1INACAP MAIPINGENIERA EN MINASSecuencia de Explosivos

ROOM & PILLAR

Nombre Alumno: Patricio GuerraEduardo Hermosilla

Nombre Profesor: Hugo HormazabalFecha: 26 de Septiembre 2011

1ndice.-

Introduccin 3

Marco Terico 4

Aplicaciones 6

Desarrollo 8

Produccin 10

Ventajas & Desventajas 12

Variaciones Room & Pillar 14

Conclusin 15

1Introduccin.-

En minera subterrnea todo se resume en una palabra inglesa stoping, que podramos traducir libremente como hacer cmaras subterrneas. La minera subterrnea presenta mayores costes de explotacin que la de cielo abierto. A esto hay que sumarle las complicaciones asociadas a una menor capacidad de extraccin del mineral econmico y mayores riesgos laborales.

Se recurre a la explotacin subterrnea cuando la sobrecarga de estril sobre la masa mineralizada es tal que su remocin hace inviable un proyecto minero. Digamos tambin, que bajo un punto de vista ambiental, la minera subterrnea suele crear un impacto menor que una mina a cielo abierto

No hay que entender la minera subterrnea como algo de un pasado remoto, ya que yacimientos muy importantes en el mundo se explotan hoy en da a travs de este procedimiento. Entre stos podemos resaltar las minas de oro de Wiwatersarand (Sudfrica; la ms profundad del mundo), El Teniente (Chile; la mina subterrnea ms grande del mundo), entre otras.

En el presente informe revisaremos un mtodo usado en minera subterrnea, llamado room and pillar o cmaras y pilares, revisaremos tambin sus ventajas y desventajas como las variaciones que presenta el mtodo de explotacin a revisar.

1Marco Terico.-

Antes de entrar en el mtodo propiamente tal, revisaremos algunos trminos bsicos en minera subterrnea:

Si la explotacin se va a realizar a cotas inferiores del terreno base, entonces el acceso a las labores se realizar por un pozo (shaft) o una rampa (decline spiral o decline). Los pozos cumplen diversas funciones, entre otras permitir el acceso y salida del personal de mina, la ventilacin de las labores mediante inyeccin de aire desde la superficie, y por supuesto, el transporte del material extrado a la superficie. Las rampas por su parte han ido ganando adeptos con gran velocidad en la minera moderna, estas permiten el acceso directo a la mina de material rodado, lo que facilita las labores de transporte de mineral.

Dentro de la mina, existirn las galeras, que pueden ser en direccin (de la masa mineralizada, drifts) o perpendiculares a sta, esto es, transversales (cross-cuts).

La conexin entre los distintos niveles de una mina se realiza por pozos inclinados (raise, hacia arriba; winze, hacia abajo), que sirven para el trasvase de mineral y movimiento del personal.

Tendremos niveles de produccin, y por debajo de stos, de transporte de mineral. Entre los equipos ms comunes estn los minadores (miners), las perforadoras tipo Jumbo, los equipos de transporte tipo LHD (load-haul-dump; carga-transporte-descarga), etc.

Room & Pillar es uno de los mtodos ms antiguos en minera y ste deriva de un sistema que consista en realizar pilares de manera aleatoria donde las dimensiones de stos eran determinadas empricamente. Este se observaba principalmente en minas de carbn de los Estados Unidos. La distribucin aleatoria y la poca planificacin conllevaban a problemas de ventilacin y colapso de las minas. Por este motivo, se perfecciono este viejo sistema creando el mtodo Room & Pillar.

1El mtodo de explotacin Room and Pillar o tambin cmaras y pilares, consiste como su nombre lo indica, en la explotacin de caserones separados por pilares de sostenimiento del techo. La recuperacin de los pilares puede ser parcial o total, en este ltimo caso, la recuperacin va acompaada del hundimiento controlado del techo que puede realizarse junto con la explotacin o al final de la vida del yacimiento, lgicamente el hundimiento del techo en este caso es totalmente controlado.

Con el room and pillar se excava el yacimiento lo ms completamente posible, dejando secciones de mineral como pilares para sostener el techo. Las dimensiones de las cmaras y pilares dependen de la estabilidad del techo y el mineral mismo, la potencia del yacimiento y el empuje de la roca. La explotacin tiene como objetivo generalmente, extraer el mineral lo ms completamente posible sin poner en peligro las condiciones de trabajo.

