Universidad De Santiago De ChileFacultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería en Minas Método de explotación Panel Caving con Hundimiento Avanzado Integrantes: Rodrigo Valenzuela Catalina Farias Carlos Rodriguez Profesor: Eduardo Contreras Moreno Ayudante: Francisco Fecha de entrega: 18 de marzo del 2017 1 Resumen ejecutivo El método de explotación Panel Caving y/o también llamado Hundimiento por Paneles, se le llama caving a toda operación destinada a provocar el hundimiento de la roca, por panel caving se define como el hundimiento de paneles por corte inferior, provocando que el mineral se fracture y se fragmente gracias a las tensiones internas y efecto de la gravedad. Para el método en específico de Panel Caving Avanzado, se desplegarán ideas tales como su desarrollo, ventajas y desventajas, campos de aplicación, requerimientos y mineras chilenas donde se emplean cada uno de ellos. En esta variable la socavación en el nivel de hundimiento se realiza sobre un nivel de producción parcialmente desarrollado. Esta variante proporciona una mayor flexibilidad en el desarrollo del nivel de producción. Esto se trabaja en mena primaria, roca competente de baja densidad de fracturamiento. La supuesta ventaja de esta variante es que proporciona una mayor estabilidad durante el desarrollo del nivel de producción, dado que las excavaciones son realizadas durante el desarrollo del nivel de producción, dado que las excavaciones son realizados fuera de la zona de concentración de esfuerzos. Mejor manejo de la marina gracias a tener galerías avanzadas. La exposición de personal y equipamiento en las zonas de transición es menor, por lo que es más seguro. Al tener un pilar más robusto se reducen los daños en el nivel de producción. Las bateas son más resistentes y fáciles de construir que los embudos, reduciendo los costos de operación. 2 .......................................... ................................................................... 16 Conclucion………………………………....................9-10 Puntos de Vaciado................................................................9 Batea o Zanja .................................................................................................................................................................................................................6-8 Labores previas ......................................................................................................... 12 Nivel de Ventilación ..................................................................................................................................................................................................................Índice Índice de Contenidos Resumen Ejecutivo.............................................................4 Introducción…………………………………………………………………………………………5 Objetivos ..................................................................................................................... 13 Maquinaria a utilizar ..........................................................................................9 Nivel de hundimiento……………………………………………………………………………...... 15 Elementos minerales...................................... 5 Desarrollo……………….................................6 Explicación del metodo........................... 11 Mallas de extracción ...................................................................................................................17 3 . 13 Nivel de Transporte ................................ 6 Características del yacimiento ............................................................................................................................................................. 5 Alcances .........................................................9 Nivel de producción………………………………………………………………………………...................................................................................................................................................... 2 Índice.............................................................................................................................................................................................................14 Ciclo de explotacion..................................................................................................................................................................................................................... 