FACULTAD DE INGENIERIAESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA DE MINAS

DISEO DE MINARIA SUPERFICIAL

RESPONSABLE:CHILON AYAY, FERNANDO

DOCENTE:Ing. LINO ZAPANA MARCIAL ARTURO

CICLO:IX

CAJAMARCA-PERU2015INTRODUCCION

La eleccin de un mtodo de explotacin de un yacimiento mineral se basa principalmente en una decisin econmica (Costos, beneficio, inversiones, flujos de caja, etc.). Esta decisin est relacionada con mltiples factores propios del yacimiento tales como:

Ubicacin. Forma. Tamao. Topografa superficial. Profundidad del cuerpo mineral. Tipo de mineral. Complejidad y calidad de la mineralizacin. Distribucin de la calidad de la mineralizacin (selectividad). Caractersticas del macizo rocoso. Calidad de la informacin de reservas. Inversiones asociadas.

Adems, y no menos importante, la eleccin depender de las polticas, necesidades y recursos que disponga la empresa interesada en realizar dicha explotacin.Es por ello que cada yacimiento es potencialmente sensible a ser explotado por cualquier mtodo minero, de los cuales sern descartados los que no representen un buen negocio para la empresa interesada. Una vez definido el mtodo ms apropiado podremos pensar si el proyecto minero proseguir su curso hacia la explotacin y para efectos de nuestro propsito asumiremos que esta etapa ya ha sido salvada y que definitivamente explotaremos yacimientos por el mtodo de Rajo Abierto (Cielo Abierto u Open Pit, como se conoce comnmente el mismo mtodo en otros pases, donde recibe distintos nombres).

DESARROLLO

La explotacin de un yacimiento por el mtodo de cielo abierto, requiere de datos iniciales, provenientes de campaas de exploracin (Sondajes), los cuales sern procesados de modo de obtener un modelo de bloques (Krigeage, Ivor, etc.). Este modelo de bloques consiste en una matriz tridimensional de bloques de dimensiones definidas por su largo, ancho (ambos iguales por lo general) y alto, este ltimo valor corresponder a la altura de los bancos del futuro rajo.

Cada uno de los bloques podr guardar informacin relevante de datos como: Tipo de Roca (geomecnica, estructuras y litologa). Leyes (tanto del mineral principal como de sus sub - productos). Datos econmicos (costos de extraccin, de proceso, de venta y/o beneficio econmico asociado). Recuperaciones metalrgicas. Etctera.Una vez disponible la informacin entramos a la etapa de diseo, la cual nos entregar como resultado los lmites econmicos de nuestra explotacin denominado Pit final, a lo cual podemos agregar los lmites de las distintas etapas de la explotacin llamadas Fases, las cuales nos definen la secuencia de explotacin del yacimiento.Esta planificacin comprende tres etapas paralelas y que cada una abarca las actividades de explotacin para perodos de tiempo distintos, hablamos entonces de Planificacin de Corto, Mediano y Largo Plazo.

DISEO DE ACCESOS Y PARMETROS GEOMTRICOS DE UNA MINA A CIELO ABIERTO.

Dentro de las actividades permanentes en una explotacin minera se encuentra la construccin o habilitacin de accesos. En un rajo abierto (y tambin en una cantera), se requiere ir coordinando la ejecucin de las actividades productivas diarias con la ejecucin de las actividades que dicen relacin con esta construccin de accesos, las cuales tendrn que satisfacer las siguientes restricciones:

1. Debe permitir el acceso libre y seguro a la zona determinada. 2. Debe permitir el acceso a tiempo a la zona determinada, de acuerdo al programa de produccin. 3. Debe cumplir con las restricciones geomtricas de los equipos y las actividades. 4. Debe cumplir con las restricciones geomecnicas del sector. 5. Debe permitir la extraccin de todo el material relacionado con el sector. 6. Debe permitir la realizacin de actividades paralelas en completa seguridad.

Dentro de esta actividad participan los equipos de servicios mina, aunque a veces se requiere de la participacin de los equipos productivos (perforacin, tronadura, carguo y transporte) para realizar movimientos especficos de materiales.

