Clase04_Subniveles

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingeniería Geológica Minera y Metalúrgica

MI 115 Métodos de Explotación SubterráneaCiclo 2008-I

FGZ/ Junio 2008

METODO DE EXPLOTACION DE TAJEOS POR SUB NIVELES

Ing. Francisco Grimaldo Z.



FGZ/ Junio 2008

Método usualmente aplicado a cuerpos mineralizados competentes, de alto buzamiento y rodeado por rocas competentes.

Se produce el mineral por perforación y voladura de taladros largos, con brocas que varían de 2” a 7 7/8” de diámetro y longitudes de hasta 30 m.

Los taladros pueden ser inclinados, los anillos forman usualmente un plano, y los taladros se vuelan en tandas.

Con los avances tecnológicos en equipos, explosivos, etc. lo han hecho un método altamente eficiente y versátil.

INTRODUCCION

GaleriaAcarreo

SUBNIVELES

DRAW POINT

Alto buzamiento

Caja techo

competente

Caja piso

competente

Mineral competente

Taladros largos

Mineral disparado

SECCION TRANSVERSAL DEL METODO SUB LEVEL STOPING



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Los rates de producción pueden variar ampliamente durante la explotación de todo el cuerpo:

Al inicio la producción es lenta, por estar en la etapa de preparación.

Luego se incrementa a medida que se van explotando nuevos draw points.

En su etapa final decae la producción

Se planean drawpoints a medida que se van necesitando.

Es necesaria una programación real para que el plan de producción sea estable.

INTRODUCCION

SUBNIVELES

DRAW POINT

Alto buzamiento

Caja techo

competente

Caja piso

competente

Mineral competente

Taladros largos

Mineral disparado




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Los criterios principales para la aplicación del método son:

•Mineral y rocas cajas competentes•Cuerpos mineralizados deben estar debidamente delimitados•El buzamiento debe exceder el ángulo de reposo del mineral roto.

El método consiste en hacer subniveles en intervalos definidos entre los niveles principales de la mina.

DESCRIPCION GENERAL DEL METODO

SUBNIVELES

DRAW POINT

Alto buzamiento

Caja techo

competente

Caja piso

competente

Mineral competente

Taladros largos

Mineral disparado




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El tajeo de perforación se hace de las galerías de acceso a los subniveles, el mineral es disparado hacia una cara libre (slots) en cortes largos.

La carga disparada cae por gravedad al fondo del tajeo y es colectado por los drawpoints.

DESCRIPCION GENERAL DEL METODO

SUBNIVEL

NIVEL INFERIOR

SUBNIVEL

TALADROS LARGOS

DRAW POINTS

SECCION LONGITUDINAL METODO DE EXPLOTACION SUB LEVEL STOPING

ORE BLASTED



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El método requiere un alto desarrollo y por consiguiente una alta inversión: Rampas de acceso a los subniveles, galería de extracción, subniveles, draw points.

Los rates de productividad van de 12 a 30 t/hombre-guardia.

La perforación, la voladura y carguío se hacen en forma independiente, por lo que se tiene una alta utilización del equipo.

Si los límites del cuerpo son irregulares puede haber una alta dilución del mineral; lo mismo puede suceder si se tienen derrumbes.

OTRAS CONSIDERACIONES GENERALES DEL METODO SUB LEVEL STOPING

SUBNIVELES

DRAW POINT

Taladros largos

Mineral disparado, contaminado con cajas

Limites irregulares, alta dilución



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DESARROLLOS

ACCESOS A SUBNIVELESPuede hacerse a través de una rampa o chimenea, la misma que se ubica en la caja piso de la zona mineralizada, lo más lejos posible para evitar los posibles efectos de la voladura u otras operaciones de producción que se producen durante el tajeado.

Mineral disparado

Chimenea

Mineral disparado Galería de

acarreo

RampaINTERVALOS ENTRE SUBNIVELESLos intervalos de los niveles principales en las minas varían desde 15 m a 120 m, dependiendo de la extensión vertical del cuerpo mineralizado y condiciones geomecánicas.Los subniveles se acondicionan a estos niveles principales.

GALERIA DE ACARREOConstruida en caja piso y paralela al rumbo del cuerpo mineralizado, por aquí se extraerá el mineral.



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DESARROLLOS

DRAW POINTS

El número de drawpoints depende de la longitud del cuerpo mineralizado.

