debe tener una ley uniforme El mineral no debe ser afectado con el almacenamiento. Ciertos minerales se oxidan y se descomponen cuando son expuestos al aire y esto es un inconveniente.

SHRINKAGE CONVENCIONAL PREPARACION Y DESARROLLO Niveles: Los niveles generalmente se desarrollan a intervalos de 35 a 150 metros; el intervalo puede ser mayor. La máxima altura del tajeo está determinado por el control del hundimiento, ya que los tajeos mayores de 60 a 100 metros tienden a hundirse erráticamente. Si dos tajeos están siendo desarrollados uno encima de otro entre dos niveles, entonces el intervalo máximo entre niveles se recomienda que sea de 150 a 200 metros. Hasta donde se tenga confianza en la consistencia del mineral, los niveles deben ser ejecutados en la caja piso, entendiéndose que la veta será lo suficientemente recta. El ciclo consiste en perforación, disparo, ventilación y limpieza. Los equipos utilizados para la perforación son maquinas pequeñas de fabricación Atlas Copco, Furuwaka, Tokio, etc. Generalmente se perforan con barrenos de 4, 5 y 6 pies y la voladura se realiza en forma convencional, la limpieza en caso de convencional se realiza a pulso con palas neumáticas de marca ATLAS COPCO, EIMCO, etc. Las cuales cargan los palos mineros de aproximadamente de 1 tonelada de capacidad para ser acarreado a pulso o con locomotoras hasta los echaderos de mineral ubicados no muy lejos del frente; luego se continúa con la perforación, disparo ventilación y limpieza del siguiente corte. Chimeneas: el acceso vertical a los tajeos se realiza a través de chimeneas entibadas en veta o chimeneas convencionales en la caja piso. El avance es en forma vertical o inclinado; al realizar el disparo toda la carga va al piso de la chimenea o a buzones preparados adecuadamente: para posteriormente ser extraída hasta los echaderos de mineral o de desmonte, siendo el ciclo perforación, disparo, ventilación y transporte, las maquinas perforadoras que se utilizan son de tipo stoper pero generalmente

se utiliza Jackleg. Las chimeneas pueden estar divididas en dos compartimientos, uno para servicio y escalera y otro puede ser equipado con skip. Subniveles y Box Holes: El propósito de la preparación del tajeo es el de construir las facilidades necesarias para la extracción del mineral; la preparación del tajeo se inicia con la división de los bloques por medio de niveles y chimeneas. El sistema más satisfactorio es el uso de los subniveles desarrollados a partir de chimeneas sobre veta, dejando un puente sobre el nivel principal de acarreo; en la caja piso de este subnivel se construye los dedos o chutes, para luego equiparlos con madera para convertirlos en buzón o tolva de extracción de mineral; algunas desventajas de este método es el alto requerimiento de madera, alto costo de mantenimiento y peligro de planchoneo una vez que el mineral haya sido extraído. Además los carros mineros deben estar presentes para extraer el mineral. La separación de los “Box holes” dependen del grado de fragmentación del mineral y del ángulo de reposo de este, generalmente se recomienda una distancia de 6 a 8 metros entre los chutes. Minado; una vez que los bloques hayan sido preparados se incia el tajeo, cuyo avance es relativamente hacia arriba conservando el techo plano. Cada corte se inicia con una salida estándar para dar una cara libre más; la altura de corte depende del tipo de equipo a emplearse. El ciclo de minado consiste en perforación, disparo, ventilación y extracción. La perforación se realiza generalmente con equipos Jackleg o Stoper en forma ascendente vertical o inclinada; en otras ocasiones puede realzarse la perforación horizontal, en este caso el disparo es inmediatamente después de la perforación. En muchos tajeos el disparo se realiza en una sola etapa, una vez concluida la etapa de perforación de toda la franja, pero esto no es una regla, ya que el mineral derribado se puede requerir en la planta para lo cual el disparo se puede realizar parcialmente, con el fin de realizar el jale inmediato a la zona disparada. En el jale durante la etapa de tajeado se debe tener mucho cuidado; cuando se realiza la extracción en exceso, la altura de plataforma y el techo quedara muy distanciado, por lo que no perforar normalmente; en tales casos es necesario colocar andamios para perforar el techo. Si la extracción se torna errática o el

material se cuelga durante el jale en el tajeo, se puede intentar bombear agua o plastear para solucionar el problema; pero generalmente el tajeo se ha detenido con la consecuencia perdida de horas hombre.

