Manejo de Materiales en Explotacion Subterranea

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    16-Oct-2015

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  • Manejo de materiales

    en explotaciones

    subterrneas ren eduardo le-feaux corts

    Ingeniero civil de minas

  • ndice de contenidos

    Introduccin

    Definiciones bsicas

    Preparacin de la base de un casern

    - embudos.

    - evolucin de embudos a zanjas.

    - construccin de la zanja.

    - estocadas de carguo.

    - chimeneas.

    - condiciones de diseo para una chimenea.

    - flujo en una chimenea..

    - diseo de una chimenea.

    - parrillas.

    - diseo de la parrilla.

    - buzones.

    - elementos de diseo del buzn.

    - composicin del sistema buzn.

    - reduccin secundaria.

    - estimacin de la cantidad de material a reducir sobre una parrilla.

    Factores a considerar en el diseo de la base de un casern

    Preparacin de la base de un casern en un sublevel stopping

    Preparacin de la base de un casern en un block caving

    - condiciones de la malla de tiraje.

    - caracterizacin de una buena malla de tiraje.

    Preparacin de la base de un casern en otras explotaciones y otros casos

    ndices de operacin

    - ndices operacionales.

    Traspaso gravitacional

    Sistema scraper

    - rendimiento del scraper.

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    Palas mecnicas

    - palas mecnicas cargadoras.

    - palas mecnicas - neumticas sobre rieles.

    - condiciones de diseo de la pala y factores que influyen en su rendimiento.

    - Rendimiento de la pala mecnica.

    - palas mecnicas sobre orugas de descarga axial (elctricas y neumticas).

    - palas mecnicas - neumticas de descarga axial sobre ruedas.

    - palas mecnicas - neumticas sobre orugas de descarga lateral

    - palas mecnicas - electro hidrulicas sobre orugas de descarga lateral.

    - palas mecnicas - neumticas sobre ruedas de descarga lateral.

    - palas mecnicas - elctricas o neumticas de descarga axial a transporte incorporado.

    - palas auto cargadoras - neumticas sobre orugas.

    - palas auto cargadoras - neumticas sobre ruedas.

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  • - pala auto cargadora - diesel sobre ruedas.

    - hangloader.

    - sistema lhd load-haul-dump.

    - rendimiento de un lhd.

    - rendimiento del sistema lhd-camin.

    - rendimiento del sistema lhd y n camiones.

    - cargador frontal sobre ruedas.

    - rendimiento de un cargador frontal.

    - rendimiento del sistema cargador-camin.

    - rendimiento del sistema cargador y n camiones.

    Camiones convencionales

    Camiones articulados

    Camiones de bajo perfil

    Curvas de desempeo

    Correas transportadoras

    - poleas motrices.

    - rodillos de soporte.

    - tensores.

    - factores relacionados con la capacidad del sistema.

    - potencia del sistema.

    Sistema de extraccin vertical por piques

    - cables para el sistema.

    - ciclo del sistema.

    - clculo del sistema.

    Ferrocarriles

    - caractersticas de los carros.

    - sistema de descarga de carros.

    - caractersticas de las vas.

    - esfuerzos sobre las vas.

    - rieles.

    - empalme y cruces.

    - caractersticas de las locomotoras.

    - resistencia al movimiento.

    - pesos del sistema.

    - frenado del sistema.

    - diseo de la locomotora.

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  • Introduccin

    Dentro de las operaciones mineras la actividad de manejo y gestin de minerales es una de las ms incidentes en el costo

    de operacin general, principalmente por la gran cantidad y variabilidad de recursos involucrados en ella.

    Gran parte de las innovaciones tecnolgicas apuntan a esta actividad, tanto por la importancia de ella en el costo de

    operacin como en la cantidad de etapas involucradas.

    En este documento se presentan conceptos bsicos para abordar el tema, como tambin las herramientas fundamentales

    que permitirn enfrentar una gestin del manejo de minerales en una faena minera y tambin en otras actividades que

    involucren el manejo de materiales.