Como hemos dicho en el punto 3 y 4, la construccin los accesos deber cumplir con restricciones geomtricas y geomecnicas, de modo de garantizar que los equipos que por ellos circulen lo hagan en condiciones adecuadas a su operacin, evitando el deterioro prematuro de los equipos y los accidentes. Dentro de la geometra de los accesos podemos destacar: Ancho de Bermas. Ancho de Cunetas. Pendiente. ngulo de la pared del camino (corte o relleno).

Otros parmetros geomtricos a considerar dentro del diseo de una mina son: Ancho mximo de expansin. Desfase entre palas. Ancho mnimo de operacin (Perforacin, Carguo y Transporte). Cruce de Camiones o doble va. ngulo Overall. ngulo inter rampas. ngulo de la pared del banco.

Para la explotacin de un rajo abierto se puede observar que los accesos (rampas o accesos especficos) se visualizan de la siguiente manera:

En cambio en una explotacin tipo cantera se tiene lo siguiente:

En puntos especficos, donde se requiere acceder a ms de un banco, el acceso deber cumplir con la siguiente configuracin para lograr su objetivo:

La pendiente, el ancho y los radios de curvatura de cada tramo deben ser tal que los equipos que circulen por la rampa puedan alcanzar sus rendimientos productivos sin sufrir deterioros en su funcionamiento o estructura ni riesgos en la operacin.

La diferencia de cota de cada tramo por lo general resulta de la diferencia de cota de un banco y el siguiente, es decir la altura de bancos, a menos que se trate de un banco sin pendiente en el cual la diferencia de cota es cero.La longitud final de la rampa resultar de la suma de las longitudes reales de todos los tramos.Lrtotal = Lri

Radios de Curvatura en pendiente y su componente plana: En una vista en planta se puede apreciar el rajo con sus rampas y accesos de la siguiente forma:

La materializacin de la rampa en el diseo de un rajo puede realizarse: Desde abajo hacia arriba, es decir tomando como punto de partida la pata del banco ms profundo, lo que generara una extraccin extra de material al ampliarse el rajo o ensancharse ms los bancos superiores (Corte). Desde arriba hacia abajo, es decir tomando como punto de partida la pata del banco ms alto, lo que producira un achicamiento del ltimo banco, es decir puede que queden bloques sin extraer o hasta uno o ms bancos sin explotar (Relleno). Tomando como referencia un banco intermedio, lo cual producira un achicamiento menor en los ltimos bancos y un ensanchamiento menor en los bancos superiores (Mixto).

En el ltimo caso se puede adoptar algn criterio como elegir el banco con mayor aporte de fino al proyecto, o el que permita maximizar el flujo final del proyecto, etc.

Debemos considerar que para la construccin de las rampas y los accesos, debemos respetar las restricciones tcnicas y fsicas de la explotacin, es decir definir bien los lugares en que se realizarn dichos accesos, donde no exista peligro de inestabilidad, entorpecimiento de la operacin, ya que no podemos arriesgarnos a que por algn siniestro geomecnico quede nuestra mina aislada con compromiso de prdida de equipos, produccin y lo ms importante vidas humanas.

Las diferentes formas de generar los accesos se pueden esquematizar de la siguiente forma:

NGULOS DE TALUD EN EXPLOTACIONES A CIELO ABIERTO

Sin duda uno de los parmetros geomtricos ms significativos en la explotacin de un rajo son los ngulos de talud, ya que en la explotacin misma una de las restricciones operacionales ms relevantes es garantizar la estabilidad de cada uno de los sectores comprometidos, para lo cual se requiere mantener una geometra de diseo ptima, es decir que permita un mximo beneficio econmico en funcin de un mnimo factor de riesgo de que ocurra algn siniestro geomecnico.

ngulo de Talud de la pared del Banco: Representa la inclinacin con que queda la pared del banco. Este ngulo se mide desde el toe del banco a su propia cresta. ngulo de Talud Inter rampas: Representa la inclinacin con que queda el conjunto de bancos que se sitan entre una rampa y la rampa consecutiva. Este ngulo se mide desde el toe del banco superior donde se encuentra una rampa hasta la cresta del banco donde se encuentra la otra rampa. ngulo de Talud de un conjunto de bancos: Representa la inclinacin con que queda un grupo de bancos sin existir entre ellos alguna diferencia geomtrica importante. Este ngulo se mide desde el toe del banco ms profundo hasta la cresta del banco de cota mayor. ngulo de Talud Overall: Representa el ngulo de inclinacin con que queda la pared final del tajo, incluyendo todas las singularidades geomtricas existentes. Este ngulo se mide desde el toe del banco ms profundo hasta la cresta del banco ms alto de la explotacin.

