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CAPITULO 8: ELECCIÓN DEL METODO DE EXPLOTACION

1.1. INTRODUCCION

El método de explotación es la estrategia global que permite la excavación y extracción de un cuerpo mineralizado del modo técnico y económico más eficiente:

• Define los principios generales según los que se ejecutan las operaciones unitarias • Define criterios con respecto al tratamiento de las cavidades que deja la extracción 1.1.1 Clasificación de Métodos Una primera clasificación de los métodos se refiere a si la explotación se realiza siempre expuesta a la superficie o si se desarrolla a través de labores subterráneas. Así, debemos primero separar:

• Métodos de explotación a cielo abierto • Métodos de explotación subterránea 1.1.1.1 Métodos de explotación a cielo abierto

Entre los métodos de explotación de superficie, se pueden identificar los siguientes:

• Cielo abierto, rajo abierto o tajo abierto (llamado Open Pit en inglés). Es el método que más se ve en Chile, particularmente en la explotación de yacimientos de metales básicos y preciosos. • Cantera (llamado Quarry en inglés). Este nombre se da a la explotación de mineral que puede utilizarse directamente en aplicaciones industriales, como es el caso de la sílice, caliza y piedra de construcción. • Lavaderos o placeres. Corresponde a la explotación de depósitos de arena en antiguos lechos de ríos o playas, con el fin de recuperar oro, piedras preciosas u otros elementos químicos valiosos. • Otros. Existen otros métodos poco convencionales para le extracción de algunos elementos de interés, como por ejemplo la disolución, que corresponde a la extracción de azufre o sales solubles mediante la incorporación de un solvente y posterior extracción del soluto de la solución recuperada, y la minería costa afuera, para la extracción de nódulos de manganeso presentes en el fondo del océano.

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1.1.1.2 Métodos de explotación subterránea

En cuanto a los métodos de explotación subterráneos, se distinguen según el tratamiento que hagan de la cavidad que deja la extracción de mineral. Sin embargo, en la práctica, la explotación requiere variar y combinar los métodos presentados a continuación, dado que los depósitos raramente se ajustan exactamente a las características ideales de aplicación de alguno de los métodos.

1.1.1.2.1 Métodos sin soportantes o de caserones abiertos:

Corresponden a aquellos que consideran la extracción del mineral dejando la cavidad que éste ocupaba, vacía. Para ello, el caserón debe mantenerse estable en forma natural (ser autosoportante) o requerir escasos elementos de refuerzo. Estos caserones se dejan vacíos una vez que concluye la explotación.

Room and Pillar Stope and Pillar Shrinkage Stoping Sublevel Stoping Vertical Crater Retreta

1.1.1.2.2 Métodos soportados

Para mantener estables los caserones es necesario usar algún tipo de fortificación y/o se rellenan con algún material exógeno.

Cut and Fill Stoping Excavation Techniques Backfilling Methods

1.1.1.2.3 Métodos de hundimiento

Consiste en que las cavidades generadas por el mineral extraído son rellenas con el material superpuesto (mineral, mientras dura la explotación, y estéril, una vez finalizada). El hundimiento y consecuente relleno de las cavidades se produce simultáneamente a la extracción del mineral.

Longwall Mining Sublevel Caving Block / Panel Caving

1.2 CRITERIOS DE SELECCIÓN DEL MÉTODO

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Características Espaciales

Factores que afectan la tasa de producción, método de manejo de material, diseño de la mina en el depósito. • Tamaño (alto, ancho o espesor) • Forma (tabular, lenticular, masivo, irregular) • Disposición (inclinado, manteo) • Profundidad (media, extremos, razón de sobrecarga) Condiciones Geológicas e Hidrológicas

Tanto el tipo de mineral como el tipo de la roca de caja (o huésped), afectan en la decisión de usar métodos selectivos o no selectivos • Requerimiento de drenaje, bombeo, tanto en rajo como en subterránea • Mineralogía es importante para procesos • Mineralogía y petrografía (óxidos vs. Sulfuros) • Composición química• Estructura del depósito (pliegues, fallas, discontinuidades, intrusiones) • Planos de debilidad (grietas, fracturas, clivaje) • Uniformidad, alteración, meteorización (zonas, límites) • Aguas subterráneas e hidrología (ocurrencia, flujo, nivel freático)

