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EXPLOTACIÓN DE MINASMÉTODOS PARA LA EXTRACCIÓN DE MINERALES
Ing. Abdel Arroyo AguilarLima, marzo 2011
MINERÍA SUPERFICIAL
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G Explotación Pirquén v/s Racional
G Centena de métodos de explotación
G Explotación de Superficie
G Explotación Subterránea
G Minería Superficie v/s Subterránea
MÉTODOS DE EXPLOTACIÓN
TORO Product line
TORO 151
TORO 151 Electric
Capacity 3 500 kg
(7 700 lb)
TORO 301 High Lift
Capacity 6 200 kg
(13 700 lb)
TORO 400
TORO 400 Electric
Capacity 9 600 kg
(21 200 lb)
TORO 2500 Electric
Capacity 25 000 kg
(55 100 lb)
TORO 1250
TORO 1250 Electric
Capacity 12 500 kg
(27 600 lb)
TORO 1400
TORO 1400 Electric
Capacity 14 000 kg
(30 900 lb)
TORO 0010
Capacity 16 100 kg
(35 500 lb)
TORO 007
Capacity 10 000 kg
(22 000 lb)
TORO 40
Capacity 40 000 kg
(88 200 lb)
TORO 50
Capacity 50 000 kg
(110 200 lb)
TORO 006
Capacity 6 700 kg
(14 800 lb)
TORO 0011
Capacity 21 000 kg
(46 300 lb)
Supra 0012H
Capacity 80 000 kg
(176 400 lb)
TORO 50 plus
Capacity 50 000 kg
(110 200 lb)
MINERÍA SUPERFICIAL
Aspectos fisiográficos: topografía, clima, etc.
Entorno geológico y geoestructural del sector
Factores económicos: - Precio
- Ley de la mena
- Costos de explotación
- Tasa de producción
- Capital existente, etc.
Condiciones de aguas subterráneas e hidráulicas zona
Factores ambientales: - Preservación flora y fauna
- Aire y fuentes de agua
Tamaño, forma y profundidad del depósito
Propiedades fisicomecánicas de la mena y roca de caja
SELECCIÓN MÉTODO DE EXPLOTACIÓN
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Minería Superficie v/s Minería Subterránea
CONDICIONES DE
TRABAJO
DILUCION, SELECTIVIDAD
Y RECUPERACION
ENERGIA DEMANDADA
MECANIZACION
COSTOS DE OPERACIÓN
NIVEL DE INVERSIONES
PRODUCTIVIDAD
MINERIA DE SUPERFICIE
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TIPOS DE EXPLOTACION
• Explotación a Tajo Abierto (Open Pit)
• Explotación por Canteras (Quarry Mining)
• Explotación Aluvial (Alluvial Mining)
• Explotación por Destape (Strip Mining)
• Explotación por Recolección (Harvesting Mining)
RECOLECCIÓN
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6
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Explotación por Destape
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Explotación Aluvial
10
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12
CANTERAS
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TAJO ABIERTO
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MODELO DE BLOQUES
.
..
..
.
. ..
. .
..
.
.
.
. ...
