Metodo De Explotacion De Tajeos Por Sub Niveles: Universidad Nacional De San Cristobal De Huamanga

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN CRISTOBAL DE HUAMANGA Facultad de Ingeniería de Minas Geología y Civil MI 442 Métodos de Explotación Subterránea I Ciclo 2017-II

METODO DE EXPLOTACION DE TAJEOS POR SUB NIVELES

Ing. Edmundo Campos Arzapalo

INTRODUCCION

Método usualmente aplicado a cuerpos mineralizados y cajas competentes, de alto buzamiento. Se produce el mineral por perforación y voladura de taladros largos, con brocas que varían de 2” a 7 7/8” de diámetro y longitudes de hasta 30 m o mas. Los taladros pueden ser de verticales a inclinados, los anillos forman usualmente un plano, y los taladros se vuelan en tandas.

Los avances tecnológicos en equipos, explosivos, etc. lo han hecho un método altamente eficiente y versátil.

Alto buzamiento

Caja techo

Mineral competente

Taladros largos

SUBNIVELES

competente Caja piso competente

Mineral disparado

DRAW POINT

SECCION TRANSVERSAL DEL METODO SUB LEVEL STOPING

Galería Acarreo

INTRODUCCION Los ritmos de producción pueden variar ampliamente durante la explotación de todo el cuerpo: Al inicio la producción es lenta, por estar en la etapa de preparación.

Alto buzamiento

Caja techo

SUBNIVELES

Caja piso competente

En su etapa final decae la producción

Es necesaria una programación real para que el plan de producción sea estable.

Taladros largos

competente

Luego se incrementa a medida que se van explotando nuevos draw points.

Se planean y construyen los drawpoints a medida que se van necesitando.

Mineral competente

Mineral disparado

DRAW POINT

SECCION TRANSVERSAL DEL METODO SUB LEVEL STOPING

Galería Acarreo

DESCRIPCION GENERAL DEL METODO Alto buzamiento

Los criterios principales para la aplicación del método son: • Mineral y rocas cajas competentes • Cuerpos mineralizados deben estar debidamente delimitados • El buzamiento debe exceder el ángulo de reposo del mineral roto. El método consiste en construir subniveles en intervalos definidos entre los niveles principales de la mina.

Caja techo

Mineral competente

Taladros largos SUBNIVELES

competente Caja piso competente

Mineral disparado

DRAW POINT

SECCION TRANSVERSAL DEL METODO SUB LEVEL STOPING

Galería Acarreo

DESCRIPCION GENERAL DEL METODO SUBNIVEL 1 CHIMENEA/CARA LIBRE (SLOT)

TALADROS LARGOS

SUBNIVEL 2 MINERAL DISPARADO DRAW POINTS NIVEL INFERIOR

SECCION LONGITUDINAL METODO DE EXPLOTACION SUB LEVEL STOPING

El tajeo de perforación se hace de las galerías de acceso a los subniveles, el mineral es disparado hacia una cara libre (slots) en cortes largos. La carga disparada cae por gravedad al fondo del tajeo y es colectado por los drawpoints.

OTRAS CONSIDERACIONES GENERALES DEL METODO SUB LEVEL STOPING

El método requiere un alto desarrollo y por consiguiente una alta inversión: Rampas de acceso a los subniveles, galería de extracción, subniveles, draw points. La productividad varia entre 12 a 30 t/hombreguardia. La perforación, la voladura y carguío se hacen en forma independiente, por lo que se tiene una alta utilización del equipo. Si los límites del cuerpo son irregulares puede haber una alta dilución del mineral; lo mismo puede suceder si se tienen derrumbes.

Limites irregulares, alta dilución

Mineral disparado, contaminado con cajas

Taladros largos SUBNIVELES

DRAW POINT

DESARROLLOS ACCESOS A SUBNIVELES Puede hacerse a través de una rampa o chimenea, la misma que se ubica en la caja piso de la zona mineralizada, lo más lejos posible para evitar los posibles efectos de la voladura u otras operaciones de producción que se producen durante el tajeado.

Chimenea de Acceso

Mineral dispara do

GALERIA DE ACARREO Construida en caja piso y paralela al rumbo del cuerpo mineralizado, por aquí se extraerá el mineral. Rampa de Acceso

INTERVALOS ENTRE SUBNIVELES Los intervalos de los niveles principales en las minas varían desde 15 m a 120 m, dependiendo de la extensión vertical del cuerpo mineralizado y condiciones geomecánicas. Los subniveles se acondicionan a estos niveles principales. Mineral disparado

Galería de acarreo

DESARROLLOS

DRAW POINTS

Rampa

El número de drawpoints depende de la longitud del cuerpo mineralizado. CORTE INFERIOR Dependiendo del sistema de drawpoints a ser usado, el corte inferior puede hacerse por un sistema de chimeneas cónicas desde una galería inferior, o simplemente abrir una galería sobre la estructura mineralizada desde los draw points.

