Panel Caving y Variantes
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Diseño de Panel Caving y sus VariantesDiseño de Panel Caving y sus Variantes
Ingeniería de Diseño Minero
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PresentaciónPresentación
Fundamentos de los Métodos por Hundimiento. Lineamientos para el Inicio del Caving.
Lineamientos y Parámetros para la secuencia deExplotación. Distancias Permisibles. Lineamientos y Parámetros Geomecánicos para la
orientación de las Galerías. Alternativas de Pilares Formados por los Desarrollos
delante del Frente de Hundimiento en el Nivel deProducción.
Descripción del Panel Caving y sus Variantes
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Fundamentos de los Métodos de HundimientoFundamentos de los Métodos de Hundimiento
Definición:Conjunto de operaciones mineras
destinadas a cortar la base de
sostenimiento de un bloque o panel de
mineral, asegurándose que no queden puntos de apoyo, de tal forma que la base
inferior de dicho bloque o panel se
comporte como una viga (simplemente
apoyada o empotrada en sus extremos), y
la acción de las fuerzas externas,
principalmente la gravitacional, produzcan
una primera socavación y posteriormenteel desplome completo del bloque o panel,
de tal manera que los fragmentos de
mineral generados debido al progreso del
hundimiento en altura puedan ser
manejados y transportados de acuerdo al
diseño minero del sector productivo encuestión.
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Lineamientos para el Inicio del CavingLineamientos para el Inicio del Caving
Se puede realizar de dos formas:
– Natural
– Inducido
La decisión de realizarlo dependerá principalmente del riesgosísmico que presente el sector en explotación.
La hundibilidad y fragmentación será un parámetro secundariopara la definición del método de inicio, este parámetro será
proporcionado por geología.
El caving Natural puede ser de contra una cara libre o Virgen. El caving Inducido puede ser de columna parcial o completa.
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Lineamientos para el Inicio del CavingLineamientos para el Inicio del Caving
Caving Natural contra una Cara Libre: Presenta una condición geomecánica favorable
debido a que la explotación comenzará en sus inicios en estado de régimen con mayores
posibilidades de quiebre y desplazamiento de los bloques.
Caving Natural Virgen: Se debe propagar el caving con un área mínima inicial (sin
incremento), hasta conectar para luego crecer. Mayor riesgo sísmico.
Caving Inducido Columna Sólida Completa: Consiste en lograr una conexión en forma
descendente de la superficie del cráter con el nivel de producción, mediante una cavidad
de área tal, que garantice la propagación del caving en al estado de régimen (Sub-level
caving, hundimiento inclinado, forzamiento, prequiebre u otro método), esta forma presenta
un comportamiento sísmico favorable del macizo.
Caving Inducido Columna Parcial: La parte inferior de la columna sólida se inicia en forma
inducida, dejando un sector sólido (parte superior) que se quebrará con caving Natural,
esta forma genera una condición geomecánica con un mayor riesgo sísmico, por lo que no
es aplicable
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Para la Secuencia de Socavación:
Se llevará una geometría cóncava en la dirección del frente de
hundimiento, es decir el centro de curvatura debe estar dentro
de la zona hundida.
El frente de hundimiento, debe orientarse en 90º (con una
tolerancia de +- 30º) respecto a la dirección del esfuerzo
principal mayor, ya que, la zona de concentración de esfuerzos
delante del frente de socavación, será más benigna (menores
zonas en tracción).
Frente de hundimiento debe orientarse lo más perpendicular
posible a las estructuras principales y contactos litológicos,
con el objetivo de reducir la concentración de esfuerzos entre
dichas discontinuidades y el área hundida .
Lineamientos y Parámetros para el Diseño deLineamientos y Parámetros para el Diseño de
Secuencias de Explotación.Secuencias de Explotación.
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Para la Secuencia de Socavación:
Se debe tratar de minimizar la formación de cuñas inestables
entre la línea de hundimiento y los planos de debilidad (fallas,
contactos, área hundida).
Evitar frentes con geometría que formen ángulos rectos o
agudos, ya que, estos generan concentraciones de esfuerzos,
aumentando la probabilidad de ocurrencia de daños.
Evitar dejar frentes dinámicos detenidos por prolongado tiempo
(especialmente sobre infraestructura relevante, como piques
etc..). De ser así, se producirá un deterioro progresivo en el
tiempo del macizo rocoso delante del frente de socavación.
Lineamientos y Parámetros para el Diseño deLineamientos y Parámetros para el Diseño de
Secuencias de Explotación.Secuencias de Explotación.
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Para la Secuencia de Extracción:
El avance de la extracción debe ser concordante con la socavación en
orientación y geometría. (valido para todo método de explotación)
Lineamientos y Parámetros para el Diseño deLineamientos y Parámetros para el Diseño de
Secuencias de Explotación.Secuencias de Explotación.
