Diseño Nivel de Producción

8/14/2019 Diseo Nivel de Produccin

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Diseo Nivel Produccin

Diploma Ingeniera en Block Caving

Mdulo Diseo Minero


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ContenidosDia 4 Diseo Nivel de Produccin

Factores a considerar en el diseo del nivel de produccin Tipos de malla de extraccin (LHD)- Benchmark Diseo en Parrillas Diseo mallas en layout horizontal

Revisin de metodologas propuestas Diseo mallas en mtodos de caving inclinados Diseo Pilares/ Fortificacin

Fortificacin tpica en block/panel caving Bibliografa Discusin metodologas y ejercicio prctico


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Sistemas de produccin

Grizzly/ manualLHD

Fine material complete gravity flow modelHighly productive 0.75 t/m2/da, loweroperations cost 2.5 $/t high capital cost1500 $/m2

Coarse rock, equipment can handledifferent volumesProductivity 0.55 t/m2/da, Operation cost3.5 $/t Capital cost 700$/m2


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Block caving, Miami Mine, Arizona, USA(Lewis & Clark 1964)

1.5

Generalidades: ROCA SECUNDARIA

Fragmentacin: 0,05-0,2 m RMR < 40 ff/m3 =10-30 UCS= 25 50 MPa RQD < 25

Puntos de extraccin pueden seespaciados equidimensionalmente

Utiliza un diseo de traspaso gravitacionalintegral

Inicialmente espaciamiento a 4,8 x 4,8 m

el cual se increment hasta los 9 x 9 m Altas productividades por hombre (800ton/turno/hombre)

Sistema de traspaso gravitacional-Block Caving


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Caractersticas

Mina Layout Espaciamiento Tonelaje

Andina Diagonal 9 x 9 20.000

Teniente Frontal 7,5 x 7,5 15000

SanManuel

Frontal 5,0 x 5,0 45000


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Sistema gravitacional integral mina Andina

Aplicacin

Roca secundaria

3% > 1 m3

Mina Andina III Panel

Ref. Aguayo et al (2004)


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Parrillas sistema no mecanizado

Mina Bell, Canada

Nivel de hundimiento seconecta en retrocesomediante perforacin de

tiros ascendentes.


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Nivel de produccin en parrillas


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Sistema de parrillas solo un punto

Parrilla de 0,3 m

Se us un solo punto deextraccin para una mejorestabilidad del nivel deproduccin.

Ejemplo Mina King (Laubscher, 2000)


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Block Caving - El Teniente

Diseo Block Caving Quebrada Teniente (Jofre et al, 2000)


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Comparacin LHD-parrillas mina Andina III Panel

Indice OBS LHD (13 x 13) Parrillas (9 x 9)

Productividad Desde el nivel dehundimiento a tpte

1200 (US$/m2) 770 (US$/m2)

Resistencia diseo Area colapsada 27,4 % 0%

Productividad unitaria 136 ton/m2 177 ton/m2

Recuperacin dereservas

Incluye area colapsada 667 ton/m2 940 ton/m2

Costo operacional Costos hasta transporte,incluye reparacin

1,04 (US$/t) 0,77 (US$/t)

Costo Total Operacin y des. 2,24 (US$/t) 2,05 (US$/t)

Recuperacinreservas in situ

Sobre reservas in situ 118 % 136 %

PED (%) Porcentaje entrada dilucin(riolita)

79% 89%

Ref. Aguayo et al (2004)


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Block Caving con scrapers

cabecera


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Comparacin parrillas/ scrapers El potencial de produccin depende de la

capacidad del scraper. Menor desarrollo requerido respecto a

sistema de parrillas. Problemas en el control de dilucin pues

algunos puntos fluyen libremente mientras

otros se cuelgan. No son sistemas altamente productivos oeficientes en costos.


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Zanja continua

San Manuel, Weiss (1981)

Mtodo empleado paramejorar la estabilidad delnivel de produccin via unareduccin del area abiertade zanjas.

Un punto de extraccin tienedos salidas y no existeconfinamiento dado por elpilar menor.

