DISEO Y METODOS DE EXPLOTACION SUBTERRANEA

UNIVERSIDAD NACIONAL SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO

FACULTAD DE INGENIERIA DE MINASGEOLOGIA Y METALURGIA

Ing. Wilfredo Rumaldo Neirarumaldo27@hotmail.comRPM. 553528

CORTE Y RELLENO DESCENDENTE

ASPECTOS GENERALESTuvo su origen en CanadEl minado se realiza de arriba hacia abajo de los diferentes horizontes o pisos del mineral.Generalmente se aplica el relleno hidrulico cementado.La eficiencia se incrementa a medida que el uso de cemento aumenta; superando la velocidad de minado a los precios que ocasiona el cemento.

Consiste en romper el mineral en diferentes pisos y en sentido descendente. Despus que un corte ha sido completamente extrado, se procede a rellenar el espacio dejado por la explotacin, antes de empezar el nuevo corte en el piso inmediatamente inferior. Este relleno es el que va a ser el techo del nuevo tajeo. La rotura del mineral se ejecuta piso por piso, hasta terminar con el bloque, en el nivel inferior.El sistema consiste en la extraccin del mineral por medio de frentes pilotos de 10 x 7 pies y su longitud flucta entre 120 a 150 pies segn el cuerpo mineralizado, posteriormente se hace una nueva perforacin en toda la longitud del tajo, o sea que cuando el desquinche llega a la losa superior ha alcanzado una seccin adecuada, cada corte es independiente del otro, dejando un pilar que sirva de sostenimiento y luego una vez rellenado el tajeo se empieza a cortar los pilares y as sucesivamente se sigue el ciclo de minado.Es un mtodo propio para la aplicacin del relleno hidrulico.DESCRIPCION DEL METODO

APLICACIN DEL METODOEn vetas cuyo mineral y cajas sean suaves o inconsistentes, buzamiento superior a 65, y cuya potencia sea de gran magnitud (cuerpos)2. En cuerpos muy suaves, con una ley muy alta, porque el mtodo es costoso, cuando el sistema de limpieza y relleno son mecanizados.3. Aplicable en la recuperacin de pilares.Es un mtodo propio para la aplicacin del relleno hidrulico.5. Presenta mejor seguridad y condiciones para el trabajador.

DESARROLLO Y PREPARACIONLa preparacin para el mtodo de corte y relleno descendente consiste en la construccin de las siguientes labores: - Galeras o cruceros. - Chut y caminos. - Sub nivel principal de extraccin. - La rotura del nivel superior. - La preparacin del Sill. GALERAS O CRUCEROS. Cuando se trata de vetas, el desarrollo se realiza fuera de veta, tanto del nivel superior como la inferior, denominndose cruceros o labores paralelas, los que van a servir de acceso, transporte, conduccin de tuberas de aire, agua y relleno hidrulico cuya seccin puede ser de 8' x 8' 7' x 8' (2.10 x 2.40 mts). En los cuerpos, las galeras se pueden construir en el centro del cuerpo o tambin fuera del cuerpo con las dimensiones ya conocidas, slo que en el caso de las galeras se har con sostenimientos de cuadros de madera o arcos de acero en toda la longitud de la labor.

CHIMENEA, CHUT Y CAMINO.Tanto en las labores paralelas, fuera del yacimiento como dentro del yacimiento, se perforan chimeneas con dos o tres compartimentos, sostenidos con cuadros de madera de 5' x 5'x 7', Las chimeneas pueden estar ubicadas en el centro o extremo del rea de explotacin, cuya distancia entre dos chimeneas oscila entre 40 a 80 metros dependiendo del diseo de minas. El Chut y camino va ser fundamental en la extraccin del mineral, sirve para la ventilacin y reconocimiento del cuerpo mineralizado, instalacin de tuberas de agua y aire; cables elctricos y tuberas de R/H. Sirve tambin para la evacuacin del agua proveniente del relleno. SUB NIVEL DE EXTRACCIN.A partir de la chimenea se construyen los subniveles de extraccin, totalmente con cuadros standard para galeras con una longitud que depende del tipo de yacimiento o del diseo de minas; este subnivel es el que vara de direccin de acuerdo a las variantes del mtodo de corte y relleno descendente. El subnivel de extraccin va unir todos los paneles o tajeos y sirve para la, extraccin del mineral proveniente de la explotacin de los tajeos paneles. Este subnivel se construye para cada piso de explotacin.

