UNIVERSIDAD NACIONAL SANTIAGO ANTÚNEZ DE MAYOLO

FACULTAD DE INGENIERÍA DE MINAS GEOLOGÍA Y METALURGIA

BLOCK CAVING

Es un método de extracción subterránea que funciona por hundimiento de bloques de mineral de gran volumen.

Si se aplica de manera adecuada, el block caving resultará ser el método con los menores costos por tonelada.

El método BLOCK CAVING tradicional fue utilizado por primavera vez en 1924 en mina Potrerillos de Andes Copper

Mining Company (Chile).

MINA PAÍS PRODUCTOEl Teniente Chile CobreEl Salvador Chile Cobre

Andina Chile CobreHenderson USA Molibdeno

Bell Canadá AsbestosPremier Sudáfrica Diamantes

Shabanie Zimbawe CobrePhilex Filipinas Cobre

Lutopan Filipinas CobreFreeport Indonesia Cobre/oro

Northparkes Australia Cobre/oro

MINAS QUE UTILIZAN ESTE MÉTODO

El Teniente Tipo de explotación: Mina subterránea y mina a rajo abierto  Ubicación: Rancagua, VI región del Libertador Bernardo O'Higgins  Productos: Ánodos de cobre  Producción de cobre 2014: 455.444 toneladas métricas de cobre fino  Dotación propia: 4.921 personas al 31 de diciembre de 2014

El Salvador

Tipo de Explotación: Mina subterránea y mina a rajo abierto  Ubicación: Diego de Almagro, III Región de Atacama   Productos: Cátodos electrorrefinados y electroobtenidos  Producción de cobre 2014: 54.015  toneladas métricas de cobre fino  Dotación propia: 1.444 personas al 31 de diciembre de 2014

Tipo de Explotación: Mina subterránea y mina a rajo abierto  Ubicación: Los Andes, V región de Valparaíso  Producto: Concentrado de cobre  Producción de cobre 2014: 232.444 toneladas métricas de cobre fino  Dotación propia: 1.648 personas al 31 de diciembre de 2014

Andina

Profundización de operaciones existentes a tajo abierto en el Perú

Southern Perú• Toquepala• Cuajone

Free Port

•Cerro Verde

• Antamina

POTENCIAL EN EL PAÍS

AÑO

•Don Javier, es un pórfido de Cu Mo de gran volumen ubicado sobre la franja de pórfidos del Perú.

• Proyecto de Exploración que, se ubica en el límite distrital de Yarabamba y Polobaya, provincia de Arequipa, departamento de Arequipa.

• Geográficamente, el proyecto se encuentra en el flanco oriental de la vertiente del pacífico a una altura que varía entre los 2,400 y 2900 msnm.

•

Actualmente se encuentra en la definición de las reservas minables con rentabilidad económica

Ancho 310 metros

Ancho 530 metros

Eje 1040 metros

Proyecto Don Javier (Cía. Minera Junefield)

CONDICIONES DE APLICACIÓN Y YACIMIENTOS ADECUADOS

DESCRIPCIÓN GENERAL• LA CARACTERÍSTICA PRINCIPAL ES LA

FRAGMENTACIÓN DE LA ROCA PRODUCTO DE

LOS ESFUERZOS DE LA TIERRA Y EL

APROVECHAMIENTO DE LA FUERZA DE

GRAVEDAD PARA SU TRANSPORTE Y POSTERIOR

EXTRACCIÓN DESDE PUNTOS DEFINIDOS.

DESCRIPCIÓN DEL METODO

• EL CUERPO MINERALIZADO SE SUBDIVIDE EN BOQUES DE 3600 M2 A 10000M2 DE BASE, EL MÉTODO CONSISTE EN EL HUNDIMIENTO DE UNA COLUMNA MINERALIZADA PROVOCADA POR LA EXCAVACIÓN CONTROLADA EN SU BASE.

• LAS FUERZAS QUE ACTÚAN EN LA ROCA PREEXISTENTE SE ENCUENTRAN EN EQUILIBRIO. AL EXCAVAR LAS BASE SE CREAN NUEVAS FUERZAS DENOMINADAS ESFUERZOS INDUCIDOS, ESTAS FUERZAS COMIENZAN A REDISTRIBUIRSE, GENERANDO Y AGRANDANDO FRACTURAS EN LA ROCA.

• DEPENDIENDO DE SU EXTENSIÓN VERTICAL, EL CUERPO MINERALIZADO PUEDE SER EXPLOTADO A PARTIR DE UNO O DE VARIOS NIVELES DE PRODUCCIÓN QUE SE HUNDEN SUCESIVAMENTE EN UNA SECUENCIA DESCENDENTE. LAS ALTURAS DE LOS BLOQUES PUEDEN VARIAR DE 25 A 500 METROS

SUBSIDENCIA PRODUCIDA POR LA ACCIÓN DEL BLOCK CAVING

DESARROLLO Y PREPARACIÓN

EL DESARROLLO Y LA PREPARACIÓN DEL MÉTODO DEBEN AJUSTARSE A LAS CARACTERÍSTICAS DEL YACIMIENTO. • EN UN SUELO RELATIVAMENTE DURO, POR EJEMPLO, UN MÍNIMO SOPORTE

PUEDE SER REQUERIDO EN LOS NIVELES DE EXTRACCIÓN Y LOS PUNTOS DE EXTRACCIÓN PUEDEN ESTAR AMPLIAMENTE SEPARADOS.

