Mecnica de rocasaplicada a la minerametlica subterrnea

P. Ramrez Oyangrenl .dela Cuadra rizarH. lan HuertaE. 6rijalbo Obeso

i INSTITUTO GfOl061C0 Y MINERO DE ESPAA

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MECNICA DE ROCAS APLICADA A LA MINERIA

P. Ramrez Oyangren

Dr. Ingeniero de Minas. Catedrtico de Labo-reo de Minas y Mecnica de Rocas- ETSIMM.

D. Luis de la Cuadra e Irizar

Dr. Ingeniero de Minas. Catedrtico Emritode Laboreo y Mecnica de Rocas - ETSIMM.

R. Lan Huerta

E. Grijalbo Obeso

Ingenieros de Minas. Colaboradores de la Ctedrade Laboreo y Mecnica de Rocas de la ETSIMM.

* La realizacin de este libro ha sido financiada por el Instituto Geolgico y Minero de Espaa, medianteConvenio con la Escuela Tcnica Superior de Ingenieros de Minas de la Universidad Politcnica de Madrid.

PROLOGO

El Instituto Geolgico y Minero de Espaa (IGME) desarrolla, desde hace ya 15 aos, unalabor sistemtica de asimilacin y difusin de la Geotecnia Minera, en lnea con el notable desarro-llo de esta rama del saber durante las ltimas dcadas. Confluyen en ella la Geologa Aplicada,la Mecnica de Rocas y de Suelos con la Ingeniera, pero, de ese cruce fructfero de disciplinastan amplias, slo se enfocar en este trabajo la sistematizacin y difusin de su tecnologa msbsica aplicada a la Minera Metlica Subterrnea

El IGME ha realizado numerosos estudios (a disposicin de quien se interese por ellosen su centro de Documentacin) que alcanzan prcticamente todos los temas de Geotecnia Mi-nera. Desde la Geotecnia de Taludes o la de Presas de residuos y Escombreras a la Caracterizacinde Estratos afectados por Labores Mineras, pasando por el Control de Vibraciones producidaspor Voladuras o los aspectos geotcnicos de Tajos y Cmaras de Explotacin, todos han sidotocados en esta actividad sistemtica Dentro de este contexto de actividad cotidiana se insertala publicacin de este Manual, que intenta ocupar un hueco bibliogrfico existente en la biblio-grafa minera de habla hispana, de uno y otro lado del Ocano.

La finalidad ltima de este trabajo es exponer la metodologa que debe guiar el dimensio-nado de minas metlicas, subterrneas, mediante la aplicacin de la mecnica de rocas.

Comienza el estudio con una exposicin de los criterios usuales para seleccionar el mto-do de explotacin ms adecuado para el aprovechamiento de un yacimiento mineral. entre di-chas directrices destacan las propiedades mecnicas de las rocas y macizos rocosos, que sonestudiados por la Mecnica de Rocas.

Contina, despus, con una descripcin , ajustada a los fines de este trabajo, de los mto-dos de explotacin ms utilizados en el mundo, poniendo, siempre que ello es posible, ejemplostomados de la realidad minera espaola Para cada uno de esos mtodos, se sealan las circuns-tancias que los hacen ms aconsejables, poniendo nfasis especial en los aspectos relacionadoscon el comportamiento mecnico de los terrenos que, como se mencion anteriormente, son degran importancia por lo general y, en ocasiones, descritos. Se precisan tambin los elementos dela estructura subterrnea minera que deben ser dimensionados, y explica cmo utilizar para ellola mecnica de rocas. As pues, el mtodo propuesto hace uso de tres modelos geolgico, geotc-nico y matemtico, de los que se describen el acopio de datos y los estudios pertinentes paracomponerlos.

Como es sabido, toda modelizacin entraa simplificaciones, que, sin el oportuno con-trol, pueden dar lugar a errores importantes de diseo. Por ello, se complementa el estudio po-sitivo con otros sobre los aparatos utilizados para ello. La vigilancia atiende a: la prevencin deinestabilidades catastrficas, el reconocimiento de los procesos de rotura en zonas de la mina,la deteccin de estructuras subterrneas inestables o, simplemente, la obtencin de datos com-plementarios para mejora det diseo aplicado , a travs del consiguiente perfeccionamiento de losmodelos de base disponibles.

El estudio termina con unas recomendaciones, de carcter general, sobre el dimensionadode las minas subterrneas espaolas.

No ser, por fin, ste un Manual solitario, sino que forma parte de un bloque de variosManuales sobre estos temas (Geotecnia de taludes mineros de carbones explotados a cielo abier-to, Escombreras y Presas de Residuos, Geotecnia marina de estructuras offshore. Subsidencia mi-nera, etc.) que irn viendo la luz progresivamente.

Estoy convencido de que este libro y los que estn en preparacin contribuirn a un dise-o ms seguro y econmico de las operaciones mineras en los pases de habla hispana.

Jos Enrique Azcrate MartnDirector del Ins ti tuto Geolgico y

Minero de Espaa.

PROLOGO

Este trabajo tiene por objeto exponer la metodologa que debe seguirse para el dimensionadode minas metlicas subterrneas, mediante la aplicacin de la mecnica de rocas, con la idea de quepueda ser utilizada en el diseo de las actuales y futuras minas espaolas.

El estudio da comienzo con una exposicin de los criterios que se utilizan mundialmentepara elegir el mtodo de explotacin ms adecuado para un yacimiento mineral. Como se tendrocasin de comprobar, entre dichos criterios destacan las propiedades mecnicas de las rocas y ma-cizos rocosos, que son estudiados por la mecnica de rocas.

A continuacin, se hace una descripcin suficientemente detallada para lo que se requiereen este trabajo, de los mtodos de explotacin ms utilizados en el mundo, poniendo, siempreque es posible, ejemplos de la minera espaola.

Para cada uno de los mtodos, se sealan las circunstancias en que son aconsejables, poniendoespecial nfasis en los aspectos relacionados con el comportamiento de los terrenos que, como semencion anteriormente, son de gran importancia generalmente y, en algunos casos, son decisorios.Se indican tambin los elementos de la estructura subterrnea minera que deben ser dimensionados,y se explica cmo se puede utilizar para ello la mecnica de rocas.

Despus de esta presentacin de los trminos reales y prcticos en que se plantea el problemaen los diferentes mtodos de explotacin existentes en la actualidad, entre los que se han destacadolos utilizados en Espaa, se ha comenzado a exponer la metodologa clsica empleada en mec-nica de rocas para atacar el problema del dimensionado de minas metlicas subterrneas. Esta me-todologa consiste en la realizacin de tres modelos: geolgico, geotcnico y matemtico.

Cada uno de los elementos de los mencionados modelos, se describe con todo detalle en estetrabajo y, cuando es necesario, se expone, adems, la forma de obtener la informacin correspo-ndiente. Es decir, se describen los estudios a realizar para componer cada modelo y la forma deefectuarlos.

Como es sabido, toda modelizacin entraa considerables simplificaciones, que pueden darlugar a errores importantes en el diseo. Por ello, se ha considerado interesante hablar, en este tra-bajo, de la vigilancia de las minas subterrneas y de los aparatos utilizados para ello. La vigilanciapuede tener por objeto: prevenir inestabilidades catastrficas, estudiar el proceso de rotura dezonas de la mina, detectar estructuras subterrneas inestables o, simplemente, obtener datos paramejorar el diseo. Esta mejora puede lograrse modificando los modelos geolgico, geotcnico ymatemtico, para que reflejen lo mejor posible la realidad y permitan predecir el comportamientomecnico de la mina.

El estudio termina con unas recomendaciones, de carcter general, sobre el dimensionadode las minas metlicas subterrneas espaolas.

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INDICEpg.

PROLOGO............................................................. 1CAPITULO1 ........................................... ................ 9

Clasificacin de los mtodos de explotacin.1. Definicin .- 2. Geometra y sistemas del mtodo.- 3. Justificacin de la clasificacin.- 3.1. Ex-plotaciones con sostenimiento natural .- 3.2. Explotaciones con sostenimiento a rtificial .- 3.3. Expl o-taciones por hundimiento.- 3.4. Explotaciones especiales.- 4. Criterios y orientaciones para la selec-cin del mtodo.- 4.1. Generalidades.- 4.2. Clasificacin de criterios .- 4.3. Posicin espacial, formay tamao del criadero.- 4.4. Valor y distribucin de las leyes del mineral .- 4.5. Propiedades geome-cnicas y qumicas del mineral y de la roca encajante.- 5. Seleccin del mtodo. Fases de la misma.-5.1. Recopilacin de datos .- 5.2. Estudio de la Mecnica de las Rocas .- 5.3. Costo y capital necesa-rio.- 5.4 . Eleccin del mtodo y planificacin de la mina.