Cabe destacar que existen dos formas distintas de medir los ngulos de talud. Una de ellas es la descrita en los casos anteriores (de toe a cresta) y la otra es medir desde el toe a toe dichos ngulos. En geomecnica se utiliza la primera forma y en planificacin se utiliza la segunda.

Al aumentar el ngulo de talud se disminuye la cantidad de estril a remover para la extraccin de la misma cantidad de mineral, e incluso se podra acceder a la extraccin de otras reservas minerales las que antes no era posible extraer. Esto genera un aumento en los beneficios econmicos de la explotacin. Ahora bien, este incremento del ngulo de talud solamente ser viable en el caso que las condiciones geomecnicas lo permitan.

Puede darse el caso contrario, que debido a nueva informacin geomecnica sea necesario bajar el ngulo de talud, generndose una mayor cantidad de estril a remover y una menor cantidad de mineral a extraer. En resumen, los efectos del cambio en el ngulo de talud, se ven claramente reflejados en la relacin Estril - Mineral de la explotacin, y puede significar la no viabilidad del proyecto, por lo que la informacin relacionada con nuestro ngulo de talud debe ser lo ms confiable posible.

No necesariamente tendr que existir un ngulo de talud nico, sino que dependiendo de las rocas presentes, estructuras, orientaciones, etc., podr existir ms de un ngulo de talud ptimo en distintos sectores de la mina.

PISTAS, BERMAS, ZANJAS Y CUNETAS Como se dijo anteriormente, el Diseo involucra al Diseo Geomtrico, al Diseo Estructural y al Diseo de Mezcla, los cuales estn inter relacionados. En las pginas siguientes se trata cada uno de ellos. El diseo de pavimentos en general ha estado basado en Mtodos Empricos o en Mtodos Mecansticos. Actualmente la tendencia es al uso de Mtodos Emprico- Mecansticos. En la Figura 5 se muestra un esquema de la Evolucin del Diseo de las Vas de Acarreo de MYSRL. Los diseos contenidos en los Manuales de Vas de aos anteriores han estado basados solamente en Datos Empricos y en la Experiencia Histrica recogida con el paso del tiempo. Este Manual parte de un Anlisis Situacional, e incorpora a lo anterior, informacin Mecanstica proveniente de experiencias extranjeras, el uso de productos geosinteticos y el Control de Calidad como herramientas de un Diseo Emprico-Mecanstico.

La zanja se construye con el fin de canalizar las aguas de drenaje. Al no canalizar dichas aguas se corre el riesgo de que estas daen y corten los caminos. Las zanjas por lo general tienen un ancho de 1 metro por una profundidad de 50 centmetros, lo cual depender de las condiciones de drenaje de la zona (lluvias, escurrimientos superficiales o subterrneos).

Las cunetas tienen por objetivo detener o contener a los vehculos en caso de emergencia, por ello la cuneta que est hacia el rajo tendr que ser ms alta de modo que pueda detener efectivamente a cualquier vehculo en una emergencia sin que caiga.

DISEO GEOMETRICO

A continuacin se muestran los Cuadros y Grficos que han servido y que an sirven de Guas al Diseo Geomtrico de las Vas de Acarreo.

