MINADO POR CHIMENEAS
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MINADO POR CHIMENEAS
Método denominado como RAISE MINING utilizado en vetas y cuerpos mineralizados verticales como inclinados. Este método de explotación por chimeneas con perforación de taladros largos horizontales desde plataformas ubicadas en chimeneas, se viene usando en minería desde hace décadas; para la explotación de vetas angostas y bajo ciertas circunstancias en vetas anchas, con rocas cajas regulares de mediana a dura competencia.
El principio consiste en la ejecución de chimeneas dentro del yacimiento mineralizado, y a partir de estas chimeneas se realiza la explotación de los recursos minerales previa planificación de la misma.
EJECUCION DE CHIMENEASLa excavación de chimeneas y pozos verticales o inclinados, realizada para el acceso a labores subt6erraneas, se desarrolla por medio de dos métodos: mecanizado y convencional.
MECANIZADOS.-Presentan mas ventajas sobre los convencionales
-Mayor seguridad para el personal
-Mejor estabilidad del terreno
-Mejores rendimientos de perforación.
-Menores costos por mejoramiento de productividad.
Existen tres tipos de maquinas para su ejecución: “Shaft drilling”, “Shaft boring”y “Raise boring”.
CONVENCIONALES.- De los ya conocido de sistema de avance con
puntales, para chimeneas de gran longitud y seccion, se utilizan estructuras metálicas o equipos de accionamiento neumático, hidráulico y/o eléctrico que van equipados con deslizaderas y perforadoras, dentro de los principales tenemos: SISTEMA “PEM”, Jaula Jora” y Plataforma trepadora AlimaK”; estos son los mas usados para el minado por chimeneas.
Raise-boring.- Expresión inglesa que significa
“perforar hacia arriba”. Es el sistema más
usado para excavar pozos en roca por su
rapidez y economía. Primero se perfora un
sondeo de pequeño diámetro, llamado piloto,
en sentido descendente; una vez que se llega
al punto de conexión, se coloca una cabeza
del diámetro que se desea obtener y se tira
hacia arriba de modo que la cabeza asciende
perforando y dejando el escombro en la
galería inferior.
EJECUCION DE CHIMENEAS CON RAISE
BORING
El método Alimak para la ejecucion de chimeneas se
emplea extensamente a través del mundo debido a su
flexibilidad, economía y rapidez.
Las chimeneas con Alimak, que se ejecutan del un nivel
inferior hacia arriba, proporcionan exactitud y acceso que
no se puede alcanzar fácilmente mediante otros métodos.
Los métodos Alimak se han puesto en práctica
exitosamente en proyectos tales como ore pass de
minerales y desmonte, vías de acceso y pozos usados
para el manejo de la ventilación, las comunicaciones o
los materiales. Los contracielos Alimak se hayan en
demanda constante al pie de las obras de construcción
civil y en proyectos de energía hidro-eléctrica, además
en emplazamientos mineros.
CHIMENEAS CON JAULA ALIMAK
Explotación por chimeneas
La gran ventaja de este sistema de explotación . Al compararlo con la mayoría de los métodos de explotación subterránea mas conocidos, en el ahorro que se logra a trabes de la minimización de los trabajos de desarrollo efectuados fuera del cuerpo mineralizado.como no se necesita subniveles, se aumenta la distancia entre lo niveles principales, con la consiguiente disminución de los costos unitarios.
PreparaciónSe desarrolla los accesos de extracción, ya sea piques o rampas ; desde allí se desarrollan las galerías de extracción y los “ore pass” ; desde la galería de extracción se realizan los “draw point”. Simultáneamente se desarrollan las chimeneas de explotación atravesando el cuerpo mineralizado hasta le nivel superior.
Diseño
El diseño su puede adecuar a las labores antiguas de preparación o puede planificarse de acuerdo al yacimiento que se explora, las labores se adecuan a las necesidades de operación siempre tratando de minimizar los costos de preparación.