WINZEEn el lmite de los tajos se debe preparar una chimenea auxiliar (Winze) para fines de ventilacin y otros servicios.

RAMPASSe construyen rampas que intercomunican el nivel superior o de servicio con los horizontales de trabajo.

LA ROTURA DEL PRIMER PISO. A partir del subnivel de extraccin se empieza la rotura del mineral de acuerdo al reticulado que se ha diseado o al paneleo que se tiene. La rotura se va haciendo en retirada, primero se rompe el panel del fondo y se va retrocediendo en forma alternada hasta el echadero, de manera que cuando uno de los paneles de un flanco est en rotura, el panel del otro flanco debe estar rellenndose. El ancho y la altura del panel puede ser de 3 metros y su longitud es variable, dependiendo de la forma del cuerpo, de la veta o del diseo.

LA PREPARACIN DEL SILL Y/O RELLENO. La preparacin para el relleno, se inicia cuando se ha terminado de limpiar el mineral de un panel. Se nivela el piso, se va tendiendo redondos de 8" de dimetro por 10 pies de longitud, en forma transversal al eje del panel y espaciados a 5 pies de cada redondo, Se levanta los caminos y echaderos y se entabla en forma transversal a los redondos con espaciamiento de 6. Tambin se entablan las paredes laterales. La entrada se cierra, con puntales y se entabla, finalmente se cubre con poliyute, para contener el Relleno Hidrulico.El relleno se realiza en dos etapas:1- Se echa la mezcla rica en una proporcin de 1:6 (cemento y agregado) hasta la tercera parte de la altura de la labor 1 metro (3') .2- Se completa con una mezcla pobre 1:26, de 2 metros de altura. Luego se empieza a preparar el panel del otro flanco, que ya est limpiado y as sucesivamente, hasta completar todo el horizonte de explotacin del nivel superior, incluido el nivel principal de extraccin. Este es el Sill, que significa umbral o techo que debe resguardar o soportar todo el block de explotacin.

EXPLOTACION

La explotacin se inicia luego de haber terminado la colocacin de la losa, cuyo ciclo de minado comprende: la preparacin del subnivel de explotacin, la rotura de los paneles, la limpieza preparacin para el relleno y el relleno total del piso de explotacin. SUB-NIVEL DE EXPLOTACIN.A tres metros debajo de la loza de explotacin se empieza a abrir el subnivel de explotacin de 3 x 3 metros de seccin, la longitud vara de acuerdo al diseo o al ancho del cuerpo o la veta.A medida que se avanza con la rotura se va colocando puntales de sostenimiento o postes en los extremos de los redondos que se han tendido en la etapa de relleno en el piso superior. La perforacin se realiza con mquinas perforadoras Jacklegs, con mallas que varan de 14 a 18 taladros, dependiendo del tipo de terreno con distancias entre 2 a 3 pies y con barrenos de 5 o 6 pies de longitud.Se dispara con dinamita de 45%, con fulminantes No 6 y mechas de seguridad. La limpieza se realiza con winches de arrastre de 2 tamboras. Esta operacin se procede hasta llegar al contacto o la longitud que se ha proyectado de acuerdo al diseo de minas.

Corte y Relleno descendente

LA ROTURA DE LOS PANELES. A partir del subnivel de explotacin se empieza a romper uno de los paneles de un flanco, con trazos de perforacin que se ha empleado en el subnivel de explotacin, igualmente a medida que se avanza con la rotura se va sosteniendo los redondos dejados en el Sill, con puntales de sostenimiento que llevan plantillas en el piso, para que no se hunda el puntal en el terreno suave

1. Galera superior.- Rellenada con cuadros 2. Galera inferior 3. Sill - primer piso rellenado completamente 4. Labores en explotacin5. Labores en explotacin 6. Labores en explotacinCorte y Relleno descendente

RELLENO CEMENTADOEXPLOTACION POR BANQUEO VERTICALWinzeAccesoSlot8 m.Sobre perforacinTaladrosSostener con Split Sets4 m.