Los pilares se disponen generalmente en forma regular. Pueden ser circulares, cuadrados o tener la forma de paredes alargadas, separando las cmaras. El mineral que queda en los pilares puede ser extrado por despilanamiento como una operacin final en la mina, pero generalmente no es recuperable.

1Aplicaciones.- Criaderos horizontales o con poco buzamiento, mximo de unos 30.

Roca estable en el techo y mineral.

Debe hacerse resaltar que la estabilidad del techo y el mineral es un concepto flexible en este aspecto. El aumento de las dimensiones de los pilares y la reduccin de anchura de las cmaras compensar las malas condiciones del suelo. Sin embargo se sacrificara la recuperacin, ya que se deja una gran parte del yacimiento para fortalecer el techo. El anclaje del techo es una tcnica que mejorar la estabilidad del techo y que se usa mucho en este mtodo de explotacin.

El room and pillar es el nico mtodo que es prctico para explotar capas horizontales de poca potencia. Este mtodo se usa mucho en la explotacin de depsitos estratificados de origen sedimentario tales como esquistos mineralizados de cobre y minerales industriales tales como caliza, sal, potasa y carbn.

En los ltimos aos se ha desarrollado bastante, debido a su bajo costo de explotacin y a la vez que permite hasta cierto punto una explotacin moderadamente selectiva. Los yacimientos que mejor se presentan para una explotacin Room and Pillar, son aquellos que presentan un ngulo de manteo bajo, aunque tambin es aplicable en yacimientos de manteo entre 30 y 40, es decir, en yacimientos de mateo crtico, donde el mineral no puede escurrir por gravedad. Por otra parte, la estructura o forma del yacimiento debe ser favorable a un desarrollo lateral de la explotacin, por ejemplo, mantos o yacimientos irregulares con gran desarrollo en el plano horizontal.

El desarrollo del yacimiento va a depender de una serie de factores, dentro de los principales factores se encuentran la posicin del yacimiento con respecto a la superficie del terreno, la forma, la simetra y estructura del cuerpo mineralizado. La tectnica del yacimiento es otro punto importante que deber tenerse presente para la elaboracin del programa de desarrollo. Por otro lado, deben considerarse las condiciones de explotacin: velocidad de arranque, transporte y extraccin, desage, ventilacin y seguridad del personal. Es as como es posible hacer un desarrollo totalmente por el yacimiento, por el estril o un desarrollo combinado en estril y por mineral.

1La preparacin del sector que se desea explotar, comienza por limitar dicho pao por galeras paralelas con la pendiente que se les desea dar y que va a depender de la mecanizacin de la mina. En seguida se corren los frontones de explotacin a partir de dichas labores, uniendo ambas galeras con el objeto de establecer los circuitos de ventilacin. A partir de estos frontones se inicia la etapa de explotacin o de arranque. Para la preparacin se debe considerar las caractersticas del cuerpo como los cambio de potencia y el manteo, caractersticas geomecnica de la roca de sostn.

1Desarrollo.-Se requiere un trabajo mnimo de desarrollo para preparar el depsito. Las vas

para el transporte de mineral y comunicacin se hacen dentro de las tajeos de produccin. Las combinaciones de las vas se combinan con la produccin de mineral, los tajeos tambin sirven de vas de transporte.

Orientacin de los Frontones de Preparacin:

Por lo general se corre un frontn de preparacin a lo ancho del casern; cuya direccin o rumbo puede ser segn la mxima pendiente del yacimiento, segn el rumbo de este (generalmente corresponde a una galera horizontal), u ocupar una direccin intermedia entre la mxima pendiente y el rumbo, o sea, la pendiente de la galera (frontn) y consecuentemente la del casern se hace la eleccin, dependiendo del modo de efectuar el movimiento del mineral de caserones con camiones la pendiente del casern no debe ser superior a un 10%.

La preparacin de caserones es distinta dependiendo del espesor de manto a explotar:

Mantos potencia variante entre 1,5 y 3,0 m: En este caso puede correrse un frontn por el yacimiento, de un ancho que permita trabajar con facilidad en la etapa de arranque. La altura del frontn es igual a la potencia explotable.

Mantos potencia mayor a 3,0m: la preparacin de los caserones en yacimientos de este tipo puede hacerse con frontones que llevan como piso el yacente del yacimiento, o lleva como techo de la galera de preparacin el pendiente del manto. Ambos casos estn sujetos como se comprender a las caractersticas del yacimiento.

1Ubicacin del frontn.-

Puede estar centrado con respecto al casern o ubicado en un extremo, en ste ltimo caso generalmente se aprovecha para perforar los tiros de desquinche desde el casern del lado. El mtodo tiene la ventaja de perforar el desquinche cuando la galera de preparacin o frontn este llena.

