UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingeniería Geológica Minera y Metalúrgica
MI 115 Métodos de Explotación SubterráneaCiclo 2008-I
FGZ/ Junio 2008
METODO DE EXPLOTACION DE TAJEOS POR SUB NIVELES
Ing. Francisco Grimaldo Z.
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Método usualmente aplicado a cuerpos mineralizados competentes, de alto buzamiento y rodeado por rocas competentes.
Se produce el mineral por perforación y voladura de taladros largos, con brocas que varían de 2” a 7 7/8” de diámetro y longitudes de hasta 30 m.
Los taladros pueden ser inclinados, los anillos forman usualmente un plano, y los taladros se vuelan en tandas.
Con los avances tecnológicos en equipos, explosivos, etc. lo han hecho un método altamente eficiente y versátil.
INTRODUCCION
GaleriaAcarreo
SUBNIVELES
DRAW POINT
Alto buzamiento
Caja techo
competente
Caja piso
competente
Mineral competente
Taladros largos
Mineral disparado
SECCION TRANSVERSAL DEL METODO SUB LEVEL STOPING
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Los rates de producción pueden variar ampliamente durante la explotación de todo el cuerpo:
Al inicio la producción es lenta, por estar en la etapa de preparación.
Luego se incrementa a medida que se van explotando nuevos draw points.
En su etapa final decae la producción
Se planean drawpoints a medida que se van necesitando.
Es necesaria una programación real para que el plan de producción sea estable.
INTRODUCCION
SUBNIVELES
DRAW POINT
Alto buzamiento
Caja techo
competente
Caja piso
competente
Mineral competente
Taladros largos
Mineral disparado
SECCION TRANSVERSAL DEL METODO SUB LEVEL STOPING
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Los criterios principales para la aplicación del método son:
•Mineral y rocas cajas competentes•Cuerpos mineralizados deben estar debidamente delimitados•El buzamiento debe exceder el ángulo de reposo del mineral roto.
El método consiste en hacer subniveles en intervalos definidos entre los niveles principales de la mina.
DESCRIPCION GENERAL DEL METODO
SUBNIVELES
DRAW POINT
Alto buzamiento
Caja techo
competente
Caja piso
competente
Mineral competente
Taladros largos
Mineral disparado
SECCION TRANSVERSAL DEL METODO SUB LEVEL STOPING
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El tajeo de perforación se hace de las galerías de acceso a los subniveles, el mineral es disparado hacia una cara libre (slots) en cortes largos.
La carga disparada cae por gravedad al fondo del tajeo y es colectado por los drawpoints.
DESCRIPCION GENERAL DEL METODO
SUBNIVEL
NIVEL INFERIOR
SUBNIVEL
TALADROS LARGOS
DRAW POINTS
SECCION LONGITUDINAL METODO DE EXPLOTACION SUB LEVEL STOPING
ORE BLASTED
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El método requiere un alto desarrollo y por consiguiente una alta inversión: Rampas de acceso a los subniveles, galería de extracción, subniveles, draw points.
Los rates de productividad van de 12 a 30 t/hombre-guardia.
La perforación, la voladura y carguío se hacen en forma independiente, por lo que se tiene una alta utilización del equipo.
Si los límites del cuerpo son irregulares puede haber una alta dilución del mineral; lo mismo puede suceder si se tienen derrumbes.
OTRAS CONSIDERACIONES GENERALES DEL METODO SUB LEVEL STOPING
SUBNIVELES
DRAW POINT
Taladros largos
Mineral disparado, contaminado con cajas
Limites irregulares, alta dilución
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DESARROLLOS
ACCESOS A SUBNIVELESPuede hacerse a través de una rampa o chimenea, la misma que se ubica en la caja piso de la zona mineralizada, lo más lejos posible para evitar los posibles efectos de la voladura u otras operaciones de producción que se producen durante el tajeado.
Mineral disparado
Chimenea
Mineral disparado Galería de
acarreo
RampaINTERVALOS ENTRE SUBNIVELESLos intervalos de los niveles principales en las minas varían desde 15 m a 120 m, dependiendo de la extensión vertical del cuerpo mineralizado y condiciones geomecánicas.Los subniveles se acondicionan a estos niveles principales.
GALERIA DE ACARREOConstruida en caja piso y paralela al rumbo del cuerpo mineralizado, por aquí se extraerá el mineral.
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DESARROLLOS
DRAW POINTS
El número de drawpoints depende de la longitud del cuerpo mineralizado.
