cantt - pert y cpm, mina atacocha

[Proyecto Nº 3]Control de Operaciones Mineras Ing, Grimaldo Saavedra Frias

2015Facultad de Ingeniería de Minas

Jhon Anderson Celi Aguilar

Facultad de Ingeniería de MinasProyecto Nº 3

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D E S A R R O L L O D E L M É T O D O D E M I N A D O R A I S E M I N I N G P A R A S T O P E 6 2 E N L A

U N I D A D M I N E R A S A N T A B Á R B A R A

ING. CELI AGUILAR JHON ANDERSON [email protected]

Compañía Minera Atacocha S.A.A. (Atacocha) fue constituida en febrero de 1936, con el fin de realizar explotación y exploración de yacimientos mineros de su propiedad o arrendados, para producir concentrado de plomo, zinc y cobre con contenido de plata.Actualmente la Unidad Minera Atacocha es la única en operación con una capacidad de 4400 Tpd. La compañía se encuentra clasificada como una empresa de mediana minería ubicándose en el mes de febrero del 2015 en la décima posición dentro de los productores locales de cobre y zinc.Desde Noviembre del 2008 forma parte del Grupo Milpo, como subsidiaria de Compañía Minera Milpo S.A.A, que posee 91.00% de la acciones respectivas con derecho a voto (a través de Milpo Andina Perú S.A.C), la cual a su vez, forma parte del importante grupo empresarial Votorantim.

FUNDAMENTACIÓN

Raise mining en Atacocha: alternativa de explotación

Ante la necesidad de explotar blocks de mineral con leyes marginales se requiere cambiar los tradicionales sistemas de producción.

Para este propósito, luego de evaluar y observar la geología y geomecánicas de los cuerpos más favorables para su mecanización, se propone en éstos el cambio de método de explotación. La alternativa de explotación propuesta, raise mining o "explotación por chimeneas", con perforación de taladros largos horizontales, aplicados a cuerpos irregulares con cajas de mediana competencia, se sujeta a las condiciones que requiere Atacocha:

-Mayor seguridad durante el laboreo.

-Control de la dilución en niveles moderados.

-Bajos costos de inversión y preparación (adecuando labores y usando equipo existente).

-Generar una producción mucho más rápida desde un comienzo.

En este contexto, el trabajo pretende mostrar las bondades que ofrece la aplicación de la técnica de perforación de taladros largos horizontales desde plataformas ubicadas en las chimeneas de explotación.


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ASPECTOS GEOLÓGICOS

En la unidad Santa Bárbara (materia del trabajo) se tiene la presencia de cuerpos metasomáticos de contacto con orientación norte a sur y mineralización emplazada en el contacto de la aureola de Skarn con el mármol, en el flanco oeste del intrusivo Ayarragrán.

La mena en estos cuerpos está conformada por esfalerita y pequeñas cantidades de galena y calcopirita.

MARCO GEOTÉCNICO DEL ÁREA

El área seleccionada para el desarrollo del minado masivo experimental se ubica en la zona sur de Santa Bárbara entre los niveles 4095 y 4154 y está conformada por el ore body Vasconia. Se ubica dentro de un halo de Skarn de aproximadamente 130 m de potencia entre las secuencias wollastonita-mármol a una distancia media de 70 m del intrusivo. No existen antecedentes mecánicos de calidad de roca para el área; las características de dureza y competencia se define a la zona metasomática como competente.

Los fracturamientos reconocidos por geología tienen:

a) Rumbo E-W Buzamiento 80°al norte

b) Rumbo N50°EBuzamiento75°alnoroeste

Sistemática de explotación en aplicación

El método de explotación común empleado es el corte y relleno ascendente con relleno detrítico e hidráulico indistintamente; sin uso de sostenimiento temporal (split set). La evolución bajo el mismo esquema vino de sistemas convencionales a semimecanizados y mecanizados.

PLAN GENERAL

OBJETIVOS

La alternativa de explotación que consideramos más adecuada propone:

-Mayor seguridad.

-Alta productividad.

-Bajos costos de producción.