TRANSPORTE CON LOCOMOTORAS Generalmente el transporte en shrinkage convencional se realiza por medio de equipos sobre rieles. En el transporte con locomotoras se tiene las siguientes características:     

Son de volumen considerable y de alta producción en largas distancias y bajos costos unitarios por viaje. La vía férrea requiere de una cuidadosa instalación. Requiere de un alto costo de inversión. No pueden moverse en pendientes mayores del 3%. Pueden transportar cualquier tipo de material sea granular o grandes bloques con trenes.

SHRINKAGE MECANIZADO PREPARACION Y DESAROLLO La veta se desarrolla en tajeos por bloques, las longitudes pueden variar de 50 a 100 metros y 45 a 80 metros entre niveles, dependiendo de las características estructurales del yacimiento. El desarrollo de los niveles se realiza en veta o paralelamente a esta con cruceros periódicamente ejecutados hacia la veta. A intervalos convenientes desde la chimenea se desarrollaran ventanas hacia el tajeo para facilitar las instalaciones de aire comprimido, agua y para accesos de perforación. De acuerdo a lo enunciado anteriormente el desarrollo del block de mineral es por medio de perforaciones sobre veta para el primer arranque de la franja mineralizada. Paralelo a la veta en la caja piso se desarrolla la galería principal de extracción, la que es unida por medio de los cruceros “draw points” a intervalos intermedios para el acarreo del mineral. Las etapas para el desarrollo de un bloque mineral para shrinkage mecanizado pueden consistir en:      

Galería sobre el mineral en el fondo del bloque del mineral. Galería sobre el mineral en la cima del bloque del mineral. Chimeneas en los extremos de los “block”. Galería principal de extracción paralela a la galería de mineral en la caja piso sobre el estéril. A intervalos de cada 6 a 10 metros a lo largo de la chimenea, conectar con ventanas hacia el tajeo. Desarrollo de los cruceros “draw point” desde el nivel de extracción hacia la galería del mineral a intervalos de 6 a 8 metros en sesgo.

MINADO El ciclo de minado se inicia con la perforación, para lo cual se puede usar un jumbo neumático, en caso de mecanización. Se perfora con barrenos integrales o barras de 13 pies, con brocas en cruz o botones en muchos casos se usan equipo jackleg; la voladura puede ser convencional con mecha lenta y dinamita; limpieza es con scooptrams y camiones de bajo perfil. Siendo la ventilación mecánica, en este caso los ventiladores se ubicaran estratégicamente en lugares adecuados, para

que el aire no vuelva a recircular, siendo el ciclo de operación, perforación, voladura, ventilación y limpieza. El método de shrinkage ofrece dos ventajas definidas respecto a otros métodos. Una de ellas es que el arrastre o carguío de mineral roto es comparativamente libre de limitaciones del ciclo y es realmente una función independiente, siendo el único requerimiento la existencia suficiente de mineral fracturado para ser manejado. Otra es que la caída de las ventanas espaciadas desde la chimenea de acceso y de los pilares resultantes, no existen los problemas tradicionales creados por el disparo. La independencia del procedimiento de acarreo de mineral hace que el tajeo hacia el techo sea mas atractivo que el tajeo hacia el frente. Hay raramente un tamaño fijo de ciclo requerido; esencialmente el tonelaje de producción es controlado por la necesidad de carga en los draw point y el espacio de trabajo requerido en tajeo. La extracción del mineral fragmentado es sumamente importante porque esta da forma al piso del trabajo y cualquier variación extrema en la cantidad de extracción no solamente dificultaría el movimiento del personal sino que crearía condiciones peligrosas. En tanto progrese el tajeo se debe perforar una nueva ventana desde la chimenea de acceso. Tan pronto como esta permita la entrada, se dejara la ventana encribado con puntales y madera. EXTRACCION Es como en el caso convencional y hay dos etapas; la extracción durante el tajeo y la extracción en tajeo terminado. L a extracción se realiza desde los “draw points” con “scooptrams” desde el nivel principal de extracción pudiendo ser el “ore pass” y con equipos de bajo perfil; el volumen de mineral a extraerse será proporcional por cada “draw point” en un 30 a 40 por ciento del material disparado, dependiendo de la fragmentación y la altura disponible para trabajar en el tajeo. Los scooptram pueden ser eléctrico o diesel tales como: SCOOPTRAM Capacidad de transporte (lb) Capacidad de cuchara (yd3) Motor

JARVIS CLARK JS 350 10000 3.5 DEUTZ 185 HP

WAGNER ST-2D 7936.36 2.2 DEUTZ 136 HP

GHH 7936 2.2 DEUTZ 136 HP

TRANSPORTE POR VOLQUETES El transporte por volquetes es una de la maneras de mecanizar el sistema de acarreo del mineral para utilizar camiones se requiere que la abertura del nivel principal de extracción tenga mayores dimensiones o que simplemente la construcción de rampas sea adecuada. El transporte por camiones tiene las siguientes características:  Requiere de buenas vías para minimizar los costos por llantas.