CORTE INFERIOR
Dependiendo del sistema de drawpointsa ser usado, el corte inferior puede hacerse por un sistema de chimeneas cónicas desde una galería inferior, o simplemente abrir una galería sobre la estructura mineralizada desde los drawpoints.
Rampa
Galería de acarreo
Draw points
CORTE INFERIOR
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DESARROLLOS
SLOT – CARA LIBRE
Se hace este slot slot para tener una cara libre a la perforación y voladura de taladros largos.
Puede construirse esta chimenea con métodos convencionales, mecanizados o con el método VCR.
Rampa
Galería de acarreo
Draw points
CORTE INFERIOR
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Longitud y ancho
Los siguientes factores afectan las dimensiones del tajeo:
•Geometría del cuerpo mineralizado•Direcciones de los principales esfuerzos•Competencia de las cajas•Malla óptima de perforación•Arreglo deL subnivel de perforación
En una mina nueva el diseño del layout puede ocurrir antes de que el cuerpo mineralizado sea interceptado por los trabajos de mina.
El dimensionamiento del tajeo será una decisión crítica, es necesario la experiencia de mucha gente: operadores con experiencia similar, expertos de mecánica de rocas y otros con experiencia en el diseño de mina.
CARACTERISTICAS DE DISEÑO DEL TAJEO
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CARACTERISTICAS DE DISEÑO DEL TAJEO
Altura
Algunos de los factores que deben ser considerados para determinar la altura del tajeoson:
•Competencia del pilar y de las paredes del tajeo•Buzamiento del cuerpo mineralizado•Espesor del cuerpo mineralizado•Profundidad del taladro de una máquina determinada de perforación•Características de fragmentación del mineral.•Intervalos de espaciamiento de los niveles de la mina
En terrenos competentes, la longitud y la seguridad del taladro son los más importantes de la altura del tajeo.
Frecuentemente los subniveles de perforación pueden ser disminuidos debido a la capacidad de profundidad de los equipos sofisticados de perforación, resultando en un significativos ahorro de costos.
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CARACTERISTICAS DE DISEÑO DEL TAJEO
Ubicación y diseño de drawpoints
Algunas de las consideraciones más importantes de un buen sistema de drawpoints son:
•Espaciamiento óptimo, para una caída uniforme y máxima recuperación;•Excavaciones diseñadas para que duren el tiempo de explotación•Vías de acarreo: tipo de superficie, reforzamiento, gradiente para que fluya el agua•Orientación con respecto a la vía principal de acarreo de la mina, para una óptima maniobrabilidad del cargador y estabilidad en la intersección; y•Longitud adecuada para permitir el trabajo de un cargador de bajo perfil en un tramo recto.
Seguridad: Exposición de personas durante el desarrollo y perforación de producción es alta de tal forma que se justifica el uso de drawpoints.
Evitar la voladura secundaria de bolones que debilitan los drawpoints.
Un piso con una gradiente de 3 a 4%, reforzado con concreto facilita la salida del agua y la penetración de la cuchara del cargador.
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CARACTERISTICAS DE DISEÑO DEL TAJEO
Slot raising
Este slot es necesario para este método para controlar la expansión de la roca.
La chimenea puede hacerse convencionalmente, con raise borer o por voladura en cráter.
El slot se hace usualmente desde el nivel de extracción hasta el tope del tajeo, luego se amplía al ancho del tajeo y sería de 4 a 5 m.
El método de vertical crater retreat (VCR) elimina la necesidad de hacer un slot a lo ancho del tajeo; y solo necesita la cara de alivio y puede excavarse del nivel de corte inferior.
Sección longitudinal
Subnivel
Corte inferior
Slot raise
Subnivel
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Corte inferior
Este corte es esencial para el éxito del tajeo por subniveles debido a sus efectos en la voladura de producción y la eficiencia del carguìo.
Se construye solo lo necesario y su avance se condiciona a solo lo necesario para asegurar la estabilidad del corte inferior.
Se construye con perforación de equipos de taladros largos o perforación convencional si el caso lo requiere.
CARACTERISTICAS DE DISEÑO DEL TAJEO
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PRODUCCION
Se alcanza casi exclusivamente por la perforación de taladros largos, ya sea en anillos o abanico o perforación a lo largo del cuerpo mineralizado, desde los subniveles.
Donde el cuerpo mineralizado sea más angosto, los subniveles se hacen a lo ancho de todo el cuerpo, y sirve de base para la perforación de taladros paralelos. La longitud de los taladros depende de la forma del cuerpo mineralizado y el espaciamiento de los subniveles.
Los taladros largos normalmente no exceden los 25 m, debido a que más allá de esta longitud pueden haber problemas de desviación.
