1. consideraciones geometricas en el diseño y planeamiento de tajo abierto

8/17/2019 1. Consideraciones Geometricas en El Diseño y Planeamiento de Tajo Abierto

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“Diseño yPlaneamiento de

una Mina a Tajo

Abierto”

Métodos de Explotación IIIng. Oliver Gago Porras

Consideraciones Geométricas


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Métodos de Explotacin !!

Introducción

Hoy en día los depósitos minerales están siendo explotados por técnicas atao a!ierto "#e varían considera!lemente en tama$o% &orma% orientación% yprondidad por de!ao de la s#per'cie. (as topogra&ías s#per'cialesiniciales p#eden variar desde las cimas de las monta$as )asta los &ondos delos valles. * pesar de esto% existe #n n+mero de consideracionesgeométricas de dise$o y planeamiento !asadas en estos. (a fgura 1 es#na representación diagramática de #n vol#men de tierra en la s#per'cieantes y desp#és del desarrollo de #na mina a tao a!ierto.

Figura 1. Cambio Geométrico en la creación de un tajo.

El c#erpo mineral es minado desde la cima% !aando en #na serie de capas)ori,ontales de espesores #ni&ormes llamados !ancos. El minado comien,acon la cima del !anco )asta desp#és "#e se )aiga desc#!ierto #n áreas#'ciente del s#elo se p#ede empe,ar con el minado de la sig#iente capa.El proceso contin+a )asta "#e se alcance el nivel del &ondo del !anco y selogre el dise$o 'nal del tao. Para poder acceder a los di&erentes !ancos sede!e de crear #na carretera o rampa. El anc)o e inclinación de la rampa

depende del tipo de ma"#inaria "#e se va a #tili,ar. -e de!e crear tal#desesta!les y mantenerlos así d#rante la creación y operación del tao. Eláng#lo del tal#d es #n parámetro geométrico importante el c#al tiene #nimpacto económico signi'cante. (a explotación a tao a!ierto es altamentemecani,ada. ada pie,a de la ma"#inaria minera está asociada con s#propio tama$o &ísico% pero tam!ién con el espacio "#e re"#iere para operare'cientemente. Existen e"#ipos complementarios de per&oración% carg#ío ytransporte los c#ales re"#ieren #na cierta cantidad de espacio de tra!ao.Este espacio re"#erido es tomado dentro de los cálc#los c#ando se estádimensionando los llamados !ancos de tra!ao. /isto de am!os p#ntos de

vista tanto económico como operacional% ciertos vol+menes tienen o

0niversidad 1acional de r#illo


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de!erían ser removidos al menos antes "#e otros. Estos vol+menes tienen#n cierto tama$o mínimo y #n tama$o óptimo.

Geometría Básica del Banco

El componente !ásico de extracción en #na explotación a tao a!ierto es el4anco. (a nomenclat#ra del !anco se m#estra en la fgura 2.

Figura 2. Partes de n banco.

ada !anco tiene #na s#per'cie s#perior e in&erior separados por #nadistancia " ig#al a la alt#ra de !anco. (as s#per'cies s#!5verticalesdesc#!iertas son llamadas caras o &rentes del !anco. Estos son descritos porel pie% la cresta y el áng#lo del &rente 678 9ángulo promedio que el frente

hace con la horizontal). El áng#lo de la cara del !anco p#ede variarconsidera!lemente con las características de la roca% orientación de la cara



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y las prácticas de volad#ra. En taos de rocas más d#ras varía entre desde!!" )asta #$". 0n típico valor inicial p#ede ser %!". Esto de!e serempleado con c#idado p#esto "#e el áng#lo de la cara del !anco p#edetener #n mayor e&ecto en el áng#lo del tal#d total.

1ormalmente las caras de los !ancos son explotados tan empinados comosea posi!le. * pesar de eso% de!ido a la variedad de ca#sas existe #na grancantidad de bac& brea& 'sobrerotura( es decir )or causa de la*oladura *uelo un e+ceso de material , obtengo un ángulodi-erente al )laneado. Esto es de'nido como la distancia de la crestaact#al esta retrocedida de la cresta dise$ada. En la fgura / se m#estra #ndiagrama de distri!#ción de &rec#encias ac#m#lativas de áng#los promediode la cara del !anco.

Figura /. 0istribución de -recuencias acumulati*as de ángulos )romedio de la caradel banco.

(a s#per'cie más !aa del !anco es llamada el piso del !anco. El anc)o de!anco es la distancia entre la cresta y el pie medido a lo largo de las#per'cie s#perior. El anc)o de la orilla del !anco 9ban& idt es laproyección )ori,ontal de la cara del !anco.

Existen varios tipos de !ancos. 0n !anco activo o !anco de tra!ao9or&ing benc; es a"#el "#e está siendo minado. El anc)o o apert#ra "#ese extrae del !anco activo es llamado el corte 9te cut. El anc)o del !ancoactivo #$ es de'nido como la distancia de la cresta del piso del !anco a lan#eva posición del pie desp#és de "#e se )aya extraído el corte. Figura 3.



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Figura 3. 4ección a tra*és de un banco acti*o.

0n cálc#lo detallado de las dimensiones del !anco de tra!ao y corte 'cutand or&ing benc se enc#entra en la sección 5inimum re6uiredo)erating room -or )arallel cuts.

=esp#és de "#e el corte )a sido removido% permanece #n !anco deseg#ridad o Catc benc de anc)o -4.

Figura !. Funcionamiento de los bancos de seguridad.

El propósito de estos !ancos es para>

a. *c#m#lar material "#e se desli,a de los !ancos s#periores.!. =etener el desli,amiento progresivo )acia a!ao de grandes peda,os

de roca.