ANGULO DE
QUIEBRE
Nivel Hundimiento
Nivel Producción
Material Quebrado
Frente de Extracción Frente Socavación
EXTRACCIÓN/SOCAVACIÓN
DESFASE FRENTE
Frente de Extracción
65º
75º
100 m
Considerar ángulo de quiebre desde el frente de
extracción de 65° a 75º. Condición que se
regulariza con las velocidades de extracción y la
incorporación de área a la producción
El avance de la extracción debe mantener una
dimensión crítica del frente para generar el
quiebre del macizo rocoso (caving). Considerar
dimensión crítica de 100m como mínimo (en
ambas caras en caving virgen)
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Distancias PermisiblesDistancias Permisibles
EXTRACCION
ZONA RELAJACION ZONA
TRANSICION
ZONA PRE-MINERIA
NIVEL DE HUNDIMIENTO
SOCAVACION
ZONA RELAJADA
DESARROLLOS
NIVEL DE
PRODUCCION
NIVEL DE
TRANSPORTE
NIVEL DE
VENTILACION
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Lineamientos y Parámetros Geomecánicos para laLineamientos y Parámetros Geomecánicos para la
Orientación de las GaleríasOrientación de las Galerías
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Lineamientos y Parámetros Geomecánicos para laLineamientos y Parámetros Geomecánicos para la
Orientación de las GaleríasOrientación de las Galerías
Esfuerzos principales secundarios actuantesalrededor de una excavación subterránea.P= Esfuerzo Principal Secundario Mayor Q= Esfuerzo Principal Secundario Menor
Ejemplo de Roseta, que muestra las zonas favorablesy desfavorables a la orientación de las galerías (estaRoseta, se obtiene del monitoreo de los sitios demediciones de esfuerzos).
Indice de Anisotropía = P / Q
Orientación de Excavaciones,
Respecto a los Sistemas Estructurales
Orientación de Excavaciones Respecto
al Estado Tensional
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Alternativas de Pilares Formados por los DesarrollosAlternativas de Pilares Formados por los Desarrollos
delante del Frente de Hundimiento en el NPdelante del Frente de Hundimiento en el NP
OPCIONESDESCRIPCION
Dirección de
avance del
frente de
socavación
CONDICION
GEOMECANICA
Se desarrollaran todas las calles y se
armarán todas las zanjas CALLE
Se desarrollaran todas las zanjas y searmarán todas las calles ZANJA
Se desarrollaran todas las calles y searmarán las zanjas en callesintermedias
CALLE
Se desarrollaran todas las zanjas y se
armarán las calles en zanjas
intermedias
ZANJA
Se desarrollaran solamente las callesCALLE
Se desarrollaran todas las zanjasZANJA
Se desarrollaran solamente las calles
intermedias y se armarán las zanjas CALLE
Se desarrollaran solamente zanjasintermedias y se armarán las calles ZANJA
Se desarrollaran solamente las calles
intermedias CALLE
Se desarrollaran solamente zanjasintermedias ZANJA
CALLE No existe ningún desarrollo delante del
frente de socavación.Toda la preparación del nivel
Producción se realiza bajo áreasocavada.
Método Hundimiento Previo ZANJA
(-)
FAVORABLE
(+ ) FAVORABLE
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Descripción Panel CavingDescripción Panel Caving
Este método de explotación, se aplica generalmente, en donde la
columna mineralizada es principalmente primaria y las alturas del
panel, varían entre 100 m y 280 m.
El método Panel Caving se basa en hacer un corte inferior al
bloque o panel mineralizado y aprovechar el posterior
hundimiento espontáneo del mineral debido a las fuerzas
externas, principalmente la gravitacional. Además, se requiere
una fragmentación que sea manejable por el diseño minero del
método, especialmente asegurar el paso expedito a través de labatea y punto de extracción.
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Descripción Panel CavingDescripción Panel Caving
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Panel Caving ConvencionalPanel Caving Convencional
Secuencia de Construcción:
Desarrollo de galerías en los distintosniveles de socavación y producción.
Tronadura de zanjas.
Tronadura de Hundimiento(Socavación y apertura de batea)
Proceso de extracción (Producción)
Nivel Hundimiento
Nivel Producción
Frente de Extracción/Hundimiento
Material Quebrado
Nivel Acarreo
ZONA DE TRANSICION
ZONA DE PREMINERIAZONA DE RELAJACIOND1
Distancias permisibles Valor Comentario
D1 – Zona de TransiciónDesde el Frente de Extracción/Hundimiento hastala interfaz Transición/Preminería
40 a 70 m- Zona de mayor riesgo.- Evitar la exposición de personal y equipos.- Llevar fortificación definitiva.
Nota:
-La extensión de la zona de transición es función de la altura de columna y de la calidad del macizo rocoso.
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Panel Caving con Hundimiento PrevioPanel Caving con Hundimiento Previo
Secuencia de Construcción:
Desarrollo de galerías en el UCL.
