Curso Block Caving & Panel Caving

7/21/2019 Curso Block Caving & Panel Caving

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Introduccin a los Mtodos de Explotacin

Block Caving / Panel Cavingy sus variantes

Preparado por: Patricio Cavieres

Profesor part-time USACH

Preparado para: Tpico Especial USACH

2 Semestre 2007


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Material Bibliogrfico del Curso

Evolucin de los mtodos de Explotacin en la Mina El Teniente ,Tarea de Diplomado en Geotecnia y Geomecnica, U. de Chile, 1999,P. Cavieres.

Block Caving Geomechanics , The International Caving StudyStage I 1997-2000, JKMRC, Universidad de Queensland-Australia,2003, E. T. Brown.

Underground Mining Methods , SME, 2001, W. Hustrulid & R.Bullock Edits.

Techniques in Underground Mining , SME, 1998, R. Gertsch & R.Bullock Edits.

Proceedings del MassMin aos 2000 (Australia) y 2004 (Chile).

Dimensionamiento de distancias entre Puntos de Extraccin yNiveles de Produccin-Socavacin para Mtodo Panel Caving enRoca Primaria Mina El Teniente , Tesis de Grado Ing. Civil Minas,Universidad de Santiago, 2002, Juan C. Arce.

Parametrizacin y Criterios de Diseo aplicados al Sistema deTraspaso en Mina El Teniente , Tesis de Grado Ing. Civil Minas,

Universidad de Santiago, 2001, Karin Romn.


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Introduccin El BC y PC corresponden a mtodos de

explotacin por hundimiento gravitacional masivo.

Son mtodos de bajo costo y alta productividad,lo que los hace econmicamente atractivos.

Permiten un alto grado de mecanizacin con

tecnologas probadas. Mediante tecnologainnovadora permiten automatizacin (equiposLHD, trenes, camiones, correas transportadoras).

Muchos proyectos nuevos estn hoy siendodiseados con BC/PC.

Muchas minas de rajo abierto migrarn a faenassubterrneas con BC/PC.


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0

20000

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160000

1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000 2020 2040

YEAR

TON

NESPERDAY

Bingham Canyon

Climax

Salvador

Kiruna

Mount Isa

San Manuel

El Teniente

MiamiRidgeway

Emergenceofmodernmining

geomechanics.Foundingof

I

SRM

International

CavingStudy

ImperialCollege

underground

excavationsproject

Olympic Dam

Andina

Freeport IOZ/DOZ

Henderson

Malmberget

Palabora

PremierKidd Creek

Brown (2004)

0

20000

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1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000 2020 2040

YEAR

TON

NESPERDAY

Bingham Canyon

Climax

Salvador

Kiruna

Mount Isa

San Manuel

El Teniente

MiamiRidgeway

Emergenceofmodernmining

geomechanics.Foundingof

I

SRM

International

CavingStudy

ImperialCollege

underground

excavationsproject

Olympic Dam

Andina

Freeport IOZ/DOZ

Henderson

Malmberget

Palabora

PremierKidd Creek

Brown (2004)

Minas y Proyectos explotados por mtodos subterrneos

Las mayores capacidades de produccin son BC/PC


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Conceptos fundamentales

El mtodo de BC/PC se basa en hacer un corte basal

(inferior) horizontal al macizo rocoso (socavacin).

Aprovecha la energa gravitacional para propagar elhundimiento en altura.

Realiza la extraccin desde la infraestructura existentebajo el rea socavada.

Cuenta con un sistema de manejo de materiales para

transportar el mineral hasta exterior mina.


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Mtodo BC/PC: Propagacin del hundimiento en altura

Subsidencia: es el quiebre del macizo rocoso en altura por efecto de la socavacin yposter ior extraccin de mineral , lo cual produce una cavidad de mineral f racturado, cuyamanifestacin inicial en la superficie topogrfica es la depresin del terreno yposteriormente la generacin de una gran cavidad, llamada Crter de Subsidencia .