ANCHOS DE VIAS Y BERMAS OPERACION MINERA

PARAMETROS PARA EL DISEO DE CURVAS EN ACCESOS DE MINA

ELEMENTOS DE UNA CURVA CC : Centro de Curva PC : Punto de Comienzo de Curva PI : Punto de Deflexin PT : Punto de Trmino de Curva I : Angulo de Deflexin Lrp : Longitud de rampa de peralte p(%) : Peralte B(%) : Bombeo Sa : Sobreancho

SECCIONES

PARAMETROS DE DISEO PARA CURVAS ENACCESOS DE MINA VELOC. DISEO Km/h P. MX (%) RADIO MNIMO (m)

30 7.00 % 30

40 7.00 % 50

50 7.00 % 85

60 7.00 % 125

70 7.00 % 175

Para Ancho Operativo = 30.00 m Para Ancho Operativo = 27.00 m Long: CAT-793D = 9.09 m (eje posterior - parte frontal) Long: CAT-793D = 9.09 m (eje posterior - parte frontal) RADIOS P. MX (%) VELOC. MX (km/h) Lrp (m) Sa (m) RADIOS P. MX (%) VELOC. MX (km/h) Lrp (m) Sa (m)

25 7.00% 30 40.00 2.00 25 7.00% 30 36.00 2.00

30 7.00% 30 40.00 1.70 30 7.00% 30 36.00 1.70

35 7.00% 30 40.00 1.50 35 7.00% 30 36.00 1.50

40 7.00% 30 40.00 1.30 40 7.00% 30 36.00 1.30

45 7.00% 40 42.90 1.20 45 7.00% 40 38.60 1.20

50 7.00% 40 42.90 1.10 50 7.00% 40 38.60 1.10

55 7.00% 40 42.90 1.00 55 7.00% 40 38.60 1.00

60 7.00% 40 42.90 1.00 60 7.00% 40 38.60 1.00

65 7.00% 40 42.90 0.90 65 7.00% 40 38.60 0.90

70 7.00% 50 46.20 0.90 70 7.00% 50 41.50 0.90

75 7.00% 50 46.20 0.80 75 7.00% 50 41.50 0.80

80 7.00% 50 46.20 0.80 80 7.00% 50 41.50 0.80

85 7.00% 50 46.20 0.80 85 7.00% 50 41.50 0.80

90 7.00% 50 46.20 0.70 90 7.00% 50 41.50 0.70

100 7.00% 60 50.00 0.70 100 7.00% 60 45.00 0.70

Para Ancho Operativo= Long: CAT-793F = 30.00 m 9.44 m (eje posterior - parte frontal) Para Ancho Operativo = Long: CAT-793F = 27.00m 9.44 m (eje posterior - parte frontal)

RADIOS P. MX (%) VELOC. MX (km/h) Lrp (m) Sa (m) RADIOS P. MX (%) VELOC. MX (km/h) Lrp (m) Sa (m)

25 7.00% 30 40.00 2.20 25 7.00% 30 36.00 2.20

30 7.00% 30 40.00 1.80 30 7.00% 30 36.00 1.80

35 7.00% 30 40.00 1.60 35 7.00% 30 36.00 1.60

40 7.00% 30 40.00 1.40 40 7.00% 30 36.00 1.40

45 7.00% 40 42.90 1.30 45 7.00% 40 38.60 1.30

50 7.00% 40 42.90 1.20 50 7.00% 40 38.60 1.20

55 7.00% 40 42.90 1.10 55 7.00% 40 38.60 1.10

60 7.00% 40 42.90 1.00 60 7.00% 40 38.60 1.00

65 7.00% 40 42.90 0.90 65 7.00% 40 38.60 0.90

70 7.00% 50 46.20 0.90 70 7.00% 50 41.50 0.90

75 7.00% 50 46.20 0.90 75 7.00% 50 41.50 0.90

80 7.00% 50 46.20 0.80 80 7.00% 50 41.50 0.80

85 7.00% 50 46.20 0.80 85 7.00% 50 41.50 0.80

90 7.00% 50 46.20 0.80 90 7.00% 50 41.50 0.80

100 7.00% 60 50.00 0.70 100 7.00% 60 45.00 0.70

Para Ancho Operativo = 30.00 m Para Ancho Operativo = 24.00 m Long: Komatsu 830E = 10.19 m (eje posterior - parte frontal)Long: Komatsu 830E = 10.19 m (eje posterior - parte frontal) RADIOS P. MX (%) VELOC. MX (km/h) Lrp (m) Sa (m) RADIOS P. MX (%) VELOC. MX (km/h) Lrp (m) Sa (m)

