IIMP Explotación de minas - PERUMIN - 31 Convención Minera

EXPLOTACIÓN DE MINAS
MÉTODOS PARA LA EXTRACCIÓN DE MINERALES
Ing. Abdel Arroyo Aguilar
Lima, marzo 2011
MINERÍA SUPERFICIAL
1

oduct line
TORO 007
Capacity 10 000 kg
TORO 400
TORO 400 Electric
6
6 700 kg
(22 000 lb)
14 800 lb)
Capacity 9 600 kg
(21 200 lb)
TORO 2500 Electric
Capacity 25 000 kg
TORO 0011
Capacity 21 000 kg
(55 100 lb)
(46 300 lb)
100 kg
500 lb)
TORO 50 plus
Capacity 50 000 kg
Supra 0012H
Capacity 80 000 kg
(110 200 lb)
(176 400 lb)
MINERÍA SUPERFICIAL
MÉTODOS DE EXPLOTACIÓN
G Explotación Pirquén v/s Racional
G Centena de métodos de explotación
G Explotación de Superficie
G Explotación Subterránea
G Minería Superficie v/s Subterránea
SELECCIÓN MÉTODO DE EXPLOTACIÓN
Tamaño, forma y profundidad del depósito
Aspectos fisiográficos: topografía, clima, etc.
Entorno geológico y geoestructural del sector
Propiedades fisicomecánicas de la mena y roca de caja
Condiciones de aguas subterráneas e hidráulicas zona
Factores económicos: - Precio
- Ley de la mena
- Costos de explotación
- Tasa de producción
- Capital existente, etc.
Factores ambientales: - Preservación flora y fauna
- Aire y fuentes de agua
2

CONDICIONES DE
TRABAJO
DILUCION, SELECTIVIDAD
Y RECUPERACION
ENERGIA DEMANDADA
MECANIZACION
Minería Superficie v/s Minería
Subterránea
PRODUCTIVIDAD
COSTOS DE OPERACIÓN
NIVEL DE INVERSIONES
MINERIA DE SUPERFICIE
3

TIPOS DE EXPLOTACION
• Explotación a Tajo Abierto (Open Pit)
• Explotación por Canteras (Quarry Mining)
• Explotación Aluvial (Alluvial Mining)
• Explotación por Destape (Strip Mining)
• Explotación por Recolección (Harvesting Mining)
RECOLECCIÓN
4

Explotación por Destape
7

Explotación Aluvial
9

CANTERAS
12

TAJO ABIERTO
14

MODELO DE BLOQUES
.
. . . .
. .
. .
. . . .
. . .
. .
. .
15

UBC
a x b x h
MODELO TRIDIMENSIONAL
DE BLOQUES
D
A
B
C
Sulfuro Alta Ley
Sulfuro Baja Ley
Mineralizado
Óxidos
Estéril
16

Partes de un Banco
Cresta
Pata
q
bb
1010
1000
b
h
h = altura banco
bb = berma banco
b = talud banco
q = Back break
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Ángulos de Talud
Partes de una Rampa
1 Pie
2 Cabeza
3 Descanso
4 Pendiente
5 Ancho
6 Camellón de seguridad
3
5
1 4
2
19

SECUENCIA DE EXTRACCION
PIT FINAL FASES EXPANSIONES
2 1
1
2
3 4 5
20

SECUENCIA DE FASES
22

48N
42N
49NW
51W
38S
52W
TAJO EN
OPERACION
23

B = burden
E = espaciamiento
ANCHO TRONADA
B
E
LARGO TRONADA
B = burden
Lp = Largo de perforación
h = Altura de banco
cf = Carga de fondo
E = Espaciamiento
p = Pasadura
cc = Carga de columna
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Perforadoras Rotopercusión
PERFORADORAS
DE SUPERFICIE
27

Perforadoras Rotatorias
28

Perforadoras Rotatorias y DTH
Broca DTH
Carguío de Explosivos
29

BS
DS
Ac
RGc
DS
DD
Berma o
Cuneta
Pistas
Pistas
Berma o
Cuneta
Zanja
hacia el
banco
hacia el
rajo
Distancia
de
Seguridad
32

1.5 Km
Rampa de Acceso
120 m
Emplazamiento de Palas
33

Martillo
Picador
Hidráulico
34

MINERÍA SUBTERRÁNEA
35

SELECCIÓN MÉTODO DE
EXPLOTACIÓN
‣ Tamaño, forma y profundidad del depósito
‣ Aspectos fisiográficos: topografía, clima, etc.
‣ Entorno geológico y geoestructural del sector
‣ Propiedades fisicomecánicas de la mena y roca de caja
‣ Condiciones de aguas subterráneas y hidraúlicas zona
‣ Factores económicos: - Precio
- Ley de la mena
- Costos de explotación
- Tasa de producción
- Capital existente, etc.
‣ Factores ambientales: - Preservación flora y fauna
- Aire y fuentes de agua
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MÉTODOS
EXPLOTACIÓN SUBTERRÁNEA
CASERONES
AUTOSOPORTADOS
CASERONES
SOPORTADOS
CON
HUNDIMIENTO
• Open Stopes (Caserones Abiertos)
• Rooms & Pillars (Caserones y Pilares)
• Sublevel Stoping (Exp. por Subniveles)
• Cut & Fill (Corte y Relleno)
• Long Wall (Frentes Largos)
• Square Set (Cuadros de Madera)
• Sublevel Caving (Hundimiento por Subniveles)
• Block Caving – Panel Caving
(Hundimiento Progresivo de Bloques)
• Explotación selectiva en cuerpos reducidos
• Explotación másiva y a gran escala
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Costos
Métodos Subterráneos
Método
Explotación
Block Caving
Room and Pillars
Sublevel Stoping
Sublevel Caving
Long Wall
Shrinkage Stoping
Cut and Fill
Costo
Relativo
1,0
1,2
1,3
1,5
1,7
5,0
6,0
Rango
Costos
4 – 12 US$/t
10 – 20 US$/t
10 – 25 US$/t
15 – 25 US$/t
20 – 30 US$/t
30 – 60 US$/t
35 – 70 US$/t
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OPEN STOPES
39