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UBC
MODELO TRIDIMENSIONAL
DE BLOQUES
a x b x h
A
D
CB
Sulfuro Alta Ley
Sulfuro Baja Ley
Mineralizado
Óxidos
Estéril
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b
h
q bb
1000
1010
Partes de un Banco
Pata
Cresta
h = altura banco
bb = berma banco
b = talud banco
q = Back break
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Ángulos de Talud
3
5
1 4
2
Partes de una Rampa
1 Pie
2 Cabeza
3 Descanso
4 Pendiente
5 Ancho
6 Camellón de seguridad
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SECUENCIA DE EXTRACCION
112 2
3 4 5
PIT FINAL FASES EXPANSIONES
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22
SECUENCIA DE FASES
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38S
42N
49NW
48N
51W
52W
TAJO EN
OPERACION
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25
26
B
E
B = burden
E = espaciamiento
LARGO TRONADA
ANCHO TRONADA
B = burden E = Espaciamiento
Lp = Largo de perforación
h = Altura de banco p = Pasadura
cf = Carga de fondo cc = Carga de columna
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Perforadoras Rotopercusión
PERFORADORAS
DE SUPERFICIE
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Perforadoras Rotatorias
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Perforadoras Rotatorias y DTH
Broca DTH
Carguío de Explosivos
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31
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Berma o
Cuneta
hacia el
rajo
Pistas
Distancia
de
Seguridad
Zanja
Berma o
Cuneta
hacia el
banco
Pistas
BS
DSDS
AcRGc
DD
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Rampa de Acceso
1.5 Km
120 m
Emplazamiento de Palas
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Martillo
Picador
Hidráulico
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MINERÍA SUBTERRÁNEA
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SELECCIÓN MÉTODO DE EXPLOTACIÓN
Tamaño, forma y profundidad del depósito Aspectos fisiográficos: topografía, clima, etc. Entorno geológico y geoestructural del sector Propiedades fisicomecánicas de la mena y roca de caja Condiciones de aguas subterráneas y hidraúlicas zona Factores económicos: - Precio
- Ley de la mena- Costos de explotación- Tasa de producción- Capital existente, etc.
Factores ambientales: - Preservación flora y fauna- Aire y fuentes de agua
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MÉTODOS
EXPLOTACIÓN SUBTERRÁNEA
CASERONES
AUTOSOPORTADOS
CASERONES
SOPORTADOS
CON
HUNDIMIENTO
• Open Stopes (Caserones Abiertos)
• Rooms & Pillars (Caserones y Pilares)
• Sublevel Stoping (Exp. por Subniveles)
• Cut & Fill (Corte y Relleno)
• Long Wall (Frentes Largos)
• Square Set (Cuadros de Madera)
• Sublevel Caving (Hundimiento por Subniveles)
• Block Caving – Panel Caving
(Hundimiento Progresivo de Bloques)
• Explotación selectiva en cuerpos reducidos
• Explotación másiva y a gran escala
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CostosMétodos Subterráneos
Método
Explotación
Block Caving
Room and Pillars
Sublevel Stoping
Sublevel Caving
Long Wall
Shrinkage Stoping
Cut and Fill
Costo
Relativo
1,0
1,2
1,3
1,5
1,7
5,0
6,0
Rango
Costos
4 – 12 US$/t
10 – 20 US$/t
10 – 25 US$/t
15 – 25 US$/t
20 – 30 US$/t
30 – 60 US$/t
35 – 70 US$/t
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OPEN STOPES
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Análisis del Método
1. DESARROLLO & PREPARACION
– Acceso al depósito
– Desarrollo lateral
Niveles principales (30 – 60 m)
Chimenea laterales UE
– PreparaciónChimenea central
Puente natural de mena
Chimeneas cortas
Embudos
Buzones
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Análisis del Método2. EXPLOTACION
– Bancos Derechos
– Bancos Invertidos
3. CARACTERÍSTICAS MÉTODO
– Baja inversión inicial
– Preparación reducida
– Poca mecanización M. O. abundante
– Ventilación prácticamente natural
– Baja productividad: 2 – 10 t/h-turno
– Soporte nulo o mínimo Buena seguridad
– Costo de explotación alto
– Requiere de leyes altas
– Poco selectivo
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LONGWALL MINING• Método soportado para yacimientos tipo manto.
• Explotación: Avance de un frente largo con perforación/ tronadura
o con cortadores mecánicos (“cepillos”).
• Sector explotado es dejado abierto o se controla su hundimiento.
Longwall Mining en roca dura:minas de oro, cromo y platino en Sudáfrica.