25 7.00% 30 40.00 2.50 25 7.00% 30 32.00 2.50

30 7.00% 30 40.00 2.10 30 7.00% 30 32.00 2.10

35 7.00% 30 40.00 1.80 35 7.00% 30 32.00 1.80

40 7.00% 30 40.00 1.60 40 7.00% 30 32.00 1.60

45 7.00% 40 42.90 1.50 45 7.00% 40 34.30 1.50

50 7.00% 40 42.90 1.30 50 7.00% 40 34.30 1.30

55 7.00% 40 42.90 1.20 55 7.00% 40 34.30 1.20

60 7.00% 40 42.90 1.10 60 7.00% 40 34.30 1.10

65 7.00% 40 42.90 1.10 65 7.00% 40 34.30 1.10

70 7.00% 50 46.20 1.00 70 7.00% 50 36.90 1.00

75 7.00% 50 46.20 1.00 75 7.00% 50 36.90 1.00

80 7.00% 50 46.20 0.90 80 7.00% 50 36.90 0.90

85 7.00% 50 46.20 0.90 85 7.00% 50 36.90 0.90

90 7.00% 50 46.20 0.80 90 7.00% 50 36.90 0.80

100 7.00% 60 50.00 0.80 100 7.00% 60 40.00 0.80

Para Ancho Operativo = 25.00 m Para Ancho Operativo = 20.00 m Long: CAT-785C = 7.20 m (eje posterior - parte frontal) Long: CAT-777D = 6.55 m (eje posterior - parte frontal) RADIOS P. MX (%) VELOC. MX (km/h) Lrp (m) Sa (m) RADIOS P. MX (%) VELOC. MX (km/h) Lrp (m) Sa (m)

25 7.00% 30 33.30 1.40 25 7.00% 30 26.70 1.20

30 7.00% 30 33.30 1.20 30 7.00% 30 26.70 1.00

35 7.00% 30 33.30 1.00 35 7.00% 30 26.70 0.90

40 7.00% 30 33.30 0.90 40 7.00% 30 26.70 0.80

45 7.00% 40 35.70 0.90 45 7.00% 40 28.60 0.80

50 7.00% 40 35.70 0.80 50 7.00% 40 28.60 0.70

55 7.00% 40 35.70 0.70 55 7.00% 40 28.60 0.70

60 7.00% 40 35.70 0.70 60 7.00% 40 28.60 0.60

65 7.00% 40 35.70 0.60 65 7.00% 40 28.60 0.60

70 7.00% 50 38.50 0.70 70 7.00% 50 30.80 0.60

75 7.00% 50 38.50 0.60 75 7.00% 50 30.80 0.60

80 7.00% 50 38.50 0.60 80 7.00% 50 30.80 0.50

85 7.00% 50 38.50 0.60 85 7.00% 50 30.80 0.50

90 7.00% 50 38.50 0.60 90 7.00% 50 30.80 0.50

100 7.00% 60 41.70 0.60 100 7.00% 60 33.30 0.50

DISEO DEL ALINEAMIENTO VERTICAL EN CAMINOS DE ACARREO

Los alineamientos verticales son importantes como parte de los criterios de diseo ya que de ello depende la fluidez del Ciclo de Produccin. Las pendientes deben oscilar entre 0.5% a 10%, de esta manera la eficiencia mecnica de los camiones de carguo es mayor.

La Longitud Mnima est dada por la frmula:L(m) = 1400 *

LONGITUD DE CURVAS VERTICALES EN FUNCION DE PENDIENTES

CAMBIO DE PENDIENTE CUANDO SE SIGUE EN SUBIDA O EN BAJADA

DISEO DE ESCAPES O RUNAWAYS

El planteamiento y construccin de los Escapes o Runaways est destinado a detener a los Camiones de Acarreo en caso de una eventual falla total de los sistemas de frenado (servicio, parqueo, retardador), evitando de esta forma accidentes de alto potencial. El Reglamento de Seguridad e Higiene Minera del MEM en el artculo 196, tems h e i,los denomina Carreteras de Alivio e indica la obligatoriedad de su construccin en vascon pendientes mayores al 5%. Se construirn Runaways en vas con pendientes mayores a 5%, segn lo especificadoen el cuadro adjunto2:

La altura de las Bermas ser como mnimo las partes de la altura de la llanta del camin de mayor tamao:

RAMPA DE ESCAPE

Considerando que desde una velocidad de ingreso de 100 km/h, el camin es frenado al final del escape. La frmula empleada fue:

con b= 0.4 como coeficiente de resistencia al rodado.

