presentación - Instituto de Ingenieros de Minas del Perú

GEOMECANICA APLICADA AL
MINADO SUBTERRANEO
DISEÑO Y PUESTA EN MARCHA DE
EXPLOTACIONES MINERAS METALICAS POR
SLC EN PERU
DCR
Ingenieros S.R.Ltda.
Geomecánica en Minería y Obras Civiles
MSc. Ing. David Córdova Rojas
Lima, 25 Febrero del 2010
METODO DE MINADO HUNDIMIENTO POR SUB NIVELES
SUB LEVEL CAVING - SLC
METODO DE MINADO HUNDIMIENTO POR SUB NIVELES
SUB LEVEL CAVING - SLC
Métodos de minado subterráneo en orden de costos
Orden
Método de minado
Abreviación
US$/TM
BC
2.5 a 8
1
Block ó Panel Caving
2
R
Room
and
d Pill
Pillar
R&P
4 a 10
3
Sub Level Stoping
SLS
5 a 10
4
Sub Level Caving
SLC
6 a 12
5
p g
Cut and Fill Stoping
C&F
10 a 30
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 controlar
mejor la dilución.
2° La roca mineralizada debe ser lo suficientemente competente para permanecer
estable sin excesivo sostenimiento, dada la alta densidad de excavaciones, y debe
permitir que los taladros perforados permanezcas abiertos.
3° La roca estéril de la caja techo debe ser lo suficientemente débil para poder
hundirse.
4° Es aplicado en cuerpos irregulares, y cuerpos o vetas anchas o angostas desde 3.6
m de potencia.
5° El buzamiento vertical es el mejor, el buzamiento medio es satisfactorio aunque no
tan bueno.
VENTAJAS DEL SLC
1° Es uno de los métodos de minado mas seguros, debido a que todas las actividades
mineras son ejecutadas en o desde aberturas relativamente pequeñas y con adecuado
sostenimiento.
2° Alto grado de mecanización en sus operaciones unitarias, a causa de la naturaleza
repetitiva 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 tasa
de producción.
4° Permite una buena concentración, organización y condiciones de trabajo. El trabajo
puede ser fácilmente organizado en un sistema que excluya las interferencias en las
actividades de minado.
En resumen, la seguridad del minado, la buena flexibilidad, la organización del trabajo
y la alta mecanización con equipos mineros modernos, proporcionan muy buenas
condiciones de trabajo. Por tanto, el minado por subniveles puede ser efectivo
f
y de
costo relativamente bajo.
DESVENTAJAS DEL SLC
1° Alta dilución y relativamente baja recuperación.
2° Todo el mineral debe ser fragmentado mediante perforación y voladura para ser
extraído mediante flujo gravitacional.
3 Pueden ocurrir diversos tipos de pérdidas de mineral, que pueden ser grandes
3°
cuando el buzamiento del cuerpo mineral es cada vez menor.
4° Se requiere una cantidad relativamente grande de desarrollos: galerías de
transporte, galerías de subniveles, orepasses y un nivel de transporte principal. En
adición se requieren uno o dos sistemas de rampas.
5° El minado genera hundimiento progresivo de la roca sobreyacente, resultando en
subsidencia y daños a la superficie.
6° Para maximizar la recuperación, minimizar la dilución y lograr alta eficiencia en el
minado, es importante obtener buena información sobre los parámetros del flujo
gravitacional, a través de estudios analíticos y experimentales, que podrían
comprender hasta ensayos in-situ a escala real si fuera necesario.
ASPECTOS IMPORTANTES DEL METODO DE
MINADO HUNDIMIENTO POR SUBNIVELES (SLC)
¾ Flujo gravitacional del mineral roto
¾ Esquemas de diseño del SLC
¾ Sostenimiento del terreno en el SLC
¾ Subsidencia superficial en el SLC
FLUJO GRAVITACIONAL
Drawpoint – Mina Rosaura
PRINCIPIOS 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 elipsoide
WT = Ancho total aprox. del elipsoide de extracción
hT = Altura total del elipsoide de extracción
W’ = Ancho teórico aprox. del elipsoide de extracción
a = Ancho efectivo de la abertura de extracción en
el techo del drawpoint
WT = W’ + a – 1.8
Dimensiones del elipsoide de extracción
Kvapil (1992)
ESTIMACION DEL ELIPSOIDE DE EXTRACCION
CASO MINA ROSAURA
Altura total del elipsoide de extracción hT = 23.5 m
Ancho total del elipsoide de extracción wT = 6.0 m
MODELAMIENTO EN MAQUETA SIMULANDO EL PROCESO DE MINADO
SLC tradicional o clásico
Características resaltantes
SLC mejorado
Características 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
SLC LONGITUDINAL
Espaciamiento
E
i i t vertical
ti l hS
de las galerías de subnivel
hS = (2/3) * hT – 1.5
Espaciamiento horizontal
SD de los cruceros (DP)
hS ≤ 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
MINA TINYAG
SNV. CADA 10 m
90%
SNV. CADA 11 m
80%
SNV. CADA 12 m
SNV. CADA 13 m
SNV. CADA 14 m
60%
Potencial (SNV. CADA 10 m)
50%
Potencial (SNV. CADA 11 m)
40%
Potencial (SNV. CADA 13 m)
30%
Potencial (SNV. CADA 14 m)
Potencial (SNV. CADA 12 m)
20%
10%
RECUPERACION
100%
98%
96%
94%
92%
90%
88%
86%
84%
82%
80%
78%
76%
74%
0%
8,69
8,81
y = 0,82x
2
R = 0,99
8,69
y=0
0,83x
83x
2
R = 0,99
y = 0,83x
2
R = 0,98
72%
DILUCION
N
70%
y = 0,69x
0 69x
2
R = 0,99
8,69
y = 0,74x
2
R = 0,99
8,69
VISTAS 3D CON DATAMINE
MINA 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.