Acceso a los caserones.-

Es conveniente avanzar con los frentes hasta unir rpidamente las galeras base con los frontones, para establecer los accesos a los frentes de trabajo, tiene la ventaja de que las operaciones de perforacin y carguo se independizan, no producindose dificultades entre ambas, siendo posible trabajar y tener acceso a la perforacin por un extremo, cuando el trabajo de carguo se efecta al mismo tiempo, en el otro extremo. Por otra parte al romper el frontn con la galera superior, se establece de inmediato la ventilacin del casern introducindole al circuito principal de la mina.

1Produccin.-La perforacin de los tiros de arranque puede hacerse de muchas maneras

distintitas, en mantos angostos el desquinche de los caserones puede hacerse con tiros paralelos al eje del casern o tiros perpendiculares a dicho eje. Si las condiciones lo permiten, el comn uso de jumbos, mquinas que tienen gran capacidad de perforacin.

El mineral arrancado puede ser movido de muchas maneras diferentes dependiendo como las caractersticas del yacimiento, produccin, grado de mecanizacin. En yacimiento horizontales o de baja pendiente (ngulo de manteo), cuya potencia no permite al exterior o vaciarse sobre buitras. Si se justifica la instalacin de Scrapers, es posible usarlos con ventajas cargando directamente sobre los carros o sobre buitras ubicadas frente a cada casern: en este caso el scraper limita al lago del casern (40-50 metros). Cuando los tonelajes arrancados con palas mecnicas que cargan sobre camiones tales como dumpers de 3.0 a 4.30 m. Esta combinacin pala camin tiene la ventaja de distanciar bastante los puntos de extraccin, adems son de alto rendimiento y costo de operacin bajo. En ciertas minas se ha llegado el uso de cargadores frontales de grandes dimensiones del balde que carga sobre camiones de 25 a 30 toneladas de capacidad.Distribucin de pilares.-

Debe hacerse lo ms sistemticamente posible que se pueda, cuidando de no arriesgar la vida de la mina. En yacimientos que se presentan en forma de dos mantos separados, por una zona estril y que se explota en forma separados dejando una loza entre los caserones, debe tenerse especial cuidado de que los pilares se encuentren lineados segn la proyeccin vertical, es decir que la carga del pilar de arriba sea transmitida al pilar inmediatamente ubicado debajo, y no que la carga sea transmitida a la losa. As, no deben dejarse pilares sobre galeras principales de explotacin ya que la carga soportada por el pilar es transmitida al techo de la galera. Lo que lgicamente har necesario con el tiempo una mantencin de la galera si no se produce derrumbe.

1Estabilidad del techo.- Un techo que se desprende con facilidad por efecto de los disparos, u otras causas, trae como

consecuencias problemas no solo de dilucin de la ley, sino tambin en la seguridad del personal en los costos de produccin. Es posible asegurar la estabilidad del techo mediante un apernado que puede ser hecho en forma sistemtica o solamente en aquellos sectores donde las condiciones lo requieran. Para ello debe conocerse muy bien la naturaleza de las rocas del pendiente, lo que determinar la seccin, largo y densidad en la colocacin de pernos.Por otra parte deber determinarse a travs de estudios de prueba en el terreno mismo, el apriete que deber drsele a los pernos para que cumpla realmente el papel que deben desempear. Debe tenerse presente que un perno mal colocado no desempear ninguna funcin de fortificacin, lo mismo sucede si el largo y seccin no son adecuados. Suele acompaarse el apernado en algunos casos, con un enmallado del techo, retenindose en la malla trozos sueltos de roca, que cuando los caserones son altos, su cada produce accidentes de consideracin.

Ventajas y Desventajas.-

Ventajas.- El mtodo hasta cierto punto es selectivo, es decir zonas ms pobres pueden no explotarse

sin afectar mayormente la aplicabilidad del mtodo.

1 En yacimientos importantes puede llegarse a una mecanizacin bien completa lo que reduce ampliamente los costos de explotacin.

En yacimientos que afloran a la superficie puede hacerse todo el desarrollo y preparacin por mineral, o en caso contrario los desarrollos por estril pueden ser muy insignificantes.

Actualmente con el avance de la tcnica de sostenimientos de techo pueden explotarse caserones de luces amplias con bastante seguridad.

Permite la explotacin sin problemas, de cuerpos mineralizados ubicados paralelamente y separados por zonas de estriles.

