Libro Metodos de explotacion

Departamento de Ingeniería en MinasUniversidad de Santiago de Chile

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Métodos de ExplotaciónII

Sr. Bernardo Reyes C.

2005ÍNDICE

CAPÍTULO I INTRODUCCIÓN1.1 Introducción CAP 1-41.2 Exploración Minera CAP 1-41.3 Metodología de la Investigación Minera CAP 1-41.3.1 Pre-Exploración CAP 1-51.3.2 Exploración CAP 1-51.3.3 Evaluación CAP 1-51.4 Herramientas y Técnicas de Exploración Minera CAP 1-51.4.1 Recopilación de Información CAP 1-51.4.2 Teledetección CAP 1-61.4.3 Geología CAP 1-61.4.4 Geoquímica CAP 1-61.4.5 Geofísica CAP 1-71.5 Calicatas CAP 1-91.6 Sondeos Mecánicos CAP 1-91.7 Interpretación de Resultados CAP 1-101.8 Estimación de Reservas CAP 1-111.9 Muestreos CAP 1-131.9,1 Métodos de Muestreos CAP 1-13 Cap 2 - Bernardo Reyes C

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CAPÍTULO II MINERÍA SUBTERRÁNEA2.1 Introducción CAP 2-152.2 Evolución de la Infraestructura CAP 2-172.2.1 Galerías de Acceso y Puntos de Extracción CAP 2-172.2.2 La Minería Tradicional Compuesta por Piques y Vía

FerroviariaCAP 2-17

2.2.3 Minería con LHD CAP 2-182.2.4 El Pique y la Rampa CAP 2-182.3 Desarrollos Mina CAP 2-202.3.1 Desarrollos de Piques CAP 2-202.3.2 Galerías de Acceso y Rampas CAP 2-222.3.3 Excavaciones de Rocas en Labores Subterráneas CAP 2-232.3.4 Chimeneas CAP 2-252.4 Métodos de Explotación Subterráneos CAP 2-262.4.1 Room and Pillar CAP 2-272.4.1.1

Descripción CAP 2-27

2.4.1.2

Room and Pillar Clásico CAP 2-28

2.4.1.3

Post Room and Pillar CAP 2-29

2.4.1.4

Step Room and Pillar CAP 2-32

2.4.2 Sub Level Stoping CAP 2-322.4.3 Shrinkage CAP 2-362.4.4 Cut and Fill CAP 2-382.4.5 Sub Level Caving CAP 2-402.4.6 Block Caving CAP 2-422.4.6.1

Descripción Método en Roca Secundaría CAP 2-43

2.4.6.2

Descripción Método en Roca Primaria CAP 2-45

CAPÍTULO III MINERÍA A RAJO ABIERTO3.1 Definición CAP 3-493.2 Aplicación CAP 3-493.3 Objetivo Principal CAP 3-493.4 Descripción del Método CAP 1-493.5 Preparación del Plan Minero CAP 1-53 Cap 2 - Bernardo Reyes C

Métodos de ExplotaciónIV

3.6 Consideraciones del Cociente Estéril/Mineral CAP 1-533.7 Botaderos CAP 1-543.8 Operaciones Mineras CAP 1-553.8.1 Perforación CAP 1-553.8.2 Tronadura CAP 1-573.8.3 Carguío Palas CAP 1-583.8.4 Transporte con Camiones CAP 1-603.9 Movimiento de Tierras CAP 1-633.9.1 Cargador Frontal CAP 1-633.9.2 Equipos Auxiliares CAP 1-643.9.2.1

Tractores CAP 1-64

3.9.2.2

Motoniveladoras CAP 1-65

Material Bibliográfico consultado Pág. 67

CAPÍTULO I INTRODUCCIÓN

1.1 INTRODUCCIÓN

Cap 2 - Bernardo Reyes C

Métodos de ExplotaciónV

Los métodos de explotación no pueden entenderse sin conocer lostrabajos previos realizados para encontrar el yacimiento. El métodode explotación que se aplique será el mejor encontrado para extraerla mayor cantidad de reservas minerales de ese cuerpo mineralizado. Los métodos de explotación son la culminación de muchos esfuerzosrealizados previamente, tanto en trabajo técnico cómo económico. Parallegar a esa instancia, fue necesario realizar antes una prospección,luego una exploración minera, estimar los recursos encontrados encalidad y cantidad, realizar estudios metalúrgicos para determinar elporcentaje de recuperación del mineral presente; con respecto alyacimiento: realizar estudios de la roca de caja y mineralizada,determinar tipo de minerales y sus leyes, identificar tipo deyacimiento, profundidad a la que se encuentra, conocer la geologíadel yacimiento y sus estructuras más importantes, estimar lapresencia de agua, todo ello para determinar que métodos deexplotación aplicar, para finalmente realizar una evaluacióneconómica y ver la factibilidad de su explotación.

1.2 EXPLORACIÓN MINERALa explotación de los yacimientos minerales, como veremos, es unaactividad de alto riesgo económico, ya que supone unas inversiones alargo plazo que muchas veces se sustentan en precios del productominero sujetos a altas oscilaciones. A su vez, la exploración suponetambién un elevado riesgo económico, derivado éste del hecho de quesupone unos gastos que solamente se recuperan en caso de que laexploración tenga éxito y suponga una explotación minera fructífera.Sobre estas bases, es fácil comprender que la exploración supone labase de la industria minera, ya que debe permitir la localización delos recursos mineros ha explotar, al mínimo costo posible. Para ello, debe cumplir dos objetivos básicos:

Identificar muy claramente los objetivos del trabajo a realizar Minimizar los costos sin que ello suponga dejar lagunas

Para ello dispone de una serie de herramientas y técnicas básicas,que son las que se sintetizan a continuación.

1.3 METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN MINERA La base de cualquier trabajo bien hecho es la planificación de lasactividades a realizar. Esto es especialmente importante en lainvestigación minera, por las razones ya expuestas. Así, en Cap 2 - Bernardo Reyes C

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Investigación Minera se suele subdividir el trabajo en tres etapasclaramente diferenciadas, de forma que solamente se aborda lasiguiente en caso de que la anterior haya cumplido satisfactoriamentelos objetivos previstos. Aunque pueden recibir distintos nombres, entérminos generales se trata de una fase de preexploración, una deexploración propiamente dicha y otra de evaluación. Si incluso éstaúltima alcanza los resultados previstos se realiza un estudio deviabilidad económica. Como objetivos generales de cada una de estas etapas se pueden fijar los siguientes:

1.3.1 Preexploración: Tiene por objeto determinar si una zonaconcreta, normalmente de gran extensión, presenta posibilidades deque exista un tipo determinado de yacimiento mineral. Esto seestablece en función de la información de que se dispone sobre esetipo de yacimiento y sobre la geología de la región de estudio. Sueleser un trabajo fundamentalmente de gabinete, en el que se contará conel apoyo de información bibliográfica, mapas, fotos aéreas, imágenesde satélite, etc., aunque puede incluir alguna salida al campo parareconocer las zonas de mayor interés.

1.3.2 Exploración: Una vez establecidas las posibilidades de laregión estudiada, se pasa al estudio sobre el terreno. En esta fasese aplicará las diversas técnicas disponibles para llevar a cabo deforma lo más completo posible el trabajo, dentro de las posibilidadespresupuestarias del mismo. Su objeto final debe ser corroborar odescartar la hipótesis inicial de existencia de mineralizaciones deltipo prospectado.

1.3.3 Evaluación: una vez que se ha detectado una mineralización deinterés minero, es decir, en la que se observan caracteres quepermiten suponer que pueda llegar a ser explotada, se pasa a llevar acabo su evaluación o valoración económica. A pesar de lo que puedaparecer, los datos de ésta no son aún concluyentes, y debe irseguida, en caso de que la valoración económica sea positiva, de unestudio de viabilidad, que contemple todos los factores geológicos,mineros, sociales, ambientales, etc., que pueden permitir (o no) queuna explotación se lleve a cabo.


Métodos de ExplotaciónVII

Para cumplir con cada uno de estos objetivos se dispone de una seriede herramientas, unas para aplicar en campo y otras en gabinete.

1.4 HERRAMIENTAS Y TÉCNICAS DE EXPLORACIÓN MINERA La exploración minera se basa en una serie de técnicas, unasinstrumentales y otras empíricas, de costos muy diversos. Por ello,normalmente se aplican de forma sucesiva, solo en caso de que elvalor del producto sea suficiente para justificar su empleo, y solosi son necesarias para complementar las técnicas que ya se hayanutilizado hasta ese momento. Las técnicas serían las siguientes:

1.4.1 Recopilación de información Es una de las técnicas preliminares, de bajo costo, que puedellevarse a cabo en la propia oficina, si bien en algunos casos suponeciertos desplazamientos, para localizar la información en fuentesexternas (bibliotecas, bases de datos…). Consiste básicamente enrecopilar toda la información disponible sobre el tipo de yacimientoprospectado (características geológicas, volúmenes de reservasesperables, características geométricas…), así como sobre la geologíade la zona de estudio y de su historial minero (tipo de explotacionesmineras que han existido, volumen de producciones, causas del cierrede las explotaciones…). Toda esta información nos debe permitirestablecer el modelo concreto de yacimiento a prospectar y lascondiciones bajo las que debe llevarse a cabo el proceso deprospección. En esta fase resulta muy útil contar con el apoyo de mapasmetalogenéticos que muestren no sólo la localización (y tipología) deyacimientos, sino también las relaciones entre ellos y su entorno. Eneste sentido, resulta muy útil la representación gráfica en éstos demetalotectos o provincias metalogenéticas.

1.4.2 TELEDETECCIÓN La utilización de la información de los satélites artificiales queorbitan nuestro planeta puede ser de gran interés en investigaciónminera. Sigue siendo una técnica de relativamente bajo costo(condicionado por el precio de la información a recabar de losorganismos que controlan este tipo de información) y que se aplicadesde gabinete, aunque también a menudo complementada con salidas alcampo. Cap 2 - Bernardo Reyes C

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La información que ofrecen los satélites que resulta de utilidadgeológico-minera se refiere a la reflectividad del terreno frente ala radiación solar: ésta incide sobre el terreno, en parte seabsorbe, y en parte se refleja, en función de las características delterreno. Determinadas radiaciones producen las sensacionesapreciables por el ojo humano, pero hay otras zonas del espectroelectromagnético, inapreciables para el ojo, que puede ser recogidasy analizadas mediante sensores específicos. La Teledetecciónaprovecha precisamente estas bandas del espectro para identificarcaracterísticas del terreno que pueden reflejar datos de interésminero, como alteraciones, presencia de determinados minerales,variaciones de temperatura, humedad…

1.4.3 GEOLOGÍA El estudio en mayor o menor detalle de las características de unaregión siempre es necesario en cualquier estudio de ámbito minero, yaque cada tipo de yacimiento suele presentar unos condicionantesespecíficos que hay que conocer para poder llevar a cabo con mayoresgarantías de éxito nuestra exploración, así como otras que puedanemprenderse en el futuro. Es un estudio que se lleva a cabo durantelas fases de preexploración y exploración, ya que su costo aún sueleser bastante bajo. Tiene también un aspecto dual, en el sentido deque en parte puede hacerse en gabinete, a partir de los datos de larecopilación de información y de la teledetección, pero cuandonecesita un cierto detalle, hay que complementarla con observacionessobre el terreno. Dentro del término genérico de geología se englobanmuchos apartados distintos del trabajo de reconocimiento geológico deun área. La cartografía geológica (o elaboración de un mapa geológicode la misma) incluye el levantamiento estratigráfico (conocer lasucesión de materiales estratigráficos presentes en la zona), elestudio tectónico (identificación de las estructuras tectónicas, comofallas, pliegues, que afectan a los materiales de la zona), elestudio petrológico (correcta identificación de los distintos tiposde rocas), hidrogeológico (identificación de acuíferos y de suscaracteres más relevantes), etcétera. En cada caso tendrán mayor omenos importancia unos u otros, en función del control concreto quepresente la mineralización investigada.


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1.4.4 GEOQUÍMICA La prospección geoquímica consiste en el análisis de muestras desedimentos de arroyos o de suelos o de aguas, o incluso de plantasque puedan concentrar elementos químicos relacionados con unadeterminada mineralización. Tiene su base en que los elementosquímicos que componen la corteza tienen una distribución generalcaracterística, que aunque puede ser distinta para cada áreadiferente, se caracteriza por presentar un rango de valores definidopor una distribución unimodal log-normal, En otras palabras, laconcentración "normal" de ese elemento en las muestras de una regiónaparece como una campana de gauss en un gráfico semi-logarítmico. Sinembargo, cuando hay alguna concentración anómala de un determinadoelemento en la zona (que puede estar producida por la presencia de unyacimiento mineral de ese elemento), esta distribución se altera,dando origen por lo general a una distribución bimodal, que permitediferenciar las poblaciones normal (la existente en el entorno de lamineralización) y anómala (que se situará precisamente sobre lamineralización). Así, las distintas variantes de esta técnica(geoquímica de suelos, de arroyos, biogeoquímica) analizan muestrasde cada uno de estos tipos, siguiendo patrones ordenados, de formaque se consiga tener un análisis representativo de toda una región,con objeto de identificar la o las poblaciones anómalas que puedanexistir en la misma, y diferenciarlas de posibles poblacionesanómalas que puedan ser una indicación de la existencia demineralizaciones. El coste de estas técnicas suele ser superior al delas de carácter geológico, ya que implican un equipo de variaspersonas para la toma y preparación de las muestras, y el costo delos análisis correspondientes. Por ello, se aplican cuando lageología ofrece ya información que permite sospechar con fundamentola presencia de yacimientos.

1.4.5 GEOFÍSICA Dentro de esta denominación genérica encontramos, como en el caso dela geología, toda una gama de técnicas muy diversas, tanto en costecomo en aplicabilidad a cada caso concreto. La base es siempre lamisma: intentar localizar rocas o minerales que presenten unapropiedad física que contraste con la de los minerales o rocasadyacentes. Igual que para localizar una aguja en un pajar un imán es


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una herramienta de gran utilidad, éste mismo imán no nos servirá denada si lo que hemos perdido entre la paja es una mina de lapicero de0.5 mm. Así, las diversas técnicas aplicables y su campo deaplicación puede ser el siguiente:

Métodos eléctricos: Se basan en el estudio de la conductividad (o suinverso, la resistividad) del terreno, mediante dispositivosrelativamente simples: un sistema de introducción de corriente alterreno, y otro de medida de la resistividad/conductividad. Seutilizan para identificar materiales de diferentes conductividades:por ejemplo, los sulfuros suelen ser muy conductores, al igual que elgrafito. También se utilizan mucho para la investigación de agua,debido a que las rocas que contienen agua se hacen algo másconductoras que las que no la contienen, siempre y cuando el aguatenga una cierta salinidad que la haga a su vez conductora.

Métodos electromagnéticos: Tiene su base en el estudio de otraspropiedades eléctricas o electromagnéticas del terreno. El másutilizado es el método de la Polarización Inducida, que consiste enmediar la cargabilidad del terreno: se introduce una corrienteeléctrica de alto voltaje en el terreno y al interrumpirse ésta seestudia cómo queda cargado el terreno, y cómo se produce el procesode descarga eléctrica. Muy utilizado para prospección de sulfuros, yaque son los que presentan mayores cargabilidades. Otras técnicas:polarización espontánea, métodos magnetotelúricos, etc.