CAPITULO II .......................................................... 21

Labores preparatorias.

1. Preparacin general de la mina .- 2. Preparacin de la explotacin.

CAPITULO 111 .......................................................... 29

Explotaciones con sostenimiento natural.- Introduccin.

1. Cmaras y pilares.- 1.1. Cmaras con pilares ocasionales.- 1.2. Cmaras con pilares sistemticos.-1.3. Ejemplos.- 1.4. Aplicaciones en Espaa .- 1.5. Ejemplos .- 2. Cmaras vacas.- 2.1. Arranquedesde niveles.- 2.2. Ejemplos.- 2.3. Aplicacin en Espaa.- 2.4. Ejemplos.- 3. Cmaras vacas congrandes barrenos.- 3.1. Grandes barrenos en abanico.- 3.2. Grandes barrenos de banqueo.- 3.3.Grandes barrenos con voladura en crter . 3.4. Ejemplos.- 3.5. Aplicacin en Espaa.- 3.6. Ejemplos.

CAPITULO IV .......................................................... '59

Explotaciones con sostenimiento artificial.1. Introduccin .- 2. Cmaras Almacn.- 2.1. Ejemplos.- 2.2. Aplicacin en Espaa.- 2.3. Ejem-plos.- 3. Cmaras con rebanadas ascendentes rellenas .- 3.1. Ejemplos.- 4. Rebanadas unidescentesrellenas.- 4.1. Generalidades .- 4.2. Ejemplos.- S. Explotaciones entibadas.- 6. Aplicaciones en Es-paa.

CAPITULO V .......................................................... 85

Explotaciones por hundimiento.

1. Generalidades.- 2. Huecos y pilares hundidos .- 3. Bloque hundido.- 3.1. ejemplos.- 4. Niveleshundidos.- 4.1. Ejemplos.- S. Aplicacin en Espaa.- 5.1. Ejemplos.

CAPITULO VI .......................................................... 99

Explotaciones especiales.

1. Introduccin.- 2. Recuperacin de pilares.- 3. Recuperacin de pilares horizontales .- 4. Recupe-racin de pilares verticales .- 4.1. En cmaras vacas.- 4.2. En rebanadas rellenas.- S. Recuperacinpor huecos.- 6. Aplicacin en Espaa.

CAPITULO VII ......................................................... 107

Modelizacin de la mina1. Introduccin .- 2. Modelo Geolgico .- 3. Modelo Geomecnico.- 4. Modelo matemtico.

5

Pg.

CAPITULO VIII ......................................................... 113

Modelo geolgico1. Introduccin.- 2. Identificacin del material .- 2.1. Litologa.- 2.2. Meteorizacin de las rocasEscalas y litologa.- 2.3. Caractersticas resistentes : Consistencia de los suelos y dure-za de las rocas .- 3. Estructura del macizo rocoso .- 3.1. Estructura y dominio estructural .- 3.2. Su-perficies de discontinuidad .- 4. Caracteres geomecnicos de las discontinuidades .- 4.1. Orientacin.-4.2. Espaciado.- 4.3. Dimensiones.- 4.4. Rugosidad .- 4.5. Apertura.- 4.6. Relleno.- 4.7. Circu-lacin de agua .- 4.8. Nmero de familias.- 4.9. Tamao de los bloques.- S. Flujo de agua en elmacizo rocoso .- 5.1. Conceptos generales.- 5.2. Redes de flujo.- 5.3. Investigacin hidrolgicadel macizo rocoso.- 6. Toma de datos.- 6.1. Toma de datos en superficie.- 6.2. Toma de datosen profundidad .- 7. Representacin grfica de la informacin geolgica .- 7.1. Presentacin de re-sultados .- 7.2. Fuentes de error en el registro de los datos estructurales.

CAPITULO IX .................. *........................................ 173

Modelo geomecnico.1. Propiedades mecnicas de los materiales rocosos.- 1.1. Introduccin .- 1.2. Comportamientode las rocas en compresin.- 1.3. Velocidad de carga.- 1.4. Anisotropa.- 1.5. Influencia del tamaoy de la forma sobre la resistencia . Efecto de escala .- 1.6. Teoras de la microfisuracin .- Desarrollode las microfisuras bajo tensiones de traccin y compresin.- 1.7. Rotura de las rocas . Criterios derotura : Mohr, Coulomb- Navier y Hoek.- 1.8. Tensin efectiva y disminucin de la resistencia conla humedad.- 1.9. Base terica del anlisis elasto - plstico .- 1.10. Plasticidad.- 2. Propie-dades mecnicas de las discontinuidades.- 2.1. Resistencia al corte.- 2.2. Dilatancia.- 2.3.Rigidez.- 3. Determinacin de las tensiones naturales en la corteza .- 3.1. Introduccin.- 3.2. Mto-do de los medidores mecnicos.- 3.3. Mtodo de las clulas triaxiales.- 3.4. Mtodo de la clula ex-tensomtrica "doorstopper".- 4. Ensayos para determinar las propiedades mecnicas de las rocas.-4.1. Introduccin .- 4.2. Ensayo de compresin simple.- 4.3. Ensayo de compresin triaxial.- 4.4.Ensayo de corte directo .- 4.5. Ensayo de carga puntual .- 4.6. Determinacin de la resistencia a trac-cin.- 4.7. Ensayo de porosidad y densidad.- 5. Clasificaciones geomecnicas de los macizos5.1. Introduccin.- 5.2. Clasificacin de Terzaghi.- 5.3. Clasificacin de Protodyakonov.- 5.4. Cla-sificacin de Lau ffer.- S.S. Clasificacin de Deere ( R.Q.D.).- 5 .6. Clasificacin de Louis.- 5.7. Cla-sificacin a pa rtir del RSR .- 5.8. Clasificacin de Barton.- 5.9. Clasificacin de Bieniawski ( RMR).-5.10. Discusin sobre los sistemas de clasificacin.

CAPITULO X .......................................................... 271

Modelo matemtico1. Introduccin.- 2. Mtodos numricos .- 2.1. Introduccin.- 2.2. Los modelos contnuos.- 2.3.Los modelos discontinuos .- 2.4. Modelo de los elementos finitos .- 2.5. Ejemplo de la utilizacin delM.E.F.- 2 .6. Mtodo de las diferencias finitas.- 2.7.- Ejemplo de la utilizacin del mtodo de dife-rencias finitas.- 2.8.- Mtodo de los elementos de contorno.- 2.9. Ejemplo de aplicacin del mto-do de los elementos de contorno.- 2.10. Mtodo de las integrales de contorno.- 2.11. Ejemplo deaplicacin del mtodo de integrales de contorno a interseccin de tneles .- 2.12. Mtodo de desplaza-miento discontinuo .- 2.13. Ejemplos de aplicacin del mtodo de desplazamiento discont nuo.- 2.14.El modelo de bloques.- 2.15. Ejemplo de aplicacin del modelo de bloques.- 3. Diseo de cavidadessubterrneas.- 3.1. Distribucin de tensiones alrededor de cavidades subterrneas aisladas.- 3.2. Dis-tribucin de tensiones alrededor de abert uras mltiples (cmaras y pilares ) en macizos rocosos com-petentes, masivos y elsticos .- 4. Diseo de pilares.- 4. 1.Mtodos anal ticos y numricos.- 4.2. Dis-tribucin de tensiones en los pilares segn la inclinacin del yacimiento.- S. Diseo de techos en te-rrenos estratificados.- 5.1. Introduccin.- 5.2. Techos asimilables a vigas.- 5.3. Techos asimilablesa placas.- 5.4. Influencia de las fisuras en el diseo de techos .- S.S. Teora del arco para el diseode techos fracturados.-6. Roturas relacionadascon la estructura; geolgica.-6.1 . Estabilidad de huecosa distintas p rofundidades.- 6.2. Roturas dependientes de la estructura .- 6.3. Anlisis por computa-dor de inestabilidades estructuralmente controladas.-.- 6.4. Influencia de la excavacin sobre rotu-ras controladas estructuralmente.- 6.5. Influencia de las tensiones existentes "i situ" sobre inesta-bilidades controladas estructuralmente.- 7. Explotaciones por hundimiento .- 7.1. Introduccin.-7.2. Concepto de diseo .- 7.3. Excavacin del hueco inicial bajo el yacimiento.- 7.4. Mecanismos dehundimiento.- 7.5. Extraccin del mineral y movimientos del terreno alrededor de los huecos produ-cidos .- 7.6. Influencia de confinamiento sobre el hundimiento .- 7.7. Influencia de las tensionesnaturales .- 7.8. Repercusin del hundimiento en superficie y sunsidencia.

