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NUEVOS METODOS DE EXPLOTACION SUBTERRANEO
Armando Villegas Torres
NUEVOS METODOS DE EXPLOTACION SUBTERRANEO
INDICE
1.
Clasificación de los Métodos de Explotación
2.
Factores para Diseñar y Seleccionar el Método de Explotación
3.
Modulo Básico y Unidad Básica de Explotación
4.
Método Long Hole Horizontal
a. Antecedentes, Geomecanica, Descripción, Secuencia de Minado
b. Campo de Aplicación, Capacidad Producción y Costos
c. Ventajas y Desventajas
5.
Método Cortes Ascendentes con Loza Cementado
a. Antecedentes, Geomecanica, Descripción, Secuencia de Minado
b. Campo de Aplicación, Capacidad Producción y costos
c. Ventajas y Desventajas
6.
Método Room and Pillar con Long Hole
a. Antecedentes, Geomecanica, Descripción, Secuencia de Minado
b. Campo de Aplicación, Capacidad Producción y costos
c. Ventajas y Desventajas
7.
Conclusiones
NUEVOS METODOS DE EXPLOTACION SUBTERRANEO
CLASIFICACION DE LOS METODOS:
Clasificación atendiendo a la longitud de perforación:
 Short hole methods (métodos con taladros cortos).
 Caving methods (métodos por hundimiento)
 Long hole methods (métodos con taladros largos)
Atendiendo al desplazamiento de la roca huésped vs la
energía de deformación almacenada en las cavidades
abiertas, resultan:
 Auto soportados por pilares y/o paredes de los tajeos.
 Artificialmente soportados con relleno.
 Sin soporte o hundimiento.
FACTORES Y CRITERIOS PARA DISEÑAR Y
SELECCIONAR EL METODO:
 Relacionados con la naturaleza del yacimiento.
 Consideraciones económicas
 Factores tecnológicos.
 Capacidad del emprendimiento.
 Aspecto socio ambiental:
 Normas de seguridad.
 Impacto ambiental.
 Impacto Social.
 Otras disposiciones gubernamentales.
NUEVOS METODOS DE EXPLOTACION SUBTERRANEO
CONCEPTOS FUNDAMENTALES:
Es importante conceptualizar unidades geométricas para cada método de explotación subterráneo,
denominándolos como: Modulo básico de preparación (MBP) y Unidad básica de explotación (UBE),
parecidos pero diferentes.
Modulo Básico de Preparación (MBP), se utiliza
para cuantificar, tipificar, caracterizar todas las
labores de preparación necesarias y secuenciar el
programa de producción y avance durante la vida
de la mina. Un modelo de bloques indistintamente
puede utiliza varios métodos de explotación.
Unidad Básica de Explotación (UBE), se utiliza
para dimensionar, tipificar, y cuantificar todas las
operaciones unitarias y consecuentemente el ciclo
de minado del método de explotación y los
respectivos índices claves de medición (kpi).
NUEVOS METODOS DE EXPLOTACION SUBTERRANEO
CARACTERISTICAS DEL MBP Y UBE:
El minado simultáneo de distintos MBP y/o UBE no deben perturbarse entre sí, porque la producción
de la mina es la suma de la cantidad de mineral producido por cada una de estas unidades, además
deben cumplir las siguientes características:
 Que contengan todas las labores de preparación para
replicar el MBP dentro del modelo geológico.
 Que sean compatibles con las características técnicas
del equipo mina y materiales.
 Que el arranque se pueda
independiente para cada UBE.
 Optimización del acarreo
y transporte.
 Ventilación independiente.
Que
las
operaciones
unitarias se repliquen en
cada UBE
realizar
en
forma
LONG HOLE HORIZONTAL (LHH)
MODULO Y UNIDAD BASICA
(RMR sobre 60)
ANTECEDENTES:
 Las vetas Julia y Sofía de MAGSA
son angostas (< 1.5m) y buzamiento
de 80º en rocas con RMR sobre 60.
