Geomecanica y Dilucion

GEOMECÁNICA Y DILUCIÓN

I. OBJETIVOS

Conocer los factores que originan la dilución

Estudiar la aplicación de la geomecánica en el control de la dilución

Conocer un enfoque adecuado para el diseño de minado para minimizar

la dilución.

II. INTRODUCCIÓN

La importancia de la dilución en la economía de una operación minera es determinante,

los métodos modernos de minado a alto volumen reducen directamente los costos de

operación y facilitan la gestión de las operaciones mineras, pero un inconveniente común

es que a menudo la dilución se incrementa.

Las pérdidas de mineral y la dilución están presentes en todas las etapas del ciclo de

minado, el grado de dilución difiere de un lugar a otro y también varía de acuerdo al

método de explotación que se esté aplicando.

MECANICA DE ROCAS II Geomecánica y dilución

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III. MARCO TEÓRICO

a. Dilución

Es el tonelaje de material extraído por debajo de la ley de corte, este

tonelaje puede ser desmonte netamente o mineral de muy baja ley que no

alcanza la ley de corte.

b. Ocurrencia de la dilución

Ocurre cuando se emplea un determinado método de minado o cuando se

hace una sobrerotura. Por ejemplo, veamos cómo ocurre la dilución cuando

se emplea el block caving, la dilución estará en función al tipo de roca


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minado, el tipo de mineral y el método de sostenimiento empleado. La

dilución puede alcanzar hasta un 25% en algunos casos.

En cambio en los métodos que se autosostienen, al ser más selectivos, esta

dilución estará entre el 5 y 15%.

Dilución con sobrerotura ocurre cuando se tiene una roca altamente

fracturada, afectando la ley de mineral directamente; además de

incrementar los costos de minado, al tener que hacer un mayor

sostenimiento.

La dilución es un gran problema para el proyecto minero y las operaciones

mineras debido a que el costo de la dilución no es obviamente el costo

directo (las toneladas que diluyen son las que desplazan a las toneladas de

mineral en el manipuleo de mineral y en los circuitos de procesamiento),

sino que también incluyen significantes costos indirectos.

Por ejemplo, cada tonelada de roca estéril o de relleno que circula a través

de los molinos se lleva valores de mineral a los relaves.

La minimización de la dilución tendría un peso dado en la selección y la

subsecuente aplicación de un método de minado. Las causas de un exceso

de dilución incluyen el uso de un incorrecto método de minado y los

factores relacionados. Estas causan pueden ser ilustradas en el siguiente

diagrama de “espina de pescado”.


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c. Clasificación de la dilución

La dilución es una fuente de costos directos e indirectos, la dilución puede

afectar negativamente a la recuperación metalúrgica y a la ley del

concentrado. Además, las instalaciones de procesamiento de mineral será

copado por el material que contribuye muy poco al final de la producción

de mineral valioso.

La dilución es siempre definida y cuantificada con respecto a un límite

idealizado (en proyecto). Con el fin de cuantificar la dilución, un yacimiento


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debe estar correctamente definido y los volúmenes extraídos se deben

medir con eficacia.

La dilución se puede dividir en tres categorías generales: interno, externo y

perdidas de mineral (ver Figura).

Dilución interna por lo general se refiere al material de baja calidad que se

encuentran dentro de los límites de un tajeo extraído. Puede ser causada

por la mala delimitación interna del material esteril. También se producen

en situaciones en que el método de extracción emplea un ancho mínimo de

extracción.

Dilución externa se refiere a los residuos que entran en contacto con el

mineral a partir de fuentes situadas fuera de los límites previstos

(Villaescusa, 1995). Materiales de baja ley de sobreexcavación, rebaje la

pared, la contaminación de relleno son ejemplos típicos de la dilución

externa.

Pérdida de mineral se refiere a la materia económica que se deja en su

lugar dentro de los límites de un tajeo previsto. Diafragmas de Planificación

de mineral (mineral de pieles), las áreas ininterrumpidas debido a la rotura

explosión insuficiente, pilares no recuperables para detener la inestabilidad

de la pared.

Dilución geológica se refiere a los residuos de roca o mineral de las pérdidas

sufridas durante la exploración y delineación de las etapas yacimiento,

donde sólo puede haber un modelo estimado del yacimiento. Un modelo

geológico se basa en información limitada, y es improbable que coincida

exactamente con el verdadero yacimiento, por lo tanto las fronteras del

yacimiento delineado tienden a excluir el mineral explotable.


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d. Factores que intervienen en la dilución

i. Métodos de explotación

Sostenimiento inadecuado Al colocar un sostenimiento no

adecuado para el tipo de terreno, este fallará y por

consiguiente, se incrementará la dilución de mineral.

Alto factor de potencia un mal diseño de voladura hará que

se use más explosivo o agente de voladura, como

consecuencia habrá una sobrerotura.