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Pg.CAPITULO XI ......................................................... 337

Instrumentacin

1. Introduccin.- 2. Medidor mecnico de deformaciones. Descripcin y aplicaciones .- 3. Tuboextensomtrico. Descripcin y aplicaciones.- 4. Medidor de deformaciones de pilares . Descripcin yaplicaciones.- S.Instrumento controlador de descensos de techos . Descripcin, instalacin y apli-caciones.- 6. Extensbmetros instalados en sondeos.- 6.1.Tipos de extensmetros .- 6.2. Forma deejecutar el sondeo.- 6.3. Tipos de anclajes y colocacin en el sondeo.- 6.4. Toma de datos e in-terpretacin.- 6.5. Fuentes de error del instrumento.- 7. Clulas de carga y clulas de presin. Ti-pos, instalacin y fuentes de error en las medidas.- 8. Medidas de cambio tensional . Inclusionesrgidas .- 8.1. Tipos de instrumentos.- 8.2. Determinacin de la tensin al.- 9. Microsismos.-10. Estratoscopio .- 11. Movimientos de superficie por topografa.- 11.1. Movimiento horizontal.-11.2. Movimiento vertical.- 11.3. Pendiente.

CAPITULO XII ......................................................... 357

Conclusiones

Referencias ........................................................... 361

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CAPITULO 1

CLASIFICACION DE LOS METODOS DE EXPLOTACION.

1. Definiciones

La explotacin subterrnea de los criaderos metlicos es ms antigua que la del carbn y la po-tasa. Numerosos metales como el oro, plata, hierro, cobre, plomo, mercurio, etc., han tenido unaimportancia capital en las antiguas civilizaciones. El aprovisionamiento de estas materias primas erala mayor preocupacin del hombre antiguo.

La existencia del criadero bastaba para empezar su laboreo. El concepto de "criadero econ-micamente explotable" no se conoca an. La rentabilidad careca de importancia frente a la pose-sin del mineral.

No es de extraar que al nacer el Laboreo de Minas en *estas condiciones, nacieran numerososmtodos para ponerlo en prctica, gracias al ingenio de aquellos hombres que, al crear la minera,iniciaron los mtodos de laboreo.

Se define el mineral como "compuesto qumico inorgnico que se presenta naturalmente,con una composicin qumica suficientemente precisa y unas propiedades fsicas que lo distinguen".Hay catalogadas ms de 2.000 especies.

Dentro de los minerales, este trabajo se va a referir a aquellos que contienen metales, llamadospor ello minerales metlicos, bien diferenciados de los no metlicos y de los combustibles.

Los minerales metlicos pueden agruparse del siguiente modo :

- Metales preciosos : Oro, Plata, Platino.- Metales bsicos : Cobre, Plomo, Zinc, Estao.- Metales siderrgicos : Hierro, Niquel, Cromo, Manganeso, Molibdeno, Wolfranio, Vanadio.- Metales ligeros : Aluminio, Magnesio.- Metales electrnicos : Cadmio, Bismuto, Germanio.- Metales radiactivos : Uranio, Radio.

Se consideran como criaderos unas concentraciones de minerales tiles que despus de su labo-reo y tratamiento, se usan como materias primas para otras industrias.

Desde el punto de vista minero, de estos criaderos se consideran varios tipos que se pueden

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definir en tres grupos, atendiendo a la forma en que se presentan :

' Filones ': que son grietas , fisuras , fracturas o fallas planas en los macizos rocosos rellenas porprecipitacin de minerales en solucin o por inyeccin de minerales del magma.

Pueden tener pendientes variadas, aunque predomina la prxima a la vertical; sus potenciasoscilan mucho y el largo o corrida puede tener cientos de metros.

'Masas", "Bolsadas" o "Lentejones" son aquellos criaderos de forma lenticular en los que lapotencia es de tamao comparable a las otras dos dimensiones, y adems, va disminuyendo hastadesaparecer, de acuerdo con la forma del criadero.

"Tabulares ", "estratiformes" o "Filones Capas" son aquellos que o estn mineralizados en laestratificacin o son filones coincidentes con ella.

En los tres casos, las potencias , pendientes y dems caractersticas pueden ser las mismas.

La ley de un mineral es el porcentaje en peso del metal contenido por tonelada de mineral,aunque su forma de combinarse en sus minerales sea variada.

La importancia de la ley es clara, ya que el valor del metal recuperado es el que paga los gastosde la mina y de la preparacin y fundicin de la mena, ms el beneficio.

Es la ley del criadero la que marca el lmite ("cut off") hasta el que el mismo es o no explo-table.

Este lmite est muy relacionado con las circunstancias econmicas del momento y, dentrode ellas, con el mtodo de explotacin que se aplique. [ 11

2. Geometra y sistemas del mtodo

Se conoce por geometra de un mtodo de explotacin la disposicin de las diferentes laboresnecesarias para el arranque del mineral del criadero.

Estas labores son las mismas en todos los mtodos subterrneos, si bien varan en suposicin,tamao y nmero.

En todos los casos hay una altura de explotacin determinada por la divisin de la minaen pisos. En cada piso hay que considerar dos plantas y en cada planta al menos una galera, galerade base o galera de cabeza. En muchos casos se dispone de dos galeras en cada planta: galeras decabeza y base dentro del mineral y galeras en direccin en la roca del muro.

Entre planta y planta se establecen comunicaciones con labores verticales o inclinadas, llama-das chimeneas, para paso de aire, personal y servicios varios. El nmero de chimeneas, distancias,etc., son elementos caractersticos de la geometra de cada mtodo.

Son fundamentalmente variadas y caractersticas de cada mtodo las labores de arranque,carga, relleno, etc., dentro del bloque creado entre planta y planta. Este bloque tiene adems unageometra muy variada por su situacin, sentido del arranque, etc.

Los denominados "sistemas" se refieren a los aspectos tecnolgicos del mtodo, y concreta-mente a las tecnologas aplicadas en las distintas fases del laboreo y sus servicios auxiliares.

As,pueden distinguirse los sistemas siguientes en cada uno de los mtodos :

Perforacin y voladura (mquinas, esquemas, tipos de explosivos, etc.).Sostenimiento (tipos de entibacin, control de huecos, etc.).

- Transporte (variantes del mismo en la explotacin y general).Elementos auxiliares (ventilacin, desage, seguridad, alumbrado, etc.).

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Avance de labores - Minadores y mquinas similares.Arranque (mecanizacin del mismo).

De este modo, cada criadero ser apropiado para emplear un mtodo determinado, y dentrodel mtodo, habr que elegir los sistemas ms convenientes.

Incluso un sistema puede ser decisivo para la eleccin de un mtodo entre dos que renan,por otros aspectos, condiciones similares.

3. Justificacin de la clasificacin.

La gran cantidad de factores que pueden considerarse para realizar una clasificacin de los

mtodos de explotacin subterrnea slo serviran para hacerla sumamente confusa.

Los diferentes autores han realizado numerosas clasificaciones segn el punto de vista con el

que se enfoque. Atendiendo al sistema de transporte, ste puede ser sobre vas y arrastre con loco-

motora, o se suprime la va y el transporte puede ser con autocamiones volquetes, camiones lanza-

deras, cargadoras-transportadoras L.H.D., o bien, sistemas de transportadores continuos (bandas,

blindados, etc.).

Si se enfoca la clasificacin por la direccin del arranque se tienen los siguientes grupos: ascen-

dentes, descendentes, en direccin de la corrida, en retirada, etc.

Se ve, por tanto, que estos puntos de vista para una clasificacin, que se refieren a aspectos

parciales, dan una reducida indicacin de las condiciones apropiadas del criadero, y si se quieren

recoger todos los aspectos sera una lista interminable e intil.

La importancia de las caractersticas del macizo rocoso en la posibilidad de aplicacin de unmtodo de explotacin, y su influencia en el dimensionado de las explotaciones, pueden servircomo criterios para realizar una clasificacin de los mismos, basada en la resistencia del citado ma-cizo rocoso, comprendiendo en l no slo las rocas en las que arma el criadero, sinotambin las queconstituyen el mismo y son objeto del laboreo de la mina.

Las caractersticas de un criadero pueden hacerlo favorable o no para el control del terreno y

la estabilidad de los huecos que correspondan a un mtodo determinado.