 Pequeña minería con
capacidad
de
invertir,
mecanizar su operación.
poca
para
 Muchas minas disminuyeron al
limite la distancia vertical de
perforación (Método Long Hole),
para optimizar la dilución y desvió
del taladro, asumiendo costo de
minado hasta 70 US$/t.
 Todo yacimiento tiene de alguna
forma vetas angostas, mecanizar la
explotación de estas al margen de
todos estos antecedentes, fueron
las premisas para diseñar el método
LHH.
DIMENSIONES DEL MODULO Y UNIDAD BASICA
METODO LHH
Dimensiones MBP *
Dimensiones UBE *
Ancho (m)
1.50
Lado mayor (m)
24.00
Largo (m)
40.00
Lado menor (m)
10.00
Alto(m)
20.00
Ancho (m)
1.50
( * ) = Dimensiones estables para RMR sobre 60
LONG HOLE HORIZONTAL (LHH)
DESCRIPCION:
 Sistema de explotación semi-mecanizado
(Perforadora jackleg, scooptram, y dumper)
 El sentido de la explotación es ascendente y el
minado es en retirada.
 La perforación es horizontal, en ambos sentidos
a partir de la chimenea camino de 45º.
 La voladura es por paradas de 10m
 El acarreo es mediante equipos LHD.
ALTERNATIVAS DE MINADO:
El método LHH no utiliza relleno, pero si las rocas huéspedes empeoran en calidad, hay dos opciones
viables como son:
 Almacenar provisionalmente el mineral roto, cuando la calidad de roca está entre 51 a 60
RMR (Tipo IIIA).
 Utilizar relleno (Rockfill), cuando la calidad de roca está entre 41 a 50 RMR (Tipo IIIB).
LONG HOLE HORIZONTAL (LHH)
CAMPO DE APLICACION:
 Sistemas de vetas filoneanos.
 Vetas con potencia menor a 1.5m.
 Vetas con buzamiento mayor a los 50°.
 Para calidad de roca mayor a 60 RMR (Tipo IIB),
sin relleno.
 Para calidad de roca de 51 a 60 RMR (Tipo IIIA),
empleando almacenamiento provisional del mineral.
 Para calidad de roca de 41 a 50 RMR (Tipo IIIB),
utilizando relleno rockfill.
LONG HOLE HORIZONTAL (LHH)
SECUENCIA DE MINADO
LONG HOLE HORIZONTAL (LHH)
VENTAJAS:
CONCLUSIONES:
 Permite utilizar taladros largos con
perforadora manual.
 La productividad es 2.9 ton/hh.
 El costo de minado varía entre 25 a 30 US$/ton.
 Chimenea de acceso de 45°
garantiza la seguridad del personal.
 Mínimo grado de desviación de los
taladros.
 Buen control de las cajas, mínima
dilución (< 5%)
 Se puede migrar a otros métodos de
explotación.
longitud
 La opción de almacenamiento
mantiene el mismo costo.
provisional
 La alternativa de usar relleno (rockfill), incrementa
el costo en 2 US$/ton.
 El método es adecuado principalmente para vetas
muy angostas, cuerpos irregulares.
 Puede cambiarse a otros métodos de explotación
como son: Shrinkage y/o bench and fill.
DESVENTAJAS:
 Limitada
(< 8m).
 El costos de minado mencionado esta referido a
la opción sin relleno.
de
perforación
 Perdida de mineral por tiros soplados
o fallados.
 Es capaz de captar el desmonte producido por el
desarrollo de la mina, cuando se requiera, podemos
agregar valor por la función que cumple, no solo en
la producción sino también en las demás
actividades.
CORTES ASCENDENTES CON LOZA CEMENTADO (CA&LC)
ANTECEDENDES:
 Existen reservas y/o recursos en mala
calidad de roca y a gran distancia del
abastecimiento de relleno.
 CMHSA al ejecutar el proyecto de
integración de la zona centro con la norte
(Cachica), descubre nuevos recursos
distante a la planta de relleno hidráulico y
profundos respecto a la superficie.