Consideraciones Geotécnicas

Las condiciones naturales del macizo rocoso, serán un factor relevante en la aplicación de ciertos métodos • Propiedades elásticas • Comportamiento plástico o viscoelástico • Estado de los esfuerzos (originales, modificados por la excavación) • Consolidación, compactación, competencia • Otras propiedades físicas (gravedad específica, poros, porosidad, permeabilidad)

Consideraciones Económicas

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Son factores claves que determinan el éxito del proyecto ya que Afectan la inversión, flujos de caja, periodo de retorno, beneficio • Reservas (tonelaje y ley) • Tasa de producción • Vida de la mina (desarrollo y explotación) • Productividad • Costo de mina de métodos posibles de aplicar

Factores Tecnológicos

Se busca la mejor combinación entre las condiciones naturales y el método • Porcentaje de recuperación • Dilución • Flexibilidad a cambios en la interpretación o condiciones • Selectividad • Concentración o dispersión de frentes de trabajo • Capital, mano de obra, mecanización

Factores Medioambientales

No sólo físico, sino que también económico-político-social • Control de excavaciones para mantener integridad de las mismas (seguridad) • Subsidencia y efectos en superficie • Control atmosférico (ventilación, control de calidad de aire, calor, humedad) • Fuerza laboral (contratos, capacitación, salud y seguridad, calidad de vida, condiciones de comunidad)

En consideración a estos factores, se debe tomar una decisión respecto a si explotar el cuerpo mineralizado mediante métodos de explotación de superficie o métodos de explotación subterráneos. Las características espaciales (geometría del cuerpo) y la competencia de la roca son esenciales dado que pueden determinar la conveniencia de utilizar un método por sobre otros. Sin embargo, puede haber casos en los que el depósito puede explotarse mediante métodos de superficie o subterráneos. En estos casos, es necesario tomar la decisión en función del beneficio económico que se generará en cada caso.

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1.3 TECNICAS UTILIZADAS PARA LA SELECCIÓN DEL METODO DE EXPLOTACION

Con el fin de determinar cual método de explotación es factible, para la explotación del yacimiento Manto Negro, tenemos que comparar las características del depósito con las requeridas para cada método de explotación.

El método que mejor se adapte tiene que ser considerado técnicamente factible y deberá ser evaluado económicamente. La técnica de selección será discutida de acuerdo con los primeros 2 parámetros que determinan un método de explotación

a) Las características físicas y geológicas del depositob) Las condiciones subterráneas del depósito tales como, muro yacente, muro

colgante, zona mineral, etc.

La técnica para evaluar un método de explotación, es solamente un intento, para definir y cuantificar en un formato escrito lo que los ingenieros en los últimos años determinaron a través de una discusión, experiencia previa o intuición.

1.3.1 TECNICA DE HARTMANN (1981)

Consiste en un esquema, para la selección del proceso y definir el método de explotación basado en la geometría del depósito y las condiciones subterráneas de la zona del depósito. Hartmann admite que el método es de un carácter cualitativo y puede ser usado como primer paso o una pre-evaluación. Esta clasificación incluye métodos superficiales y subterráneos de extracción.

A continuación se ilustra el esquema generado para la selección del método de explotación, según la técnica de Hartmman, para el proyecto minero Manto Negro, tanto para el cuerpo la Pampa como para el cuerpo Negra, los cuales por sus características generales arrojaron el mismo método a utilizar.

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FIGURA: TECNICA DE HARTMANN

1.3.2 PLICACIÓN DE SOFTWARE CON TECNICA DE NICHOLAS (1981)

La clasificación propuesta por Nicholas determina un método de explotación factible por medio de un ranking numérico y es verdaderamente cuantitativo. El primer paso es para clasificar la geometría del mineral y la distribución de leyes. Las características mecánicas de la roca de la zona mineralizada, el techo o muro colgante, el piso o muro yacente, son igualmente clasificadas

Así entonces los valores de los resultados que arroja este ejercicio se entienden de la siguiente manera:

Un valor de 1 y 2 indica que una característica es probablemente adecuada a este método.