La recuperacin del yacimiento aun no siendo del 100 % puede llegarse a recuperaciones satisfactorias del orden del 80 a 90 %.

Desventajas.- Si el yacimiento presenta una mineralizacin muy irregular, tanto en corrida como en potencia

podra llegar a afectar la explotacin, limitando mucho la planificacin del mtodo, como as

1mismo la perforacin y provocar problemas de carguo sobre todo para posibles mecanizaciones.

Problema de manteo del yacimiento, cuando el manteo est muy cerca del manteo crtico (45), se producen problemas para el movimiento del mineral en los caserones y an este problema es ms grave, si se trata de mantos angostos. En el caso de mantos potentes hay problemas en la mecanizacin de la perforacin lo que se traduce en dificultades de movilidad al usar el equipo pesado de perforacin.

Dilucin de la ley: es un problema que es muy importante y que en casos de techos dbiles puede ser causa que llegue a limitar la aplicacin del mtodo.

Fortificacin del techo. En ciertos casos cuando no es posible controlar el techo y es necesario llevar caserones muy angostos, puede concluirse, en un cambio de mtodo de explotacin por otro ms adecuado, o emplear un mtodo combinado, por ejemplo: Room and Pillar con Shrinkage.

Problemas de recuperacin del yacimiento es muy baja, se debe entonces pensar en otro mtodo.

Variaciones del Room & Pillar.-

1Corte Seccin Completa (Full Face Slicing).- Si el proceso de abertura de las cmaras es a toda la extensin vertical del

mineral. La produccin tendr del avance de un frente. Capas hasta de 6 metros de altura. Tajadas mltiples (Slicing Mltiple).-

Cuerpos mayores a 6 m de ancho. El frente es dividido en partes donde se aplica el breasting, el banqueo. Primer frente se hace en la parte superior. Esto permite un fcil acceso para remover las rocas sueltas del techo y reforzarlo con pernos. Se tiene muchos frentes y mtodo mecanizado trackless.

Cuando los cuerpos mineralizados son irregulares, es necesario dejar la roca rota sobre el piso para ganar altura necesaria y hacer cortes sucesivos.

Post Room & Pillar.-Es un mtodo que va dejando pilares tipo poste y se va rellenando luego el tajeo

para pasar al siguiente corte. Los pilares son extendidos a travs de capas de relleno y estas le dan ms estabilidad.

Combinan la ventaja del corte y relleno, trabajando con fondos de mineral suaves, explotados con el room and pillar. Esto permite recuperaciones mayores.Step Room & Pillar.-

Adaptar el piso con uso eficiente de equipo trackless. Aunque no pueden ser generalidades, se aplica a depsitos tabulares con espesores de 2 a 5 metros y buzamiento entre 15 y 30.

El mtodo caracteriza un diseo donde las direcciones de las vas de acarreo cruzan el buzamiento del cuerpo en un ngulo donde la rampa subir a un siguiente corte.

El tajeo avanza hacia adelante, en un modo similar al frontoneo, hasta que se haga el siguiente frente paralelo. El prximo paso es excavar una galera similar, a un paso superior, adyacente al primero. El procedimiento se repite.

Conclusin.-

1Con la investigacin realizada se puede concluir que para elegir el sistema de explotacin ptimo es necesario conocer diversos parmetros caractersticos del yacimiento, como lo son la forma del yacimiento, su orientacin espacial, su ley y por otra parte las caractersticas geomecnicas de las rocas. Existen sistemas en las cuales se utiliza el mismo mineral para soportar el sistema son los llamados auto soportados y uno de ellos es el clsico room & pillar. Hemos revisado que el sistema es aplicable en mantos que no posean un ngulo mayor de 30 y en los cuales las rocas sean lo suficientemente competentes para soportar las tensiones producidas en el lugar. Por lo general casi no se necesita fortificacin extra slo algunos pernos de anclaje o mallas para la proteccin del personal.

En Chile existe muy poca informacin acerca de mineras que utilizan este mtodo, pero se pueden enumerar algunas como mina el Toqui o mina Concordia. A menudo se complementa el room & pillar con otros mtodos debido a los cambios en las caractersticas del yacimiento (potencias o buzamiento variante).

Concluimos que, la eleccin de un sistema ptimo de explotacin depende de muchos factores, pero cuando nos enfrentamos en manos con poco o nulo buzamientos, el sistema de cmaras y pilares es una excelente opcin por sus bajos costos y fcil mecanizacin