RELLENO CEMENTADOTaladros cargadosSlot WinzeCARGUIO Y VOLADURA

VOLADURAMINERAL DISPARADOWinzeRELLENO CEMENTADOACCESO4 m.

4 m.Limpiar hasta dejar 4 m. de mineral roto ACCESOLIMPIEZASostener con Split SetsMINERAL DISPARADOWinzeRELLENO CEMENTADO

SOSTENIMIENTO El sostenimiento esta constituido por la losa de concreto, los postes de redondos que se instalan debajo de las soleras del corte anterior y finalmente por la nueva losa de concreto, los postes las soleras y el relleno que va sobre la losa. La madera utilizada en el sostenimiento varia sus dimensiones de acuerdo a la magnitud de los paneles o pilares, los dimetros varan de 8 12PREPARACIN PARA EL RELLENO.A medida que se va avanzando con la rotura y limpieza en el tajeo, se emplea dos tipos de sostenimiento. El sostenimiento provisional, constituido principalmente por la losa del piso de concreto del piso superior, y por los puntales que se van colocando debajo de los redondos que se han colocado, como cama del relleno del piso superior.El sostenimiento definitivo estar constituido por la loza de concreto que se rellena para el cual se procede de la siguiente manera: Nivelacin del tajeo de explotacin.Tendido de redondos a 5 pies de distancia si se trata de vetas se empotra en las cajas, luego se entablan. -Se cierra la entrada al tajeo por medio de redondos y luego se entabla o se enreja. - Se cubre o se forra la entrada y las paredes con poliyute, para contener el relleno y drenar el agua de percolacin. - El tajeo est listo para ser rellenado.

VARIANTES DEL METODOLas variantes del mtodo de CRD o UCF, se aplica unas en cuerpos y otras en vetas, las mismas que dependen de la correlacin que hay entre el eje del subnivel de explotacin o el eje del panel de explotacin del piso inmediatamente superior.

1. VETAS ANGOSTAS.

2. RECUPERACION DE PILARES.

3. PANELES ALTERNOS

4. METODO MICHI.

CORTE Y RELLENO DESCENDENTE EN VETAS ANGOSTASEn esta variante los tajeos utilizan tanto en el subnivel de explotacin o en el panel de explotacin ejes con la misma direccin u orientacin del piso inmediatamente superior, hasta la terminacin del bloque o hasta el nivel inferior.Se emplea en la explotacin de vetas angostas.

Se utiliza: Losa de cemento Soleras de redondos Postes.

CORTE Y RELLENO DESCENDENTE EN VETAS ANGOSTAS

CORTE Y RELLENO DESCENDENTE EN RECUPERACION DE PILARES Cuando se recupera pilares, adems de los indicados para vetas angostas se puede utilizar vigas de madera de 6 a 8 de x 10 4 o de tablones de 1 3/4 x 11 3/4 x 11 unidos cada 5 con planchas de acero de 14 x 16 x 5/16 de espesor sobre cada lado de las vigas unidos por cuatro pernos. E n la recuperacin de pilares se presentan muchos casos como en el caso de cuerpos, para lo cual se indica en el grfico con mayor detalle.

CORTE Y RELLENO DESCENDENTE EN RECUPERACION DE PILARES

C. y R. DESCENDENTE ALTERNO En esta variante para iniciar la rotura en el piso inmediatamente inferior, los ejes de los tajeos son desplazados paralelamente con respecto a los ejes del tajeo superior una distancia igual a la mitad del ancho del tajeo (50%), no hay superposicin del eje de los tajeos, por ello cuando uno va avanzando con la rotura, en el techo va apareciendo la mitad de los redondos tendidos en el piso del relleno superior. Y cuando se ha terminado en toda la longitud del tajeo se apreciar en el techo dos lozas con sus respectivos redondos, trabajando en voladizo.