Estos recursos están limitados a una
infraestructura convencional y explotarlos
al margen de todos estos antecedentes
fueron la premisa para diseñar el método
CA&LC.
DIMENSIONES DEL MODULO Y UNIDAD BASICA
METODO CA&LC
Dimensiones MBP *
Dimensiones UBE *
Ancho (m)
1.50
Ancho (m)
1.50
Largo (m)
40.00
Largo (m)
40.00
Alto(m)
50.00
Alto (m)
11.20
( * ) = Dimensiones estables para RMR sobre 30
MODULO Y UNIDAD BASICA DE EXPLOTACION
(RMR entre 20 a 40)
CORTES ASCENDENTES CON LOZA CEMENTADO (CA&LC)
COSTO DE EXPLOTACIÓN
DESCRIPCION:
OPERACIONES UNITARIAS
 Sistema de explotación convencional (Perforadora
jackleg, winche scraper, y locomotora a batería).
 Sentido de la explotación descendente
 Minado en avanzada con cortes horizontales en
secuencia ascendente hasta tres (3) realces
sucesivos
 La perforación es horizontal y/o vertical.
 La voladura es por tajadas lo suficiente para
sostener el techo de la labor.
 El sostenimiento es mediante jackpots y/o cuadros
de madera
CAPACIDAD DE PRODUCCIÓN
DIMENSIONES
Unid
CA&LC
Largo
Ancho Veta
Altura
Ton. por UBE
Producción
m
m
m
ton
ton/mes
40.00
1.50
2.80
470
2,265
UNID
CA&LC
ROTURA
x Perforación
x Materiales
x Voladura
x Fortificación
x Loza Cementada
x Acarreo y Limpieza
x Mano de Obra
x EPP y Herramientas
Total Rotura
US$/ton
US$/ton
US$/ton
US$/ton
US$/ton
US$/ton
US$/ton
US$/ton
US$/ton
0.07
0.48
1.32
2.35
3.63
1.01
7.34
0.92
17.12
PREPARACIONES
x Labores
x Fortificación
Total Preparaciones
US$/ton
US$/ton
US$/ton
US$/ton
20.63
11.65
32.28
COSTO EXPLOTACIÓN
US$/ton
49
CAMPO DE APLICACIÓN:
 Reservas distantes al área de relleno o sin
disponibilidad de relleno.
 Vetas con potencia desde 0.8m hasta 3m.
 Vetas con buzamiento mayor a 60°.
 Para calidad de roca entre 20 a 40 RMR.
CORTES ASCENDENTES CON LOZA CEMENTADO (CA&LC)
SECUENCIA DE MINADO
CORTES ASCENDENTES CON LOZA CEMENTADO (CA&LC)
VENTAJAS:
CONCLUSIONES:
 El techo de loza cementada garantiza la
seguridad del personal.
 La productividad es 0.89 ton/hh.
 El costo de minado varía entre 45 a 55
US$/ton.
 Alta recuperación de finos (100%).
 Moderada recuperación del mineral (88%).
 No está considerado el costo de extracción
y/o transporte.
 Control de la dilución eficiente.
 El minado es altamente selectivo, significa
que puede trabajarse sectores con alta ley y
dejar aquellas zonas de baja ley.
 Proceso de explotación limpia.
DESVENTAJAS:
 Empleo intenso de mano de obra.
 No se puede cambiar a otro método.
 Consumo elevado
sostenimiento.
de
elementos
de
 Es un método particular y propio para
reservas puntuales que distan mucho de la
infraestructura instalada de la planta de relleno
y/o de superficie para posible inyección de la
misma.
ROOM AND PILLAR CON LONG HOLE (RP&LH)
ANTECEDENTES:
MODULO Y UNIDAD BASICA DE EXPLOTACION
(RMR sobre 55)
 Existen mantos con buzamiento
de 9° a 25° y potencia menores
de 2m, donde es inviable la
aplicación del método room and
pillar tradicional.
