Sublevel Stoping

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Métodos de Explotación

Sublevel Stoping

Cátedra: Métodos de Explotación. Profesor: Bernardo Reyes. Alumno: Daniel López Riquelme; Christian St Fecha Entrega: 04/09/2014

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Índice:

Resumen ejecutivo…………………………………………………………………....3

Introducción……………………………………………………………………………3

Objetivos………………………………………………………………………………..4

Cuerpo mineralizado(campo de aplicación)……………………………………...4

Para la preparación…………………………………………………………………...5

Explotación…………………………………………………………………………….6

Transporte y carguío…………………………………………………………………9

Ventilación…………………………………………………………………………….11

Fortificación…………………………………………………………………………...12

Ventajas y desventajas……………………………………………………………...12

Observaciones………………………………………………………………………..13

Bibliografía…………………………………………………………………………….14

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Resumen ejecutivo:

En el presente informe se hablará a cerca del método de explotación en

mina subterránea conocido como “sublevel stoping”, del cual se nombraran sus

características principales, las cuales se dividen en preparación, explotación

(perforación y tronadura), transporte y carguío, ventilación y fortificación. También

se mencionarán algunas ventajas y desventajas del método, con el fin de hacerle

saber al receptor cuando le es conveniente la aplicación de cierto método y bajó

qué condiciones lo es.

Introducción:

Los yacimientos presentan distintas profundidades, y los que están a

grandes profundidades requieren de métodos de explotación para minas

subterráneas, éste método es una estrategia de excavación y extracción del

cuerpo mineralizado de forma técnica y económicamente conveniente, que define

los principios generales según los cuales se ejecutan las operaciones unitarias, y

también define criterios respecto al tratamiento de las cavidades que deja la

extracción. Uno de los métodos subterráneos bien usado en la pequeña y mediana

minería es el “Sublevel Stoping”.

El método conocido como “sublevel stoping” (Hundimiento por subniveles)

consiste en la explotación del mineral usando taladros largos a partir de los

subniveles, el cual es recuperado desde la base a través de las ventanas de

extracción. En principio es un método en el cual se excava el mineral por tajadas

verticales dejando el caserón vacío, por lo general de grandes dimensiones,

particularmente en el sentido vertical. El mineral arrancado se recolecta en

embudos o zanjas emplazadas en la base del caserón, desde donde se extrae

según diferentes modalidades, para posteriormente ser procesado según su

naturaleza o según las propiedades físicas que presente.

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Objetivo:

El objetivo del presente informe es, en primera aproximación, describir el

método de explotación minera “Sublevel Stoping” y en segunda instancia

identificar cuando se recomienda usar dicho método y bajo qué condiciones es

conveniente usarlo.

Cuerpo mineralizado (campo de aplicación):

Son del tipo regular tabular (hábito tabular) o masivos en los cuales las

vetas deben poseer un buzamiento mayor que el ángulo de reposo del material, la

finalidad es que el mineral decante por gravedad. Se definen como masas

mineralizadas resistentes y competentes, con muros y techos autosoportantes,

parejos y bien definidos, para evitar fracturas en la roca.

Se pueden dividir en:

a) Vetas Estrechas: Pueden ser vetas de pendientes fuertes (ángulos muy

cercanos a 80° y 90°) con espesor de hasta 2.0 [m] o vetas que por lo menos

posen pendientes de 50° respecto a la horizontal, de forma que el mineral caiga o

escurra por diferencia de potencial, debido a la gravedad, sobre las cajas

yacentes, ambas cajas (yacente y pendiente) también deben tener roca

competente y una mineralización regular en sus contornos.

b) Vetas Ponientes o Mantos: Se esperan pendientes mayores a 60° respecto a

la horizontal. También se requiere que las características mecánicas del mineral

sobre todo de la roca yacente sean de calidad aceptable, para evitar diluciones, y

reducir los riesgos de seguridad.

c) Cuerpos Masivos: Al igual que la veta anterior, se requiere de roca cuyas

características mecánicas aporten una calidad aceptable, y también se requiere

que el mineral tenga buenas características. Aunque el método “Sublevel Stoping”

sugiere que los bordes de la veta sean de preferencia regulares.

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Para la preparación:

Este método requiere una gran preparación. Se exige una construcción de

labores mineras, donde primero se debe construir un “nivel base” (nivel de

producción), el cual consiste en una galería de transporte y estocadas de carguío

que permiten habilitar puntos de extracción. Los embudos o zanjas recolectan el

mineral, si es una zanja continua a lo largo de la base del caserón, entonces se

requiere desarrollar previamente una galería para la excavación de la zanja. Las

galerías de transporte se ubican cada 45-120 [m] entre sí.

Para la extracción del mineral es necesario construir galerías o subniveles de

perforación, dispuestos en altura según las configuraciones conforme a la

geometría del cuerpo mineralizado, por lo general los subniveles se ubican a

intervalos verticales determinados, los cuales se encuentran entre 100 y 55 [m] de

altura, éstos se preparan dentro del yacimiento, para así arrancar el mineral por

perforación y tronadura desde el sub nivel.

