clase 7-8 metodos explot. camara y pilares 5-6 abril.pdf

7/25/2019 Clase 7-8 Metodos Explot. Camara y Pilares 5-6 Abril.pdf

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4. METODOS DE EXPLOTACION SUBTERRANEA :

1. MINERIA SUBTERRANEA

Los objetivos principales de un mtodo de explotacin

subterrneo o por interior son el diseo geomtricode los huecos a generar, la seleccin de la

maquinaria y del sistema tecnolgico msapropiados para lograr una extraccin segura,econmica y selectiva de los yacimientos de minerales

a una cierta profundidad, sin tener que remover los

materiales que lo recubren desde la superficie.


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* Diseo geomtrico y planificacin de las operaciones

* Ingeniera de los sistemas o tcnicas operativas

* Estimacin de los costes de inversin y de operacin.

Y ms modernamente a los objetivos de seguridad,

fiabilidad y rentabilidad del proyecto hay que aadir su

integracin en el entorno o medio ambiente.

. Los medios y pasos necesarios para el desarrollode un proyecto minero de interior son los mismos

citados para el cielo abierto u otra minera, esto es

la ingeniera minera en sus tres niveles de :




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Dentro de los mtodos convencionales de explotacinsubterrnea se tienen tres grandes grupos:

4.1 SOSTENIMIENTO DE LOS HUECOS CON MACIZOS.

METODO DE CAMARAS Y PILARES (ROOM AND PILLAR)

METODO DE TAJEO POR SUBNIVELES (SUB LEVEL STOPPING)

METODO DE CRATERES INVERTIDOS (VCR)




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METODO DE CORTE Y RELLENO (ASCENDENTE O DESCENDENTE)

METODO DE ALMACENAMIENTO PROVISIONAL

METODO DE ENTIBACION CON CUADROS

METODO DE TAJEOS LARGOS

HUND IMIENTO CONTROLADO DE LOS HUECOS

4.2 RELLENO OFORTIFICACION DE LOS HUECOS.


4. PRINCIPALES METODOS DE EXPLOTACION SUBTERRANEA :


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METODO DE HUNDIMIENTO POR SUBNIVELES

(SUB LEVEL CAVING)

METODO DE HUNDIMIENTO POR BLOQUES (BLOCK CAVING)



4.3 HUNDIMIENTO CONTROLADO DE LOS HUECOS


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Otra clas ifi cac in basada t ambin el el mtodo de sopor te u til izado

los clasif ica como :


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PRINCIPIO

El mtodo de explotacin Room and Pillar o

Caserones y Pilares, o tambin cmaras y pilares,

consiste como su nombre lo indica, en la explotacinde caserones separados por pilares de

sostenimiento del techo.

4.1 Sostenim iento de los hu ecos co n Macizo


4.1.1 Cmaras y Pi lar es (Room and Pillar )


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PRINCIPIO





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En un principio, el mtodo de caserones y pilares se

llevaba en forma irregular, o sea, que las dimensiones y

distribucin de caserones se haca sobre la marcha dela explotacin, dejando pilares en forma irregular

obedeciendo solamente a las caractersticas

presentadas por el yacimiento, como por ejemplo zonas

de ms baja ley, diques de estriles etc.

PRINCIPIO





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Hoy en da dado a las condiciones de mecanizacin y

a los adelantos obtenidos en las tcnicas dereconocimiento, el mtodo, se planifica con anterioridad

a la explotacin propiamente tal, llevndose los

caserones con una distribucin regular como as mismo

el trazado de los pilares.

PRINCIPIO





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PRINCIPIO

La recuperacin de los pilares puede ser parcial o

total, en este ltimo caso, la recuperacin va

acompaada del hundimiento controlado del techoque puede realizarse junto con la explotacin o al

final de la vida del yacimiento, lgicamente el

hundimiento del techo en este caso es totalmente

controlado.





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PRINCIPIO





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CAMPO DE APLICACIN DEL METODO

Este mtodo de explotacin es aplicado

ampliamente y en los ltimos aos se ha

desarrollado bastante, debido a su bajo costo deexplotacin y a la vez que permite hasta cierto punto

una explotacin moderadamente selectiva.

Los yacimientos que mejor se presentan para una

explotacin por Room and Pillar, son aquellos quepresentan un ngulo de manteo bajo, aunque

tambin es aplicable en yacimientos de manteo

entre 30y 40, es decir, en yacimientos de manteo

crtico, donde el mineral no puede escurrir por

gravedad.





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En cuanto a la potencia del yacimiento, el mtodo

ha sido aplicado con xito en yacimientos de

hasta 40

60 m.

Los casos corrientes de aplicacin son para

yacimientos de baja potencia destacndose

espesores de 2 a 20 metros.






