Metodos de Explotacion Mineria Subterranea

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    08-Nov-2015

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Metodos: Cut an Fill- Shrinkage Stoping y Long Wall.

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  • Minera Subterrnea. Departamento de Ingeniera en minas.

    METODOS DE EXPLOTACION MINERIA SUBTERRANEA

    (CUT AND FILL, SHRINKAGE STOPPING, LONG WALL).

    Mtodo de explotacin Cut and Fill.-

    Aplicable a depsitos verticales (vetas) o depsitos de gran tamao e irregulares.

    Principios.

    Consiste en excavar el mineral por tajadas horizontales en una secuencia ascendente (realce) partiendo de la base del casern. Todo el mineral arrancado es extrado del casern.( El mineral extrado debe ser suficientemente valioso). Cuando se ha excavado una tajada completa, el vaco dejado se rellena con material exgeno que permite sostener las paredes y sirve como piso de trabajo para el arranque y extraccin de la tajada siguiente. El mineral se extrae a travs de piques artificiales emplazados en relleno, que se van construyendo a medida que la explotacin progresa hacia arriba. Como relleno, se utiliza el material estril proveniente de los desarrollos subterrneos o de la superficie, tambin relaves o ripios de las plantas de beneficio, e incluso, mezclas pobres de material particulado y cemento para darle mayor resistencia.

    Campo de aplicacin.

    Se aplica por lo general en cuerpos de forma tabular verticales o subverticales, de espesor variable desde unos pocos metros hasta 15 o 20 m en algunos casos. La roca mineralizada debe ser estable y competente, especialmente si se trata de cuerpos de gran espesor.

    Obras de desarrollo.

    a) Una galera principal de transporte emplazada a lo largo de la base del casern, dotada de las correspondientes instalaciones de carguo (buzones).

    b) Subnivel de corte inicial (undercut), ubicado entre 5 a 10 m sobre el nivel de transporte, y sus correspondientes chimeneas de acceso.

    c) Piques o chimeneas de ventilacin, acceso y traspaso del material de relleno, comunicadas con la superficie o con un nivel superior.

    Arranque.

    Se puede realizar con perforacin horizontal como tambin vertical hacia arriba (bancos invertidos). Ambas soluciones tienen ventajas y desventajas. Dependiendo de las dimensiones del cuerpo mineralizado, espacios disponibles y capacidad productiva, es posible utilizar perforacin manual (jack-legs o stopers) como tambin equipos tales como jumbos o wagon-drills.

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    Manejo del mineral.

    El manejo del mineral arrancado en el casern consiste en cargarlo y transportarlo hasta los piques artificiales de traspaso. Dependiendo de las dimensiones del casern y de la capacidad productiva de la faena, esta operacin puede ejecutarse con palas manuales y carretillas (minera artesanal), palas de arrastre o scrapers, y tambin con equipos cargadores sobre neumticos LHD. En la base del casern, los piques de traspaso descargan el mineral por intermedio de buzones a carros de ferrocarril o camiones.

    Rellenos. Relleno de Roca: Roca estril fragmentada o "tepetate". Relleno Hidrulico: Arenas clasificadas producto del desecho de molienda de plantas de tratamiento de minerales. Relleno de Pastas: Pastas (formadas con "jales", cemento y agua en proporciones muy

    densas) Relleno Compuesto: Material de aluvin proveniente de lechos de ros y arroyos, material miscelneo (escorias granuladas de fundicin, arenas secas, gravas.

    Seleccin del material de relleno. La seleccin del material de relleno est en funcin de varios factores, tales como el tipo de relleno que se pretende emplear y su disponibilidad es necesario contar con la cantidad necesaria de material de relleno en tiempo y forma, de lo contario se detendr el ciclo de minado.

    Es importante considerar si el tipo de relleno necesita recibir un tratamiento previo a ser colocado en el rebaje, tomando en cuenta el costo del tratamiento y de las instalaciones necesarias para llevarlo a acabo.

    Se debe considerar las caractersticas de resistencia y alterabilidad del material despus de que ha sido colocado dentro de los caserones, ya que este material ser nuestro piso durante el tiempo que dure la explotacin del rebaje.

    Caractersticas de un buen relleno.

    1. Que el material de relleno se encuentre disponible en cantidad suficiente dentro del rea de la mina.

    2. Que se pueda obtener rpidamente.

    3. Que se pueda preparar y que se pueda colocar dentro de la excavacin, al costo

    ms bajo posible.

    4. Que se pueda colocar dentro de los rebajes sin entorpecer las dems operaciones

    de produccin.

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    5. Que posea algunas propiedades cohesivas.

    6. Que produzca una superficie de trabajo nivelada y consistente, capaz de soportar el peso y el trnsito de equipos mviles.