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=#rante la extracción primaria% #n !anco de seg#ridad es generalmentedeado en cada nivel. El anc)o varía con la alt#ra del !anco. Generalmenteel anc)o del !anco de seg#ridad es los 27/ de la altura del banco. En laetapa 'nal de vida de la mina% los !ancos de seg#ridad son alg#nas vecesred#cidos en anc)o alrededor de 17/ de la altura de banco. *lg#nas

veces se optan por !ancos do!les "#e son deados a lo largo de la pared'nal del tao. Figura %.

Figura %. Bancos dobles en los límites del tajo fnal.

Estos son !ancos de alt#ra do!le los c#ales consec#entemente permiten% en#n áng#lo total de tal#d dado% #n !anco de seg#ridad +nico de do!le anc)o(de ahí que tenga una buena capacidad de seguridad). * lo largo delcontorno 'nal del tao se )ace #na volad#ra c#idadosa para mantener lascaracterísticas de eser,os del maci,o rocoso. *dicionalmente% son&rec#entemente colocados !ermas (apilados) de materiales "#e!rados a lo

largo de la cresta para mantener la seg#ridad de los !ancos. Esto ncionacomo #na ,ana o c#neta entre la !erma y el pie del tal#d para atrapar lasrocas desprendidas. 4asado en est#dios so!re desprendimientos de roca)ec)o por @itc)ie 9AB?3;% all 9ABC?; reali,o recomendaciones para eldise$o de la geometría del !anco de seg#ridad dados en la tabla 1D eil#strado en la fgura 8.

*(0@* =E4*1O 9Metros;

O1* =E IMP*O9Metros;

*(0@* =E 4E@M*9Metros;

*1HO =E 4E@M*9Metros;

*1HO MI1IMO=E( 4*1O

9Metros;

A< 3.< A.< : F.<3 :.< 2


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Figura 8. Geometría del Banco de 4eguridad 'Call( 1:#%.

(a !erma de seg#ridad está tam!ién a la i,"#ierda 9fgura # a lo largo del!orde externo de #n !anco para prevenir "#e los camiones y otrasmá"#inas de apoyo se deslicen. Esto sirve prácticamente ig#al como #na!arandilla de g#arda en p#entes y a#topistas elevadas. 1ormalmente elapilado tiene #na alt#ra mayor o ig#al al radio de las llantas. (a inclinaciónde la !erma es alrededor de /!; 'ángulo de re)oso.

Figura #. Bermas de 4eguridad en el borde del banco.



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C


Hoy en día en grandes taos a!iertos !ermas medias son tam!ién creadosen el centro de las pistas de transporte. En este li!ro la pala!ra !erma es#sada para re&erirse a los apilados de materiales rocosos #sados parameorar la seg#ridad de la mina. Otros #tili,an la pala!ra 6!erma8 como #nsinónimo de !anco.

En la extracción de #n corte% las per&oradoras operan en la s#per'cies#perior del !anco. (os cargadores y camiones terminan el tra!ao en el pisodel !anco.

0n n+mero de di&erentes &actores in#yen en la selección de lasdimensiones del !anco. (a alt#ra de !anco se convierte en la decisión!ásica #na ve, "#e son esta!lecidas el resto de las dimensiones. 0na alt#racom+n de !anco en grandes taos a!iertos de )oy en día es !$ )ies '1!metros. Para taos más pe"#e$os el valor de!e ser de 3$ )ies '12metros. Para depósitos pe"#e$os de oro el valor típico p#ede ser 2! )ies'8.! metros. 0na pa#ta general es "#e la alt#ra de !anco de!e estar a laalt#ra del e"#ipo de carg#ío. #ando #samos palas% la alt#ra de !anco de!eestar dentro de la alt#ra máxima de excavación. Para palas de : ,d / decapacidad mostradas en la fgura :% se nota "#e la alt#ra máxima de cortees 3/< %


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B


Estas dimensiones p#eden variar ligeramente dependiendo de la selecciónde la c#c)ara.

*ng#lo de alcance :


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Figura 1$. >ltura de alcance como una -unción del tama?o de cucaron.

En #n tiempo% las alt#ras de !anco eron limitadas por la prondidad deper&oración. (as per&oradoras modernas tienen eliminadas en gran partetales restricciones. -in em!argo en grandes minas a tao a!ierto% por lomenos% es desea!le "#e los taladros se per&oren en #n solo paso. Esto

signi'ca "#e la per&oradora necesita tener #na alt#ra de mástil o torre los#'ciente para aloar la alt#ra de !anco más la so!re5per&oración re"#erida.

0n depósito de espesor T p#ede ser extraído de m#c)as maneras. =os deestas posi!ilidades se m#estran en la fgura 11.

Figura 11.0os escenarios di-erentes de altura de banco.

a. 3 !ancos de

Menos selectividad 9combinacin de un alto ! bajo grado ! mineralesde diferentes tipos).

Mayor dil#ción (combinacin de mineral ! desmonte). Menos l#gares de tra!ao% de a)í "#e exista menos exi!ilidad.

al#des de tra!ao mas acogedores% ma"#inarias grandes re"#ieren#n signi'cante l#gar de tra!ao para poder operar e'cientemente.



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A A


Por otro lado% tales !ancos proporcionan>

Menor instalación de e"#ipos% de esta manera menor tiempo enmantenimiento.

Meora en el potencial de s#pervisión.

*lto mpet# de minado% grandes volad#ras signi'can "#e másmaterial p#ede ser operado en #n tiempo dado. *ltas e'ciencias y prod#ctividades asociadas con ma"#inas grandes.

#ando se esta considerando la geometría del !anco los pasos "#e sesig#en son>

A. aracterísticas del deposito (tonelaje total" grado de distribucin"#alor" etc.) dictan #n en&o"#e geométrico seg#ro y #na estrategia deprod#cción.