Métodos magnéticos: Basados en la medida del campo magnético sobre elterreno. Este campo magnético como sabemos es función del campomagnético terrestre, pero puede verse afectado por las rocasexistentes en un punto determinado, sobre todo si existen en la mismaminerales ferromagnéticos, como la magnetita o la pirrotina. Estosminerales producen una alteración del campo magnético local que esdetectable mediante los denominados magnetómetros.

Métodos gravimétricos: se basan en la medida del campo gravitatorioterrestre, que al igual que en el caso anterior, puede estarmodificado de sus valores normales por la presencia de rocasespecíficas, en este caso de densidad distinta a la normal. Elgravímetro es el instrumento que se emplea para detectar estas Cap 2 - Bernardo Reyes C

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variaciones, que por su pequeña entidad y por la influencia quepresentan las variaciones topográficas requieren correcciones muydetalladas, y por tanto, también muy costosas. Esta técnica ha sidoutilizada con gran efectividad en la detección de cuerpos de sulfurosmasivos en la Faja Pirítica Ibérica.

Métodos radiométricos: se basan en la detección de radioactividademitida por el terreno, y se utilizan fundamentalmente para laprospección de yacimientos de uranio, aunque excepcionalmente sepueden utilizar como método indirecto para otros elementos o rocas.Esta radioactividad emitida por el terreno se puede medir o biensobre el propio terreno, o bien desde el aire, desde aviones ohelicópteros. Los instrumentos de medida más usuales son básicamentede dos tipos: Escintilómetros (también llamados contadores decentelleo) o contadores Geiger. No obstante, estos instrumentos sólomiden radioactividad total, sin discriminar la longitud de onda de laradiación emitida. Más útiles son los sensores capaces de discriminarlas distintas longitudes de onda, porque éstas son características decada elemento, lo que permite discriminar el elemento causante de laradioactividad.

Sísmica: La transmisión de las ondas sísmicas por el terreno estásujeta a una serie de postulados en los que intervienen parámetrosrelacionados con la naturaleza de las rocas que atraviesan. De estaforma, si causamos pequeños movimientos sísmicos, medianteexplosiones o caída de objetos pesados y analizamos la distribuciónde las ondas sísmicas hasta puntos de medida estratégicamentesituados, al igual que se hace con las ondas sonoras en lasecografías, podemos establecer conclusiones sobre la naturaleza delas rocas del subsuelo. Se diferencian dos grandes técnicasdiferentes: la sísmica de reflexión y la de refracción, que analizancada uno de estos aspectos de la transmisión de las ondas sísmicas.Es una de las técnicas más caras, por lo que solo se utiliza parainvestigación de recursos de alto costo, como el petróleo.En definitiva, la geofísica dispone de toda una gama de herramientasdistintas de gran utilidad, pero que hay que saber aplicar a cadacaso concreto en función de dos parámetros: su costo, que debe serproporcional al valor del objeto de la exploración, y la viabilidad


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técnica, que debe considerarse a la luz del análisis preliminar delas características físicas de este mismo objeto.

1.5 CALICATAS A menudo, tras la aplicación de las técnicas anteriores seguimosteniendo dudas razonadas sobre si lo que estamos investigando es o noalgo con interés minero. Por ejemplo, podemos tener una anomalíageoquímica de plomo y una anomalía de geofísica eléctrica, pero ¿seráuna mineralización de galena o una tubería antigua enterrada? Enestos casos, para verificar a bajo costo nuestras interpretacionessobre alineaciones de posible interés minero se pueden hacer zanjasen el terreno mediante pala retroexcavadora, que permitan visualizarlas rocas situadas justo debajo del suelo analizado o reconocido.Además, estas calicatas permitirán obtener muestras másrepresentativas de lo que exista en el subsuelo, aunque no hay queolvidar que por su pequeña profundidad de trabajo (1-3 metros, a losumo) siguen sin ser comparables a lo que pueda existir por debajodel nivel de alteración meteórica, dado que, como vimos en elapartado correspondiente, precisamente las mineralizaciones suelenfavorecer la alteración supergénica.

1.6 SONDEOS MECÁNICOS Los sondeos son una herramienta (ver fig.1.1) vital la investigaciónminera, que nos permite confirmar o desmentir nuestrasinterpretaciones, ya que esta técnica permite obtener muestras delsubsuelo a profundidades variables. Su principal problema deriva desu representatividad, pues no hay que olvidar que estas muestrasconstituyen, en el mejor de los casos (sondeos con recuperación detestigo continuo) un cilindro de roca de algunos centímetros dediámetro, que puede no haberse recuperado completamente (ha podidohaber pérdidas durante la perforación o la extracción), y que puedehaber cortado la mineralización en un punto excepcionalmente pobre oexcepcionalmente rico. No obstante, son la información más valiosa deque se dispone sobre la mineralización mientras no se llegue hastaella mediante labores mineras.


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Fig. 1.1 Exploración con sondaje

Los sondeos mecánicos son un mundo muy complejo, en el que existetoda una gama de posibilidades, tanto en cuanto al método deperforación (percusión, rotación, rotopercusión), como en lo que serefiere al diámetro de trabajo (desde diámetros métricos amilimétricos), en cuanto al rango de profundidades alcanzables (quepuede llegar a ser de miles de metros en los sondeos petrolíferos),en cuanto al sistema de extracción del material cortado (recuperaciónde testigo continuo, arrastre por el agua de perforación, o por airecomprimido). Todo ello hace que la realización de sondeos mecánicossea una etapa especialmente importante dentro del proceso deinvestigación minera, y requiera la toma de decisiones más detalladay problemática.

Tal cómo se ha comentado, los sondajes se utilizan cuando existe elconvencimiento de que en el lugar hay un yacimiento que puede sereconómicamente explotable; surge la necesidad de obtener informaciónde la mineralización y del procesamiento que requiere para obtenerlocomo materia prima. En consecuencia el propósito de la exploracióncon sondajes es obtener información geológica en el tamaño, forma yespesor del yacimiento, ley de la zona mineralizada. Cada perforacióndebería obtener o aportar la siguiente información: Cap 2 - Bernardo Reyes C

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Estructura geológica del depósito Cambios de la ley en la zona mineralizada Distribución de los minerales y del modelo mineralógico Comportamiento de la zona mineralizada Características físicas de la mena y mineral Relación de la estructura mineralizada, aguas freáticas, tipos

de rocas, alteración, etc. Distribución agua subterránea

1.7 INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS A la vista de los hasta ahora expuesto, el proceso de exploraciónminera consiste en una toma de datos continua que hay que irinterpretando sobre la marcha, de forma que cada decisión que se tomealiente a seguir o no con las etapas siguientes, fundamentada en unosdatos que apoyan o no la interpretación preliminar. De esta forma, cada etapa de la investigación que se desarrolla debeir encaminada precisamente a apoyar o desmentir las interpretacionespreliminares, mediante nuevos datos que supongan una mejora de lainterpretación, pero sin buscar sistemáticamente la confirmación atoda costa de nuestra idea: la “cabezonería” puede ser muy costosapara la compañía, aunque sin ella a menudo no habría investigaciónminera. En definitiva, la interpretación de los resultados debe ser muydetallada, y debe buscar las coincidencias que supongan un apoyo alas ideas elaboradas, pero también las no coincidencias, que debeanalizarse de forma especialmente cuidadosa, buscando la o lasexplicaciones alternativas que puedan suponer la confirmación o eldesmentido de nuestras interpretaciones, sin olvidar que al final lossondeos confirmarán o no éstas de forma casi definitiva.

Finalmente la exploración, tiene como propósito el desarrollo detodas las actividades y trabajos que sean necesarios realizar, paralocalizar y definir nuevos depósito de minerales, con la finalidad desu posterior adquisición y extracción económica.

1.8 ESTIMACIÓN DE RESERVASEl objetivo de la estimación de reservas mineras, consiste enrealizar el cálculo de reservas de un yacimiento lo más certeroposible, con la finalidad de obtener un volumen en cantidad, calidad Cap 2 - Bernardo Reyes C

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lo más cercano a lo real y de esta forma establecer una explotacióncomercialLa selección de un método para el cálculo de reservas depende de lageología del yacimiento, método de exploración, utilidad yconfiabilidad de los datos, grado de exactitud requerida, etc.En la estimación de reservas se han utilizado en el pasado métodosdenominados clásicos, tales cómo el de analogías, secciones o elbloque minero; el principal problema de estos métodos es que ignorancontroles geológicos. El concepto era determinar un área deinfluencia que multiplicada por el espesor definía un volumen, lasumatoria de todo los volúmenes determinaba las reservas existentes.El uso de sistemas clásico trae intrínsicamente un alto riesgo que seobserva en la sobre estimación, o subestimación del depósitoestudiado. Esto se refleja en notorias pérdidas económicas aldesechar un proyecto que podía haber sido promisorio o aprobar unoque se debía haber descartado.El uso de computadores modificó el sistema tradicional a un “Modelode Bloques” los grados otorgados a cada bloque usan métodos cómo:

La muestra más cercana Radio de influencia Tamaño y forma del bloque

La Geoestadística aparece entonces como la “ciencia” en la estimaciónde recursos minerales, encontrándose su aplicación en todo tipo deasociaciones mineralógicas y depósitos. La Geoestadística comparadocon otros métodos de estimación, es el mejor. Todos los métodosenvuelven errores en su uso, pero la Geoestadística da soluciones conel menor error posible, prefiriéndose su aplicación. La Geoestadística considera que cualquier punto del depósito estáespacialmente relacionado con sus vecinos y cuanto más cerca muchomejor es la correlación. Basados en esta hipótesis la Geoestadísticase convierte en una avanzada herramienta para la estimación dereservas, la cual resuelve en gran medida las dudas planteadas porotras técnicas. Es así como la Geostadística nos puede ofrecerinformación en cuanto a:

Área de Influencia Que tan errático es el depósito en estudio (efecto pepita) Zonas de alta, regular y baja mineralización (anisotropías)


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Estimar, inferir o interpolar valores a zonas donde no se teníainformación, con el mínimo error posible

Obtener el error de estimación por cada punto o bloque estimado,lo cual nos permite conocer los límites de confiabilidad de laestimación. Ninguna otra técnica permite conocer estos valorespunto por punto

Permite optimizar el muestreo para reducir el error deestimación y por consiguiente representa un gran ahorroeconómico para futuras campañas de muestreo en el mismodepósito.

Permite graficar toda información, de tal forma que representauna valiosa ayuda en la toma de decisiones.

La Geoestadística aplica la teoría de la variable regionalizada, paraello desarrolla un variograma que es una representación gráfica de lainterdependencia direccional de leyes de la muestra y un diseño debloques con leyes del depósito, siguiendo la teoría de Kriging queasigna pesos lineales a las muestras tales que la estimacióncalculada de error minimiza la ley del bloque.

La Fig.1.2 muestra un variograma experimental ajustado al llamado“modelo esférico”. La varianza crece sistemáticamente hasta “a”(rango o alcance) distancia a partir de la cual las muestras empiezana ser independientes unas de otras. El “sill” muestra la zona de lacurva donde los valores ya no se correlacionan.

La Fig. 1.3 presenta un modelo de bloques característico, que junto ala topografía del terreno, permite visualizar la situación en suconjunto, de esta forma se facilita la planificación minera y laproposición de planes de extracción.


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Fig. 1.2 Variograma

Fig. 1.3 modelo de bloques

En resumen: la estimación de reserva, no se trata de meros cálculos.Los cálculos forman sólo una parte y no necesariamente la parte másimportante. Debido a las limitaciones del muestreo y la naturalezadel yacimiento, la exactitud de la predicción de grado no debeexceder las dos cifras significativas

Tabla 1.1 Clasificación de activos minerosProbadas Probables Posibles

Explotab Reservas


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lesInsitu Probables

Geológic

as

Recursos

La tabla 1.1 nos muestra que no todo los activos son iguales en elmundo minero. Luego de que un depósito ha sido cuidadosamenteestudiado y se demuestra las buenas posibilidades de generarganancias, necesariamente se debe estar trabajando con las reservasdefinidas en la parte superior izquierda. Esta área o división esllamada Reservas Probadas o Reservas Explotables.

1.9 MUESTREOSEl muestreo de un cuerpo mineralizado es el primer paso crucial en laestimación de reservas. El muestreo permite al ingeniero estimar lacalidad y tamaño del cuerpo mineralizado.

1.9.1 MÉTODOS DE MUESTREO Directos: El catador toma la muestra directamente de una cara de

la roca accesible o montón de estéril Indirectos: La muestra se obtiene de un sondaje de perforación

El muestreo es caro y consume tiempo. Un programa de muestreo debetomar en cuenta estas variables. La mayor información disponible dela muestra mejorará la verdadera estimación de la calidad deldepósito.Un plan de muestreo debe considerar:

Método de muestreo Frecuencia de muestreo Procesamiento de la muestra Dirección del programa de muestreos


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CAPÍTULO II MINERÍA SUBTERRÁNEA

2.1 INTRODUCCIÓNLa minería subterránea es la técnica utilizada para recuperarminerales desde los yacimientos que se encuentra en la superficieterrestre y cubierto por rocas en tal cantidad que su extraccióneconómica, sólo es factible mediante un sistema de excavaciones quepermitan llegar a las zonas mineralizadas para luego aplicar uno omás esquemas específicos (método de explotación) para extraer elmineral.


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La minería en general está en una constante dinámica, eso se reflejaen que esta industria, está continuamente explorando nuevas ideas yutilizando métodos de explotación que muestran un constantedesarrollo, lo que le permite avanzar a pesar de su rico pasado, enla búsqueda de nuevas alternativas. Este continuo buscar (nuevasestrategias de explotación para las minas), se debe a variasvariables, una de ellas es el precio de los metales, los cuales sondecrecientes en el largo plazo; en esta perspectiva, este puntopresiona continuamente para reducir costos de operación en toda lasminas.Una característica importante de la industria minera es la capacidadde aceptar de buena voluntad los cambios tecnológicos y lasexperiencias enriquecedoras de otras unidades de producción. Existemente abierta a aceptar el cambio como algo natural y que forma partedel know how minero. Por otra parte tenemos que cada yacimiento minero es único eirrepetible debido principalmente a su geología, profundidad de lamineralización, tamaño, forma, tipos de mineral, leyes de losminerales, tipos de rocas, etc.Considerando los elementos anteriores los métodos de explotación quese presentarán reflejan de una u otra manera la situación de laminería actual, considerando como referencia los equipos que seencuentran en operación en la minería moderna.

La explotación de minas por métodos subterráneos apunta a recuperarel mineral contenido en la roca mineralizada. Los minerales deinterés se encuentran en el volumen del cuerpo mineralizado, mientrasque en su entorno, esta la roca que rodea al mineral, la quecorresponde a roca estéril sin valor económico y que por tanto losmineros tratan de dejar en cualquier lugar cercano, de tal forma queinvolucre el mínimo costo posible su traslado. Producto de lasoperaciones mineras, el material estéril además diluye la mena alentrar en contacto con ella, reduciendo la ley a planta, aumentandolos costos de transporte al trasladar lastre a la planta debeneficios y aumentando también los costos de procesamiento y deobtención de los metales, haciendo menos eficiente los sistemasproductivos.


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Cuando los cuerpos mineralizados afloran a la superficie o está muycercas de ella, se utilizan técnicas de explotación por rajo abierto,en este caso la roca estéril es separada del mineral, mediante lacarga y el transporte en camiones hacia botaderos de rocas cercanos,luego el mineral es extraído y enviado a planta para suconcentración. Situación distinta ocurre cuando el cuerpomineralizado se encuentra en profundidad, bajo cientos de metro de lasuperficie, las técnicas utilizadas en este caso son los métodos deexplotación subterráneos, aquí, las técnicas empleadas son máscomplejas.Los métodos mineros subterráneos son adaptados a los cuerposmineralizados y a las condiciones de la roca, forma y dimensiones delyacimiento, etc.La recuperación del mineral contenido en el yacimiento, depende de lacalidad de la roca de caja y el método de explotación aplicado, elque apunta a la máxima recuperación del mineral, en forma eficiente,económicamente rentable y manteniendo condiciones de trabajo seguro.