CORTE INFERIOR

Galería de acarreo Draw points

DESARROLLOS

Rampa

SLOT – CARA LIBRE Se hace este slot para tener una cara libre a la perforación y voladura de los taladros largos. Puede construirse esta chimenea con métodos convencionales (perforación y voladura manual), mecanizados (raise boring o maquinas trepadoras) o con el método VCR (voladura de taladros largos).

CORTE INFERIOR

Galería de acarreo Draw points

CARACTERISTICAS DE DISEÑO DEL TAJEO

Longitud y ancho Los siguientes factores afectan las dimensiones del tajeo: • • • • •

Geometría del cuerpo mineralizado Direcciones de los principales esfuerzos Competencia de las cajas Malla óptima de perforación Arreglo del subnivel de perforación

En una mina nueva el diseño del layout puede ocurrir antes de que el cuerpo mineralizado sea interceptado por los trabajos de mina. El dimensionamiento del tajeo será una decisión crítica, es necesario la experiencia de mucha gente: operadores con experiencia similar, expertos de mecánica de rocas y otros con experiencia en el diseño de mina.

CARACTERISTICAS DE DISEÑO DEL TAJEO

Altura Algunos de los factores que deben ser considerados para determinar la altura del tajeo son: • • • • • •

Competencia del pilar y de las paredes del tajeo Buzamiento del cuerpo mineralizado Espesor del cuerpo mineralizado Profundidad del taladro de una máquina determinada de perforación Características de fragmentación del mineral. Intervalos de espaciamiento de los niveles de la mina

En terrenos competentes, la longitud y la seguridad del taladro son los más importantes de la altura del tajeo. Frecuentemente los subniveles de perforación pueden ser disminuidos debido a la capacidad de profundidad de los equipos sofisticados de perforación, resultando en un significativos ahorro de costos.

CARACTERISTICAS DE DISEÑO DEL TAJEO Ubicación y diseño de drawpoints Algunas de las consideraciones más importantes de un buen sistema de drawpoints son: • Espaciamiento óptimo, para una caída uniforme y máxima recuperación; • Excavaciones diseñadas para que duren el tiempo de explotación • Vías de acarreo: tipo de superficie, reforzamiento, gradiente para que fluya el agua • Orientación con respecto a la vía principal de acarreo de la mina, para una óptima maniobrabilidad del cargador y estabilidad en la intersección; y • Longitud adecuada para permitir el trabajo de un cargador de bajo perfil en un tramo recto. Seguridad: Exposición de personas durante el desarrollo y perforación de producción es alta de tal forma que se justifica el uso de drawpoints. Evitar la voladura secundaria de bolones que debilitan los drawpoints. Un piso con una gradiente de 3 a 4%, reforzado con concreto facilita la salida del agua y la penetración de la cuchara del cargador.

CARACTERISTICAS DE DISEÑO DEL TAJEO

Slot raising Este slot es necesario para este método para controlar la expansión de la roca. Subnivel

La chimenea puede hacerse convencionalmente, con raise borer o por voladura en cráter. El slot se hace usualmente desde el nivel de extracción hasta el tope del tajeo, luego se amplía al ancho del tajeo y sería de 4 a 5 m. El método de vertical crater retreat (VCR) elimina la necesidad de hacer un slot a lo ancho del tajeo; y solo necesita la cara de alivio y puede excavarse del nivel de corte inferior.

Subnivel

Slot raise Corte inferior

Sección longitudinal

CARACTERISTICAS DE DISEÑO DEL TAJEO

Corte inferior Este corte es esencial para el éxito del tajeo por subniveles debido a sus efectos en la voladura de producción y la eficiencia del carguío. Se construye solo lo necesario y su avance se condiciona a solo lo necesario para asegurar la estabilidad del corte inferior. Se construye con perforación de equipos de taladros largos o perforación convencional si el caso lo requiere.

PRODUCCION

Se alcanza casi exclusivamente por la perforación de taladros largos, ya sea en anillos o abanico o perforación a lo largo del cuerpo mineralizado, desde los subniveles.

CORTE INFERIOR Mineral dispara do

Draw points

Donde el cuerpo mineralizado sea más angosto, los subniveles se hacen a lo ancho de todo el cuerpo, y sirve de base para la perforación de taladros paralelos. La longitud de los taladros depende de la forma del cuerpo mineralizado y el espaciamiento de los subniveles. Los taladros largos normalmente no exceden los 25 m, debido a que más allá de esta longitud pueden haber problemas de desviación.

Galería de acarreo

PRODUCCION Perforación de producción Los factores a considerar en la producción son: • • • • • • • •

Mallas de perforación Equipos de perforación Perforabilidad del mineral (dureza, abrasabilidad, fracturas, gravedad especìfica) Características esperadas de fragmentación Tipo y seguridad requerida del equipo de perforación Orientación y espaciamiento de los taladros Tamaño del taladro Longitud del taladro.