CORTE INFERIOR

Dependiendo del sistema de drawpointsa ser usado, el corte inferior puede hacerse por un sistema de chimeneas cónicas desde una galería inferior, o simplemente abrir una galería sobre la estructura mineralizada desde los drawpoints.

Rampa

Galería de acarreo

Draw points

CORTE INFERIOR



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DESARROLLOS

SLOT – CARA LIBRE

Se hace este slot slot para tener una cara libre a la perforación y voladura de taladros largos.

Puede construirse esta chimenea con métodos convencionales, mecanizados o con el método VCR.

Rampa

Galería de acarreo

Draw points

CORTE INFERIOR



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Longitud y ancho

Los siguientes factores afectan las dimensiones del tajeo:

•Geometría del cuerpo mineralizado•Direcciones de los principales esfuerzos•Competencia de las cajas•Malla óptima de perforación•Arreglo deL subnivel de perforación

En una mina nueva el diseño del layout puede ocurrir antes de que el cuerpo mineralizado sea interceptado por los trabajos de mina.

El dimensionamiento del tajeo será una decisión crítica, es necesario la experiencia de mucha gente: operadores con experiencia similar, expertos de mecánica de rocas y otros con experiencia en el diseño de mina.

CARACTERISTICAS DE DISEÑO DEL TAJEO



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Altura

Algunos de los factores que deben ser considerados para determinar la altura del tajeoson:

•Competencia del pilar y de las paredes del tajeo•Buzamiento del cuerpo mineralizado•Espesor del cuerpo mineralizado•Profundidad del taladro de una máquina determinada de perforación•Características de fragmentación del mineral.•Intervalos de espaciamiento de los niveles de la mina

En terrenos competentes, la longitud y la seguridad del taladro son los más importantes de la altura del tajeo.

Frecuentemente los subniveles de perforación pueden ser disminuidos debido a la capacidad de profundidad de los equipos sofisticados de perforación, resultando en un significativos ahorro de costos.



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Ubicación y diseño de drawpoints

Algunas de las consideraciones más importantes de un buen sistema de drawpoints son:

•Espaciamiento óptimo, para una caída uniforme y máxima recuperación;•Excavaciones diseñadas para que duren el tiempo de explotación•Vías de acarreo: tipo de superficie, reforzamiento, gradiente para que fluya el agua•Orientación con respecto a la vía principal de acarreo de la mina, para una óptima maniobrabilidad del cargador y estabilidad en la intersección; y•Longitud adecuada para permitir el trabajo de un cargador de bajo perfil en un tramo recto.

Seguridad: Exposición de personas durante el desarrollo y perforación de producción es alta de tal forma que se justifica el uso de drawpoints.

Evitar la voladura secundaria de bolones que debilitan los drawpoints.

Un piso con una gradiente de 3 a 4%, reforzado con concreto facilita la salida del agua y la penetración de la cuchara del cargador.



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Slot raising

Este slot es necesario para este método para controlar la expansión de la roca.

La chimenea puede hacerse convencionalmente, con raise borer o por voladura en cráter.

El slot se hace usualmente desde el nivel de extracción hasta el tope del tajeo, luego se amplía al ancho del tajeo y sería de 4 a 5 m.

El método de vertical crater retreat (VCR) elimina la necesidad de hacer un slot a lo ancho del tajeo; y solo necesita la cara de alivio y puede excavarse del nivel de corte inferior.

Sección longitudinal

Subnivel

Corte inferior

Slot raise

Subnivel



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Corte inferior

Este corte es esencial para el éxito del tajeo por subniveles debido a sus efectos en la voladura de producción y la eficiencia del carguìo.

Se construye solo lo necesario y su avance se condiciona a solo lo necesario para asegurar la estabilidad del corte inferior.

Se construye con perforación de equipos de taladros largos o perforación convencional si el caso lo requiere.




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PRODUCCION

Se alcanza casi exclusivamente por la perforación de taladros largos, ya sea en anillos o abanico o perforación a lo largo del cuerpo mineralizado, desde los subniveles.

Donde el cuerpo mineralizado sea más angosto, los subniveles se hacen a lo ancho de todo el cuerpo, y sirve de base para la perforación de taladros paralelos. La longitud de los taladros depende de la forma del cuerpo mineralizado y el espaciamiento de los subniveles.

Los taladros largos normalmente no exceden los 25 m, debido a que más allá de esta longitud pueden haber problemas de desviación.