    Es importante recalcar que muchas de las herramientas aqu entregadas encierran conceptos importantes en la gestin de

    recursos, las que podrn ser aplicadas independientemente de las innovaciones tecnolgicas que surjan en el tiempo, lo

    cual es sin duda el objetivo principal de este documento.

    La gestin en el manejo de minerales, o de materiales en general, busca optimizar los recursos para lograr un objetivo

    simple pero a la vez complejo que es el traslado de un material desde un punto a otro cumpliendo con ciertas exigencias

    de calidad y cantidad en un perodo de tiempo definido y al mnimo costo.

  • Definiciones bsicas

    Tnel: excavacin de tipo minero o civil preferentemente horizontal (puede ser sub horizontal), caracterizada por su alto

    y ancho (seccin) y por la funcin que desempea. Se excava en forma continua y consta de una o dos salidas (corta al

    cerro en uno o dos puntos). Segn la funcin que desempea debemos definir su vida til. Segn el artculo 333 del

    reglamento n72, en toda mina de explotacin subterrnea debern existir por lo menos 2 labores principales de

    comunicacin con el exterior habilitadas para el trnsito de personas (piques, chiflones o socavones), las cuales no

    debern interrumpirse entre s (independientes). Segn el artculo 334, se establecen 20 metros como distancia mnima

    entre estos accesos.

    Galera: tnel sin salida al sol, que conecta sectores dentro de la mina.

    Seccin Transversal

    Techo

    Caja

    Piso

    Drenaje (puede existir slo uno)

    Carpeta de

    Rodado Pendiente

    Seccin Real

    Seccin

    Esperada por

    diseo

    Galibo

    0.5 metros

    0.5 a 1 metro

    Art. 368

    Esquema

    isomtrico de

    una galera

  • Desquinche: sobre excavacin de una seccin, en la cual la cara libre para la tronadura coincide con una de las paredes o

    techo de la seccin original.

    Estocada: galera horizontal o sub horizontal que se construye a partir de otra galera mayor y que es relativamente corta.

    Esta puede ser utilizada para diversas actividades como estacionamiento de equipos por ejemplo.

    Planta

    Corte transversal

    Isomtrico

    Desquinche en una Galera

    Desquinche

    Planta

    Isomtrico

    Estocada Diagonal

    Planta

    Isomtrico

    Estocada Perpendicular

  • Rampa: galera de acceso a diferentes niveles. Su geometra puede ser elptica, circular o en 8. Se construyen en

    pendiente de modo que se pueda acceder a distintas cotas en la mina (6 a 20%).

    S1 = A ( H - A / 2 )

    S2 = A2 / 8

    Seccin Total = S1 + S2

    A

    H Radio de

    Giro interno

    Radio de Giro

    externo

    Radio de

    Giro

    medio

    Rampa en 8

    Rampa Circular

    Rampa Elptica

  • Nivel: galera horizontal caracterizado por una cota (referida a un nivel de referencia).

    Subnivel: galera horizontal o sub horizontal, que se encuentra sobre o bajo un nivel principal y es paralela a l.

    Nivel base: galeras que limitan un sector de explotacin.

    Subniveles de Perforacin

    Nivel Base (Carguo

    de Produccin)

    Chimenea de Ventilacin

    Subnivel de Ventilacin

    Punto de descarga a pique

    Chimenea o pique

    de Traspaso

    Descarga (Buzn)

    Zanja

    Casern

    Galera

    de Zanja

    Estocada de Carguo

    Nivel de Transporte

    Principal

  • Pique: galera vertical o sub vertical de secciones variables, construida desde arriba hacia abajo, pudiendo o no romper

    en superficie. Segn su funcin se le asignan nombres. Pueden tener ms de una funcin (pique maestro).