La innovación de los equipos de perforación ha incrementado cada vez más el uso de taladros de mayor diámetro, estos varían de 2” hasta 4” de diámetro (incluso más actualmente) Las longitudes de perforación pueden tener capacidad hasta los 90 m con menos de 2% de desviación con el uso de los DTH.

PRODUCCION Equipos de Perforación de producción - Raptor

PRODUCCION

Equipos de Perforación de producción

PRODUCCION

Malla de perforación El burden y el espaciamiento dependen del grado de fragmentación requerido, y pueden variar de 1 m para cuerpos angostos, y de 2 a 3 metros para una perforación regular de producción. La fragmentación depende del tamaño y tipo del tamaño y tipo de equipo que manipulará el mineral. Ejm Diferente para el uso de rastrillos y chutes, que para el que emplea drawpoints y se limpia con scooptrams y camiones (LHD) El promedio de costos para los diferentes métodos varía apreciablemente.

PRODUCCION Voladura de producción La selección del explosivo es determinado por: • Factor de potencia (kg/t de mineral) • Densidad del explosivo • Velocidad de detonación • Orientación e inclinación de los taladros largos • Accesibilidad al collar para el carguío de los taladros. • La iniciación de la voladura puede hacerse con cápsulas eléctricas o detonadores no eléctricos (tipos FANEL, NONEL, otros similares) con retardos. El diseño de los retardos tiene un efecto en la vibración y la fragmentación de mineral. El máximo tamaño de la voladura es afectada por labores u otras estructuras adyacentes cercanas dentro de la mina. Se pueden emplear: dinamitas, ANFO, slurries, ó combinaciones de estas. El VCR requiere técnicas muy especializadas de voladura.

EJEMPLO TAJEO POR SUBNIVELES EN LA MINA XXXX

General La mina subterránea xxxxx opera con una Winche ASEA para extracción, con 2 skips de ton cada uno. Produce 3500 tpd de mineral polimetálico de Pb-Zn en un trabajo de 3 turnos por día y 6 días por semana. La mina tiene 900 trabajadores (incluye personal de planilla de la empresa, contratistas y supervisión). Su productividad es de 4 ton/h-g, con 25 tajeos de producción y 4 frentes de desarrollo.

TAJEO POR SUBNIVELES EN LA MINA XXXX

Acarreo y Transporte de mineral Se echa el mineral en los 5 niveles intermedios a un ore pass principal, desde el cual se transporta con locomotora de 10 t y carros mineros de 140 pie3 a la tolva de 1000 t. De la tolva se alimenta el mineral a dos skips de 8 t c/u en el pique principal. Por este pique principal se iza el mineral a superficie a dos tolvas de 1500 t c/u y desde aquí mediante fajas transportadoras se alimenta a la planta concentradora.

TAJEO POR SUBNIVELES EN LA MINA XXXX Acarreo y Transporte de mineral

TAJEO POR SUBNIVELES EN LA MINA XXXX

Desarrollo y preparación del Tajeo Los subniveles están construidos con 12 m de espaciamiento vertical, sección de 3 m x 3m y por la parte mineralizada, chimeneas de 2 m de diámetro a ambos extremos (una para slot). Estas chimeneas han sido construidas empleando el método VCR. Drawpoints de 3 m x 3m a lo largo del cuerpo espaciados de eje a eje 7 m, del cual se extrae el mineral disparado con un scooptram de 3.5 yd3.

TAJEO POR SUBNIVELES EN LA MINA XXXX

Minado Malla de perforación 1.2 x 1.2 m y con taladros verticales de 3 1/2” de dia. X 12m. Para la cara libre se utiliza una de las chimeneas y se va disparando en retirada. Se emplea un equipo Raptor de perforación vertical, máquina perforadora xxxx de última generación. Ventilación es natural. La productividad en el tajeo (solo personal explotación y acarreo) es 15 t/h-g

TAJEO POR SUBNIVELES EN LA MINA XXXX

Control de leyes Delimitación del cuerpo con máquinas de perforación diamantina (50 a 80 m) Los subniveles son muestreados en canales para establecer la ley del tajeo. Durante la explotación se muestrea diariamente la carga disparada. También se muestrea el mineral que finalmente es transportado a las tolvas de almacenamiento en la mina subsuelo y las que están antes de la planta concentradora.

COSTOS % Distribución de costos Tajeo por Subniveles Trackless

Chancado y f ajas Relleno de tajeos Energí a 1% 3% Izaje 5%

10 % Desarrollo 30%

Gast os generales 6%

Tajeado 11%

Supervisión y servicios 14 %

Carguí o y acarreo 20%

COSTOS

COSTOS

COSTOS

COSTOS