2. (a estrategia de prod#cción prod#ce diariamente tasas de prod#cción

de mineral $ desmonte% minado selectivo y re"#erimientos demesclado% n+mero de l#gares de tra!ao.3. (os re"#erimientos de prod#cción cond#cen a #n con#nto de e"#ipos

seg#ros (tipo ! tama%o de &ota de #ehículos.):. ada con#nto de e"#ipos tiene #na cierta geometría óptima

relacionada.


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0iagramasde la distancia de *isibilidad )ara cur*as *erticales , ori@ontales.



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=onde>

0 Q *nc)o de la vía del ve)íc#lo 9centro a centro de los neumáticos)" )ies.

R* Q *nc)o del so!resaliente delantero% )ies. R4 Q *nc)o del so!resaliente trasero% )ies. Q Espacio li!re lateral total. Q anc)o extra "#e se tiene en c#enta de!ido a di'c#ltad del

maneo de c#rvas% )ies.

(*-IRI*IO1 =E( *1HO =E(/EHI0(O

@*=IO =E /O(EO (pies)

A AB.2 2:.:33 1*: 3C.CC

>ncos de caminos7carreteras en cur*as.



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A :


>ccesos al 5ineral

0no de los temas del c#al se )a escrito poco en los li!ros de minado% esacerca de los accesos &ísicos iniciales al c#erpo mineral. AComo debe unoem)e@ar el )roceso de minado O!viamente el acceso depende de latopogra&ía del terreno circ#ndante. Para iniciar el tema se p#ede as#mir "#ela s#per'cie es llana. (a vegetación presente )a sido removida #nto con latierraSarenaSgrava so!rep#esta. En este caso p#ede se p#ede as#mir "#e elc#erpo mineral tiene #n diámetro de 8$$ )ies% 3$ )ies de espesor%pendiente lisa y esta desc#!ierta de!ido a la remoción de la tierraso!rep#esta. El mineral es d#ro% por lo "#e se re"#iere de per&oración yvolad#ra. El minado de este !anco se m#estra en la fgura 12.

Figura 12. jem)lo de la geometría de un cuer)o mineral.

-e necesita esta!ili,ar en el c#erpo mineral #n &rente de cavado vertical

antes "#e empiece #na mayor prod#cción. *demás de!e de crearse #narampa "#e permita los accesos de camiones y cargadores. 0n corte deadoó caído 'dro) cut es #sado para crear el &rente de "#e!rado vertical y losaccesos de la rampa al mismo tiempo. (as condiciones de volad#ra estánaltamente limitadas por"#e los taladros de volad#ra vertical están siendodisparados sin #na cara vertical li!re. (os movimientos de la roca sonprincipalmente verticales% con varios movimientos +nicos limitados )acia #nlado. Para crear condiciones de excavación satis&actorios% son pre&eridos lostaladros de volad#ra normalmente espaciados de manera cerrada. Paraacceder al c#erpo mineral% se de!e manear la rampa mostrada en la fgura

1/.

Figura 1/. >ccesos de la ram)a )ara el ejem)lo del cuer)o mineral.



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enemos # D de gradiente y #n anc)o de %! )ies. *#n"#e no esgeneralmente el caso% se de!e as#mir paredes verticales. Para alcan,ar los3$ )ies de prondidad deseados% la rampa tiene "#e ser de !$$ )ies delongit#d en #na proyección )ori,ontal. 1o existe #n ac#erdo general so!recomo de!e ser per&orado y volado el dro) cut . *lg#nas empresas per&oranenteramente el corte con taladros de la misma longit#d. Entonces (aprimera parte de la rampa yace con roca "#e )a sido volada mientras "#e laparte 'nal permanece pendiente. En el dise$o mostrado en la fgura 13 el

dro) cut )a sido repartido en / )artes.

Figura 13. 0ise?o de *oladura )ara la e+ca*ación de la ram)a.

ada #no es volado y cargado antes de tratar de )acer otro disparo. -e#tili,an taladros de % &'()) de diámetro per&orados rotatoriamente. (aprondidad mínima del taladro es de 1! )ies. Esto se mantiene por encimade los primeros :$ )ies de la rampa. (a prondidad mínima se mantienel#ego en 8 )ies por de!ao del &ondo del corte 'nal deseado. -e #tili,a #n

patrón escalonado 'staggerd )attern de taladros.



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A ?


El anc)o mínimo del escalonado esta controlado en gran parte por lasdimensiones de la ma"#ina de carg#ío "#e esta siendo #sada. En esteeemplo% se as#me "#e la ma"#ina de carg#ío es #na pala de % yardas* decapacidad mostrada diagramáticamente en la fgura :.

Por lo general en los límites de estrec)o del dro) cut son importantes lassig#ientes dimensiones de la pala>

N% el radio de tolerancia de la estr#ct#ra giratoria. % @adio de tolerancia 5 alcance de la polea. G% @adio del nivel del piso. E% @adio de orte máxima.

omo se p#ede ver en la fgura :% estos son>

N Q ABKBKK

Q :KKK G Q 3

Anc+o m,nimo - 1%)%)) / 23)3)) - 4%)%))



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A F


Esto es tal "#e% la parte delantera y trasera de la ma"#ina p#edan limpiarlos !ancos en los dos lados% como si girara en torno a los modos deexcavado y vertido.

El radio máximo de excavado del nivel del piso es #sado para indicar el

anc)o máximo del dro) cut( para "#e la pala tra!ae a lo largo de #natrayectoria de corte. El valor máximo es a"#el en el c#al la c#c)ara p#edeser movida )ori,ontalmente )acia aera% de este modo se lleva aca!o lalimpie,a del piso.

