DISEÑO PARA RELLENO CEMENTADO

Curso : Servicios e Instalaciones Mineras

Profesor : Ing. Víctor Ramírez

EAPIM - UNMSM

RELLENO DE TAJOS EN LA MINERÍA

La utilización del relleno con resistencia es un elemento clave en la mayoría de los métodos de minado exitosos de alta extracción. La calidad de relleno y la velocidad de colocación controlan la velocidad de producción. Estos requerimientos han llevado al desarrollo de rellenos cementados.

Antes de discutir el rol del relleno cementado, mencionaremos algunos tipos de relleno más usados en minería:

•Relleno hidráulico

•Rock fill

•Paste fill

•Relleno cementado

RELLENO CEMENTADO

Básicamente conformado por los componentes del hormigón factible de ser utilizados como rellenos cementados subterráneos, requieren ser investigados en sus características físicas y contenido de sulfatos y cloruros para determinar su idoneidad y la dosificación optima de ellos en cuanto a resistencia deseada, la fluidez, durabilidad y la economía.

El ciclo de relleno cementado es el siguiente:

• Preparación de agregados (gravas y arenas) en la planta de agregados.

• Dosificación y preparación de mezcla en la planta de concreto.

• Transporte y colocación en la zona de tajos.

CONDICIONES PARA SU APLICACION

• En yacimientos de potencias entre 5 a 35 m.

• En yacimientos con buzamientos verticales o próximos a ella.

• En macizo rocoso de alta y media competencia.

• En yacimientos cuyo método de explotación sea compatible con el método por subniveles.

SISTEMA DE RELLENO

Sistema de relleno consta de una planta de concreto, cuyo componentes son: •Balanza electrónica •Faja transportadora •Tolva de recepción de materiales •Tolva de pesaje •Mixer de 4m3

• Una caseta de control Donde un obrero especializado realiza las operaciones de pesaje y mezclado del material de acuerdo al diseño de mezcla proporcionado por el Laboratorio de Concreto.

Operación superficial

El material de cantera es seleccionado, a través de una zaranda de malla de 2 ½ “, todo el material pasante es transportado a la cancha de agregados contigua a la planta de Concreto, por otro lado, el relave proveniente de planta concentradora el cual es cicloneado con el objeto de que el material grueso resultante de este proceso sea utilizado como material fino en el relleno. Debajo del mixer de planta de concreto, espera un volquete con cual recibe el relleno preparado transportado a una chimenea en interior mina.

Operación Subterránea

Luego, se transporta la mezcla hacia interior mina, el material es descargado hacia una chimenea y luego a la zona de producción. En este nivel un scoop recoge la mezcla y la deposita a otra chimenea, en la cual nuevamente se desplaza en caída libre hasta el nivel de producción donde el tajeo necesita rellenarse.

SISTEMA DE RELLENO

11

OPERACIÓN DE LA PLANTA DE CONCRETO

A MINA

RESISTENCIA DEL RELLENO

La resistencia del relleno es controlada por una serie de factores como: • Composición y calidad del agregado • Graduación del tamaño del agregado y el porcentaje de finos • Angulosidad de las partículas del agregado • Contenido de cemento • Relación agua cemento • Contenido de humedad del agregado • Temperatura del agregado • Grado de mezclado entre la pulpa de cemento y el agregado • Técnicas de colocación y segregación de los materiales • Atrición del agregado durante el transporte y colocación • Tiempo en el lugar antes de su exposición

RESISTENCIA DEL RELLENO

La resistencia requerida por el relleno esta en función de los esfuerzos que serán generados dentro de la masa del relleno. A su vez estos son debidos a:

•Su propio peso

•Grado de arqueo entre las paredes rocosas sólidas

•Daños de la voladura / abrasión

•Movimientos del terreno

•El contenido de cemento en un relleno es el principal modificador de la resistencia, el cual puede ser fácilmente controlado en el sistema de relleno.