 Yamana Gold tienen como
política mecanizar y automatizar
sus operaciones privilegiando la
seguridad de los trabajadores.
 La consigna fue mecanizar las
operaciones unitarias del manto
Pilar de Goiás (Yamana), con
estas
particularidades
geométricas, con el objeto de
conseguir:
Seguridad,
rendimiento,
productividad,
volumen
de
producción,
confiabilidad, bajo costo, e
inversión reducida.
 Explotar estos recursos al
margen de estos antecedentes
fueron la premisa para diseñar el
método RP&LH.
DIMENSIONES DEL MODULO Y UNIDAD BASICA
METODO RP&LH
Dimensiones MBP *
Dimensiones UBE *
Ancho, sentido buzamiento (m)
42.00
Camara primaria (m x m)
10 x 10
Largo, sentido del rumbo (m)
300.00
Camara secundaria (m x m)
4x6
Alto, potencia del manto (m)
1.50
Pilar (m x m)
4x4
( * ) = Dimensiones estables para RMR sobre 55
ROOM AND PILLAR CON LONG HOLE (RP&LH)
DESCRIPCION:
 Sistema de explotación totalmente mecanizado.
 El sentido de la explotación es indistinto, puede
ser ascendente o descendente.
 El minado es en retirada, siguiendo el rumbo del
manto.
 La perforación de taladros largos es mediante
jumbos desde la galería horizontal, siguiendo el
buzamiento del manto.
 La voladura se efectúa en partes, primero la
cámara principal y luego la cámara secundaria.
 La limpieza se realiza con el minibulldozer, que
acumula (empuja) el mineral hacia la galería
inferior.
 El acarreo del mineral acumulado es mediante
equipos LHD hasta las cámaras de acopio.
ROOM AND PILLAR CON LONG HOLE (RP&LH)
ESTABILIDAD DEL MBP:
El análisis de estabilidad (caso particular del manto Pilar de Goiás) mediante la evaluación empírica
(Abaco de Laubscher) y evaluación analítica (Formula de Coates), resultaron que la explotación
simultanea de dos MBP (84m x 300m) están al limite potencial de “caving”. Para ello; determinamos
dos alternativas de minado:
 Provocar el derrumbe del techo de la primera galería horizontal (ceja calle) explotada, para
redistribuir esfuerzos y lograr estabilidad.
 Dejar pilares barreras en sentido perpendicular al rumbo del manto, replicando estos a 300m,
medidos en sentido del rumbo.
ROOM AND PILLAR CON LONG HOLE (RP&LH)
ALTERNATIVA 1:
Limpieza con Minibulldozer
Es un mini tractor de empuje con orugas especialmente diseñados para mantos con potencia menores de 2.0m y no
tiene problemas en desplazarse por pendientes sobre los 9º, cuya productividad es de 17.88 ton/hr. La fotografía
siguiente muestra el mini tractor limpiando el mineral de la cámara primaria.
ALTERNATIVA 2:
Limpieza con Pickup Scraper
ALTERNATIVA 3:
Limpieza con Inyección de Agua
Son camionetas 4x4 adaptado en la tolva un winche
scraper de 15HP implementado con stinger para fijar y
estabilizar el equipo. Es muy dinámico y funcional por su
movilización, limpia (rastrilla) en promedio de 3 a 4
cámaras en un solo turno. La figura siguiente muestra el
diagrama de limpieza.
Se bombea agua a presión (5bar), lo suficiente para
deslizar el mineral pendiente abajo (galería inferior). Los
primeros resultados muestran consumo de agua de 6 a
10 l/s. El grado de fragmentación de la voladura es
fundamental para optimizar la limpieza. La figura
siguiente muestra el diagrama del sistema de bombeo.
ROOM AND PILLAR CON LONG HOLE (RP&LH)
CAMPO DE APLICACION:
Permite fácil mecanización de las operaciones
unitarias por el diseño modular de “rampas internas”
de 12% de pendiente, desarrollados sobre veta y
replicados cada 300m en sentido al rumbo del manto.