 Pueden trabajar en rampas de hasta 12%  Están limitados a distancias menores de 4 km.  Tienen una gran flexibilidad para el transporte

VENTAJAS  Poco trabajo preliminar en la perforación  No necesita sostenimiento al momento de tajear. El mineral roto se comporta como sostenimiento  No necesita mantener y construir “ore pass” de mayor dimensión en los niveles de los tajeos  No necesita manipuleo del mineral del tajeo  Los tajeos admiten mantener gran cantidad de reservas de mineral para alimentar progresivamente la necesidad de la planta concentradora.  Se puede obtener bajos costos de perforación, desarrollo y ventilación.  Si la roca encajonante es buena, el tajeo puede quedar vacio, en consecuencia no necesita relleno.  Se necesita escaso enmaderado.

DESVENTAJAS  No es aplicable a depósitos que producen gran dilución en sus paredes.  Solo se dispone de un 30 a 40% de mineral fragmentado en forma inmediata.  Es bastante difícil hacer una explotación selectiva cuando la veta es irregular, cuando no conservan su buzamiento y definida estructura mineralizada.  Se requiere chutes y “draw points” con espaciamientos cortos para lograr una buena eficiencia de extracción.  Se pueden producir atoros en los chutes debido a los grandes pedazos de mineral.  No es flexible, es decir que no se puede cambiar fácilmente a otro método.

La particularidad del método de almacenamiento provisional mecanizado, respecto al convencional es de que el sistema mecanizado utiliza el “draw point”, además a diferencia más importante está en la velocidad de preparación para la explotación, siendo el convencional lento con duración aproximada de 6 a 8 meses, para las chimeneas box hole y subniveles; mientras que el mecanizado dura aproximadamente 4 meses, considerando en ambos casos un tajeo de 100 m de longitud aproximadamente. La perforación mecanizada vertical de chimeneas se realiza con los equipos raise boring, este tipo de perforación no necesita de la coladura debido a que la maquina realiza primero un hueco piloto y luego ensancha en retirada a un diámetro de 2.10 a 2.40 metros lo cual se conoce como ensanche.

SHRINKAGE MECANIZADO EN LA MINA SAN RAFAEL

CARACTERISTICAS GEOLOGICAS DEL YACIMIENTO  La mineralización es de origen hidrotermal epigenetico, constituida por vetas de relleno de fracturas y de reemplazamiento de brechas pre-existentes emplazadas.  La potencia del mineral varía desde 0.8 metros hasta varios metros, con buzamientos de 60 grados a 85 NE y abarca una extensión mineralizada de 3.4 kilómetros.  Las rocas que forman el distrito minero son pizarras y cuarcitas minero son pizarras y cuarcitas del grupo Ambo. La actividad ígnea está representada por intrusiones acidas, emplazadas cerca de la superficie por pórfido monzonitico cuarcífero y granodiorita.  Las rocas encajonantes son competentes y bastante estables, tal comportamiento se ha observado en los diferentes tajeos ya explotados. Los minerales económicos son principalmete la casiterita y calcopirita, con menor proporción la galena, esfalerita, estannita, smithsonita, y los minerales de ganga el cuarzo, la clorita, arsenopirita, pirita, fluorita y marcasita.  La ley promedio de estaño es de 3% y de cobre de 1%.