    Chimenea: excavacin o galera vertical o sub vertical de secciones variables, construida desde abajo hacia arriba. Segn

    su funcin recibe su nombre y se define su vida til (por lo general es corta). Segn el artculo 335 no se deber

    construir chimeneas que desemboquen en medio de la seccin de un tnel o galera, por lo que su descarga tendr que

    ser por un costado de dicha excavacin. Segn el artculo 339 las chimeneas construidas manualmente no podrn

    superar los 50 metros de longitud si son verticales y para construcciones sub verticales se tiene la siguiente tabla:

    Chimeneas de Traspaso

    Chimenea de

    Ventilacin

    Sistema de

    Chimeneas

    de Traspaso

    Chimenea

    Slot

    Art. 386: Topes o

    parrilla 50 cm. Sobre el piso en

    chimeneas de

    traspaso

    Pique de acceso

  • Inclinacin Desarrollo inclinado mximo (m) Altura mxima (m)

    80 65 64

    70 80 75

    60 97 84

    50 116 90

    45 Sin lmites

    Silo o tolva: excavacin de gran volumen que cumple la funcin de almacenar mineral, para regularizar el flujo de

    produccin de y tambin la mina cuente con un stock de material para enviar a procesos.

    Casern: hueco final que surge de una explotacin y puede o no estar relleno.

    Embudo: excavacin en forma de embudo que recibe material tronado y lo traspasa a un nivel inferior.

    Zanja: excavacin en la base de un casern con forma de v, que cumple las mismas funciones que el embudo.

    Unidad de explotacin: es el conjunto de todas las labores de un yacimiento que son productivos o en condiciones de

    producir.

    Infraestructura: desarrollo principal de la mina, galeras y tneles primarios, que dan acceso al yacimiento.

    Chimeneas de

    Traspaso

    Descarga a Buzn

    Nivel de Transporte Principal

    Silo o Tolva

    4 metros

    Dimetros:

    8 a 10 m

  • Pilar: bloques de roca que se dejan sin explotar para garantizar la estabilidad de la explotacin. La forma y tamao de

    ellos dependern de las caractersticas del yacimiento y de la explotacin.

    Esquema tpico de pilares

    en una explotacin por

    room & pillar

    Pilares entre

    Caserones

    Pilares entre

    estocadas

    CASERN

    Accesos en

    Pilares entre

    Caserones

  • Losa: bloque de roca que separa dos unidades de explotacin contiguas en la vertical (una sobre otra), que se deja sin

    explotar con el fin de garantizar la estabilidad global del sector. Sus dimensiones estn definidas por las caractersticas

    del yacimiento, la explotacin y del macizo rocoso.

    Preparacin: unin de infraestructura con el yacimiento.

    Explotacin de minas: conjunto de procesos que permiten extraer el mineral de su ambiente natural para procesarlo.

    Refugio: excavacin lateral a una excavacin principal como galeras, chimeneas, piques o tneles, que permite a las

    personas que transitan por ellas refugiarse ante el paso de equipos o ante la proximidad de actividades peligrosas (como

    un cachorreo por ejemplo).

    Pilares entre

    Estocadas

    Losa de seguridad

    entre caserones

    Casern Superior

    Casern Inferior

  • Caudal mnimo de aire fresco: segn el artculo 390, el caudal mnimo requerido es de 3 m3/min-persona y segn el

    artculo 375 tendr que ser de 2,83 m3/min-hp para equipos diesel. Adems el artculo 390 establece que no podrn

    trabajar simultneamente ms de 75 trabajadores por circuito de ventilacin, la velocidad del aire no podr superar los

    150 m/min, y el artculo 394 establece que como mnimo el aire fresco debe contar con 19,5% de oxgeno.

    Sobre las condiciones del aire el artculo 377 establece que deben evaluarse diariamente el aire por co, aldehdos, no y

    no2. Con frecuencia menor que un mes se deben evaluar los escapes de las mquinas por co y nox y el caudal de aire

    circulante. El artculo 379 establece que el aire debe tener concentraciones inferiores a 40 ppm de co, 2,4 ppm de no2,

    20 ppm de nox, 1,6 ppm de aldehdo-frmico, de lo contrario (no cumplindose a lo menos uno de ellos) deber darse

    orden de detener las actividades en el sector involucrado. Tambin se detendr la operacin de un equipo si los gases de

    escapa superan los 2000 ppm de co o los 1000 ppm de no.