La infraestructura referida a un orden básico de la mina, queconsidere el ingreso al interior de la mina para realizar lostrabajos requeridos, para la explotación de minerales, en las mejorescondiciones de seguridad y de productividad, deberían incluir: mediosde acceso a todo los lugares de trabajo, vías para el transporte demineral y el abastecimiento de energía, sistema de ventilación,drenaje de aguas subterráneas, etc.El pique fue por largos años, el acceso principal a nivelessubterráneos y a las principales arterias de la mina, todo pasaba porallí. Hoy en día, esta siendo más común viajar por rampa desde lasuperficie al interior de la mina; la rampa actualmente es elprincipal medio de acceso. Esta se encuentra conectada a laboreos,galerías, áreas de trabajo y a una red importante de operaciones,facilitando el desplazamiento de los mineros y de los equipos entredistintos lugares de la mina.

Manejo de material: Un sistema eficiente en el manejo de materialeses deseable para el éxito de los trabajos de producción, el queconsiste en trasladar el mineral quebrado desde la mina a la plantapara continuar su procesamiento. Este manejo comienza con latronadura del mineral en los laboreos de producción para continuar su Cap 2 - Bernardo Reyes C

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viaje utilizando los medio de transporte disponibles ya sea directo asuperficie en camiones o hasta un chancador primario para que elmineral sea reducido de tamaños, almacenado en tolvas acondicionadaspara ello, para que pueda continuar su viaje ya sea por el skip delpique, en cinta transportadora directa a superficie ó en carros deFFCC,

Abastecimiento de energía: La mina requiere energía eléctrica juntocon una distribución que llegue a cada unos de los frentes detrabajo, en cantidades suficiente para un efectivo trabajo de losequipos. La energía eléctrica ilumina los lugares de trabajo y mueventodos los equipos electrificado como de perforación, de transporte,de ventilación, chancadores, bombas de drenaje y en general todoslos equipos mineros que estén conectados a la red eléctrica. Estaenergía por mucho tiempo fue complementada con una planta decompresores en superficie, que abastecía de aire comprimido a equiposde perforación neumática, huinches y otras herramientas de uso en lamina, siendo su uso actual muy menor al pasado.

Agua industrial: El agua industrial es necesaria para eliminar elpolvo en suspensión y remover el detritus generados por laperforación de las rocas. Así, una red de tuberías debe ser instaladaen la mina para llevar agua a todo los lugares en que se estéperforando y tronando.

Drenaje de minas: Todo los lugares de trabajo de la mina debenmantenerse seco. Al interior de las minas se junta agua en las áreasde trabajo, debido a goteras continuas que provienen de fisuras enlas rocas, fallas y al agua industrial utilizada por los equipos deperforación para arrastrar el detritus; Esta agua es acumulada en lasmismas galerías y debe ser canalizada hacia niveles inferiores de lamina. Para mantener seca la mina debe necesariamente canalizarse todael agua ya sea desde donde hay goteras o de las labores deperforación, hasta el fondo de la mina, para que allí sea limpiada yalmacenada el agua en estanque dispuestos para ello, y mediantebombas centrifugas enviarla a superficie para su purificación y usoindustrial posterior.


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Ventilación: La ventilación de una mina es fundamental para eldesarrollo normal de los trabajos mineros. La calidad del aire en lamina, debe mantenerse de acuerdo a estándares de salud aceptables. Laatmósfera regularmente es contaminada por los humos de lastronaduras, el escape de gases de las máquinas diesel, polvosprovenientes de los trabajos y también de la respiración de losmineros. Para mantener los caudales de aire requeridos, la minanecesita contar con ventiladores de alta capacidad, ubicados ensuperficie, aspirando aire fresco e ingresándolo por las labores deentrada, sea este pique o labor subterránea asignada para ello. Alinterior de la mina las puertas de ventilación controlan y guían losflujos de aire, dirigiendo los caudales hacia las áreas activas detrabajo. Luego el aire contaminado se recibe y lleva por galeríasdispuesta para ello, arrastrando la polución del aire y alejándolode los frentes de trabajos.

2.2 EVOLUCIÓN DE LA INFRAESTRUCTURA MINERA2.2.1 Galerías de acceso y puntos de extracción del mineralCada método minero requiere dar forma a su propia infraestructura.Por ejemplo: Acceso de vehículos a subniveles, galerías para laperforación de barrenos de gran diámetro, galerías de producción,habilitación de áreas para la carga de camiones en puntos deextracción o cercano a ellos, etc. Todo lo anterior forma parte de lainfraestructura relacionada con los métodos de explotación y laextracción de minerales, labores que son descritas más adelante,junto con la construcción de la infraestructura de la minasubterránea, la cual es complementada con una intricada red delabores, formada por galerías de accesos, rampas, piques y chimeneas,cada una descrita con objetivos precisos y funciones claramentedefinida.

2.2.2 La minería tradicional compuesta por pique y vía ferroviariaMuchas minas tienen larga tradición en la extracción de minerales porpique con uso de transporte subterráneo por ferrocarril y que abarcavarias décadas en su aplicación. Siendo sus prácticas de trabajocompletamente diferentes a lo que se realiza hoy en día en laexplotación de la minería moderna.Desde siempre, el pique ha sido un importante componente de la minasubterránea, el que debido a su diseño y construcción, contempla una Cap 2 - Bernardo Reyes C

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larga vida útil del pique y sus componentes. Hoy podemos encontrar enoperaciones piques con más de 50 años de actividad, trabajando conmáquinas de extracción de última generación y prestando diversosservicios a los distintos nivel en que se ha dividido la mina. Laprofundidad de la mina generalmente quedaba condicionada a la alturadel pique, dotada con jaula para la elevación de los minerales yproveer de acceso a los lugares de trabajo subterráneo, donde sepuede encontrar varios niveles conectados a las áreas de explotación.Respecto al manejo de materiales, la logística contemplaba eltransporte por convoyes compuestos por locomotora y carros,convirtiéndose el transporte por ferrocarril en un área crítica, elcual era muy complicado manejar debido principalmente a su rigidez.Para agilizar el transporte se optaba por poner una máquina en cadaextremo del convoy separadas en algunos casos por carros cargados conmineral, lastre y materiales de diversos usos, los que a vecesquedaban atrapados por diversos problemas ya sea por espera y/oproblemas de coordinación. El transporte por ferrocarril contemplauna vía principal y lugares de espera, esto permite él transito detrenes en las dos direcciones. El tren que va ingresando a la mina,generalmente lleva carros vacíos y algunos con materiales varios,este convoy puede esconderse en los lugares de espera para darprioridad al tren cargado con mineral que va saliendo. Estaorganización permite un transporte coordinado y seguro. La locomotoralleva los carros cargados con mineral hasta el fondo del pique,retornando con carros vacíos a los frentes de carga; los carros conmineral son introducidos uno a uno en las jaulas del pique y ensuperficie descargados y retornados al interior de la mina. Para unuso eficiente del pique, se programan horarios de subida y bajada depersonal y del material de grandes dimensiones. El pique comocomponente principal de la infraestructura de la mina y responsablede la producción, la entrada y salida del personal, debe estarrigurosamente programada; así, como todas sus actividades, de manerade optimizar sus horarios de trabajo y cumplir con las normas deseguridad de la mina, que son muy rigurosas en este caso de piques.

2.2.3 Minería con LHDEl scoop es un cargador LHD, capaz de cargar, transportar y descargarmineral, en un tiempo reducido, es un cargador introducido a lasminas en los años 70 y comprende una poderosa máquina diesel montado Cap 2 - Bernardo Reyes C

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sobre neumáticos, con un gran balde, capaz de transportar grancantidad de mineral en un solo viaje. Este equipo, montado sobreneumáticos, con gran balde y potencia mecánica le otorgó unaimportante ventaja a la minería subterránea, otorgando un prominentefuturo a las explotaciones mineras, al poder trasladarse confacilidad a distintos frentes de producción durante el turno y concapacidad de remontar fuertes pendientes, manteniendo altosrendimientos de producción; con todo estos atributos, el scoopdesplazo rápidamente el transporte sobre rieles, el que se convirtióal poco andar en un obstáculo, para continuar operando en la mina, enlos frentes de producción.Las máquinas diesel montadas sobre neumáticos, incorporaron un nuevoconcepto en el equipamiento de minas. Este nacimiento de la mineríasin rieles, trajo una nueva era en la mecanización minera,incorporando máquinas más productivas de alto rendimiento y tambiénobligó a modificar las estructuras tradicionales mineras,apareciendo nuevas galerías de mayores dimensiones y la rampa, la quepermitió un rápido acceso a todos los lugares de la mina.

2.2.4 El pique y la rampaEl pique con elevación de los materiales usando jaula, fueestablecido hace bastante tiempo, al cambiar a una minería sinrieles, las reservas mineras ubicadas en niveles superiores al fondodel pique, son explotadas normalmente, en la forma tradicional. Sinembargo, bajo los 600 m, medidos desde la superficie, se abre laposibilidad de explotar utilizando las nuevas tecnologías,manteniendo la infraestructura de elevar la producción por el pique yuna comunicación con los niveles inferiores. Bajo la máximaprofundidad del pique, donde la explotación minera continúa conequipamiento montado sobre neumáticos, los que se desplazan porrampas; en este caso las grandes máquinas son desarmadas antes ir alas zonas más profunda de la mina y rearmadas en los lugaresacondicionados para ello, también otros componentes voluminosos,mayor al volumen del compartimiento de la jaula, son seccionados enpiezas y llevados a la mina para su rearmado en los talleresdispuestos para ello.En este caso el pique continúa siendo la arteria principal de la minay el personal, materiales y abastecimiento en general, continuarsiendo transportado por el pique. En las últimas décadas, se Cap 2 - Bernardo Reyes C

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incorporó a los piques el skip, depósito metálico que puede cargarsecon mineral haciendo su ciclo de trabajo más eficiente, debido a suscaracterísticas de trabajo se ha automatizando su carga, descarga ymovimiento por el pique, lográndose con ello una mayor producción.

Fig. 2.1 Galerías de transporte de la mina

Cuando es posible incorporar a la infraestructura de la mina, unarampa que nazca en la superficie, todo se hace más fácil, lasmáquinas viajan por si misma por las vías de tránsito, acondicionadascon carpeta de rodado, las máquinas pueden remontar fuertespendientes y girar en esquinas facilitadas por la planificación de lamina (ver Fig.2.1), otorgando al proceso importantes grados delibertad. En este caso el pique sigue siendo importante para eltransporte vertical del mineral, pero ayudado por transporte encamiones montados sobre neumático, que puede utilizar vías diseñadaspara ello, como rampas y galerías para alcanzar su destino,disminuyendo con esto, la presión por transporte de producción y


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transito de personal por el pique. Una buena coordinación entre lasdistintas áreas de trabajo, siempre es recomendable para el éxito delas operaciones mineras. En resumen, una rampa con pendiente, conectala mina con sus áreas de trabajo, eliminando el complicado transportepor el pique y también permite el traslado de grandes máquinas alinterior de la mina por sus propios medios, todo esto ayuda adescongestionar el pique.

2.3 DESARROLLO DE MINASEl desarrollo de minas envuelve la excavación de rocas con objetivosespecíficos, que no son otros que la formación de una infraestructuraminera, que permita la extracción del mineral en forma expedita,segura y ha un mínimo costo. Cada objetivo tiene diseñado comopropósito alcanzar una parte del laberinto que conforman el conjuntode labores mineras. Los objetivos que son motivo de desarrollos sonlos piques verticales, labores horizontales, rampas inclinadas ychimeneas, (ver fig.2.2). Es importante apreciar desde esta figura,que los desarrollos mineros tienen como objetivo principal dosdirecciones la vertical y la horizontal, esta preferencia busca hacermás óptimo el negocio minero.Con relación a las operaciones mineras, la perforación y tronadura enlas excavaciones de roca es la que normalmente es aplicada a estaslabores, con excepción de la chimenea que puede realizarse, en formamanual, semi-mecanizada y mecanizada por ejemplo con raise borer quees una máquina escariadora, que es una de las técnicas más aplicada yque compite con los métodos manuales.Todas las minas necesitan algunas excavaciones básicas, que incluyenel pique, las vías de transporte y acceso al yacimiento, estación debombeo, un estanque de acumulación de agua, un taller de mantenciónbásica de equipos, etc. Este desarrollo mínimo es necesario parafacilitar los medios auxiliares que se requieren, con independenciade los que se precisan para la extracción del mineral. (ver fig. 2.2)

2.3.1 DESARROLLO DE PIQUESEl pique es el primer componente en un programa de desarrollo paraminas profundas. El futuro pique, desde el comienzo será excavado auna profundidad de al menos 500 m. La profundidad del pique esimportante para la vida útil de la mina, y la seguridad de muchosaños de producción; alrededor del pique debe dejarse un pilar de Cap 2 - Bernardo Reyes C

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protección para el pique y sus instalaciones, los costos de operaciónde un pique son alto y su viabilidad sólo es posible en un largoperiodo de trabajo y una relación armónica mina-planta.En la construcción del pique, mantener su verticalidad en la etapa deconstrucción es un trabajo para expertos, además de requiere unequipamiento especializado, considerando ambos elementos lo usual esque la empresa entregue la ejecución de esta obra de ingeniería a uncontratista, debido a que realizarlo con personal propio, en lamayoría de los casos resulta mas caro y hay atrasos importantes porfalta de experiencia en estas construcciones.El pique puede tener sección; rectangular, circular ó elípticos,existiendo preferencia por los piques circulares, porque es mássimple de excavar y la roca resiste mejor los esfuerzos de su entornoque otras secciones.


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Fig.2.2 Esquema de explotación de una mina, Ref. www.atlascopco.cl

2.3.2 GALERIAS DE ACCESO Y RAMPASLa incorporación de tecnologías de punta en las minas y al uso masivode equipos de perforación de carga y transporte montado sobreneumáticos, las rampas cumplen una función fundamental para elingreso y salida de equipos ya sea de los frentes de trabajo cómo dela mina, en forma independiente, acelerando con ello los procesos


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involucrados con la producción. Así mismo, la supervisión y losmantenedores de equipos se benefician con estas labores mineras, alpermitir un desplazamiento entre distintos puntos de la mina envehículos livianos en forma ágil y expedita.

En este contexto, la construcción de rampas se ha masificado,convirtiéndose en una labor común en el desarrollo de minas; Comomedio de acceso, la rampa comunica la superficie con la minasubterránea. Esta rampa también es usada para el transporte demineral, en yacimientos minero poco profundo, acarreando el mineraldesde el fondo de la mina a superficie donde se ubica la planta deproceso. La profundidad a la cual se puede transportar mineral encamiones por la rampa, queda limitado a los costos de transporte, losque se incrementan rápidamente. Las alternativas al transporte antesdescrito son el transporte por pique utilizando skip o por cintatransportadora con pendientes por ejemplo de 25%. Estas formas detransporte del mineral que sale de la mina, puede producir que losflujos de caja lleguen a ser positivo tempranamente, así se reduce elriesgo, en la recuperación de la inversión.

