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Room and Pillar and Sublevel StopingMtodos de
ExplotacinSubterrneosMediana Minera
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Room and Pillar (RAP)Es un Mtodo de explotacin mediante el
arranque de caserones dejando pilares para el soporte de las cajas.
Es un mtodo simple, debido bsicamente a que a medida que se avanza
en la extraccin del mineral, se van dejando pilares para dar
soporte a las reas explotadas y brindar proteccin al personal y
equipos.Su aplicacin se realiza principalmente en mantos de poco
espesor; ejemplo de ello son: depsitos sedimentarios de carbn,
caliza y arcillas de cobre, en areniscas con contenidos de plomo,
en mantos de carbn, de sal y potsicos.
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Room and Pillar
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Descripcin RAPEl RAP: Mtodo donde la mineralizacin es recuperada
de caserones abiertos y se dejan pilares de mineral para soportar y
controlar las paredes y luz entre pilares. La mxima recuperacin de
mineral se logra dejando pilares lo ms pequeo posible, es deseable
que las cajas del manto permanezcan en lo posible intactas; pero,
cuando ello no es posible, se pueden reforzar el techo de los
caserones y pilares con pernos de anclaje cementados o mecnicos.
Los pilares normalmente son arrancados sistemticamente, pueden
tener cualquier forma y seccin, cuadrados, circulares en forma de
paredes alargadas, El mineral contenido en los pilares no es
recuperado y por esto, las minas no lo incluyen como reservas de
mineral.
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DesarrollosLa explotacin del manto por medio de caserones y
pilares requiere slo de un mnimo de trabajo de desarrollos. Las vas
de transporte para el movimiento del mineral y comunicacin entre
caserones en explotacin, son ordenadas al interior de la mina segn
el avance experimentado por la extraccin de mineral desde los
caserones, los que perfectamente pueden seguir ruta por zonas ya
explotadas
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Produccin una faseLa produccin en base a caserones y pilares, en
yacimientos horizontales o de escaso buzamiento de 4 a 9 metros de
potencia con techo de mineral competente se puede explotar en un
solo escaln, aplicando tcnicas modernas de perforacin y tronadura.
En este caso, el avance de la explotacin, se realiza tal como si
fueran galeras normales, donde la dimensin de la labor es igual en
ancho y alto, dando lugar a los caserones, los que de acuerdo a
condiciones geolgicas favorables, estos pueden ser largos y con
grandes caras de perforacin, parejas tiles para la mecanizacin de
la produccin.
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Room and Pillar
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Produccin dos fasesCuando el manto mineralizado se presenta de
gran altura, hasta 30 metros, la explotacin se realiza en etapas.
Se comienza en la parte superior, de igual forma a lo descrito para
un escaln, controlando pared y techo, mediante la colocacin de
pernos de anclaje en los lugares que corresponda y aprovechando la
altura de esta fase. La segunda etapa es explotada por banqueo, ya
sea en una etapa o ms escalones o peldaos, manteniendo planos
horizontales, usados para desarrollar la perforacin vertical de
gran dimetro y la tronadura de bancos que es la ms usada
convencionalmente. La perforacin horizontal tanto en la primera
como en la segunda fase, prcticamente es una alternativa, con
avance similar al de galeras, limitados a la longitud de
perforacin.
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RAPDos Fases
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Room and PilarCuerpos mineralizados mantiformes y de baja
potenciaLa calidad de la roca de caja y mineral deben ser
competentes Se dejan pilares para mantener el techo y las paredes
establesSe deben disear los pilares y los caserones para maximizar
la recuperacin de mineralCuerpos mineralizados con potencias
mayores a 10m y menores a 30 m se explotan por sub-niveles desde el
techo al piso.Baja dilucin menor a 5%Recuperacin baja menor a
75%Costo de produccin 10-20 US$-t
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Room and Pillar
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Navo
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EL Toqui ChileDiseo:Casern: 11 [m] de anchoPilar: seccin
cuadrada de 8 [m] x 8 [m].Produccin: 60.000 tma concentrado de
Zinc, Extraccin: Realizada en 2 fases
Fase I: Extraccin primaria 3 etapas:
Etapa 1: Generacin de galeras (denominadas calles y cruzadas)
separados sus ejes por 19 [m]. Seccin cuadrada de 6,0 [m] x 5,5
[m].Etapa 2: Desquinchado de galeras (ensanche hasta alcanzar los
11 [m] del casern).Etapa 3: Banqueo del casern, consistente en la
explotacin del suelo del casern para explotar toda la potencia del
manto.