El anc)o máximo del corte en el nivel del piso p#ede ser>

>nco má+imo del corte ')iso E 2 + /!nco má+imo de corte ')iso E 81 )ies

>nco má+imo de corte 'cresta E 1$: )ies

Para áng#los típicos de tal#d de corte "#e están entre ?L a CL% el máximoanc)o de corte al nivel del piso es #na dimensión controlada. #ando latrayectoria de corte esta de!ao del corte y la pala está excavando a am!oslados% el radio de máximo del piso y el radio minimo de la cresta serian>

=adio má+imo de )iso E /!


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Figura 1!. >nco mínimo de la geometría del dro) cut con una )ala alternando delado a lado.

El dro) cut #s#al se m#estra desde la fgura 1% > )asta la fgura 1% donde la pala se m#eve a lo largo de la línea central de corte y p#edeexcavar a am!os lados. -e p#ede notar "#e la pala p#ede girar en variosáng#los para poder alcan,ar al camión. En am!os casos la geometría del

!anco activo en este escenario es caracteri,ado por estrec)as condicionesde tra!ao.



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A B


Figura 1%. Geometría del anco mínimo del dro) cut con la )ala mo*iéndose a lolargo de la línea central.

-e p#ede considerar dos #!icaciones para el dro) cut7ram)a. El primero9caso *; está completamente en desmonte circ#ndante en el tao. -e deseatener #n piso de rampa en el &ondo del mineral )asta "#e alcance elcontacto mineral5desmonte. Esto se m#estra en la fgura 18.

Figura 18. ista isométrica de la ram)a en desmonte a)ro+imándose al cuer)omineral.

El vol#men de desmonte removido en la exca#acin de la rampa es'



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2 G


olumen de ram)a E

1

2∗ H ∗100 H

g∗ Rw

=onde>

@T Q *nc)o promdeio de la rampa. H Q alt#ra de !anco. g Q gradiente de la via 9U;.

Para este caso seria>

olumen de ram)a E

1

2∗(40)2∗100∗65

8=650000 pies

3

El desmonte de!e ser removido antes "#e el mineral. -in em!argo en estaparte todo el mineral sera removido. -i se as#me "#e el c#erpo mineralp#ede ser extraido con c#erpos verticales% entonces el vol#men de mineralseria>

olumen de mineral Eπ ∗ D

2

∗ H

4=π

4∗(700 )

2

∗40=15400000 pies3

*l ir entrando al yacimiento minero se de!e proceder con #n &rente cada ve,mas amplio. 'fgura 1#.

Figura 1#. =e)resentación diagramática de la e+)ansión del minado -rontal.



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omo el &rente se amplia% el n#mero de ma"#inas cagadores con los c#alesse p#ede operar e&ectivamente en el "#e mismo tiempo se incrementa. Poreso la capacidad de prod#ccion para el nivel varia con el tiempo.

En res#men para esta rampa practica 9case A)'

0esmonte remo*ido 'camino E %!$ $$$ pies3

5ineral e+traído E 1! 3$$ $$$ pies3

Porcentaje de mineral e+traído E 1$$ D

Otra posi!ilidad (caso B) como se m#estra en la Figura 1: es #!icar larampa en mineral en l#gar de #!icarla en desmonte. Esto podría se )ec)ocomo #n corte en pendiente (drop cut) como se vio anteriormente. Elvol#men removido es o!viamente el mismo "#e el anterior pero a)ora esmineral. omo el material es mineral p#ede ser procesado y de ese modolas ganancias son o!tenidas antes. En la parte in&erior de la rampa% el &rentede extracción se incrementa grad#almente en longit#d 'Figura 2$.O!viamente la desventaa es "#e c#ando se completa el minado% #nacantidad de mineral permanece de!ao de la rampa. Esta cantidad es ig#alal desmonte extraído en el caso *.

Figura 1:. bicación de Corte en )endiente7=am)a en mineral.

Figura 2$. +)ansión del -rente de minado.

*sí% los dos p#ntos importantes "#e de!en adoptarse son los sig#ientes>



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-i la vía de transporte o acarreo se )ace era de los límites del pitplaneado% entonces se de!e extraer #na cantidad adicional dematerial ig#al al vol#men "#e la vía.

-i la vía de transporte o acarreo se )ace dentro de los límitesplaneados originalmente% entonces se de!e dear en el l#gar #na

cantidad de material ig#al al vol#men de la vía.

En l#gar de #na vía recta como se m#estra en el caso *% se de!e considerar#na vía c#rvada como la mostrada en la fgura 21. on la excepción de laparte 'nal% la via esta totalmente )ec)a en desmonte. (a vía p#ede ser#!icada de manera "#e el VmineralW deado esté en el grado más po!re 9ley!aa;.

Figura 21. =am)a em)e@ando en desmonte , terminando en mineral.

-#pongamos "#e el pit no se compone solo de A !anco alto% sino "#e secompone de 2 !ancos como se m#estra en la fgura 22. (a idea es

o!viamente )acer la rampa de!ao del nivel de mineral y esta!lecer el ratiode prod#cción deseado. Entonces mientras el minado está en proceso en elnivel A% la rampa p#ede ser extendida en mineral al nivel in&erior como sem#estra en la fgura 2/D )aciendo #n corte en pendiente 'dro) cut ;. odoel mineral "#e se enc#entra de!ao de la rampa esta o!viamente!lo"#eado. Para #na operación de !ancos m+ltiples. El procedimientocontin+a como se m#estra en la Figura 23. engamos en c#enta "#e% eneste eemplo% #na sección plana con #na longit#d de 2 pies se )a deadoentre los segmentos de descenso. (a rampa tiene &orma de espiral y cadaparte del espiral se a#sta más con&orme el pit se prondi,a. En este

eemplo% el pit podría alcan,ar #na prondidad 'nal simplemente por"#e larampa a!arcó todo el espacio disponi!le del área de tra!ao.