La construcción de galerías y rampas forman la malla de trabajo delas operaciones que conectan con el pique y las áreas de trabajo enla mina. Los drifs(galerías mineras) son dimensionados de acuerdo ala maquinaria utilizada al interior de la mina, la sección debeincluir un espacio con un margen razonable para vías de tránsito,ductos de ventilación y otras necesidades mineras, como tuberías parael agua, aire comprimido o cables eléctricos. Las secciones máscomunes varían de 2,2x2,5 a 5,5x6,00 m2, con áreas de 5,0 m2 a 25 m2.El drifs de 5,0 m2 está considerado para palas montadas sobre rieles(equipo que ya está descontinuado en su fabricación), mientras queuna sección de 25 m2 está considerado para labores con transporte porcamiones ya sea con mineral o estéril, considerando un espació paraductos de ventilación en labores de desarrollo.La profundidad determina la longitud de la rampa, la que vaconectándose a niveles horizontales. Una profundidad media, permitenlongitudes más corta de las vías de transito, a grandes profundidadesdebería evitarse, por razones principalmente económicas en laconstrucción de largos desarrollos y el sacrificio de la maquinaria.Las pendientes normalmente de la rampa, varían de 1:10 a 1:7, y las Cap 2 - Bernardo Reyes C

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más profundas tienen pendientes de 1:5 y con radios de curvas de15,00 m. Una rampa típica corrida en loops, con pendiente de 1:7 ensecciones rectas, reduciendo a 1:10 en curvas. Sí la rampa seráutilizada para subir camiones con carga desde niveles inferiores, elcamión adquirido debería contar con capacidad y potencia paratrabajar considerando las máximas pendientes de la mina, sindisminuir rendimientos ni aumentar costos de mantención.Las excavaciones de drifs y rampas tienen objetivos específicos en laplanificación del desarrollo de la mina. Los trabajos de desarrollotienen frecuentemente asignados equipos especiales. Los equipos dedesarrollo cuentan con su propio equipamiento, y la maquinarianecesaria, para cumplir sus tareas, esto les permite movilizarse portoda la mina y da la ventaja de aprovechar al máximo la maquinariaadquirida con esos fines.

2.3.3 EXCAVACIÓN DE ROCAS EN LABORES SUBTERRÁNEASGalerías y Rampas.La construcción de galerías y rampas es una de las más frecuentes delas operaciones mineras, la cual también, forma parte de lainfraestructura básica minera. Las galerías y rampas se puedenclasificar de acuerdo a su sección:Galerías pequeñas de 4 a 20 m2

Galería mediana, 20 a 60 m2

Galería grande, sobre 100 m2

Galerías pequeñasPerforación y tronaduraLa sección práctica de la galería es alrededor de 4 m², Esta áreaincluye un espacio para la tubería de ventilación y para el pequeñoequipo de excavación. Para galerías de 4 hasta 6 m², se perfora conequipos manual. (ver Fig.2.3)

Fig.2.3PerforaciónEl diámetro de perforación recomendado es de 38 mm, con barrenaintegral, para un diagrama con barrenos paralelos, se usa barrenos Cap 2 - Bernardo Reyes C

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central de gran diámetro, para la cara libre de 64 a 76 mm, lacantidad de barrenos perforado son 26 más un barreno de gran diámetroy se tronan 26 y se deja vacío el barreno central.

Fig 2.4 Diseño perforación y tronaduraDiseño de perforación, Diseño de tronadura, atlas copco

Explosivo: Dinamita o emulsión encartuchado con 17 mm con un consumo de 40 a 80 gr/m cordón detonante.

Detonador: detonador no eléctrico tipo nonel.

Galería y Rampas de áreas de 6 a 20 mCuando la sección de la galería o de la rampa tiene secciones cómo laindicada es posible usar equipos de perforación más eficiente comolos jumbo Boomer de Atlas Copco, de dos brazos. (ver fig.2.5)

Fig.2.5 equipo de perforaciónEl diagrama de disparo puede ser muy similar al anterior, pero con perforación de diámetro de 48 a 50 mm, con profundidades de 3,30 a 4,0 m, y un barreno central de 76 mm.


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Fig.2.6, Equipo perforandoUn diagrama de disparo típico para un área de 16,0 m2 de una galeríaó rampa, el número de barrenos requeridos puede ser de 45 más el

barreno central. (ver Fig. 2.7)


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Fig. 2.7 Diseño de perforación y tronadura, atlas copco

Los explosivos recomendados: dinamitas, emulsiones ó slurry; siendolos tronadura más eficientes la que utilizan anfo y emulsiones. Sistema de iniciadores: se recomienda los sistemas entubados no eléctricos

2.3.4 ChimeneasLas chimeneas son labores para operaciones mineras que pueden serverticales o inclinadas, que conectan distintos niveles de la mina,tienen diferentes alturas según su función. Las chimeneas, puedenser: vías de acceso para llegar a su lugar de trabajo, para eltraspaso de mineral desde niveles de vaciado de mineral a niveles detransporte, para ventilar zonas de explotación o como parte de uncircuito de ventilación de la mina. La inclinación de las chimeneaspuede variar desde los 55º hasta la vertical. Los menores ángulosquedan limitados al ángulo de reposo del mineral, que bajagravitacionalmente desde la roca tronada. Las secciones de laschimeneas varían desde 4,00 a 6,00 m2. La chimenea cuadrada 2x2 m2 esuna sección común.

Chimeneas escavadas en forma manual.La excavación de chimeneas en forma manual, es un trabajo duro ypeligroso, aun así deben ser ejecutadas. Un ejemplo de chimeneasmanual, es de dos compartimientos donde los mineros construyen unapared de madera que divide la chimenea en una parte como acceso y Cap 2 - Bernardo Reyes C

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otra para el traspaso de la roca. La sección de la parte de acceso esusada por los mineros para escalar la chimenea por la pared y llegaral lugar de trabajo con menos riesgo de caída de rocas. En el frentede trabajo, se realizan las tareas habituales de avance: colocaciónde andamios, perforación, tronadura, fortificación y acuñadura derocas. En la construcción de la chimenea manual, el 100% de losesfuerzos utilizados en el avance es realizado por los mineros. Unciclo de trabajo típico sería: Subir al frente de trabajo, alinterior de la chimenea, poner andamios, botar roca suelta, perforarround de barrenos, colgar equipos de perforación, cargar conexplosivos los barrenos, amarrar tiros, desarmar andamios y colgartablones, verificar ventilación chimenea, bajar y salir de lachimeneas y finalmente tronar. Las alturas de las chimeneas manualesestán limitadas a 50 m, debido a lo pesado del trabajo al que estáexpuesto el minero.

Chimenea con jaula escaladoraLa incorporación de jaulas escaladoras como por ejemplo la jaulaalimak, elimina en parte la dureza del trabajo, como es subir por lapared de la chimenea y el trabajo de botar la roca suelta es menospeligroso y también se elimina la construcción y desarme de andamios;pero el resto de los trabajos continúa exactamente igual. La jaulaescaladora protege al minero y otorga mas seguridad debido a que elminero en todo momento ya sea viajando al frente perforando, no hayposibilidad de que sea golpeado por caída de rocas. La jaulaescaladora permite excavar chimeneas con alturas de 100 m, sinninguna dificultad. Una jaula escaladora con motor diesel puedealcanzar alturas de 300 m o más.

Chimenea con barrenos largosLa chimenea construida con barrenos largos, para casos de chimeneascortas, la técnica aplicada corresponde al VCR (Vertical CraterRetreat) y se utiliza para hacer caras libres de un sub levelstoping, en la construcción de chimeneas de ventilación entre nivelesy otras labores mineras. En la construcción de chimenea con barrenoslargos, se perfora todo el banco de perforación desde el nivelsuperior al fondo. La tronadura es realizada en etapas desde el fondohacia arriba. La precisión de la perforación es esencial para eléxito de la tronadura. En la perforación se utilizan los mismos Cap 2 - Bernardo Reyes C

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equipos de producción, evitando con esto inversiones adicionales paraeste tipo de trabajo. También, es posible perforar y tronar unachimenea tipo spot desde abajo con ninguna operación en la partesuperior, una chimenea ciega. Esto requiere muy buena práctica en lastareas de perforación y carga. Aun así la práctica de este métodoesta limitado a alturas de 10 a 15 m, sin embargo hay experiencia enla construcción de chimeneas por este método de hasta 70 m.

Raise boringLa máquina raise boring, es una máquina capaz de realizar chimeneasquebrando la roca mediante la fuerza mecánica. La instalación de estamáquina se realiza en el nivel superior de llegada de la chimenea.Una vez montada y apernado convenientemente él

Fig. 2.8. raise borerequipo y sus accesorios, se perfora un barreno piloto (sondaje) de 11pulgadas de diámetro, con barras de 4 pies de largo y 8 pulgadas dediámetro, una vez recorrido el barreno piloto, se reemplaza eltricono por la cabeza escareadora con la sección deseada, procediendoagrandar el barreno en sentido contrario aplicando rotación y fuerzade tracción a las barras. A medida que se avanza, las barras vansiendo retiradas, los detritus de la perforación y escariado sonextraído por la acción de la gravedad desde la galería inferior. (verFig.2.8)

2.4 MÉTODOS DE EXPLOTACIÓN SUBTERRÁNEOSLos métodos de explotación que se estudiarán a continuación,corresponden a aquellos métodos más utilizados en la actualidad porla industria minera y que tiene como base la realización de sus Cap 2 - Bernardo Reyes C

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operaciones mineras subterráneas con equipos montados sobreneumático. 2.4.1 ROOM AND PILLAR El método de explotación por caserones y pilares debe ser sin duda,uno de los primeros métodos aplicados por los mineros, debidosbásicamente a su simpleza; a medida que se va avanzando en laextracción del mineral, se van dejando pilares que dan soporte a lasáreas explotadas y brindan protección al personal y equipos.

Su aplicación se realiza en mantos de poco espesor; ejemplo de elloson: depósitos sedimentarios de carbón, caliza y arcillas de cobre,en areniscas con contenidos de plomo, en mantos de carbón, de sal ypotásicos.

2.4.1.1 DESCRIPCIÓNEl Room and Pillar, es un método donde la mineralización esrecuperada de caserones abiertos y se dejan pilares de mineral parasoportar y controlar las paredes y luz entre pilares. La máximarecuperación de mineral se logra dejando pilares lo más pequeñoposible, es deseable que las cajas del manto permanezcan en loposible intactas; pero, cuando ello no es posible se puede reforzarel techo de los caserones y pilares con pernos de anclaje cementadoso mecánicos.En este método los pilares normalmente son arrancadossistemáticamente, pueden tener cualquier forma y sección,generalmente cuadrados, circulares ó en forma de paredes alargadas,los que van manteniendo separados los caserones. El mineral contenidoen los pilares no es recuperado y por esto, las minas no lo incluyencomo reservas de mineral.


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Fig. 2.9. Room and Pillar clásico, dos fases, atlas copcoUna variedad de caserones y pilares son construidos por los mineros,debido principalmente a diferentes condiciones geológicas. De acuerdoa ello se pueden clasificar según Atlas Copco, en tres variedadestípicas:

2.4.1.2 ROOM AND PILLAR CLÁSICO (ver Fig.2.9)Su aplicación corresponde a mantos horizontales de moderado espesor agrande, también en depósitos inclinados con grande espesores. Losyacimientos mineros son explotados dejando largos taludes abiertos,los que son creados para máquinas de transporte como los camiones ocintas transportadoras, los que pueden llegar al fondo de la zona deexplotación. Aquellos mantos de gran espesor son explotados en capashorizontales considerando dos fases, la primera para un avance deltipo galería, en la parte superior y una segunda fase, la parteinferior explotada en forma de banco con perforación de grandiámetro. DESARROLLOSLa explotación del manto por medio de caserones y pilares requieresólo de un mínimo de trabajo de desarrollos. Las vías de transportepara el movimiento del mineral y comunicación entre caserones enexplotación, son ordenadas al interior de la mina según el avance Cap 2 - Bernardo Reyes C


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experimentado por la extracción de mineral desde los caserones, losque perfectamente pueden seguir ruta por zonas ya explotadas.

PRODUCCIONLa producción en base a caserones y pilares, en yacimientoshorizontales o de escaso buzamiento hasta 4 metros de potencia contecho de mineral competente se puede explotar en un solo escalón,aplicando técnicas modernas de perforación y tronadura. En este caso,el avance de la explotación, se realiza tal como si fueran galeríasnormales, donde la dimensión de la labor es igual en ancho y alto,dando lugar a los caserones, los que de acuerdo a condicionesgeológicas favorables, estos pueden ser largos y con grandes caras deperforación, parejas útiles para la mecanización de la producción.

Fig.2.10 Scoop

Cuando el manto mineralizado se presenta de gran altura, hasta 20metros, la explotación se realiza en etapas. Se comienza en la partesuperior, de igual forma a lo descrito para un escalón, controlandopared y techo, mediante la colocación de pernos de anclaje en loslugares que corresponda y aprovechando la altura de esta fase. Lasegunda etapa es explotada por banqueo, ya sea en una etapa o másescalones o peldaños, manteniendo planos horizontales, usados paradesarrollar la perforación vertical de gran diámetro y la tronadurade bancos que es la más usada convencionalmente. La perforaciónhorizontal tanto en la primera como en la segunda fase, prácticamentees una alternativa, con avance similar al de galerías, limitados a lalongitud de perforación.


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MOVIMIENTO DE MINERALESCon la tronadura, comienza el movimiento del mineral. Este es cargadodesde la pila formada por el mineral fracturado, con equipo diesel ycarga a diferentes sistemas de transporte usados, considerando alturadel manto y la distancia de transporte.

Fig.2.11 Camión de bajo perfil

La altura del manto permite seleccionar el tipo de transporte queresulte más económico desde los caserones a los puntos deacumulación. Para mantos delgados, los camiones utilizados son debajo perfil (ver Fig.2.11) y cuando los mantos son muy bajos se puedeutilizar para la carga el scoop (ver Fig.2.10). Este equipo excavael mineral de la pila y lo lleva a puntos de transferencias, ubicadoa una distancia que no debiera superar los 100 metros.

RESUMENEste método es ideal, para incorporar equipamiento de altorendimiento, debido a las características de los caserones, ya sea enmantos mineralizados horizontales o inclinados. Los caserones ypilares son trazados sistemáticamente, asegurando una alta producciónen las áreas establecidas y avanzando en dirección en forma simple.Todos los factores que participan en las distintas etapas tienen unaalta utilización, tanto el personal como la maquinaria, obteniéndosea consecuencia de ellos altos rendimientos. 2.4.1.3 POST ROOM AND PILLAR (ver Fig.2.12)Su aplicación es a cuerpos mineralizados en forma de manto, conángulos de inclinación entre 20º y 55º con espesores de gran altura,donde el espacio dejado por la explotación, posteriormente es Cap 2 - Bernardo Reyes C

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rellenado con estéril. El relleno ayuda a estabilizar los pilares ysirven de plataforma mientras se prepara la siguiente capa paraextraerlas

DESCRIPCIÓNLa minería por post and pillar, se llama a una distribución decaserones y pilares que se explotan en corte y relleno de caserones.La explotación por post pillar recupera la Mineralización en capaz horizontales, comenzando en los nivelesinferiores, en las capas más profundas de la zona mineralizada yavanzando en forma ascendente.A medida que la explotación avanza, Los pilares que soportan eltecho, se pierden por el relleno de los caserones. El materialutilizado en el relleno, es relave traído desde la superficie, elmétodo requiere que se mantengan pisos horizontales, para no afectarla extracción de las siguientes capas de mineral y también elmovimiento de la maquinaria. El relleno de los caserones alarga elsoporte de los pilares contribuyendo a dar un mejor soporte al pilar.