-Posibilidad de hacer rentable la explotación de blocks marginales.

-Dilución en niveles moderados.

-Concentración de la producción.

-Baja inversión.

-Alta rentabilidad.

ALCANCES


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El diseño Stope 62 proyecta una producción regular de 960t/d con dos equipos de perforación y 18 hombres.

Se identifica y prioriza factores críticos para la optimización del método y, para enmarcar el manejo operativo de la producción, que favorecerá la mejora del proceso a fin de establecer posteriormente un plan de desarrollo estratégico.

CRITERIOS DEL DISEÑO

GEOMECÁNICOS

La roca encajonante es competente, soporta grandes cavidades. Las alteraciones son más intensas en las calizas (roca encajonante) y se manifiestan como recristalización, silicificación y silicatación. Antecedentes históricos en el área hacen mención de grandes cavidades que habiendo permanecido expuestas durante buen período de tiempo no han sufrido colapsamiento o subsidencias. Reservas -Ore body Vasconia

Block N° Toneladas % Pb

% Zn oz / tc Ag oz / tc Au

% Cu

Stope 62 A-l 150,000 0.41 3.85 0.60 0.017 0.57

recuperación de reservas

90 a 95%.

DILUCIÓN

La perforación Long Hole, en planos horizontales, Burden (1.5 a 2.0 m), controla los contactos durante el avance de la perforación. Muestreando lamas de perforación se podrá conocer dichas leyes. Informes de minas hacen mención de un 5% como porcentaje de dilución.

DISEÑO DE MINA

El diseño se acomoda a condiciones establecidas por antiguas labores de preparación del corte y relleno ascendente con equipo cautivo; estas labores se adecuan a las nuevas necesidades de operación con el objeto de bajar los costos de preparación.

Se pone especial atención a la ubicación de las chimeneas de explotación, así como a las diferentes labores en el nivel de acarreo.

La ubicación correcta de las diferentes labores de preparación facilitará el control de los contactos mineralizados durante los diferentes cortes en la explotación, así como también orientar los planos de perforación en forma casi transversal a los principales planos de fracturas, aspecto que favorecerá la fragmentación.

La explotación podrá iniciarse simultáneamente en dos frentes, de los extremos económicos norte y sur hacia un pilar central que será recuperado al final del proceso. La separación entre niveles (59m) favorecerá la aplicación del método que no necesariamente requiere relleno; de ser así, esta operación se realizará al final, una vez que se haya abandonado el área.


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CAPACIDAD DE EQUIPOS

El hecho de aprovechar antiguas labores de desarrollo de sección reducida, galerías de 2.4 x 2.4 m, limita el uso del equipo LHD de mayor capacidad. Actualmente se tiene (Scoop de 2.2 yd ) en el nivel de acarreo. En las chimeneas se requiere una sección mínima de 2.5 x 2.5 m, recomendable para el uso del equipo de perforación Long Hole (3.0 x 3.0 m); en nuestro caso se determina 2.80 x 2.80 m, con una plataforma estándar mínima de 2.40 x 2.40 m.

Planificación y evaluación de la producción

Inicialmente, durante la adaptación al nuevo método, se estima una producción de 960 t/d con el propósito de mejorar y así recomendar en el futuro una producción que permita asumir en forma eficiente la productividad con costos competitivos, incorporando conceptos modernos de minería (ver cuadro).

LABORES DE PREPARACIÓN

Durante esta etapa se puede escasamente distinguir:

-Galerías de transporte, sección 2.4 x 2.4 m, distancia de acarreo promedio de 70 m.

-Ventanas de extracción 2.4 x 2.4 m.

-Galería para alojar el equipo Alimak Raise Climber, sección 2.4 x 2.4 m.

-Chimeneas de explotación desarrolladas en mineral hasta el nivel superior, sección 2.80 x 2.80 m.