16 Bibliografía ..................................................... 11 Nivel Intermedio ................................................................ 3 Índice ilustraciones ..................................................................... .............................................................. 7 Ilustración 2: Esquema simplificado de la ubicación de Roca Primaria y Roca Secundaria………………………………………………………………………………………….................................................................................................. Panel Caving ...... con Martillos Picadores…………………………………........................... 13 Ilustración 13: Equipo LHD……........ 10 Ilustración 7: Método 1 para construcción de Zanja ................................................. Panel Caving ........................12 Ilustración 12: Nivel Intermedio y Nivel de Ventilación....................................... 14 Ilustración 15: Martillo picador………………………………...........................Índice ilustraciones Ilustración 1: Comparación entre roca primaria y roca secundaria......................... 7 Ilustración 3: Sección transversal de panel caving hundimiento avanzado ...................9 Ilustración 5: Dimensiones de la Batea o Zanja ............ 14 Ilustración 14: Drill jumbo………………………………………………………................. 11 Ilustración 10: Dimensionamiento batea tipo esmeralda ............10 Ilustración 9: Ampliación de Punto de Vaciado hacia el pique de Traspaso......................................................................................................................10 Ilustración 6: Isométrica de Zanja............ 10 Ilustración 8: Método 2 para construcción de Zanja .......................... 8 Ilustración 4: Nivel de hundimiento avanzado y tronadura ……….............................................................. 14 4 ............................. 12 Ilustración 11: Perfil AA batea tipo esmeral...................................................... ......... como consecuencia del envejecimiento de esos depósitos hay que pasar a los distintos yacimientos primarios y debido a la mayor profundidad del mineral. Dar a conocer Minerías que utilice o planifique dicho Método de Explotación Alcances Dentro de las limitaciones que existen en este informe se encuentran las siguientes: . Para comprender las circunstancias que generan los problemas tanto de hundibilidad como de granulometría y que afectan de manera directa a la producción es necesario conocer las características geológicas y geotécnicas predominantes en el sector de interés En chile la minería tiene un peso extremadamente importante. preparación y explotación . . Mostrar sus desarrollos. es una pieza fundamental en el desarrollo del país en el ámbito económico principalmente por ser uno de los mayores productores y exportadores de cobre en el mundo. . ya que esta. explotación y extracción del mineral Objetivos . en reconversión del personal.Introducción En Chile estamos habituados a la gran minería a rajo abierto. El lector debe tener ciertos conocimientos mineros previos . Esto plantea una serie de desafíos. que permitan mantener la producción. 5 . ventajas y desventajas de cada método. se emplean distintos métodos de minería subterránea. Analizar las condiciones de aplicación. La estructura permitirá conocer en profundidad el método dejando al descubierto las ventajas y desventajas de este. pero según los expertos. Existen diferentes métodos los cuales son aplicados para poder extraer el mineral que se encuentra en profundidad y que queremos explotar dentro de todos los métodos existes hablaremos de Panel Caving Avanzado. en materia de desarrollo e incorporación de nuevas tecnologías. Describir el método Panel Caving Avanzado . Es un informe completamente elaborado en base a diversas fuentes bibliográficas y clases presenciales del profesor Eduardo Contreras . y en contar con especialistas y colaboradores con las competencias para enfrentar las particularidades de la extracción subterránea. muchos yacimientos comenzarán a migrar a la gran explotación subterránea. Encontrar las limitaciones más relevantes. destacando todos los procesos previos de planificación. Hierro. Conforme con esto. ya sea quebrando el macizo