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Mina Climax, USA (1945) Mina Blyvoorui tzig, Sudfr ica (03.08.64)

Mina Henderson, USA (1987) Mina Ro Blanco, Chile (1989)

Efecto de la subsidencia en superficie (Karzulovic, 1999)


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Mtodo BC/PC: Efecto de la subsidencia en superficie


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socavacin

Propagacin del hundimiento

Extraccin del mineral

Hundibilidad (asegurar la propagacindel hundimiento en altura)

Fragmentacin

Subsidencia

Sismicidad (roca dura)

Colgaduras

Mtodos de induccin

Asegurar la socavacin basal

Estabil idad del nivel

Flujo gravitacional

Diseos ad-hoc para lagranulometra mineral

Estabil idad del nivel

Manejo de materiales

Conceptualizacin del BC/PC


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0

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100

MiningRockMassRating,

MRM

R

Hydraulic radius of the undercut area,H

R (m)

Caving zone

Stable zone

Transi

tionalz

one

INCA OESTE SECTOR

NORTHPARKES

ELTEN

IENT

ESCU

RVE

(PRIMARYORE

)

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MiningRockMassRating,

MRM

R

Hydraulic radius of the undercut area,H

R (m)

Caving zone

Stable zone

Transi

tionalz

one

INCA OESTE SECTOR

NORTHPARKES

ELTEN

IENT

ESCU

RVE

(PRIMARYORE

)

Hundibilidad: Nomograma de Laubscher

Flores & Karzulovic, 2003 b

HR = Area / Permetro


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Indices IRMR-MRMR (Laubscher y Jakubec)

INTACT ROCK STRENGTH

IRS

SPACING BETWEEN STRUCTURES

JS

CONDITION OF THE STRUCTURES

JC

GEOLOGICAL-GEOTECHNICAL INPUT

VOLUME (0.8)

PRESENCE OF STRUCTURES MINOR (0.6 to 1.0) PRESENCE OF CEMENTED STRUCTURES (0.7 to 1.0)

ADJUSTMENTS

REQUIRED

TOEVALUATE

IRMR

WEATHERING

(0.3 to 1.0)

MINING

INDUCED

STRESSES

(0.6 to 1.2)

RATING: 0 to 25 RATING: 0 to 35 RATING: 0 to 40

STRENGTH OF THE BLOCKS

THAT FORM THE ROCK MASS

BS

IN SITU ROCK MASS RATING (0 to 100)

IRMR

RATINGSTHAT

DEFINE

IRMR

ORIENTATION

OF THE

STRUCTURES

(0.63 to 1.0)

BLASTING

(0.8 to 1.0)

WATER

(0.7 to 1.1)

MINING ROCK MASS RATING (0 to 100)

MRMR

ADJUSTMENTS

REQUIRED

TO

EVALUATE

MRMR

INTACT ROCK STRENGTH

IRS

SPACING BETWEEN STRUCTURES

JS

CONDITION OF THE STRUCTURES

JC

GEOLOGICAL-GEOTECHNICAL INPUT

VOLUME (0.8)

PRESENCE OF STRUCTURES MINOR (0.6 to 1.0) PRESENCE OF CEMENTED STRUCTURES (0.7 to 1.0)

ADJUSTMENTS

REQUIRED

TOEVALUATE

IRMR

WEATHERING

(0.3 to 1.0)

MINING

INDUCED

STRESSES

(0.6 to 1.2)

RATING: 0 to 25 RATING: 0 to 35 RATING: 0 to 40

STRENGTH OF THE BLOCKS

THAT FORM THE ROCK MASS

BS

IN SITU ROCK MASS RATING (0 to 100)

IRMR

RATINGSTHAT

DEFINE

IRMR

ORIENTATION

OF THE

STRUCTURES

(0.63 to 1.0)

BLASTING

(0.8 to 1.0)

WATER

(0.7 to 1.1)

MINING ROCK MASS RATING (0 to 100)

MRMR

ADJUSTMENTS

REQUIRED

TO

EVALUATE

MRMR


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Definiciones bsicas (after Brown, 2004)

Block Caving (BC): un mtodo de explotacin de

hundimiento gravitacional masivo, en el cual el bloquemineralizado se prepara (desarrollo y construccin),socava y, posteriormente, se extraen las reservasmineras. Dependiendo del tamao del yacimiento,

dicho bloque puede representar el plan minerocompleto de la mina. Frente de explotacin esttico .