En toda labor minera que abre un hueco, la roca que lo limita avanza poco a poco hasta un

lmite de rotura; al llegar a este lmite, hay que adaptar el mtodo y con frecuencia el mtodo evo-

luciona.

El control del hueco abierto puede variar desde la aplicacin de un sostenimiento firme, con

pilares o macizos rgidos, pasando por un descenso controlado del techo, con convergencia gradual

del hueco, hasta el hundimiento total del mismo y del terreno superior.

Se pueden pues considerar con Le Chatelier, los tres principios fundamentales o tres manerasde controlar el hueco minero :

- Sostenimiento firme con pilares rgidos.- Sostenimientos flexibles o relleno que controla y mejora el hundimiento.- Hundimiento total.

Entre los mtodos integrados en el segundo grupo, los hay que son mixtos con los grupos

primero y tercero.

Los factores de potencia y pendiente determinan subdivisiones ms o menos claras dentro de

cada grupo.

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Esto se puede conseguir con un verdadero hundimiento inducido y progresivo, o bien, ate-nundolo con relleno del hueco. Para ello es preciso que se pueda sostener la roca que rodea al hue-co por debajo de su lmite de rotura el tiempo suficiente para asegurar el trabajo de los mineros enel frente de arranque.

En una primera fase, se rebajan o disminuyen los pilares, que se complementan con entibacino relleno y, en otros casos, se sustituye por relleno completo.

Se consideran en este grupo los siguientes mtodos :

- Cmaras almacn. (Shrinkage stopes)- Con pilares.- Sin pilares.- Con relleno posterior.

- Rebanadas ascendentes con relleno. (Cut-and-fill stopes)- Rebanadas descendentes con relleno. (Undercut and fil)- Explotaciones entibadas. (Timber supported stopes)

3.3. Explotaciones por hundimiento.

Entre los mtodos propios de este grupo se pueden distinguir claramente dos variantes: la pri-mera comprende aquellos en que el hundimiento final se produce en etapas controladas para atenuarlas alteraciones superficiales, de modo que las zonas de fractura, compresin y descenso se compen-sen todo lo posible; la segunda agrupa aquellos mtodos en que, por el tamao de los huecos o lascaractersticas del criadero, el hundimiento no es controlable en superficie y destruye el equilibriooriginal del macizo rocoso. En este caso, al terminar la carga del mineral, se presentan en los puntosde carga las rocas estriles de los hastiales y recubrimiento.

En consecuencia, la filosofa de los mtodos comprendidos en este grupo es diametralmenteopuesta a la de los del grupo primero . Si se quiere preservar alguna zona de superficie, hay que dejarsin explotar la parte del criadero que corresponde al macizo de proteccin, valindose de los corres-pondientes planos de fractura del hundimiento.

Se consideran los siguientes mtodos- Cmaras y pilares hundidos.

Bloques hundidos. (Block caving)Niveles hundidos. (Sublevel caving)Rebanadas unidescendentes hundidas . (Top slicing)

3.4. Explotaciones especiales.

En este grupo se incluyen los mtodos empleados en la recuperacin de macizos y pilaresabandonados en los mtodos anteriores y que tienen caractersticas particulares. [2] [6]

4. Criterios y orientaciones para la seleccin del mtodo.

4.1. Generalidades.

Los criterios y orientaciones que deben tenerse en cuenta para seleccionar el mtodo de ex-plotacin ms adecuado para el laboreo de un determinado criadero, estn influenciados por una

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serie de parmetros cuya importancia vara con la situacin geogrfica, el nivel de desarrollo de latecnologa y de la economa del pas donde se encuentray, adems, el factor tiempo. Es decir, quelos parmetros de los que depende esta seleccin , unos son de valoracin fcil y otros de valoracindifcil, y slo pueden considerarse fijos en un lugar y tiempo determinados.

Los cambios que la evolucin econmica y tecnolgica introducen con el tiempo obligan a re-visar peridicamente los mtodos de laboreo.

No es fcil ofrecer una clasificacin de criterios de seleccin de mtodos, y por ello. slo de-ben indicarse de forma muy general. Las variaciones e influencias recprocas de todos los prametrosque han de tenerse en cuenta en esta seleccin, obligan a solucionar el problema con la ayuda decriterios subjetivos de la experiencia, como complemento de los deducidos lgicamente. Por ello,el tema se expondr con ms detalle al tratar cada mtodo en su captulo correspondiente.

Una primera idea, bastante generalizada, consiste en comenzar la seleccin siguiendo el ordeninverso , es decir, eliminando, a la vista de los parmetros principales , aquellos mtodos que claramen-te no sean apropiados al caso concreto que se considera . De esta manera se consigue limitar losmtodos a considerar a unos pocos, llegndose con frecuencia al caso de tener que elegir entre slodos soluciones posibles. Al llegar a este momento, se har un anlisis comparativo para una eleccindefinitiva. Este sistema negativo de seleccin no consigue definir el mejor mtodo, ya que en la prc-tica, al tener que adaptarse a los parmetros del caso concreto, aquel resultar ser una variantede un mtodo-tipo o una combinacin de varios.

Por todo ello, y ante :la responsabilidad de quien haya de decidir en la eleccin final del mto-do, es aconsejable no precipitarse y tomar el tiempo necesario para lograr una solucin ptimaantes de comprometer el capital y personal necesarios en toda empresa minera.

4.2. Clasificacin de criterios.

Los criterios de seleccin deben basarse en una serie de parmetros fundamentales que puedenclasificarse en los grupos siguientes :

a) Parmetros dependientes de la naturaleza del criadero- Posicin espacial del criadero, forma y dimensiones.- Valor y distribucin de las leyes del mineral.- Propiedades geomecnicas y qumicas del mineral y la roca encajante.

b) Parmetros relativos a la seguridad, higiene, bienestar en el trabajo y legislacin oficial.c) Medios financieros para iniciar y desarrollar el beneficio del criadero.d) Trabajos y labores complementarias.

4.3. Posicin espacial, forma y tamao del criadero.

La profundidad y situacin del criadero con relacin a la superficie es un parmetro que haceaumentar las tensiones en el mismo.

En cuanto a la. potencia, vara ampliamente, desde fracciones de centmetros (minerales demetales preciosos) hasta decenas de metros. La corrida y pendiente de los criaderos presentan tam-bin grandes variaciones . De hecho, es frecuente encontrar variaciones importantes de potencia enpequeas distancias. Es evidente que los mtodos de laboreo sern muy diferentes segn se trate decriaderos en grandes masas o de filones delgados y segn sea la inclinacin.

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4.4. Valor y distribucin de las leyes del mineral.

Si el mineral es rico , se tender a elegir un mtodo que permita la mxima recuperacin delmismo , aunque pueda resultar caro.

En cambio , para mineral de baja ley es preciso seleccionar un mtodo minero de bajo costo,aun cuando por ello se produzcan prdidas de mineral. En resumen, para un criadero determinado,un anlisis econmico comparativo entre dos mtodos indica que se puede sacrificar ms mineralsi el yacimiento es de baja ley que si es de ley alta.

Una mineralizacin errtica, en forma de bolsadas, lentejones o filoncillos delgados en una rocaestril, exige un laboreo selectivo que se cia lo ms posible a las zonas ricas para evitar al mximola dilucin.

Si los minerales de la mena y sus leyes se distribuyen uniformemente sobre la mayor parte delcriadero, no es necesario ir a un mtodo selectivo.

Los criaderos con contornos mal definidos, cuyas leyes varan gradualmente dentro de laroca encajante, requieren un mtodo de laboreo selectivo, asociado con rigurosos muestreos decontrol para definir los contornos.

El valor del mineral o metal explotado puede fluctuar dentro de lmites muy amplios, quedependen de las circustancias econmicas. Yacimientos que se consideraran en otra poca comode baja ley y no explotables, por lo que se abandonaron entonces, pueden resultar beneficiableshoy por haber variado las circustancias.

Si una zona de mineral de baja ley se encuentra prxima a otra de ley ms alta, se debe estu-diar la posibilidad de aplicar un mtodo que permita la recuperacin del mineral de ley ms baja.

4.5. Propiedades geomecnicas y qumicas del mineral y de la roca encajante.

Cuando se abre un hueco en la corteza terrestre se produce un desequilibrio en la misma.Al extraer una parte del macizo rocoso, caracterstica de toda labor minera, se produce inevitable-mente la eliminacin del soporte de la masa rocosa restante , lo que da lugar a una alteracin en lascondiciones de equilibrio. En el sentido ms amplio, se puede considerar que: al aumentar el tama-o del hueco se produce inevitablemente el derrumbe por hundimiento de la masa rocosa que lorodea. Este fenmeno puede ser una propiedad deseable para la aplicacin de ciertos mtodos. Enotros casos hay que tomar las medidas necesarias para proporcionar un soporte adecuado al macizorocoso para su estabilidad.

