Nuevas tecnologías para el manejo de materiales en minería subterránea

Prof. Víctor Encina M.Consultor Senior de Minería

SEPTIEMBRE 2008

Gerenpro Ingeniería SAC. (Perú). CONTENIDO

• INTRODUCCIÓN• EL MANEJO DE MATERIALES CONTINUO• IMPACTO EN EXPLOTACIÓN SUBTERRÁNEA• EJEMPLOS DE APLICACIÓN

MOTIVACIÓN

¿Por qué desarrollar tecnología para el manejo de materiales en minería subterránea?

• Porque las explotaciones a cielo abierto están llegando al límite de profundidad segura y rentable

• Porque por consideraciones ecológicas cada vez se necesitará más explotaciones subterráneasMover menos material Menos residuos y menos consumo de

energía

Nuevas tecnologías para el manejo de materiales en minería subterránea

INTRODUCCIÓN:MINERÍA SUBTERRÁNEA CONVENCIONAL

EL PROCESO MINERO

• ARRANQUE– FRACTURAR

– FRAGMENTAR

– EXTRAER

• TRANSPORTE– TRASLADAR

• BENEFICIO– SEPARAR

ARRANQUE

TRANSPORTE

$

PLANTA

MINA

SEPARAR

GERENPRO INGENIERÍA SAC - Av. República de Panamá 3505 San Isidro, LIMA, PERÚ Telèfono: (511) 7158099 Fax (511) 7171458

• MÉTODOS DE ARRANQUE

– Fracturar

– Fragmentar

• MANEJO DE MATERIALES

– Trasladar

– Elevar / Descender

Fragmentar

macizo IN SITU

Extraer

mineral fragmentado

DIAGRAMA DE PROCESO

Tpte. Intermedio

Tpte. Principal

Pique

Pique

EJEMPLO PROCESO MINA SUBTERRÁNEA

• Arranque– Cambio de naturaleza del material

– Transformar sólido in situ en pilas de material granular (muy grueso)

• Técnicas de arranque– Hundimiento

– Voladura (Explosivos)

EL “ARRANQUE”

Socavación de la base

Mineral in situ

Material quebrado o sólido sin valor

(Dilución)

Campo seesfuerzos

ARRANQUE POR HUNDIMIENTO

Techo desplomado

VOLUMEN RELLENO CON MATERIAL DESPLOMADO”

COLAPSO DEL “TECHO”

Aumento deesfuerzos

Aumento deesfuerzos

Extracción de mineral

Fracturamiento de roca

Repetición del efecto

“socavación basal”

Bloques que caenDesplome de techo

PROPAGACIÓN DEL HUNDIMIENTO

Concentración de esfuerzos

Sismoinducido

Mantener lleno para evitar

efecto pistón

PROPAGACIÓN DEL HUNDIMIENTO

Extracción sin

restricciones

Espaciamientoacorde con diámetro de

elipsoides de tiraje

Diámetro depende del tamaño de

fragmentos

Contacto con diluyente

FASE DE RÉGIMEN

20% a 30% del sólido extraído al

completar la fragmentación

ARRANQUE POR VOLADURA

• La roca se fragmenta mediante el uso de explosivos– Perforación de pozos

– Carga explosiva en los pozos

• Ejemplos en minería subterránea– Caserones

– Cámaras y Pilares

Voladura en Caserones

Perforaciónde Bancos

PerforaciónHorizontal

Voladura en Caserones

MANEJO DE MATERIALES

• EXTRACCIÓN

• Gravitacional

• Por Arrastre

• Por Cargadores

• TRANSPORTE

• FFCC

• Camiones

• Cintas Transportadoras

EXTRACCIÓN GRAVITACIONAL

EXTRACCIÓN POR ARRASTRE

Cable detracción

cable de retrocesoPala

huinche base de concreto

Reja de protección

del operador

polea de cola

Poleas guías

Chimenea

Puntos de recepción

Extracción por cargadores

TRANSPORTE POR FERROCARRIL

• Gran Capacidad y Largas Distancias• Alta Inversión  Uso si mina es de larga vida útil• Accionamiento Eléctrico o Diesel• Permite alto grado de automatización

TRANSPORTE POR CAMIÓN(Carguío con Cargador Frontal)

• Alta Flexibilidad• Accionamiento Diesel (pocas aplicaciones con Trolley)

TRANSPORTE POR CAMIÓN(Carguío por Buzón Gravitacional)

TRANSPORTE POR CINTAS(Material Grueso)

• Gran Capacidad y Largas Distancias• Accionamiento Eléctrico • Permite alto grado de automatización

DIFICULTADES DEL PROCESO(TODO PORQUE LA FRAGMENTACIÓN ES INCOMPLETA)

Transporte intermedio

TransportePrincipal

Material muy Grueso

PIQUE

TransportePrincipal

TransportePrincipal

arranque

macizo in situ

mineral fragmentado

Reducción SecundariaReducción Secundaria

ARRANQUECOLPAS

TRANCASy REDUCCIÓN SECUNDARIA (“CACHORREO”)

EXTRACCIÓN INTERMITENTECARGADOR FRONTAL

(LHD=CARGAR BALDE + TRASLADO)

INFRAESTRUCTURA DE GRAN TAMAÑO

FORTIFICACIÓN REPARACIÓN

Nuevas tecnologías para el manejo de materiales en minería subterránea

EL NUEVO MANEJO DE MATERIALES

¿Cómo mejorar?