Explotación por chimeneas
Se debe tener bastante cuidado en la ubicación de las chimeneas de expl9otacion, así como las diferentes labores en el nivel de acarreo. La ubicación correcta de las diferentes labores de preparación facilitara el control de los contactos mineralizados durante los diferentes labores de preparación facilitara el control de los contactos mineralizados durante los diferentes cortes en la explotación , así como también el orientar los planos de perforación forma casi transversal a los principales planos de fractura , aspecto que favorece la fragmentaciónLa explotación se puede iniciarse en varios frentes simultáneamente dejando pilares si es necesario para sostener las cajas. Las secciones las diferentes labores en el nivel de acarreo serán diseñadas acuerdo al tamaño del equipo
Minado
Desde la chimeneas utilizando las plataforma de trepadora alimak o usando una plataforma de izaje jaula o jora , se perforan los taladros largos horizontales ; luego desde la misma jaula se realiza el cargado de explosivos, para la ejecución de la voladura , antes tendrá que removerse los rieles guiadores en el caso de alimak y retirar la jaula en el caso de la jaula jora ; en las figura se observa el sistema minado
The Alimak Mechanised Stopping (AMS)
method is regarded around the world as
one of the most cost efficient methods
for mining large, narrow vein or even
small low tonnage ore bodies.
Alimak Mechanised
Stoping (AMS),
Un costo mas eficiente y productivo, el método de minado Alimak
Mechanised Stoping (AMS), el método proporcionado por la Minería
australiana, se considera alrededor del mundo como uno de las de costos
mas bajos y los métodos eficientes para minar en grande, vetas estrechas
o cuerpos de mineral con bajos tonelaje. De hecho el AMS entrega los
niveles altos de productividad que permite que los cuerpos de otro modo
poco económicos de mineral lleguen a ser viables. El AMS ha tenido éxito
considerable en el exterior primero desarrollado en Suecia en la mina de
mineral de hierro de Kiruna alrededor de 1966 donde yacimientos grandes
por encima de 500.000 toneladas fue excavado. En 1976 las primeras
yacimientos minados con Alimak fueron excavados en Canadá y en
entonces se introdujo en Australia en 1993 con un número significativo de
proyectos que han sido completado. Este método innovador de la minería
tiene en cuenta la producción rápida de mineral por el fácil acceso al block
a minar que es por las chimenea desarrolladas con el Alimak usando la
infraestructura y manejados directamente en el cuerpo de mineral,
aminorando los costos del desarrollo que son hechos sobre desmonte en
otros métodos. Las pérdidas del mineral y la dilución son mas bajos
comparadas con otros métodos mineros y la naturaleza mecanizada de la
operación que asegura la producción máxima, aminorando el costo por
tonelada de mineral entregado al molino.
Alimak Mechanised Stoping (AMS),
Cuando un cuerpo grande de mineral que se puede extraer utilizando económicamente tajeos por subniveles, long hole, open stop las técnicas se pueden minar utilizando exitosamente el AMS rompiendo fácilmente sobre 4.000 toneladas por día con reducciones en los costos, teniendo en cuenta los gastos que se hacen en el desarrollos sobre desmonte y con apreciablemente menos dilución que reduce sus costos drásticamente. Aún en vetas angostas de 1 metro o cuerpos de unos 20 m e irregulares, se pueden minar en sobre 1.000 toneladas por día utilizando el Alimak.
El AMS proporciona la flexibilidad más grande al minar los cuerpos complicados y variables de mineral adaptándose rápidamente a los cambios de las anchuras del cuerpo del mineral y el ángulo con la habilidad agregada de ser capaz de dejar pilares de baja calidad o el desecho.
El AMS es especialmente aplicable para minar cuerpos estrechos de mineral donde se aplican otros métodos con la producción diaria aumentada que contribuye apreciablemente a la reducción de costos en total y la fatiga física reducida que lleva a mejores niveles de seguridad.
Alimak Mechanised Stoping (AMS),
VENTAJAS AL APLICAR EL AMS
- Los cuerpos de Mineral se pueden minar aún más provechosamente
- la dilución Reducida y El aumento de recuperación de la extracción
- la Flexibilidad en las secuencias de minado y aplicable a cuerpos difíciles de minar
- los costos del Desarrollo son más bajo
Alimak Mechanised Stoping (AMS),
Raise mining en Atacocha: alternativa de
explotación masiva
INTRODUCCIÓN
Ante la necesidad de explotar blocks de mineral con leyes marginales se requiere cambiar los tradicionales sistemas de producción.