Fase II: Extraccin Final, consiste en la recuperacin de los
pilares bajo restriccin de que el radio hidrulico se menor a 8.
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EL Toqui Chile
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EL Toqui Chile
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EL Toqui ChileEQUIPOS
Desarrollos: Rampas con pendiente mxima del 15% y seccin 33
[m2]. Perforacin mediante Jumbo Electrohidrulico.
Carguo: Desde punto de extraccin hasta stock por medio de
equipos LHD TORO 500d y TORO 400 de 8 y 5 [yd3]
respectivamente.Desde stock hasta equipos de transporte se utiliza
un Cargador Frontal Volvo de 3,5 [yd3].
Transporte: Desde interior mina hasta planta de procesamiento de
mineral se utiliza Camin Dumper CD40 BELL de 40 toneladas.
Ventilacin: Ventilador SERMITEC de 125 HP.Mangas de dimetro 1,5
[m] para llevar aire fresco a sectores crticos.
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A saber del Room and PillarCaractersticas de la Roca y
mineralesVentajas y desventajasVariantes del mtodoMecanizacin:
Perforacin, carguo y transporteCaractersticas de los pilaresEtapas
en el avance de la explotacinTipos de accesosInfluencia de la
profundidad en los pilaresVentajas de la perforacin en banco en
segunda faseVentilacinFactores que afectan la productividad
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Acceso al RAPAcceso horizontal a travs de tneles
(socavones)Pique, cercano al centro de gravedad del cuerpo
mineralizadoSe debe profundizar hasta un nivel donde se puedan
instalar buzones y estaciones de chancadoEl peinecillo del pique
debe estar en un sector donde no se afecte la estabilidad de
esteRampa Pendiente mxima de 8% si se utilizan cargadores frontales
o camionesSi se instala correas se puede llegar hasta 15%Se debe
excavar un acceso de transporte del cual se puedan construir
cruzados de produccin de los cuales se puedan preparar accesos a
los caserones en produccin
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Mtodos de Extraccin
Frente completa Mltiples nivelesPilares largosCaving room and
pillar
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Mtodo de Frente CompletaSe utiliza para mantos de hasta una
potencia de 6-9m Se perfora toda la frente utilizando la tcnica de
perforacin VCutEn general este mtodo es de baja productividad pero
posee menor dilucin y mayor recuperacin que mantos de mayor
potencia
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Mltiples NivelesPara cuerpos de una potencia hasta 30mPara
cuerpos de mayor potencia se prefiere utilizar el mtodo de sublevel
stopingEn este mtodo la perforacin se puede realizar por banqueo
con la preparacin de un subnivel de perforacin superior o por
mltiples subniveles preparados en realce, en que cada subnivel es
del orden de 4m de alto
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Mtodo de Mltiples Niveles
Cuerpos que poseen una geometra irregular o buzamiento mayor a
8% y menor a 35%Se definen mltiples niveles en que el piso de cada
nivel se acomoda a la pared pendiente del yacimiento
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Mtodos de Pilares LargosSe generan grandes caserones rodeados de
muros o Rib PillarsSe utiliza generalmente en minera no metlica y
la idea es utilizar los caserones para el procesamiento de las
arenas petrolferas, nitrato u piedras ornamentalesLa recuperacin de
este mtodo de explotacin es bajo y no se utiliza en minera metlica
Se utiliza en yacimientos de baja profundidad y largas extensiones
200x800 m
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Caving Room and PillarPotencias de hasta 2.5 m y profundidades
de hasta 250mSe realiza una extraccin de pilares en retroceso
induciendo el hundimiento de las zonas explotadasGenera subsidencia
y podra producirse prdidas de mineras producto del colapso de la
frente.