La posibilidad de aplicacin de los distintos mtodos de minera depende fundamentalmentedel grado en que el mineral y las rocas de los hastiales vayan a resistir sin apoyo, y de la posibilidadde que los mtodos hagan frente al sostenimiento final de los huecos excavados. La moderna cienciade la Mecnica de Rocas estudia los factores que relacionan los fenmenos de presin en el interiorde las minas con los requisitos que deben cumplir los sistemas de sostenimiento.

Esta disciplina no se ha desarrollado an lo suficiente como para resolver de forma exactaeste problema, pero constituye una buena herramienta que ha ayudado en buena parte a las minasa encontrar los mtodos mejor adaptados a sus condiciones.

La resistencia de la masa mineral y del macizo rocoso de los hastiales son caractersticas f-sicas importantes para seleccionar el sistema de arranque y el dimensionado de labores , as como pa-ra determinar el tiempo que los huecos abiertos permanecern estables y el sostenimiento necesario:Pero el trmino "resistencia " es un concepto complejo que no responde a una medida absoluta,ya que se refiere no slo a la resistencia caracterstica de la masa de roca intacta en s misma, sinotambin al efecto de las fracturas, juntas y planos de debilidad de la masa, su disposicin geomtrica

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y espaciado, as como a su comportamiento en el tiempo. Una masa rocosa puede ser resistenteen una direccin y dbil en otra. La resistencia de la roca "in situ" cambia con la direccin y laposicin. Cerca de planos de falla el terreno puede ser muy dbil, mientras que es resistente aalguna distancia.

Los componentes qumicos del mineral y de la roca de los hastiales pueden influir en lascaractersticas resistentes de los mismos. Al exponer la roca a la accin del aire y de los agentesatmosfricos, sta sufre una serie de cambios fsicos y qumicos que hacen variar sus propiedades,convirtindola en roca "meteorizada", [2] [3] (6)

S. Seleccin del mtodo. - Fases de la misma.

Se indican en este apartado los datos necesarios para seleccionar un mtodo apropiado deexplotacin subterrnea y las fases que conviene seguir en esa seleccin. En realidad es un procesoiterativo que sigue durante toda la vida del criadero.

Se parte del hecho de que el criadero est bien definido, con reservas suficientes para empe-zar su laboreo, pero que an no se ha realizado ninguna labor minera.

Los parmetros que deben considerarse en primer lugar son :-Geometra del criadero.-Distribucin de la ley.-Resistencia de la masa mineral y de los macizos rocosos del techo y muro.-Costos de laboreo e inversiones de capital precisos.-Productividad ptima.-Tipo y posibilidades de mano de obra.-Consideraciones ambintales.-Otras consideraciones locales.Los cuatro primeros son los que ms influyen en la seleccin del mtodo.Para realizar el estudio necesario de los anteriores parmetros en orden a seleccionar el mtodo,

deben seguirse dos etapas. En la primera deben eliminarse los mtodos que claramente no son apli-cables.

Los mtodos que queden se ordenarn segn los costos mineros, condiciones ambientales,produccin necesaria, exigencias de mercado, etc. Hecho sto, se pasa a la segunda etapa, en la quedeben hacerse dos anteproyectos de los mtodos que aparecen como mejores, calculando sus costosy los gastos de inversin para fijar la ley lmite y calcular las reservas explotables. Durante esta fasede planificacin se presentarn problemas con los mtodos elegidos y habr que introducir modi-ficaciones en los mismos. Dada la gran inversin que necesita una mina en la actualidad, se haceindispensable acertar en la eleccin del mtodo.

5.1. Recopilacin de datos.

Para seleccionar un mtodo y comenzar su anteproyecto es preciso disponer de planos y cortesgeolgicos, de un modelo de distribucin de leyes del criadero, y conocer las caractersticas mec-nicas de las rocas del mismo, muro y techo. Muchos de estos datos se obtienen de testigos de son-deos.

La interpretacin geolgica bsica es importantsima en cualquier evaluacin minera. En losmapas y secciones geolgicas se indicarn los principales tipos de rocas, zonas alteradas, estructu-ras principales, tales como fallas, estratos, ejes de pliegues, etc. Pueden tambin indicarse las zonas

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de trastornos en mapas transparentes, que puedan superponerse sobre los geolgicos.El rea incluida en estos planos debe extenderse en sus mrgenes a dos veces la profundidad

del criadero, para 'asegurarse de prever los futuros daos que pueda ocasionar la mina. Es muyimportante disponer de mapas de nivel y secciones bien interpretadas, para definir la distribucinde las leyes y propiedades caractersticas del criadero desde el punto de vista de la mecnica derocas.

Durante la primera etapa del estudio de viabilidad hay que definir la geometra y distribucinde la ley del criadero. La primera se caracteriza por su profundidad con relacin a la superficie,potencia, buzamiento y forma general. La distribucin de la ley clasifica los criaderos en uniformes,gradualmente variables y errticos, segn que aquella sea constante, vare por zonas o tenga una dis-tribucin caprichosa.

Durante la segunda etapa, se determinarn las reservas explotables. Para ello se necesita un mo-delo que recoja la geometra y la distribucin de leyes.

Los trabajos de geoestadstica han contribuido a mejorar las tcnicas de evaluacin. Paraello debe conocerse bien la geologa del criadero, y se debe disponer de suficientes datos, para po-der interpolar con seguridad. Si esto no es as, o los sondeos estn demasiado separados, quizsse pueda preparar el modelo por el mtodo tradicional de considerar los pesos de influencia inver-samente proporcionales a las distancias.

La geometra queda caracterizada por los parmetros siguientes :-Profundidad: Pequea (< 150 m), mediana (150 - 600 m) y alta (> 600 m)-Potencia : Estrecha (< 10 m ), media (10-30 m ), grande (30-100 m ) y muy

grande (> 100 m )-Pendiente : Echada (< 201), media (20-55),y vertical (> 55)-Forma : Tabulares o en masa, segn que la potencia sea mucho menor que las otras

dos dimensiones o de un rango comparable.Para definir la geometra y distribucin de leyes de un criadero, necesario en la fase primera,

debe dibujarse un modelo del mismo, con planos de plantas y secciones a la misma escala que losgeolgicos, divididos en bloques y con colores segn las leyes. Estos planos pueden superponersea los geolgicos para indicar las rocas dominantes y sus relaciones en el volumen del criadero.

5.2. Estudios de mecnica de rocas.

Los estudios de mecnica de rocas necesarios para elegir el mtodo de explotacin ms ade-cuado para un yacimiento mineral, son prcticamente iguales a los que deben realizarse para proyec-tar la mina. Estos estudios sern descritos con toda la extensin necesaria en sucesivos captulosde este trabajo, por lo que no se estima necesario detallarlos aqu. No obstante, parece conve-niente mencionar que, como se expondr ms adelante , los estudios geotcnicos deben realizarseen varias fases. La primera fase corresponde precisamente al estudio de viabilidad, que es cuando sedecide el mtodo de explotacin ms adecuado para la mina , si bien , en algunos casos, no es posi-ble llegar a seleccionar un nico mtodo de explotacin y son dos los que pasan a- ser estudiadosen la fase de proyecto.

En la primera fase del estudio geotcnico, el nmero de datos de que se dispone no es, normal-mente, muy grande, por lo que puede ser necesario suplir la falta de informacin con la experiencia.De ah el criterio de que en esta fase intervengan ingenieros con mucha prctica en el tema.

5.3. Costo y capital necesario.

Est claro que, al elegir un mtodo para explotar un criadero, debe preferirse el que consiga

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el menor costo por tonelada extrada, con el beneficio mayor y ms rpido posible. Terminada laprimera fase de seleccin, en la que se eliminan los mtodos que no son posibles tcnicamente,los restantes se ordenan por orden de sus precios de costo. Varios autores actuales los han clasifi-cado as, por orden de menor a mayor coste :

-Bloque hundido. (Block caving)-Cmaras vacas. (Open stoping)-Niveles hundidos. (Sublevel caving)-Cmaras y pilares . (Room and pillars)-Cmaras almacn. (Shrinkage stopes)-Rebanadas con relleno. (Cut and fill stopes)-Rebanadas hundidas. (Top slicing)-Explotaciones entibadas. (Timber supported stopes)Una vez completada la primera fase del estudio de seleccin del mtodo, se debe tener en cuen-

ta la intensidad de la explotacin, la disponibilidad de mano de obra y consideraciones ambienta-les y de otro tipo, especficas del caso en estudio.

