01-PL11 Planeamiento de Minado Subterraneo Consideraciones Tecnicas y Administrativas-PERU
Minado a Cielo Abierto y Subterraneo
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MÉTODO DE EXTRACCIÓN MINERA
En el minado a cielo abierto, cualquier material sobreyacentees descapotado y transportado hacia el vaciadero o botadero
para que el depósito de mineral quede descubierto. Ambos,
descapote y minado son conducidos en una secuencia de
bancos.
Un depósito de minerales metálicos de manitud considerable
requiere de muc!os bancos, para después asemejarse a una
pirámide circular invertida en la tierra; cada banco sucesivo en
cortado a un radio más pequeño, impuesto por el "nu#o de
ta#ud para las consideraciones de seuridad !oto "#.
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Un banco sencillo es su$ciente, si el depósito y el capote son
relativamente del%ados &'("&' )t o "*(*& m#, como se
muestra en el esquema de una mina de carbón no metálica!oto +#.
Foto 1. Mina a cielo abierto con bancosmúltiples
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Foto 2. Mina a cielo abierto con un solo banco
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El minado a cielo abierto es un m$todo a #aro p#a%o en
términos del porcentaje de producción, responsable del
8'9 de toda la etracción de super$cie. Esto permite
utili:ar e&uipos de producción a#tamente mecani%ados
artin et al., "1
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Cic#o de operaciones
4amos a eaminar por separado la producción y
operaciones auiliares, ciclos de descapote y minado.
Descapote - Desbroce
Ce aplica para remo.er #a capa superior de est$ri#en el depósito de mineral y remover %an%a dentro de
los lDmites del tajo. La natura#e%a del capote o estéril,
determinan el ciclo de operación6 si es material no
consolidado suelo o roca quebrada# e# rompimiento no
es requerido; si es consolidado roca in situ#, se
requiere rompimiento.
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EL cic#o de operaciones de descapote y el equipo
comnmente utili:ado consiste en lo si%uiente6
• Barrenaci+n o per(oraci+n/ /er)oradora roca débil#,
sistema rotativo roca promedio#, sistema percusio roca
muy dura#.
• 0o#adura o disparo/ An)o o emulsión alternativa;
ras%ado(ripeado, si es suelo o roca débil#, car%ado con
maquina cierto volumen# y a mano bolsas#; encendido
eléctrico o cordón detonante.
• E1ca.aci+n/ /ala mecánica, car%ador )rontal, do:er,
escrepa suelo#, dra%a, cucharón suelo#.
• Acarreo - Transporte/ ?amión, )aja transportadora,
do:er, escrepa suelo#.
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Minado de minera#2 carb+n y roca
En una mina a cielo abierto, el descapote, minado y ciclo
de operaciones pueden tener con )recuencia cierto
parecido, esto lo determina la di)erencia o similitud del
mineral y el tepetate.
El ciclo de operaciones de minado y equipo, usualmenteconsiste en lo si%uiente6
• 3er(oraci+n/ Cistema rotativo roca promedio#, sistema
percusivo roca dura#, jetpiercin% roca dura slicosa#.
• 0o#adura/ An)o o emulsión alternativa; ripeado; si es
carbón o roca débil#; el car%ado y encendido son
similares al descapote.
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• E1ca.aci+n//ala, car%ador )rontal, dra%a, escrepa
arcilla#.
•
Acarreo/ ?amión, )aja transportadora, riel.
• E1tracci+n 4Ta,os muy inc#inados5/)aja
transportadora de alta inclinación, etracción por
botes de manteo, transportador hidráulico.
Operaciones Au1i#iares
-as operaciones aquD son muy similares, sea eldescapote del manto o el minado del mineral; durante la
etapa de eplotación usualmente consisten en lo
si%uiente6
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'euridad y sa#ud/ control de polvo bancos de producción,
caminos de acarreo, vaciaderos o botaderos#, disminución de
ruidos, prevención de combustión espontánea sD es carbón sub(
bituminoso o li%nito#.
Contro# ambienta#/ protección del aire y a%ua, manejo de
desperdicios sólidos.
Contro# de# sue#o/ estabilidad del talud suelo o roca#, control
de la erosión suelo#.
Abastecimiento y distribuci+n de ener6a/ subestación
eléctrica.
Contro# de aua e inundaci+n/ bombeo y drenaje.
Disposici+n de desec!os/ almacenaje y vaciado.
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Abastecimiento de materia#/ almacenaje, entre%a de
abastos.
Mantenimiento y reparaci+n/ surtido de herramientas.
I#uminaci+n/ re0ectores portátiles operación nocturna#.
Comunicaci+n/ radio, telé)ono asistido por
computadora#.
Construcci+n/ caminos de acarreo.