MATERIALES UTILIZADOS

Los materiales que se utilizaron fueron:

• Áridos

• Relave

• Agua

• Cemento

• Plastificantes

PRUEBAS DE LABORATORIO

En el laboratorio se analiza:

•Diseños de mezcla

•Contenido de cemento

•Contenido de Agua

Diseños de mezcla

En función a la granulometría del árido y del relave se procedió a efectuar una primera mezcla de árido grueso / árido fino en una proporción de 3/1; 3/2; 5/4; 6/3 y se procedió a verificar el comportamiento de esta mezcla en cuanto a: •Trabajabilidad •homogeneidad •Adherencia •Resistencia •Segregación •Cohesión •Exudación •Slump (Ensayo de consistencia del concreto)

Contenido de cemento El requerimiento mínimo de resistencia para este hormigón es de 2 Mpa el

cual sería utilizado como techo con luces hasta 4 metros y longitudes hasta 10 metros. Para esta resistencia se considero trabajar con una relación agua/cemento de 1.65 considerando un contenido de 10% de relave; para lo cual se consideró cuatro diseños básicos con los siguientes resultados:

AGUA CEMENTO f’c

a. 139 84 3.5 Mpa.

b. 119 72 3 Mpa.

c. 101 61 2 Mpa.

Contenido de Agua

La cantidad de agua libre en la masa del relleno tiene una fuerte influencia sobre la resistencia del relleno. Si existe exceso de agua, este tenderá a percolar a través de la masa del relleno, removiendo el cemento en suspensión. El exceso de agua puede ocurrir de diferentes maneras. Por ejemplo, si se ha permitido que los agregados lleguen a estar excesivamente húmedos (antes de ser mezclado con el agua de diseño) y no se haga la corrección del diseño por humedad, se obtendrá un slump mayor a lo diseñado así como debido a la presencia de agua subterránea en la chimenea de relleno, agua de filtración dentro del tajo, o debido a un pobre control de calidad durante el mezclado, el producto resultante será adversamente afectado. Teniendo como resultado segregación de la mezcla y una considerable reducción en su resistencia final

Al agua se le hicieron los siguientes ensayos:

Contenido de sulfatos

Contenido de cloruros

PH

PRODUCCIÒN DE RELLENO

PLANTA DE AGREGADOS En esta etapa se produce diferentes tipos de agregados a ser usados tanto en relleno como en sostenimiento. El método empleado para la producción de agregados gruesos es el de zarandeo, para lo cual se emplea un cargador frontal y se explota canteras en las faldas de los cerros. Donde se encuentra rocas de diversos tamaños, en proporciones arbitrarias de agregados finos y gruesos que nos proporcionan diferentes tipos de agregados para el relleno cementado.

PRODUCCIÒN DE RELLENO

PLANTA DE AGREGADOS

El agregado fino consiste en el relave que es obtenido mediante el cicloneo del relave total que elimina la planta concentradora mediante tubería hacia la relavera, y con un ciclón se separa el fino del grueso el cual se acopia y se traslada a las proximidades para que el material se seque, luego es trasladado hacia la cancha de agregados de la planta de concreto.

Materiales empleados:

•Piedra zarandeada para relleno. 3/8” < D < 2”

•Relave cicloneado para relleno -400 < D < 3/8”

PRODUCCIÒN DE RELLENO

PLANTA DE CONCRETO

La función de la planta es la de dosificar los agregados, el cemento y el agua por peso de acuerdo al volumen a preparar, pudiendo ser hasta 4 m3 por tanda, la que es mezclada y descargada en forma controlada y recepcionada por camiones volvo de 12 m3 de capacidad pero por cuestiones operativas solo transportan 9 m3 por viaje.