Ejemplos uso:

San Manuel

Austro American Magnetite

Shabanie


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Zanja Continua- El Teniente

Jofre et al (2000)


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Mallas extraccin horizontal

en Panel/ Block Caving


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Disposicin tipo Herringbone - LHD

Layout empleado en Mina King y Shabanie (Laubscher, 2000)


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Malla tipo Herringbone desfasada - LHD

Metodo empleado endiferentes minas:

Henderson

Bell

NorthparkesPalabora

Premier

Freeport


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Malla tipo Henderson

Layout inicialmenteusado en Henderson.

Puntos se oponen pero elpilar menor esta en 90

respecto al mayor.Ya no se usa enHenderson


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Malla tipo Teniente

(a) (b)

Esmeralda4 Sur


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Malla Teniente tienetres espaciamientos

Dc: distancia entre

callesDe: distancia entreestocadas

Lz: Largo zanja

Malla Tipo Teniente


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Malla Henderson modernas

Ref.

Malla utilizada actualmente enHenderson.

Espaciamiento entre calles es de30 m

Mineral esperado es fino (0,5 m)sin embargo se han espaciado lasmallas

Se deja un pilar entre puntos enuna zanja


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Frecuencia de uso de disposicin de puntos deextraccin en minera por hundimiento

EXTRACTION LEVEL LAYOUT

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.40

0.45

0.50

0.55

0.60

R E L A T I V E

F R E Q

U E N C Y

Herringbone Teniente Other


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Espaciamiento de calles de extraccin (Flores & Karzulovic 2002)

0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40

PRODUCTION DRIFT SPACING (m)

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.40

0.45

0.50

0.55

0.60

0.65

0.70

R E L A T I V E F R E Q U E N C Y

TIME PERIOD

Before 1970From 1970 to 1990After 1990


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Seccin de calles de produccin en minera por hundimiento

(Flores & Karzulovic 2002)

0 1 2 3 4 5 6 7 80.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.40

0.45

0.50

0.55

0.60

0.65

0.70

R E L A T I V E F R E

Q U E N C Y

TIME PERIOD

Before 1970From 1970 to 1990After 1990

NOMINAL WIDTH, EXTRACTION LEVEL DRIFTS (m)


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Caracterizacin de mallas deextraccin

Los objetivos del nivel productivo son :

Asegurar la recuperacin de mineral en un ambiente seguro detrabajo

Asegurar la produccin de la mina mediante un sistema de manejode minerales

Se han propuestos ndices para evaluar una u otra malla en trminos desu recuperacin, operatividad y estabilidad (Chacn, 1980)

Se han modelado estas mallas desde el punto de vista de estabilidad


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Caracterizacin geomtrica de mallas de extraccin

rea de influencia de un punto de extraccin (m2): se define el rea deinfluencia de un punto de extraccin como el polgono que se forma alinterceptar las bisectrices de los tringulos elementales formado por lospuntos contiguos al punto (Chacn, 1980).

Para el caso de una mallaregular tipo Teniente el area

de influencia se calcula como

2 DeDc

AI

Donde:

De = largo entre puntos deextraccin

Dc= distancia entre calles


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Area de influenciaEl area de influencia se puede calcular a partir de Diagramas deVoronoi (por ejemplo en Matlab)

1. Se determinan las posiciones depuntos en el plano (viseras)

2. Se determinan los poligonos (areade influencia por punto) rutina

matemtica de diagramas deVoronoi.3. Se cortan los poligonos por el area

del footprint

4. Se determinan las areas depoligonos de los puntos deextraccin y distancias de acuerdoa definiciones


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Caracterizacin de mallas de tiraje

Distorsin de la malla:es la relacin que existe entre la mxima distanciaentre puntos de extraccin contiguos.

Geometricamente una malla equilatera resultara en un valor dedistorsin=1

tan _ max ( )tan _ min ( )malla

Dis cia ima m D

Dis cia ima m


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Holgura , es la proporcin entre el largo efectivo de la estocada utilizable,descontando la pila y el largo del equipo de carguo. La holgura mide lafacilidad que tendria el equipo LHD de operar alineado a la estocada decarguo dada la configuracin de los puntos de extraccin.