Proceso de Socavación.
Desarrollo de galerías en el NP.
Apertura de Zanjas.
Proceso de Extracción (Producción)
Distancias permisibles Valor Comentario
D1 – Zona de TransiciónDesde el Frente de Extracción/Hundimiento hastael interfaz Transición/Preminería
50 a 75 m- Zona de mayor riesgo.- Evitar la exposición de personal y equipos.- Llevar fortificación definitiva.
D2 –Frente de Socavación a frente de extracción 60 a 80 m - Esta distancia define el largo de la Losa
D3 –Frente de Socavación al límite del interfaztransición/relajación medido en el Nivel deProducción
23 m- Distancia atrás del Frente de Socavación allímite de la preparación del N. Producción.
Nota:
-La extensión de la zona de transición es función de la altura de columna y del desfase de frentes
(Extracción/Socavación ( D1)) y de la calidad del macizo rocoso.
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Panel Caving con Hundimiento AvanzadoPanel Caving con Hundimiento Avanzado
Secuencia de Construcción:
Desarrollo de galerías en elUCL y las calles NP
Proceso de Socavación
(Polvorazos de Pilares).
Desarrollo y Preparación delas restantes labores del NP,bajo área socavada.
Apertura de Zanjas.
Proceso de Extracción(Producción)
Distancias permisibles Valor Comentario
D1 – Zona de TransiciónDesde el Frente de Extracción/Hundimiento hastala interfaz Transición/Preminería
50 a 75 m- Zona de mayor riesgo.- Evitar la exposición de personal y equipos.- Llevar fortificación definitiva.
D2 –Frente de Socavación a frente de extracción 60 a 80 m - Esta distancia define el largo de la Losa
Nota:
-La extensión de la zona de transición es función de la altura de columna y del desfase de frentes(Extracción/Socavación ( D1)). y de la calidad del macizo rocoso.
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Panel Caving con Forzamiento ColumnaPanel Caving con Forzamiento Columna
TotalTotalSecuencia de Construcción:
Desarrollo de galerías en el nivel deForzamiento (Slot y Calles),Socavación (Calles), NP (Calles yZanjas).
Tronadura de Bateas en el nivel deProducción.
Proceso de Socavación (Polvorazos
de Pilares) y Apertura de Zanjas.
Tronadura del Nivel de Forzamiento(tiros largos de 61/2”)
Extracción del esponjamiento de lacolumna forzada 30%
Proceso de extracción
Hs
MATERIAL
QUEBRADO
(Altura Socavación)
TIROS DE LEVANTE
D1
D3
D4
D2
α
TIROS LARGOS, FORZAMIENTO
(gran diámetro)
BATEAS CONEXTRACCIÓN SINRECOMENDACIÓN
GEOMECÁNICA
TIROS DE SOCAVACION
Distancias permisibles Valor Comentario
D1 – Altura de Socavación (desde el piso del UCL) 4 a 16 m- La altura de socavación en el rango mínimo, los daños serán mínimos, incrementándoseestos en la medida que aumenta la altura de socavación.
D2 –Desfase entre el Frente de Forzamiento y el Frente de Socavación 5 a 15 m- Valores cercanos al valor mínimo no generan grandes cambios en el entorno, en cambiovalores cercanos al rango máximo generan zonas mayores de inestabilidad.
D3 –Zona de Transición 40 a 50 m- Franja de seguridad, donde el macizo rocoso se encuentra alterado, producto del cambiodel estado tensional y donde debe ir fortificación definitiva.
D4- Distancia de seguridad en el Nivel de Forzamiento 40 a 60 m- Franja de seguridad delante del frente de forzamiento, definida por la zona de transición ydonde debe ir fortificación definitiva.
α –Angulo de extracción o Fracturamiento que define la zona con tiraje
controlado.50° a 60° - Se maneja en mina El Teniente, un ángulo de a lo más 55°.
Nota:- Hs representa la altura de columna sólida a forzar.- A medida que se aumenta la loza y la altura de socavación, la zona de daños va aumentando en el entorno y se incrementa la zona de transición.
- Los niveles inferiores (Nivel de Acarreo y Sub Nivel de Ventilación), pueden ser desarrollados en la zona de pre-minería (fuera de la zona de transición).- El esponjamiento para la Dacita, se encuentra entre los valores de 30 % a 40 %.
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Panel Caving con Hundimiento al LímitePanel Caving con Hundimiento al LímiteSecuencia de Construcción:
Desarrollo de galerías en el Nivel deProducción
Tronadura de Bateas en el nivel deProducción.
Proceso de Socavación (Polvorazosde Pilares) y Apertura de Zanjas.
Tronadura del Nivel de Forzamiento(tiros largos de 61/2”)
Extracción del esponjamiento de lacolumna forzada 30%
Proceso de extracción
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Panel Caving y VariantesPanel Caving y Variantes
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