Para acceder a estos subniveles se requiere de chimeneas o rampas de acceso

del personal, situadas en el límite posterior del caserón. En las primeras

tronaduras de producción se usa una chimenea a partir de la cual se escava el

corte inicial o cámara de compensación (slot), para generar una cara libre.

En el caso de grandes cuerpos masivos, se pueden crear varios caserones

separados por zonas estériles o pilares mineralizados, para que de esta manera

se evite el derrumbamiento de paredes. Estos pilares permanecen intactos, amodo

de macizos rocosos para mantener la estabilidad del techo. El mineral en los

pilares pude ser recuperado posteriormente, en una fase final de explotación,

cuando ya un posible derrumbamiento no afecte las actividades regulares al

interior de la mina.

Es relevante mencionar que la dimensiones de las galerías que se van a construir

dependen de los equipos disponibles, los cuales circularán en ellas, siendo

entonces como mínimo galerías de 3x3 [m2] de corte transversal.

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Entonces la preparación termina una vez tronada la primera tajado del caserón, es

decir, la perforación y la tronadura de un undercut, y las secciones de la primera

tajada.

Partes de la preparación de una mina, Método Sublevel Stoping.

Explotación:

Para este método, las operaciones de perforación y tronadura se pueden

manejar de forma continua e independiente.

a) Perforación

Se pueden usar diagramas de disparo en anillos, abanicos , o en paralelo.

Tenemos por lo menos una versión convencional (o tradicional) y una versión

conocida como LHB (long blast hole) donde se perforan tiros (barrenos) de gran

diámetro. En la versión convencional se perforan tiros radiales (abanicos) a partir

de los subniveles dispuestos para esos fines. Aquí se realizan perforación de

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barrenos largos (Hasta unos 30 [m]) de 2 a 3 [in] de diámetro, de preferencia

perforados por “Jumbos Radiales Electro-Hidráulicos” y barras de extensión OTH

desde las galerías del sub nivel, pero en yacimientos estrechos es más apropiado

el diagrama en abanicos.

La perforación de los subniveles puede realizarse con anterioridad a la extracción

del mineral, de esta forma pueden perforarse grandes secciones de mineral,

volarlas convenientemente y todo ello en base a que este tipo de perforación es

una operación independiente, con muchos barrenos largos desde cada galería,

esto favorece la utilización de perforación mecanizada y altamente especializada.

En el caso de “LBH” se perforan barrenos de diámetros entre 4 ½ a 6 ½ [in],

paralelos en lo posible, y de hasta unos 80 [m] de longitud. Aquí se utiliza barra de

extensión DTH.

Método convencional

Método LBH.

b) Tronadura:

Para la tronadura en el método sublevel stoping hay que considerar los

siguientes factores influyentes:

La fragmentación que se requiere.

El diámetro de perforación.

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Las condiciones de tiros.

Espaciamiento y burden.

Tamaño permitido de la tronadura (vibraciones).

Agua.

La dureza del mineral.

La tronadura radial que se usa en el método tradicional de Sublevel Stoping utiliza:

ANFO (Iremitas en presencia de agua), APD 150, detonadores no eléctricos y/o

detonadores eléctricos de retardo, cordón detonante.

En la siguiente Figura se muestra un diagrama de tiros radiales que indica largo y

el grado de inclinación, para la generación de un undercut efectuado desde la

galería de producción.

Diagrama de tiros radiales del método tradicional.

En cambio en las perforaciones efectuadas con DTH para el método variante LBH

(Long Blast Hole) se utiliza: ANFO (Blastex en presencia de agua); APD cilindro

300; Cordón detonante; Detonadores no eléctricos; Detonadores eléctricos de

retardo.

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En las figuras se muestra un diagrama de

tiros para el método variante LBH en y

una vista en planta de una malla de

perforación para el mismo método.

Vista en planta de malla de perforación en

subnivel de un Sublevel Stoping variante

LBH.

Tronadura del método Sublevel Stoping

variante LBH.

Transporte y carguío:

Una vez tronada la roca es necesario transportarla para su posterior

procesamiento, es aquí donde el método sublevel stoping aplica su circuito de

transporte y carguío en donde las zanjas, los embudos, los buzones y por

supuesto los equipos de carga juegan un papel fundamental. En las grandes

minas subterráneas como el Mineral División El Teniente, se están implementando

rampas para facilitar el transporte con equipos de carga.

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Entonces de acuerdo al método sublevel stoping, el mineral arrancado decanta por

gravedad y es recolectado por las zanjas o embudos, abarcando de esa forma

toda la base del caserón. Si se trata de zanja, ésta avanza en el mismo sentido y

velocidad que se lleva a cavo la explotación del yacimiento. Pero si se trata de

embudos, éstos deben ser preparados con anticipación y sus dimensiones

dependen del ancho del caserón.

