Diseño de pendientes en minería a cielo abierto: bermas, bancos y seguridad

Resumen

El texto describe los criterios de diseño de pendientes en minería a cielo abierto, incluyendo el ancho mínimo de operación, las ventajas de bancos bajos y altos, el dimensionamiento de bermas y las ventajas de la rampa continua. También presenta los tres elementos principales del diseño de pendientes y analiza los factores que contribuyen a fallas a gran escala. Es un material útil para comprender la relación entre seguridad, productividad y economía en una mina.

Puntos clave

El ancho mínimo operacional permite que los equipos de carguío y transporte trabajen adecuadamente en el fondo del pit.
Los bancos bajos mejoran la seguridad, el control de desviaciones, la fragmentación y la selectividad; los bancos altos aumentan el rendimiento de carguío, perforación y transporte.
Las zanjas canalizan el drenaje (1 m de ancho y 50 cm de profundidad) y las cunetas deben tener una altura igual a la mitad del diámetro de las ruedas.
La distancia de seguridad debe superar la distancia de percepción, que se ve afectada por el efecto visual de conducir equipos de gran altura.
Las bermas de seguridad se diseñan según la probabilidad de siniestros geomecánicos, como el desplazamiento de cuñas o el volcamiento de roca.
Los tres elementos del diseño de pendientes son la geometría del banco y la berma, la pendiente entre rampas y la pendiente general.
Los problemas geotécnicos son el factor contribuyente principal en las fallas a gran escala analizadas.

Ponte a prueba

Diseño de Pendientes en Minería a Cielo Abierto

Optimización y Seguridad

Ancho Mínimo de Operación

El ancho mínimo operacional, para que los equipos de carguío y transporte puedan realizar su trabajo adecuadamente en el fondo del pit, se determina de forma similar al cálculo del ancho mínimo de las bermas de carguío, que se detalla más adelante. Bermas de anchos adecuados se traducen en un mejor rendimiento de los equipos y en una operación más productiva y eficiente.

Ventajas de Bancos Bajos y Altos

Bancos Bajos:

Mayor seguridad para el personal y los equipos.
Mayor control de desviaciones en la perforación.
Menores niveles de vibración.
Mayor control de la fragmentación.
Mejores condiciones para la restauración y el tratamiento de taludes finales.
Mejor selectividad y menor dilución.

Bancos Altos:

Mayor rendimiento de carguío y perforación (menor tiempo muerto).
Mayor rendimiento de los equipos de transporte.
Menor número de bancos, lo que implica mayor concentración y eficiencia de las maquinarias.
Infraestructura de accesos más económica.

Dimensionamiento de Bermas

Zanjas: Canalizan las aguas de drenaje. Deben tener un ancho de 1 metro y una profundidad de 50 cm.
Cunetas: Detienen o contienen a los vehículos en caso de emergencia. La altura de la cuneta hacia el rajo debe ser la mitad del diámetro de las ruedas de los equipos.
Distancia de seguridad: Se refiere al efecto visual que se produce al conducir un equipo de gran altura, lo que hace que el conductor perciba los objetos a una distancia menor de la real. La distancia de seguridad deberá ser mayor a dicha distancia de percepción.
Bermas de seguridad o contención: Se diseñan en función de la probabilidad de que ocurra algún siniestro geomecánico, como el desplazamiento de una cuña o el volcamiento de roca. Es muy importante realizar un buen estudio de dicha probabilidad, ya que el ángulo del talud final de la zona estudiada depende de la longitud de berma recomendada.

Ventajas de la Rampa Continua y Explotación Cerrada

Mayores velocidades de los vehículos y, por consiguiente, productividades más altas.
Menor consumo de combustible.
Mayor vida útil de los neumáticos.
Menores costos de reparación y mantenimiento.
Disminución de tiempos muertos por averías.
Mayor eficiencia de los operadores.
Trabajo en mejores condiciones de seguridad.
Menor número de unidades de transporte para una capacidad de producción dada.
Menores costos y, por ende, mayor rentabilidad económica.

Elementos del Diseño de Pendientes

Los tres elementos principales del diseño de una pendiente de pozo se ilustran a continuación:

Geometría del banco y la berma: el bloque de construcción básico de cualquier pendiente.
Pendiente entre rampas (altura y ángulo).
Pendiente general (altura y ángulo).

Para cualquier pendiente y cualquier mina, uno o todos estos elementos podrían ser el elemento de diseño crítico, que requiere análisis y diseño. En algunas minas, la consideración de los tres es esencial y pueden formar elementos de diseño que compitan entre sí. El impacto potencial de esos elementos se refleja en las dos áreas principales de riesgo: seguridad y economía.

Análisis de Fallas a Gran Escala

A pesar de la experiencia existente, las fallas a gran escala pueden seguir ocurriendo. La Tabla 2 (no incluida en el texto original) presenta una evaluación de ocho incidentes graves. En este ejemplo, un incidente grave se define como fatalidad(es) y/o lesión grave. Estos incidentes se han producido en los últimos ocho años. El objetivo es resaltar algunas áreas clave de diseño y gestión de pendientes de pozo que parecen estar contribuyendo a un mayor riesgo en el área de seguridad.

Los factores contribuyentes se pueden resumir en cuatro áreas principales, que se presentan en orden de frecuencia decreciente:

Problemas geotécnicos.
Acceso, procedimientos y controles.
Advertencias ignoradas.
Problemas de diseño de pozo, incluida la implementación del diseño.

En la mayoría de los casos, hubo múltiples factores contribuyentes. Dos conclusiones importantes son:

La influencia primordial de los problemas geotécnicos en estas fallas serias de grandes dimensiones.
La preocupación de que las advertencias específicas aparentemente no fueron atendidas en dos de los casos.

Preguntas frecuentes

¿Qué es la distancia de seguridad en el diseño de bermas?

Es la distancia que debe superar a la distancia de percepción del conductor, la cual se reduce por el efecto visual al manejar un equipo de gran altura. Así el conductor puede percibir los objetos a tiempo.

¿Qué ventajas tienen los bancos altos frente a los bajos?

Los bancos altos aumentan el rendimiento de carguío, perforación y transporte, reducen el tiempo muerto y el número de bancos, y abaratan la infraestructura de accesos. Los bancos bajos, en cambio, ofrecen más seguridad y mejor control de la fragmentación.

¿Por qué se recomienda una rampa continua?

Permite mayores velocidades de los vehículos, menor consumo de combustible, mayor vida útil de los neumáticos y menores costos de mantenimiento. También reduce el número de unidades de transporte necesarias para una capacidad de producción dada.