Mineral disparado

Galería de acarreo

Draw points

CORTE INFERIOR

Perforación a lo largo del cuerpo

Perforación en abanico



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Perforación de producción

Los factores a considerar en la producción son:

•Mallas de perforación•Equipos de perforación•Perforabilidad del mineral (dureza, abrasabilidad, fracturas, gravedad especìfica)•Características esperadas de fragmentación•Tipo y seguridad requerida del equipo de perforación•Orientación y espaciamiento de los taladros•Tamaño del taladro•Longitud del taladro.

La innovación de los equipos de perforación ha incrementado cada vez más el uso de taladros de mayor diámetro, estos varían de 2” hasta 4” de diámetro (incluso más actualmente)

Las longitudes de perforación pueden tener capacidad hasta los 90 m con menos de 2% de desviación con el uso de los DTH.

PRODUCCION



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Equipos de Perforación de producción - Raptor

PRODUCCION



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Equipos de Perforación de producción

PRODUCCION



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PRODUCCION

Malla de perforación

El burden y el espaciamiento dependen del grado de fragmentación requerido, y pueden variar de 1 m para cuerpos angostos, y de 2 a 3 metros para una perforación regular de producción.

La fragmentación depende del tamaño y tipo del tamaño y tipo de equipo que manipulará el mineral.

Ejm Diferente para el uso de rastrillos y chutes, que para el que emplea drawpointsy se limpia con scooptrams y camiones (LHD)

El promedio de costos para los diferentes métodos varía apreciablemente.



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Voladura de producción

La selección del explosivo es determinado por:•Factor de potencia (kg/t de mineral)•Densidad del explosivo•Velocidad de detonación•Orientación e inclinación de los taladros largos•Accesibilidad al collar para el carguío de los taladros.•La iniciación de la voladura puede hacerse con cápsulas eléctricas o detonadores no eléctricos (tipos FANEL, NONEL, otros similares) con retardos. El diseño de los retardos tiene un efecto en la vibración y la fragmentación de mineral.

El máximo tamaño de la voladura es afectada por labores u otras estructuras adyacentes cercanas dentro de la mina.

Se pueden emplear: dinamitas, ANFO, slurries, ó combinaciones de estas.

El VCR requiere técnicas muy especializadas de voladura.

PRODUCCION



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Ejemplo Producción Tajeopor Subniveles

PRODUCCION

PRODUCCION TAJEO POR SUBNIVELES

Longitud Tajeo 45.00 metrosAncho Tajeo 6.00 metrosAltura Tajeo 15.00 metrosDensidad mineral 3.75 t/m3Volumen total tajeo 4050.00 m3Total tonelaje tajeo 15,188 toneladas

Perforacion y VoladuraMalla perforacion 1.20 x

1.20 metrosDiametro taladro 3.50 pulgadasExplosivo empleado ANFONo.Taladros por fila 4No. Filas por disparo 9Total filas del tajeo 38Volumen por disparo 972 m3Tonelaje por disparo 3,645 toneladasNo. Voladuras por tajeo 4

LimpiezaScoop 6 yd3Eficiencia scoop 140 t/horaHoras efectivas/turno 5.25 horasTurnos/dia 2Ton. Limpiadas/turno 735.00Ton. Limpiadas/dia 1,470.00Tiempo limpieza/disparo 2.48 dias

Produccion de la mina 3,000.00 ton/diaNro. Tajeos en produccion 2Nro. Tajeos en perforacion 2Nro. Tajeos en preparacion 2Nro. Tajeos en desarrollo 2Total Tajeos en trabajo/mes 8



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General

La mina subterránea xxxxx opera con una Winche ASEA para extracción, con 2 skips de ton cada uno.

Produce 3500 tpd de mineral polimetálico de Pb-Zn en un trabajo de 3 turnos por día y 6 días por semana.

La mina tiene 900 trabajadores (incluye personal de planilla de la empresa, contratistas y supervisión).

Su productividad es de 4 ton/h-g, con 25 tajeos de producción y 4 frentes de desarrollo.

EJEMPLO TAJEO POR SUBNIVELES EN LA MINA XXXX



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Acarreo y Transporte de mineral

Se echa el mineral en los 5 niveles intermedios a un ore pass principal, desde el cual se transporta con locomotora de 10 t y carros mineros de 140 pie3 a la tolva de 1000 t.