  • Preparacin de la base de un casern.

    Se denomina como base de un casern a todas las excavaciones requeridas para la recepcin, manejo y conduccin del

    mineral extrado de una explotacin. En la base del casern se recibe el material tronado (saca), el cual se lleva por

    medio de un sistema de transporte secundario. El transporte secundario corresponde a cualquier sistema de transporte

    que se utilice para trasladar el material extrado hacia el sistema de transporte principal, el que se encargar de trasladar

    el mineral hacia el chancador o el estril al botadero.

    Debemos preparar huecos en la roca que permitan recibir el material, por lo general se utiliza la gravedad para llevarlo

    desde el punto de arranque a los puntos de carguo (debemos aprovechar esta energa disponible). Existen mtodos de

    explotacin en que al hacer el agujero (galera) se utiliza este mismo para cargar el mineral y transportarlo (por ejemplo

    el sub level caving).

    Esquema de una explotacin por sub level stopping

    Bsicamente el sistema de recepcin del mineral consiste en un conjunto de excavaciones que agrupa galeras,

    estocadas, piques, puntos de recepcin de material (como zanjas y embudos) y puntos de carguo, como un todo o

    algunos de ellos, combinados de modo que el material pueda ser extrado por el sistema de carguo.

    Pilares entre

    Caserones

    CASERN

    Estocadas

    Zanja

    Accesos a subniveles de

    perforacin

  • Las estocadas pueden ser trazadas regularmente enfrentadas o alternadas unas con otras (las opuestas), horizontales o

    inclinadas y pueden formar ngulos de 90, 60 o 30 con respecto a la galera base que las une (para permitir un mejor

    desempeo de los equipos).

    Vista en planta de diversos sistemas de disposicin de estocadas

    Los puntos de carguo de mineral se encuentran conectados a receptores de saca, los cuales deberan cubrir la totalidad

    del rea de explotacin. El conjunto en particular permite recibir, bajar y conducir el material hasta el punto de carguo.

    Los piques de traspaso son excavaciones verticales o sub verticales, que aprovechando la gravedad permiten al material

    llegar al sistema de transporte principal o hacia un punto intermedio (por ejemplo a un nivel de parrillas para control de

    granulometra, a una interseccin de piques de traspaso o a un silo o tolva de almacenamiento de mineral). El punto que

    Estocadas

    Puntos de carguo

    Galera Base

    60 o 30

    Ingreso de equipos

    de carguo

    Punto de descarga a pique

    Chimenea de Traspaso

    Descarga Buzn

    Nivel de Transporte

    Principal

    Nivel de Produccin o

    transporte secundario

    Estocada de carguo Punto de recepcin

  • conecta esta excavacin con el nivel de transporte principal requiere un sistema de control de flujo, por ejemplo un

    buzn (ver buzones), para que el material no bloquee dicho nivel.

    Embudos.

    Los embudos son excavaciones que permiten recibir y conducir por gravedad el material tronado en el casern hacia el

    punto de carguo. Debido a su geometra es que recibe su nombre.

    Buitra

    Embudo

    45 - 65

    Chimenea de 4 a 8 m2

    reas variables en funcin de la

    roca, tcnica de construccin,

    necesidad de recubrimiento del

    sector de trabajo

    Altura, Pilar

    o Puente

    Buitra Buitra

    Altura, Pilar o

    Puente Embudo Embudo

    Parrillas

  • Mientras mayores sean las dimensiones del pilar, la galera base es ms segura. Para dimetros de la boca del embudo de

    7,5 metros, se recomiendan alturas de pilar de 9 a 11 metros, en cambio para dimetros de 15 metros se recomiendan

    pilares de 17 a 19 metros. En el caso de embudos grandes, si se construye el sistema de embudos en estril, se suma el

    problema de excavar y extraer mayores cantidades de estril. Uno de los problemas al utilizar embudos es que se

    generan reas muertas donde el material slo se deposita y no escurre.

    rea embudo =...