rocoso. se requerirá que las leyes y los límites del cuerpo mineralizado del cuerpo sean regulares. los métodos por hundimiento se pueden clasificar: Según la forma de quiebre de la columna de mineral. Molibdeno. Por lo tanto. cuya morfología depende de la minería. Por lo que si se quiere obtener una mayor eficiencia. mecanizando la explotación. mediante la socavación de su base. roca competente de baja densidad de fracturamiento (FF<7).Desarrollo Características del yacimiento Se aplica en depósitos de gran profundidad. bajas leyes en principalmente Cobre. Esto se trabaja en mena primaria. ya que en caso contrario se podría generar eventualmente un colapso del material rocoso. y los métodos por hundimiento pertenecen al grupo de métodos en que la depresión no requiere de soporte. Por otra parte. se suele generar un cráter de subsidencia. Los principales métodos de explotación por hundimiento • Hundimiento por subniveles (sublevel caving) • Hundimiento de bloques (block caving) • Hundimiento de paneles (panel caving) El método de Panel Caving es un método que precede al Block Caving. El empleo del método del Block Caving se utiliza en yacimientos de roca secundaria. Todos estos métodos requieren el desarrollo continuo del hundimiento o “Caving”. que cubren una extensa área y son de alta potencia. Yacimientos de alto tonelaje. mediante perforación y tronadura (u otro método artificial) hasta el caso en que se produce el quiebre natural del rocoso. mientras que el Panel Caving se usa en yacimientos con roca primaria. Explicación del método Los métodos de minería subterránea se suelen clasificar según sus exigencias de soporte de la depresión donde se extrae el mineral. dado que este método no permite explotación selectiva por sectores. causando daños importantes en la operación minera. Por este motivo la granulometría que se obtendrá. los métodos de explotación por hundimiento se caracterizan porque inducen el desplazamiento vertical descendente del cuerpo mineralizado y de la roca supra yacente. de las características mecánicas del macizo y de la topografía del terreno. será grande mayor a 15 pulgadas. La mineralización es sellada con anhidrita. lo que imposibilita el manejo manual del material. turmalina o cuarzo y en brechas de turmalina y granodioritas primarias. Esto se produce por un tema de rendimiento del método para las características de la roca en cuestión. 6 . Butcher (2000) menciona que esta etapa tiene 3 objetivos principales: 7 . Roca Primaria Roca Secundaria Rocas muy competentes Rocas de baja a mediana competencia Baja densidad de fractura (FF<7) Gran densidad de fractura (FF>10) Fracturas selladas con anhidrita. Para este procedimiento se necesita un mínimo de perforación y tronadura en la extracción del mineral. se le llama Caving a toda operación destinada a provocar el hundimiento de la roca. sin embargo. describiremos Panel Caving tradicional. turmalina o Fracturas abiertas o débilmente selladas con cuarzo limoita Brechas de turmalinas y Andesitas y granidioritas secundarias granodioritas primarias Granulometría gruesa (>15’’) Buena granulometría (<12’’) Mineralización diseminada y en fracturas Mineralización fundamentalmente en Requiere de equipo mecanizado para fracturasmanejo manual del mineral Permite manejo Ilustración 1: Comparación entre roca primaria y roca secundaria del mineral. debido a su diseño y el secuenciamiento de esta operación permite reducir los efectos de la concentración de esfuerzos inducidos en la frente de socavación. esto debido a que el sistema utilizado es una variación del Block caving o hundimiento por bloques. El yacimiento de divide en varios paneles largos que incluyen varios bloques. nos enfocaremos en el Panel Caving con hundimiento avanzado. y necesidades de estos. por Panel Caving se define como el hundimiento de paneles por corte inferior.Las características de ambos tipos de roca se pueden apreciar en la Ilustración 1 e Ilustración 2. También este proceso es uno de los más importantes en la minería caving. sin embargo. provocando que el mineral se fracture y se fragmente gracias a las tensiones internas y efecto de la gravedad. El método de explotación Panel Caving y/o también llamado Hundimiento por Paneles. Ilustración 2: Esquema simplificado de la ubicación de Roca Primaria y Roca Secundaria Hay distintas variantes del método tradicional Panel Caving que fueron surgiendo debido a los distintos tipos de yacimientos. Se inicia la extracción. la cual es: 1.Se desarrollan las restantes labores del nivel de producción en el sector bajo el area socavada. La secuencia de excavación de las labores se muestra en la ilustración 3..1) Generar una excavación de suficientes dimensiones para permitir el hundimiento. Esta variante proporciona una mayor flexibilidad en el desarrollo del nivel de producción.Desarrollo de las labores de hundimiento y algunas del nivel de producción (en general solo se construyen las calles de producción). 