Mineral disparado
Galería de acarreo
Draw points
CORTE INFERIOR
Perforación a lo largo del cuerpo
Perforación en abanico
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Perforación de producción
Los factores a considerar en la producción son:
•Mallas de perforación•Equipos de perforación•Perforabilidad del mineral (dureza, abrasabilidad, fracturas, gravedad especìfica)•Características esperadas de fragmentación•Tipo y seguridad requerida del equipo de perforación•Orientación y espaciamiento de los taladros•Tamaño del taladro•Longitud del taladro.
La innovación de los equipos de perforación ha incrementado cada vez más el uso de taladros de mayor diámetro, estos varían de 2” hasta 4” de diámetro (incluso más actualmente)
Las longitudes de perforación pueden tener capacidad hasta los 90 m con menos de 2% de desviación con el uso de los DTH.
PRODUCCION
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Equipos de Perforación de producción - Raptor
PRODUCCION
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Equipos de Perforación de producción
PRODUCCION
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PRODUCCION
Malla de perforación
El burden y el espaciamiento dependen del grado de fragmentación requerido, y pueden variar de 1 m para cuerpos angostos, y de 2 a 3 metros para una perforación regular de producción.
La fragmentación depende del tamaño y tipo del tamaño y tipo de equipo que manipulará el mineral.
Ejm Diferente para el uso de rastrillos y chutes, que para el que emplea drawpointsy se limpia con scooptrams y camiones (LHD)
El promedio de costos para los diferentes métodos varía apreciablemente.
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Voladura de producción
La selección del explosivo es determinado por:•Factor de potencia (kg/t de mineral)•Densidad del explosivo•Velocidad de detonación•Orientación e inclinación de los taladros largos•Accesibilidad al collar para el carguío de los taladros.•La iniciación de la voladura puede hacerse con cápsulas eléctricas o detonadores no eléctricos (tipos FANEL, NONEL, otros similares) con retardos. El diseño de los retardos tiene un efecto en la vibración y la fragmentación de mineral.
El máximo tamaño de la voladura es afectada por labores u otras estructuras adyacentes cercanas dentro de la mina.
Se pueden emplear: dinamitas, ANFO, slurries, ó combinaciones de estas.
El VCR requiere técnicas muy especializadas de voladura.
PRODUCCION
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Ejemplo Producción Tajeopor Subniveles
PRODUCCION
PRODUCCION TAJEO POR SUBNIVELES
Longitud Tajeo 45.00 metrosAncho Tajeo 6.00 metrosAltura Tajeo 15.00 metrosDensidad mineral 3.75 t/m3Volumen total tajeo 4050.00 m3Total tonelaje tajeo 15,188 toneladas
Perforacion y VoladuraMalla perforacion 1.20 x
1.20 metrosDiametro taladro 3.50 pulgadasExplosivo empleado ANFONo.Taladros por fila 4No. Filas por disparo 9Total filas del tajeo 38Volumen por disparo 972 m3Tonelaje por disparo 3,645 toneladasNo. Voladuras por tajeo 4
LimpiezaScoop 6 yd3Eficiencia scoop 140 t/horaHoras efectivas/turno 5.25 horasTurnos/dia 2Ton. Limpiadas/turno 735.00Ton. Limpiadas/dia 1,470.00Tiempo limpieza/disparo 2.48 dias
Produccion de la mina 3,000.00 ton/diaNro. Tajeos en produccion 2Nro. Tajeos en perforacion 2Nro. Tajeos en preparacion 2Nro. Tajeos en desarrollo 2Total Tajeos en trabajo/mes 8
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General
La mina subterránea xxxxx opera con una Winche ASEA para extracción, con 2 skips de ton cada uno.
Produce 3500 tpd de mineral polimetálico de Pb-Zn en un trabajo de 3 turnos por día y 6 días por semana.
La mina tiene 900 trabajadores (incluye personal de planilla de la empresa, contratistas y supervisión).
Su productividad es de 4 ton/h-g, con 25 tajeos de producción y 4 frentes de desarrollo.
EJEMPLO TAJEO POR SUBNIVELES EN LA MINA XXXX
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Acarreo y Transporte de mineral
Se echa el mineral en los 5 niveles intermedios a un ore pass principal, desde el cual se transporta con locomotora de 10 t y carros mineros de 140 pie3 a la tolva de 1000 t.
De la tolva se alimenta el mineral a dos skips de 8 t c/u en el pique principal.
Por este pique principal se iza el mineral a superficie a dos tolvas de 1500 t c/u y desde aquí mediante fajas transportadoras se alimenta a la planta concentradora.
