hundimiento por bloques

Los pocos cuerpos mineralizados con buenas leyes ha obligado a la industria extractiva minera, desde hace ya varios aos, a explotar yacimientos cada vez ms profundos, cuyas caractersticas geolgicas son aprovechadas al utilizar distintas tcnicas de extraccin.Los mtodos de explotacin de minas corresponden al conjunto de operaciones cuyo objetivo final es maximizar la recuperacin de un cuerpo mineralizado, asegurando la rentabilidad del negocio.Si bien los mtodos ya estn definidos de forma general, cada uno de ellos presenta particularidades dadas principalmente por las caractersticas propias de cada yacimiento. Entre ellas podemos mencionar: profundidad de emplazamiento, caractersticas geomecnicas de la roca de caja o del cuerpo mineralizado, composicin mineralgica, presencia de fallas, niveles freticos, reservas, discontinuidades, etc.

El block caving o hundimiento de bloques es un mtodo de explotacin complejo, aplicado en minera subterrnea a cuerpos masivos de mediana a baja ley, cuya caracterstica principal es la fragmentacin de la roca producto de los esfuerzos de la tierra y el aprovechamiento de la fuerza de gravedad para su transporte y posterior extraccin desde puntos definidos. Se realiza la subdivisin del cuerpo mineralizado en bloques, cada uno de ellos considerado una unidad independiente de explotacin, es de bajo costo y asegura altos niveles de produccin.Hoy en da este mtodo es utilizado en todo el mundo. Chile es lder en su aplicacin. Codelco lo utiliza actualmente en El teniente, el salvador y andina, y est considerado para sus proyectos nuevo nivel mina de la divisin el teniente y Chuquicamata subterrneo.El block caving es un mtodo que se aplica en minera subterrnea, en el cual se aprovecha la fuerza de gravedad y fragmentacin natural del cuerpo mineralizado para su extraccin.CAMPO DE aplicacin

Este mtodo es comnmente utilizado en cuerpos mineralizados masivos de baja ley (Comnmente denominados prfidos), cuyas propiedades geomecnicas son favorables para la adecuada fragmentacin de la roca (ndice de fractura alto).Tambin es aplicado en cuerpos tabulares con buena potencia.Para una eficiente operacin se requiere que las leyes del cuerpo sean regulares, dado que este mtodo no permite explotacin selectiva por sectores. Se requiere adems para su aplicacin que el cuerpo mineralizado sea de lmites regulares.Novedosas tcnicas permiten aplicar este mtodo en rocas ms competentes y con ndices de fractura menores.

descripcion del metodo

El cuerpo mineralizado se subdivide en bloques virtuales de entre 3600 m2 a 10.000 m2 de base, el mtodo consiste en el hundimiento de una columna mineralizada provocado por la socavacin controlada de su base mediante perforacin y tronadura.Las fuerzas que interactan en la roca (prexistentes) se encuentran en equilibrio entre s. Al socavar la base del bloque se crean nuevas fuerzas denominadas esfuerzos inducidos, estas fuerzas comienzan a redistribuirse, generando y agrandando fracturas en la roca. Esto, combinado con la fuerza de gravedad genera que los puntos de extraccin construidos en la base del bloque se rellenen con el material fragmentado. Cuando esto ocurre la situacin de equilibrio en el macizo tiende a restablecerse.En los denominados puntos de extraccin el material fragmentado se retira con maquinarias, cuando esto ocurre nuevamente se rompe el equilibrio de fuerzas y el material continua fragmentndose y cayendo, sucesivamente hasta que en la superficie comienza a generarse un crter. En la terminologa minera esto se denomina subsidencia.El proceso termina cuando se ha extrado la totalidad de la columna mineral y los puntos comienzan a ser rellenados por material estril.Las columnas mineralizadas pueden alcanzar alturas entre 40 y 300 metros, dependiendo de los niveles de hundimiento.

Hundimiento de bloques (block caving), diagrama 3D. Cada bloque puede tener dimensiones en el orden de20 a50 mde lado en la base y ms de 80 en la vertical.

operaciones de extraccion del metodo

Cuando se ha terminado la socavacin se fracturar el mineral y caer por las chimeneas estrechas por la accin de la fuerza de gravedad. El ciclo ser continuo siempre y cuando se vaya retirando el mineral fragmentado desde los puntos de extraccin. No se requiere perforacin de produccin, excepto cuando se generan las denominadas Colgaduras de mineral.Es comn que para rocas competentes y mas duras se realice pre acondicionamiento mediante perforacin de tiros largos y tronadura o con agua inyectada a altas presiones.

Zona de colapso en superficie (mina de cobre El Teniente, Chile), provocada por el hundimiento de bloques en profundidad.