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Equipos Empleados
Robolt XLPAxera XLP
EJC 88 XLP loader
ROOMS & PILLARS
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Campo de Aplicación
Mantos Buzamiento bajo a moderado ( ≤ 40º )
Potencias frecuentes: 2 a 20 m
Casos excepcionales: 40 a 60 m Problemas de seguridad (estabilidad techo) Baja recuperación
Gran desarrollo lateral en plano horizontal
No aconsejable en yacimientos muy profundos (H > 200 m) Exceso de sobrecargas Pilares de gran tamaño Alta densidad de pilares
Existencia de agua Inestabilidad de rocas
Explotación: Mena extraída CASERONESMena in situ PILARES
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SUB LEVEL STOPING
EXPLOTACION POR SUBNIVELES
• Explotación en realce
• Preparación de la base Nivel de transporte (NT)
• Ejecución de subniveles de perforación (SP)
• Confección de cara libre
• Arranque en franjas verticales mediante tiros largos desde SP
• Mena cae a fondo del caserón Extracción en NT
• Retiro del mineral tronado con equipos mecanizados
• Yacimientos de gran tamaño Caserones quedan separados por pilaresy puentes mineralizados o son rellenados
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CAMPO DE APLICACION
- Cuerpos de gran buzamiento Mayor < reposo material
Gravedad
- Vetas de potencia ≥ 2 m y masas mineralizadas
- Roca de cajas relativamente estables
- Mineral competente
- Límites cuerpo mineralizado + ó - regulares
2 – 30 m
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55
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SHRINKAGE STOPING
• Explotación por realce con almacenamiento de mineral en el
caserón Cámara almacén
• Vetas de poca potencia (< 2m) y manteo pronunciado (> 60º)
• Arranque por franjas horizontales en forma ascendente
• Se extrae ~ 40 % del material tronado y el resto queda en el
caserón plataforma de trabajo
• Mineral almacenado se extrae al finalizar explotación caserón queda vacío
• Mineral no debe ser degradable ni alterable fácilmente
• No permite alta mecanización al interior del caserón
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CUT & FILL
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CORTE Y RELLENO
• Explotación por realce generalmente
• Arranque del mineral por franjas horizontales
• Mineral tronado se evacua totalmente del caserón
• Caserón va siendo rellenado con material estéril plataforma de trabajo y sostenimiento de paredes
• Método de alto costo aplicable a minerales de alta ley
• Puede ser altamente mecanizado tanto al interior como en lamecanizado, base del caserón
• Método muy flexible y de elevada selectividad
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SUBLEVEL CAVING
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HUNDIMIENTO POR SUBNIVELES• Explotación por rebaje mediante subniveles
• Subniveles forman una red de galerías que cubre toda la superficie del yacimiento
• Mena y roca estéril de pobre competencia
• Cada galería perforación de tiros en abanicos, hundimiento del mineral, carguío y transporte del mineral a O.P.
• Material estéril hunde continuamente sobre el mineral arrancado
• Generación de cráter de subsidencia en superficie
• En cada subnivel se perfora, carga y transporta mineral
• Dilución y pérdidas de mineral significativas
• Alrededor de 20 % del mineral se extrae en los desarrollos
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Equipos Empleados
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BLOCK CAVINGPANEL CAVING
HUNDIMIENTO PROGRESIVO DE BLOQUES
• Yacimientos muy grandes y masivos
• Buzamiento >> que ∠ reposo material
• Gran extensión vertical
• Estabilidad de mena pobre: socavación inferior hundimiento y fragmentación de roca
• Perforación y tronadura mínima socavación inferior
• Mena se fractura y quiebra a si mismo por esfuerzos internos y gravedad
• Mineral de ley relativamente baja o bajo valor comercial: diseminados de cobre y fierro.
• Superficie permite la subsidencia cráter
• Producción de grandes tonelajes
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BLOCK CAVING
PANEL CAVING
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70
71
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73
74
EQUIPOS EMPLEADOS
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