• EN SUELOS BLANDOS, CUANDO SE ESPERA QUE EL MINERAL SE FRAGMENTE EN PEQUEÑOS PEDAZOS, SE REQUERIRÁ DE MAYOR SOPORTE Y LOS PUNTOS DE EXTRACCIÓN DEBERÁN ESTAR ESPACIADOS A INTERVALOS MÁS PEQUEÑOS.

OBRAS DE PREPARACIÓN Y DESARROLLO DE UN BLOCK CAVING

• NIVEL DE PRODUCCIÓN: CONJUNTO DE GALERÍAS PARALELAS ESPACIADAS ENTRE 15 A 30 METROS DONDE SE REALIZA LA OPERACIÓN DE EXTRACCIÓN DEL MINERAL.

• NIVEL DE HUNDIMIENTO: CONJUNTO DE GALERÍAS PARALELAS ESPACIADAS ENTRE 15 A 30 METROS A PARTIR DE LAS CUALES SE REALIZA LA SOCAVACIÓN O CORTE BASAL DEL BLOQUE. SE UBICA A UNA COTA ENTRE 7 A 20 METROS SOBRE EL NIVEL DE PRODUCCIÓN.

• EMBUDOS O ZANJAS RECOLECTORAS DE MINERAL: EXCAVACIONES QUE CONECTAN EL NIVEL DE PRODUCCIÓN CON EL NIVEL DE HUNDIMIENTO QUE PERMITEN LA EXTRACCIÓN DEL MINERAL EN LOS PUNTOS DE EXTRACCIÓN.

• PIQUES DE TRASPASO: SON LABORES VERTICALES O INCLINADAS QUE CONECTAN EL NIVEL DE PRODUCCIÓN CON EL NIVEL DE TRANSPORTE.

• NIVEL DE TRANSPORTE: CONJUNTO DE GALERÍAS PARALELAS ESPACIADAS ENTRE 60 Y 120 METROS, DONDE LLEGA EL MINERAL DESDE EL NIVEL DE PRODUCCIÓN. AHÍ A UN SISTEMA DE TRANSPORTE QUE LO CONDUCE A LA PLANTA DE CHANCADO, QUE PUEDE ESTAR UBICADA EN SUPERFICIE O EN EL INTERIOR DE LA MINA.

.

• SUBNIVEL DE VENTILACIÓN: CONJUNTO DE GALERÍAS PARALELAS ESPACIADAS ENTRE 60 Y 120 METROS. INCLUYE LAS CHIMENEAS POR DONDE SE INYECTA O SE EXTRAE EL AIRE HACIA Y DESDE EL NIVEL DE PRODUCCIÓN, RESPECTIVAMENTE

• SUBNIVEL DE REDUCCIÓN: NIVEL DONDE SE REDUCE EL TAMAÑO DEL MINERAL. PUEDE SER O NO NECESARIO, DEPENDIENDO DE LA GEOMETRÍA DEL CUERPO MINERALIZADO Y DE LAS CARACTERÍSTICAS DE LA ROCA.

CONDICIONES DE HUNDIBILIDAD

• PARA DETERMINAR SI UN YACIMIENTO HUNDIRÁ, ES NECESARIO APLICAR UN PROFUNDO ESTUDIO DE MECÁNICA DE ROCAS.

• ES NECESARIO ANALIZAR LA EXISTENCIA DE FRACTURAS DISPUESTAS DE MANERA QUE EL MINERAL SE QUIEBRE EN TAMAÑOS QUE PERMITAN UNA FÁCIL OPERACIÓN EN LOS PUNTOS DE EXTRACCIÓN. MIENTRAS MÁS CERCA SE ENCUENTREN LAS FRACTURAS, EL MINERAL HUNDIRÁ MÁS FÁCIL Y LA OPERACIÓN SERÁ MÁS SIMPLE

La recuperación y la dilución son factores extremadamente importantes para que el método sea exitoso.

Siempre se buscará maximizar la recuperación y minimizar la dilución.

Para un buen control de dilución se requieren viseras fuertes y una buena fragmentación.

CONTROLES DE DILUCIÓN

En cuanto al área horizontal de los bloques, ésta debe ser lo suficientemente grande para que el bloque pueda hundir, pero lo suficientemente pequeña para no ejercer demasiado peso en los puntos de extracción.

La altura de los bloques es muy importante desde un punto de vista económico. Por un lado, los costos de desarrollo por tonelada son inversamente proporcionales a su altura.