Análisis del Método
1. DESARROLLO & PREPARACION
– Acceso al depósito
– Desarrollo lateral
Niveles principales (30 – 60 m)
Chimenea laterales UE
– Preparación
Chimenea central
Puente natural de mena
Chimeneas cortas
Embudos
Buzones
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Análisis del Método
2. EXPLOTACION
– Bancos Derechos
– Bancos Invertidos
3. CARACTERÍSTICAS MÉTODO
– Baja inversión inicial
– Preparación reducida
– Poca mecanización M. O. abundante
– Ventilación prácticamente natural
– Baja productividad: 2 – 10 t/h-turno
– Soporte nulo o mínimo Buena seguridad
– Costo de explotación alto
– Requiere de leyes altas
– Poco selectivo
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LONGWALL MINING
• Método soportado para yacimientos tipo manto.
• Explotación: Avance de un frente largo con perforación/ tronadura
o con cortadores mecánicos (“cepillos”).
• Sector explotado es dejado abierto o se controla su hundimiento.
Longwall Mining en roca dura:
minas de oro, cromo y platino en Sudáfrica.
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Equipos Empleados
Axera XLP
Robolt XLP
EJC 88 XLP loader
ROOMS & PILLARS
46

Campo de Aplicación
• Mantos Buzamiento bajo a moderado ( ≤ 40º )
• Potencias frecuentes: 2 a 20 m
• Casos excepcionales: 40 a 60 m
Problemas de seguridad (estabilidad techo)
Baja recuperación
• Gran desarrollo lateral en plano horizontal
• No aconsejable en yacimientos muy profundos (H > 200 m)
Exceso de sobrecargas
Pilares de gran tamaño
Alta densidad de pilares
• Existencia de agua Inestabilidad de rocas
• Explotación: Mena extraída CASERONES
Mena in situ PILARES
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SUB LEVEL STOPING
EXPLOTACION POR SUBNIVELES
• Explotación en realce
• Preparación de la base Nivel de transporte (NT)
• Ejecución de subniveles de perforación (SP)
• Confección de cara libre
• Arranque en franjas verticales mediante tiros largos desde SP
• Mena cae a fondo del caserón Extracción en NT
• Retiro del mineral tronado con equipos mecanizados
• Yacimientos de gran tamaño Caserones quedan separados por pilares
y puentes mineralizados o son rellenados
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CAMPO DE APLICACION
- Cuerpos de gran buzamiento Mayor < reposo material
Gravedad
- Vetas de potencia ≥ 2 m y masas mineralizadas
- Roca de cajas relativamente estables
- Mineral competente
- Límites cuerpo mineralizado + ó - regulares
2 – 30 m
51

SHRINKAGE STOPING
• Explotación por realce con almacenamiento de mineral en el
caserón Cámara almacén
• Vetas de poca potencia (< 2m) y manteo pronunciado (> 60º)
• Arranque por franjas horizontales en forma ascendente
• Se extrae ~ 40 % del material tronado y el resto queda en el
caserón plataforma de trabajo
• Mineral almacenado se extrae al finalizar explotación caserón queda vacío
• Mineral no debe ser degradable ni alterable fácilmente
• No permite alta mecanización al interior del caserón
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CUT & FILL
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CORTE Y RELLENO
• Explotación por realce generalmente
• Arranque del mineral por franjas horizontales
• Mineral tronado se evacua totalmente del caserón
• Caserón va siendo rellenado con material estéril plataforma de
trabajo y sostenimiento de paredes
• Método de alto costo aplicable a minerales de alta ley
• Puede ser altamente mecanizado tanto al interior como en la
mecanizado, base del caserón
• Método muy flexible y de elevada selectividad
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SUBLEVEL CAVING
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HUNDIMIENTO POR SUBNIVELES
• Explotación por rebaje mediante subniveles
• Subniveles forman una red de galerías que cubre toda la superficie del yacimiento
• Mena y roca estéril de pobre competencia
• Cada galería perforación de tiros en abanicos, hundimiento del mineral, carguío y
transporte del mineral a O.P.
• Material estéril hunde continuamente sobre el mineral arrancado
• Generación de cráter de subsidencia en superficie
• En cada subnivel se perfora, carga y transporta mineral
• Dilución y pérdidas de mineral significativas
• Alrededor de 20 % del mineral se extrae en los desarrollos
65

Equipos Empleados
66

BLOCK CAVING
PANEL CAVING
HUNDIMIENTO PROGRESIVO DE
BLOQUES
• Yacimientos muy grandes y masivos
• Buzamiento >> que ∠ reposo material
• Gran extensión vertical
• Estabilidad de mena pobre: socavación inferior hundimiento y
fragmentación de roca
• Perforación y tronadura mínima socavación inferior
• Mena se fractura y quiebra a si mismo por esfuerzos internos y gravedad
• Mineral de ley relativamente baja o bajo valor comercial: diseminados de cobre y
fierro.
• Superficie permite la subsidencia cráter
• Producción de grandes tonelajes
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BLOCK CAVING
PANEL CAVING
68

EQUIPOS EMPLEADOS
74