De la tolva se alimenta el mineral a dos skips de 8 t c/u en el pique principal.

Por este pique principal se iza el mineral a superficie a dos tolvas de 1500 t c/u y desde aquí mediante fajas transportadoras se alimenta a la planta concentradora.

TAJEO POR SUBNIVELES EN LA MINA XXXX



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Acarreo y Transporte de mineral




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Desarrollo y preparación del Tajeo

Los subniveles están construidos con 12 m de espaciamiento vertical, sección de 3 m x 3m y por la parte mineralizada, chimeneas de 2 m de diámetro a ambos extremos (una para slot).

Estas chimeneas han sido construidas empleando el método VCR.

Drawpoints de 3 m x 3m a lo largo del cuerpo espaciados de eje a eje 7 m, del cual se extrae el mineral disparado con un scooptram de 3.5 yd3.



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Minado

Malla de perforación 1.2 x 1.2 m y con taladros verticales de 3 1/2” de diá. X 12m.

Para la cara libre se utiliza una de las chimeneas y se va disparando en retirada.

Se emplea un equipo Raptor de perforación vertical, máquina perforadora xxxx de última generación.

Ventilación es natural.

La productividad en el tajeo (solo personal explotación y acarreo) es 15 t/h-g



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Control de leyes

Delimitación del cuerpo con máquinas de perforación diamantina (50 a 80 m)

Los subniveles son muestreados en canales para establecer la ley del tajeo.

Durante la explotación se muestrea diariamente la carga disparada.

También se muestrea el mineral que finalmente es transportado a las tolvas de almacenamiento en la mina subsuelo y las que están antes de la planta concentradora.



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% Distribución de costos Tajeo por Subniveles Trackless

Desarrollo30%

Carguío y acarreo20%Supervisión y servicios

14%

Tajeado11%

Gastos generales6%

Izaje5%

Energía3%

Relleno de tajeos1%

Chancado y fajas10%

COSTOS



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COSTOS

TONELAJE DEL BLOCK Y DEL DESARROLLO DE TAJEO

Mineral Desmonte

TOTAL MINERAL DEL BLOCK 375000

Nro. Tajeos 2 310000

Pilar 1 65000

Producción diaria /tpd) 1500

Cruceros de acceso/cada 30 m 4 120 m

Subniveles de 100 m (metros) 6 600

Chimeneas (m) 3 85

Corte inferior (m) 2 200

Cruceros de carguio cada 10 m (m) 180 30 m

1065 150

Total metros de desarrollo 1215

Toneladas/m de desarrollo 300



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COSTOS

TAJEADO

Factor de potencia 0.2951 kg/t

Factor de carga 2" diametro 2.10 kg/m

Toneladas rotas/m de taladro 7.11

Longitud de perforación 52,720 m

Cantidad explosivo 110662.5 kg

Estimado mensual (1) 18250 ton

Vida del block 20.5 meses

Desarrollo del tajeo 60.75 m/mes

Perforación 2,636 m/mes

Carguío de taladros largos 2,636 m/mes

(1) Incluye desarrollo, preparación y otras actividades diversas



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COSTOS

PRODUCTIVIDADES

Desarrollo

Cuadrilla de perforación 3

Avance por turno 6 m

Productividad teórica 2 m/h-g

Productividad práctica (1) 1 m/h-g

H-g requeridos por mes 61

Perforacion de taladros largos

Productividad (2) 60 m/h-g


Voladura

Productividad 185 m/h-g


Carguío de mineral

Productividad 90 t/hr para 4 horas


(1) Incluye condiciones del terreno, fallas de equipo, falla en voladura y otros

(2) fallas mecánicas, falta de experiencia, errores topográficos, movimientos, etc.



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COSTOS DE OPERACIÓN

Nro H-g/mes US$/H-g US$/mes

Costos de labor 171 30 5,130.00

Equipo y suministros operación US$/t 0.4 7,300.00

Mantenimiento - labor US$/t 0.25 4,562.50

Costo total 16,992.50

Total US$/t 0.93

Desarrollo y preparacion US$/t 2.20

Perforacion diamantina US$/t 0.19

Extracción de mineral US$/t 1.58

Izaje y transporte US$/t 0.39

Gastos de servicios generales US$/t 2.25

Chancado de mineral US$/t 0.09

Gastos administracion jefatura US$/t 0.48

Sub total US$/t 7.18

Gran total US$/t 8.11

COSTOS

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