Fig.2.12 Post Room and Pillar, atlas Copco



Métodos de ExplotaciónXLII

RESUMENEl post Pillar combina las ventajas del cut and fill, trabajando encaserones con piso plano y allanando el fondo con el relleno delescalón del caserón y pilar en explotación. Fácil acceso a múltiplespuntos de producción, favoreciendo el trabajo de equipos mecanizadosen forma eficiente con grandes rendimientos en producción.El relleno de arena provee posibilidades de modificar los planos delos peldaños, adaptándose a un post pillar con variantes segúncondiciones de la roca y del mineral. El relleno incrementa elsoporte del pilar, permitiendo altos grados de recuperación, mayoresa los obtenidos en el Room and pillar clásico.

A medida que la explotación avanza, Los pilares que soportan eltecho, se pierden por el relleno de los caserones. El materialutilizado en el relleno, es relave traído desde la superficie, elmétodo requiere que se mantengan pisos horizontales, para no afectarla extracción de las siguientes capas de mineral y también elmovimiento de la maquinaria. El relleno de los caserones alarga elsoporte de los pilares contribuyendo a dar un mejor soporte al pilar.

RESUMENEl post Pillar combina las ventajas del cut and fill, trabajando encaserones con piso plano y allanando el fondo con el relleno delescalón del caserón y pilar en explotación. Fácil acceso a múltiplespuntos de producción, favoreciendo el trabajo de equipos mecanizadosen forma eficiente con grandes rendimientos en producción.El relleno de arena provee posibilidades de modificar los planos delos peldaños, adaptándose a un post pillar con variantes segúncondiciones de la roca y del mineral. El relleno incrementa elsoporte del pilar, permitiendo altos grados de recuperación, mayoresa los obtenidos en el Room and pillar clásico.


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Fig. 2.13 Step Room and Pillar, www.atlascopco.cl2.4.1.4 STEP ROOM AND PILLAR (ver fig.2.13) Es una adaptación de la minería sin rieles a cuerpos mineralizadoscon fuerte pendiente, que permite el transporte con vehículosmontados sobre neumáticos en ángulos especialmente orientados almovimiento de vehículos por galerías y rampas de pendiente relativa,creados para áreas de trabajo a nivel con avance hacia el fondo.

Este método permite aplicar equipamiento montados sobre neumáticostanto en la perforación como en la extracción del mineral en mantoscon fuerte pendiente. La explotación avanza hacia abajo y a lo largode los escalones del caserón.

APLICACIÓNAunque las aplicaciones generalmente no pueden cubrir totalmente todolos casos, dada la gran variedad de espesores de los mantos, esrecomendable su aplicación en mantos tabulares con espesores de 2,0 a5,0 metros y pendientes en rangos de 15º a 30º.



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DESCRIPCIÓNLa planificación de los escalones en los caserones mineros, debeconsiderar las vías de transporte, las que deben seguir la pendientede la mineralización y considerar el ángulo que la rampa y el taludpermite subir a los equipos montados sobre neumáticos en formacómoda. Por la orientación de los escalones y a lo largo del avancede la explotación del mineral; los escalones del fondo asumen elángulo que le es más fácil atravesar con vehículos diesel.


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DESARROLLOLos desarrollos principales para minería por step room incluyen unamalla formada por galerías de transporte paralelas y transversales alcuerpo mineralizado y en direcciones predeterminadas. Las galeríasdel fondo con grados adecuados para el transporte de los camionesseleccionados.

PRODUCCIÓN DE MINERALLos escalones son atacados desde las galerías de transporte,escalando caserones en ángulos que predeterminan la malla a seguir.Los escalones avanzan en dirección de modo similar a una galería,también quebrando hacia delante la vía de transporte. Junto alescalón, es excavada una galería similar o en forma de cuchillalateral, luego se excava un escalón más bajo siguiendo la pendiente,el que va adyacente a la vía principal de tránsito. Esteprocedimiento es repetido, una y otra vez. Con respecto a la luz deltecho, alcanza anchos que permanecen estables a pesar de la perdidade una parte de los pilares que entra en contacto con la vía detransporte; los pilares son aguzados como una tira alargada, paralelaa los escalones. En una explotación continua, avanzando hacia abajo,el procedimiento seguido se puede apreciar en la figura del métodopor step room and pillar

2.4.2 SUB LEVEL STOPINGMétodo de gran aplicación en la mediana y pequeña minería, por sualto rendimiento debido a la aplicación de equipos montados sobreruedas.


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Fig. 2.14 Mina el soldado, SubLevel Stoping

PRINCIPIOSEste método consiste en arrancar el mineral a partir de subnivelesmediante disparos efectuados en planos verticales a los subniveles,los barrenos para efectuar la tronadura pueden ser paralelo en vetas Cap 2 - Bernardo Reyes C

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angostas o en abanico en el caso de vetas potentes, cuando lamineralización se presenta en forma de bolsones de mineral, también,se puede aplicar barrenos paralelos con intercalación de pilares enel nivel de perforación(ver la fig. 2.14, aplicación método SubLevel stoping, mina el Soldado).

CAMPO DE APLICACIÓN Vetas estrechas: Desde vetas con pendientes fuertes y espesores

de hasta 1,0m a vetas con pendiente de por lo menos 50º demanera que el mineral competente Escurra sólo por efecto de lagravedad, sobre las cajas del yacente que deben tener una rocatambién competente, en ambas cajas y una mineralización regularen sus contornos.

Vetas ponientes o mantos: cuya pendiente deseable sea mayor a60º con respecto a la horizontal. En este caso además serequiere que las características mecánicas del mineral como dela roca adyacente sean de buena calidad, para reducir ladilución y también por razones de seguridad.

Cuerpos masivos: Se requiere también buenas características delmineral y de la roca comprometida.

DESCRIPCIÓN DEL MÉTODOArranque: En vetas angostas la perforación se puede realizar mediantebarrenos verticales, hacia abajo, utilizando para ello equipos deperforación como DTH o Simba u otro equipo similar. Previamente sedeberá desquinchar el nivel de perforación a lo ancho de la veta,cuando la galería inicial sea más angosta que el ancho del nivel deperforación final.En vetas más anchas o cuerpos masivos, se puede también perforarbarrenos paralelos, para ello se deberá tener en consideración: queel mineral sea competente y que los trabajos de ensanchamiento delbanco de perforación debe considerar una limpia de toda el área deperforación, atrasando con ello los trabajos de producción; enalgunos casos cuando se quiere evitar los trabajos de ensanchamientoy de limpia, se opta por la barrenadura en abanico ó radial.La separación entre planos verticales es variable y depende de laroca mineralizada, variando entre 1,20 y 2,50 m y el ancho de la caralibre de 2,0 m. En perforaciones en abanico ó radiales, debeextremarse el cuidado en la separación de los barrenos en el fondo, Cap 2 - Bernardo Reyes C

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para evitar la formación de bolones es así que en rocas muy durasesta separación no debiera ser mayor a 1,80 m y en rocas más blandaspuede llegar a 4,0 m la separación entre barrenos en el fondo.La separación entre subniveles ó niveles de perforación dependebásicamente del equipo de perforación, la política actual es reducirel número de estos, al interior del caserón en explotación,considerándose como óptimo un solo nivel de perforación, en vetasverticales o bolsones de mineral y de más de uno en vetas inclinadas.El diseño de caserones corresponde a paralelepípedos, por tanto envetas irregulares, el diseño de estos, deberá considerar la decisiónde perder mineral ó contaminarlo con algo de roca cuando se enfrentea esta situación. Los largos más comunes de los caserones varíanentre 80 y 120 m.

MANEJO DEL MINERALPara la excavación del mineral desde la zanja se utiliza scoop;equipo de bajo perfil, como ya se ha dicho, de alto rendimiento. Esteequipo puede cumplir funciones de pala para cargar camiones en puntosde transferencia ubicados entre 100 y 150 m, desde los puntos deextracción de mineral o también funciones de LHD, vaciando el mineralen pique o tolvas de almacenamiento. Estos puntos de acumulación demineral, cuentan en su base con buzones, generalmente electro-hidráulico para la carga de camiones en un nivel de transporteprincipal. La ubicación de los subniveles ó banco de perforación, pueden ir a uncostado de la veta y pegado a las cajas como se muestra en lasFig.2.15 a y c de los métodos de explotación presentados por AtlasCopco. y que según el ancho de la veta y el largo de la perforacióndel equipo perforador, se ubicará un solo subnivel cómo lo indica enla Fig. 2.15 a ó un subnivel frente a otro como se muestra en laFig.2.15 c. Otras alternativas de ubicación del banco de perforaciónson: al centro de la veta efectuando barrenadura radial en todasdirecciones, alternados por las cajas de la veta, combinandobarrenadura vertical y radial. En vetas inclinadas los bancos de perforación se ubican como loindica la Fig.17b y en caso de una veta muy angosta, incluso se debesocavar parte de las cajas para que las operaciones mineras deperforación y extracción del mineral se puedan desarrollar connormalidad. Cap 2 - Bernardo Reyes C

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Fig.2.15a Fig.2.15b Fig.2.15c

ESQUEMA DE RECEPCIÓN DEL MINERAL, EXCAVACIÓN Y GALERÍA DE PRODUCCIÓNEn el sub level stoping actualmente la recepción del mineral serealiza en zanjas que tiene como fondo una galería zanja,generalmente de 4,0x4,0 m2. Desde la galería zanja se construye lazanja y el undercut a partir de una barrenadura larga de hasta 25 m.El undercut es un corte inferior que se realiza al caserón con lafinalidad de disminuir subniveles y también para aumentar lacapacidad de recepción de la zanja debido al esponjamiento demineral, tronado en los bancos de perforación, los que pueden teneralturas de 70 a 80 m.El mineral almacenado en la galería zanja es excavado por un scoop,el que se moviliza por la galería de producción que va paralela a lagalería zanja, e ingresa por las estocadas a extraer el mineral. Verlas figuras a y c, en su parte inferior. Una vez excavado el mineral,éste es llevado por el scoop a puntos de carga y/o de vaciadodispuesto para ello. Cara libre: El comienzo de la explotación se inicia en un extremo delcaserón, para ello previamente hay que construir una cara libre; estacara libre es un corte de 2,0 m aproximadamente, que se realiza a loancho y alto del caserón y su construcción se inicia con unachimenea, que comienza en la galería zanja y sube a todo lo alto delcaserón, cortando los subniveles cuando hay más de uno en suinterior. Una vez que la chimenea ha sido concluida se ensancha conun arranque en toda dirección hasta completar el corte.





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2.4.3 SHRINKAGEMétodo de explotación utilizado en la minería del oro con bastanteéxito

Fig. 2.16 Método ShrinkagePRINCIPIOSLa característica fundamental de este método de explotación, es queen las cámaras o caserones, el mineral se arranca en sentidoascendente, dejando que el mineral se acumule dentro de ellos. Sobreel montón así formado, se colocan los mineros; los mineralesfracturados constituyen la plataforma de trabajo, proporcionando alpersonal un apoyo relativo, al mismo tiempo que apuntalanparcialmente las paredes del espacio ya explotado, sustituyendo asíel relleno propiamente tal. Cómo el volumen del mineral tronado esmayor al del estado in situ, después de cada disparo debe serevacuado del caserón, una cantidad de mineral equivalente alesponjamiento experimentado.


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Entre el piso formado por el mineral fracturado y el techo, queconstituye el techo de trabajo, se deja normalmente un espacio parala realización de las operaciones mineras de 2,0 m de alto.Una vez que se termina de arrancar todo el mineral del caserón y quepor tanto ya no es necesario que entren personas a trabajar, se vacíatodo el mineral fracturado, extrayéndolo desde el nivel inferior,luego que se extrae el mineral y según condiciones del yacimiento sedejará el caserón vacío.

CAMPO DE APLICACIÓNSe aplica preferentemente a vetas de poca a mediana potencia.También, se puede aplicar en mantos muy potentes, dividiéndolo encaserones verticales, separados por pilares ó en vetas muy potentecolocando los caserones de modo que su eje sea perpendicular a lacorrida de la veta.Condiciones de aplicación

Buzamiento mayor a 60º Yacimientos de forma regular Mineral debe ser resistente para dar seguridad al personal La mena debe ser de valor uniforme y en lo posible sin

incrustaciones de estéril Las cajas deben ser de roca muy sólida(competente) para evitar

desprendimientos o desgaste por roce La potencia no debe ser menor a 0,80 m No debe oxidarse el mineral con facilidad El mineral no debe ser quebradizo

RECEPCIÓN DEL MINERAL, ZANJA Y GALERÍA DE PRODUCCIÓNActualmente el esquema más utilizado, corresponde a una laborreceptora de mineral(tipo zanja), que corresponde a una galeríaconstruida por la veta, del ancho de la veta, la que se encuentraunida a una galería de producción, que corre paralela a la veta,estas dos labores están comunicada por estocadas, las que permiten elacceso del scoop a la zona de acumulación del mineral, para laexcavación del esponjamiento y su traslado a los puntos de carga decamiones o de traspaso a otro nivel.

En la recepción del mineral, también se puede utilizar embudos, comose muestra en la Fig.2.16 método Shrinkage; el uso de embudo sólo Cap 2 - Bernardo Reyes C

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acarrea más trabajos, debido a que se debe dejar un pilar para laconstrucción de los embudos, cada par de embudos alimenta con minerala una estocada por donde ingresa el equipo de carga y sobre losembudos debe hacerse una labor del largo del caserón (muy similar auna galería zanja) para iniciar la explotación ascendente. Estemétodo fue muy usado, para el carguío con palas montadas sobrerieles, equipos que ya no se usan en minería.Las dimensiones de los caserones tienden a ser pequeñas de 25 a 30 mde alto y lo mismo de largo.El acceso de los mineros a sus lugares de trabajo, se realiza porchimeneas construidas en los pilares, que van a los costados delcaserón en explotación y también lo pueden hacer descendiendo por lachimenea de ventilación, que va por el centro del caserón y queevacua los gases y polvo en suspensión. La chimenea de ventilaciónmantiene comunicada las áreas de operación con el nivel superior. Laschimeneas se realizan en mineral, en pilares que tiene espesores de 4a 5 m.Al interior del caserón pueden dejarse pilares ya sea natural oartificial, con el fin de sostener las paredes del caserón.

2.4.4 CUT AND FILL

PRINCIPIOS Es un método ascendente (por realce); el mineral arrancado en estecaso se evacua totalmente y se reemplaza por un material estéril(relleno) que sirve de piso de trabajo a los equipos y personal deoperaciones y al mismo tiempo permite sostener las paredes delcaserón y en algunos casos especiales el techo.

APLICACIÓNLas explotaciones mineras por corte y relleno es aplicado a cuerposmineralizados de fuerte buzamiento y en estratos con buena a moderadaestabilidad y una mineralización comparativamente de alta ley.El Cut and Fill, permite mejor selectividad que otros métodos como elSub Level Stoping; pero, el Cut and Fill es preferido para cuerposmineralizados donde las cajas son irregulares y se encuentran variasvetas mineralizadas dispersas. Por tanto este método permite unaexplotación selectiva, con alta recuperación de mineral a pesar de


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encontrarse la mineralización separada y dejar abandonado en loscaserones minerales de baja ley.

