Labores mineras de preparación

Minería Subterránea:

• La extracción del estéril suele se prácticamente insignificante a lo largo de la vida de la mina, pues solo procederá de labores de acceso y preparación.
• El control del terreno o de los caserones, una vez extraído el mineral, es una de las consideraciones más importantes que intervienen en la forma de explotar un yacimiento.

Datos relevantes:

• Al año 2012, el 80% de producción mundial de cobre es open pit, 20% subterránea (5,4 Mton métricas de fino)
• Chile es líder en minería subterránea (20%) [12% Codelco y 8% mineras privadas], Australia (16%), Rusia (13%) y Polonia (12%)
• Codelco 70% Open Pit, 30%Subterránea (200.000 ton/día)
• Incremento de 200.000 ton/día a 600.000 ton /día

Rol de la Geotecnia en el diseño minero:

• Ciencia teórica y aplicada que se encarga del estudio del comportamiento mecánico de una infraestructura construida en un macizo rocoso o suelo.
• Considera las fuerzas naturales e inducidas como resultado del desarrollo de una excavación subterránea, dando solución al problema de potenciales inestabilidades en las labores mineras.
• Entrega las herramientas necesarias para diseñar y hacer seguimiento al proceso de explotación minera bajo riesgos controlados (continuidad operacional y seguridad)

Técnicas para el diseño de mina

• Análisis numérico como los métodos empíricos (Herramientas de diseño más populares)

Componentes de una Mina Subterránea

• Red cuidadosamente planificada de piques, galerías, rampas y chimeneas.
• Permiten el acceso del yacimiento, la circulación de personal o maquinaria, la extracción de mineral y estéril, la ventilación de las labores, etc.

La Infraestructura de una mina subte debe cumplir diversos roles:

• Permitir el acceso a unidades de explotación
• Cumplir con funciones de Extracción y Transporte de mineral.
• Cumplir con funciones de Ventilación y drenaje de la mina.
• Albergar oficinas, taller de mantención de maquinarias, polvorines, refugios.
• Sus dimensiones deben ser mínimas por costos asociados (construcción y soporte)

Labores de desarrollo:

• Directas: Chimeneas de traspaso (orepass), niveles de transporte, cruzados de extracción, etc.
• Indirectas: perforaciones de servicios, frontones de drenaje, sub-estaciones eléctricas, chimeneas de ventilación.

Accesos principales: comunican el cuerpo mineralizado con la superficie. Lo usual es que se lleve a cabo un desarrollo suficiente antes de comenzar la explotación (pre- Producción) para asegurar la producción y que esta se realice de una forma ininterrumpida durante la vida de la mina

Tipos de accesos:

• Socavones(adit):
  labor horizontal o con pequeña inclinación que solo tiene una entrada, que permite el ingreso y salida de la mina, con pendientes entre 10-12% para permitir el movimiento de la maquinaria (15% para uso de correas transportadoras (+económico, +rápido + seguro)
• Piques, que pueden ser vertical shaft o inclened shaft o chiflones): suelen ser verticales, o en algunos casos siguen la inclinación del cuerpo mineralizado, varían de 1 a 2 metros para piques de servicios, y entre 8-10 metros en minas importantes, además pueden tener secciones circulares o elípticas, que resisten mejor las presiones del terreno, o rectangulares, que presentan un mayor coeficiente de utilización.

Es el tipo de acceso más común, y cumple un rol de arteria dentro de toda la mina.

Es una instalación de larga vida, y puede tener más de 50 años de antigüedad. El huinche y la jaula proporcionan acceso a la estación del pique.

El Skip es la forma más eficiente de elevar el mineral desde el subsuelo hasta la superficie.

• Declines o ramps: las labores que se utilizan para ingresar y acceder a los distintos caserones de los niveles de producción.

Deben ser las apropiadas para que el libre tránsito de los equipos que se utilizan para la extracción y preparación de los laboreos. (LHD, perforadoras, grúas, etc).

Se construyen generalmente por estéril, varían de 2 metros de ancho y 2 metros de alto a una sección de 6 X 6 y una pendiente máxima de 15% para el tránsito.

Consideraciones:

• Sacar mineral útil
• Limitancias del proyecto
• Una extracción mayor significa desarrollar una mayor cantidad de labores
• Tener en consideración el costo por tonelada.

Tipos de Desarrollo:

• Desarrollo productivo: Se realiza extrayendo mineral.
• Desarrollo Improductivo: el avance se realiza extrayendo estéril.

Dimensiones de una galería: de acuerdo con los equipos y la legislación (si la galería es de más de 100 metros de largo se deben ubicar refugios (estocadas o desquinches) cada 300 metros.

• Desquinche: se utilizan para permitir el paso de equipos en interior mina (se diseñan cada 100 hasta 300 metros de separación)
• Estocada: galerías cortas(ciegas) que se utilizan para almacenar mx, puntos de carguío, refugios para personal, estaciones de sondajes, accesos a chimeneas de ventilación, etc

Preparación: Construcción de galerías (niveles), chimeneas, piques de traspaso, cruzados de extracción y todas las formas básicas de excavación de rocas, necesarias para que la producción se realice de forma eficiente, efectiva y segura.

Dentro de algunas labores de preparación tenemos:

• Niveles de extracción
• Niveles de perforación
• Sistema de traspaso de mineral
• Chimenea Slot o de cara libre

Métodos de explotación:

• Se definen como una forma geométrica usada para explotar un yacimiento determinado, por lo tanto, es el modo de dividir el cuerpo mineralizado en sectores aptos para el laboreo, y la forma en que se efectúa y progresa la explotación propiamente tal
• Arquitectura que permite realizar la extracción de minerales de una manera tecnológicamente eficiente y económicamente viable.

Tipos de métodos mineros subterráneos.

Soportados por pilares:

• se transfieren las tensiones (campo gravitacional) a los pilares que lo sostienen, además para dar mayor estabilidad, se utilizan pernos o cables para mantener el techo
• Pueden ser cuadradas o rectangulares (casos en que son redondeados)
• No existe una recuperación total del yacimiento (debido a que se dejan pilares)
• Es correcto estudio geomecánica determina los factores de seguridad, el ancho del pilar y la estabilidad del conjunto.

Relleno

• Sustituye el mineral explotado por estéril, que pueden ser del exterior, residuos de flotación, mezclas preparadas y cementadas, para que sostenga el cuerpo.

Hundimiento (natural e inducido)

• No se actúa sobre el hueco generado dando lugar al hundimiento del techo de la cámara de explotación
• Se deben controlar el adecuado control del hundimiento, la magnitud y el lugar que se generara el hundimiento.

Costos estimados (USD/Ton)/ Recuperación mina/dilución

Dilución:

• Contaminación del mineral con estéril durante los procesos de explotación
• Dilución planificada o primaria: Inherente al método de explotación, el cual se considera dentro de la envolvente a tronar. (dilución=Estéril(metros)/(mineral(metros)+Estéril(metros)))
• Dilución no planificada o secundaria: definida principalmente por las condiciones geotécnicas del macizo rocoso (inestabilidades)

(Dilución=Estéril(tons)/mineral(tons))

• Principales causas:
• Condiciones geométricas estructurales.
• Mala planificación
• Mala operación
• Inestabilidad por condiciones geotécnicas y daño debido a tronadura.

 Consecuencias:

• Aumenta: el costo de transporte/proceso planta/incidentes por caída de roca/gasto explosivo
• Baja: Recuperación del mineral/cumplimiento de los planes/recuperación metalúrgica.
• Pérdida: Ley del mineral/reservas minables