La influencia de la financiacin slo se valorar despus de haber reducido el estudio a losdos mtodos ms adecuados.

La intensidad. de la explotacin puede decidirla el mtodo elegido. Sin embargo, a veces lascondiciones de la zona exigen una produccin que sea ms alta o ms baja que las convenientespara que el mtodo sea rentable. Entonces hay que tantear una solucin de compromiso.

Influye naturalmente el mercado del mineral que se va a explotar, y la cantidad y calidadde la mano de obra disponible.

Las condiciones ecolgicas, ambientales, etc., tienen cada da ms influencia en la seleccinde los mtodos.

5.4. Eleccin del mtodo y planificacin de la mina.

Como se ha visto, el estudio de la posibilidad de aplicacin comprende dos fases por lo menos.En la primera se describe la geometra del criadero, la distribucin de la ley del mineral, y las pro-piedades mecnicas de las rocas. A continuacin se eliminan aquellos mtodos que no se adaptena los parmetros ya definidos para el criadero. Los mtodos que queden se ordenarn segn sus cos-tos de explotacin, producciones convenientes, posibilidades y calidad de mano de obra, conside-raciones ecolgicas y otras de carcter especfico.

Sicholas y Marek en 1981 presentan la Tabla 1 para orientacin en la 1 fase del estudio deseleccin.

En la segunda fase, se determina la explotabilidad del criadero; en primer lugar, por el preciodel mineral, posibilidades de produccin y ley del criadero. El precio del mineral no se puede con-trolar; pero la produccin y la ley vienen fijadas por la. "ley lmite" (cut-off), que a su vez se cal-cula como resultado de la planificacin de la mina y del costo previsto. La ley-lmite (cut-off)es aquella para la que, en las condiciones de precios actuales del material, el valor de ste es iguala su costo total.

Aunque la fijacin de la ley-lmite es fundamental como base de un proyecto minero, los in=genieros no se ponen de acuerdo sobre la forma de conseguirlo.

Algunos proponen un proceso simple que consiste en utilizar slo los costos directos, indi-rectos y de fundicin, sin incluir los costos de capitalizacin como hacen otros.

Los costos directos por tonelada de laboreo y de preparacin se obtienen en los trabajos preli-

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TABLA 1

RESISTENCIA

TIPO DE CRIADERO PENDIENTE METODO APLICABLEMineral Hastiales

Tabular estrecho Echada Fuerte Fuertes Cmaras con pilares ocasionalesCmaras y pilares.

Tabular potente Echada Fuerte Fuertes Cmaras con pilares ocasionalesCmaras y pilares

Dbil/ Dbiles Rebanadas hundidasFuerte

Fuerte Fuertes Cmaras abiertas

'T'abular muy potente Echada - - - - Como en masas

filones muy Verticales Fuerte/ Fuerte/ Cmara almacenestrechos dbil dbil Rebanadas rellenas

Explotacin entibada

filones estrechos Echada - - - - Como en los tabulares estrechos

Potencia superior Vertical Fuerte Fuertes Cmara vacaa la entibacin Cmara almacneconmica Rebanadas rellenas

- - - - Dbiles Rebanada rellenaMallas cbicas

- - Dbil Fuertes Cmaras rellenasMallas cbicas

- - - - Dbiles Rebanadas hundidasMallas cbicas

Echada - - - - Como en tabulares potentes o masas.

filn ancho Vertical Fuerte Fuertes Cmaras vacasCmaras almacnCmaras con niveles

- - - - - - Rebanadas rellenas- - - - Dbiles Niveles hundidos

Mallas cbicas- - - - Fuertes Cmaras almacn

Cmara con nivelesRebanadas rellenas

Masas - - Dbil Dbil/ Niveles hundidos- - - - Fuerte Bloques hundidos- - - - - Mallas cbicas

-- - - - - Mtodos mixtos

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minares de planificacin de la mina; esos costos no incluirn el capital de equipo, pero s la reposi-cin del mismo y el material. Tambin deben incluirse la vigilancia, beneficio marginal y otros.costos indirectos (para determinarlos se obtendr informacin de otras minas similares ). Las cargaspor transporte, fundicin y beneficio permiten calcular un costo por tonelada, empleando unaestimacin razonable del resultado del proceso.

La Diferencia entre este mtodo y los dems est en que no intervienen en l los costos porcapital, tales como los de equipo minero, construccin de instalaciones, pozos y preparacionessubterrneas. Si se incluyeran esos costos, la ley lmite sera ms alta, y por ello, bajara la produc-cin.

El argumento para no incluir los costos de capital es el siguiente : aquellas toneladas que seeliminen al incluir estos costos de capital tienen un valor que ayuda a pagar los intereses y amorti-zacin del capital; adems, los costos de capital son soportados normalmente por el tonelaje demineral de alta ley producido en los primeros aos de vida de la mina.

Con la ley-lmite y el plan de explotacin resultante, se pueden estimar las reservas explota-bles y el "flujo de caja" anuales y, con ello, calcular si hay suficiente beneficio para hacer frente alas.amortizaciones e intereses del capital. [3 ] [4) [6)

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CAPITULO II

LABORES PREPARATORIAS

1. Preparacin General de la Mina.

Uno de los problemas que se plantean en la preparacin de una mina es el de definir el tipo delabores de acceso al criadero subterrneo, ya que stas pueden iniciarse con un pozo, una galerainclinada o por medio de rampas. Antes de tomar una decisin hay que considerar cuatro factores:la profundidad del criadero, el tiempo disponible para la preparacin, el costo y el tipo de transpor-te exterior que se elija.

Para el transporte con cintas, la pendiente de las galeras no debe pasar de 1/3; el transportecon camiones exige pendientes entre 1/7 y 1/9, y en el caso de pozos de extraccin se llega a lavertical.

Al aumentar la profundidad, el acceso por galeras inclinadas o rampas deja de ser interesante,

pues su longitud es de tres a nueve veces la del pozo vertical. Ello no solo encarece su construccin, .sino que tambin aumentan los gastos de transporte y conservacin.

Un pozo, segn su seccin, profundidad, mtodo de profundizacin y tipo de roca, tiene

siempre un costo por metro muy elevado, considerando la perforacin, infraestructura, equipos yrevestimiento. El costo de la preparacin de galeras con pendiente 1/3 viene a ser por trmino

medio la tercera part e del pozo . As pues, con pendientes inferiores a 1 /4 resultan ms caras que un

pozo vertical. Si puede simultanearse el avance de la galera con la produccin de mineral en-lasexplotaciones, de modo que la maquinaria pueda alcanzar la plena utilizacin , el costo de la prepa-

racin puede bajar. Si el criadero aflora en superficie y se puede empezar a producir rpidamente en

cuanto se accede a l, puede ser tan econmico abrir una galera poco inclinada como profundizar

un pozo.

El avance especfico de una galera inclinada puede ser de unos 23/30 m por semana conmtodos convencionales (las perforadoras de plena seccin o "topos" no se han generalizado an eneste tipo de trabajos), aunque pueden llegar a lograrse hasta 8 m por da.

En pozos poco profundos y sin equipos especiales de profundizacin slo se logran avances de

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5 m a 10 m por semana. Para pozos de unos 500 m en los que merece la pena la mecanizacin, seconsiguen avances de 30 m por semana.

Esos avances altos se logran con equipos bien adiestrados y maquinaria especializada, que slose encuentran en empresas que se dediquen a estos trabajos especiales de profundizacin de pozos.En cambio, una galera inclinada puede avanzarse con mineros calificados de la propia empresa,dotados de equipos normales de produccin.

Una decisin importante es la del tipo de transporte que se elija para la mina.

Los camiones pueden subir rampas con pendientes de hasta 1/9 a velocidades de 8 a 10 km/hcompletamente cargados de mineral; pero deben cargarse en el frente o a travs de un coladero, yviajar directamente al punto de descarga.

Si se elige el transporte con vagones y la extraccin por pozo vertical, los vagones se cargan enla galera de base del piso, a travs de un coladero, se transportan hasta el pozo y retornan vacos.No es un sistema tan flexible como el transporte con camiones. Sin embargo, la velocidad de trans-porte en el pozo es de 45 a 50 km/h en la mayor parte del circuito, con una duraccin de "cordada"de 40 a 80 segundos para mover de 10 a 20 t de mineral. Cuando el criadero es profundo, el pozo esindispensable para extraer grandes cantidades de mineral de forma econmica.