Tomando en consideración los niveles ya existentes en la mina, nivel de acarreo (Nv.4095) y nivel superior (Nv.4154), la altura del tajeo (59m) no impone restricciones y se ve favorecida la estabilidad de la excavación por la naturaleza del mineral y roca encajonante competente. Alturas de hasta 150m pueden ser fácilmente trabajadas si las condiciones de estabilidad de la roca así lo permiten. Esto da al método una gran ventaja económica comparativamente a otros.

Las secciones de las diferentes labores en el nivel de acarreo están diseñadas de acuerdo al tamaño del equipo LHD 2.2. yd . El volumen masivo de producción exige la necesidad de des quinchar las diferentes galerías para poder usar equipo de mayor capacidad (3.5 o 5 yd ). Las chimeneas de explotación se desarrollarán de tal manera que en el nivel inferior se ubiquen encima de los draw point y en medio de la estructura mineralizada. Durante el período de la producción el nivel superior será usado como acceso para el transporte de personal, materiales y para la instalación de servicios (agua, aire, etc.). En caso de usar el Alimak Raise Climber, el desarmado de ARC, después de la perforación y el cargado de explosivos, también se efectuará desde el nivel superior.

Raise mining en Atacocha: alternativa de explotación masiva


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EXPLOTACIÓN MINERA

-Método

-Altura del Stope

-Ancho del Stope (potencia)

-Longitud del Stope

-Ancho del pilar temporal

-Sostenimiento temporal

-Restablecimiento del equilibrio del macizo rocoso

-índice de preparación

-Producción diaria

-Desarrollos en mineral

-Desarrollos en desmonte

-Recuperación de mineral

-Dilución

-Reserva

Raise mining

59 m

15 -20 m

60 -80 m

15 m

Pilar central

Vacío (de ser necesario se rellena)

348 t/m

960 t (2 máquinas perforadoras)

70 %

30 %

90-95%

5%

150,000 t

OPERACIONES UNITARIAS

Perforación Long Hole horizontal.-La perforación se realiza en planos horizontales con una distribución de los taladros en forma ideal, concéntricamente desde la chimenea hacia los contactos y desde la parte inferior de la chimenea en forma ascendente; de esta manera es posible también empezar la voladura en la irte inferior de la chimenea independientemente de la perforación.

Sobre un patrón de perforación, el control de lamas de perforación posibilitará el control de contactos y, lo que es más importante, conocer leyes incluso antes del disparo.

Equipo de perforación.-El equipo de perforación puede acomodarse sobre plataformas del Alirnak Raise Climber o sobre plataformas fijadas a un winche de izaje en el nivel superior (Jora Lift). La dimensión de la .chimenea condiciona el tipo de equipo y básicamente la perforadora así como las barras de perforación. Para nuestro caso se ha seleccionado:

Máquina perforadora búfalo BBC120F. Atlas Copco

Viga de avance de tornilloBMS46

Barra de perforación R -32 -4 pies

Diámetro de broca2 pulgadas


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Consumo de aire167Lb / S a 6 Bar

Parámetros de perforación

Burden1.5 -2.0 m

Espaciamiento (al fondo) 2.0 -2.5 m

Longitud promedio de perforación8 ni

Rotura por metro perforado5 t/m

Longitud de perforación por guardia60 m

Tonelaje de producción por día600 t/d

Tonelaje por mes (25 días) 15,000 t/m

Contingencias 20 %12,000 t/m

Voladura

A diferencia del subl evel stoping, para la voladura de producción no es necesario abrir previamente una cara libre (slotmise), para la salida se aprovecha el espacio vacío dejado luego de preparar los draw points (undercut).

Para obtener una adecuada fragmentación es necesario efectuar la voladura de varios planos o anillos simultáneamente, lo cual minimizará el debilitamiento de los planos de fractura (bancos colgados por efecto del over break).

Parámetros

Booster Il/8"x8"x75%

Carga de columna Anfo -Examón

Panel 12 m

Cordón detonante 3 p

Factor de potencia (estimado) 0.15 -0.25 kg/t

% de voladura secundaria (estimado) 5 % -10 %

El control de la carga de fondo, así como el de la carga de columna, se trabajarán en un plano de perforación-voladura donde estarán marcados los contactos.