Un valor de 3 y 4 indica que las características son preferenciales para el método de explotación.

Un valor de 0 indica que esta característica no promueve el uso de este método de explotación.

Y un valor de -49 indica que no se considerara indudablemente este método de explotación.

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Así entonces se realiza una sumatoria de todos los resultados ubicando el valor más alto como el método de explotación indicado para dicho depositoLas características a evaluar el yacimiento del Proyecto Manto Negro son:

SELECCIÓN DEL METODO DE EXPLOTACION PARA EL CUERPO PAMPA.

A continuación se dan a conocer las principales características del cuerpo a analizar.

CARACTERISTICAS GEOMETRICAS DEL CUERPO.

Forma General del Cuerpo MasivoPotencia del Cuerpo 170 mts. Aprox.

Manteo No – PresentaLargo del Cuerpo 286 mts. Aprox.

Distribución de Leyes Uniforme

CARACTERISTICAS MECANICAS ZONA MINERALIZADA

Resistencia de la Roca Buena Espaciamiento de fracturas Espaciadas

Resistencia de fracturas Resistente

CARACTERISTICAS MECANICAS DEL TECHO DEL CUERPO

Resistencia de la Roca ModeradaEspaciamiento de fracturas Espaciadas

Resistencia de fracturas Resistente

CARACTERISTICAS MECANICAS DEL PISO DEL CUERPO

Resistencia de la Roca Muy fuerteEspaciamiento de fracturas Espaciadas

Resistencia de fracturas Moderada Ingresando los antecedentes anteriores al software NICHOLAS se obtienen los siguientes resultados ubicando al método SubLevel Stopinng como el método de explotación más adecuado a las características del cuerpo Pampa

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FIGURA: APLICACIÓN NICHOLAS (RANKING GENERAL)

FIGURA: APLICACIÓN NICHOLAS (SELECCIÓN DEL METODO)

SELECCIÓN DEL METODO DE EXPLOTACION PARA EL CUERPO PAMPA.

A continuación se dan a conocer las principales características del cuerpo a analizar.

CARACTERISTICAS GEOMETRICAS DEL CUERPO NEGRA

Forma General del Cuerpo MasivoPotencia del Cuerpo 253 mts. Aprox.

Manteo No – PresentaLargo del Cuerpo 325 mts. Aprox.

Distribución de Leyes Uniforme

CARACTERISTICAS MECANICAS ZONA MINERALIZADAResistencia de la Roca Buena

Espaciamiento de fracturas EspaciadasResistencia de fracturas Resistente

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CARACTERISTICAS MECANICAS DEL TECHO DEL CUERPO Resistencia de la Roca Moderada

Espaciamiento de fracturas EspaciadasResistencia de fracturas Resistente

CARACTERISTICAS MECANICAS DEL PISO DEL CUERPO Resistencia de la Roca fuerte

Espaciamiento de fracturas EspaciadasResistencia de fracturas Moderada

Ingresando las características anteriores al software NICHOLAS se obtienen los siguientes resultados ubicando al método OPEN PIT como el método de explotación más adecuado a las características del yacimiento Manto Negro

FIGURA: APLICACIÓN NICHOLAS (RANKING GENERAL)

FIGURA : APLICACIÓN NICHOLAS (SELECCIÓN DEL METODO)

CONCLUSION

De la aplicación de los dos métodos de selección tanto cualitativos y cuantitativos expuestas anteriormente, se determino que los resultados arrojados indican que el método de explotación adecuado para el cuerpo Pampa y Negra, que conforman al yacimiento del proyecto Pampa Negra, es el método SUB LEVEL STOPING descartando otros posibles métodos de explotación subterráneos que puedan ser económicamente mejores que este. Todas las descripciones y características del método SubLevel Stopping se encuentran en el anexo 1.