EVALUACIÓN DE PROYECTOSRIESGOS ASOCIADOS EN LA MINERÍA SUBTERRRANEA
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Ing. Prev. Riesgos
La extracción del mineral crea una zona de hundimiento sobre la superficie por encima del yacimiento.
Las características de la roca constituyen el factor esencial del comportamiento del mineral frente al hundimiento.
El éxito en el hundimiento de un bloque, independiente de las características de hundibilidad de la roca, depende de los factores fundamentales que son:
A.- La base del bloque deberá fracturarse completamente; si se quedaran pequeñas áreas sin quebrar, ellas actúan como pilar, transmitiéndose grandes presiones desde el nivel de hundimiento hacia el de producción, las que pueden llegar a romper el pilar existente entre ellos, afectando completamente la estabilidad de las galerías del nivel de producción.
B.- La altura de socavación inicial proporcionada por la tronadura, debe ser tal que no se produzcan puntos de apoyo del bloque que impidan o afecten el proceso de socavación natural inmediata.
CARACTERÍSTICAS DE LA EXPLOTACIÓN POR HUNDIMIENTO
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En explotación de minas se denomina "caving" a toda operación destinada a provocar el hundimiento de la roca, mediante la utilización de los esfuerzos naturales que ejercen los terrenos alrededor de la zona de interés.
DEFINICION
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La estabilidad de ésta cavidad dependerá de sus dimensiones, competencia de la roca y de los esfuerzos existentes en el área. Si la resistencia de la roca, no es lo suficiente para soportar el cambio de solicitación, ésta socavará hasta llenar la cavidad con material fragmentado de distintas densidades. Una vez llena la cavidad se genera una fuerza de reacción que restablece el equilibrio.
El método de explotación por Block Caving se define luego, como el derrumbamiento de bloques por corte inferior, el mineral se fractura y fragmenta gracias a las tensiones internas y efecto de la gravedad.
La palabra bloque está referida al sistema de explotación, en que el yacimiento se divide en grandes bloques de varios miles de metros cuadrados.
PRINCIPIO DEL METODO
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Básicamente, el método de explotación Block Caving, es un sistema normalmente usado para extraer depósitos profundos, masivos, de bajas leyes en Cu,Mo, Fe.
Usualmente, la producción está en un rango de 10.000 tons. a 100.000 tons. por día.
La explotación por Block Caving, es un método económico bajo condiciones favorables.
En general, los yacimientos más favorables para la aplicación del método de hundimiento por bloques son los grandes intrusivos de cobre porfirico, yacimientos de Hierro, tanto sedimentarios como intrusivos, etc. Estos depósitos deberán estar ubicados a gran profundidad y deberán poder ser extraidos a costos inferiores que por un método a cielo abierto.
CAMPO DE APLICACION
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La explotación por hundimiento se basa en que tanto la roca mineralizada como la roca encajadora está fracturada bajo condiciones más o menos controladas. La extracción del mineral crea una zona de hundimiento sobre la superficie por encima del yacimiento.
Las características de la roca constituyen el factor esencial del comportamiento del mineral frente al hundimiento
Este tiene la ventaja de evitarla mezcla del mineral útil con el material proveniente de la roca encajadora.
En la explotación por Block Caving, por una parte, conviene minimizar las concentraciones de esfuerzos en el nivel de producción y pilar de protección, para mantener estables galerías de extracción; y por otra, conviene maximizar la concentración de esfuerzos sobre el nivel de hundimiento para producir la socavación y mejorar la fragmentación del mineral.
El éxito en el hundimiento de un bloque, independiente de las características de hundibilidad de la roca, depende de los factores fundamentales que son :
a) La base del bloque deberá fracturarse completamente.
b) La altura de socavación inicial proporcionada por la tronadura, debe ser tal que no se produzcan puntos de apoyo del bloque que impidan o afecten el proceso desocavación natural inmediata.
La extracción en cada punto debe ser controlada con sumo cuidado de manera de evitar contaminaciones del mineral con el estéril.
CARACTERISTICAS DE LA EXPLOTACION POR HUNDIMIENTO
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La explotación de un área se hace siguiendo uno de los siguientes esquemas:
Dividiendo el área en bloques cuadrados o rectangulares cuya dimensión mínima se relaciona con la hundibilidad de la roca y la máxima se diseña en función de parámetros operacionales y económicos. En este tipo de diseño deberán crearse barreras o pilares entre bloques hundidos para minimizar la dilución.
Diseñando paneles que abarcan el área desde un extremo a otro. En este caso el hundimiento es un proceso continúo a lo largo del área y se dejará una barrera de contención o pilar para impedir que el estéril del panel agotado diluya el mineral de la nueva explotación una vez hundido el panel.
Manteniendo un hundimiento continuo en ambas direcciones sin dejar barreras ni pilares. Este frente de hundimiento continuo impide la formación de puntos o líneas de alta presión y, por lo tanto, se tendrá menos problemas de estabilidad. Además permite una amplia flexibilidad para variar los ritmos de producción fijados.
Una vez definido el bloque para su explotación se inician los trabajos de preparación de galerías, que comprenden:
Galería de transporte
Galería de traspasos
Galería de hundimiento
Galerías de producción
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Se entiende por malla de extracción o también malla de tiraje, a la disposición geométrica de los puntos por donde se extrae el mineral en el nivel de producción de un sistema por "Block Caving".
En la zona que se está explotando, la extracción se hace a través de muchos puntos dispuestos en una malla que cubre el área hundida.
Para el diseño de estas mallas de extracción, se han usado diferentes formas: cuadradas, rectangulares, triangulares.