EXTRACCIÓN DE MINERAL

En el nivel de acarreo 4095 el carguío de mineral se realizará con un Scoop eléctrico de 2.2yd, con un recorrido promedio de 70m desde los draw point hasta el ore pass.

Densidad del mineral (Roto) 2.8 t/m3

Distancia entre ventanas 10 m

Distancia media al ore pass 70 m


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Rendimiento estimado LHD 60 t/h

Producción por guardia 330 t

Producción por día"(3 guardias) 990 t

Producción por mes 24,750 t

Capacidad de almacenamiento 800 m

Transporte de mineral Locomotoras

Nota.-Los objetivos estimados serán metas o propósitos, que bien pueden ser superados, por haber estimado rendimientos conservadores.

De estas operaciones se puede deducir el siguiente listado de actividades en orden de precedencia:

A) inspecciónB) Instalación de servicios auxiliaresC) VentilaciónD) RegamosE)Desatado de rocasF) Limpieza de escombrosG) Instalación de EquiposH) Montaje de la plataforma trepadora AI) Montaje de la plataforma trepadora BJ) Desarrollo de la chimenea de explotación AK) Desarrollo de la Chimenea de explotación BL) Ciclo de Minado en el Frente AM) Ciclo de Minado en el Frente B

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

El raise mining es un método que ofrece la posibilidad de reducir considerablemente el volumen de labores de preparación; por otra parte reduce el tiempo de preparación ofreciendo una producción mucho más rápida desde un comienzo.

La dilución del mineral depende principalmente de los contornos regulares o irregulares de la mineralización y de la estabilidad de la roca encajonante.

Con el método es posible explotar con casi ninguna dilución. Generalmente es razonable estimar un 5% de dilución y 5% de pérdida de reservas de mineral.

La explotación por chimeneas (raise mining) no impone restricción alguna respecto a la separación entre niveles, dependiendo del comportamiento de la roca encajonante y del propio mineral; se puede trabajar hasta con separaciones de


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niveles a150m. Esto da al método una gran ventaja económica en comparación con otros.

La explotación por chimeneas puede aplicarse a cuerpos mineralizados angostos anchos. Las pérdidas de mineral y dilución como consecuencia de la mezcla con la roca encajonante son bajas comparativamente a otros métodos; el bajo índice de dilución tiene particular importancia en yacimientos marginales.

El raise mining proporciona una fragmentación controlada (adecuada) y generalmente hay un mínimo riesgo de fallas en la voladura. La buena fragmentación reduce la voladura secundaria.

Comparativamente al método tradicional de explotación en Atacocha, con el raise mining la productividad mina-Stopesubede7.18t/tarea a 53t/tarea.

Los costos de minado estimados estarían en el orden de los 4.48 USS/t. El tiempo de explotación del ore bodi/ Vasconia será de 6 meses.

Las experiencias anteriores en la zona al haber dejado grandes cavidades abiertas que no han sufrido colapsamientos mayores o deformaciones hicieron desestimar los estudios y ensayos de mecánica de rocas para el dimensionamiento de las excavaciones.

La inversión del proyecto llega aproximadamente a US$267,264 entre equipo e infraestructura de preparación.


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CONTROL DE OPERACIONES MINERAS

Teniendo así definido el listado de actividades a realizar, procedemos a fijar la fecha de realización correspondiente a cada actividad y a realizar así la grafica correspondiente al método de Gant.

CUADRO DE GANTT

Actividades Fecha de inicio Duración Fecha de culminaciónA) inspección 1/1/2016 3 1/4/2016B) Instalación de servicios auxiliares 1/4/2016 2 1/6/2016C) Ventilación 1/6/2016 1 1/7/2016D) Regamos 1/6/2016 1 1/7/2016E)Desatado de rocas 1/7/2016 1 1/8/2016F) Limpieza de escombros 1/8/2016 1 1/9/2016G) Instalación de Equipos 1/9/2016 2 1/11/2016H) Montaje de la plataforma trepadora A 1/11/2016 2 1/13/2016I) Montaje de la plataforama trepadora B 1/11/2016 2 1/13/2016J) Desarrollo de la chimenea de explotación A 1/13/2016 40 2/22/2016K) Desarrollo de la Chimenea de explotación B 1/13/2016 40 2/22/2016L) Ciclo de Minado en el Frente A 2/22/2016 129 6/30/2016M) Ciclo de Minado en el Frente B 2/22/2016 129 6/30/2016