4. La secuencia de desarrollo de las labores se muestra en la ilustración 3 y se detalla a continuación: En esta variante la socavación en el nivel de hundimiento se realiza sobre un nivel de producción parcialmente desarrollado. Ilustración 3:”Sección transversal panel caving hundimiento avanzado”. 8 .. dejando las galerías de zanjas y bateas para ser excavadas bajo el área hundida o socavada. 2.. 2) Lograr las dimensiones requeridas del área explotada para iniciar el hundimiento dañando mínimamente al macizo rocoso en las cercanías. 3..Se realiza la apertura de las bateas.. 5.Tronadura de la socavación en el nivel de hundimiento. propagarlo y consecuentemente reducir la concentración de esfuerzos producidos por esta operación. 3) Alcanzar rápidamente el radio hidráulico para generar el hundimiento. 0 x 4.0 metros aproximadamente. un Sub-Nivel de Ventilación (SNV). que cortan a las galerías de producción con un ángulo de 90 grados para facilitar la circulación de equipos LHD. (el ángulo puede variar e incluso ser perpendicular a las galerías de producción). como se indica en la ilustración 5.5 x 3. Está formado por: Galerías de Producción o calles: desarrollos de sección 4. 9 .Labores Previas En el diseño de este método incluye un Nivel de Hundimiento o Socavación (NH). Este consta de galerías o calles paralelas distanciadas por unos 30 metros entre sí. A través de estas cae material socavado en el nivel de Hundimiento hacia el nivel de Producción.0 x 4. pero comúnmente son de 10 x 12 x 15 metros. un Nivel de Control (NC) y un Nivel de Transporte (NT). un Nivel de Producción (NP). que conectan el nivel de Producción con el nivel de Hundimiento. Batea o Zanja Desquinche de las galerías Zanjas.5 metros aproximadamente. Galerías zanjas: desarrollos de sección 4. Nivel de hundimiento Es el nivel en el cual se corta la base del bloque a ser explotado mediante métodos de perforación y tronadura. Sus dimensiones pueden ser variadas. que se encuentran entre unos 7 a 20 metros por sobre el nivel de producción.0 metros aproximadamente espaciados a una distancia de 30 metros. Se accede a él a través de una rampa de 8 a 10% de pendiente. Ilustración 4: “Nivel de hundimiento avanzado y tronadura Nivel de Producción Está ubicado bajo el nivel de hundimiento. Las calles de este nivel están “unidas” por un cruzado de cabecera que recorre todo el cuerpo mineralizado. Estas galerías constituyen una vía de tráfico para la circulación de equipos LHD. A este nivel se accede por medio de una rampa con 8 o 10% de pendiente desde el Nivel de Producción. Estas galerías son comúnmente de 3. Ilustración 5: Dimensiones de la Batea o Zanja Ilustración 6: Isométrica de Zanja Esta zanja se realiza mediante una chimenea que posteriormente se desquinchara. con tiros en abanico y se avanza con más tiros en abanico hasta completar los 15 metros. con tiros en abanico y se avanza con más tiros en abanico hasta completar los 15 metros. El desquinche de la chimenea se puede realizar de 2 maneras diferentes para esta variable en particular: 1. 