GEOMECANICA APLICADA ALMINADO SUBTERRANEOMINADO SUBTERRANEO

DISEÑO Y PUESTA EN MARCHA DE EXPLOTACIONES MINERAS METALICAS POREXPLOTACIONES MINERAS METALICAS POR

SLC EN PERU

Ingenieros S.R.Ltda.DCRGeomecánica en Minería y Obras Civiles

Lima, 25 Febrero del 2010MSc. Ing. David Córdova Rojas

Geomecánica en Minería y Obras Civiles

METODO DE MINADO HUNDIMIENTO POR SUB NIVELESSUB LEVEL CAVING - SLC

METODO DE MINADO HUNDIMIENTO POR SUB NIVELESSUB LEVEL CAVING - SLC

Métodos de minado subterráneo en orden de costos

Orden Método de minado Abreviación US$/TM

1 Block ó Panel Caving BC 2.5 a 8

2 R d Pill R&P 4 102 Room and Pillar R&P 4 a 10

3 Sub Level Stoping SLS 5 a 10

4 Sub Level Caving SLC 6 a 12

5 Cut and Fill Stoping C&F 10 a 30p g

6 Vertical Crater Retreat VCR 20 a 25

7 Top Slicing TS 25 a 35

8 Shrinkage Stoping SHS 30 a 40

9 Square Set Stoping SQS > 35

REQUISITOS PARA LA APLICACIÓN DEL SLC

1° Que haya frentes estables y una buena fragmentación del mineral para controlarmejor la dilución.

2° La roca mineralizada debe ser lo suficientemente competente para permanecerestable sin excesivo sostenimiento, dada la alta densidad de excavaciones, y debepermitir que los taladros perforados permanezcas abiertos.

3° La roca estéril de la caja techo debe ser lo suficientemente débil para poderhundirse.

4° Es aplicado en cuerpos irregulares, y cuerpos o vetas anchas o angostas desde 3.6m de potencia.

5° El buzamiento vertical es el mejor, el buzamiento medio es satisfactorio aunque notan bueno.

VENTAJAS DEL SLC

1° Es uno de los métodos de minado mas seguros, debido a que todas las actividadesmineras son ejecutadas en o desde aberturas relativamente pequeñas y con adecuadosostenimiento.

2° Alto grado de mecanización en sus operaciones unitarias, a causa de la naturalezarepetitiva de este sistema de minado.

3° Junto con el sistema de transporte trackless, crea un alto grado de flexibilidad.Esto permite un rápido inicio del minado y flexibilidad para hacer cambios en la tasade producción.

4° Permite una buena concentración, organización y condiciones de trabajo. El trabajopuede ser fácilmente organizado en un sistema que excluya las interferencias en lasactividades de minado.

En resumen, la seguridad del minado, la buena flexibilidad, la organización del trabajoy la alta mecanización con equipos mineros modernos, proporcionan muy buenas

fcondiciones de trabajo. Por tanto, el minado por subniveles puede ser efectivo y decosto relativamente bajo.

DESVENTAJAS DEL SLC

1° Alta dilución y relativamente baja recuperación.

2° Todo el mineral debe ser fragmentado mediante perforación y voladura para serextraído mediante flujo gravitacional.

3° Pueden ocurrir diversos tipos de pérdidas de mineral, que pueden ser grandes3 Pueden ocurrir diversos tipos de pérdidas de mineral, que pueden ser grandescuando el buzamiento del cuerpo mineral es cada vez menor.

4° Se requiere una cantidad relativamente grande de desarrollos: galerías detransporte, galerías de subniveles, orepasses y un nivel de transporte principal. Entransporte, galerías de subniveles, orepasses y un nivel de transporte principal. Enadición se requieren uno o dos sistemas de rampas.

5° El minado genera hundimiento progresivo de la roca sobreyacente, resultando ensubsidencia y daños a la superficie.subsidencia y daños a la superficie.

6° Para maximizar la recuperación, minimizar la dilución y lograr alta eficiencia en elminado, es importante obtener buena información sobre los parámetros del flujogravitacional, a través de estudios analíticos y experimentales, que podríangravitacional, a través de estudios analíticos y experimentales, que podríancomprender hasta ensayos in-situ a escala real si fuera necesario.