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VentilacinComplejo debido al tamao de los caseronesLa cantidad
de flujo se regula a travs de tapados de madera y en circunstancias
puertas metlicasEl flujo promedio debe ser del orden de 30-40 m/min
y en las frentes de 120-140 m/min
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Configuraciones de Carguo y TransporteLHDLHD y camin bajo
perfilLHD-Cargador frontalLHD-Cargador frontal
CaminLHD-Cargador-CorreaOtras alternativas
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Secuencia MineraSe realiza un acceso de preparacin al centro del
cuerpo mineralizado el cual se reviste de dos muros (rib pillars)
del cual se deben generar al menos 5 accesos a caserones por cada
ladoEntre cada casern se deben distribuir las operaciones unitarias
de perforacin, carguo de explosivos, fortificacin, y carguo de
produccin.Tpicamente se requieren 7 a 10 frentes por bloque para
tener produccin continua incluyendo todas las operaciones
unitariasPara definir la secuencia minera se deben realizar modelos
de modo de evitar zonas de sobre esfuerzo y a la vez combinar con
el uso eficiente de los recursos de equipos mineros
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Comparacin de productividad de mtodos continuos de excavacin
versus mtodos convencionales
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POST ROOM AND PILLAR La minera por post and pillar, se llama a
una distribucin de caserones y pilares que se explotan en corte y
relleno de caserones. La explotacin por post pillar recupera la
Mineralizacin en capaz horizontales, comenzando en los niveles
inferiores, en las capa ms profundas de la zona mineralizada y
avanzando en forma ascendente.A medida que la explotacin avanza,
Los pilares que soportan el techo, se pierden por el relleno de los
caserones. El material utilizado en el relleno, es relave trado
desde la superficie, el mtodo requiere que se mantengan pisos
horizontales, para no afectar la extraccin de las siguientes capas
de mineral y tambin el movimiento de la maquinaria. El relleno de
los caserones alarga el soporte de los pilares contribuyendo a dar
un mejor soporte al pilar.
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Post Room and PillarPost
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Post Pillar Cut and FillFalconbridge Niquel Mines, and Elliot
Lake Uranium minesCuerpos que poseen una mediana calidad de roca y
se encuentran con buzamiento mayor a 8%.Se desarrolla un room and
pillar en la base y se comienza a excavar el techoo de los
caserones, luego se inyecta relleno hidrulico para poder acceder al
siguiente corteLos pilares son cuadrados de 6.1 mLos caserones
tienen una dimensin de 13.4x 9.1 m lo cual produce una recuperacin
de 87%Muros son dejados para separar las unidades de explotacin y
proveer soporte a los accesos principales.
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Post Room and Pilar MiningVariacin del mtodo de Room and
PilarCuerpos con potencias mayores a 30m e inclinados (menor a 20
grados)Comienza en la parte inferior del cuerpo mineralizado y se
extiende en la vertical por sub-nivelesUna vez realizada la
perforacin, tronadura, carguo y transporte del mineral se procede a
rellenar el casern tpicamente con colas de relaves mezcladas con
cemento.El relleno aumenta el confinamiento permitiendo disear con
un menor factor de seguridad y por lo tanto maximizando la
recuperacin
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ProductividadTiempo de preparacin del casernTpreVariables
Productivas a considerar: Productividad del sistema de transporte
principal correa, pique, etc. (PT1)Productividad del sistema de
transporte secundario (PT)Productividad del sistema de
carguo(Pc)Operaciones Unitarias(tp, Ttr, tF)
Tpre
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Costos
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Mtodo subterrneo
Sublevel Stoping
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Sublevel Stoping
Principal mtodo de explotacin mediana minera
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Sublevel StopingPrincipio: Este mtodo consiste en arrancar el
mineral a partir de subniveles mediante disparos efectuados en
planos verticales a los subniveles, los barrenos para efectuar la
tronadura pueden ser paralelo en vetas angostas o en abanico (toda
direccin) en el caso de vetas potentes, cuando la mineralizacin se
presenta en forma de bolsones de mineral, tambin, se puede aplicar
barrenos paralelos con intercalacin de pilares en el nivel de
perforacin
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Vista general del mtodo
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Sublevel StopingCAMPO DE APLICACIN: Vetas estrechas: Desde vetas
con pendientes fuertes y espesores de hasta 1,0 m a vetas con
pendiente de por lo menos 50 de manera que el mineral competente
Escurra slo por efecto de la gravedad, sobre las cajas del yacente
que deben tener una roca tambin competente, en ambas cajas y una
mineralizacin regular en sus contornos.Vetas ponientes o mantos:
cuya pendiente deseable sea mayor a 60 con respecto a la
horizontal. En este caso adems se requiere que las caractersticas
mecnicas del mineral como de la roca adyacente sean de buena
calidad, para reducir la dilucin y tambin por razones de
seguridad.Cuerpos masivos: Se requiere tambin buenas caractersticas
del mineral y de la roca comprometida.