Pisos de hundimiento (sublevel caving), esquema general.ventajas y desventajas

Ventajas: Bajo condiciones favorables, este mtodo es econmico Es altamente productivo respecto a otro sistema de minado, requiere de poca perforacin, poca voladura y poca sostenimiento. La produccin es centralizada y permite una eficiente supervisin resultando una alta productividad. Permite un buen control de las condiciones de trabajo Permite una alta produccin Es conveniente su aplicacin en cuerpos mineralizados de baja ley Es de bajo costo

Desventajas: Requiere de mayor tiempo de preparacin y tiene una mayor tiempo de recuperacin en comparacin con otros sistemas. Costo adicional para la preparacin de los bloques y los accesos de produccin La voladura segundaria es frecuente aumentando los costos de produccin. La recuperacin del mineral puede ser baja, debido a las condiciones adversas del terreno trayendo constantes perdidas de mineral por mal diseo.

PANEL CAVING En elhundimientode paneles, el mineral se fractura y se rompe por s solo debido a las tensiones internas y efectos de la gravedad. Por consiguiente se requiere slo de un mnimo deperforaciny tronadura en la explotacin del mineral. El yacimiento se divide en paneles largos que incluyen varios bloques, a causa de que este sistema de explotacin es una variacin delhundimientopor bloques (block caving).Cada bloque tridimensional de gran rea basal cuadrada y de varios miles de toneladas de mineral se cortan por la zona inferior (socavacin), es decir, se excava practicando una ranura o abertura horizontal en la base inferior del bloque mediante tronadura. As los bloques de mineral quedan sin apoyo, y las fuerzas de gravedad que actan sobre esta masa producen fracturas sucesivas que afectan a los bloques por completo. Adems, debido a las tensiones de la roca se produce la fragmentacin del material, en tamaos que pueden ser manejados a travs de piques de traspaso o mediante equipos cargadores.En este trabajo sobre el mtodo de explotacin, Panel Caving, nos referiremos mucho y dando como base el sistema dehundimientopor bloques (Block Caving) que en realidad utilizan el mismo procedimiento.Solo los diferencia la idea de que en Block Caving exploto por bloques, los cuales puedo elegir por sus leyes y cambiando de uno a otro por eso sin ningn problema, en cambio Panel Caving extrae todo el material por corridas abarcando varios bloques y sin poder trasladarse de uno a otro, simplemente avanzando junto con la Lnea deHundimiento.Un ejemplo de extraccin de mineral a travs dehundimientopor paneles (Panel Caving) se utiliza hoy en da en la Mina El Teniente, Divisin de Codelco.CARACTERISTICAS DE LA EXPLOTACION PORHUNDIMIENTOLa explotacin por hundimiento se basa en que tanto la roca mineralizada como la roca encajadora est fracturada bajo condiciones ms o menos controladas. La extraccin del mineral crea una zona de hundimiento sobre la superficie por encima del yacimiento. En consecuencia es muy importante el establecer un proceso de fracturacin continuo y completo, ya que las cavidades subterrneas no soportadas, presentan un riesgo elevado de desplomes repentinos que originan graves efectos a posterioridad en el funcionamiento de la explotacin.Las caractersticas de la roca constituyen el factor esencial del comportamiento del mineral frente alhundimiento. Es necesario no solamente que elhundimientoocurra, sino que adems el mineral presente una granulometra adecuada.La fragmentacin de la roca es provocada ms por las fatigas de traccin que por las de compresin, de modo que la tendencia ser de tener mineral mejor fragmentado en el centro el bloque que en los extremos. Este tiene la ventaja de evitar la mezcla del mineral til con el material proveniente de la roca encajadora.En general, con el mtodo Panel Caving al igual que con el metodo Block Caving, se puede recuperar el 90% del mineral comprendido por la zona de explotacin. Este coeficiente de recuperacin depende principalmente de la forma en que se efecta la extraccin del primer tercio de la produccin.DEFINICIONEn explotacin de minas se denomina "caving" a toda operacin destinada a provocar elhundimientode la roca, mediante la utilizacin de los esfuerzos naturales que ejercen los terrenos alrededor de la zona de inters.El mtodo de explotacin por Panel Caving se define luego, como el derrumbamiento de paneles por corte inferior, el mineral se fractura y fragmenta gracias a las tensiones internas y efecto de la gravedad. Por consiguiente se necesita un mnimo deperforaciny tronadura en la extraccin del mineral.La palabra panel est referida al sistema de explotacin, en que el yacimiento se divide en grandes paneles de varios miles de metros cuadrados. Cada panel se corta por la zona inferior; es decir, se excava practicando una ranura horizontal mediante tronadura.CAMPO DEAPLICACIONBsicamente, el mtodo de explotacin Panel Caving, es un sistema normalmente usado para extraer depsitos profundos, masivos, de bajas leyes en CU,Mo, Fe.Hoy en da, la produccin masiva de extraccin de menas subterrneas, bajo condiciones favorables, es una de las ms eficientes, con bajos costos de minas.Este mtodo se utiliza en numerosos yacimientos de grandes dimensiones; en general, yacimientos de alto tonelaje, que cubren una extensa rea y son muy potentes.Su campo de aplicacin es muy amplio. Se puede aplicar tericamente en cualquier tipo de roca no demasiado resistente a la traccin y cualesquiera que sean las caractersticas de la roca encajadora, pero es preferible que la resistencia de la roca que se explota sea menor que la de la roca encajadora.PRINCIPIO DEL METODOLos esfuerzos que actan en un lugar, y a cierta profundidad de un yacimiento, tienen su origen en el peso de las rocas hasta la superficie, y en los fenmenos externos de un yacimiento, tales como: Movimientos "horizontales, debido a movimientos de placas en la corteza terrestre. Todo macizo rocoso permanece en equilibrio mientras no se cree unacavidadlo suficientemente extensa en su interior, de modo de romper el equilibrio existente, creando una redistribucin de esfuerzos en su alrededor.La estabilidad de stacavidaddepender de sus dimensiones, competencia de la roca y de los esfuerzos existentes en el rea. Si la resistencia de la roca, no es lo suficiente para soportar el cambio de solicitacin, sta socavar hasta llenar lacavidadcon material fragmentado de distintas densidades. Una vez llena lacavidadse genera una fuerza de reaccin que restablece el equilibrio.Si se extrae el mineral fragmentado, a medida que se socava, el equilibrio no se restablece y la socavacin continuar hasta la superficie.El Panel Caving se basa en ste principio, el cual consiste en crear unacavidadde manera que la dinmica de desplome no se detenga, extrayendo el mineral por una malla de puntos ubicados en la base.De sta forma queda sin apoyo el mineral que est por encima (millones de toneladas) y las fuerzas de gravedad que actan sobre sta masa producen una fractura sucesiva que afecta al panel completo. Por ltimo y debido a las tensiones de la roca, se produce la fragmentacin del material, el cual puede extraerse por medio de piques o mediante cargadores.El xito en elhundimientode un panel, independiente de las caractersticas de hundibilidad de la roca, depende de los factores fundamentales que son:

a) La base del panel deber fracturarse completamente. Si quedaran pequeas reas sin quebrar, ellas actan como pilar, transmitindose grandes presiones desde el nivel dehundimientohacia el de produccin, las que pueden llegar a romper el pilar existente entre ellos, afectando completamente la estabilidad de las galeras del nivel de produccin. Esto trae consigo un aumento importante enlos costos de extraccin.

b) La altura de socavacin inicial proporcionada por la tronadura, debe ser tal que no se produzcan puntos de apoyo del panel que impidan o afecten el proceso de socavacin natural inmediata.El primer caso, o sea, la formacin de pilares, se evita con un adecuado diseo deperforaciny, especialmente, con un correcto carguo de los tiros. En todo caso, si se verifica la existencia de un pilar, se interrumpe la etapa dehundimiento, concentrando lasactividadesen eliminario completamente, para poder continuar con la secuencia de "quemadas". En el segundo caso, para evitar los posibles puntos de apoyo del bloque, una vez tronada la base, es necesario determinar previamente la altura que debe alcanzar la socavacin producida por la tronadura.La extraccin en cada punto debe ser controlada con sumo cuidado de manera de evitar contaminaciones del mineral con el estril. El contacto mineral-estril debe mantenerse segn un plano bien definido que pueda ser horizontal o inclinado.ANTECEDENTES DEL METODO PANEL CAVING(basndose en Block Caving)La explotacin de un rea se hace siguiendo uno de los siguientes esquemas: Dividiendo el rea en paneles cuadrados o rectangulares cuya dimensin mnima se relaciona con la hundibilidad de la roca y la mxima se disea en funcin de parmetros operacionales y econmicos. En este tipo de diseo debern crearse barreras o pilares entre bloques hundidos para minimizar la dilucin. Diseando paneles que abarcan el rea desde un extremo a otro. En este caso el hundimiento es un proceso continuo a lo largo del rea y se dejar una barrera de contencin o pilar para impedir que el estril del panel agotado diluya el mineral de la nueva explotacin una vez hundido el panel. Manteniendo un hundimiento continuo en ambas direcciones sin dejar barreras ni pilares. Este frente de hundimiento continuo impide la formacin de puntos o lneas de alta presin y, por lo tanto, se tendr menos problemas de estabilidad. Adems permite una amplia flexibilidad para variar los ritmos de produccin fijados.Una vez definido el panel para su explotacin se inician los trabajos de preparacin de galeras, que comprenden:1. Galera de transporte1. Galera de traspasos1. Galera de hundimiento1. Galeras de produccin1. Galeras de ventilacin, etc.MALLA DE EXTRACCIONSe entiende por malla de extraccin o tambin malla de tiraje, a la disposicin geomtrica de los puntos por donde se extrae el mineral en el nivel de produccin de un sistema por "Panel Caving".En la zona que se est explotando, la extraccin se hace a travs de muchos puntos dispuestos en una malla que cubre el rea hundida.Para el diseo de estas mallas de extraccin, se han usado diferentes formas: cuadradas, rectangulares, triangulares.La separacin de los puntos de extraccin depende fundamentalmente de la granulometra del mineral obtenido, de la socavacin natural y de los equipos usados para la extraccin.