2. Chimenea Central que se desquincha hacia los lados. Ilustración 7: Método 1 para construcción de Zanja Ilustración 8: Método 2 para construcción de Zanja 10 . Chimenea lateral que se desquincha hacia el lado contrario. Puntos de vaciado Ubicados en desquinche que se realizan en las galerías de Producción donde el mineral es vaciado hacia los piques de traspaso provistos de una parrilla cuadrada de abertura 40” (1. se debe considerar: • Detalle de las labores del método Panel Caving. Para esta variable en particular se necesitará una Batea Tipo Esmeralda. ventajas y desventajas • Realizar un estudio comparativo de los tipos de Mallas de Extracción que se podrían aplicar en el método Panel Caving avamnzado.02 m). • Analizar las distintas Mallas de Extracción que existen. para así impedir el paso de material fragmentado de mayor tamaño que pueda provocar el atochamiento de marina en el pique de traspaso con o sin martillos picadores semi-móviles anclados a una base previamente construida. indicando su relación con las configuraciones de las bateas. en una sola etapa y en tres fases de tronadura. destacando sus características. específicamente en roca primaria. Batea para mallas de 17 x 20 m con LHD de 13 yd3 Los parámetros geométricos de entrada como los parámetros de salida se encuentran en la tabla N° 21. Para determinar el diseño más adecuado para la Malla de Extracción. La figura N° 34 corresponde a un corte vertical A-A en la dirección de la galería zanja. con Martillos Picadores Mallas de extracción Una malla de extracción corresponde al tipo de distribución que tendrán las Bateas o Zanjas en el Nivel de Producción. 11 . Ilustración 9: Ampliación de Punto de Vaciado hacia el pique de Traspaso. en que la construcción esta batea se hace íntegramente desde el Nivel de Producción. En este nivel se encuentran galerías paralelas que reciben marina de dos puntos de vaciado. que posteriormente con el uso de martillos picadores fijos.Ilustración 10: Dimensionamiento Batea Tipo Esmeralda Malla 17 x 20 m para LHD Toro 0011. se va triturando el mineral sobre una parrilla. 12 . a un máximo de 30” (0.76m). Nivel intermedio Su requerimiento depende directamente de la geometría de la roca tronada provenientes de los piques de traspaso. Ilustración 11: Perfil A-A batea Tipo Esmeralda para Malla 17 x 20 m con LHD Toro 0011. Se utiliza para un mayor control del flujo gravitacional del material que se arroja a través de los piques de traspaso. Nivel de ventilación Corresponde a una red de galerías espaciadas paralelamente entre 60 – 120 m que se ubican a 15 – 30 m por debajo del nivel de producción. Cargadora LHD: Maquina utilizada para la carga. Esta red de galerías consta de: Desarrollos horizontales: Corresponden a galerías de inyección y extracción de aire. En este nivel se pueden encontrar galerías o desarrollos de 5 x 5 metros y se encuentran separados 60 – 120 metros entre sí. En este nivel es donde -se realiza la extracción o salida del mineral hacia la superficie. Pueden ser necesarios martillos picadores para reducir el material. con un escareador de 1. Ilustración 12: Nivel Intermedio y Nivel de Ventilación. 13 . acarreo y descarga del mineral. transporte y buzones de descarga (nivel de menos elevación). las cuales se aplican a las distintas variantes con hundimiento. Panel Caving Nivel de Transporte Son un conjunto de galerías de carguío. Se realiza mediante Blind Hole. y uso de LHD para el retiro de marina.5 m. Al igual que las labores de los demás niveles se realiza mediante perforación con Jumbos. El uso de equipos y obras depende del nivel de operación. Desarrollos verticales: Corresponde a las chimeneas de ventilación para la inyección y extracción de aire. de diámetro. Maquinarias a utilizar Equipos empleados de mayor importancia: Dril jumbo: perforadora mecánica utilizada para realizar barrenos principalmente horizontales. 200 ton/turno se realiza con equipos LHD (de 6 a 9 yd3). hacia los Niveles de Control y de Transporte. Ilustración 13: Equipo LHD Ilustración 14: Drill jumbo Ilustración 15: martillo picador 14 . el transporte con correas para reducir o eliminar los desarrollos verticales. Puede ser factible el uso de chancadores en el Nivel de Producción y. Típicamente el Nivel Principal de Transporte trabaja con trenes o camiones (de 20 a 50 toneladas). Teniendo un rendimiento que oscila entre los 600 a 1. mediante piques de traspaso.La extracción de mineral desde los puntos de extracción y su transporte a los Piques de Traspaso o puntos de vaciado ubicados a una distancia desde 80 a 120 metros a lo largo de la galería de producción. también. aprovechándose la fuerza de gravedad para manejar y transferir el mineral. 