Holgura de la malla= longitud disponible de la estocadalargo del equipo LHD


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Sustentacin de la malla= rea ocupada del pilarrea total de la unidad

Sustentacin de la malla, es una medida de la infraestructura en el nivelde produccin, lo que se puede asociar a su estabilidad. Corresponde ala proporcin de area de pilares y el area total del nivel.


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Flujo gravitacional y su rol en ladeterminacin de mallas deextraccin en Block Caving


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Tiraje aislado (Kvapil, 1992)

Etapas

Elipsoide de flujo segenera con pocaextraccin

Elipsoide llega asuperficie y secomienza el relleno

Se continua laextraccin y se mide

el ancho Se alcanza un

dimetro mximo (d)

Flujo


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Flujoelipsoidal vs

cilindrico

Kvapil (2004)

Kvapil postula que existen dostipos de flujo granular aislado:

Flujo elipticocercano al punto deextraccin (>60m), caracterizado

por una diferencia develocidades en el material

Flujo en masa o cilindricocondicion lejana al punto deextraccin dimensiones sin

influencia del punto deextraccin y dependiente deltamao de particula.


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l d d d


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Flujo en desde dos puntos enzanja

Kvapil (2004)

A lo largo de la zanja los elipsoides deflujo se interceptan a una altura h

Zanja corta permite manejo decolgaduras


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Tiraje multiple

Si las zonas estan a unadistancia menor a sudiametro se formara unaunica zona de mayor

diametro que el de losrespectivos puntos deextraccin


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Tiraje multiple- modelos en 2DZonas aisladas

Flujo elipsoidal cercano alpunto de extraccin

Flujo en masa


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Panel caving- Flujo inclinado hacia zonas demenor densidad

Menor masa extrada


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Diagrama dediseo

Tipos de mineral Material grueso con

bloques de 1 m (10% deltotal)

Materiales guesos

medios bloques de 1,5 m(15% del total)

Materiales gruesos 10-15% > 2m

OBS:

Con finos los diametrosindicados puedendisminuir hasta en un20%

Kvapil (2004)


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l j i i l bl k i


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Flujo gravitacional en block caving(Laubscher,1994)

136 mm

216 mmEspaciamiento= 1,6 W

E i dif


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Experimentos a diferenteespaciamiento

Experimento:

Puntos espaciados a 152mm (1,1 W)

Se observa interaccin dezonas de flujo

Descenso de material


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Experimentos en arena

Modelo reconstruido Resultado

108 mm


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Mecanica de interaccin

Ref: Heslop and Laubscher (1981)


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Modelo hipotetico del flujo gravitacional enblock/panel caving

Ref: Laubscher (2000)

INTERACTION


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This drawing shows the development of interaction between drawpoints as thedrawpoints are drawn:

A single drawpoint with its isolated drawzone. Two isolated drawzones in the drawbell interact to form a large drawzone. The drawbell drawzones interact across the minor apex forming a larger

interactive drawzone. The large drawbell interactive zones interact across the major apex.

By drawing lines of drawpoints along adjacent drawbells good interaction acrossthe major apex is achieved.

OF DRAWBELLS

Ref. Laubscher(2000)


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Zona tiraje aislado

% +2m 0 1 - 5 6 - 20 21 - 45

Laubscher (2000)


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Espaciamiento de puntos en mallas LHD Herringbone

A = distancia entre zonas de flujo en la zanja e.j. = 8 mB = distancia entre zonas de flujo en el pilar menor e.j. = 15 mC = distancia entre zonas de flujo en el pilar mayor e.j. = 22 m

Procedimiento:Determinar el ancho de la zona de flujo a una altura determinadaUbicar el centroide del elipsoide a 1 3 metros de la visera (hacia el punto)

AB C

Centro de la zonade tiraje aislado(1 m de la visera)

Pilar mayor

Punto de extraccin

Pilar menor entre zanjas

Zanja


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Espaciamiento de puntos en mallas LHD Teniente