En esta etapa se prepara el relleno cementado para el método de minado, el cual cumple con las siguientes etapas: •Transporte de material de relleno cementado hasta el fill pass donde se realiza la descarga del material, el cual por gravedad baja hasta el nivel de las operaciones. •Recojo del material en el nivel de operaciones mediante scooptrams y transportado por estos hasta la zona de relleno. •Topeo por parte del scooptram y acomodo, con la finalidad de conseguir un óptimo contacto entre relleno y los contornos de la galería, evitando cavidades. •El control de medio ambiente durante el proceso de elaboración de concretos, en la Planta dosificadora se realiza mediante dos pozas de sedimentación para captar los residuos que pudieran haber en la fabricación de concreto y estos son limpiados semanalmente con una retroexcavadora y llevados a la relavera.

CONTROL DE CALIDAD DEL RELLENO CEMENTADO

• Durante el proceso de relleno, sistemáticamente se toman muestras que son ensayadas en el laboratorio de concreto.

• Muestreo de los los agregados para determinar contenido de humedad

• Reajuste de diseño de acuerdo al contenido de humedad que presentan los agregados

• Análisis granulométrico de los agregados

• Determinación del slump del concreto producido

• Muestreo para la elaboración de probetas

METODO DE EXPLOTACION

Mineral

Relleno

Cajas

Leyenda

Ciclo de Minado

1) Perforación Horizontal

(Crucero Superior e Inferior)

2) Perforación Vertical

(Taladros Largos)

3) Limpieza de mineral

4) Relleno

2) Perforación Vertical con Taladros Largos (Chimenea + Slot)

RELLENO RELLENO

RELLENO

METODO DE MINADO

FILL

WASTE

METODO DE MINADO

SUB NIVELES ASCENDENTES

CON RELLENO CEMENTADO

ORE

Descripción del Método de Minado

MINERAL

Nv. Inf.

Nv. Sup.

CP CT

RELLENO

1. Preparación

de Cruceros

METODO DE MINADO

SUB NIVELES ASCENDENTES

CON RELLENO CEMENTADO

ORE

WASTE

FILL

10 m.

Descripción del Método de Minado

2. Perforación y

Voladura

Chimenea

Nv. Inf.

CH

IME

NE

A

CT

RELLENO

Nv. Sup.

Nv. Inf.

CP

METODO DE MINADO

SUB NIVELES ASCENDENTES

CON RELLENO CEMENTADO

MINERAL

ORE

WASTE

FILL

Descripcion del Metodo de Minado

3. Perforación y

Voladura Tajeo

CH

IME

NE

A

RELLENO

Nv. Inf.

Nv. Sup.

CT CP

METODO DE MINADO

SUB NIVELES ASCENDENTES

CON RELLENO CEMENTADO

ORE

WASTE

FILL

Descripción del Método de Minado

RELLENO

MINERAL

Nv. Inf.

Nv. Sup.

4. Limpieza

de mineral

METODO DE MINADO

SUB NIVELES ASCENDENTES

CON RELLENO CEMENTADO

ORE

WASTE

FILL

Descripción del Método de Minado

RELLENO

RELLENO

Nv. Inf.

Nv. Sup.

5. Relleno

METODO DE MINADO

SUB NIVELES ASCENDENTES

CON RELLENO CEMENTADO

ORE

WASTE

FILL

CONCLUSIONES

• Esta tecnología de relleno es única en el Perú. Nos brinda una mayor eficiencia en los trabajos de relleno, permite la extracción del 100% del mineral reduce la dilución, y reduce costos operativos.

• La distribución de tamaños de partículas y contenido de agua, juegan un rol importante sobre la resistencia. Otro efecto importante que se observa son las mejores resistencias a la compresión comparadas con la mezcla de consistencia normales no se emplea aditivo y el tiempo en el ciclo de minado se puede manejar de acuerdo a las necesidades.

• No presenta contracción de volumen, Este aspecto es importante por que en interior mina con otros sistemas de relleno pueden presentar fisuras verticales por donde fallaría el relleno.

• A medida como avanza nuestro minado y nos encontremos a mayor profundidad el relleno cementado que utilizamos actualmente incrementa sus costos por el manipuleo con los equipos (scoops). Permite obtener en los tajos rellenados características homogéneas y nos da mayor dinamismo al sistema de relleno.