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Campo de aplicacin
Vetas estrechas
Mantos
Cuerpos masivos
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Sublevel StopingDiseo de caseronesEstimar EsfuerzosEstablecer
luz mxima de techo y pared colganteDiseo de losas con mtodos de
PakalnisAnalizar orientacin de caserones longitudinales o
transversales
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Vista general del mtodo
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Mtodo de explotacin : Sublevel stoping con tiros largos
Ritmo de produccin: 50.000 t.p.m
Reservas explotables: 4.5 millones de toneladas
Ley: 1.61% CuT 1.50% Cu ins.
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SLS Mina Navo
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SLS Espesor mineralizacin grande
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SLS Espesor mineralizacin grande
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Infraestructura principalGalera de zanja.Galera de transporte
principal.Estocada de carguo.Zanja.Casern (stope).Subniveles de
perforacin.
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CasernSLS
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Narrow Vein MiningVetas con potencias menores a 3mDiseo caso a
casoSe alcanza mecanizacin en algunos casosAlto costo
100$/tUtilizados en depsitos de alta ley 20 ppm de oro
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Minera de Vetas Angostas (Narrow Vein Mining)Gymbie Eldorado
Mine, AustraliaVeta es 0.9 m de ancho La galera de perforacin es de
2.5 m de ancho
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Divisin de la veta caserones a explotar
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Sub Level StopingCuerpos mineralizados con orientacin semi
verticalRoca mineral y de caja competenteLa perforacin se realiza
con martillos que varan desde 50 mm a 200mm dependiendo del largo
de perforacinRecuperacin 50-80% principalmente debido a los muros y
losasDilucin vara entre 3-10% de material diluyente de la pared
colgante y techoMuros y losas pueden ser recuperados a travs de
tronadura masiva la cual debe ser diseada y planificada como parte
del mtodo de explotacinRequiere un alto nivel de preparaciones
mineras las cuales se realizan en mineralLa productividad del mtodo
es del orden de 500-1800 tpd por casern en produccin.
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Desarrollo
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Esquema del Mtodo de SLS
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Sublevel StopingPrincipales criterios: Mineral competente y roca
de caja estable Cuerpo mineralizado regular ngulo de inclinacin de
la veta > al de reposoRecepcin del mineral: zanja comunicada a
estocadas con salida a una galera de produccin El mtodo requiere:
de inversin en desarrollos y en la adquisicin de equipos de
perforacin y de carguo y transporte de alto rendimientoExtraccin
del mineral: Scoop y camiones de bajo perfil
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Dimensionamiento de los caseronesDepende bsicamente de las
caractersticas del macizo rocoso y el entorno de esfuerzosSe disea
para minimizar dilucin y maximizar recuperacin.El largo y el ancho
del casern estn determinados por la cantidad de dilucin a incluir
en el mtodo los cuales son funcin del macizo rocoso (nmero de
estabilidad) y el rea a abrir (radio hidrulico)El alto del casern
est tambin definido por el largo mximo a perforar (tpicamente max
80m)
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Disposicin de Caserones Caserones TransversalesCaserones
Longitudinales
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Aplicacin de LongHole Open StopingSe utiliza en cuerpos de baja
potencia menor a 6mLa altura del casern no supera los 25
mPerforacin y tronadura se realiza por el nivel de produccinEl
carguo se realiza con equipo LHD telecomandado
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Sublevel StopingSe utiliza en cuerpos de seccin transversal
irregularLa distancia entre subniveles de perforacin es de 10-20mSe
utiliza una zanja recolectora la cual se conecta a un nivel de
produccin a travs de puntos de extraccinEl burden varia entre
0.7-2m
Pique de produccin
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Sublevel StopingZanjaPuntos de ExtraccinNivel de
ProduccinPiqueZanjaNv de PerforacinNv de PerforacinPlantaPerfil
LongitudinalChimenea Cara Libre
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LBH Open StopingSe utiliza en cuerpos de alta potencia y
regularesSe utiliza perforacin LBH de alto dimetro para alcanzar
largos de perforacin de hasta 80m.La zanja se perfora en retroceso
desde la galera de zanjaEn un extremo del casern se crea una
chimenea cara libre para generar el corte inicialEl burden en este
mtodo varia en el rango 1.5-3m
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Ejemplos-1Fierro
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Ejemplo -2Planta Nv de Perf.Secc Transv.