Definición inadecuada del método de perforación La mala

selección del método de perforación para un determinado

tipo de terreno originará, además de mayores costos, un mal

resultado en la voladura.

Deficiente malla de perforación


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El deficiente diseño de la malla de perforación, traerá como

consecuencia también que exista probablemente

sobrerotura.

Método de minado inadecuado

Una mala selección del método de minado ocasiona un

minado deficiente con mayores costos y la dilución se

incrementará. Ejm. Si se ha caracterizado una roca como

buena y se escoge un método ascendente, cuando se

empieza a minar nos damos con la sorpresa que es un

terreno malo y que se cae fácilmente el techo, la dilución se

incrementará y se recuperará menos reservas de mineral. Se

han dado casos donde incluso se derrumba el área y se

pierde gran cantidad de reservas

ii. Naturaleza de la mineralización

Rocas encajonantes de mala calidad: es obvio que esta debe

ser controlada con un adecuado sostenimiento. Se debe

monitorear permanentemente.

Límites irregulares de los cuerpos mineralizados: hacen que

el minado en los límites no sea fácil. Se puede dejar un

“escudo” hacia estos límites, pero la recuperación de la

reserva disminuye. Si se mina, se corre el riesgo de ocasionar

una mayor dilución.

Vetas de anchos muy estrechos: el minado en estas vetas

estrechas, hace que se tenga que hacer un minado muy

selectivo para evitar altas diluciones “circado”.


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Diaclasas y fallas: un deficiente control de las diaclasas y

fallas ocasionará que el terreno tienda a desestabilizarse

antes de lo previsto, con un mayor dilución de por medio.

iii. Diseño de minado

El diseño de minado emplea métodos analíticos, numéricos y

empíricos. En un estudio exhaustivo de las prácticas de control de

tierra en las minas de Ontario, Barclay y Kat (1989), se ha

demostrado que los métodos empíricos son las herramientas de

diseño más populares. Herramientas empíricas se basan en la

experiencia o en algún sistema de clasificación geomecánica. Estos

sistemas deben promover diseños económicos pero seguros, debe

ser determinado con estudios de casos que son representativos de

las aplicaciones futuras.

El nivel de dilución presupuestados para un determinado método de

extracción es fundamental para la economía más de un proyecto

teniendo en cuenta los valores entre el 10-30% de dilución se

emplean en general y la tasa de cambio de la economía del proyecto

entre el 10-20%. Los valores de dilución empleado se basa en gran

medida del tipo de método, el ancho de tajeos y / o experiencia de

la persona que realiza el estudio de viabilidad.

De los métodos empíricos de diseño de open stoping, dos han

recibido mayor prominencia en los últimos 15 años, el "enfoque de

dilución" y el método de "Modificado Gráfico de estabilidad". Si

bien ambos métodos se basan en gran medida en la clasificación del

macizo rocoso que se diferencian en que el método gráfico de

estabilidad se basa en datos recogidos de varias operaciones de la

mina, mientras que el enfoque de dilución se basa en información

obtenida de una sola operación.


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Errores topográficos: el deficiente control topográfico (por

cualquier motivo) hace que se hagan malas comunicaciones,

direcciones (centros de línea desviados) y hace que se rompa

un exceso de desmonte o mineral debajo del cut off.

Desmonte echado en el ore pass: Mal diseño de la

operación, no se tienen los echaderos de desmonte. Se

mezcla mineral con desmonte.

Demoras en el relleno: al no tener a tiempo el relleno, se

comienzan a inestabilizar las áreas y de comienzan a caer,

trayendo más dilución.

Taladros desviados: un descontrol en la perforación de los

taladros hace que estos ocasionan roturas más allá del

diseño.

Lento ciclo de limpieza: al no hacerse a tiempo, se

comienzan a inestabilizar los terrenos y pueden en el

extremo derrumbarse si la calidad del terreno es mala.

Perforación desalineada: se sale de la dirección (a pesar que

esta puede estar colocada correctamente).


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iv. Confiabilidad del relleno

Relleno inadecuado: si no se rellena topeando los tajeos, los

vacios tenderán a desestabilizarse y provocará caídas de

roca encajonante o de mineral de baja ley.

Bajo contenido de cemento: un deficiente diseño de mezcla,

hará que los rellenos cementados sean de baja calidad, y

cuando se mine tanto al costado de estos rellenos o por

debajo, estos tenderán a mezclarse con el mineral,

diluyéndolo inevitablemente.