Figura 22. 4ección a tra*és de una mina de dos bancos.



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Figura 2/. 0os secciones de ram)a con e+)ansión del )it.

Figura 23. ista en )lanta mostarndo ubicaciones de la ram)a)ara cincobancos de minado.

En la Figura 2! se m#estra #na sección vertical del pit 'nal con el c#erpomineral s#perp#esto. Para este dise$o partic#lar donde solo el segmentoinicial de la rampa esta en desmonte% #na gran parte del c#erpo mineral es!lo"#eado. -in em!argo la cantidad de desmonte removido es mínima.

Figura 2!. ista en sección mostrando reser*as blo6ueadas )or ram)as.

0n dise$o alternativo p#ede ser c#ando la rampa esta so!re el desmonte ytodo el mineral es removido. Para )acer esta constr#cción se empie,a eldise$o de la vía en el !anco más !ao y se tra!aa en retroceso o retirada.Este eercicio es deado para el lector.

El dise$o act#al estará generalmente en alg+n l#gar entre estas dosalternativas con la parte más alta de la rampa so!re el desmonte y la partemás !aa en mineral. -e p#ede empe,ar la excavación removiendo primeroel mineral% meorando así el cas) oT 9#o de caa;.



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=#rante la vida de la mina% el desmonte será removido mientras el accesoprincipal es grad#almente trasladado )acia el exterior.

En res#men>

P#ede )a!er vol+menes considera!les asociados con el sistemaprincipal de rampas.

(a #!icación de la rampa cam!ia con el tiempo. En los niveles s#periores del pit. (a rampa esta so!re desmonteD en

los niveles más !aos esta so!re por el mineral. (as consideraciones de #o de caa son a&ectadas signi'cativamente

por la coordinación 9timing; de las rampas. El stripping ratio% el porcentae de extracción y la extracción en

general son ertemente a&ectadas por la geometría de la vía detransporte o acarreo 9anc)o y calidad de vía;.

(os cortes en pendiente 9drop c#t; son #sados en todos los niveles paracrear #n n#evo !anco. (as Figuras 2%> 2%0 m#estran los pasos desde elpit act#al in&erior )asta el minado era del nivel. En la Figura 28 sem#estra "#e &rec#entemente la rampa es extendida directamente era dela rampa act#al y cierra la pared del pit existente. En la Figura 2# sem#estra isométricamente #na operación de carg#ío en dos niveles% en esteeemplo relativamente simple% la rampa de acceso de am!os niveles es&ácilmente vista.



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Figura 2%. ista en )lanta de un )it in-erior actual mostrando el corte en )endiente , la e+)ansión de minado '5c Hilliams( 1:!:.



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Figura 28. +tensión de la ram)a actual cerrando la )ared del )it '5c Hilliams(1:!:.

acimiento minas sur.

Figura 2#. ista isométrica de minado simultaneo en *arios ni*eles '9amroc&(

1:8#.

Hay m#c)os eemplos donde el c#erpo de mineral se enc#entra en m#c)osterrenos accidentados. (a fgura 2: m#estra el diagrama de #n casoposi!le% donde el acceso al c#erpo mineral es retrocediendo 9p#s)ing !acX;por la pendiente. omo se m#estra en la 'g#ra% primero se esta!lece laalt#ra de los !ancos. En este caso la alt#ra de !anco es


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2 F


Figura 2:. 0e)ósito locali@ado en terreno accidentado.

-i el tal#d está comp#esto de material s#ave% entonces #n tractor p#ederemoverlo sin ay#da adicional 'Figura /$. Para tipo de roca más d#ra%removerlo previamente p#ede ser s#'ciente. -in em!argo si la roca es d#rao el tal#d es empinado% la per&oración y volad#ra pro!a!lemente seránnecesarias para el primer corte. Generalmente se #san tipos deper&oradoras con canales de aire. Estas p#eden per&orar en ,onas de m#c)adi'c#ltad y p#eden llevar consigo s#s propias compresorasSgeneradoras deaire.

Figura /$. Creando el acceso inicial7bancos 'Jicols( 1:!%.

omo se m#estra en la Figura /1 #na pala p#ede ser #sada en l#gar de#n tractor para nivelar el tal#d. El corte es ampliado por cortes s#cesivos)asta conseg#ir la alt#ra completa del !anco.



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2 C


Figura /1. 4ideill cut con )ala 'Jicols( 1:!%

0na ve, "#e estos !ancos iniciales están constit#idos% se procede con elminado de todas las caras con volad#ra vertical de los taladros.O!viamente los !ancos s#periores tienen "#e ser avan,ados antes "#e

los in&eriores.

Figura /2. 4ecuencia de corte con )ala cuando se inicia el banco en un terrenoaccidentado.

El contorno del pit 'nal para esta sección se m#estra en la Figura //. Ellector de!e considerar la sec#encia del desarrollo del pit y el p#ntodonde el corte en pendiente 9drop c#t; podría ser #sado.



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2 B


Figura //. Contorno de )it fnal su)er)uesto en una sección.

Proceso de e+)ansión del )itKIntroducciónK

#ando el corte en pendiente 9drop c#t; )a alcan,ado el áng#lo deseado% elcorte es ampliado lateralmente. (a fgura /3 m#estra los pasos.Inicialmente 'Figura /3 > el área de operación es m#y limitado. El camiónde!e girar y parar en la parte alta de la rampa y l#ego regresar a la parte!aa de la rampa% a la ,ona de regio de los cargadores.