Estudios completos sobre el transporte con camiones y galeras en rampa demuestran que stees antieconmico a profundidades mximas comprendidas entre 180 y 240 m.

No obstante, el acceso por galera en plano inclinado es interesante en el caso de emplear cintastransportadoras de materiales. En la prctica, en criaderos minerales en masa, es bastante corrienteemplear la preparacin diseada en la Figura 1. Los primeros aos se extrae el mineral por el planoinclinado, con lo que se da tiempo a profundizar el pozo vertical principal. De esta forma, comonormalmente la vida media de la flota de camiones es de 4 a 5 aos, se inicia el circuito del pozo enese momento, si no fuera preciso hacerlo antes por razones econmicas.

En filones estrechos, en los que para abrir un paso a los camiones sera preciso franquear loshastiales en las galeras , es mejor emplear vagones y profundizar un pozo desde el principio. Esposible realizar el transporte por galeras de pendiente 1/2 (planos inclinados), pero las velocidadesmximas seran de 16 a 25 km/h y, adems, las galeras tienen que ser rectas.

Por otra parte, las galeras con rampas en espiral se preparan bien al muro, y as se evitan lasprdidas por macizo de proteccin, necesarios al penetrar en el criadero con los planos inclinados.Tambin la dureza de las rocas, el exceso de agua, la presencia de arenas u otros inconvenientesobligan a desechar algunas soluciones tcnicas ms econmicas y a decidirse por el pozo vertical, queresiste mejor y es ms fcil de profundizar en terrenos falsos y difciles.

Desde el pozo o el plano inclinado, segn se decida, se avanzan transversales para cortar elcriadero a intervalos regulares prefijados, que completan el acceso al mismo y determinan otrastantas plantas, que lo dividen en pisos de explotacin.

La altura de estos pisos depende del mtodo de explotacin, de la pendiente del criadero y deotras caractersticas del mismo. Con fuertes pendientes la altura oscila entre 50 m y 90 m, pero notodos los pisos se preparan de igual forma para el transporte. En la figura se muestra un esquema deuna mina en la que se conectan varios pisos con rampas de bajada de mineral hasta una estacin demolienda comn.

Adems, los pisos se conectan verticalmente con chimeneas de paso o de ventilacin segn loscasos. Las chimeneas se perforan en la masa mineral por sistemas cclicos convencionales de perfo-racin, voladura y carga, o bien con perforadoras especiales de chimeneas. Las chimeneas cortas o

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coladeros, hasta 8 m., se suelen avanzar a mano de modo convencional. Las ms largas deben meca-nizar su avance y dividir la seccin en dos compartimentos separados; el ms pequeo sirve paraventilacin y paso, y el mayor para almacenar la roca arrancada.

2. Preparaciones en la explotacin.

En los criaderos en masa, una vez cortado el mineral con el tranversal de acceso desde el pozo,se prepara una planta abriendo una red de galeras que delimitan en la mism una serie de seccioneso cuarteles, a cada una de las cuales corresponde un punto de carga, pocillo o piquera (Figura 2).

Las explotaciones estn situadas en el trozo de criadero comprendido entre dos plantas con-secutivas y se inician cargando el mineral arrancado en los puntos de carga (PC) y sacndolo por laplanta inferior.

Estas explotaciones consisten en labores que abren espacios libres en los que tienen salida lasvoladuras, hasta ampliar la explotacin a las dimensiones de trabajo normal.

En algunas minas se suprimen los puntos de carga individuales y se usa como cargadero elfondo de la explotacin. El mineral se vuela de forma continua., cae al fondo y all se carga directa-mente.

Las explotaciones se realizarn por cualquiera de los mtodos que se describen en los captulossiguientes, elegido segn las caractersticas de las rocas de los hastiales y del propio mineral. Sepueden dejar macizos para proteger las galeras y chimeneas, o para separar las cmaras y huecosde las explotaciones. El macizo de la galera se deja horizontalmente a lo largo de la misma y sobreella, o alrededor de ella si la potencia del criadero es mayor que la seccin, para protegerla y dejarespacio donde montar los cargaderos (si no se prescinde de ellos, en cuyo caso se suprime este ma-cizo). Tambin para proteger la galera de cabeza y las explotaciones que estn sobre ella, se deja unmacizo de proteccin inferior horizontal por debajo y a lo largo de la misma. En muchos casosse recuperan estos macizos al abandonar la galera, lo que suele hacerse por cualquiera de los mto-dos de "mallas cbicas", o "rebanadas rellenas" en caso de minerales resistentes; si el mineral esdbil, se vuelan los macizos en masa o se hunden sobre el hueco de la explotacin inferior.

En los criaderos estrechos en forma de filn slo se necesita una galera en cada planta, que seadapta al contorno del criadero, y los cargaderos se disponen en lnea a intervalos adecuados.

La preparacin de cualquier tipo de criadero se planifica por adelantado y se completa durantesu avance, al arrancar el mineral.

En filones estrechos, las galeras de base se realzan unos metros y se preparan por adelantadolos cargaderos en este hueco. De este modo, la preparacin de cargaderos, guas y chimeneas puedeavanzarse adelantndose en 1 1/2 a 2 aos, creando explotaciones de reserva que pueden ponerseen explotacin en 4 5 meses.

En las explotaciones que se llevan con relleno, los coladeros pueden dejarse dentro d ste,colocando un revestimiento con mampostera, cuadros de entibacin y tablas, o bien con tubos dechapa prefabricados; en los dos ltimos casos, estos revestimientos se apoyan sobre vigas empo-tradas, de madera o de hierro. El dimetro interior suele ser suficiente para permitir fijar escalas.Los pocillos de servicio pueden tener secciones de 2,5 k 2,5 :m y estar dotados de instalaciones deextraccin. Si el mtodo de explotacin suprime los coladeros y se carga con palas mecanizadasautomotoras, se pueden preparar rampas en el muro del criadero.

En otros casos los coladeros se perforan dentro del mineral del macizo de la galera de base.

24

P PC

POZO DEter`.}i%` .:Y., :,.. VENTILACION

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PC CONTACTOPCPC

MINERAL-ROCA

POZO DEEXTRACCION

PC. Punto de carga

Seccin horizontal

PREPARACION DE CR A DERO EN MASAFIG. 2

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NIVEL

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TRANSPORTE

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25

Los'cargaderos son las labores y dispositivos que regulan la carga del mineral en los elementosde transporte , y son intermedios entre el arranque y el transporte y la extraccin. Se preparan enel macizo inferior , en la base de las explotaciones o cmaras, o bien comunicados con ellas a tra-vs de un sistema de coladeros y rampas de paso de mineral. Cuando estn directamente en la basede una cmara tienen la forma de coladeros, embudos o tolvas. La forma se fija por el tipo de cargadel mineral.

Pueden disponerse cargaderos de gran capacidad para cargar el mineral a un camin volquete,o instalar varios cargaderos pequeos a lo largo de la galera de base para cargar en vagones de mina

(Figura 3).La disposicin puede ser simple o doble y simtrica.El mineral puede caer por gravedad a travs de una tolva reguladora, o por un coladero situado

entre el relleno y montado sobre el piso de la cmara.Las compuertas reguladoras causan interrupciones en la produccin al atascarse con los bloques

grandes, por lo que deben evitarse stos colocando en el paso de mineral una rejilla formada por.ba-rrotes de acero, separados de modo que no dejen pasar los trozos grandes de roca o mineral, mien-tras los tamaos ms pequeos pasan con facilidad; la separacin entre barras vara segn los casosentre 0,3 m y 0,6 m.

Los bloques que no pasan se "taquean" o rompen con cargas ("tacos") de explosivos o conmartillos quebrntadores de aire comprimido. Cuando el atasco se produce en el interior de los pa-sos o coladeros, se "taquean" con cargas explosivas que se fijan en el extremo de una prtiga para in-troducirlas y sedisparan desde fuera, en lugar seguro . En los coladeros entre relleno la: rejillasse colocan en su boca superior, en el piso de la explotacin. Del mismo modo se protegen las chime-neas de paso o ventilacin.

Cuando se elimina el cargadero y el macizo inferior de la cmara, para cargar con pala o siste-ma LHD, el diseo se indica en la Figura 4. La parte baja de la corona permite un buen controlde la salida del mineral.

