LA MINERÍA DE HUNDIMIENTO

LA MINERÍA DE HUNDIMIENTO. Guillermo Marcos Alzamora casilla   Estudiante de la carrera de Ingeniería de Minas [email protected] RESUMEN El presente artículo muestra la apreciación personal de la tesis “diseño y evaluación técnico económica de un nuevo sistema de carguío y transporte para la minería de hundimiento” conocido como “block caving” uno delos método poco usados alrededor del mundo pero que podría revolucionar la tecnología minera puesto que, en estos tiempos se busca mejorar los rendimientos de una operación de extracción sin elevar los gastos de operación, es así que el block caving y su variante panel caving, presenta la oportunidad de tener un método continuo y con bajos costos de operación, esto sin mencionar los costos de desarrollo los cuales si resultan altos, pero se ve recompensado en la fase de producción, en Perú aún no se explota ningún yacimiento con este método pero existe la posibilidad de hacer esto lo veremos casi al final de este artículo. PALABRAS CLAVE: hundimiento por bloques, LHD, trasportador de cadena, rendimiento. ABSTRACT The present article shows the personal appreciation of the thesis "design and technical evaluation of a new loading and transport system for sinking mining" known as "block caving", one of the method little used around the world but could revolutionize the technology Mining since in these times it is sought to improve the yields of an extraction operation without raising operating costs, so the block caving and its variant panel caving presents the opportunity to have a continuous method and with low operating costs , Not to mention the development costs which if they are high, but is rewarded in the production phase, in Peru not yet exploited any deposit with this method but there is a possibility to do this we will see almost at the end of this article . WORDS: block caving, LHD, Panzer, performance. UTP Pág. 1 Introducción El método de explotación subterránea por hundimiento por bloques es entre todos uno de los más recientes que existen en el mundo de la minería, desde sus inicios la extracción solo se realizaba con el apoyo de En este cuadro propuesto por explosivos para la extracción de del Enrique Rubio en el 2006, muestra 11 mineral, sin embargo con el block proyectos a nivel mundial que utilizan caving este es posible la explotación masiva de grandes bloques con método de extracción subterráneo. minerales de baja ley y a grandes profundidades, el cual puede ser DISEÑO extraído por un sistema continuo por Dentro del método de block caving medio de equipos que faciliten esta puede variar con respecto a sus labor, en su inicio para la etapa de propiedades in situ o de todo el desarrollo el método puede hacer uso bloque que se desea extraer, como la de explosivos hasta su preparación geometría para el hundimiento, cabe resaltar mineralizado, el tipo y calidad del que este método necesita de un macizo rocoso, la profundización de estudio geo las labores, cantidad de material a rocoso, extraer, criterio de costos, entre otros. necesitando que la roca se rompa Entonces el diseño estará dentro de con el efecto de la gravedad, quien es estas variables esto determinara el el ancho de los conos de extracción y mecánica que exhaustivo del realiza en macizo el la trabajo final desgranando al macizo. El nuevo sistema de carguío y trasporte indicado en este título está relacionado a la explotación de mina El Teniente del país vecino de Chile. UTP del yacimiento los equipos a utilizar puesto que el rendimiento de cada equipo también estará en función del diseño, a continuación se presentan diferentes tipos de diseño: Pág. 2 En este sistema se puede ver un sistema continuo casi a un 100% puesto que el descenso del material llega directamente hacia un empujador alimentador (CAT Rock Flow Feeder) el cual alimenta a los transportadores de cadena Panzer (CAT Rock Flow Mover) los cuales trasladan el material hacia un canchador primario. sistema seria la presencia de material bajo menos continúo al anterior puesto que ahora se observa la intervención de un equipo LHD de bajo perfil el cual hace la operación de carga y transporte enviándolo a un punto (pique) el cual lo distribuirá hacia una chancadora o directamente hacia un transportador Panzer, esto dependerá de la granulometría del material roto. Una de las desventajas de este con Este sistema refleja un movimiento nivel granulométrico (bolones) los cuales impedirían su Factores que intervienen en la selección del sistema de manejo de minerales la Existen dos parámetros dentro la paralización de la producción hasta selección del sistema de manejo de resolver el altercado, el nivel de minerales: propio tratado e incluso seguridad sería menor, se necesitaría Parámetros de la roca Parámetros geométricos una alta confiabilidad en