Ejemplo definicin de mallas en tiraje


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Ejemplo definicin de mallas en tirajeinteractivo (Dee Beers)

T i r je

i s l do

I D Z = 1 2 m

( a = 3 0 , b = 15 , h = 1 2 , d= 4 5 , i = 0)

T i r je

i n t er c t i

v o

E n l az an j a

I D Z x1 5

= > D Z = 1 8 m

T i r je

i n t er c t i

v o

E n l az an j a

S e r e e mp l a z a

p o r

i n t er c t i

v e d r w

In ter acc i n a

t r a v es d e l

p i l a r m a y o r

E j e s e l i p

s o i d es x


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Espaciamiento maximo a traves del pilar mayor

A l o l a r g o

d e

l p i l a r m a y o r

Laubscher (2000)

% sobre 2 m3 ()


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Espaciamiento puntos en elpilar mayor

(Laubscher, 2000)Los espaciamientos se hanaumentado a medida que laexperiencia ha indicado quese obtienen buenasrecuperaciones

Grafico de diseo a partir deobservaciones de mallas


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Efecto geometria zanja en


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Efecto geometria zanja eninteraccin

Buena interaccinPoca interaccincercano a la zanja


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Ancho del punto de extraccin

k DW 25

D= tamao medio departcula

K= factor de flujo (Kvapil)

Kvapil (2004)


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Ejemplo Calculo ancho PEDefinicin ancho de punto de extraccin

1001. Tamao medio de particulaLargo 1 m

Ancho 0,8 m Alto 0,5 mDmedio 0,8 mk 1W 3,8 mComposicin tamaos

% grueso (anguloso) 40% intermedio 30% arena-grava 20% arcilla/suelo 10Total (%) 100k 1


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Determinacin de arcoen un material granular

381,9cos

Sxsen H Reduccin angulode friccin por

altura de carga


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Arco en material granular grueso


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Angulo de friccin pared-material granular


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Determinacin de abertura


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k DW 2

5

D= tamao medio departcula

K= factor de flujo (Kvapil)


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Ejemplo Calculo ancho PEDefinicin ancho de punto de extraccin

1001. Tamao medio de particulaLargo 1 m

Ancho 0,8 m Alto 0,5 mDmedio 0,8 mk 1W 3,8 mComposicin tamaos% grueso (anguloso) 40% intermedio 30% arena-grava 20% arcilla/suelo 10Total (%) 100k 1


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Profundidad de flujo

2

90tancot

D D hh X

Profundidad disponible para cargaequipo

Hd= Altura de la galera

X X real


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A= Pila de mineral

B= extraccin

C= derrumbe

Sabiendo se puedeobtener

OBS:


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Hiptesis flujo en block/panel caving

Interactivezone

Collapso pilar entrepuntos

Espaciamiento

IDZ

Velocidad

tiraje aislado

Velocidadinteractiva vi

Ref. Susaeta (2004)


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Recomendacin

Malla

LHD 17,2 x 17,2LHD 15 x 15 mLHD 13 x 13 m

Parrillas9 x 9 mParrillas 7,5 x 7,2 m

Tiraje Aislado (A) Tiraje Aislado-Interactivo (A-I) Tiraje Interactivo (I)

Secundario Mixto PrimarioRoca

Metodologia determinacin mallas El Teniente


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Metodologa propuestaen interaccin deelipsoides de extraccioncombinando Laubscher

con Kvapil

Ref. Caviedes et al (2005)

i n


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Kvapil, 1992

Ancho punto minimo

Laubscher, 2004Correccin por anchopunto extraccin

A l t u r a

i n t e r a c c

i

Malla en base a diametros de


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Malla en base a diametros deextraccin

Teniente Espina de pescado

ll


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Operativizacin mallas

tana d

Lz Le sen

Determinar el largo de zanjaen funcin del tamao delequipo LHD

Estimar la distorcin de la malla y posiblesproblemas con equipos de distinta capacidad.

Reducir/aumentar tamao del equipo deacuerdo a mallas basadas en recuperacin.