    7. Que en todo su conjunto sea un material de bajo costo.

    Procedencia del material de relleno. Bancos de Prstamo: Este relleno se obtiene de bancos de prstamo de roca estril, explotados en superficie, la mayora de las minas se encuentra enmarcada en formaciones rocosas que pueden ser consideradas fuentes de relleno estril. Relleno Creado In Situ: Es posible obtener material estril en la misma explotacin, o de obras anexas que se encuentren cerca del yacimiento. Estriles de plantas de concentracin: Los jales procedentes de las colas de procesos

    metalrgicos se acondicionan con el contenido de agua adecuado para poder ser trasportados a interior de mina.

    RELLENO CON ESTRIL. Si el material se traslada, desde superficie se debe de contar con un banco de prstamo en superficie, el estril, es trasportado por camiones de volteo y puede ser bajado por rampas o chorreado desde superficie por un contrapozo, se debe de tener especial cuidado en la generacin de polvos, lo cual se evita colocando un aspersor de agua en la boca del contrapozo que moje el estril, o puede ser rociado con anticipacin antes del vaciado. En el interior mina se tendr acondicionada una superficie para recibir el estril y poder distribuirlo a los rebajes.

    RELLENO HIDRULICO. El relleno hidrulico est constituido principalmente por arenas clasificadas de los jales resultantes del tratamiento metalrgico y un alto contenido de agua, debe tener la consistencia de una pulpa, de modo que se pueda trasportan con facilidad por medio de tuberas con bombas convencionales. Es importante considerar que para el empleo de relleno hidrulico es necesaria la eliminacin de lamas, ya que su presencia en el relleno producir horizontes impermeables que impedirn que el agua contenida en el relleno no pueda ser drenada. Para preparar los jales de relleno es necesario tener las instalaciones adecuadas para poder realizar la clasificacin de las arenas, colocar el sistema de tuberas necesario para su trasporte y acondicionar una presa de finos. Una vez que se rellena con jal es necesario la eliminacin del agua que contiene, para poder generar un piso con la suficiente estabilidad. El agua contenida en el relleno hidrulico puede ser eliminada de dos formas distintas, por filtracin y decantacin

    Decantacin relleno hidrulico. Es posible acondicionar las obras para eliminar el agua del relleno de los caserones, con la colocacin de canalones en las paredes de los contrapozos, para canalizar el agua a la acequia del nivel de acarreo, las dimensiones de los canalones depende de la robustez de los rebajes.

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    El empleo de canalones en los contrapozos anillados servir como bordes de decantado. Las orillas del canaln servirn como bordes de decantado del agua, sin dejar pasar el material slido, con ello eliminamos gran parte del agua que contiene el jal y estabilizamos el piso de trabajo. En el piso de la obra se controla con una topografa ligeramente inclinada para hacer que el agua se acumule en un extremo del rebaje y sea decantada.

    Filtracin en relleno hidrulico. La operacin de decantado no elimina en su totalidad el agua contenida en el jal, por lo que es necesario filtrar el resto, para esto se acondiciona el rebaje con un sistema de tuberas que permita su filtrado, esta tubera se perfora en toda su extensin para que por los poros absorba la mayor cantidad de agua, toda la tubera se conecta de manera que se canalice al agua a las acequias. La tubera se coloca con la inclinacin adecuada para que el agua que se acumule por filtracin salga del rebaje.

    Es posible el empleo de torres de filtracin, que son contrapozos anillados forrados con una capa de yute que impide que las partculas de mineral se escapen, para evitar que la tela de yute se adhiera a las paredes del contrapozo anillado e impida el filtrado, se colocan listones de madera que al momento de colocar el yute, dejen un espacio entre las paredes evitando que se adhiera.

    RELLENO CON PASTAS.

    Caracteristicas de una pasta. Una pasta es la mezcla de jal, cemento y agua. La diferencia de las pastas en comparacin con el relleno hidrulico es que el contenido de agua en una pasta es relativamente menor, y se adiciona cemento a su estructura. Como la pasta tiene bajo contenido de agua no es necesario acondicionar los rebajes para su eliminacin, no es necesario el filtrado y decantado de agua. A la mezcla es posible adicionar otro tipo de elementos para generar volumen, como son las cenizas y escoria de hornos. De igual manera que el relleno hidrulico la pasta se trasporta a travs de tuberas de acero de alta presin, por bombas de pistn a velocidades bajas de aproximadamente 2.0 m/s.

    Preparacin de las pastas. Las colas procedentes de la planta de beneficio se envan a un espesador de alta densidad donde se retira la mayor cantidad de agua, el material de la descarga que contiene finos y agua se enva a la presa de jales. El segundo producto es pulpa con un 80% de slidos y se enva a un tanque agitador. Del tanque se enva la pulpa a un filtro de discos donde se disminuye el contenido de agua La tarta o pasta se coloca en una tolva alimentadora donde se agrega cemento y mezclado, el producto final es enviado a una tolva acoplada a una bomba de pistones, llevando la pasta a interior mina por el sistema de tuberas. El contenido de cemento debe ser tal, que obtenga una resistencia con el fin de que pueda ser ocupado como piso de trabajo de al menos 2.0 kg/cm3.