C. y R. DESCENDENTE ALTERNO

C. y R. DESCENDENTE ALTERNO

C.y R. DESCENDENTE CRUZADO O MICHI

Se caracteriza porque para iniciar la rotura en el piso inferior, el eje del subnivel de explotacin se desplaza en forma perpendicular al eje del subnivel de explotacin del piso superior. Por ello en estos tajeos el sostenimiento provisional utiliza las lozas apoyadas en las paredes de los tajeos adyacentes. La loza trabaja como una viga perfectamente empotrada en ambos extremos o como un puente, con una luz igual al ancho del tajeo, apoyados en las paredes de los tajeos vecinos, por lo que ya no es necesario reforzar con redondos en la loza, ni con puntales de sostenimiento. Al terminar la explotacin de un piso, se baja al nivel inferior girando nuevamente los ejes en 90 grados, de tal manera que dichos ejes y lozas siempre aparecen como vigas cruzadas en los techos de los nuevos tajeos de explotacin

C.y R. DESCENDENTE CRUZADO O MICHI

La recuperacin del mineral es alta, llega al 100%. Poco consumo de madera en comparacin con el square set. La seguridad es relativamente buena, en Michi es mejor, ya que el techo de concreto es una losa que atraviesa como una viga en toda la extensin del tajeo.Es altamente selectivo, lo que significa que se pueden trabajar secciones de alta ley y dejar aquellas zonas de baja ley sin explotar.Poco consumo de explosivo por la suavidad del mineral.Flexible y permite la mecanizacin.Se adecua a yacimientos con propiedades fsicos mecnicas incompetentes.VENTAJAS DEL C.y R. DESCENDENTE

La preparacin es dificultosa y el avance es lento. Bajo rendimiento por la paralizacin de la produccin como consecuencia del relleno.Es costoso por el gran consumo de cemento, madera y la labor diaria.No se puede cambiar a otro mtodo. Costo de minado alto.Consumo elevado de materiales de fortificacin DESVENTAJAS DEL C.y R. DESCENDENTE

APLICACIN DEL CORTE Y RELLENO DESCENDENTE EN EL PER

CORTE Y RELLENO DESCENDENTE APLICADA EN LA PEQUEA MINERIA EN VETAS DE PLATAMINA CARIDAD

CARACTERSTICAS GEOLOGICAS DEL YACIMIENTOFormacin Carlos Francisco de Casapalca; rocas intrusivas y gran numero de diques pegmatticos.Esta formacin posee un espesor de 600 a 700 m; hundido en un stock de rocas intrusivas.Rocas volcnicas.Los clavos de las partes empinadas de la vetas tienen mayor persistencia en el sentido vertical.La veta tiene una potencia promedio de 3 metros, con cajas definidas de buzamiento entre 80 a 85.Sus principales minerales son: Ag, Cu, Pb y zn.

CONDICIONES DE APLICACINYacimiento de potencia media (2.5-4.0m).Veta con mineral de alto contenido de Ag.Mineral y cajas bastante suaves, necesitndose sostenimiento artificial.Presencia de agua en los niveles inferiores, lo que hace difcil el sostenimiento.

PREPARACION PARA LA EXPLOTACINPreparacin del Block (l prom. 80-100m).Preparacin de Galeras Laterales (sobre cajas, acceso, trasporte de mineral, drenaje de agua, instalaciones de tuberas de agua y aire).La seccin es de 8`x 8`, en nivel superior e inferior.Preparacin de Galera sobre Veta (sobre mineral frgil y enmaderado en su totalidad, al mismo nivel de la galera lateral), es rellenado con mezcla (C-A 1:8) para realizar el primer corte.Preparacin de Chimeneas Principales ( de extraccin, se construyen fuera de la veta, la construccin en veta de estas labores es difcil) necesita enmaderado y sostenimiento elevado, lo cual incrementa los costos.Preparacin de Cruceros; se construyen a partir de las chimeneas principales hacia la veta, siendo necesario el sostenimiento con madera en las zonas frgiles.