Actualmente, la altura promedio de los bloques en la industria gira entorno a los 240-250 metros , pero se desea llegar a los 500-550 metros.

ALTURA DE BLOQUES

DISEÑO DEL NIVEL DE EXTRACCIÓN

La zona de perturbación que genera un punto de extracción en función del tamaño del material esperado en ese punto.

Mientras más fino se rompa el mineral, más cerca deben ubicarse los puntos de extracción .

Distancia dependerá más del diseño del nivel de extracción que puede ser de mallas tipo Teniente, tipo Henderson o cuadradas

VENTILACIÓN

SOSTENIMIENTO

Estas labores son sometidas a intensas solicitaciones inducidas por la redistribución y concentración de esfuerzos asociadas al proceso de hundimiento.

Las situaciones más críticas se presentan en las intersecciones de las galerías de producción con estocadas de carguío.

• ELEMENTOS DE SOSTENIMIENTO

EQUIPOS UTILIZADOS

ScraperAncladoresJumbosEquipos de barrenacion largaCamión SplayerEquipos LHDQuebradoras Bandas transportadorasRobbins

LHD, Transporte discontinuo

NIVELES DE PRODUCION

Nivel de hundimientoEn este nivel se desarrollan obras paralelas en la parte basal del bloque, para realizar el primer bloque del cuerpo mineralizado.

Nivel de producciónNivel de hundimiento

Nivel de acarreo

Frentes de hundimiento

Nivel de producción Es la segunda etapa del método, consiste en desarrollar frentes paralelas que estén conectadas por cruceros y que permitan la extracción del mineral.

Nivel de acarreoEs donde se instalan las bandas que corren a lo largo del bloque y llevan el mineral ala zona de extracción.

Nivel de acarreo

Vaciadero

Frentes de producción

TASA DE EXTRACCION

TASA DE PRODUCCIONLa tasa de producción dependerá de las características propias de la mina donde se aplique el método. Factores como la infraestructura, el diseño, la tasa máxima de hundimiento permitida, la experiencia del personal, entre otras pueden afectar considerablemente el ritmo de producción

• Esta tasa depende del índice de hundibilidad del mineral y de su fragmentación.

• El material hundido debe ser extraído lo suficientemente rápido para evitar que se estanque en el nivel de hundimiento y con esto permitir que el hundimiento progrese normalmente hacia arriba.

COSTOS RELATIVOS Una de las ventajas del método es su bajo costo.

Sin embargo requiere una gran inversión inicial para elaborar las obras de preparación.

COMPARACION DE COSTOS

COMPARACIÓN DE SEGURIDAD

METODO SEGURIDADCámaras y pilares Bueno

Taladros largos Bueno

Corte y relleno Regular

Hundimiento por subniveles Bueno

Hundimiento por bloques Bueno

VENTAJAS DEL BLOCK CAVING

Es un método de bajo costo y muy económico. Es altamente productivo respecto a otro sistema de

minado. Durante la producción requiere de poca perforación,

poca voladura y poco sostenimiento. El control de ventilación es simple en comparación con

otros métodos.

Es aplicable a yacimientos de baja ley

Permite una alta producción. Escaso numero de personal. Buena seguridad Altos porcentajes de

recuperación del minera. Alto grado de mecanización y

automatización.

Desventajas del Método La preparación de los bloques requiere de mayor

tiempo y dinero que otros métodos. Aumentar la producción puede tomar mucho

tiempo. El detener la extracción de mineral por un periodo

considerable de tiempo puede traducirse en la perdida total de los túneles de desarrollo del área involucrada.

El método es inflexible. Es muy difícil cambiar a otro método de extracción.

CONCLUSIONES • EL YACIMIENTO DEBE SER MASIVO Y DE GRANDES DIMENSIONES• LUEGO DEL SOCAVAMIENTO EN LOS NIVELES DE HUNDIMIENTO, LA ROCA

DEBE SER CAPAZ DE HUNDIR SIN MAYORES PROBLEMAS Y FRAGMENTARSE HASTA LOGRAR UN TAMAÑO MANEJABLE.

• LAS CONDICIONES DE LA SUPERFICIE DEBEN PERMITIR LA SUBSIDENCIA DEL ÁREA HUNDIDA.

ESTE MÉTODO UTILIZA LA GRAVEDAD Y LOS ESFUERZOS INTERNOS DE LA ROCA PARA ROMPER EL MINERAL DE BLOQUES DE GRAN DIMENSIÓN Y DEJARLO DE UN TAMAÑO ADECUADO PARA SU MANIPULACIÓN. AL APROVECHAR ESTAS FUERZAS NATURALES, BAJAS TASA DE PERFORACIÓN Y VOLADURA SON NECESARIAS AL MOMENTO DE PRODUCIR. ESTAS CARACTERÍSTICAS HACEN QUE EL BLOCK CAVING SEA UN MÉTODO CON ALTAS TASAS DE PERFORACIÓN Y BAJOS COSTOS.