Para este propósito, luego de evaluar y observar la geología y geomecánicas de los cuerpos más favorables para su mecanización, se propone en éstos el cambio de método de explotación. La alternativa de explotación propuesta, raise mining o "explotación por chimeneas", con perforación de taladros largos horizontales, aplicados a cuerpos irregulares con cajas de mediana competencia, se sujeta a las condiciones que requiere Atacocha:
-Mayor seguridad durante el laboreo.
-Control de la dilución en niveles moderados.
-Bajos costos de inversión y preparación (adecuando labores y usando equipo existentes).
-Generar una producción mucho más rápida desde un comienzo.
En este contexto, el trabajo pretende mostrar las bondades que ofrece la aplicación de la técnica de perforación de taladros largos horizontales desde plataformas ubicadas en las chimeneas de explotación.
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explotación masiva
Aspectos geológicos
. En la unidad Santa Bárbara (materia del trabajo) se tiene la presencia de cuerpos metazomáticos de contacto con orientación norte a sur y mineralización emplazada en el contacto de la aureola de Skarn con el mármol, en el flanco oeste del intrusivo Ayarragrán.
La mena en estos cuerpos está conformada por esfalerita y pequeñas cantidades de galena y calcopirita.
Marco geomecánico del área
El área seleccionada para el desarrollo del minado masivo experimental se ubica en la zona sur de Santa Bárbara entre los niveles 4095 y 4154 y está conformada por el ore body Vasconia. se ubica dentro de un halo de Skarn de aproximadamente 130 m de potencia entre las secuencias wollastonita-mármol a una distancia media de 70 m del intrusivo. no existen antecedentes mecánicos de calidad de roca para el área; las características de dureza y competencia se define a la zona metasomática como competente.
Los fracturamientos reconocidos por geología tienen:
a) Rumbo E - W Buzamiento 80° al norte
b) Rumbo N50° E Buzamiento 75° al noroeste
SECCION GEOLOGICA - YACIMIENTO ATACOCHA
ATACOCHASTA. BARBARA
Niv 4132
LEYENDA
Tctciai io Intr. dacita
Crtt. Int. R Goyllarisq.
Arenisco chcrt bx
Jura»- lnt;-Tria's S"P-
Gr, Pucara'-Calizaf,
sk.
Zona d e j karn
Estructura
míneraliz.
Contacto Falla
.
Sistemática de explotación en aplicacionEl método de explotación común empleado es el corte y relleno ascendente
con relleno detrítico e hidráulico indistintamente; sin uso de sostenimiento temporal (split set). La evolución bajo el mismo esquema vino de sistemas convencionales a semimecanizados y mecanizados. La producción actual programada es de 2,500 t/d provenientes de 45 Stopes, siendo el 66% aporte de terceros. El diagnóstico de la operación señala ciclos de explotación largos y prolongados debido a la demanda que origina la operación de relleno, que condiciona la continuidad del proceso y no permite una producción continua de mineral; así como también a dificultades y demoras en la extracción ocasionadas por la naturaleza higroscópica del mineral, que en su traslado a superficie, al pasar por varias etapas de manipuleo, llega bastante confinado, apelmazándose especialmente en las tolvas.
PLAN GENERAL ObjetivosLa alternativa de explotación que consideramos más adecuada propone:- Mayor seguridad.- Alta productividad.- Bajos costos de producción.- Posibilidad de hacer rentable la explotación de blocks marginales.- Dilución en niveles moderados.- Concentración de la producción.- Baja inversión.- Alta rentabilidad.
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Descripción del método
El método de explotación por chimeneas con perforación de taladros largos horizontales desde plataformas ubicadas en chimeneas se viene usando en minería desde hace muchas décadas. En un principio para la explotación de vetas angostas y bajo ciertas circunstancias en vetas anchas. El uso del equipo Alimak Raise Climber, diseñado para la ejecución de chimeneas y para la perforación de taladros largos de producción, ha facilitado la aplicación del método para casos de cuerpos anchos con contornos irregulares como el nuestro.