PROCEDIMIENTO DE EXPLOTACINRotura (comprende la perforacin y disparo en la veta a partir de la chimenea principal hacia uno de los extremos del tajo con taladros de 1.50m efectivos)Limpieza de Mineral (palas neumticas y carros mineros de 35 pies3 sobre rieles porttiles Sostenimiento (losa de cemento y redondos de madera para el sostenimiento provisional) el sostenimiento final estar constituido por losas de concreto, soleras, puntales y relleno con estril.Relleno:Tendido de soleras a 1.50 de distancia.Recuperacin de postes de maderaEntablado (chimenea de extr. Y limite tajeo)Relleno de concreto (A-C 1:8) bombas hidroneumticas y tuberas de 4.Tiempo de fragua 8h, relleno final de tajeo con desmonte.Tiempo mnimo para nuevo acarreo 5 das.

PARAMETRO DE LOS TAJEOSAncho de minado : 2.50-3.00 mAltura del corte : 3.00 mLongitud del tajeo : 40.0-50.0 mValor de dilucin : 1t/h-guardia : 3.0Recuperacin de Ag (minado) : 100%SeguridadFactor de frecuencia : 20-30Factor de severidad : 40-50

CLCULO DE LA RESISTENCIA DE LA LOSA PARA LOS TAJEOSI = Ancho de Losa : 2.50 m 250 cmH= Altura de Losa : 1.00 m 100 cmLongitud de Losa : 40.00 mDensidad del Relleno : 2.08 t/m3Densidad del relleno convencional: 1.75 t/m3P1 = peso de la Losa 1m x 1m x 2.08 t/m3 = 2.08 t-m 2080 kg - mP2 = peso del relleno convencional 1m x 2m x 1.75 t/m3 = 3.50 t-m 3500 kg - mP = peso total P1 + P2 = 2080 + 3500 = 5580 kg - m

CORTE Y RELLENO DESCENDENTE MECANIZADO MTODO MICHIMINA CERRO DE PASCO

CARACTERSTICAS GEOLOGICAS DEL YACIMIENTOSe encuentra sobre roca piroclstica e intrusiva, sedimentaria. Y estn en un amplio anticlinal de doble hundida.Podemos encontrar minerales de Pb-Zn, Cu-Ag y Ag (esfalerita, galena, pirrotita, enarguita, luzonita).Los minerales de cobre se precipitan en las vetas transversales convergentes dentro de las rocas volcnicas.

DESARROLLO Y PREPARACIN Galera de trasporteEn el NV. 1200 (galeras 12097-N, 12011-E y 12016E)Galeras adicionales paralelamente al proceso de mecanizacin (12107-N y 12059N).La seccin es de 9` x 9`, la que proporciona la velocidad de trasporte necesaria.Galera de servicio; NV. 1000 (utilizada para la fluidez en la fase de servicios) y 10229-N y 1078E en construccin.

Chimenea de extraccin Formadas para las extracciones de los ex tajeos arch back construidos con cuadros de madera de 5 compartimientos y por otras recientemente construidas algunas por el mtodo de raise borer.Las primeras chimeneas construidas no poseen la ubicacin correcta por lo que se visto por conveniente realizar ms chimeneas con la finalidad de optimizar los trabajos.Los criterios tomados para realizar la ubicacin de las chimeneas son: el tonelaje a transportarse, la distancia de acarreo en los tajeos y la distancia en trasporte con las locomotoras.

Rampas Se han construido rampas que comunican al nivel superior de servicios, con los horizontes de trabajo.Sirven para que los equipos salgan a mantenimiento y reparaciones mayoresSe ubica fuera del terreno mineralizado y en terreno competente.Tienen una seccin de 10`x 9`y una gradiente de 20%

EXPLOTACINSubniveles de Ataque (el relleno hidrulico se realiza reforzando en forma especial con redondos de 8 de dimetro por 12`de longitud.Tajeos (cuadros de madera de 10 x 10, en lugares estrictamente necesarios, la seccin de los tajeos de 14`x 14`y la longitud no sobrepasa los 150`.

Perforacin:Mecanizada, emplea jumbos de 2 brazos.Dimetro de taladros perforados : 13/4Longitud de perforacin : 10 piesN de taladros por frente (14 x 14) : 35 40Frentes perforados en 1 guardia (min.) : 2Los trazos utilizados son simples.Los taladros se espacian a cada 3 y cuando es necesario se emplea un corte en cua.Hace uso de explosivo convencional, ANFO, el que se carga con Jet-Anol-100 (cargador neumtico), de 100Lb. De capacidad; adems de dinamita de 60%.