CONDICIONES QUE DEBEN REUNIR LOS ESCAPES

Los escapes debern ser sealizados. El material existente en el piso y bermas de los escapes ser granular de tamao menor a 3. Debern permanecer libres de obstculos. Se evitar badenes en su ingreso. Si deben ser cruzados por cunetas o drenajes, se plantearn alcantarillas. Cuando existan rocas grandes en el piso o bermas, debern ser removidas. El piso de las rampas de escape ser ripeado con frecuencia mensual con motoniveladora o tractor.

DISEO ESTRUCTURAL

CARACTERSTICAS DE LOS MATERIALESSUB-BASE Y BASEFuentes: Canteras, con evaluacin de sus caractersticas. Desmonte o estril de mina seleccionado, con evaluacin de sus caractersticas.Caractersticas y Tamao Mximo: Preferentemente granulares, con CBR > 40%. En el caso de la Base el CBR debe ser > 80% para el 95% de compactacin Proctor Modificado y los 0.15 m superiores no deben tener piedras mayores a 3.Compactacin: Para suelos de Cantera o de Desmonte Seleccionado: Rodillo Vibratorio Autopropulsado, en espesor mximo de 3 veces el tamao mximo del agregado. Para suelos No Clasificados de Cantera o de Desmonte: Equipo de Obra, en espesor mximo de 50 cm. Se tomarn medidas de la compactacin con rodillo vibratorio por cada capa, a razn de 1 cada 1500 m2, por lo menos, distribuidas en tresbolillo (derecha, centro, izquierda). Las medidas de la compactacin debern ser como mnimo, del 95% de la Mxima Densidad Seca obtenida con el ensayo de Prctor Modificado (AASHTO T180) hecho en el mismo tipo de materia que se est controlando.

DISEO DE BOTADEROS. El material estril extrado de la mina, debe ser dispuesto en lugares especficos y adecuados para este fin, por lo que tendremos que definir las caractersticas de estos lugares.

Un buen lugar para un botadero lo constituir el sector que cumpla de mejor manera todas las exigencias para su habilitacin, tanto tcnicas como econmicas, de las cuales podemos mencionar las siguientes: -

La distancia entre el punto de carga de los camiones en la mina y el lugar de descarga del material estril (o botadero) debe ser la mnima posible, por una razn econmica, ya que el rendimiento de los equipos de transporte es afectado por esta distancia.

DISPOSICIN DE BOTADEROS EN LADERAS.

Comnmente se disponen los residuos minerales en las laderas de los cerros circundantes a la explotacin, ms que nada por razones de simplicidad en la descarga, mantencin y estabilidad, adems que se encuentra disponible un mayor espacio para la actividad y sta se puede realizar de una manera ms uniforme

CONCLUSON

El presente trabajo permite resumir al ingeniero cada paso de una evaluacin de mineral desde un nivel de alcance hasta un nivel final de factibilidad. Las tareas expuestas envuelven el trabajo con datos estimados en lugar de datos exactos, enfocndose en los aos a futuro en lugar de das y enfrentndose tambin con criterios econmicos (precios de metales a futuro) sobre los cuales uno no tiene control.

Debido a esta naturaleza incierta de los datos usados para esta evaluacin, las tareas de diseo de mina se realizan tpicamente de manera repetitiva, evaluando las sensibilidades, seguridad, estabilidad, redefiniendo las consideraciones claves, incorporando nuevos datos, etc.

El programa minero asiste al diseador en cada etapa del proceso de la evaluacin del depsito de mineral utilizando mtodos de optimizacin matemticos como Lerchs- Grossmann3 para la optimizacin de tajo final y la programacin mixta entera para la optimizacin del planeamiento de minado y de cmo extraerlo de la mejor manera.

BIBLIOGRAFIA MINERA YANACOCHA http://plataforma.edu.pe/pluginfile.php/236118/mod_resource/content/2/Mineria%20a%20Tajo%20Abierto.pdf MINERA LA ZANJA http://www.minesight.com/Portals/0/in%20the%20news/planeamiento-mineria.pdf