Figura /3. Pasos detallados en el desarrollo de un nue*o ni*el de )roducción'Carson( 1:%1



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3 G


#ando la parte !aa del pit )a sido expandido s#'cientemente 'Figura3./3 B% el camión p#ede girar alrededor de dic)a parte del pit. (#ego comoel área de tra!ao se )ace #n poco más amplia 'Figura 3./3 C alg#noscargadores p#eden ser #sados al mismo tiempo. (a longit#d de cara óptimaasignada a la ma"#ina varia con el tama$o y el tipo en #n rango de 2 a


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3 A


Figura /%. 5o*imiento de la )ala a la )osición de corte ad,acente.

Figura /8. 0os )alas trabajando en el mismo -rente.

Figura /#. Corte )or reali@ar )ara com)letar la cara.

Cortes 0ri*e b,

#ando la geometría de minado lo permite% otra posi!ilidad es el corteparalelo con drive5 !y. Esto se m#estra en la Figura /:. (a pala se m#eve



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transversalmente y en paralelo al &rente de excavación. Para este caso% elacceso de los !ancos para las #nidades de acarreo de!e estar disponi!ledesde am!as direcciones. Es altamente e'ciente para los tractores ycargadores. * pesar "#e el áng#lo movimiento promedio es más grande"#e para el corte &rontal% los camiones no tienen "#e retroceder )acia la

pala y el espacio se simpli'ca.

Figura /:. Corte )aralelo con dri*e b,.

Cortes )aralelos

(a expansión del pit )asta los niveles s#periores se logra generalmente#sando cortes paralelos. =e!ido a limitaciones de espacio% )ay solo accesoa la rampa desde #n lado de la pala. Esto signi'ca "#e los camiones seaproximan a la pala desde la parte trasera. (#ego paran% giran y regresan ala posición de carg#ío. *lg#nas veces )ay área para do!le posicionamientode camiones 'Figura 3$ y alg#nas veces solo para #n +nico ladeo 'Figura31.



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Figura 3$. Corte )aralelo con doble ladeo de camiones.

Figura 31. Corte )aralelo con un solo ladeo de camiones.

(a geometría del pit está comp#esta por series de compensaciones. al#descon mayor pendiente res#ltan en a)orro de costos de des!roce. Por el

contrario% se p#ede originar #n a#mento en el costo de operación% al red#cirel área de operación.

(a fgura 32 m#estra la sec#encia de posicionamiento +nico. El camión 2'Fig. 3.32B espera mientras la pala completa la carga del camión A%desp#és el camión A parte 'Fig. 3.32C y el camión 2 gira y para 'Fig.3.320 y regresa a posición 'Fig. 3.32. Mientras el camión 2 está siendocargado% el camión 3 se estaciona 'Fig. 3.32F. El proceso se repite. Enesta sit#ación am!os camiones y la pala de!en esperar ca#sar #nared#cción en la prod#ctividad total.



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3 :




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Figura 32. 4ecuencia de tiem)o mostrando la )ala cargando con un Lnico )osicionamiento.

(a sit#ación de do!le ladeo se m#estra en la Figura 3/. El camión A es elprimero en ser cargado 'Fig. 3/>.

El camión 2 llega 'Fig. 3.3/B y regresa a s# posición 'Fig.3.3/C% c#andoel camión 2 esta exactamente en s# l#gar la pala )a completado el carg#ío

del camionA. Mientras el camión A parte 'Fig.3.3/0 la pala comien,a elcarg#ío del camión 2. Mientras el camión 2 está siendo cargado% el camión 3llega y gira 'Fig. 3.3/ y regresa a posición 'Fig.3.3/F. Mientras elcamión 2 parte% la pala comien,a a cargar al camión 3 'Fig.3.3/G. onesta disposición no )ay espera de la pala y )ay menor espera de loscamiones% por lo tanto la prod#ctividad general del sistema es mayor "#epara el de #n solo ladeo. (a sec#encia es% por desgracia% no m#y a men#docomo la teoría s#giere. (as Figuras 3.3/M y 3.3/I m#estran dossit#aciones más típicas. *m!as p#eden ser red#cidas a través del #so de #ne&ectivo sistema de com#nicacionesSenvió.

Nrea mínima re6uerida )ara cortes )aralelos.

En la sección anterior e descrito el proceso &ísico por el c#al #n pit esampliado #sando cortes paralelos. En esta sección% el o!etivo serádeterminar la cantidad de área re"#erido para acomodar la longit#d de loscamiones y palas invol#cradas en la operación de carg#ío.

(a dimensión "#e se !#sca es el anc)o del !anco de tra!ao. El !anco detra!ao es el !anco en el proceso de minado. Este anc)o 9"#e es sinónimo

del término Zárea de operaciónZ; se de'ne como la distancia desde lacresta del !anco proporcionando el piso para las operaciones de carg#ío



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3 ?


)asta el pie del !anco "#e se crea c#ando el corte paralelo está siendoavan,ado.

Figura 3/. 4ecuencia de tiem)os 6ue muestra a la carga de la )ala con dobleladeo

(a cantidad mínima de l#gares en operación depende "#e si son A o 2camiones locali,ados al #tili,arse% con esto +ltimo o!viamente "#e sere"#iere algo más. El anc)o mínimo 9[4; es ig#al a la anc)#ra mínimare"#erida del m#ro de seg#ridad 9-4;% más el anc)o de corte 9[c; "#e seestá adoptando. Esto se expresa como>

HB E 4BOHC



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Figura 3/. 'Continuado

(a &orma más &ácil de demostrar estos principios invol#crados es a modo deeemplo. Por esto los sig#ientes datos s#p#estos lo )arán>

*lt#ra del !anco Q : pies Es necesario el m#ro de seg#ridad. (a distancia mínima entre el ne#mático y el m#ro de seg#ridad es de


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Figura 3/. 'Continuado

(a carga se reali,a con #na pala 4E A


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Figura 33. 4ección , *istas en )lanta a tra*és del banco acti*o.