Relleno Hidrulico Primera losa de concreto con mezcla C-R 1:6.Segunda losa de concreto con mezcla C-R 1:20. El relleno se realiza a travs de scooptram.

Ventilacin Ventiladores mecnicos accionados por motores elctricos.Los ventiladores que transportan el aire de las vas principales al rea son de 30000-60000 pies3/min.Los que conducen al sector de trabajo son de 5 pies3/min. De capacidad

Seguridad Permanente capacitacin y entrenamiento a los supervisores, operadores de equipos y dems obreros. Eficiencia y Costos

MtodoEficiencia tes/tarCosto $/tesMichi con Winches104.6Michi con palas cavo 310123.6Michi con SCOOP JC220E203.1Uder Cut and Fill10---Arch Back14---Block Kaving20---

CALCULO DE PERFORMANCE DEL JUMBO DE 2 BRAZOS Y UNIDADES REQUERIDAS

DATOSMaterial : mineral de Pb /ZnDisparo por guardia : 2Densidad suelta : 0.09354 t/pie3Guardia por da : 2Fragmentacin : buenadas por mes : 25Seccin del tajeo : 14 x 14Disponibilidad mecnica : 85%Longitud de perforacin : 10Eficiencia de disparo : 0.8Produccin requerida : 30 000 t/mes

CLCULOS Volumen por disparo 14`x 14`x 10`x 0.8 = 1568 pie3Tonelaje por disparo 1568 pie3 x 0.09354 t/pie3 = 146.6 147 tTonelaje por guardia 147 t x 2 = 294 tTonelaje por da 294 t x 2 = 588 tTonelaje por mes 588 t x 25 x 0.85 = 12495 12 500N de Jumbo 30 000/12 500 = 2.4 3 unidades de jumbo.

CALCULO DE PERFORMANCE DE SCOOPTRAM ELECTRICO DE 2.2 YD Y UNIDADES REQUERIDAS

DATOSMaterial : mineral Pb /ZnDisponibilidad Mecnica : 0.8Capacidad de cuchara al ras : 1.86 yd3 1.42 m3Eficiencia de tiempo : 0.6Velocidad de acarreo : 244 pie/min.Horas/guardia : 8 Distancia de acarreo : 220 piesGuardia por da : 2Tiempo del ciclo : 329 min.Horas por mes : 400Densidad suelta : 3 t/m3Produccin requerida : 30 000 t/mesFactor de carguo : 0.8Produccin a la fecha : 36611 tTotal de horas operacin a esa fecha : 1260.5

CLCULOSToneladas por viaje 1.42 m x0.8 x 3 t/m3 = 3.42 t/viajeN de viajes por hora neta 60`/3.29` = 18.2 viajes/hProduccin por hora neta 18.2 viajes/h x 3.42 t/viaje = 62.2 t/hTiempo neto de operacin por hora 60`x 0.60 x 0.8 = 28.8 min.Tiempo de viajes efectivos por hora 28.8`/3.29` = 8.75 viajes/hProduccin efectiva por hora 8.75 x 3.42 t = 29.93 tProduccin efectiva por mes (objetivo) 29.93 t x 400 = 12 000 t/mesProduccin mensual bajo condiciones actuales 8 000 t 36 611/1260.5h = 29 t/h% actual del objetivo 29 t-h/29.93 t-h =97 %N de unidades requeridas 30 000 t-mes/12 t-mes = 2.5 3 unidades.

VENTAJAS La recuperacin es cercana al 100%.Es altamente selectivo, lo que significa que se pueden trabajar secciones de alta ley y dejar aquellas zonas de baja ley sin explotar.Es un mtodo seguro.Puede alcanzar un alto grado de mecanizacin .Se adecua a yacimientos con propiedades fsicos mecnicas incompetentes.

DESVENTAJASCosto de explotacin elevado.Bajo rendimiento por la paralizacin de la produccin como consecuencia del relleno.Consumo elevado de materiales de fortificacin