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A) inspección

B) Instalación de servicios auxiliares

C) Ventilación

D) Regamos

E)Desatado de rocas

F) Limpieza de escombros

G) Instalación de Equipos

H) Montaje de la plataforma trepadora A

I) Montaje de la plataforama trepadora B

J) Desarrollo de la chimenea de explotación A

K) Desarrollo de la Chimenea de explotación B

L) Ciclo de Minado en el Frente A

M) Ciclo de Minado en el Frente B

01/01/2016 20/02/2016 10/04/2016 30/05/2016 19/07/2016

Fecha de inicioDuración


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PERT-CPM

Dos son los orígenes del método del camino crítico: el método PERT (Program Evaluation and Review Technique) desarrollo por la Armada de los Estados Unidos de América, en 1957, para controlar los tiempos de ejecución de las diversas actividades integrantes de los proyectos espaciales, por la necesidad de terminar cada una de ellas dentro de los intervalos de tiempo disponibles. Fue utilizado originalmente por el control de tiempos del proyecto Polaris y actualmente se utiliza en todo el programa espacial.

El método CPM (Crítical Path Method), el segundo origen del método actual, fue desarrollado también en 1957 en los Estados Unidos de América, por un centro de investigación de operaciones para la firma Dupont y Remington Rand, buscando el control y la optimización de los costos de operación mediante la planeación adecuada de las actividades componentes del proyecto.

Ambos métodos aportaron los elementos administrativos necesarios para formar el método del camino crítico actual, utilizando el control de los tiempos de ejecución y los costos de operación, para buscar que el proyecto total sea ejecutado en el menor tiempo y al menor costo posible.

En este presente trabajo aplicaremos ambos métodos para el control de nuestro proyecto, el primero de los dos es el PERT usado para determinar una ruta crítica.


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Actividades Duración Situación Lo mas pronto posible Lo mas tarde permisible Holgura i j Denominación Inicio Final Inicio Final Suceso Actividad

1 2 A) inspección 3 C 0 3 0 3 0 02 3 B) Instalación de servicios auxiliares 2 C 3 5 3 5 0 04 5 C) Ventilación 1 C 5 6 5 6 0 03 5 D) Regamos 1 C 5 6 5 6 0 05 6 E)Desatado de rocas 1 C 6 7 6 7 0 06 7 F) Limpieza de escombros 1 C 7 8 7 8 0 07 8 G) Instalación de Equipos 2 C 8 10 8 10 0 08 10 H) Montaje de la plataforma trepadora A 2 C 10 12 10 12 0 08 9 I) Montaje de la plataforama trepadora B 2 C 10 12 10 12 0 0

10 12 J) Desarrollo de la chimenea de explotación A 40 C 12 52 12 52 0 010 11 K) Desarrollo de la Chimenea de explotación B 40 C 12 52 12 52 0 012 14 L) Ciclo de Minado en el Frente A 129 C 52 181 52 181 0 0


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FABRICACIÓN DEL DIAGRAMA DE FLECHAS

Diagrama de flechas con sus tiempos de duración

Diagrama de flechas con ruta crítica

Como se puede observar, tenemos un caso en el cual todas las actividades carecen de holgura, ninguna actividad puede retrasarse y por consiguiente todas, son de suma importancia para la actividad precedente.


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CPM

El CPM difiere con el PERT al tener un control más minucioso con respecto a cuanto se puede retrasar una actividad sin que la actividad precedente se retrase, se consigue este control mediante el cálculo de las flotantes especificadas en el siguiente cuadro.

Actividadesi j Denominación

1 2 A) inspección


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cantt - pert y cpm, mina atacocha

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