Fig.2.17 Método Cut and Fill

DESCRIPCIÓNCut and Fill, excava el mineral en capas horizontales, comenzando elcorte en el fondo y avanzando hacia arriba. El mineral es perforado,tronado y excavado con scoop desde las áreas de operación ytrasladado a puntos de transferencia de mineral con carga a camioneso vaciado en puntos de traspaso de mineral con dirección a niveles detransporte. Cuando el mineral de una capa ha sido completamenteretirado se rellena con arenas, rocas de labores en desarrollo,estériles de superficie, etc. El relleno sirve también para soportarlas paredes del área en explotación y de piso para los equipo, tantola extracción cómo el relleno se realiza con scoop. (ver Fig.2.17)

DESARROLLOS (ver Fig.2.18)Los desarrollos actuales del Cut and Fill incluye:

Vía de transporte paralela y a lo largo de la zona mineralizaday también en el nivel principal

Corte inicial en la base de inicio del caserón, con sistema dedrenaje para el agua en caso de relleno con relave


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Rampa en espiral con conexión a las galerías de acceso a loscaserones

Chimenea conectada al nivel superior para ventilación e ingresode material estéril

La separación estéril mineral conlleva una dificultad que se resuelvecolocando separadores de pisos: generalmente estos los separadoresdependen de la ley del mineral a extraer; por ejemplo en la mina elIndio, cuando las leyes eran muy buenas ponían como separador de pisouna capa de asfalto, pero cuando las leyes disminuyeron, el piso eracubierto con correas transportadoras usadas, en otras minas han usadoseparadores como rieles, tablones, etc.

Fig. 2.18 Cut and Fill, extractado de atlas copco

2.4.5 SUBLEVEL CAVING

PRINCIPIOSEste método al igual que el Sub Level Stoping, consiste en arrancarel mineral a partir de subniveles mediante tiros en abanicos ydispuestos según planos verticales o con una cierta inclinación conrespecto a la vertical; pero, posee ciertas características que lodiferencian del Sub Level Stoping:



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Es un método por rebaje El carguío del mineral Arrancado se efectúa en los mismos

subniveles de arranque La cara libre principal sobre la cual actúa el explosivo,

permanece siempre en contacto con el mineral arrancado oderrumbado, mientras que en el Sub Level Stoping, se tiene uncaserón vacío al frente.

El hundimiento del techo no tiene mayor importancia, ambosmétodos se encuentran entre los más productivos y al mismotiempo entre los más económicos.

Sub Level Caving es una adaptación a cuerpos mineralizados de grandesdimensiones con fuerte pendiente y su prolongación en profundidad. Laestabilidad de la roca mineralizada debe ser lo suficientementecompetente para permitir el desarrollo de subniveles de producciónpara que permanezcan abiertos, durante el tiempo que se realizan lostrabajos de operaciones mineras, algunas veces es posible poneralgunos pernos de anclajes para mejorar su sostenimiento natural.Especial preocupación debe prestarse a pequeñas fracturas para evitardeslizamiento de rocas y también debe controlarse las zonas hundidasen superficie para que el mineral pueda hundirse en forma normal.(ver Fig.2.19)

El hundimiento de la masa rocosa requiere que ambos materiales, tantola roca mineralizada como la roca huésped fracturen bajo condicionescontroladas, así la explotación minera, remueve la roca mineralizadaen contacto con estéril y el manejo del mineral se realiza con ayudade las cajas, que favorece el control del hundimiento en las galeríasen producción; esta situación genera efectos continuos de subsidenciaen superficie, producto de la explotación y pueden dar origen a zonaspeligrosas debido al movimiento continuo de las rocas hundidas.El hundimiento continuo va creando un vacío, en las cavidades de laroca en superficie y es importante controlarlos para evitar colapsosrepentinos, los que pueden ser dañinos para las instalaciones alinterior de la mina.

DESCRIPCIÓN DEL MÉTODOLa extracción de mineral por Sub Level Caving, vía subniveles,requiere de desarrollos tanto en la zona mineralizada cómo en el Cap 2 - Bernardo Reyes C

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espacio regular y vertical. Una planificación sistemática de cada unode los subniveles, considera galerías paralelas, en la sección delcuerpo mineralizado. A lo ancho de la roca mineralizada, las galeríasde producción (subniveles) comienzan desde la caja cercana a laslabores de acceso y traspaso de mineral y en cruces continuos, seavanza hacia la caja de explotación del mineral. En cuerposmineralizados, más angostos, las galerías de producción son dirigidasen la misma dirección de la veta, desde un centro hacia el corteinicial de la explotación.

Fig. 2.19 Extracto, Sub Level Caving, www.atlascopco.clDESARROLLOSEl volumen de desarrollos a preparar en este método es extenso,comparado con otros métodos mineros. Sin embargo, los principalesdesarrollos en galerías a preparar son los subniveles. Laconstrucción de galerías de producción es una simple rutina detrabajo para la mecanización de la mina. Los subniveles desarrolladosdeben tener un comportamiento eficiente, para un medioambiente demúltiples lugares de trabajo y sus resultados son evaluados según losrendimientos del equipo de perforación y de carguío.



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Una rampa de conexión es necesaria para unir los diferentessubniveles y comunicar con el nivel de transporte principal. También,se deberá definir una localización estratégica para ubicar unabuitra, para el traspaso de mineral desde los subniveles al nivel detransporte, a lo largo de estos subniveles puede existir más de unabuitra, lo que dependerá de la longitud de la zona mineralizada, parael vaciado de mineral con scoop. El mineral es tomado en lossubniveles y vaciado en una buitra hacia un nivel de transporteprincipal donde se puede utilizar camiones para el traslado delmineral a la planta ó punto de transferencia.

PERFORACIÓN LARGA DE GRAN DIÁMETROEn los subniveles de perforación de gran diámetro en mineral, laventilación sigue un modelo del tipo soplante, la que es importantedebido a que los subniveles son labores ciegas y la ventilacióngeneralmente contiene aire viciado, debido a que el aire entra y salepor la misma labor, a pesar de ello el caudal de aire debe ser elsuficiente, para el desarrollo normal de toda las operacionesmineras. La perforación de gran diámetro se realiza en formaindependiente de otras actividades mineras y marcha delante de otrastareas que le siguen. El equipo de perforación en este método, puedetrabajar en etapas en un subnivel ó puede barrenarlo en formacompleta, lo que dependerá de la planificación de la producción de lamina y del número de equipos de perforación.La tronadura en cada subnivel comienza en la caja más cercana alhundimiento. La explotación luego de cada tronada, retrocede hacia elacceso principal. Los mineros esperan a que el hundimiento, sigaaproximadamente según la dirección de los mayores esfuerzos,concentrándose en los frentes de trabajo y zonas adyacentes a lasgalerías de explotación. Una sección ó corte de la zona dehundimiento, muestra sobre los subniveles, un avance escalonado, máscerca de la entrada en los subniveles superiores y más lejos en losinferiores.Para la tronadura, en la perforación de gran diámetro, las galeríasde producción deben estar dotadas de ventiladores con caudalsuficiente para arrastrar los gases generados por el fracturamientodel mineral; teniéndose en consideración el modelo de ventilaciónutilizado en estos frentes de trabajo. Como el hundimiento llena derocas fracturada el área de explotación, el mineral tronado permanece Cap 2 - Bernardo Reyes C

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en contacto con el estéril todo el tiempo, cubriendo al mineral. Laexcavación del mineral se realiza con scoop, especial cuidado debetenerse con la dilución, sobre todo al final del proceso de cargadebido a que debe evitarse extraer roca estéril, junto con elmineral. Al término, de la carga de mineral en el subnivel deproducción, el operador del scoop estará en condiciones de ir acargar mineral a otro subnivel.

MANEJO DEL MINERALEl manejo de mineral comienza con el carguío de mineral fuera delárea de hundimiento, excavando y transportando su carga hacia loslugares de vaciado en la buitra más cercana, alcanzando esta forma detrabajo, condiciones ideales para el cargador LHD. Los subniveles sondiseñados considerando longitudes de trabajo de acuerdo al tamaño delos scoop. Para el transporte fuera de estos subniveles, se ocupanotros equipos más eficientes como por ejemplo los camiones. Los scooppueden trabajar en operaciones continuas, iniciando su tarea en unagalería de producción, dejarla limpia y trasladarse a otra área,inmediatamente a continuar la excavación de mineral. La dilución producida por el contacto del estéril con el mineral,deja perdidas de mineral, producto del hundimiento. La dilución puedevariar entre 15 a 40% en el mineral excavado y el mineral abandonadopuede variar entre 15 y 25% dependiendo de las condiciones locales.Sin embargo, la dilución es la menos influyente de las variables, sise evalúan los límites de la mineralización y las bajas leyes demineral de la roca de caja. Esto no representa problemas en mineralesmagnéticos, con bajas leyes, debido a que la separación se puederealizar por simple separación magnética, en cambio en mineralessulfurados ocurre lo contrario, los estériles son refinados porcostoso procesos de flotación.

2.4.5 BLOCK CAVINGDEFINICIÓNEn general, en explotación de minas, se denomina “caving” a todaoperación destinada a provocar el hundimiento de las rocas, mediantela utilización de los “esfuerzos naturales” que ejercen los terrenosalrededor de la zona de interés.PRINCIPIOS DEL MÉTODO


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Los esfuerzos que actúan en un lugar y a cierta profundidad en unyacimiento, tienen su origen en el peso de las rocas, hasta lasuperficie y en los fenómenos externos al yacimiento, tales comomovimientos horizontales debido al movimiento de placas en la cortezaterrestre. Todo macizo rocoso perteneciente a un yacimiento,permanece en equilibrio mientras no se cree un hueco losuficientemente extenso en su interior, de modo que se rompa elequilibrio existente creando una redistribución de esfuerzos en sualrededor.La estabilidad de este hueco dependerá de sus dimensiones,competencia de la roca y de los esfuerzos existentes en el área. Síla resistencia de la roca no es suficiente para soportar el cambio desolicitaciones, éstas socavarán hasta llenar el hueco con materialfragmentado de distinta densidad. Una vez lleno el hueco se generauna fuerza de reacción que restablece el equilibrio.Si se extrae el mineral fragmentado a medida que se socava, elequilibrio no se restablece y la socavación continuará hasta lasuperficie. El block caving se basa en este principio, el cualconsiste en crear un hueco de manera que la dinámica de desplome nose detenga, extrayendo el mineral por una malla de puntos ubicados enla base del block.

CAMPO DE APLICACIÓN DEL MÉTODOEl Block-caving es aplicado cuando se quiere realizar explotacionesmineras a gran escala, en yacimientos de baja ley y cuerpos mineralesmasivos con grandes dimensiones en sentido horizontal como vertical yse cuenta con una masa rocosa mineralizada con propiedades para unfragturamiento controlado en bloques, desde los niveles deproducción, con un control de la subsidencia en superficie.Este método con estas condiciones se ha aplicado en depósito deminerales de hierro, de cobre de baja ley y en mineralizaciones demolibdeno, con grandes producciones de mineral, adaptados a lascondiciones geológicas de estos yacimientos mineros.En Chile este método de explotación minera se ha aplicado ayacimientos masivos de baja ley, en roca mineralizada primaria ysecundaria. En la actualidad, el block caving ha evolucionado de unaaplicación tradicional, utilizada por muchos años y sólo en rocasecundaría a una explotación por paneles, aplicado principalmente arocas primarias con extracción mecanizada (LHD) y en menor grado en Cap 2 - Bernardo Reyes C

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roca secundarías debido exclusivamente a la falta de mineralizaciónde este tipo, la que aplica varias de las bondades que caracterizaronal método tradicional, cómo un método eficiente y de bajo costo.Estando la diferencia principal entre ambos, en el diseño deextracción y traspaso de mineralEste método necesita menos trabajos de preparación que el Sub LevelCaving por tonelada de mineral extraído; pero, en general sontrabajos de un costo unitario más elevado, debido a la necesidad defortificaciones importantes. Se utiliza algo de explosivo (se disparasolamente en la parte inferior del panel, para efectuar el primercorte y también durante la operación de excavación para destrancarlos puntos de extracción o cachorrear los bolones demasiado grandeprovenientes del hundimiento). Permite explotar grandes áreasmineralizadas y tiene a consecuencia de ello, un costo de producciónaltamente competitivo.

2.4.5.1 DESCRIPCIÓN DEL MÉTODO, EN ROCA SECUNDARIA (ver Fig.2.20)Los bloques de producción están agrupados de acuerdo a su ubicacióndentro de la mina, constituyendo áreas de producción. Cada una deestas áreas cuenta con una red de túneles y piques que se distribuyenen diferentes niveles:

Fig. 2.20 Panel Caving, en roca secundaria, Atlas Copco Un nivel de corte o nivel de hundimiento



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Nivel de producción Un Subnivel de ventilación Nivel de traspaso de mineral Nivel de transporte

Fig.2.21 equiposmineros

Nivel de hundimiento: corresponde al nivel en que se produce lasocavación de la columna de mineral, que se logra haciendo una red deperforaciones hacia arriba que se disponen formando un abanico. Enestas perforaciones se introducen explosivos, cuya tronadura producela fragmentación total de la base del bloque hasta una cierta altura.Una vez retirado el material quebrado, el resto del macizo quedacolgando hasta que se comienza a disgregar por efecto gravitacional yproduce el hundimiento paulatino del total de la columnaNivel de producción: corresponde al nivel de galerías desde lascuales es captado el mineral quebrado y traspasado hacia el siguientenivel. Se sitúa entre 8 y 18 m por debajo del anterior, con el cualestá comunicado mediante piques que captan, en forma de embudos, elmineral desde el nivel de hundimiento. En el nivel de producción, elmineral es traspasado hacia el nivel de transporte situado más abajo,mediante un trabajo manual o utilizando equipos especiales. Cuando elmineral es de granulometría fina puede ser manejado por un operador(buitrero, ver Fig.2.22) que lo hace pasar directamente hacia losniveles inferiores; si es demasiado grueso (roca dura) debe sermanejado por cargadores especiales llamados LHD. Éstos cargan elmaterial, lo transportan y lo vierten en los piques de traspasocentralizados que lo conducen a las etapas siguientes.


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Fig.2.22 Buitra de traspaso de mineral,Codelco educa

En estos puntos llamados de vaciado, hay un sistema de parrillas quedejan pasar el mineral hasta cierto tamaño. Los fragmentos de rocaque exceden este tamaño son reducidos mediante martillos picadoresmóviles o mediante tronadura secundaria, si es necesario.Subnivel de ventilación: corresponde a una red de galerías que seubican por debajo del nivel de producción. Éstas tienen por objetivoconducir aire fresco, captado desde la superficie por grandesextractores, hacia los lugares donde se está trabajando, y retirar elaire viciado (contaminado por los gases de tronadura y de equiposdiesel) para expulsarlo a la superficie.Niveles de traspaso: corresponde a una serie de galerías y piques quepermiten controlar el paso del mineral desde el nivel de producciónhasta el nivel de transporte.En el caso de mineral grueso (duro), este mineral es enviado alchancador primario, ubicado dentro de la mina, donde se reduce sutamaño para permitir su transporte final. En algunos casos, esnecesario reducir el tamaño de los bloques mayores (colpas). Paraesto, se dispone de sistemas de reducción de colpas.Nivel de transporte: en este nivel circula el ferrocarril, en cuyoscarros se carga el mineral para ser transportado hacia la plantaubicada en la superficie. Este es el túnel de mayor tamaño en lamina. Sus dimensiones son de 5m de ancho por 6 m de alto.Durante la extracción, el mineral se mantiene en los piques detraspaso, los cuales se mantienen llenos. El mineral es vaciado a loscarros mediante un sistema de cierre hidráulico, ubicado en la parteinferior de dichos piques, conocido como buzón. El ferrocarril escargado en movimiento, de manera que la operación se realiza en formacontinua. Cada carro transporta aproximadamente 80 toneladas y el


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tren completo es capaz de transportar unas 1.300 toneladas en cadaviaje.