Le= largo equipoa= altura galera zanjad= ancho calle

= angulo calle-zanja= angulo reposo mineral

b


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Dimensiones bateas

Dimensionamiento bateas Plano a lo largo de


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gzanja

HA HP ap

Dcpe

HC Hvap Dcpe Ht

)2

(tan

)tan2

(tan

t v gz NN H H H H

cp v t H H H

Altura tolva

Altura niveles

Altura crown pilar

Ancho crown pilar 2cp A Dcpe

Parametro Simbolo Hundimientoconvencional

Hundimientoprevio/Avanzado

Altura visera Hv 7,94-11,4 4-5,4 Angulo visera 82 90

Angulo tolva 40 50

Ancho apex aparente ap 4,6 4,6

Altura gal. zanja Hgz Equipo

Largo visera Lv 1 0,5

Distancia centro de calles| |estocada

Dcpe Extraccin

Dc||gz

Hv

LvDcpeHgz

HNN

ap Ht

Acp produccin

hundimiento

Crownpilar

Dimensionamiento bateas plano perpendicular a


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Dimensionamiento bateas plano perpendicular azanjas

|| z c D

Parametro Simbolo Hundimient

oconvencional

Hundimiento

previo/Avanzado

Distancia entrezanjas

Db 1-1,32 0

|| z z z c D sen D

Pilar

zanja

db

ZanjaHNN

Distancia puntosperpendicular azanja

Ancho Pilar Zanja

pz A||( ) pz z c z A sen D a

Evaluacin de mallas utilizando


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Evaluacin de mallas utilizandomodelos de flujo gravitacional

En los ltimos aos se han desarrollado modelos numericosde flujo que modelan la cinematica del flujo gravitacional deroca quebrada. Rebop (Itasca) FlowSim (U de Chile)

Se pueden determinar: Reservas extradas para distintas granulometras Reservas remanentes dada una secuencia y layout

Punto de entrada de la dilucin Interaccin de zonas de flujo altura de interaccin Efecto visera / geometra de zanja en recuperacin mineral

Large 3D Physical Model


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Large 3D Physical Model

Largest physical model built to studygravity flow in caving environments

Measurements in fully 3D conditions:

Extraction Zones: Zone extractedtrough draw

Movement Zones : Zone under motionas broken material is extracted troughdrawpoint(s)- Draw Zone

Vertical stresses at the simulatedproduction level

Horizontal stresses at model walls

Large JKMRC Physical model

Power (2004); Castro (2007)

S h i b d


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Sumary mechanisms observedDrawpoint spacing < IMZ diameter Drawpoint spacing > IMZ diameter

Vertical stress increases as IMZdo not overlap (30%)

Collapse depends on materialcharacteristics and load imposed

during draw

Arching ocurrs when material iscontained in a reservoir(Janssen, 1898)


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D fi i i ll d i


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Definicin mallas de extraccinDe=14m

60,000

110,000

160,000

210,000

260,000

310,000

26 28 30 32 34 36 38 40

Distancia entre calles de produccin [m]

B e n e

f i c i o E c o n

m i c o

[ k U S $

De=14m

Altura de 150 m dealtura extrable ley1% CuT

Distancia entre

estocadas de 14 mConsidera caso decostos porrecuperacin porproblemas deestabilidad


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M ll d t i i li d


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Malla de extraccin inclinada

E i i t t


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Espaciamiento puntosManteoplano

Fragmentacin

DistanciaVertical, dv

DistanciaManteo,

dm

DownDipdd

35 Media 12 12 17

35 Gruesa 15 15 22

40 Fina 10 10 12

40 Media 12 12 14

40 Gruesa 15 15 18

40 Muy gruesa 18 15 22dv

dd

Nivel desfasado


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Modelo fsico usado enKing, Gath section(Laubscher, 2000)

Ti Egg b


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Tipo Egg-box

Bell Mine (Laubscher 2000)

Minas que han usado metodos


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qinclinados

King Mine 10- 12,5 2000 tpd Bell Mine 15 m 5000 tpd

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