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    Bombeo de pastas. La ms importante consideracin en el diseo del sistema de bombeo, es efectuar la adecuada seleccin de materiales para preparar la pasta y tener un control granulomtrico cuidadoso. Las pastas con revenimientos bajos requieren elevadas presiones de bombeo. Mientras que las que tienen altos revenimientos producen golpeteos en las bombas y producen asentamientos cuando las lneas se dejan cargadas.

    RELLENO COMBINADOS. El empleo de relleno combinado se da como una alternativa para aminorar costos o aprovechar otro tipo de material del cual se tenga disponibilidad, el adicionar otro tipo de materia aumenta el volumen del relleno, con la adicin de otros materiales es posible modificar, la consistencia del relleno

    Entre los tipos de relleno combinado normalmente utilizados se tienen: Relleno con material estril y puzolana. Relleno con arena aluvial y puzolana, siendo aadido entre un 30 a70% de arena al material de puzolana para incrementar la resistencia Relleno de pasta. Tambin tenemos el material conformado de escorias granuladas de fundicin, arenas secas, gravas, etc. As mismo puede considerarse el relleno compuesto como una combinacin de los rellenos anteriores

    Ventilacin.

    Por lo general, el aire es inyectado a los caserones desde el nivel de transporte a travs de chimeneas de acceso. En los frentes de trabajo, al interior del casern, se utiliza ventilacin secundaria mediante ventiladores auxiliares y ductos. El aire viciado se extrae por las chimeneas de ventilacin y/o de acceso hacia el nivel superior, y luego es evacuado incorporndolo en el circuito general de ventilacin de la mina.

    Fortificacin.

    Teniendo en cuenta que este mtodo se aplica en cuerpos tabulares con roca encajadora poco competente, la prctica habitual es el apernado sistemtico de las paredes, incluyendo cintas metlicas, malla de acero o cables segn las condiciones de terreno. El techo mineralizado se mantiene estable con elementos de fortificacin semi-permanentes tales como pernos y/o malla de alambre.

    Ventajas del mtodo.

    a) El mtodo presenta baja dilucin ya que es un mtodo selectivo.

    b) Es posible trabajar vetas de poca potencia pero alta ley.

    c) La dilucin debida al acarreo del mineral es mnima.

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    d) Puede alcanzar alto grado de mecanizacin, y su aplicacin puede presenta una amplia flexibilidad.

    e) Se adecua a yacimientos con propiedades fsicos mecnicas incompetentes.

    f) Aprovecha el material estril generado tanto de obras coladas en estril o el jal del proceso de concentracin.

    g) Permite una disponibilidad inmediata del mineral.

    Desventajas del mtodo.

    a) A los costos de explotacin se le debe agregar el costo de la preparacin, acarreo y colocacin del relleno.

    b) En el caso del empleo de relleno hidrulico es necesario clasificar los materiales, para eliminar lamas, para lo cual es necesario acondicionar una planta de tratamiento.

    c) En el caso del corte y relleno con pasta es necesario considerar el costo del cemento ya que este puede encarecer el mtodo y hacerlo inoperable.

    d) En el relleno hidrulico, se debe disear un sistema hidrulico, de manera que tenga capacidad de eliminar el agua contenida en las tierras agregadas.

    Mtodo de explotacin Shrinkage Stopping.-

    El shrinkage stoping es un mtodo de explotacin vertical aplicable a vetas (estructuras verticales), principalmente para explotaciones menores. Se aplica generalmente a vetas angostas de 1.2 a 30 m o a cuerpos donde otros mtodos son tcnica o econmicamente inviables. Para asegurar que el mineral fluya (que no se cuelgue), el mineral no debe tener muchas arcillas, ni debe oxidarse rpidamente, generando cementacin. El cuerpo mineralizado debe ser continuo para evitar la dilucin. El estril debe extraerse como dilucin o dejarse como pilares aleatorios (que no impidan el flujo).

    Principios

    Consiste en excavar el mineral por tajadas horizontales en una secuencia ascendente (realce) partiendo de la base del casern. Una proporcin del mineral quebrado, equivalente al aumento de volumen o esponjamiento (30 a 40 %), es extrada continuamente por la base. El resto queda almacenado en el casern, de modo de servir como piso de trabajo para la operacin de arranque (perforacin y tronadura) como asimismo de soporte de las paredes del casern. Cuando el proceso de arranque alcanza el lmite pre-establecido superior del casern, cesan las operaciones de perforacin y tronadura, y se inicia el vaciado del casern extrayendo el mineral que ha permanecido almacenado (60 a 70%).

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    Los pilares y puentes de mineral que separan los caserones por lo general son recuperados con posterioridad.

    Campo de aplicacin. Este mtod...