Una vez ganado acceso al cuerpo mineralizado se inicia en el nivel de acarreo la preparación de la infraestructura de recepción y almacenamiento de mineral (draw point). Simultáneamente se desarrollan las chimeneas de explotación atravesando el cuerpo mineralizado hasta el nivel superior. Posteriormente, utilizando la plataforma de la trepadora Alimak o usando una plataforma de izaje Jora Lift, se perforan los taladros largos horizontales, se realiza el cargado de explosivos y la remoción de las rieles guiadoras. Finalmente se ejecuta la voladura y el subsiguiente carguío y transporte de mineral
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Alcances
El diseño Stope 62 proyecta una producción regular de 960 t/d con dos equipos deperforación y 18 hombres.
Se identifica y prioriza factores críticos para la optimización del método y, para enmarcarel manejo operativo de la producción, que favorecerá la mejora del proceso a fin deestablecer posteriormente un plan de desarrollo estratégico.
CRITERIOS DEL DISEÑO
Geomecánicos
La roca encajonante es competente, soporta grandes cavidades. Las alteraciones sonmás intensas en las calizas (roca encajonante) y se manifiestan comorecristalización, silicificación y silicatación. Antecedentes históricos en el área hacenmención de grandes cavidades que habiendo permanecido expuestas durante buenperíodo de tiempo no han sufrido colapsamiento o subsidencias.
Reservas - Ore body Vasconia
Block N° Toneladas % Pb % Zn oz / tcAg oz / tcAu % Cu
Stope 62 A-l 150,000 0.41 3.85 0.60 0.017 0.57
recuperación de reservas de 90 a 95%.
Dilución
La perforación Long Hole, en planos horizontales, Burden (1.5 a 2.0 m), controla los contactos durante el avance de la perforación. muestreando lamas de perforación se podrá conocer dichas leyes. Informes de minas hacen mención de un 5% como porcentaje de dilución.
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Diseño de mina
El diseño se acomoda a condiciones establecidas por antiguas labores depreparación del corte y relleno ascendente con equipo cautivo; estas labores seadecuan a las nuevas necesidades de operación con el objeto de bajar loscostos de preparación.
Se pone especial atención a la ubicación de las chimeneas de explotación, asícomo a las diferentes labores en el nivel de acarreo.
La ubicación correcta de las diferentes labores de preparación facilitará elcontrol de los contactos mineralizados durante los diferentes cortes en laexplotación, así como también orientar los planos de perforación en forma casitransversal a los principales planos de fracturas, aspecto que favorecerá lafragmentación.
La explotación podrá iniciarse simultáneamente en dos frentes, de losextremos económicos norte y sur hacia un pilar central que será recuperado alfinal del proceso. La separación entre niveles (59 m) favorecerá la aplicacióndel método que no necesariamente requiere relleno; de ser así, esta operaciónse realizará al final, una vez que se haya abandonado el área.
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explotación masiva
Capacidad de equipos
El hecho de aprovechar antiguas labores de desarrollo de sección reducida, galerías de 2.4 x 2.4 m, limita el uso del equipo LHD de mayor capacidad. Actualmente se tiene (Scoop de 2.2 yd ) en el nivel de acarreo. En las chimeneas se requiere una sección mínima de 2.5 x 2.5 m, recomendable para el uso del equipo de perforación Long Hole (3.0 x 3.0 m); en nuestro caso se determina 2.80 x 2.80 m, con una plataforma estándar mínima de 2.40 x 2.40 m.
Planificación y evaluación de la producción
Inicialmente, durante la adaptación al nuevo método, se estima una producción de 960 t/d con el propósito de mejorar y así recomendar en el futuro una producción que permita asumir en forma eficiente la productividad con costos competitivos, incorporando conceptos modernos de minería (ver cuadro).
LABORES DE PREPARACIÓN
Durante esta etapa se puede escasamente distinguir :
- Galerías de transporte, sección 2.4 x 2.4 m, distancia de acarreo promedio de 70 m.