que la in situ granulometría del material sea la • Tipo roca; • • Ley de mineral; equipos; • Estructuras; • Malla de tiraje; adecuada y los equipos estén en aptas condiciones para su trabajo. UTP • Presencia de Tamaño de los • Área de pilares; fracturas; • Altura de pilares; • Presencia de agua; • Área excavada; Pág. 3 • Alteración; • Ángulo y longitud de • estocadas de carguío; Resistencia velocidad, mecánica; • Tipo de corte inicial; • Altura de columna; • Medios de extracción. •Presencia y ubicación como: capacidad eficiencia, de carga, medidas. Para esto en la extracción por de estéril. el método block cabing se utilizara: Equipo LHD(load-haul-dump) Del cuadro anterior se podría decir: Los parámetros in situ reflejan el estado natural en que se encuentra la estructura, el cual necesito cierta cantidad requerimientos de tiempo para su formación. LHD por su traducción Cargar Transportar y Descargar son palas de bajo perfil que pueden ser utilizador con acarreo o cumplir 2 funciones acarreo y transporte esto dependerá de la distancia de vaciado (lugar de al pique – chute), poseen una cuchara contrario reflejan la manera adecuada con una capacidad de 1,7 hasta 14 en que se extraerá el material, aquí yd3, Los parámetros geométricos es donde a partir de los parámetros in situ se puede proyectar un diseño que permita un eficaz, buena recuperación y eficiencia de ley, operación de los equipos, seguridad, flexibilidad en cuanto a modificaciones y velocidad o ritmo de explotación deseada CLASIFICACIÓN DE EQUIPOS PARA EL MANEJO DE MINERALES En la actualidad estos equipos pueden ser operados desde una Los equipos tienen difícil tarea de cabina de trasmisión por video (El cumplir las metas propuestas, debido Teniente), donde se elimina el peligro al estudio de los parámetros antes de sufrir algún accidente. mencionados se escogerán los equipos que cumplan con ciertos UTP Pág. 4 Equipo de transporte Panzer (CAT Equipo empujador alimentador Rock Flow Mover) (CAT Rock Flow Feeder) Este equipo consiste en una coraza Este equipo puede estar en diferentes metálica bastante robusto y confiable puntos de para el manejo de minerales de directamente en la boca del embudo mayor y recibiendo directamente la carga o dureza, sobre la cual está montado recibiéndola después de haber sido un cuyo vaciado por el scoop en el pique o movimiento produce el transporte del chute, este equipo tiene la función material ubicado sobre ellas. Un recibir y distribuir las cargas de conjunto manera controlada con el fin de densidad, sistema de de abrasividad cadenas placas ubicada espacialmente sobre las cadenas mantener (cada 1 metro aproximadamente) Panzer. la operación, primero alimentado al equipo facilita la operación Los distintos tipos de Panzer difieren principalmente por el número de cadenas y arreglo en que están dispuestas, los anchos varían entre 80 a 110 (cm). Fuente: Antezano - 2013 En este grafico se puede apreciar la capacidad que tiene este equipo e internamente se aprecia dos cilindros que provocan el empuje del material. Fuente: Antezano - 2013 UTP Pág. 5 Fuente: Antezano - 2013 Chancador primario En estas imágenes se muestra un Como mencioné antes, la posición de chancador primario de doble este mandíbula que sería óptimo para equipo dependerá de la condiciones in situ y las condiciones nuestro método de block cabing, el geo mecánicas del macizo junto con cual es accionado por dos motores es el método que se utilice su parte lateral. fracturar la roco, para teniendo la Equipo auxiliar martillo picador granulometría del material para la Esta equipo se encuentra encima de ubicación de la chancadora primaria, la parrilla de descarga (pique – Este equipo consta de dos o una chute), evita el aglomeramiento de la mandíbula que minimiza el tamaño roca que esté por encima del tamaño del de permisible, asi de esta manera material a un diámetro considerable para ser transportado por medio de fajas, panzer evitar atrasos en el sistema continuo. o camiones cuales quiera sea el caso. El tamaños puede variar de acuerdo a su disposición, en la actualidad estos equipos pueden ser controlados UTP Pág. 6 por video, maximizando así la D Z//C: Distancia entre Galerías seguridad del personal. Zanjas. MALLA DE EXTRACCIÓN a: Ancho de Calles de Producción y De acuerdo a las condiciones geomecánicas y el tipo de equipo LHD que se desea utilizar se pueden tener diferentes mallas para el block cang: de Galerías Zanjas. 