2.4.5.2 DESCRIPCIÓN DEL MÉTODO, ROCA PRIMARIA (ver Fig.2.23)

Fig.2.23 Panel caving, roca primaria, extractado de AtlasCopcoEl método de explotación block caving con extracción mecanizada(LHD), en general está diseñado con tres niveles:

Nivel de Hundimiento Nivel de Producción Nivel de Transporte

El método aplicado en la mina El Teniente tiene ciertas variantescomo son el Nivel de Picado y Sub Nivel de Ventilación. En algunasminas la ventilación se realiza por el mismo nivel de producciónNivel de Hundimiento: El nivel de hundimiento se ha diseñado a 18 msobre el nivel de producción con labores paralelas, en el mismo planovertical con las calles del nivel de producción. La sección de estaslabores está de acuerdo al tamaño de los equipos de perforación largay tienen un tamaño de 3,60x3,60 metros.Nivel de producción: El diseño de producción consiste en galerías deacarreo de 3.6x3.6 m paralelas y separadas 30 m entre sí, las que son Cap 2 - Bernardo Reyes C


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interceptadas con un ángulo de 60º y cada 15 m por estocadas decarguío de 3,60x3,60 m (ver Fig.2.24)La disposición anterior ha dado origen a que la estocada de carguíoreciba el nombre de cruzado de zanja, y la galería de acarreo elnombre de calle. En los cruzados de zanja y ubicado entre las callesse construye el punto por donde fluye el mineral hacia el nivel deproducción. Este punto se denomina “Zanja”. Además sobre los cruzadosde zanja se construyen los puntos de extracción, cuya disposicióngeométrica genera una malla irregular aproximadamente de 225 m2 (17,32m x 13 m).El diseño de la malla de extracción en el nivel de producciónrequiere del conocimiento de varios parámetros, entre ellos la formay trayectoria que toma el mineral al escurrir hacia el punto deextracción (flujo gravitacional)

Fig. 2.24 Galerías de acarreo y zanja, punto de extracción

Nivel de Transporte: El diseño del nivel de transporte, esdependiente de la configuración geométrica del área de producción.Los circuitos en el nivel de transporte pueden ser abiertos ocerrados. El carguío de mineral se realiza a través de buzonesespeciales para mineral grueso instalado en los cruzados detransporte.Nivel de Picado; El diseño de explotación del mineral primariocontempla un nivel de picado (ver Fig. 2.25) debido a lascaracterísticas granulométricas de la roca. Este nivel de picado está Cap 2 - Bernardo Reyes C

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ubicado a 32 m bajo el nivel de producción LHD y consta de cámarasconstruidas de tal forma que reciban la producción de dos puntos devaciado. La reducción del mineral se realiza con un martillo picadorfijo. Este martillo trabaja picando sobre una parrilla y reduce elmineral al tamaño máximo de 30” (0,76 m) por una de sus caras.

Fig. 2.25 Nivel de reducción de tamañoNivel de Ventilación: La ventilación del nivel de producción y dehundimiento se realiza por medio de un sub nivel ubicado generalmentea 15 m bajo el nivel de producción. El aire entra y sale del nivel deproducción y hundimiento por medio de chimeneas.Extracción del mineral: El diseño del método involucra una extracciónmecanizada del mineral con equipos LHD que cargan, transportan yvacían el mineral desde los puntos de extracción hasta los piques devaciado. Los piques de vaciado están ubicados en las calles deproducción a una distancia que varía entre 75 m y 105 m.Traspaso de mineral: El mineral es traspasado por gravedad desde elnivel de producción hasta el nivel de transporte por piques de 3,00 mde diámetro.

DIMENSIONESEn general, los bloques tienen dimensiones entre 100 y 200 m dealtura y un área basal de 60m x 90 m, lo cual implica entre 1.000.000y 2.500.000 toneladas por cada bloque. Cuando el hundimiento seproduce en forma secuencial, por tajadas menores del bloque, se hablade método de hundimiento por paneles. Los paneles se caracterizan poruna planificación de labores mineras, que cubre toda la zonamineralizada a explotar en ese sector.

TÉCNICA DEL CORTE Cap 2 - Bernardo Reyes C

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Se efectúa por elementos cuya proyección horizontal es un rectángulode aproximadamente 8,0 m x 15,0 m y en una altura de alrededor de 6,0m. El corte en los bloques se inicia a partir de una esquina contiguaa dos bloques ya explotados de modo que los otros dos lados quedanmacizos vírgenes y que van a provocar el hundimiento del block. Elhundimiento generalmente comienza a producirse cuando el corte haavanzado sobre los dos tercios de la superficie del block. En el caso de paneles, en el contorno se crea una zona de debilidad ocara libre (slot) que ayude a la voladura del hundimiento. Además delslot para crear debilitamiento en la vertical, se usa la técnica detiros largos de gran diámetro. En el nivel de hundimiento, una vezrealizado lo anterior, se barrena y queman abanicos de tirosperforados en forma perpendicular a las calles de hundimiento yseparados cada 2 metros. Los abanicos se queman en serie de tres porcalle con un máximo de dos calles.

CAPÍTULO III MINERÍA A RAJO ABIERTO

3.1 DEFINICIÓNUna mina a rajo abierto corresponde a "una excavación o un cortehecho en la superficie de la tierra con el fin de extraer el mineraly que permanece abierto a la superficie durante la vida de la mina."Para exponer y para minar el mineral, es generalmente necesario


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excavar y remover grandes cantidades de roca estéril y ubicarla enbotaderos.

3.2 APLICACIÓNLas minas a rajo abierto tienen amplia aplicación en minas de carbón,y se utilizan extensivamente en la "roca dura" en yacimientos de bajaley de cobre y en otros minerales de oro, hierro, aluminio, y muchosotras variedades de minerales. Este tipo de extracción se utilizacuando los yacimientos presentan una forma regular y están ubicadosen la superficie o cerca de ésta, de manera que el material estérilque lo cubre pueda ser retirado a un costo tal que pueda serabsorbido por la explotación de la porción mineralizada.

3.3. OBJETIVO PRINCIPALEn cualquier operación, de explotación minera comercial, es laexplotación del depósito mineral al costo más bajo posible, con elpropósito de maximizar beneficios. La selección de los parámetros dediseño físicos y de programación de la extracción del mineral y delestéril, es una decisión compleja de la ingeniería y de enormesignificación económica. El planeamiento de una mina por rajo abiertoes, por lo tanto, básicamente un ejercicio económico, obligado porciertos aspectos de ingeniería geológica y de explotación minera.

3.4 DESCRIPCIÓN DEL MÉTODO El suelo y la roca estéril se deben quitar para descubrir los cuerposmineralizados. Este proceso se conoce como desarrollo o preparaciónmínima, el cual puede durar un tiempo corto o algunos años. El rajose va construyendo en avances sucesivos, lateralmente medianteexpansiones programadas y en profundidad con la apertura de nuevosbancos. A medida que se va profundizando en la mina, se requiere irensanchándola para mantener la estabilidad de sus paredes. De estemodo, se genera una especie de anfiteatro escalonado con caminosinclinados, especialmente diseñados para el tránsito de los equipos,cuya forma es dinámica ya que va cambiando a medida que progresa laexplotación. (ver Fig.3.1)Un rajo puede estar compuesto por unos pocos bancos o una serie deellos; un banco es cómo una repisa, que forma un solo nivel de laoperación sobre el cual los materiales mineral o de estéril se tronande nuevo en una cara del banco. El mineral o el estéril se retiran en Cap 2 - Bernardo Reyes C

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capas sucesivas, cada uno de las cuales es un banco. Varios bancospueden estar en operación simultáneamente en diversas partes, y endiversas elevaciones en una explotación por rajo abierto.El diseño de los ángulos de la geometría del rajo abierto estállegando a ser cada vez más importante, debido a las profundidadesque minan los rajos abiertos, los que aumentan continuamente. Uncambio pequeño en el ángulo total de la geometría del rajo tieneconsecuencias grandes en la economía total de la operación deexplotación minera. Un caso en detalle es la mina de rajo abierto deChuquicamata, que hace frente actualmente al diseño de los ángulostotales de la geometría del rajo para explotar en forma continúahacia una profundidad de alrededor de 900 metros. Los ángulos detrabajo y de pit final constituyen una de las primeras fases deanálisis en un proyecto de planificación del rajo.

Fig.3.1 Rajo Abierto, Codelco Educa

Los factores que gobiernan la estabilidad de los rajos a gran escalaentre otros son: las fuerzas de tensión que condiciona la geometríadel rajo, incluyendo los efectos del agua subterránea, lasestructuras geológicas, presente local y regional, la geometría delrajo, y la fuerza de la masa de la roca.



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G EO M ECANICA EN LA INDUSTRIA M INERA 25

A. Karzulovic & Asoc. Ltda. CM Z

ANG ULOINTERRAM PA,

R

ANG ULOG LO BAL,

O

ANG ULO DE BANCO, B

ALTURAG LO BAL,

h O

ANCHO DE BERM A

b

ALTURAINTERRAM PA,

h R

ANCHO DE RAM PAb R

ALTURA DE BANCOh B

ANG ULOINTERRAM PA,

R

PAR AM ETRO S Q U E DEFIN EN LAG EO M ETRIA DE U N TALU D M IN ER O

Fig.3.2 Parámetros de la Geometría del taludEn este contexto, la estabilidad de los taludes de una mina esparticularmente crítica, ya que de eso depende la seguridad de laoperación, siendo además, parte importante de la rentabilidad delnegocio. Para ello, se establecen los siguientes parámetrosgeométricos: (ver Fig.3.2)

Banco: cada banco corresponde a uno de los horizontes mediante loscuales se extrae el mineral. El banco se va cortando por el horizonteinferior, es decir hacia abajo, generando una superficie escalonada opared del rajo. El espesor de estos horizontes es la altura de banco,la que generalmente mide de 13 a 18 m. Berma: es la franja de la cara horizontal de un banco, como un borde,que se deja especialmente para detener los derrames de material quese puedan producir al interior del rajo. Su ancho varía entre 8 y 12m.


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Fig.3.3a Berma detransporte

Angulo de talud: el talud o pared de la mina es el plano inclinadoque se forma por la sucesión de las caras verticales de los bancos ylas bermas respectivas. Este plano presenta una inclinación de 45° a58° con respecto a la horizontal, dependiendo de la calidadgeotécnica (dureza, fracturamiento, alteración, presencia de agua) delas rocas que conforman el talud. Asimismo, se determinan los lugaresdonde se ubicarán los botaderos de material estéril, lasinstalaciones eléctricas, los puntos de suministro de petróleo yagua, las plantas de beneficio, los talleres y las dependenciasadministrativas, de manera que no sean afectadas por los avances delrajo en un tiempo considerable.

Fig.3.3b Berma de transporte, CodelcoEduca

Berma de transporte: deben tener un ancho tal que permita que secrucen dos camiones y el movimiento de las máquinas de carguío; seconsidera que cuatro veces el ancho del camión más grande, es una víade transporte adecuada. (ver Fig.3.3 a y b) Cap 2 - Bernardo Reyes C


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Este sistema de extracción permite utilizar equipos de grandes dimensiones, ya que el espacio no está restringido como en el caso delas minas subterráneas, aunque su operación puede estar limitada por el clima, como es el caso de las minas ubicadas en la alta cordillerao la zona central del país.

Fig.3.4 Ancho mínimo de la expansiónAncho mínimo de la expansión: queda definido por el equipo decarguío, cargando material a ambos lados sobre camiones, tomando comoreferencia el eje del camión, más la berma de seguridad (3,5 m) y unaseparación de la pata del banco(2,0 m). (ver Fig.3.4)El material existente bajo la ley de corte es considerado estéril sino contiene cobre, o mineral de baja ley si tiene algo de cobre quepodría ser recuperado a través de otro procedimiento.Rampa: es el camino en pendiente que permite el tránsito de equiposdesde la superficie a los diferentes bancos en extracción. Tiene unancho útil de 25 m, como mínimo, de manera de permitir la circulaciónsegura de camiones de gran tonelaje en ambos sentidos. Esta vía puedeseguir un arreglo en espiral uniforme desde la superficie al fondodel rajo ó en zigzag o una combinación de ambos. (ver Fig. 3.5)Altura del banco; distancia vertical entre el punto más alto (cresta)de un banco y del más bajo, pata del banco. Esta queda definida porlas características geológicas del yacimiento, tamaño de los equipos,condiciones geomecánicas y varía entre 13 y 18 m.Cresta del banco - el ángulo, medido en grados entre la líneahorizontal e imaginaria que ensambla la cresta y la pata del banco.


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Angulo interrampa: Queda definido por el ángulo cara de banco y porel criterio de ancho de banco mínimo de seguridad, según Ritchie 4,5+ 0,2 H, H = altura del banco.Expansión: Es un ensanchamiento del rajo, que se inicia en el primerbanco de estéril y que continúa hacia abajo, banco a bancomanteniendo el esquema de explotación hasta dejar el mineral a lavista. Fase: conjunto de expansiones extraídas en una misma dirección.

Fig.3.5 Rampa

3.5 PREPARACIÓN DEL PLAN MINEROLa tecnología desempeña un papel importante en el planeamiento y eldiseño de una operación moderna de una mina. Se crea unarepresentación del yacimiento mediante un modelo, llamado modelo debloques o el modelo del cuerpo de mineral. Los modelos permiten a losplanificadores de minas seleccionar con eficacia los sectores de másalta ley, para planear su extracción, mediante la generación de fasesy expansiones, las que ordenadas, abarcan todo el cuerpomineralizado, dando preferencia a los sectores de más alta ley para Cap 2 - Bernardo Reyes C

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luego continuar con las otros sectores de menor ley, en forma tal quesea lo más rentable posible. Con la ayuda de planes sofisticados ycomplejos, proporcionado por instalaciones informáticas modernas, losbancos pueden ser preparados y ordenados para su extracción. (verFig.3.6)

3.6 CONSIDERACIONES DEL COCIENTE ESTÉRIL/MINERALEl cociente estéril/mineral es un término que se utiliza y representacasi universal la cantidad de materiales poco rentables que se debanquitar para destapar una unidad de mineral. El cociente del volumende estéril (basura total) al volumen del mineral se define como elcociente R = volumen del estéril a retirar en la profundidad El volumen demineral se recuperó a la profundidad.Mientras que una relación del volumen, que puede ser calculada enyardas cúbicas ó metros cúbicos; se expresa comúnmente como ton/ton. El cociente estéril/mineral del rajo, esta en relación a laexplotación de un bloque de mineral, donde el costo de explotar esemineral más el estéril se iguala con el rédito obtenido por suextracción. Los factores usados para determinar los costos debenincluir los costos agregados de explotar mientras la mina seprofundiza más las cargas por interés debido al pre-stripping en lapreparación inicial. En un análisis más completo, el cuerpo del yacimiento en su conjunto,se simula su explotación. La producción se determina por períodos,los costos y los réditos esperados y se determina el flujo deliquidez. Se proyectan los beneficios. El resultado, es el valor dela mina o de la producción. Se continúa la explotación simulada hastaque ningún aumento del valor se produce, definiéndose con ello ellímite del pit final. El cociente del volumen de estéril total y lasuma del volumen de mineral permite determinar el cocienteestéril/mineral.