Figura 3!. =e)resentación sim)lifcada de la berma de seguridad.

9a; entro de la pala )acia el centro del camión. Esto se s#pone"#e es el radio de descarga94; en #na alt#ra máxima%B E 3!


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: G


9c; (a dimensión del radio del nivel del piso 9G; es la distanciamáxima de la línea central de la pala "#e p#ede limpiar els#elo. En este caso>G E /!/Q E /!(2! -t

Esto será #sado como la distancia máxima del centro de la pala )acia el pie.

Paso 3. (a dimensión deseada del !anco activo se convierte>

HB E 9e O B O G E 21 O3!.! O/!.2! E 1$2 -t

Paso !. El anc)o de corte correspondiente es a)ora calc#lado. En este casose )a s#p#esto "#e la pala se trasladó por #n solo camino paralelo a lacresta. In&ormación del &a!ricante de la pala s#giere "#e el anc)o máximode corte 9[c; se p#ede estimar por>

H C E $.:$ + 2 + G E $.:$ + 2 + /!.2! E %/.! -t

Esto se aplica al anc)o de la pila de material roto. Por lo tanto% para permitir"#e se )inc)en y disparen los materiales d#rante la volad#ra% el dise$o delanc)o de corte de!e ser menor a este valor. *"#í se s#pone #n valor de ?pies.

Paso %. -a!iendo el anc)o del !anco activo y el anc)o de corte% el m#ro deseg#ridad res#ltante tiene #na anc)#ra>

4B E 1$2 %$ E 32 -t

Esto es el orden de la alt#ra del !anco 9: pies; "#e es #na regla de oro "#ea veces se emplea.

Paso 8. *lg#nos cálc#los de veri'cación se )icieron con respecto a otrasdimensiones.

a. (a alt#ra de corte máxima de la pala0 E 3/%Q E 3/.! -t

Es mayor "#e la alt#ra de los : \ del !anco. *sí% la pala se p#ede llegar a laparte s#perior de la cara del !anco para el desatado 9scaling;.

!. (a máxima alt#ra de corte de la pala 9E; E!3%Q E !3.! -t

=ado "#e el radio máximo del nivel del s#elo 9G; es

G E /!/Q E/!.2! -t

El áng#lo de la cara más plano podría ser ampliado 'fgura 3%



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: A


*ng#loQ

*sí% la pala p#ede ampliar &ácilmente los FY de la cara del !anco

Figura 3%. Ra geometría del banco7cara del banco )ara el ejem)lo.

(a dimensión de corte de!e ser comparado con el patrón de per&oración yvolad#ra "#e se #tili,a. En este caso partic#lar% los taladros son 12 173 p#lgadas de diámetro 9=e; y *1RO es el explosivo. 0tili,ando #na reglacom+n el !#rden 94; está dada por>

BE 2! S 0e712E 2!-t

El espaciamiento del taladro 9-; es ig#al al !#rden

4E 2! -t

*sí% dos 'las de taladros son apropiados para el anc)o del corte. 0na

prop#esta #n tanto simpli'cada se )a aplicado a la in"#iet#d de ladeterminación del anc)o del !anco activo. (as complicaciones s#rgenc#ando se examina el meor anc)o desde #n p#nto de vista económico.

omo se verá en la sección :.< el !anco activo es generalmente #no de #ngr#po de 3 a < !ancos "#e se extrae en con#nto. (os demás del con#nto%cada #no tiene #n anc)o ig#al a la de #n !anco de seg#ridad. omo el corteextrae la porción restante del !anco activo se red#ce a #n anc)o del !ancode seg#ridad. P#esto "#e el anc)o del !anco activo es aproximadamenteig#al a la anc)#ra com!inada de los otros en con#nto% tiene #n gran

impacto en el áng#lo total del tal#d. 0n !anco activo más amplio signi'ca"#e el áng#lo del tal#d es más parado% con los costos adicionales



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relacionados con el anterior S más el stripping% pero la e'ciencia dencionamiento del e"#ipo es mayor 9con menores costos relacionados;. Porotro lado #n !anco activo estrec)o tendría #n áng#lo total ec)ado% a costade la e'ciencia operativa. Por lo tanto% )ay otros &actores% además de losrelacionados con geometría de e"#ipos "#e de!en ser considerados.

4ecuencia de corte

En la sección anterior eron introd#cidos los términos Z!anco activo8%ZcortarZ y Z!anco de la seg#ridad8. on estos datos a)ora se aplicará a #neemplo sencillo en el "#e B pies de anc)o de corte de A pies de largose tomará de la pared derec)a del tao como se m#estra en la Figura 38.

Figura 38. Geometría inicial )ara el ejem)lo del encostillado ')us bac&

Figura 3#. Corte de minado desde banco 1

Figura 3:. Corte de minado desde banco 2

omo se p#ede o!servar la pared se compone de c#atro !ancos. odo el!anco A 94A; está exp#esta en la s#per'cie. 4ancos% 42% 43 y 4: son!ancos de seg#ridad de 3< pies de anc)o. El proceso comien,a con lala



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per&oración 'nali,ada de la s#per'cie s#perior de 4A. (os taladros "#e&orman el corte "#e se tomarán de 4A se per&oran y se v#elan 'fgura 3#.(a pala se despla,a a lo largo del s#elo del !anco 4A 9s#per'cie s#perior de42; y las cargas de los camiones "#e viaan tam!ién en esta s#per'cie. El!anco activo tiene #n anc)o de A2< pies. #ando el corte está completo la

geometría como se p#ede apreciar en la 'Figura 3:. El corte "#e setomarán de !anco 2 ya está per&orado y volado. (a pala se m#eve a lo largode la parte s#perior del !anco de 3 teniendo #na anc)#ra de corte 9[c;.0na parte del !anco 2 se mantiene como #n !anco seg#ridad. El proceso serepite )asta "#e se alcance el &ondo del tao. (a pala se m#eve )acia atrás)asta #n !anco y el proceso c#lmine. -i se as#me "#e se p#ede prod#cir#na pala A. toneladas S día% entonces la prod#cción total de estosc#atro !ancos es de A. toneladas S día% los c#atro !ancos asociados conesta pala se conoce como #na #nidad de prod#cción de la mina.