Transporte de persona#/ camiones, autobuses.
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• 3roducci+n r"pida, el desarrollo puede ser pro%ramado
para permitir el arranque inicial de producción.
•
Ba,os re&uerimientos de traba,o; puede ser personalcon poca eperiencia, ecepto los operadores clave
per)oradora, pala o car%ador#.
• Re#ati.amente :e1ib#e, puede variar la producción, sD
cambia la demanda.
• Con;ab#e para equipo %rande; permite alta
productividad.
• Costos muy ba,os de rompimiento de roca, en
comparación con el minado subterráneo, donde las caras
del banco tienen menos )acilidad de mantenimiento.
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• Condiciones c#im"ticas pueden minimi:ar las operaciones
pero raramente las prohDbe.
• Estabi#idad de ta#udes, se debe mantener la con un diseño
conveniente y apropiado, mantenimiento de los bancos y un
buen drenaje.
• Buena disposici+n para e# tepetate o desmonte y crear
un área de tiraderos o botaderos con ubicación convenientes.
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Variaciones de unamina a cielo
abierto Variaciones de unamina a cieloabierto. (a) Capa oestrato horizontal,terreno plano.
Eemplo! "erro,taconita. (b)#ep$sito masi%o,terreno plano.Eemplo! "erro. (c)Capas o estratosechadas o
inclinadas, terreno plano. Eemplo!antracita. (d)#ep$sito masi%o,con relie%e,Eemplo! cobre. (e)#ep$sitos en
estratos de &ran potencia, poco
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Ap#icaciones
El minado a cielo abierto es ampliamente utili:ado para
minerales como Aluminio, Fauita, ?obre, Gro, !ierro,
Uranio y casi todos los no metálicos.
0ariaciones
7ependiendo de los )actores tecnoló%icos, %eoló%icos ynaturales, eisten al%unas posibles variaciones del
minado a cielo abierto !i%ura "#. -a di)erencia está
principalmente en el diseño y equipo del tajo; la
secuencia básica del desarrollo y ciclo de operaciones es
muy similar.
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Estimaci+n de# costo
Ejemplo 8."6 Una %ran mina a cielo abierto, en el distrito
Hrandes -a%os, produce taconita mineral de $erro#. -asi%uiente in)ormación sobre la mina, es conocida6
Ielación de descapote J '." tc desperdicio= tc mineral
'.1 t=t#
/roductividad A# J "&' tc=turno "38 t#
Ielación de trabajo y costos de operación F# J '.&
Ielación de posesión y costos de operación ?# J '.+
5ari)a promedio de contrato por trabajo J K"*.&'=hr
Fene$cios laborales J +&9
Estimar el costo directo de eplotación, incluyendo descapote.
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/ara determinar el CO'TO TOTAL DE 3ROD9CCIÓN
con el costo directo de eplotación incluyendo
descapote#, deben sumarse los costos de6 "# el
costo indirecto de minado, +# prospecci+n2
e1p#oraci+n y desarro##o pre.io a# minado y 3#
restauraci+n2 procesamiento de minera#2
transportaci+n2 (undici+n y re;naci+n despu$s
de# minado.
En el ejemplo los costos podrDan aproimarse de esta
manera. 4éase 5abla +#
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Mote que la respuesta está calculada en base a K=tc
K=t# de mineral, no de producto re$nado.
5odos los costos intermedios deben ser calculados de
i%ual manera.
Mote también que antes que se calculen las utilidades,
se deben estimar "# %astos por re%alDas, impuestos y
+# reducciones y depreciaciones.
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La e#ecci+n de# m$todo de e1p#otaci+n, en las minas
subterráneas depende de6 la (orma y e# tama*o del $lón
cuerpo o depósito#, el .a#or de los minerales contenidos, la
composición, estabilidad y )uer:a del estrato rocoso, asD como
de la demanda de producción y las condiciones de seuridad
del trabajo aspectos que a veces son casi incompatibles#.
Aunque las técnicas de minerDa han avan:ado con el paso del
tiempo, el presente artDculo se centra en las utili:adas en las
minas tota# o parcia#mente mecani%adas de $nales del si%lo
NN. A pesar de que cada mina es di(erente, en todas se
intenta conse%uir un entorno de trabajo se%uro y un
)uncionamiento rentable.
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?on esta técnica, el mineral se etrae per)orando
hori:ontalmente y avan:ando a lo lar%o de un )rente
de eplotación mltiple dejando espacios vacDos o
cámaras detrás de él.
-os pilares secciones de roca# se van dejando entre
las cámaras para evitar el hundimiento del techo. El
resultado suele ser un diseño re%ular de cámaras y
pilares con un tamaño que depende de la estabilidad
del estrato rocoso, pero con el objetivo de etraer la
mayor cantidad posible de mineral.