ASPECTOS IMPORTANTES DEL METODO DEASPECTOS IMPORTANTES DEL METODO DE MINADO HUNDIMIENTO POR SUBNIVELES (SLC)

Flujo gravitacional del mineral roto

Esquemas de diseño del SLC

Sostenimiento del terreno en el SLC

Subsidencia superficial en el SLC

FLUJO GRAVITACIONAL

Drawpoint – Mina Rosaura

PRINCIPIOS DEL FLUJO GRAVITACIONAL Y FORMACIÓN DELPRINCIPIOS DEL FLUJO GRAVITACIONAL Y FORMACIÓN DEL ELIPSOIDE DE EXTRACCIÓN (EE)

El EE es el volumen que es extraído sin llegar a ser contaminado por estéril

Kvapil (1992)

Donde:

dT = Profundidad total del elipsoideWT = Ancho total aprox. del elipsoide de extracciónhT = Altura total del elipsoide de extracciónW’ = Ancho teórico aprox. del elipsoide de extraccióna = Ancho efectivo de la abertura de extracción ena Ancho efectivo de la abertura de extracción en

el techo del drawpoint

WT = W’ + a – 1.8T

Dimensiones del elipsoide de extracciónKvapil (1992)

ESTIMACION DEL ELIPSOIDE DE EXTRACCIONESTIMACION DEL ELIPSOIDE DE EXTRACCIONCASO MINA ROSAURA

Altura total del elipsoide de extracción hT = 23.5 mAncho total del elipsoide de extracción wT = 6.0 mAncho total del elipsoide de extracción wT 6.0 m

MODELAMIENTO EN MAQUETA SIMULANDO EL PROCESO DE MINADO

SLC tradicional o clásicoCaracterísticas resaltantes

SLC mejoradoSLC mejoradoCaracterísticas resaltantes

Bull & Page (2000)

Diferencias en la forma del flujo de

mineral.Bull & Page (2000)

ESQUEMAS DE DISEÑO DEL SLC

Perforación y voladura – Mina Rosaura

SLC TRANSVERSAL O LONGITUDINAL?SLC TRANSVERSAL O LONGITUDINAL?

SLC TRANSVERSAL

SLC LONGITUDINAL

E i i t ti l hEspaciamiento vertical hSde las galerías de subnivel

hS = (2/3) * hT – 1.5hS (2/3) hT 1.5

Espaciamiento horizontalEspaciamiento horizontalSD de los cruceros (DP)

hS ≤ 18 m: SD = WT/0.6hS ≤ 18 m: SD WT/0.6

hS > 18 m: SD = WT/0.65

Características del flujo vrs espaciamiento de drawpoints

Hustrulid (2008)( )76,000 tpd

RECUPERACION vs. DILUCION SUBNIVELES DESDE 10 A 14 m

90%SNV. CADA 10 m

MINA TINYAG

60%

70%80%

90%

N

SNV. CADA 11 mSNV. CADA 12 mSNV. CADA 13 mSNV. CADA 14 mPotencial (SNV. CADA 10 m)

30%40%

50%60%

DIL

UC

ION Potencial (SNV. CADA 10 m)

Potencial (SNV. CADA 11 m)Potencial (SNV. CADA 12 m)Potencial (SNV. CADA 13 m)Potencial (SNV. CADA 14 m)

y = 0,83x8,81

R2 = 0,98

y = 0 69x8,69

y = 0,82x8,69

R2 = 0,99

y = 0 83x8,690%

10%20%

y = 0,69xR2 = 0,99

y = 0,74x8,69

R2 = 0,99

y = 0,83xR2 = 0,9972

%

74%

76%

78%

80%

82%

84%

86%

88%

90%

92%

94%

96%

98%

100%

RECUPERACION

VISTAS 3D CON DATAMINEMINA ROSAURA

LABORES DE PREPARACION

Taladros verticales vrs taladros inclinados

Esquemas de perforación

SECUENCIA DE AVANCE DEL MINADO CASO MINA ROSAURA

OBJETIVO:Minimizar los riesgos a los recursos empleados.Mantener mineral preparado.Mantener una distribución de leyes promedio.

Zona explotada

NW SEARRIBA

Nv. 4010

Nv. 3990

Nv. 3970Zona por minar

PreExplotación

PreExplotación

PreExplotación

Explotación Preparación4,010 6 2

Nivel Nº de draw point Desarrollos

Desarrollo

Nv. 3970

Nv. 3950 ABAJO

p

3,990 6 23,970 6 23,950 - - 1Total 18 6 1

SECUENCIA DE AVANCE DEL MINADO

En retirada.De NW a SE.

CASO MINA ROSAURA

De caja piso a caja techo.