Geometría del talud en el tajo

Hay #na serie de Ztal#desZ "#e entran en el dise$o del tao. Es necesariotener c#idado para "#e no )aya consión en c#anto cómo se calc#lan y "#esigni'can. 0n tal#d ya )a sido introd#cido% "#e es el áng#lo de la cara del!anco 'Figura !$ se de'ne como el áng#lo &ormado con la )ori,ontal de lalínea "#e conecta el pie del !anco )asta la cresta. Esta de'nición de tal#d"#e va desde el pie )asta la p#nta de la cresta se mantendrá a lo largo deeste li!ro.

onsideremos a)ora el tal#d "#e consiste en < !ancos 'Figura !1.



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Figura !$. Geometría del muro de seguridad mostrando el ángulo de la cara del banco

Figura !1. >ngulo fnal del talud

El áng#lo "#e &orma la )ori,ontal de la línea "#e conecta la p#nta más!aa )acia la cima más alta es de'nido como el áng#lo 'nal del tao>



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omo se m#estra en la fgura !2 #na rampa de acceso con #n anc)ode A pies se enc#entra a medio camino del !anco 3% el áng#lo 'nal deltao se convertirá

omo p#ede verse% la presencia de la rampa en #na determinada seccióntiene #n enorme impacto en el áng#lo de inclinación 'nal. (a rampa deláng#lo total interior se rompe en 2 partes 'Figura !/% "#e cada #nop#ede ser descrito por los áng#los de inclinación. Estos áng#los sonáng#los interrampa 9entre la rampa de los áng#los;. En este caso

(a alt#ra del m#ro de la interrampa es de A2< pies para cada segmento.En general% la alt#ra de la pared de la interrampa y los áng#los por losdi&erentes segmentos de tal#d% no son los mismos. =esde #n p#nto devista de esta!ilidad de tal#des cada segmento interrampa seríaexaminado por separado.

Mientras la actividad de minado es en &orma descendente alg#nos!ancos activos se incl#irían en el áng#lo total fgura !3 m#estra #n!anco activo de A2< pies de anc)o% incl#ye como el !anco 2. El áng#lo

total del tal#d es a)ora>

El !anco activo se trata de la misma manera como #na rampa en c#antoa la interr#pción del tal#d 9inclinación;. (os dos áng#los interrampa "#ese m#estra en la fgura !!. En este caso>

(as alt#ras de los m#ros del interrampa son>

HI Q


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Figura !2. >ngulo fnal del talud con ram)a incluida



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Figura !3. >ngulo fnal del talud con el banco acti*o incluido.



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Figu

ra !!. >ngulo de la interram)a asociados con el banco acti*o

omo se m#estra en la Figura !8. *)ora )ay tres porciones del tal#d en lainterrampa. (as alt#ras de las paredes de la interrampa y los áng#los sonlos sig#ientes>



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< G


Figura !%. >ngulo fnal del talud con un banco acti*o , una sección de ram)a.



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-egmento A

-egemento 2

-egmento 3

En la Figura !8 el áng#lo 'nal del tal#d m#estra el contenido de #n !ancoactivo. 4ao alg#nas circ#nstancias tal ve, varios !ancos activos soninvol#crados en la extracción del tal#d. Figura !# m#estra el caso de #ntal#d de ? !ancos de los c#ales dos son !ancos activos de A2< pies deanc)o.En general 9áng#lo activo; está dada por

(a tal#d está asociado con cada gr#po de palas activas como se m#estraen la fgura !:. En este caso% es>

-i el n+mero de !ancos activos se incrementa a 3 del tal#d con ? !ancos% el

áng#lo 'nal se red#ciría a+n más. *sí% para mantener los áng#los deinclinación ra,ona!le% la mayoría de las minas tienen #n !anco activo para#n gr#po de : a < !ancos. *l 'nal del minado se desea dear el áng#lo 'naltan pron#nciado como sea posi!le. *lg#nos de los !ancos de seg#ridad sered#cen en anc)o% mientras "#e otros p#eden ser eliminados por completo.Para las paredes 'nales% el de anc)o !anco de aproximadamente A S 3 de laalt#ra del !anco es de #so com+n. Por eemplo% tenemos #na alt#ra de!anco de


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-i la cara del +ltimo !anco podría )a!er sido cortado en B L en l#gar de

F< Y% el +ltimo áng#lo de inclinación total del tao seria>

Es m#c)o más pro!a!le "#e los áng#los de la cara 'nal de ? Y y los !ancosde seg#ridad de 2 pies de anc)o. Esto da>



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Figura !#. >ngulo del talud fnal conteniendo 2 bancos acti*os

Figura !:. 9alud )or cada gru)o de trabajo



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Figura %$. >ngulo del talud fnal del tajo

*#n"#e gran parte con respecto a los áng#los del tal#d 'nal tiene "#e vercon la estr#ct#ra de la roca% el c#idado en la limpie,a p#ede tener #n

impacto importante.

1. consideraciones geometricas en el diseño y planeamiento de tajo abierto

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