Dichas rampas internas son integrados con todas las
“galerías horizontales” sobre veta con 1% de
gradiente, resultando buena productividad y costo
moderado. Su campo de aplicación es el siguiente:
 Empresas con capacidad de inversión para un alto
grado de mecanización, a pesar de limitantes
geométricas del yacimiento.
 Mantos con potencia desde 0.8m a 3.0m.
 Mantos con buzamiento de 9° a 45° (mayores de
14% de buzamiento).
 Calidad de roca mayor a 55 RMR (Tipos IIIA y IIB).
CAPACIDAD DE PRODUCCIÓN
DIMENSIONES
Unid
RP&LH
Camara Primaria
Largo
m
10.00
Ancho Veta
m
1.30
Altura
m
10.00
Camara Secundaria
Largo
m
4.00
Ancho Veta
m
1.30
Altura
m
6.00
Ton. por UBE
ton
451
Producción
ton/mes
9,464
COSTO DE EXPLOTACIÓN
OPERACIONES UNITARIAS
UNID
RP&LH
ROTURA
x Perforación
x Materiales
x Voladura
x Acarreo y Limpieza
x Hundimiento
x Mano de Obra
x EPP y Herramientas
Total Rotura
US$/ton
US$/ton
US$/ton
US$/ton
US$/ton
US$/ton
US$/ton
US$/ton
0.77
0.21
0.71
4.22
0.87
2.73
0.44
9.95
PREPARACIONES
x Labores
x Fortificación
Total Preparaciones
US$/ton
US$/ton
US$/ton
17.66
5.09
22.75
COSTO EXPLOTACIÓN
US$/ton
33
ROOM AND PILLAR CON LONG HOLE (RP&LH)
SECUENCIA DE MINADO
ROOM AND PILLAR CON LONG HOLE (RP&LH)
VENTAJAS:
CONCLUSIONES:
 Alta seguridad, porque el trabajador no interactúa
en las cámaras.
 La productividad es 2.69 ton/hh.
 El método es selectivo.
 El costo de minado varía entre 30 a 35 US$/ton.
 Alta mecanización de las operaciones unitarias.
 El costos de minado mencionado esta referido a la
opción sin relleno.
 Flexible y dinámico al cambio de sistemas de
extracción y transporte.
 La opción de almacenamiento provisional mantiene el
mismo costo.
 Costo moderado (entre 30 a 35 US$/ton)
 La alternativa de usar relleno (rockfill), incrementa el
costo en 2 US$/ton.
DESVENTAJAS:
 Intenso laboreo de preparaciones.
 Regular recuperación del mineral (85%).
 El método es adecuado principalmente para vetas muy
angostas, cuerpos irregulares.
 Puede cambiarse a otros métodos de explotación como
son: Shrinkage y/o bench and fill.
 Es capaz de captar el desmonte producido por el
desarrollo de la mina, cuando se requiera, podemos
agregar valor por la función que cumple, no solo en la
producción sino también en las demás actividades.
CONCLUSIONES GENERALES
 Los resultados favorables demuestran que yacimientos con vetas
angostas y mantos angostos con pendiente mayor a 9°, pueden ser
mecanizados y trabajados dentro de los parámetros técnicos y
económicos aceptables.
 Es oportuno re-evaluar reservas y recursos, asimismo re-diseñar
yacimientos con estas características, aplicando los nuevos métodos de
explotación.
 Los estudios de mejoramiento y/o innovaciones tecnológicas están
centralizados en cuerpos masivos, los yacimientos filonianos de poca
potencia, se encuentran un tanto rezagados, el presente trabajo pretende
incorporar en las discusiones a estos depósitos sui generis.
 Pretendemos reactivar la pequeña minería, no solo de nuestro Perú,
extender esta oportunidad a la pequeña minería de Chile, Argentina,
Brasil, y otros países.
 Los costos de minado indicados en el presente informe, no incluye
costos de servicios generales mina como son: Ventilación, drenaje,
transporte, y comunicaciones.
GRACIAS