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Este mtodo es utilizado universalmente en yacimientos

tabulares sedimentarios, como pizarras cuprferas,

yacimientos de hierro, carbn, potasio y otros.

En yacimientos con potencia considerable se usan en

combinacin con corte y relleno, dejando pilares para el

sostenimiento del techo.


4.1 Sostenim iento de los h uecos c on Macizo




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Video Mtodo Explotacin


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El desarrollo del yacimiento va a depender de una serie

de factores, todos relacionados entre s, y que pesarn

con mayor o menor importancia segn las

caractersticas del yacimiento.




Plan general de trabajo

Desarrollo


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Dentro de los principales factores se encuentran la

posicin del yacimiento con respecto a la superficie del

terreno, la forma, la simetra y estructura del cuerpo

mineralizado.

La tectnica del yacimiento es otro punto importante quedeber tenerse presente para la elaboracin del

programa de desarrollo.





Desarrollo


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Por otra parte deben tomarse muy en cuenta los

trabajos o condiciones de explotacin como son lavelocidad de arranque, transporte y extraccin,

desage, ventilacin y seguridad del trabajo.

Es as como es posible hacer un desarrollototalmente por el yacimiento, por el estril o un

desarrollo combinado en estril y por mineral.





Desarrollo


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PREPARACION

El Room and Pillar sistemtico, como anteriormente fue

mencionado requiere de una programacin previa del

trazado con replanteo en el terreno de la direccin yorientacin de los ejes de todos los trabajos de

preparacin como as mismo del de explotacin y

distribucin de pilares.





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PREPARACION

La preparacin del sector que se desea explotar,

comienza por limitar dicho pao por galeras paralelas

con la pendiente que se les desea dar y que va adepender de la mecanizacin de la mina.




En seguida se corren los frontones de explotacin a partir

de dichas labores, uniendo ambas galeras con el objeto

de establecer los circuitos de ventilacin. A partir de estosfrontones se inicia la etapa de explotacin o de arranque.


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PREPARACION

Las variaciones y forma de llevar la preparacin van a

depender de :

Potencia explotable del yacimiento y variacin de

sta.

Angulo de manteo del yacimiento.

Caracterstica del techo y piso en cuanto a la facilidad

de establecer y definir la potencia explotable. Resistencia del techo a los desprendimientos

Resistencia del piso para soportar la carga de los

pilares.





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Orientacin de los Frontones de Preparacin :

Por lo general se corre un frontn de preparacin a lo

ancho del casern; cuya direccin o rumbo puede sersegn la mxima pendiente del yacimiento, segn el

rumbo de este ( generalmente corresponde a una galera

horizontal ), u ocupar una direccin intermedia entre la

mxima pendiente y el rumbo, o sea, la pendiente de la

galera ( frontn ) y consecuentemente la del casern sehace la eleccin, dependiendo del modo de efectuar el

movimiento del mineral de los caserones, con camiones

la pendiente del casern no debe ser superior a un 10 %.




PREPARACION DE LOS CASERONES


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Preparacin de los Caserones en mantos de poco espesor :

Tomaremos como ejemplo la preparacin de caserones

cuya potencia explotable vara entre los 1.5 y 3.0 mts.

En este caso puede correrse un frontn por el yacimiento,

de un ancho que permita trabajar con facilidad en la

etapa de arranque, (etapa que viene enseguida de la

preparacin ). La altura del frontn es igual a la potenciaexplotable.






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Preparacin de los Caserones en mantos de poco espesor :

Si el yacimiento tiene un piso o techo, bien definido

deber usarse ste como gua de preparacin delfrontn, lo que evitar o disminuir mucho las posibles

diluciones del mineral durante el arranque.






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Preparacin de caserones d e po tencia superior a 3.0 m. :

La preparacin de los caserones en yacimientos de este

tipo puede hacerse con frontones que llevan como piso el

yacente del yacimiento, o lleva como techo de la galerade preparacin el pendiente del manto. Ambos casos

estn sujetos como se comprender a las caractersticas

del yacimiento ( ejemplo : definicin del techo o piso,

etc.), grado de mecanizacin que se tenga o que se

pueda obtener.





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La perforacin de los tiros de arranque puede hacerse

de muchas maneras distintas, en mantos angostos el

desquinche de los caserones puede hacerse con tirosparalelos al eje del casern o tiros perpendiculares a

dicho eje.

Si las condiciones lo permiten, es comn el uso de

jumbos, mquinas que tienen gran capacidad deperforacin.

PERFORACIN





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La variedad ms grande en cuanto a los diagramas de

disparo se encuentran en los casos de mantos de gran

potencia donde es posible usar equipo pesado de

perforacin y tiros largos ( con broca atornillada ), porejemplo : bancos en rebaje con Wagon Drill, perforacin

radial con mquinas sobre columna.