2. Malla Tipo Teniente Esta malla utiliza como base teórica de diseño Triangular Tipos de Malla de extracción extracción, una de Configuración elipsoides y es utilizada de en el método Panel Caving. Esta malla ha 1. Malla Cuadrada dado muy buenos resultados Esta malla utiliza como base teórica operacionales, de diseño una Configuración aplicación se extendiera a casi todos Cuadrangular de elipsoides de de ahí que su los sectores en la Mina El Teniente. extracción, es utilizada en el método Block Caving (roca secundaria) En donde: R: Radio del Elipsoide de Extracción. DC⊥C : Distancia entre Calles de Producción. UTP En donde: R: Radio del Elipsoide de Extracción. DC⊥C: Distancia entre Calles de Producción, medida perpendicularmente entre calles. Pág. 7 DZ//C: Distancia entre Zanjas, medida paralelamente a las calles. DZ⊥Z: Distancia entre Zanjas, medida perpendicularmente entre En donde: R: Radio del Elipsoide de Extracción. D C⊥C: Distancia entre Calles de Producción. Zanjas. a: Ancho de las Calles de Producción y de las Galerías Zanjas. Cabe señalar que las secciones de las galerías zanjas pueden ser diferentes a las secciones de las calles de D Z//C: Distancia entre Zanjas. a: Ancho de las Galerías. Diseño de mallas Diseño producción. Modelo Capacidad Diseño teórico operativizado LHD balde (yd3) (m x m) (m x m) Toro 6/6 M 4 9,2 x 15 3. Malla Tipo Henderson También llamada “Espina de Pescado”, esta malla utiliza como base una Toro 7/7M Configuración Mixta de elipsoides de Toro 0010 extracción, también es utilizada en el Toro 11 método teórica Panel de diseño 12 x 15 Caving. Es 7 9,5 x 16 13 x 16 10 11 x 17 15 x 17 13 11 x 18 17 x 18 una alternativa a la malla Tipo Teniente, existen algunos casos de aplicación de esta malla en la mina El Teniente (Ten-4 Regimiento). Rendimiento de los equipos. Equipos LHD Para factores de optimización de la operación es necesario tener en cuenta el rendimiento de los equipos a disposición, para esto primeramente el obtiene el números de ciclo [ ] Dónde: UTP Pág. 8 Tc: Tiempo de carga Td: Tiempo de descarga esp: Es el esponjamiento del mineral, producto de la fragmentación de éste. Está medido en tanto por uno. Tm: Tiempo maniobra Tvc: Tiempo de viaje con el balde lleno Tvv: Tiempo de viaje con el balde vacío Finalmente se obtendrá: [ En este grafico se muestra que el equipo ] LHD tiene un óptimo rendimiento cuando su distancia de Dónde: recorrido es 0 en este caso el equipo N° ciclo: es el número de ciclo que un equipo LHD es capaz de realizar en una hora. Esta medido en ciclos por hora. tendría que trabajar simultáneamente con el apoyo de un camión de bajo perfil, pero en este caso se requiere que el LHD tenga que laborar de marera individual haciendo Cb: Es la capacidad de balde que funciones tiene un equipo LHD en particular. transportar y descargar. a la vez 3 acarrear, 3 Está medida en m . Fll: Es el factor de llenado que tiene el balde del LHD al momento de cargar. Está medido en tanto por uno. Capacidad de transporte en un Panzer Al saber la capacidad de trasporte se puede estimar con qué frecuencia del equipo empujador hacia el equipo dmxx: Es la densidad in situ del Panzer, evitando la saturación del mineral a transportar. Está medida en equipo o la falta de material. 3 t/m . UTP Pág. 9 Dónde: qc: Es el peso del carbón cargado por unidad de largo del Panzer (t/m); Amax: Es la mayor sección cargada en la línea del Panzer, la cual depende de la construcción y ancho de la coraza, tipo de cadena, ángulo de reposo del carbón quebrado y el peso de las placas de arrastre; Ψ: Es el coeficiente de carga, entre 0,65 y 0,90, dependiendo de la inclinación del piso, la dureza y del carbón, características estructurales de la coraza y la placa de arrastre; γc: Es la densidad esponjada del carbón cargado, generalmente varía entre 0,88 y 1,22(t/m3); Vc: Es la velocidad del sistema de cadenas, usualmente entre 76 a 92 (m/min) (250 a 300 fpm). COSTOS DE OPERACIÓN Costos LHD Para el análisis de costos del equipo LHD se tiene los siguientes ítems: UTP Capacid adLHD( yd3) 4 7 10 13 Consumo Combustib le (lt/h) 18,8 32,0 44,5 58,0 Costo Operación (US$/h) Comb Neum Mante Total ustible ático nción 7,3 10,6 9,4 27,3 12,4 10,6 16,4 39,4 17,4 10,6 23,4 51,4 22,5 10,6 30,4 63,5 Conclusiones generalmente su valor se encuentra fragmentación Costo de operación de LHD (US/h) Costo de Costo Costo combustible Neumático Mantención y (US$/h) (US$/h) Reparación (MyR) (US$/h) Para la extracción de minerales por el método de block cabing, se necesita geométricamente un yacimiento de mediana a baja competencia con una ley baja. Este método necesita de un alto costo de desarrollo, pero será de bajo costo de operación, pues no se será necesario el uso de explosivos, puesto que la gravedad fragmentara la roca. El rendimiento de los equipos dependerá del tipo de granulometría que el macizo roto presente, esto determinara el sistema de extracción, diseño de malla y alimentación. Los equipos LHD son de uso fundamental para el block cabing, por ser una minería de gran capacidad. Los equipos Panzer necesitan un estudio adecuado para terminar su ubicación, y maximizar la operación continua, minimizando los costos. Pág. 10