PREPARACION Y DESARROLLO Para la aplicación del método shrinkage mecanizado, se desarrollaron niveles espaciados de 40 metros verticales, comunicados a la rampa principal de acceso Nv. 523 con una gradiente de 10% y una sección de 4.0 x 4.5 m. Una vez alcanzado el depósito mineralizado, se procede a delimitar la estructura mediante galerías, dichas galerías se desarrollaran paralelamente al rumbo de la estructura mineralizada, a diferencia de estos diseños para la extracción, en este caso, el nivel inferior se desarrollan dos labores,

una de ellas la galería a lo largo de la veta hasta delimitar el tamaño del tajeo, paralela a esta se desarrollo una labor denominada “bypass” que sirve para la extracción del mineral, estas labores están comunicadas mediante cruceros espaciados cada 10 metros con una sección de 3 x 3 para el ingreso del equipo de limpieza y carguío. Los equipos que se emplean para el desarrollo horizontal para la perforación son los “jumbo” hidráulicos, para el carguío y transporte los “scooptram” y camiones de bajo perfil. También se desarrollaran chimeneas para la ventilación y otras labores para el echadero de mineral en otros niveles los cuales se desarrollaron con equipo “raise boring” con un diámetro de 4 pies. METODO DE EXPLOTACION El principio del método de “shrinkage” mecanizado es similar al shrinkage convencional, donde el mineral se excava en rebanadas horizontales, iniciándose en la base del tajeo y el avance es hacia arriba. Parte del mineral disparado es dejado en el tajeo sirviendo como plataforma de trabajo, mientras se siga realizando la operación tipo “upper drill” hacia arriba y además este mineral sirve como soporte para las paredes del tajeo. El mineral disparado incrementa su volumen, por lo que se extra un 30 a 40% continuamente para mantener una distancia apropiada para la perforación entre el techo del mineral roto que sirve de piso. La extracción de mineral se hace por medio de cruceros o “draw points” de 3 x 3 m. de sección espaciados cada 10 metros de centro a centro y están comunicados entre la galería y el “by pass”. Las dimensiones del tajeo son 40 metros de altura y 100 metros de longitud ; cuando el tajeo ha avanzado hasta el limite superior del planeado, son divididas con pilares intermedios que estabilizan las paredes, finalmente dichos pilares son recuperados cuando las operaciones de minado han sido completadas.

APLICACIONES       

Este método se aplica a depósitos de mineral que tenga las siguientes características: Vetas de alto buzamiento, mayor que el ángulo de reposo del material fragmentado, en San Rafael el buzamiento promedio es de 70 grados. El yacimiento del mineral es firme y competente Las cajas son relativamente estables y competentes. La veta tiene límites regulares El mineral es bastante homogéneo en concentración y leyes; la veta persiste en continuidad. El almacenamiento del mineral no es afectado por minerales de sulfuros que pueden oxidarse y descomponerse.

PRODUCCION Perforación.- la perforación del primer corte se realiza con “jumbo” a lo largo y ancho de la veta, que se desplaza sobre la galería, los taladros son ligeramente inclinados, posteriormente se continua los demás cortes sobre el mineral roto con maquinas perforadoras ligeras y barrenos de 7’11” de longitud con brocas de 1 ½ “ de diámetro que llegan a una vida útil promedio de 500 pies.

Características y parámetros de perforación

Longitud del taladro (m) Inclinación del taladro (grados) Avance efectivo/corte (m) Malla de perforación (m) Peso especifico del mineral (t/m3) t/taladro Longitud de tajeo (m) Altura del tajeo (m) N cortes/tajeo Taladros/guardia Potencia promedio (m) N guardias N taladros/corte N taladros/tajeo t/corte t/tajeo

2.1 75 1.9 0.8 x 0.9 3 4.1 100 40 19 60 2.7 2 375 7125 1540 29260

Voladura.- la malla práctica de voladura, densidad de carga, secuencia de iniciación y otros parámetros, son deducidos en base a algunas teorías de voladura de rocas, combinados con la experiencia práctica. Con explosivo se ha usado dinamita gelatinosa y el ANFO en los tajeos, iniciados con fanel MS, siendo las salidas en “V” o en trapecio. Características y parámetros de voladura

Dinamita Semigelatina ANFO Fanel Fulminante Cordón detonante Igniter cord Guia de seguridad Conectores Explosivo/taladro (Kg/Tal) EQUIPO ANFO/corte (Kg ) SCOOP WAGNER ST-2D ANFO/tajeo (Kg) SCOOP JARVIS CLARCK JS-350 Factor de carga (Kg/t) CAMION JARVIS CLARCK JDT-415 CARGUIO TRANSPORTE

CAMION JARVIS CLARCK JDT-426

65%, 1 1/8" x 7 65%, 1 1/8" x 7 MS N08 3PE, 5P Famesa 1.4 UNIDADES CAPACIDAD (yd3) 210 3 2.2 4000 3 3.5 0.14 4 10.5 ...