José Fabián Martínez Martínez.

Arturo Iván Álvarez Zamora.

Alexis Bautista Hernández.

Universidad de Guanajuato

Departamento de Minas, Metalurgia y Geología

Elementos de la minería

El block Caving o hundimiento de bloques es un método deexplotación complejo, aplicado en minería subterránea acuerpos masivos de mediana a baja ley.

Esta clasificado dentro de los métodos de hundimiento.

Este método es comúnmente utilizado en cuerpos mineralizados masivos de mediana a baja ley (pórfidos), cuyos indices de fractura son altos.

El mineral debe ser tan quebradizo que se rompa por la acción de su propio peso y de la presión del terreno de recubrimiento ( roca encajonante).

Se requiere que las leyes del cuerpo sean regulares, dado que este método no permite explotación selectiva por sectores.

Los limites del cuerpo mineralizado deben ser regulares.

El método no resulta apropiado para la explotación de minerales que se oxiden en contacto con el aire y el agua y se recubran de una capa que haga imposible su desplazamiento.

Los yacimientos con limites rectilíneos y una superficie de contacto lisa resultan ventajosos, ya que el mineral se contamina menos con los fragmentos de roca encajonante desprendidos.

Resulta ventajoso que las condiciones de iluminación de la mina permitan distinguir el mineral de la roca encajonante.

La característica principal es la fragmentación de la rocaproducto de los esfuerzos de la tierra y el aprovechamiento dela fuerza de gravedad para su transporte y posteriorextracción desde puntos definidos.

Descripción general

Se realiza la subdivisión del cuerpo mineralizado en bloques,cada uno de ellos considerado una unidad independiente deexplotación.

El cuerpo mineralizado se subdivide en bloques de entre 3,600 m2 a 10,000 m2 de base, el método consiste en el hundimiento de una columna mineralizada provocado por la excavación controlada de su base mediante barrenación y voladura.

El mineral se fragmenta y cae por su propio peso y por la presión del techo. Por consiguiente, se ahorran muchos explosivos y trabajo de perforación del bloque, siendo, en comparación con otros métodos, del 10 al 20% únicamente.

El 80% del mineral se arranca por hundimiento.

Las fuerzas que actúan en la roca (preexistentes) se encuentran en equilibrio entre si. Al excavar la base se crean nuevas fuerzas denominadas esfuerzos inducidos, estas fuerzas comienzan a redistribiurse, generando y agrandando fracturas en la roca.

Todo lo anterior combinado con la fuerza de gravedad genera que los puntos de extracción construidos en la base del bloque se rellenen con el material fragmentado. Cuando esto ocurre la situación de equilibrio en el macizo tiende a restablecerse.

En los denominados puntos de extracción el material fragmentado se retira con maquinarias, cuando esto ocurre nuevamente se rompe el equilibrio de fuerzas y el material continua fragmentándose y cayendo, sucesivamente hasta que en la superficie comienza a generarse un cráter.

El proceso se termina cuando se ha extraído la totalidad de la columna de mineral y los puntos comienzan a ser rellenados por material estéril.

Mina Pais Layout Producción (Mt) Productos

El Teniente Chile LHD/Parrillas 54 Cobre

El Salvador Chile LHD 10 Cobre

Andina Chile LHD/Parrillas 16 Cobre

Henderson USA LHD 5.4 Molibdeno

Bell Canada LHD 0.9 Asbestos

Premier Sudáfrica LHD 3 Diamantes

Shabanie Zimbawe LHD 1.3 Cobre

Philex Filipinas LHD/Parrillas 10 Cobre

Lutopan Filipinas Parrillas 9.4 Cobre

Freeport Indonesia LHD 18 Cobre/Oro

Northparkes Australia LHD 3.9 Cobre/Oro

Mina Pais Layout Producción (Mt) Productos

El Teniente Chile LHD/Parrillas 54 Cobre

El Salvador Chile LHD 10 Cobre

Andina Chile LHD/Parrillas 16 Cobre

Henderson USA LHD 5.4 Molibdeno

Bell Canada LHD 0.9 Asbestos

Premier Sudáfrica LHD 3 Diamantes

Shabanie Zimbawe LHD 1.3 Cobre

Philex Filipinas LHD/Parrillas 10 Cobre

Lutopan Filipinas Parrillas 9.4 Cobre

Freeport Indonesia LHD 18 Cobre/Oro

Northparkes Australia LHD 3.9 Cobre/Oro

El yacimiento se divide en grandes secciones o bloques con untonelaje suficiente para muchos años de explotación.

Como cualquier método es necesario preparar las o la obra deacceso principal, en este caso se accederá a la base del bloquemediante una rampa, y para extracción del mineral se harámediante un tiro, como se muestra a continuación.

Entrada principal (Rampa)Acceso a mineral subterráneoPendiente al 10°

Tiro, para extracción del mineral, tanprofundo como el cuerpo mineralizado.Cuerpo

mineralizado

El sistema de hundimiento de bloques requiere una granplanificación y un trazado inicial detallado, que incluye uncomplejo sistema de excavaciones bajo el bloque.Inmediatamente después del desarrollo de la rampa sedesarrollan tres niveles, que seria el nivel de hundimiento, nivelde producción y el nivel de acarreo.Adicionalmente se desarrolla un nivel de ventilación situadoentre el nivel de acarreo y producción.