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8i#ones inc#inados con pi#ares
Esta técnica se aplica a la etracción en suelo liso con una
inclinación comprendida entre "&O y 3'O sobre el planohori:ontal. Ce trata de una inclinación ecesiva para los
vehDculos con neumáticos e insu$ciente para la caDda de
la roca por la )uer:a de %ravedad.
El en)oque tradicional del yacimiento inclinado se basa en
el trabajo manual. -os mineros reali:an per)oraciones en
el )rente con máquinas sostenidas por ellos mismos. El
)rente se limpia con palas de arrastre. El trabajo en el
)rente inclinado es di)Dcil. -os mineros deben trepar por
encima de montones de rocas arrancadas car%ando con
las per)oradoras, las poleas y los cables de acero.
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E1p#otaci+n por (ran,as-a#macenes
-a eplotación por )ranjas(almacenes puede considerarse
el método PclásicoQ de minerDa y )ue muy utili:ado elsi%lo pasado. Actualmente, esta técnica ha sido sustituida
en %ran medida por métodos mecani:ados, aunque
todavDa se si%ue utili:ando en muchas minas pequeñas
de todo el mundo.
Ce aplica a $lones con lDmites re%ulares y )uerte
inclinación situados dentro de un estrato rocoso
resistente. 5ambién el mineral etraDdo debe resistir el
almacenamiento en las laderas por ejemplo, los
minerales con sul)uros tienden a oidarse y
descomponerse en contacto con el aire#.
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'istema de corte y re##eno
El sistema de cortar y llenar está indicado para $lones de
%ran inclinación dentro de un estrato rocoso de estabilidadbuena o media. El mineral se etrae en planchas
hori:ontales comen:ando desde un corte en la base y
avan:ando hacia arriba, dejando que los lDmites del tajo se
ajusten a la eplotación irre%ular. AsD, se pueden e1traer
de (orma se#ecti.a secciones ricas y dejar intactas las
de menor calidad.
Una ve: que se ha desescombrado el tajo, el espacio
limpio se .ue#.e a re##enar para (ormar una
p#ata(orma de trabajo que permita etraer la si%uiente
plancha y mejorar la estabilidad de los muros del tajo.
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Este tipo de eplotación en un entorno de trabajo sin
equipos de rieles raDles# comprende6 una a#er6a de
acarreo a lo lar%o del yacimiento en el nivel principal,
una ca.idad ro:a# en el tajo con desa%Res para e#
re##enado !idr"u#ico, una rampa en espiral
ecavada en el suelo con salidas de acceso al tajo y un
po:o desde el tajo hasta el nivel superior para #a
.enti#aci+n y e# transporte de# re##eno<
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En el 'istema por 'ubni.e#es se etrae el mineral en tajos
abiertos. El re##eno del tajo con un material consolidado
después de la etracción permite a los mineros volver
posteriormente a recuperar #os pi#ares entre los tajos,
obteniéndose una tasa de recuperación muy alta del $lón.
El desarro##o del sistema por subniveles es comp#e,o. El
yacimiento se divide en secciones de una altura vertical de unos
"'' m en la que se preparan subni.e#es conectados a través
de una rampa inc#inada. -as secciones del yacimiento se
dividen a su ve: lateralmente en tajos y pilares y se crea una
a#er6a de arrastre en el suelo con salidas para la car%a en
puntos de vaciado.
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Una ve: arrancado el mineral, el tajo por subniveles será
una abertura rectan%ular a lo lar%o del yacimiento.
-a base de# ta,o es un embudo en )orma de 4 que
permite enviar el material barrenado a los puntos de
vaciado. Las a#er6as de per(oraci+n para los equipos
de po:os pro)undos se preparan en los subni.e#es
superiores. 4éase !i%ura +#.
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Fi&ura 2
E*plotaci$n porsubni%eles con
per+oradoracircular car&aen &alerascruzadas
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El barrenado necesita espacio para que la roca se epanda en
volumen, por eso es necesario preparar una abertura antes de
iniciar la voladura de po:os pro)undos. Esto se consi%ue
aumentando el tamaño de un coladero de abajo a arriba hasta
obtener la abertura completa.
Una ve: reali:ada esta operación, el equipo de po:os pro)undosvéase la !oto "# comien:a la etracción en %alerDas por
subniveles si%uiendo con precisión un plan diseñado por
epertos en voladuras especi$cando la posición de los barrenos,
la posición del laminado circular, la pro)undidad y la dirección
de los barrenos. El equipo de per)oración contina hasta
$nali:ar todos los cDrculos de un nivel.
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Foto 1. E-uipo de per+oraci$n de pozos pro+undos.