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Fig.3.6 rajo abierto

3.7 BOTADEROS DE ESTERILLos yacimientos mineros, se encuentran cubiertos por una capa dematerial estéril, el que es necesario retirar para dejar aldescubierto el mineral. En el caso de yacimientos mineros de cobre,se considera estéril a todo material que incluso contenga cobre enleyes menores o iguales a 0,2%. Cuando se habla de una relación estéril mineral 3 a 1, se estádiciendo que se debe retirar de la mina tres toneladas de materialestéril por cada tonelada de mineral. Este material estéril debe sernecesariamente almacenado en algún lugar; el que debe estar ubicadolo más cerca posible de la mina y sobre una zona estéril para novolver a remover en el futuro con el avance experimentado por laexplotación.Un botadero (almacenamiento de estéril) puede ser construido dediversas formas; sin embargo, un botadero construido con bulldozer,


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es el medio de almacenamiento de rocas más utilizado y donde la rocaestéril es transportada en camiones. El proceso de construcción de botadero con transporte de material concamiones, consiste en construir un banco de material, con elalmacenamiento de rocas se da forma a un talud en uno de susextremos, esto facilita la descarga de los camiones tolva, aplanar laarista del botadero y permitir su crecimiento; además, periódicamentese debe ir construyendo y reparando los caminos del botadero.Los camiones por lo general descargan el material entre 3 y 5 m de laarista del banco, desde donde la roca se empuja talud abajo conbulldozeres. Cuando las rocas son suficientemente firmes, loscamiones pueden acercarse hasta 1 a 1,5 m de la arista del botadero,con lo cual la mayor parte de la roca descargada de la tolva delcamión cae directamente talud abajo, en este caso el número detractores requerido disminuye.La altura del banco alcanza a 20 m o más, en una primera etapa, porlo general se limita su altura por el grado de estabilidad de lasrocas.El largo de una sección del botadero se fija en relación con elrendimiento del tractor y de la capacidad de recepción del área dedescarga de camiones.

3.8 OPERACIONES MINERASLa extracción del material se realiza siguiendo una secuencia de las siguientes fases:

Perforación Tronadura. Carguío. Transporte.

El producto principal de este proceso es la entrega de mineral para ser procesado en la planta de beneficio:

3.8.1 PERFORACIÓNLa perforación, es la primera etapa en el proceso productivo de laMina, y consiste en realizar un hoyo o barreno en la roca, donde iraposteriormente el explosivo, se utilizan grandes equipos eléctricosde perforación rotatoria, equipados con barrenos de carburo detungsteno. Para tiros de producción en la gran minería del cobre, se


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utiliza un diámetro de perforación de 11” a 12 1/4”. En tiros deprecorte se utiliza un diámetro de 6 1/2”. La longitud de los tirospara banco normal es de 15 metros, con una pasadura aproximada de 2metros, una perforación de 15 m de longitud se puede realizar en solo20 minutos (ver Fig.3.7)

Tabla 3.1 Tipo de perforadorasMarca Modelo Diámetro de

BrocaINGERSOL-RAND DMH –101 12 ¼”INGERSOL-RAND D.M.L. 6 ½”ATLAS COPCO ROC L81 6 ½”

Fig.3.7 Perfor. en Banco

Fig.3.8 Hoyo de perforación Cap 2 - Bernardo Reyes C


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Las perforaciones en el banco deben realizarse a distancias regularesentre sí, generalmente entre 8 y 12 m (malla de perforación), demanera que atraviesen toda la altura del banco para que, alintroducirse los explosivos, la detonación permita fragmentar laroca.

PARAMETROS DE PERFORACIÓN (ver Fig.3.9)

Fig.3.9 Parámetros de perforación, Atlas CopcoB: Burden (separación del barreno a la cara libre)K: Altura del banco U: PasaduraS: Separación entre barrenos H: Longitud del barreno

3.8.2 TRONADURAEn cada hoyo cargado con explosivo, se introduce un detonante deencendido eléctrico, el que se detona mediante control remoto. Seestablece una secuencia de detonaciones entre los distintos hoyos deuna tronadura, de manera que la roca sea fragmentada en etapaspartiendo de la cara expuesta del banco hacia adentro, condiferencias de tiempo de fracciones de segundo entre cada detonación.(ver Fig. 3.8 y 3.9)





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Fig. 3.9 tronadurabancoEl producto obtenido es la roca mineralizada fragmentada de un tamañosuficientemente pequeño (en general menor que 1 m de diámetro) comopara ser cargada y transportada por los equipos mineros y alimentaral chancador primario, en donde se inicia el proceso de reducción detamaño en un sistema en línea hasta llegar a la planta detratamiento.Los factores de carga logrados son de 160 a 240 (gr. /ton), estefactor varía según la dureza de la roca. Para la tronadura deproducción se utilizan mallas normales de 8*16 con un diámetro deperforación de 12 ¼”, con un burdem y espaciamiento que va desde los7 a 16 metros respectivamente.Para el carguío de precorte lo más común es Enaline 1 ½” * 12 m, conun factor de carga de 0.58 Kg. /m^2, y un taco de 2 metros.Actualmente este trabajo es realizado por empresas de explosivos, porejemplo Enaex, que posee camiones fábrica que combinan diferentesmaterias primas para así obtener el explosivo adecuado con la cualfue diseñada la tronadura.Los principales tipos de explosivos utilizados son: Anfo Alum 4-6% Emultex N Blendex 930, 945 Cap 2 - Bernardo Reyes C

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3.8.3 CARGUÍO PALASLa Palas, tiene como función principal realizar el carguío delmaterial tronado de la frente de carguío, a través de una pala. Estematerial es cargado a los camiones de extracción para su posteriortransporte y vaciado en el destino final. (ver Fig. 3.10)

Fig.3.10Pala

hidráulica

El material tronado es cargado en camiones de gran tonelaje mediantegigantescas palas eléctricas o cargadores frontales. Estos equiposllenan los camiones en una operación continuada desde que quedadisponible el banco después de la tronadura.Las palas eléctricas actuales en la gran minería del cobre, tienencapacidad para cargar 70 o 100 toneladas de material de una vez, porlo que realizan tres movimientos o pases para cargar un camión. Loscargadores tienen menor capacidad y en minas de gran tamaño sonutilizados sólo para trabajos especiales. Una pala necesita un frente de carguío mínimo de 65 m de ancho ycarga camiones que se van colocando alternativamente a cada lado deella.


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Fig. 3.11a Pala de cable 2800-XPA Tabla 3.2 Tipos de pala de cable (verFig.3.11 a,b,c)

Marca Modelo Capacidad de Baldeyd^3

P&H 2800 –XPA 34P&H 4100 – A 56P&H 4100 - XPB 73

Fig.3.11b Pala de cable Modelo 4100-A


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Fig.3.11c Pala de cable Modelo

4100- XPB

3.8.4 TRANSPORTE POR CAMIONESLos camiones tienen como función principal realizar el transporte delmaterial cargado a su destino final.Para el transporte del material mineralizado y el material estéril,se utilizan camiones de gran tonelaje, en la gran minería del cobre;por ejemplo 240, 300 o 400 toneladas. Éstos transportan el materialdesde el frente de carguío a sus diferentes destinos: el mineral conley al chancador primario, el material estéril a botaderos y elmineral de baja ley a botaderos especiales.


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Fig.3.12a Camión Komatsu modelo 930EEl transporte vía camiones en las faenas mineras es el más económico,por tanto el más utilizado. En minería a rajo abierto se utilizancamiones con descarga por el fondo, constituidos por una tolva que seapoya sobre el chasis y que se bascula hacia atrás para la descargamediante unos cilindros hidráulicos. Normalmente, estos vehículos sonde dos ejes, uno de dirección y otro motriz, con ruedas gemelas. Eleje delantero soporta aproximadamente el 47% del peso neto de launidad y el 32% del peso total cargado, mientras que el traserosoporta el 53% y el 68% de los pesos, respectivamente. En el caso de camiones de más de 350 toneladas, se dispone de tresejes, de los cuales los traseros son motrices. Los camiones mineros no deben circular por carreteras, ya que susdimensiones y pesos superan los límites establecidos.

Tabla 3.3. Tipos de camiones fueras de carretera(ver Fig.3.12a,b,c)

Marca Modelo Capacidad deTolva (Ton)

KOMATSU 930 E 330LIEBHERR T 282 360

CATERPILLAR 797 B 400

Durante el transporte


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Es importante que todo el transporte sea realizado cuidando no botarcarga en el camino, sobre todo en rutas con pendiente. En caso dehaber elementos extraños en la ruta, por ejemplo, rocas, se debeavisar de inmediato para la limpieza de la vía. De igual forma seprocede en el caso de encontrar grietas en el camino.Descarga de materiales

Fig. 3.12b. Camión Liebherrmodelo T 282Esta etapa corresponde al vaciado de los camiones en diferentespuntos, los que pueden corresponder a chancado primario, botaderos ystock.Si se trata de descarga en el chancado primario, el camión debellegar hasta la zona de vaciado o buzón del chancador en formaaculatada. Por ello, el operador debe tener la seguridad de que noexiste ningún elemento que le impida realizar su labor. Estosobstáculos pueden ser equipos y/o personas que se encuentrendesarrollando labores de mantención o la presencia de rocas de untamaño tal que puedan dañar elementos del camión.


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Fig. 3.12c Camión Caterpillar modelo 797B

Si existen camiones en espera, éstos deben estacionarsepreferentemente en "fila india", dejando una distancia equivalente aun camión entre los vehículos, de forma que todo camión en esperapueda maniobrar de manera segura.Al momento de aculatarse, el operador del camión debe hacer girar en180 grados su equipo y retroceder teniendo siempre a la vista la zonade descarga y la distancia desde las ruedas a las respectivas señalesde detención.

Fig.3.13 Descarga en botadero

Si se trata de descarga en botaderos de stock o estéril, siempre eloperador verificará la existencia de un lomo de material. Éste debetener una altura aproximada de media rueda de camión (1,80 maproximadamente) y ser capaz de retener la rueda del camión. También


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servirá como punto de referencia, aunque por ningún motivo el camióndebe apoyarse en él. (ver Fig.3.13)Al momento de llegar al botadero en la zona de descarga, el camióndeber girar para aculatarse, teniendo a la vista el lomo de material,así como cualquier elemento que impida una correcta descarga. Estosobstáculos pueden ser bolones, suelos agrietados, escarchas, etc. Enese caso, el conductor debe avisar al jefe de operación de la minapara que disponga de equipos auxiliares de limpieza. Al retroceder,el operador debe estar siempre atento a ambos espejos y aculatarsehasta llegar en forma perpendicular a la berma de seguridad. En elcaso de haber más de un camión descargando, debe existir unadistancia entre vehículos de a lo menos el ancho del camión.Nunca se debe circular frente al camión que está descargando, asícomo tampoco abandonar la cabina del camión cuando se está realizandoesta operación.Si se descarga de noche, debe haber luminarias en la zona debotaderos que señalicen el área, de manera que los camiones puedantrabajar en forma segura. Nunca debe descargarse sin una iluminaciónadecuada.

3.9 MOVIMIENTO DE TIERRASLas operaciones mineras necesitan del apoyo de equipos de movimientode tierra, tales cómo tractores, motoniveladoras, cargadoresfrontales, quienes son los encargados de mantener la faenas encondiciones operativas, garantizando un mejor rendimiento y un mínimoriesgo. Las actividades que se realiza es la limpieza de sellos paraperforadora, preparación de los frentes de carguío, construcciónhabilitación y mantención de caminos y accesos, mantención debotaderos, traslado de equipos, etc.

3.9.1 CARGADOR FRONTAL (ver Fig.3.14)Los cargadores frontales son equipos capacitados para realizarlabores de carga de camiones, vagones o tolvas; carga y transportepara distancias cortas, ya sea a un chancador o al stock pile, yconstituye una máquina auxiliar y/o de empuje en labores de limpiezao preparación de rampas, en la gran minería del cobre y son el equipoprincipal en la pequeña y mediana minería.


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Fig 3.14. Cargador FrontalLos cargadores frontales se pueden distinguir y clasificar según la capacidad de carga del balde, como se indica en la siguiente tabla:

Capacidad de carga Clasificación < 4 m3 Pequeños 4 – 8 m3 Medianos > 8 m3 GrandesEn las faenas de minería a cielo abierto, se utilizan principalmentelos equipos medianos, asociados a camiones, de acuerdo concombinaciones bien definidas del binomio cargador-camión.

Tabla 3.4 Tipos de cargador Frontal, gran minería delcobre

Marca Modelo Capacidad YD^3Komatsu 7.50

Marat L-1000 15.0Marat L-1400 26.0

3.9.2 EQUIPOS AUXILIARESEn general, en todas las operaciones mineras se utilizan equipos deapoyo para realizar las etapas de perforación, tronadura, carguío ytransporte, con el principal objetivo de hacer la operación de lamina más segura y eficiente. Los equipos de apoyo más significativosson:

3.9.2.1 TRACTORES


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Hoy en día, hay dos grandes tipos de tractores, los de orugas y losde ruedas. Sus diferencias principales se encuentran en torno a sudiseño, usos y costos de adquisición. (ver Fig.3.15 y 3.16)

Tractores de orugas Fig. 3.15 Características de tractores de orugas (bulldozer)

Chasis rígido.Velocidades máximas de entre 7 y 15 Km. /h.Potencias de entre 140 y 770 HP.Transmisiones mecánicas.Pesos en servicio de entre 13,5 y 68 t.Capacidad de remontar pendientes hasta 45º.

Tabla 3.5 Tipos de Tractores de orugaMarca Modelo Capacidad YD^3

Komatsu D – 375 A2 24.2Caterpillar CAT D-10 N 24.9Caterpillar CAT D-9 N 19.7Caterpillar CAT D-10 R 24.9

Tractores de ruedaFig. 3.16 Características de tractores de ruedas (whelldozer)

Chasis articulado con ángulos de 40º a 45º.Tracción en las cuatro ruedas.Velocidades máximas de desplazamiento de entre 16 y 60 Km. /h.Potencias de entre 170 y 820 HP.Transmisiones mecánicas o eléctricas.Pesos en servicio de entre 18,5 y 96 t.

Tabla 3.6. Tipos de Tractor Neumático Cap 2 - Bernardo Reyes C

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Marca Modelo Capacidad YD^3Caterpillar CAT 824 C 5.70Caterpillar CAT 854 G 22.4Caterpillar CAT 834 B 9.60

3.9.2.2 MotoniveladorasLa función principal de la motoniveladora es la nivelación delterreno, moviendo pequeñas cantidades de tierra a poca distancia.(ver Fig.3.17 y 3.18)

Fig.3.17 Motoniveladora

Los trabajos más habituales de una motoniveladora son los siguientes: Extendido de una hilera de material descargado por los camiones

y posterior nivelación.Refino de explanadas

Reperfilado de taludes. Excavación, reperfilado y conservación de las cunetas en la

tierra. Mantenimiento y conservación

Importante: Las motoniveladoras no son máquinas para la producción, sino para realizaracabados, ya sea nivelación y/o refino.

Tabla 8. Tipos de MotoniveladorasMarca Modelo Capacidad YD^3

Caterpillar CAT 16- G 3.30Caterpillar CAT 16 - H 3.30


Métodos de ExplotaciónLXXXIX

Fig. 3.18 Tractor Neumático y Motoniveladoras

MATERIAL CONSULTADO

http://www.uclm.es/users/higueras/yymm/YM14.htmlhttp://www.codelcoeduca.clhttp://www.atlascopco.clMemorias de Estudiantes de Ingeniería en MinasMaterial de Clases Profesor Bernardo ReyesVarias Páginas de Internet, relacionado con la minería Cap 2 - Bernardo Reyes C

Métodos de ExplotaciónXC


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