Panel Caving (PC): una forma de explotacin masiva

por hundimiento gravitacional, en la cual el yacimientose prepara, socava y extrae progresivamente en tajadas (paneles paralelos). Frente de explotacindinmico.


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Mtodo Block

Caving tpico

Desarrollo &Construccin

1

Socavacin

2

Extraccin

3

Agotado

4


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Mtodo PanelCaving tpico

Desarrollo & Construcc in1

Socavacin2

Extraccin3

Agotado4


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Mtodo PanelCaving tpico

Mina Henderson

(MassMin-2000)


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Secuencia general de explotacin en PC: Mina Henderson (MassMin-2000)


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Historia del BC

Shrinkage Stopping


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Historia del BC

Pillar Caving


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Historia del BC: sin pilar de proteccin


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Historia del BC: con pilar de proteccin


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Historia del BC

Evolucin del BC ySistemas de Traspaso


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Historia del BC

Mtodo BC actual


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Historia del BC: mtodo con scrapers


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Panel Caving y Variantes de Explotacin

Razones del cambio desde BC a PC

El BC se adapta a minerales de fragmentacin fina amedia (scrapers) y de menor dureza.

El PC naci por la necesidad de manejar unafragmentacin de mayor tamao y una roca de mayor dureza.

Esto signific incorporar la mecanizacin en lasoperaciones unitarias con la introduccin deequipos LHD, martillos picadores, niveles de

reacarreo (trenes, camiones o correas). Se aument el tamao de las excavaciones y de la

malla de extraccin (distancia entre calles y zanjas

de produccin).


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Mtodo PC actual


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Variantes de Explotacin en PC

-10

10

30

50

70

90

-70 -20 30 80 130

Distancia al Frente [m]

EsfuerzosP

rincipales

[MPa]

S1

S2

S3

Distancia al Frente de Socavacin (m)

Esfuerzos

Principales(M

Pa)

-10

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30

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70

90

-70 -20 30 80 130

Distancia al Frente [m]

EsfuerzosP

rincipales

[MPa]

S1

S2

S3

Distancia al Frente de Socavacin (m)

Esfuerzos

Principales(M

Pa)


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EXTRACCION SOCAVACION DESARROLLOS

NIVEL DE HUNDIMIENTO

ZONA DE

RELAJACION

ZONA DE

TRANSICION

ZONA DE

PRE-MINERIA



ZONA DE

RELAJACION

ZONA DE

TRANSICION

ZONA DE

PRE-MINERIA



ZONA DE

RELAJACION

ZONA DE

TRANSICION

ZONA DE

PRE-MINERIA

X



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PANEL CAVING CON HUNDIMIENTO CONVENCIONAL

DESARROLLO

D2

FORTIFICACIN DEFINITIVA

D3

PANEL CAVING CON HUNDIMIENTO CONVENCIONAL

DESARROLLO

D2

FORTIFICACIN DEFINITIVA

D3

PANEL CAVING CON HUNDIMIENTO PREVIO

DESARROLLOAREA

FORTIFICADA

D2

AREA SOCAVADA (Socavacin Previa)

D1

D3

PANEL CAVING CON HUNDIMIENTO PREVIO

DESARROLLOAREA

FORTIFICADA

D2

AREA SOCAVADA (Socavacin Previa)

D1

D3

PANEL CAVING CON HUNDIMIENTO AVANZADO

DESARROLLOFORTIFICACINDEFINITIVA

D2

AREA SOCAVADA

D1

D3

PANEL CAVING CON HUNDIMIENTO AVANZADO

DESARROLLOFORTIFICACINDEFINITIVA

D2

AREA SOCAVADA

D1

D3

Variantes de

Explotacin en PC


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UCL

EXL

VTL

RDL

M

INERA

LQUE

BRAD

O

AIRE

BATEA

PTO. EXT.