¿Y si transporto a tamaño final

…ahh?

QUIEBRE TECNOLÓGICO

intermedio

Principal

PIQUE

FUNDAMENTO

• Trituración Temprana– Voladura más efectiva (fragmentos más pequeños)

– Incorporar la Reducción Secundaria como elemento del proceso regular. No como una excepción

• Trituradores Bajo Perfil– “Sizer” / Tambor de impacto

Triturador de Bajo Perfil• Traslado por Galerías de

Tamaño Corriente

• No requiere Cavernas Especiales

NUEVO MODO DE EXTRACCIÓNEXTRACCIÓN

• Equipos estacionarios– Facilidad para operación remota y/ automática (no navegan)

– Traslado continuo a Triturador

• Reducción Secundaria– Efectivamente excepcional

– Descarga de puntos de extracción por el fondo

-Equipos extractores estacionarios en puntos de extracción-“Quita y pon” para permitir descolgar Calle producción:

- Transportador continuo

Triturador BP

Pique de traspaso

Galería de servicios

MÓDULO DE PRODUCCIÓN EQUIPO EXTRACTOR

Balde “sumergido” en la pila“Quita y Pon”

Placa desplazable(“dozer feeder)

Sistema de empuje

TRANSPORTE

• Equipos estacionarios = Operación remota

• Conceptos básicos: operación continua, manejo de grandes colpas y trituración temprana

• Manejo de materiales gruesos sin parrillas

ORIGEN DE LA REDUCCIÓN SECUNDARIA

• Una “colpa” queda definida por el tamaño de la abertura de las parrillas de control.

• Toda “colpa” de tamaño superior a esa dimensión debe ser reducido

Rango mm % peso parcial % peso acum Observaciones

< 300 17 17 Compatible con correa transportadora

300-1000 46 63 Manejable en balde y pasable por parrilla1m

1000-1500 24 87 Reducir a 1 m para pasar por parrilla

> 1500 13 100 Reducir a 1 m para pasar por parrilla

REDUCCIÓN SECUNDARIA MC(Material mejor fragmentado)

• La actividad de reducción secundaria disminuye de un 37% a sólo un 8% del material. Es decir, disminuye en un 78%.

• El efecto de la mejora en fragmentación no es relevante.

• Lo que cambia es la definición de “colpa”: Antes era todo lo mayor a 1 m, ahora es todo lo mayor a 1,5m (en el futuro mayor a 2m)

Rango mm % peso parcial % peso acum Observaciones

< 300 20 20 Compatible con correa transportadora

300-1000 51 71 Manejable por extractor, transportador continuo y triturador

1000-1500 21 92 Manejable por extractor, transportador continuo y triturador

> 1500 8 100 Reducir a 1,5 m para pasar por el triturador

Nuevas tecnologías para el manejo de materiales en minería subterránea

IMPACTO EN EL NEGOCIO

¿Cómo mejorar?

• MINA SUBTERRÁBEA 4.500 TPD• Sistema de Arranque común y Manejo de Materiales diferente• Se asume 2 Caserones en Operación•3 posibles distancias Mina-Superficie (3.000, 1.500 y 750m )

COSTO DE INVERSIÓN

Equipo US$/UNIDAD FlotakUS$

LHD 6t 500 2Camiòn 35t 900 3000 1500 750

Flota 9 5 2900 1500900 750

Triturador en superficie 800 1INVERSIÓN CAMIONES 8100 4500 1800INVERSIÓN OTROS 1800

TOTAL INVERSIÓN  KUS$ 9900 6300 3600

Distancia a Superficiem

SISTEMA CONVENCIONAL

COSTO DE INVERSIÓN

Equipo US$/UNIDAD FlotakUS$

Extractor 150 4Panzer Cabezal 400 2Panzer Cuerpo US$/m 8 160Triturador Interior Bajo Perfil 1200 1Cinta Transp Cabezal 200 1Cinta Transp Cuerpo US$/m 1,5 3000 1500 750

Triturador en superficie 1INVERSIÓN CINTA TRANSP. 4500 2250 1125INVERSIÓN OTROS 4080

TOTAL INVERSIÓN  KUS$ 6300 4050 2925

Distancia a Superficiem

SISTEMA CONTINUO

AHORRO INVERSIÓN  KUS$ 1320 ‐30 ‐1605

COSTO DE OPERACIÓN

Equipo US$/H US$/T

LHD 6t 80 0,40Camiòn 35t 100 3000 1500 750

US$/H 2,29 1,14 0,57Triturador en superficie 0,21COPEX  CAMIONES 2,29 1,14                0,57COPEX OTROS 0,61

TOTAL COSTO OPERACIÓN 2,90 1,75 1,18

Equipo US$/H US$/T

Extractor 0,22Panzer 0,33Triturador BP 0,25

3000 1500 750Cinta Transportadora 1,08 1,05 0,99

COPEX  CAMIONES 1,08 1,05                0,99COPEX OTROS 0,80

TOTAL COSTO OPERACIÓN 1,69 1,66 1,60

AHORRO COPEX KUS$ 1,206           0,093 ‐0,419

Distancia a Superficiem

SISTEMA CONVENCIONAL

Distancia a Superficiem

SISTEMA CONVENCIONAL

• El punto de quiebre entre una tecnología y la otra estáalrededor de 1500 m

• En minas distantes más de 1500 m de superficie el sistema continuo es más barato en inversión y operación

CONCLUSIONES

OPERACIÓN EXTRACTOR + TRANSPORTADOR