15 . El material enviado caerá en un camión HM400-3M0 cuál será el encargado de transportar nuestro mineral a la máquina de chancado y será sacado de la mina por un Minetruck MT42.000 m3 con una densidad de esponjamiento de 1.77 gr/cc que es lo mismo que 1. Por lo tanto. si se saca material de cualquier parte y de una manera rápida.160. Para las etapas de desarrollo y preparación se tiene contemplado un tiempo máximo de 4 años para confeccionar cada labor minera requerida en este proyecto. se necesitan 472 meses para extraer completamente el yacimiento. quiere decir que tendremos un esponjamiento alrededor del 30%.060. Volumen diario y mensual explotado Como el material será tronado. por lo tanto.77 ton/m3. debido a que. Por lo tanto. Transporte de mineral a planta. El tiempo a estación o a planta se calcula con la distancia que se tiene a planta por la velocidad del LHD haciendo una aproximación si tenemos la planta a unos 300 metros y normalmente nuestros equipos LHD transitan a no mas de 6 o 10 km/H se tendría un tiempo estimado de 3 min.000 toneladas por mes o 500 toneladas diarias. Se extraerá con una taza de producción de 15. tendremos un volumen esponjado total a 119. tendremos un tonelaje de total de 212.Ciclo de explotación Tiempo de turnos 2 turnos de 8 horas.808. nos encontraremos con grandes problemas de dilución. Tiempo de marina Con un tiempo de carga y descarga de 30 minutos y un tiempo de viaje a estación de 20 min se tiene un tiempo de marina aproximado de 100 minutos o una hora y 40 minutos. Explotaciones por turno Se estima una explotación por semana dando paso para la extracción de material de alrededor de 500 toneladas al día. El material extraído tiene que ser de forma lenta y especificada. Conclusión Bajo condiciones favorables el panel caving es un método de explotación económico.Elementos (minerales) que se explotan usando este método El método de explotación Panel Caving con hundimiento avanzado. de esta forma obtener una operación fluida. pero es preferible que la resistencia de la roca que se explota sea menor que la de la roca encajadora. debido a que recibe todo el mineral fracturado. Es recomendable el uso de herramientas lo más mecanizadas posible para así garantizar una mayor productividad y un menor riesgo de accidentes en el personal. se encuentran fuera del control minero. A diferencia de Block Caving. es un sistema normalmente usado para extraer depósitos profundos. y tener bateas de mayor área para recibir una mayor cantidad de material fracturado. coreas transportadores. entre otros. sin atascamiento de mineral. 16 . Este método se utiliza en numerosos yacimientos de grandes dimensiones. Su campo de aplicación es muy amplio. de bajas leyes en Cobre. Las zanjas y bateas tienen una gran importancia en este método. son los inconvenientes más notables. Se recomienda realizar estudios a las bateas de este método. que se traduce en una alta inversión inicial. Panel Caving es un sistema mecanizado. Existen ciertos riesgos tales como el derrumbamiento y la fragmentación. A gran escala es un método que puede entregar los mejores dividendos económicos debido a su bajo costo de explotación. con bajos costos en la minería subterránea. yacimientos de alto tonelaje. El Panel Caving es un método que posee mayores ventajas en rocas del tipo primario. masivos y con fuerte buzamiento y/o de gran extensión vertical. camiones. La producción masiva de extracción de menas subterráneas. que cubren una extensa área y son de alta potencia. Hierro y Molibdeno. La extensa preparación y el prolongado tiempo que se tarda antes de que la producción alcance su capacidad máxima. por el uso de equipos LHD. por lo que es imprescindible su implementación en este tipo de menas por sobre el Block Caving. bajo condiciones favorables. que muchas veces. Se puede aplicar teóricamente en cualquier tipo de roca no demasiado resistente a la tracción y cualesquiera que sean las características de la roca encajadora. en general. analizando su tamaño y forma. es una de las más eficientes. tesis. Bateas Recolectoras y Pilar Corona para Método Panel Caving en Roca Primaria.pdf Apuntes de Curso de Explotación de Minas. Julián Ortiz C. Bernardo Reyes Apuntes Sistema de Explotación. Altura de Roca Primaria en Minería por Panel Caving.Bibliografia http://www.cl/tesis/uchile/2009/valdes_r/sources/valdes_r. Universidad de Chile. Eduardo Contreras Dimensionamiento de mallas de extracción.uchile. Mina El Teniente 17 . Antonio Karzulovic L. Apuntes Sistemas de Explotación. 18 . 19 . 20 . 21 . 22 .