TAJEO POR SUBNIVELES EN LA MINA XXXX
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Acarreo y Transporte de mineral
TAJEO POR SUBNIVELES EN LA MINA XXXX
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TAJEO POR SUBNIVELES EN LA MINA XXXX
Desarrollo y preparación del Tajeo
Los subniveles están construidos con 12 m de espaciamiento vertical, sección de 3 m x 3m y por la parte mineralizada, chimeneas de 2 m de diámetro a ambos extremos (una para slot).
Estas chimeneas han sido construidas empleando el método VCR.
Drawpoints de 3 m x 3m a lo largo del cuerpo espaciados de eje a eje 7 m, del cual se extrae el mineral disparado con un scooptram de 3.5 yd3.
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TAJEO POR SUBNIVELES EN LA MINA XXXX
Minado
Malla de perforación 1.2 x 1.2 m y con taladros verticales de 3 1/2” de diá. X 12m.
Para la cara libre se utiliza una de las chimeneas y se va disparando en retirada.
Se emplea un equipo Raptor de perforación vertical, máquina perforadora xxxx de última generación.
Ventilación es natural.
La productividad en el tajeo (solo personal explotación y acarreo) es 15 t/h-g
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TAJEO POR SUBNIVELES EN LA MINA XXXX
Control de leyes
Delimitación del cuerpo con máquinas de perforación diamantina (50 a 80 m)
Los subniveles son muestreados en canales para establecer la ley del tajeo.
Durante la explotación se muestrea diariamente la carga disparada.
También se muestrea el mineral que finalmente es transportado a las tolvas de almacenamiento en la mina subsuelo y las que están antes de la planta concentradora.
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% Distribución de costos Tajeo por Subniveles Trackless
Desarrollo30%
Carguío y acarreo20%Supervisión y servicios
14%
Tajeado11%
Gastos generales6%
Izaje5%
Energía3%
Relleno de tajeos1%
Chancado y fajas10%
COSTOS
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COSTOS
TONELAJE DEL BLOCK Y DEL DESARROLLO DE TAJEO
Mineral Desmonte
TOTAL MINERAL DEL BLOCK 375000
Nro. Tajeos 2 310000
Pilar 1 65000
Producción diaria /tpd) 1500
Cruceros de acceso/cada 30 m 4 120 m
Subniveles de 100 m (metros) 6 600
Chimeneas (m) 3 85
Corte inferior (m) 2 200
Cruceros de carguio cada 10 m (m) 180 30 m
1065 150
Total metros de desarrollo 1215
Toneladas/m de desarrollo 300
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COSTOS
TAJEADO
Factor de potencia 0.2951 kg/t
Factor de carga 2" diametro 2.10 kg/m
Toneladas rotas/m de taladro 7.11
Longitud de perforación 52,720 m
Cantidad explosivo 110662.5 kg
Estimado mensual (1) 18250 ton
Vida del block 20.5 meses
Desarrollo del tajeo 60.75 m/mes
Perforación 2,636 m/mes
Carguío de taladros largos 2,636 m/mes
(1) Incluye desarrollo, preparación y otras actividades diversas
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COSTOS
PRODUCTIVIDADES
Desarrollo
Cuadrilla de perforación 3
Avance por turno 6 m
Productividad teórica 2 m/h-g
Productividad práctica (1) 1 m/h-g
H-g requeridos por mes 61
Perforacion de taladros largos
Productividad (2) 60 m/h-g
H-g requeridos por mes 44
Voladura
Productividad 185 m/h-g
H-g requeridos por mes 15
Carguío de mineral
Productividad 90 t/hr para 4 horas
H-g requeridos por mes 51
(1) Incluye condiciones del terreno, fallas de equipo, falla en voladura y otros
(2) fallas mecánicas, falta de experiencia, errores topográficos, movimientos, etc.
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COSTOS DE OPERACIÓN
Nro H-g/mes US$/H-g US$/mes
Costos de labor 171 30 5,130.00
Equipo y suministros operación US$/t 0.4 7,300.00
Mantenimiento - labor US$/t 0.25 4,562.50
Costo total 16,992.50
Total US$/t 0.93
Desarrollo y preparacion US$/t 2.20
Perforacion diamantina US$/t 0.19
Extracción de mineral US$/t 1.58
Izaje y transporte US$/t 0.39
Gastos de servicios generales US$/t 2.25
Chancado de mineral US$/t 0.09
Gastos administracion jefatura US$/t 0.48
Sub total US$/t 7.18
Gran total US$/t 8.11
COSTOS