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SLS Mina El Soldado
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Costos
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Longhole and Sublevel Open StopingLonghole Open StopingSublevel
Open Stoping
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Longhole and Sublevel Open StopingEl cuerpo mineralizado es
dividido en diferentes caserones separados por losas y murosLa
productividad del casern es proporcional a su tamaoLa estabilidad y
dilucin de un casern es inversamente proporcional a su tamaoSe
utiliza open stoping en las siguientes condiciones:La inclinacin
del cuerpo mineralizado excede el ngulo de reposo del mineralRoca
de caja y mineral competente (2B)Cuerpo mineralizado de paredes
regularesEl mtodo de longhole open stoping posee una mayor
productividad pudiendo lograrse subniveles de perforacin en el
intervalo 60-100m con martillos ITH de 140 -165mm de
dimetroLonghole open stoping requiere una mayor regularidad que el
sub level stopingActualmente se prefiere operar con el equipo de
carguo en la zanja de produccin las estocadas de carguo y puntos de
extraccin. Esta variante se debe operar con equipo
telecomandadoBaja dilucin, menor a 8%Baja recuperacin menor a
75%Costo 12-25 $/tEn algunos casos se deben rellenar los caserones
luego de extrado el mineral
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Vertical Crater Retreat con Relleno VCRVCR Casern Primario VCR
Casern Secundario
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Vertical Crater Retreat VCR con RellenoSe utiliza en cuerpos
mineralizados de baja a mediana potencia y en rocas de mediana
competencia (3B)Se utiliza la tcnica de cargas controladas en que
el largo de la carga explosiva es menor a 6 veces el dimetro de
perforacin. Carga esfricaEste sistema de explotacin requiere la
construccin de estocadas y puntos de extraccinLa secuencia de
construccin es la siguienteNivel de transporteArreglo de galerias
de produccinCorte basalNivel de perforacinPerforacin de tiros
largos menor a 40 m en caso VCRLos disparos generan cortes de hasta
3mCosto 15-45 $/t dependiendo si se rellena o noDilucin
10%Recuperacin menor a 80%
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Caractersticas Productivas de los mtodos anterioresEl ciclo de
produccin vara en el tiempoEs funcin del nmero de puntos de
extraccin en produccinEl mtodo de perforacin y produccin VCR se
inventa en Canad para aumentar la productividad del mtodo,
independizndose del nmero de ptos de extraccin en produccin.-
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Mtodo VCRLa seccin transversal es igual al mtodo de LBHNo posee
cara libreLa tronadura se hace contra la zanjaVarios ptos de
extraccin pueden estar en produccin a la vez.Las dimensiones de los
caserones pueden ser de hasta 40m de alto para evitar dao por
vibraciones y desviaciones excesiva de los tiros
Corte Longitudinal
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El Soldado - Geotecnia y diseo
Roca competente: 200 MPaEsfuerzos in situ: 15 30 MPaDimensiones
caserones: 30-60 m ancho; 50-100 m largo; hasta 100 m alturaPilares
entre caserones: 30-50 mCrown pilar (placa): 30-50 mRefuerzo
(perno-malla)1,9 x 1,7 split sets, 2,05 m largoCables en
intercepciones y otras singularidades.
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Diseo mineroAccesos5,1 x 4,2 mNivel produccin y traspaso: 5 x
3,7 mPiques de traspaso cada 100 150 mBuznLargo estocadas= 17-22
mNivel perforacin: 5,5 x 3,7 mUndercut (zanja)4,5 x 3,7 m
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EQUIPOSPerf. CaseronesDimetro perforacin= LBH 165 mmEquipo=3 DTH
Atlas Copco H264Perf. UndercutDimetro perforacin= 65-75 mm2 Simba
Atlas Copco H221-H252Red. Secundaria 1 Jumbo Tamrock MonomaticPerf.