La parte baja del caserón está diseñada para facilitar el manejo y el posterior

transporte del mineral arrancado. El transporte puede darse por los siguientes

sistemas:

Buzones Malmberget.

Una combinación de parrillas y buzones.

Palas cargadoras o Scraper:

Las vagonetas se cargan mediante palas autocargadoras. Los

bloques de gran tamaño son muy frecuentes en la explotación por

subniveles y pueden hacer ineficaz este sistema. La tronadura en estocada

de carguío difícil y reduce el rendimiento.

LHD:

Este equipo carga el material a través de los cruzados de extracción

y traslada el mineral a los piques de traspaso, para posteriormente ser

evacuado por camiones.

Este equipo se puede manejar a control remoto, y es muy útil en las zonas

de peligro como la galería zanja.

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Equipo LHD usado en minería subterránea.

A modo de ejemplo práctico, la siguiente imagen muestra parte del proceso de

carguío y transporte con los equipos utilizados en la mina “El Soldado”.

Equipos utilizados en la mina “El Soldado”.

Ventilación:

No podemos dejar de tomar en cuenta un factor muy importante en toda

minería subterránea, la ventilación, ésta es de vital importancia ya que permite

mantener una ambiente de trabajo lo más grato y seguro posible

Como hoy en día se utilizan mucho los equipos diesel (LHD) en el manejo del

mineral, la exigencia básica es disponer de un circuito de ventilación adecuado en

el nivel de producción.Para esto se utilizan las galerías de acceso o de cabeceras

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que se ubican en los límites del caserón: el aire es inyectado por una de estas

galerías y luego de recorrer todo el nivel, es extraído por la otra.

Los subniveles de perforación se ventilan desviando parte del flujo hacia

chimeneas o a rampas de acceso a esos subniveles.

Fortificación:

Finalmente cabe destacar que el sublevel stoping, como exige buenas

condiciones de estabilidad ya sea de la roca mineralizada como también de la roca

circundante, no es tan necesario el exceso de sistemas refuerzos, pero siempre se

debe tomar en cuenta las fortificaciones, por ejemplo:

Las galerías de producción en la base de los caserones se fortifican por lo general,

mediante pernos cementados o pernos y malla de acero (incluso shotcrete),

atendiendo a las condiciones locales de la roca.

En los subniveles de perforación se puede utilizar localmente elementos de

refuerzo provisorios cuando las condiciones de la roca así lo requieran.

Ventajas y desventajas del método Sublevel Stoping:

a) Ventajas:

Muy favorable para la mecanización.

Altamente eficiente (Hasta 110 ton/hombre turno).

Tasa de producción moderada a alta (25.000 ton/mes).

Método seguro y fácil de ventilar.

Recuperación sobre 90%.

Dilución baja < 20%.

La perforación puede adelantarse.

En operaciones grandes, tronaduras semanales son frecuentes: turnos

entrenados y eficientes.

El mineral está disponible de inmediato al iniciarse la tronadura de

producción.

b) Desventajas:

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Intensivo en capital: Bastantes desarrollos antes de iniciar la producción.

Es no selectivo.

Ineficiente a bajas inclinaciones.

La tronadura secundaria puede generar gases que vuelven al caserón.

Observaciones:

A pesar de que este método requiere de una costosa y larga preparación,

esta desventaja es compensada con la eficiente extracción del mineral, como las

operaciones de perforación, tronadura y carguío pueden realizarse de forma

independiente entre sí, se permite una alta utilización de equipos mecanizados

como: Jumbos radiales electrohidráulicos y equipos DTH, además del LHD y el

camión de carga de bajo perfil, obteniéndose una alta productividad minera. Al ser

independientes las operaciones mencionadas se permite tener ciclos de trabajo

altos, permitiéndose el adelantar operaciones.

Como los costos son elevados, una recomendación es hacer la preparación en

zona mineralizada, para así utilizar el mismo material extraido en la preparación,

como preproducción.

Se recomienda que los cuerpos mineralizados tengan el hábito tabular bien

definido, para así tener bajas diluciones (10 a 15%), y a la vez se tendrían altas

recuperaciones (sobre 90%), ya que se pueden recuperar los pilares que se dejan

para el sostenimiento del techo en yacimientos de grandes extensiones. Sin

embargo hay que evaluar bien la técnica y sobre todo tener conciencia de que

dicha acción puedo poner en riesgo la seguridad de los trabajadores, a veces hay

que saber privilegiar entre la ganancia económica y el hecho de proteger la

integridad del personal minero. Muchos errores se han cometido por privilegiar la

ganancia económica.

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Bibliografía:

Apuntes “Métodos de Explotación”, Universidad de Santiago de Chile. Por Sr. Bernardo Reyes.

http://es.slideshare.net/juanfra1986/sublevel-stoping

https://www.u- cursos.cl/ingenieria/2010/1/MI4060/1/material_docente/previsualizar?id_material=291915

http://www.buenastareas.com/ensayos/Apuntes-Sub-Level-Stoping/5536983.html