Deficiente control de calidad: no se hace un buen control de

la calidad del relleno, desde el momento que sale de la

planta de relleno. Esto ocasionará que el relleno en general

sea de mala calidad, con pérdidas de costos y altas

diluciones.

v. Deficiente capacitación del personal

El factor personal es sumamente importante y que es dejado de

lado muchas veces. No se capacita al personal y se desea resultados

excelentes. Debe programarse una capacitación a los trabajadores

que están involucrados en los temas de: muestreo, perforación y

voladura, relleno, sostenimiento (geomecánica –estándares)

limpieza


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e. Estimación de la dilución

La estimación de la dilución para la estimación de las dimensiones del open

stope fue la culminación de un período de cinco (5) años el esfuerzo

conjunto entre la mina Ruttan de la Bahía de Hudson Inc. Minería y

Fundición, CANNET y el Departamento de Minas de Manitoba (Pakalnis,

1993). El objetivo general del proyecto era elaborar directrices de tierra de

estabilidad para la extracción masiva. Los parámetros más críticos en el

diseño se establecieron después de un enfoque amplio de estadística y de

observación mostró que para open stope en particular que la dilución

resultante en gran medida una función de:

• RMR (Bieniawski 1976)

• El radio hidráulico de la pared colgante

• El diseño del tajeo


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Empirical Dilution Design Methods

Pakalnis (1986) desarrolló un método para la cuantificación de la dilución

basado en casos de la Minas HBMs Ruttan. Se diferencia de otros métodos

en que es una estimación que se da en porcentaje y no como una

evaluación estable o inestable.

Este método no es utilizado por la industria. Sin embargo, es un primer

intento de cuantificar la dilución. Clark (1998) desarrollaron un método de

dilución basado en modificar el formato del gráfico de estabilidad.

Un nuevo parámetro llamada ELOS (Equivalent Linear Overbreak/Slough) se

utiliza para cuantificar la dilución en el diseño. El ELOS se define como la

profundidad media de sobre excavación. El diseño fue basado en 47 casos

de 6 diferentes minas canadienses. El diseño de dilución utiliza tres curvas

casi paralelas para cuantificar la posible dilución en términos del parámetro

ELOS. Estas cuatro zonas se presentan a continuación:

ELOS ≤ 0.5 m

0.5 <ELOS ≤ 1.0 m

1.0 <ELOS ≤ 2.0 m

ELOS> 2.0 m


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El método de diseño de dilución es un gran mejora para la estimación de la

dilución en tajeos abiertos, sin embargo, ni la dilución de diseño método

que ella considera la influencia de los esfuerzos, la perforación y voladura o

el tiempo.


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IV. CONCLUSIONES

Cada operación debe establecer los objetivos de diseño para el control de dilución

basado en la realidad de su propio sistema particular de minado y su economía.

Un plan de acción para el control de dilución debe incluir la identificación de las

fuentes de dilución, incluida una estrategia para la medición e implementación de

acciones correctivas.

Se debe establecer objetivos para la reducción de dilución, tanto en el corto y largo

plazo. El éxito del programa se basará en la comunicación regular de los objetivos

previstos y la importancia económica de todo el personal de la minería.

La gerencia debe desarrollar indicadores de desempeño que son una función de la

calidad más que cantidad. Es decir, la atención debe centrarse en toneladas de

metal y de control de dilución. Gerentes de la mina debe reconocer el potencial de

mejora de su entorno. La mayor parte de la comprensión de lo que comprende la

dilución y las herramientas para cuantificar lo que ya existe.

Mientras que la dilución es una preocupación importante en las minas

subterráneas, ha sido difícil de cuantificar. En este trabajo se analizan las técnicas

empíricas que se han aplicado al diseño de mina con el objetivo de controlar la

cantidad de dilución. La validez de estos métodos se mejora cuando los datos de

campo son más precisos. En esta clasificación respecto del macizo rocoso y los

sistemas láser de la cavidad de monitoreo son una ayuda valiosa.

Una metodología fiable para cuantificar la dilución del mineral permite al operador

realizar una evaluación de costo / beneficio de la aplicación de diseños

alternativos. El diseño alternativo puede incorporar tiempo de modificación, el

soporte, la secuencia de la mina, la tasa de extracción, la geometría, entre otras

opciones con el fin de llegar a un cálculo del valor económico total de un proyecto.


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V. BIBLIOGRAFIA

Geotechnical design for dilution control in underground mining

Ernesto Villaescusa Professor of Mining Geomechanics, Western Australian School of Mines, Kalgoorlie, Western Australia

Quantifying Dilution for Underground Mine Operations

Dr. R.Pakalnis & Dr. R. Poulin

University of British Columbia, Vancouver, B.C.

Dr. S.Vongpaisal

CANMET, Ottawa, Ont.

Tesis : Influence of stress, undercutting, blasting and time on open stope stability

and dilution - Jucheng Wang

Técnicas de voladuras para control de dilución en minería metálica

XII Congreso Internacional de Energía y Recursos Minerales

Oviedo, 7 a 11 de Octubre de 2007

Benjamín Cebrián Romo

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