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A continuación, se despla:a al si%uiente subnivel para
continuar la per)oración. Entretanto, los barrenos se car%an
y un sistema de voladura que cubre un área etensa dentro
del tajo hace saltar un %ran volumen de mineral de una sola
ve:. El mineral barrenado cae al )ondo del tajo y es
recuperado por vehDculos ?-4 que están desescombrando
en el punto de vaciado por debajo del tajo.
Mormalmente, la per)oración de po:os pro)undos precede a
la car%a y la voladura, lo que proporciona una reserva de
mineral listo para barrenar y permite una eplotación
e)ectiva.
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'istema de !undimiento de subni.e#es
El sistema de hundimiento de subniveles se aplica a $lones con
una inclinación importante o moderada y una %ran pro)undidad.El mineral se )ractura en bloques manejables mediante
voladura. El techo se hunde al etraer el mineral y el suelo en la
super$cie del yacimiento también lo hace debe acordonarse la
:ona para evitar el acceso de personal a esta área#.
El hundimiento de subniveles está basado en la )uer:a de la
%ravedad dentro de un estrato rocoso )racturado que contiene
mineral y roca. El estrato rocoso se )ractura medianteper)oración y voladura y, a continuación, se desescombra a
través de %alerDas por debajo del estrato rocoso hundido.
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'istema de !undimiento por b#o&ues
Este sistema es aplicable a eplotaciones del orden de "''
millones de toneladas distribuidas en todas las direcciones
del estrato rocoso con posibilidad de hundimiento por
ejemplo, con tensiones internas que, al etraer los
elementos de soporte del estrato rocoso, ayudan a)ra%mentar el bloque barrenado#.
El rendimiento anual previsto tiene que situarse entre "' y
3' millones de toneladas. Estos requisitos hacen que el
sistema de hundimiento en bloque sólo pueda aplicarse en
al%unos $lones especD$cos. Ce utili:a en todo el mundo en
minas de cobre, hierro, molibdeno y diamantes.
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El sistema de !undimiento por b#o&ues requiere una
%ran plani$cación y un tra:ado inicial detallado, que
incluye un complejo sistema de ecavaciones bajo el
bloque. Aunque éstas pueden variar se%n el lu%ar, por
lo %eneral incluyen ro:as, aberturas cónicas, cribones
para separar las rocas de tamaño ecesivo y
rumbaderos que envDan el mineral al va%ón de car%a.
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'istema por ta,os #aros
El sistema por tajos lar%os se aplica a $lones de )orma uni)orme,
%rosor limitado y etensión hori:ontal amplia por ejemplo, vetasde carbón, capa de potasa o estrato de material de cuar:o
eplotado en las minas de oro de Cudá)rica# y es uno de los
principales métodos utili:ados en las minas de carbón.
?on este sistema, se etrae el mineral en láminas a lo lar%o de
una lDnea que se repite para etraer el material en un área más
etensa.
El espacio más cercano al )rente se mantiene abierto mientrasque el techo se deja hundir a una distancia se%ura detrás de los
mineros y de su equipo.
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El sistema de ta,os #aros incluye la reali:ación de una
red de %alerDas para acceder al área de eplotación y
para acarrear el producto etraDdo hasta el po:o.
7ado que la eplotación se reali:a en )orma de una
plancha que se etiende a lo lar%o de una etensión
amplia, normalmente pueden diseñarse las %alerDas en
)orma de red. -as %alerDas de arrastre se reali:an en la
propia veta de carbón. -a distancia entre dos %alerDas de
arrastre adyacentes determina la lon%itud del )rente portajos lar%os.
.
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Re##eno
El relleno de los tajos impide que la roca se !unda,
manteniendo la estabi#idad del estrato rocoso y permitiendouna e1tracci+n más completa del mineral. 5radicionalmente,
el relleno se ha utili:ado en operaciones de corte y relleno pero
tambi$n se uti#i%a en los sistemas de subni.e#es y RC0.
/or norma %eneral, los mineros .ue#can #os residuos de roca
en ta,os .ac6os en lu%ar de llevarlos a la super$cie. AsD, por
ejemplo, en las minas de corte y re##eno #a roca residua# es
distribuida por el tajo vacDo con palas de car%a oaplanadoras.
.
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En el sistema de re##eno !idr"u#ico se utili:an re#a.es de
la instalación de preparación mecánica de la mina que se
distribuyen en el subsuelo a través de barrenos y tubos de
plástico.
-os relaves primero se desen#odan y sólo se utili:a la(racci+n ruesa para el relleno. El relleno es una me:cla
de arena y a%ua, con aproimadamente un 8& 9 de
materia sólida. Al me:clar el cemento en el ltimo vertido,
la super$cie del relleno se endurece )ormando un #ec!o
;rme para los equipos de ruedas neumáticas.
.
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=RACIA'