- Ventanas de extracción 2.4 x 2.4 m.
- Galería para alojar el equipo Alimak Raise Climber, sección 2.4 x 2.4 m.
- Chimeneas de explotación desarrolladas en mineral hasta el nivel superior, sección 2.80 x 2.80 m.
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explotación masiva
Tomando en consideración los niveles ya existentes en la mina, nivel de
acarreo (Nv. 4095) y nivel superior (Nv. 4154), la altura del tajeo (59 m) no
impone restricciones y se ve favorecida la estabilidad de la excavación
por la naturaleza del mineral y roca encajonante competente. Alturas le
hasta 150 m pueden ser fácilmente trabajadas si las condiciones de
estabilidad de la roca así o permiten. Esto da al método una gran ventaja
económica comparativamente a otros.
Las secciones de las diferentes labores en el nivel de acarreo están
diseñadas de acuerdo al tamaño del equipo LHD 2.2. yd . El volumen
masivo de producción exige la necesidad de desquinchar las diferentes
galerías para poder usar equipo de mayor capacidad (3.5 o 5 yd ). Las
chimeneas de explotación se desarrollarán de tal manera que en el nivel
inferior se ubiquen encima de los draw point y en medio de la estructura
mineralizada. Durante el período de la producción el nivel superior será
usado como acceso para el transporte de personal, materiales y para la
instalación de servicios (agua, aire, etc.). En caso de usar el Alimak Raise
Climber, el desarmado de ARC, después de la perforación y el cargado de
explosivos, también se efectuará desde el nivel superior.
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EXPLOTACIÓN MINERA
-Método
-Altura del Stope
-Ancho del Stope (potencia)
-Longitud del Stope
-Ancho del pilar temporal
-Sostenimiento temporal
-Restablecimiento del equilibrio
del macizo rocoso
-índice de preparación
-Producción diaria
-Desarrollos en mineral
-Desarrollos en desmonte
-Recuperación de mineral
-Dilución
-Reserva
Raise mining
59 m
15 - 20 m
60 - 80 m
15 m
Pilar central
Vacío (de ser necesario se rellena)
348 t/m
960 t (2 máquinas perforadoras)
70 %
30 %
90-95%
5%
150,000 t
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explotación masiva
OPERACIONES UNITARIAS
Perforación Long Hole horizontal.- La perforación se realiza en planos
horizontales con una distribución de los taladros en forma idial,
concéntricamente desde la chimenea hacia los contactos y desde la parte
inferior de la chimenea en forma ascendente; de esta manera es posible
también empezar la voladura en la irte inferior de la chimenea
independientemente de la perforación.
Sobre un patrón de perforación, el control de lamas de perforación
posibilitará el control de s contactos y, lo que es más importante, conocer
leyes incluso antes del disparo.
Equipo de perforación.- El equipo de perforación puede acomodarse sobre
plataformas del Alirnak Raise Climber o sobre plataformas fijadas a un winche
de izaje en el nivel superior (Jora Lift). La dimensión de la .chimenea
condiciona el tipo de equipo y básicamente la perforadora así como las barras
de perforación. Para nuestro caso se ha seleccionado:
Maquina perforadora búfalo BBC120F. Atlas Copco
Viga de avance de tornillo BMS46
Barra de perforación R - 32 - 4 pies
Diámetro de broca 2 pulgadas
Consumo de aire 167Lb / S a 6 Bar
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Parámetros de perforaciónBurden 1.5 - 2.0 m
Espaciamiento (al fondo ) 2.0 - 2.5 m
Longitud promedio de perforación 8 ni
Rotura por metro perforado 5 t/m
Longitud de perforación por guardia 60 m
Tonelaje de producción por día 600 t/d
Tonelaje por mes (25 días) 15,000 t/m
Contingencias 20 % 12,000 t/m
VoladuraA diferencia del sublevel stoping, para la voladura de producción no es necesario
abrir previamente una cara libre (slot mise), para la salida se aprovecha el
espacio vacío dejado luego de preparar los draw points (under cut).