NW SECAJA PISO

Zona explotada

Zona por minar

Explotación Pre

CAJA TECHO

SECUENCIA DE AVANCE DEL MINADO CASO MINA TINYAG

SECUENCIA DE AVANCE DEL MINADO CASO MINA ROSITA

RECOMENDADA

NO RECOMENDADA

PRODUCCIONPRODUCCION2000 tpd

COSTO DE MINADO8.36 US$/Tn

Limpieza del mineral y acarreo – Mina Rosaura

SOSTENIMIENTO DEL TERRENO EN EL SLC

Drawpoint – Mina Tinyag

FUNCIONES DEL SOSTENIMIENTO EN EL SLC

• Sostenimiento preventivo, para proteger al personal y a los equipos:

- Split sets y malla

• Sostenimiento estructural, para mantener adecuadas condiciones deSostenimiento estructural, para mantener adecuadas condiciones deestabilidad:

- Combinación de pernos cementados con platinas agrandadas+ t ll h t t fib d+ straps o malla, o shotcrete con fibras de acero

• Casos especiales, en rocas expansivas (“swelling rock”) y de altadeformabilidad (“squeezing rock”) y presencia de agua:( q g ) y p g

- Sostenimiento severo, principalmente con cimbras

LITOLOGIA Y GEOMECANICA EN SECCION TRANSVERSAL

DP-440DP-430DP-410-420GA-4170CH

DP-440DP-430DP-420GA-4150 DP-400 RA

Falla

D V

?? ? ?

MINA ROSAURA

GA-4130 DP-420 DP-440

DP-435DP-425DP-410-415GA-4110

DP-440 DP-440 DP-410 DP-415 DP-440 DP-440

EJE

AN

TIC

LIN

AL

RO

SAU

R

Falla

De VDe IVBDe IVB

De V

De V

De IVB

De IVB

De IVB

De IVBDe IVA

De IVA

De IVA

De IVA

De IVA

De IVA

D VDe IVB

Se produjo colapso

Bloque por minar

?

4400

4450

4500

4550

4600

4650

De IVADe IVA De V De IVB? ? ? ?

Límite calidad

Form. Rio BlancoAndesitaTufo verde

Form. BellavistaCalizaForm. C. FranciscoTufos Yauliyacu

Veta-Falla Rosura

4200

4150

4100

4050

4000

4250

4300

4350

EJE

AN

TIC

LIN

AL

RO

SAU

RA

Fal la

Falla

De VD e IVB

De V

De V

D e IVB

D e IVBD e IVA

D e IVA

D e IVA

?? ? ?

?

Geomecánica en Minería y Obras CivilesCOMPAÑIA MINERA PERUBAR S.A.

29LAMINA:

FECHA

1/1000

MINA ROSAURAEVALUACION GEOMECANICA DEL MINADO

ESCALA

BASE CAD

DIBUJO

GEOLOGIA M S / C E / V V P / R Z S

V. A. / S.R.M.

Proporcionado por Mina Rosaura

LEYENDA

SOSTENIMIENTO RECIENTE

EFECTOS DE LA DEFORMACION Y EXPANSION DE LA ROCAMINA ROSAURA

3

Galerías y cruceros RMR 35

2.5

3

2

mie

nto

(MPa

)

Presión del sostenimiento = 1.149 MPa

1

1.5

ión

de S

oste

nim

0.5

Pres

0

25 50 75 100 125 150 175 200 Deformación de la galería (mm)

Bóveda Paredes Piso

ZONIFICACION GEOMECANICA CON DATAMINE

PARA EL DISEÑO DEL MINADO Y DELDEL MINADO Y DEL

SOSTENIMIENTOMINA TINYAG

SUBSIDENCIA SUPERFICIAL EN EL SLC

INICIO DE LA SUBSIDENCIA CON TAJEOS PILOTOS MINA ROSAURA - PERU

PROGRESO DE LA SUBSIDENCIAMINA ROSAURA

PROGRESO DE LA SUBSIDENCIAMINA ROSAURA

VISTA GENERAL DEL AREA DE SUBSIDENCIAMINA ROSAURA

VISTA GENERAL DEL AREA DE SUBSIDENCIATAJOS TINYAG (Inferior)Y ROSITA (Superior) - PERU

INICIO DE LA SUBSIDENCIA, INESTABILIDADINESTABILIDAD

DEL TALUD Y RELLENO DEL TAJO TINYAG

CARACTERISTICAS DEL CRATER DE

SUBSIDENCIA

MINA TINYAG

Angulo de desplomeAngulo de desplome Angulo de

fracturamiento

SUBSIDENCIA

MODELAMIENTOMODELAMIENTOEN MAQUETA

SLIDE

ESTIMACION DE ESFUERZOS IN-SITU

PHASE2

ANALISIS ESFUERZO/DEFORMACION

ESTABILIDAD DE TALUDES

PHASE2

ANALISIS ESFUERZO/DEFORMACION

EFECTOS DEL RELLENO DEL PIT TINYAG

PHASE2

Modelo UDEC de la mina TinyagRodríguez Dono A. - U.Vigo (2007)

RELACIONES ENTRE ANGULO DE DESPLOME Y FRACTURAMIENTO

Cavieres P. y Díaz J. (1993)

MONITOREO DE LA SUBSIDENCIA – MINA ROSAURA

BASE DE CONTROL TOPOGRAFICO

RELAVERA YAULIYACU

ANTIGUO

CONTROL TOPOGRAFICO CON ESTACION TOTAL