En bancos en realce pueden usarse las perforacioneslargas con brocas flexibles, o con brocas atornilladas, con

mquinas montadas sobre carros con neumticos.

PERFORACIN





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EXTRACCIN DEL MINERAL DESDE LOS CASERONES




El mineral arrancado puede ser movido de muchas

maneras diferentes dependiendo como en los puntos

tratados anteriormente de las caractersticas del

yacimiento, produccin, grado de mecanizacin.

En yacimientos horizontales o de baja pendiente

(ngulo de manteo ), cuya potencia no permite una

mecanizacin, puede palearse a mano sobre carros ytransportarse el mineral al exterior o vaciarse sobre

Buitras.


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Si se justifica la instalacin de Scrapers, es posible

usarlos con ventajas cargando directamente sobre carros

o sobre Buitras ubicadas frente a cada casern; en este

caso el Scrapers limita el largo del casern ( 40 50 m.)

EXTRACCIN DEL MINERAL DESDE LOS CASERONES





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Extraccin del mineral desde los caserones





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Cuando los tonelajes arrancados son considerables

y la pendiente favorable, el movimiento del mineral

puede hacerse con palas mecnicas que cargan

sobre camiones tales como Dumpers.

Esta combinacin pala camin tiene la ventaja de

distanciar bastante los puntos de extraccin,

adems son de alto rendimiento y costo deoperacin bajo.






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En ciertas minas se ha llegado al uso de Cargadores

Frontales de grandes dimensiones del balde que carga

sobre camiones de 25 a 30 toneladas de capacidad.






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Venti lacin.




En la mayora de los casos resulta indispensable instalar

sistemas de ventilacin secundaria, utilizando ductos y

ventiladores auxiliares ubicados en las proximidades delos frentes de trabajo.

La gran extensin horizontal que pueden alcanzar los

laboreos y el uso intensivo de equipo diesel, hacen

necesario implantar un sistema de ventilacin que puede

llegar a ser bastante complejo.


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SOSTENIMIENTO DEL TECHO




Es un problema delicado y muy importante al proyectar

una explotacin por este mtodo.

La estabilidad del techo va a definir la distancia y

seccin de los pilares, y ancho de los caserones,

(influida naturalmente por la potencia del yacimiento).


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A su vez, la densidad de pilares influir fuertemente

sobre la recuperacin del yacimiento.

No hace muchos aos atrs, la experiencia delcomportamiento del terreno era la nica manera de

establecer una distancia mxima sobre pilares, lo que

se obtena despus de varios aos de explotacin del

yacimiento.


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Hoy en da, existe una ayuda , que de una manera u

otra, coopera con el explotador de minas a la solucin

de este problema mediante el estudio de la mecnica

de rocas.

Lo anterior nos otorga ciertas normas o guas en el

estudio del problema de la luz mxima entre pilares.


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La primera observacin se refiere al estudio del

comportamiento del pilar al ir absorbiendo la carga deltecho.

Es natural que una zona virgen sin explotar soporte el

peso del techo en un rea determinada y que al entrar en

explotacin, esa misma carga, se reparte en una seccinmucho ms pequea correspondiente al rea de los

pilares de sostenimiento.

Observacin 1


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La variacin de la deflexin del techo es posible

controlarla midiendo la convergencia entre el piso y eltecho con instrumentos adecuados.

La variacin de la deflexin del techo, va a depender de

las caractersticas mecnicas de la roca (resistencia a la

traccin) y adems de la luz entre pilares.

Observacin 2


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Ruidos microssmicos.

Actualmente es posible detectar estos ruidos que

acompaan a toda la inestabilidad del techo.

La frecuencia normal con que se producen en cualquier

etapa de la explotacin es fcilmente medible ycomparable con los casos cuando se producen

aumentos repentinos de la frecuencia produciendo

finalmente derrumbes en el techo.

Observacin 3


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El comportamiento mecnico de las rocas a la traccin y

compresin es muy importante para las consideraciones

sobre resistencia y obtencin de grficos respectivos (circulo de Mohr ).

Observacin 4


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Estos valores de resistencia obtenidos por lo general en

pruebas de testigos en laboratorio, deben tomarse conmucho cuidado para su interpretacin, ya que las

condiciones de trabajo de la roca in situ es muy

diferente al comportamiento durante las pruebas de

laboratorio. Esto se explica fcilmente si se comparan

las magnitudes sobre las cuales se opera ( roca in situ yel testigo de prueba ).

Observacin 4


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Por otra parte al tomar la masa rocosa como un

elemento resistente, est afectada indudablemente porun sin nmero de factores que limitan an ms las

precauciones que deben tenerse y que han sido

aludidas anteriormente; como por ejemplo : las

estructuras tales como fallas, diaclasas, junturas,

alteraciones, planos de clivaje estas influyennotablemente sobre la resistencia.