Para obtener una adecuada fragmentación es necesario efectuar la voladura de
varios planos o anillos simultáneamente, lo cual minimizará el debilitamiento de
los planos de fractura (bancos colgados por efecto del over break).
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ParámetrosBooster Il/8"x8"x75%
Carga de columna Anfo - Examón
Panel 12 m
Cordón detonante 3 p
Factor de potencia (estimado) 0.15 - 0.25 kg/t
% de voladura secundaria (estimado) 5 % - 10 %
El control de la carga de fondo, así como el de la carga de columna, se
trabajarán en un plano de perforación-voladura donde estarán marcados
los contactos.
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Extracción de mineral
En el nivel de acarreo 4095 el carguío de mineral se realizará conun Scoop eléctrico de 2.2 yd , con un recorrido promedio de 70 mdesde los draw point hasta el ore pass.
Densidad del mineral (Roto) 2.8 t/m3
Distancia entre ventanas 10 m
Distancia media al ore pass 70 m
Rendimiento estimado LHD 60 t/h
Producción por guardia 330 t
Producción por día"(3 guardias) 990 t
Producción pofmes 24,750 tCapacidad de almacenamiento 800 m
Transporte de mineral Locomotoras
Nota.- Los objetivos estimados serán metas o propósitos, que bien pueden ser superados, por haber estimado rendimientos conservadores.
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CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES- El raise mining es un método que ofrece la posibilidad de reducir
considerablemente el volumen de labores de preparación; por otra
parte reduce el tiempo de preparación ofreciendo una producción
mucho más rápida desde un comienzo.
- La dilución del mineral depende principalmente de los contornos
regulares o irregulares de la mineralización y de la estabilidad de la
roca encajonante.
- Con el método es posible explotarcon casi ninguna dilución. Generalmente es razonable estimar un 5%
de dilución y 5% de pérdida de reservas de mineral.
- Para los efectos de comparar el sistema con otros métodos de
explotación masiva, en cuanto a los costos de explotación, éstos
dependen de muchos factores propios de cada tipo de cuerpo
mineralizado y de cada mina. En tal sentido consideramos más
apropiado hacer una breve comparación técnica con los métodos
que podrían ser alternativos: hundimiento por subniveles y sub level
open stoping.
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explotación masiva
ítem Sub level caving Sub level stoping Raise mining
Volumen de 25% 15-20% 10%
preparación
Recuperación 85 % 85 % * 90 - ** 95 %
de mineral
Pérdidas de 15% 15% * 5 - ** 10 %
mineral
Dilución 25% 15% 5%* Dejando pilares verticales
** Sin dejar pilares verticales
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explotación masiva
- La explotación por chimeneas (raise mining) no impone restricción alguna
respecto a la separación entre niveles, dependiendo del comportamiento de la roca
encajonante y del propio mineral; se puede trabajar hasta con separaciones de
niveles a 150 m. Esto da al método una gran ventaja económica en comparación
con otros.
- La explotación por chimeneas puede aplicarse a cuerpos mineralizados angostos
o anchos. Las pérdidas de mineral y dilución como consecuencia de la mezcla con
la roca encajonante son bajas comparativamente a otros métodos; el bajo índice de
dilución tiene particular importancia en yacimientos marginales.
- El raise mining proporciona una fragmentación controlada (adecuada) y
generalmente hay un mínimo riesgo de fallas en la voladura. La buena
fragmentación reduce la voladura secundaria.
- Comparativamente al método tradicional de explotación en Atacocha, con el raise
mining la productividad mina-Stope sube de 7.18 t/tarea a 53 t/tarea.
- Los costos de minado estimados estarían en el orden de los 4.48 USS/t. El tiempo
de explotación del ore bodi/ Vasconia será de 6 meses.
- Las experiencias anteriores en la zona al haber dejado grandes cavidades
abiertas que no han sufrido colapsamientos mayores o deformaciones hicieron
desestimar los estudios y ensayes de mecánica de rocas para el dimensionamiento
de las excavaciones.
- La inversión del proyecto llega aproximadamente a US$ 267,264 entre equipo e
infraestructura de preparación.
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