La separación de los puntos de extracción depende fundamentalmente de la granulometría del mineral obtenido, de la socavación natural y de los equipos usados para la extracción.
MALLA DE EXTRACCIÓN
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Los tres métodos básicos de flujo de extracción del mineral, comúnmente usados en la actualidad son:
Flujo gravitacional
Flujo mediante equipos LHD.
El tipo de flujo del material, diseñado para una operación de explotación, se enfocan en los siguientes aspectos:
Gasto de Capital y tiempo requerido para poner una operación de explotación, se enfocan en los siguientes aspectos:
Productividad, eficiencia y costos de operaciones.
Grado de seguridad en la producción
Porcentaje de recuperación del depósito, tanto en tonelaje como en ley.
FLUJO DE EXTRACCION DEL MINERAL
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La altura de socavación se define como la distancia vertical existente entre el piso del nivel de hundimiento y la base suspendida del bloque resultante de la Tronadura.
En la práctica, la altura de socavación así definida debe superar a la altura del cono formado por el ángulo de reposo del mineral. Lo que se pretende es evitar que la roca fracturada que se acumula a partir del espacio limitado por los bordes de las chimeneas, no alcance una altura de socavación producida por la tronadura, ya que de ser así, la roca acumulada serviría de apoyo al bloque cuya base se ha socavado impidiendo o dificultando el desplome posterior.
La altura del cono formado por el ángulo de reposo depende fundamentalmente de la distancia entre los puntos de extracción, ya que, mientras más grande sea ésta, mayor será la base del cono y por ende su altura. Este factor en la práctica está limitado por el alcance de la barrenadura, ya que a medida que aumenta la altura del cono, de mayor longitud habrán de ser las perforaciones necesarias para superarla.
La altura del cono también depende en menor escala, de la granulometría del mineral, mientras más fina se formarán conos de menor altura, y a la inversa colpas de mayor tamaño formarán conos de mayor altura.
ALTURA DE SOCAVACIÓN
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La altura de la columna mineralizada se justifica en lo siguiente :
Para justificar los altos costos de desarrollos primarios y secundarios.
Para asegurar una buena socavación.
Los principales factores que tienen directa relación con la altura de los bloques son :
1. Amortizaci6n de la infraestructura.
2. Estabilidad del nivel de producción.
3. Dilución y perdida de mineral.
4. Distribución de leyes en altura.
5. Fragmentación.
6. Planificación.
8. Experiencia mundial.
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Esta variante del método de explotación es aplicable a yacimientos o sectores en los cuales la competencia de la roca permite principalmente usar fuerzas de gravedad como método de traspaso de mineral.
El grado de fracturamiento obtenido permite la utilización de embudos, los cuales se encuentran conectados a buitras en donde la distribución y traspaso de mineral es controlado por buitreros.
La utilización de estas variantes esta aún vigente en el sector Teniente3, lsia Estandars, Quebrada Teniente. sector principalmente son mineral secundario, utilizando una malla de extracción de 10 x 10.
Método Block Caving Extracción Gravitacional :
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La diferencia fundamental con la variante anterior corresponde la utilización de un martillo picador como una forma de distribución y reducción de tamaño del mineral en el pto. de extracción, debido a una mayor competencia de la roca las colpas de mayor tamaño también lleva asociada una variación del diseño minero, la que se ve materializada en la construcción de zanjas y reforzamiento de los puntos de extracción.
Método Block Caving con Reducción Mecanizada
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Cuando el limite inferior de la mineralización llega hasta el nivel de transporte o cercano a él, una infraestructura de pique de traspaso requiere de una cantidad considerable de metros en la extensión vertical, por lo que se prefiere utilizar este sistema, reduciendo así la distancia entre el nivel de producción y el nivel de transporte.
Método Block Caving Extracción con Scraper
GALERIA DE ARRASTRE A NIVEL DE TECHO DE AVANCE DE
TRANSPORTE SECUNDARIO
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Ing. Prev. Riesgos
La disminución paulatina de áreas con mineral secundario requirió de un diseño y metodologia tendiente a explotar satisfactoriamente la reservas de mineral primario, una estrategia de solucionar los problemas vislumbrados debido al tipo de fracturamiento del mineral (colpas de mayor tamaño) y la baja productividad del método convencional.
El hundimiento o incorporación de nuevas áreas a la producción es realizado en forma continua, por puntos de extracción, a diferencia con el método convencional en donde el hundimiento es realizado en forma discreta.
Las dimensiones de las colpas requieren de la construcció de un nivel de reducción intermedio, entre el nivel de producción y el nivel de transporte , en donde las cámaras de picado, los martillos picadores estacionarios o semi-móviles reducen de tamaño las colpas antes deser enviadas al nivel de transporte.
La implementación de este método esta vigente en los siguiente sectores :  Teniente 4 LHD (33.000 TPD), Regimiento (7.000 TPD), lsla Martillo (4.800 TPD) y posterior se utilizara en los proyectos Esmeralda (45.000 TPD), Diamante Norte y Diamante Sur (45.000 TPD).
Método Panel Caving (Block Caving Extracción Mecanizada (LHD))
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EXTRACCION DE MINERAL
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Ing. Prev. Riesgos
La hundibilidad es uno de los aspectos críticos para la factibilidad de explotación por le método Block Caving, por ello existe un índice para predecir ésta hundibilidad.
Estos factores son:
INDICE DE HUNDIBILIDAD
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La interpretación en térmicos de hundibilidad es de acuerdo a la siguiente clasificación:
INDICE DE HUNDIBILIDAD