Desarrollos3 Boomer Atlas Copco H127, f=45 mmSoporteBoltec 335 H
Atlas CopcoAcuadura1 Scammer 1000 NormetProduccin5 Scoop Wagner
ST813 - 10 yd32 Scoops Schopf L-272
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El Soldado
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Cara libre SLSCara libre: El comienzo de la explotacin se inicia
en un extremo del casern, para ello previamente debe construirse
una cara libre; esta cara libre es un corte de 2,0m
aproximadamente, que se realiza a lo ancho y alto del casern y su
construccin se inicia con una chimenea, que comienza en la galera
zanja y sube a todo lo alto del casern, cortando los subniveles
cuando hay ms de uno en su interior. Una vez que la chimenea ha
sido concluida se ensancha con un arranque en toda direccin hasta
completar el corte.
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UndercutEl undercut es un corte inferior que se realiza al
casern con la finalidad de disminuir subniveles y tambin para
aumentar la capacidad de recepcin de la zanja debido al
esponjamiento de mineral, tronado en los bancos (LBH) de
perforacin, los que pueden tener alturas de 70 a 80 m.
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Diferentes Tipos de Dilucins La dilucin Planificada es aquella
que se estima como porciones de la pared que colapsaran producto de
la minera. La dilucin no planificadas es aquella que proviene de la
operacin de la mina. La dilucin no planificada es producto de sobre
perforacin, diseo pobre de la tronadura o simplemente una mala
estimacin de la dilucin.
Modelos numricos no lineales se utilizan para estimar la
dilucin.
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Dilucin: conceptoEs la porcin de material no deseable, que por
motivos de diseo y operacin se mezcla con el mineral a extraer.Lo
anterior se traduce en una eventual baja de la ley. Aunque la
dilucin puede controlarse muchas veces es inevitable, por lo que
debe considerarse en el diseo.
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Recuperacin y dilucinElipse: Recurso mineral in situ.Rectngulo:
Unidad de explotacin (casern).Diluyente (rojo)Mineral recuperable
(verde)Mineral no recuperable (celeste)
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Recuperacin: conceptoEs el porcentaje del recurso mineral in
situ que el mtodo de explotacin es capaz de extraer.Por motivos de
estabilidad deben dejarse estructuras como pilares, lozas y muros
que se traducen en que la recuperacin no puede ser un 100%.
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Recuperacin y DilucinSuponga que un cuerpo mineralizado posee
1.4Mt con una ley de 1.3%CuLa recuperacin minera es de 70%La
dilucin es del 5%Las reservas mineras entonces:Tonelaje1.4*0.7*1.05
Mt=1.03 MtLey 1.4*0.7*1.3/1.03Mt=1.24%Cu
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Recuperacin y dilucin% Recuperacin = Mineral recuperable /
(mineral recuperable + Mineral no recuperable)% Dilucin = Diluyente
/ Mineral recuperable
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EquiposPerforacin, Zimba con martillos convencionales y DTH
Carguo con LHD y cargadores frontales
Transporte con camiones, correas y skip en el caso de tener
chancadores subterrneos
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Scoop
Es un cargador LHD
Carga, descarga y transporta mineral en un tiempo reducido.
Es una mquina diesel sobre neumticos, posee un gran balde, capaz
de transportar gran cantidad de mineral en un solo viaje.
Equipo de alto rendimiento
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BoomerBoomer 282 de Atlas Copco
Equipo de dos brazos de gran capacidad, equipado para tneles de
tamao medio y produccin minera. Para perforaciones de gran
velocidad en secciones transversales de hasta 45 m^2
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Perforadoras DTH
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Simba Equipo de perforacin de produccin con perforadora de
martillo en cabeza hidrulica.
Realiza perforaciones de barrenos largos.
Puede realizar perforaciones radiales con barrenos paralelos
ascendentes y descendentes y paredes laterales.
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Simba 1250
Datos tcnicos
Dimetro del barreno5189 (102) mmProfundidad del barreno