NW
SE
ARRIBA
Zona explotada
Nv. 4010
Explotación
Nv. 3990
Nv. 3970
Pre
Explotación Pre
Zona por minar
Explotación
Pre
p
Desarrollo
Nv. 3950
Nivel
4,010
3,990
3,970
3,950
Total
Nº de draw point
Explotación Preparación
6
2
6
2
6
2
18
6
Desarrollos
1
1
ABAJO
SECUENCIA DE AVANCE DEL MINADO
CASO MINA ROSAURA
En retirada.
De NW a SE.
De caja piso a caja techo.
NW
SE
CAJA
PISO
Zona por minar
Zona explotada
Explotación
Pre
CAJA
TECHO
SECUENCIA DE AVANCE DEL MINADO
CASO MINA TINYAG
SECUENCIA DE AVANCE DEL MINADO
CASO MINA ROSITA
RECOMENDADA
NO RECOMENDADA
PRODUCCION
2000 tpd
COSTO DE MINADO
8.36 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 de
estabilidad:
- Combinación de pernos cementados con platinas agrandadas
+ straps
t
o malla,
ll o shotcrete
h t
t con fibras
fib
d acero
de
• Casos especiales, en rocas expansivas (“swelling rock”) y de alta
q
g rock”)) y p
presencia de agua:
g
deformabilidad ((“squeezing
- Sostenimiento severo, principalmente con cimbras
LITOLOGIA Y GEOMECANICA
EN SECCION TRANSVERSAL
MINA ROSAURA
Falla
?
?
GA-4170
DP-410-420
GA-4150 DP-400
DP-430
DP-420
DP-430
DP-440
D V
De
De IVB
De IVA
?
De IVB
?
Se produjo colapso
De IVA
GA-4130
DP-420
GA-4110
DP-410-415
DP-425
DP-435
4650
DP-440 DP-440 DP-410 DP-415
DP-440
De IVB
4600
De IVA
De IVA
DP-440
De IVBDe V De IVB
Bloque por minar
?
DP-440
EJE ANTICLINAL ROSAUR
RA
CH
DP-440
De IVB
De V
De IVA
De IVA
4550
Falla
4500
4450
De IVB
4400
De IVA
4350
?
4300
D V
De
?
De IVB
?
?
De IVA
4250
4200
Falla
?
D e IVA
?
De V
D e IVB
?
D e IVA
D e IVB
De V
4100
D e IVA
4050
4000
D e IVB
De V
LEYENDA
?
EJE ANTICLINAL ROSAURA
?
4150
Falla
Form. Rio Blanco
Andesita
Tufo verde
Form. Bellavista
Caliza
Form. C. Francisco
Tufos Yauliyacu
ESCALA
Veta-Falla Rosura
Límite calidad
Geomecánica en Minería y Obras Civiles
BASE CAD
Proporcionado por Mina Rosaura
DIBUJO
V. A. / S.R.M.
GEOLOGIA
MS /CE /V VP/RZS
COMPAÑIA MINERA PERUBAR S.A.
1/1000
FECHA
EVALUACION GEOMECANICA DEL MINADO
MINA ROSAURA
LAMINA:
29
SOSTENIMIENTO RECIENTE
EFECTOS DE LA DEFORMACION Y EXPANSION DE LA ROCA
MINA ROSAURA
Galerías y cruceros RMR 35
3
Presión de Sostenim
miento (MPa)
2.5
Presión del sostenimiento = 1.149 MPa
2
1.5
1
0.5
0
25
50
75
100
125
Deformación de la galería (mm)
Bóveda
Paredes
150
Piso
175
200
ZONIFICACION
GEOMECANICA
CON DATAMINE
PARA EL DISEÑO
DEL MINADO Y DEL
SOSTENIMIENTO
MINA TINYAG
SUBSIDENCIA SUPERFICIAL EN EL SLC
INICIO DE LA SUBSIDENCIA CON TAJEOS PILOTOS
MINA ROSAURA - PERU
PROGRESO DE LA SUBSIDENCIA
MINA ROSAURA
PROGRESO DE LA SUBSIDENCIA
MINA ROSAURA
VISTA GENERAL DEL AREA DE SUBSIDENCIA
MINA ROSAURA
VISTA GENERAL DEL AREA DE SUBSIDENCIA
TAJOS TINYAG (Inferior)Y ROSITA (Superior) - PERU
INICIO DE LA
SUBSIDENCIA,
INESTABILIDAD
DEL TALUD Y
RELLENO DEL
TAJO TINYAG
CARACTERISTICAS
DEL CRATER DE
SUBSIDENCIA
MINA TINYAG
Angulo de desplome
Angulo de
fracturamiento
SUBSIDENCIA
MODELAMIENTO
EN 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 Tinyag
Rodríguez 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