Como a continuación se muestra :

Nivel de producción

Nivel de hundimiento

Nivel deacarreo

En este nivel se desarrollan obras paralelas en la parte basaldel bloque, para realizar el primer corte del cuerpomineralizado, tienen dimensiones de 3.30 x 3.30 m aprox..

Obras paralelas (Ftes. de hundimiento)

Para realizar el corte se barrena en forma de abanico, los barrenos pueden ser de 50 a 70 mm y tener una longitud variada (5-20 m)

Es la segunda etapa del método, consiste en desarrollar frentes paralelas que estén conectadas por cruceros , y que permiten la extracción del mineral, en los cruceros es donde se encuentran los C/P ó campanas de extracción que comunican este nivel con el de hundimiento.

Obras paralelas de 4 x 3.50 m aprox.(Frentes de extracción)

Es el nivel donde se instalan las bandas que corren a lo largo del bloque y llevan el mineral a la zona de extracción, tiene una sección de 5 x 5 m aprox.

Vaciadero de nivel deproduccióna nivel de acarreo, aquípuede estar una quebradora.

Nivel deacarreo

Además se requieren de obras como:

Puntos de extracción: se trata de excavaciones que conectanel nivel de producción con el nivel de hundimiento.

Piques de traspaso: son labores verticales o inclinadas queconectan el nivel de producción con el nivel de transporte.

Subnivel de ventilación: conjunto de galerías paralelasespaciadas ubicadas bajo el nivel de producción.

El aire se inyecta por contrapozos y recorre hacia el subnivel deventilación.

Frentes.

contra frentes.

Cruceros de extracción.

Método de explotación ventilación

Cuartos y pilares Buena

Tumbe sobre carga Mala

Barrenación larga Buena

Corte y relleno Regular

Frentes largas Buena

Hundimiento por subniveles Buena

Hundimiento por bloques Buena

Scraper. Ancladores. Jumbos. Equipos de barrenacion larga. Camión y/o locomotoras. Sprayer. Equipos LHD. Quebradoras. Bandas trasportadoras. Robbins

NIVELES DE PRODUCTIVIDAD ALCANZABLE

El método de hundimiento de bloques es consideradocomo un proceso de bajo costo y alta productividad.

Las recuperaciones suelen estar entre el 80 y 95%.

Es un método utilizado en muchas de las minassubterráneas mas grandes del mundo.Se pueden producir desde 5,000 hasta 100, 000toneladas por día, dependiendo de la magnitud delyacimiento y la mecanización.

Una de las ventajas del método es su bajo costo.

Sin embargo requiere una gran inversión inicial para elaborar lasobras de preparación.

La frecuencia de accidentes en este método son muy bajas.Lo que nos indica que es mas seguro que otros métodos.

METODO SEGURIDAD

Cuartos y pilares Bueno

Tumbe sobre carga Mala

Barrenación larga Bueno

Corte y relleno Regular

Frentes largas Bueno

Hundimiento por subniveles Bueno

Hundimiento por bloques Bueno

Seguridad relativa

Mina % de recuperación % dilución

Cornwall 100 17

Grace 85 20

Mather 67 10

Thetford 100 20

Creighton 95 15

Climax 92.5 15

San Manuel 100 12

Urad 100 15

De beers 100 20

El teniente 91 10-20

Método de explotación % de dilución

Cuartos y pilares 5

Tumbe sobre carga 10

Barrenación larga 15

Corte y relleno 5

Frentes largas 5

Hundimiento por subniveles 10 – 15

Hundimiento por bloques 15

Es un método muy económico.

Es altamente productivo respecto a otro sistema de minado

Durante la producción requiere de poca perforación, pocavoladura y poco sostenimiento.

Permite un buen control de las condiciones de trabajo.

Permite una alta producción.

Escaso numero de personal.

Buena seguridad

Altos porcentajes de recuperación del minera.

Alto grado de mecanización y automatización.

La existencia de agua y materiales plásticos dificultan la explotación.

Las alteraciones en la superficie son importantes.

La inversión del capital es grande y la preparación larga.

Alta dilución.

No es posible la explotación selectiva de mineral de alta y baja ley.

Taponamiento de puntos de extracción.

Fundamentos de block Caving-Catedra Codelco tecnología minera.

Manual para la selección de métodos de explotación de minas- Víctor Manuel López ; UNAM

Fundamentos del laboreo de minas. Métodos para la explotación de minerales – Estudios mineros

del Perú. Estabilidad del nivel de producción en minería continua –

universidad de Chile, Departamento de Ing. De Minas. Julin, D.E,. 1973 “Block Caving” SME Mining Engineering

Handbook, A.B. Cummins and I.A Given, eds, AIME, New York. Pp: 12- 220.

McMahon, B.K., and Kendrick, R.F., 1969 “Predicting the Block Caving Behavior of Orebodies.”.