CALLE PIQUES


PC con Hundimiento Convencional (Flores & Karzulovic, 2004)


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EXL

VTL

RDL

UCL

MINER

ALQUE

BRAD

O

BATE

A

CALLE

PIQUES

AIRE


PC con Hundimiento Previo (Flores & Karzulovic, 2004)


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EXL

VTL

RDL

MINER

ALQUE

BRAD

O

AIRE

UCL

BATE

A

CALLE PIQUES


PC con Hundimiento Avanzado (Flores & Karzulovic, 2004)


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Mtodos de Induccin de Hundimiento en PC - HC

Forzamiento desde sub-niveles superiores (Tesis J. C. Arce)


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Diseos Mineros: N. Hundimiento

Block Caving

Panel Caving

H. Convencional

H. Previo y H. Avanzado


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Socavacin en Block Caving

Diseo Geomtrico del Nivel de Hundimiento en BC

Mina El Teniente, MassMin-2000

Di G t i d l Ni l d H di i t PC


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Socavacin en Panel Caving con H. Convencional

Diseo Geomtrico del Nivel de Hundimiento en PC



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Socavacin en Panel Caving con H. Previo/H. Avanzado




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Drawbell

30 m

14 m

5 m

14 m16 m MajorApex

Tipo Crinkle-Cut en HP/HA


Mina NorthParkes, MassMin-2000


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Diseos Mineros del N. Produccin

(Tesis J. C. Arce)

Curvas de Fragmentacin de mineral

Elipsoide de Extraccin vs Fragmentacin del mineral

Disposicin geomtrica de los Puntos de Extraccin

Tamao de los Equipos

Batea define distancia entre N.Produccin-N.Hundimiento

(tamao del Crown Pillar) Metodologa para definir Mallas de Extraccin


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Geometras del Nivel de Produccin en PC

Curvas de Fragmentacin

CURVA GRANULOMTRICA

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 50 100 150 200 250 300

TAMAO EJE MAYOR (cm)

PORCENTAJ

ED

ES

OBRETAM

AO

Pereira, 1995

Factor de Forma = 1 : 0.7 : 0.5

G t d l Ni l d P d i PC


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Fragmentacin del Mineral y su relacin con el Elipsoide de Extraccin


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Dimetro del Elipsoide de Extraccin


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Malla Cuadrada



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Malla Tipo Teniente



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Malla Tipo Henderson Espina de Pescado



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Elipsoides Tangentes

Elipsoides Traslapados

G t d l Ni l d P d i PC


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Malla Terica 17 x 20 m Malla Operativizada 17 x 20 m


Operativizacin de la Malla de Extraccin: Largo del Equipo LHD

Diseo Geomtrico del Nivel de Produccin en PC


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Diseo Geomtrico del Nivel de Produccin en PC

Mina NorthParkes, MassMin-2000


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Ismetrico de la Batea y del Crown Pillar

Geometras de la Batea en PC


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Seccin vertical a lo largo de la Zanja

Malla Teniente 17 x 20 m, HP/HA



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Seccin vertical perpendicular a la Zanja

Malla Teniente 17 x 20 m, HP/HA


Puntos de Extraccin en N. Produccin


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Sistemas de Traspaso de Mineral

(Tesis K. Romn)

Puntos de Vaciado (N. Produccin)

Cmaras de Picado (N. Martillos)

Piques (N. Produccin-N. Martillos-N. Transporte) Buzones (N. Transporte)

Salas de Chancado (N. Transporte)

Sistemas de Traspaso tpicos en Panel Caving


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Sistemas de Traspaso tpicos en Panel Caving

Sistemas de Traspaso: Puntos de Vaciado en N. Produccin


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p

Vista en planta

Sistemas de Traspaso: Puntos de Vaciado en N. Produccin


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Vista en seccin vertical

PV.7

Sistemas de Traspaso: Cmaras de Picado en N Martil los


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Sistemas de Traspaso: Cmaras de Picado en N. Martil los

Vista en planta

Sistemas de Traspaso: Cmaras de Picado en N Martil los


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Sistemas de Traspaso: Cmaras de Picado en N. Martil los


CP.4

CP.5

Sistemas de Traspaso: Piques cortos bajo el N Produccin


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Sistemas de Traspaso: Piques cortos bajo el N. Produccin

Sistemas de Traspaso: Piques largos bajo el N. Martil los


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Sistemas de Traspaso: Piques largos bajo el N. Martil los

Sistemas de Traspaso: Buzones en N. Transporte


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p p

Vista en planta



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p p




63/65

p p


EB.1

EB.2

Sistemas de Traspaso: Salas de Chancado


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Fin del Curso

Muchas gracias por vuestra atencin

Documents

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