Observacin 4


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Un techo que se desprende con facilidad por efecto de

los disparos, u otras causas, trae como consecuencias

problemas no solo de dilucin de la ley, sino tambin en

la seguridad del personal en los costos de produccin.

Es posible asegurar la estabilidad del techo mediante un

apernado que puede ser hecho en forma sistemtica o

solamente en aquellos sectores donde las condiciones lorequieran.

MODO DE MANTENER LA ESTAB ILIDAD DEL TECHO.





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Para ello debe conocerse muy bien la naturaleza de las

rocas del pendiente, lo que determinar la seccin, largo

y densidad en la colocacin de pernos.

Por otra parte deber determinarse a travs de estudios

de prueba en el terreno mismo, el apriete que deber

drsele a los pernos para que cumpla realmente el papel

que deben desempear.






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Debe tenerse presente que un perno mal colocado no

desempear ninguna funcin de fortificacin, lo mismo

sucede si el largo y seccin no son adecuados.

Suele acompaarse el apernado en algunos casos, con

un enmallado del techo, retenindose en la malla trozos

sueltos de roca, que cuando los caserones son altos, su

cada produce accidentes de consideracin.






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En algunas minas el apernado del techo, realizado

convenientemente ha podido permitir aumentar la luz

entre pilares hasta un 40 a 50%, lo que naturalmente setraduce en una recuperacin mayor del yacimiento.


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DISTRIBUCIN DE PILARES.




Debe hacerse lo ms sistemticamente posible que se

pueda, cuidando de no arriesgar la vida de la mina.

En yacimientos que se presentan en forma de dos

mantos separados, por una zona estril y que se explota

en forma separados dejando una loza entre los

caserones, debe tenerse especial cuidado de que los

pilares se encuentren lineados segn la proyeccin

vertical, es decir que la carga del pilar de arriba sea

transmitida al pilar inmediatamente ubicado debajo, y no

que la carga sea transmitida a la losa.


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DISTRIBUCIN DE PILARES.




As, no deben dejarse pilares sobre galeras principales

de explotacin ya que la carga soportada por el pilar es

transmitida al techo de la galera. Lo que lgicamentehar necesario con el tiempo una mantencin de la

galera si no se produce derrumbe.

1 MINERIA SUBTERRANEA


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Distr ibuc in de Pi lares.






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Distr ibuc in de Pi lares.






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La recuperacin del yacimiento puede variar de una

mina a otra, dependiendo por una parte de las

condiciones propias que presenta el yacimiento, y por

otra, de la tcnica empleada y grado de mecanizacin aque se ha alcanzado.




RECUPERACIN DEL YACIMIENTO.

Como datos generales podemos decir que la

recuperacin puede variar de un 80 a 90 % del mineralpreparado, llegando en ciertos casos a recuperaciones

del orden del 90 %.



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En ciertos casos se justifica realizar estudios sobre la

recuperacin de pilares, sobre todo en yacimientos

importantes.

Actualmente se han hecho recuperaciones interesantes

de pilares en ciertos yacimientos donde la inversin se

ha pagado ampliamente.




RECUPERACIN DE PILARES.



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La recuperacin puede hacerse de varias maneras :

Recuperacin con hundimiento controlado del techo.

Recuperacin de Pilares en forma alternada.

Recuperacin parcial de los pilares.







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Recuperacin con hundimiento controlado del techo.





Consiste en controlar perfectamente bien la estabilidaddel techo y provocar el hundimiento a voluntad.



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Recuperacin de pilares en forma alternada.





Puede hacerse la recuperacin de pilares en forma

alternada cuando las condiciones son favorables yabandonarse la zona, o tambin arrancarse los pilares

alternativamente y provocar el hundimiento, esto tiene

por objeto disminuir los esfuerzos en los pilares de

aquellas zonas vecinas al hundimiento.



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Recuperacin parcial de los pilares.





En algunos casos se adelgazan los pilares a un mximoy luego se refuerza con concreto ( es una especie de

camisa o cilindro alrededor del pilar).



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4.1.1 Camar as y Pi lares

4.1 Sostenim iento de los h uecos c on Macizo

1. Geometra del Yacimiento Aceptable Optimo

Potencia >1 m >3 m

Buzamiento 300 k/cm2 >500 k/cm2

Resistencia (Mena) s/profundidad >500 k/cm2

Fracturacin (Techo) Baja Muy baja

Campo Tensional In-situ(Profundidad)


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4.1.1 Mtodo d e Cmara y P ilar es en dep sit os in cl in ado s.


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4.1.1 Mtodo d e Cmara y P ilar es en dep sit os in cl in ado s.


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