En caso de no eliminar los coladeros, el mineral arrancado por la voladura en la explotacincae a travs de ellos por gravedad a una galera de arrastre y taqueo. En ella, la cuchara de unaarrobadera o scrper puede arrastrarlo por el piso de la galera hasta un coladero de carga por el quecae, a travs de una rejilla, a los vagones situados en la galera de base. (Vase Figura 5).

En muchos mtodos de explotacin, particularmente en las rebanadas ascendentes rellenas, sesuele bajar el mineral a travs de rampas y coladeros hasta la planta general de transporte (Figura 1).situada en. la cota ms baja de la mina. En esta planta se instalan la molienda y un sistema de trans-porte . principal mecanizado , lo que resulta ms econmico y productivo que montar pequeas ins-talaciones en cada planta . En toda la mina debe aprovecharse la fuerza de la gravedad lo ms posi-ble para bajar el mineral a la planta inferior de transporte; para ello hay que preparar un sistema detolvas o almacenes reguladores sobre dicha planta , de modo que haya uno para cada tipo o ley demineral y otro para los estr iles . El vaciado de estos almacenes o tolvas se hace automticamentepor dispositivos mecnicos, y el mineral pasa previamente por un sistema de molienda primaria paraadecuar la granulometra a las condiciones del transporte. Un sistema intermedio enlaza este al-macn con el sistema general de transporte , bien por cintas o bien por vagones.

La mayora de los grandes cargaderos de mineral se perforan en la roca de los hastiales, a lolargo del criadero.

Los coladeros entre el relleno, revestidos con tubos de chapa prefabricados , suelen tener unavida equivalente a 100.000 - 150.000 t de mineral cargado; as, en el caso de explotaciones de100 m de largo y. 12 m de potencia, la altura til del piso quedara limitada a 30 m. aproximada-

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CARGA DIRECTA SISTEMA LHD.

FIG. 4

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POLOEA DE DERETORNO ACCESO

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ARROBADERA -

COLADEROGALERIA DETRANSPORTE

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CARGADERO CON SOBREGUIA DE RASTREO

FIG. 5

mente . Pero por razones econmicas la altura de pisos debe ser lo mayor posible, por lo que habrque preparar ms de un coladero con entubado de acero , lo que puede encarecerlo . La alternativaes preparar los coladeros en el hastial en roca . [31151161 [8]

27

CAPITULO III

EXPLOTACIONES CON SOSTENIMIENTO NATURAL

Introduccin.

Se incluyen en' este captulo aquellos mtodos en los que, por la naturaleza del macizo rocoso(roca de los hastiales y mineral), el arranque se realiza abriendo huecos que, debidamente dimensio-nados, se sostienen por s mismos , sin hacer intervenir medios artificiales de fortificacin o relleno.

Segn las condiciones geomecnicas y las dimensiones del criadero se pueden considerardos grupos de mtodos de explotacin : el denominado de "cmaras y pilares" y el de "cmaras va-cas", que realmente slo se diferencian en el tamao de las cmaras y en la forma de realizar elarranque del mineral . En , realidad en los dos mtodos se prepara la mina en forma de huecos perma-nentes.

1. Cmaras y pilares. (Room and pillrs)

Este mtodo se caracteriza por realizar el arranque del mineral de una manera parcial, dejandoabandonadas part es del mismo en forma de pilares o columnas que sirven para sostener el techo.En estas explotaciones debe arrancarse la mayor cantidad posible de mineral, ajustando las seccionesde las cmaras y de los pilares a las cargas que deben resistir.

Tambin implica un espaciado lo ms uniforme posible de los huecos y de los pilares , pero encriaderos*pequeos se da a menudo el caso de una distribucin aleatoria de los pilares.

Las dimensiones de los pilares se pueden determinar por comparacin entre su resistenciay la tensin vert ical media que acta sobre ellos.

La resistencia de los pilares depende del material de que estn constituidos (roca o mineral)y de las discontinuidades geolgicas (fallas, estratificacin , juntas), que los atraviesan. Del materialque constituye el pilar interesa , fundamentalmente, su resistencia a compresin simple que, como sever en el captulo dedicado al modelo geomecnico , depende, entre otros factores, de la forma.ytamao del pilar. De las discontinuidades interesa su orientacin y su resistencia al corte.

Cuando el pilar es atravesado por' una discontinuidad cuya resistencia al corte es inferior a su.buzamiento, se romper , a menos que se coloquen elementos de contencin adecuados. En estos

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casos, las dimensiones del pilar no se deben fijar por comparacin entre la carga a que est some-tido y su resistencia, sino que se establecen de forma que la discontinuidad no quede- descalzada;es decir, el diseo de los pilares es principalmente geomtrico y se basa en el levantamiento geo-tcnico de las discontinuidades de la mina.

Para calcular la tensin vertical media sobre los pilares , pueden utilizarse , segn casos, comose describir ms adelante al hablar del mtodo matemtico , los mtodos tradicionales (rea atri-buida , cavidad en un medio infinito , etc.) o los mtodos numricos (elementos finitos, diferenciasfinitas, desplazamiento discontinuo , etc.).

El diseo de las luces de las cmaras, es decir; la fijacin de las distancias entre los pilares,presenta una dificultad superior al problema del dimensionado de stos, y se realiza, normalmente,por mtodos. empricos.

Sin embargo , como se ver en el captulo dedicado al modelo matemtico , cuando se tratade yacimientos estratificados (poco fracturados) o masivos, el diseo de las cmaras es relativa-mente simple . Pero, por desgracia, estas circunstancias se dan rara vez en las minas metlicas sub-terrneas.

Dentro de este mtodo se pueden considerar dos variantes, segn que los pilares se aban-donen slo cuando las circunstancias lo exijan o se haga una disposicin sistemtica de ellos.

La aplicacin de este mtodo es apropiada a criaderos echados o con poca pendiente, que noexcedan de los 30. Tambin debe ser la roca del techo y el mineral suficientemente resistente.En relacin con ello, el concepto de estabilidad del techo o del mineral es muy flexible. Si se au-menta el nmero de pilares o se reduce el ancho de las cmaras, se puede compensar la calidadpeor del terreno, pero ello se har a costa de perder mineral, por ello se procura aumentan la esta-bilidad de las cmaras y pilares empleando el empernado. .

Es de aplicacin universal en yacimientos tabulares sedimentarios, como pizarras cuprferas,yacimientos de hierro y otros.

Se pueden considerar tres sistemas en la aplicacin de este mtodo de cmaras y pilares,segn la pendiente del filn o capa : El primero se aplica al caso de pendiente horizontal y pseudo-horizontal , o en caso de rebanadas en criaderos de gran potencia . El segundo sistema se aplica encaso de pendientes entre 20 y 30 y lleva consigo una variacin de los transportes para adaptar-los a las pendientes . En el tercer sistema en capas de 30 y ms, el arranque y las cmaras se dispo-nen de modo que la pendiente de los pisos "y rampas se adapten al material de transporte.

1.1. Cmaras con pilares ocasionales (Open - stope rooms with randon pillars)

La caracterstica principal de este mtodo es que se procura dejar los pilares en las zonasestriles o de ms baja ley del criadero, o donde las condiciones tensionales y la debilidad deltecho * lo exijan , por lo que su distribucin es aleatoria y ocasional . Esta irregularidad en la geome-tra del mtodo impide la normalizacin de los sistemas de explotacin, y con ello sube el costo.

Adems, en minas profundas es mala prctica minera el dejar pilares ocasionales que soncausa de fuertes concentraciones de tensin , que dan lugar a transtornos, como grietas irregularesen los hastiales , hundimientos sbitos, fenmenos de "estallido de rocas", etc.

En consecuencia es un mtodo que resulta anticuado y solo aplicable en condiciones muyfavorables.

1.2. Cmaras con pilares sistemticos (Open - stope rooms with regular pillars)

En este mtodo, que es el ms generalizado , los pilares se disponen segn un esquema geo-

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mtrico regular. Puede ser de seccin cuadrada, circular o rectangular, y constituirse como colum-

nas o a modo de muros continuos que separan las cmaras.

La funcin del pilar en este mtodo es soport ar el techo de la cmara , que puede no coinci-dir con el techo del criadero.

Se diferencia del mtodo de Cmaras Vacas no solo por el tamao de las cmaras, sino por-que durante el arranque se van elaborando los pilares y abriendo los huecos , en un ciclo continuo.

En general , este mtodo, que tambin puede denominarse de "huecos y pilares" o de "huecospermanentes", es de aplicacin indicada en criaderos echados, con pendientes entre 01 y 30.Tanto el mineral como el techo deben tener suficiente resistencia. Si el techo no es muy slidohay que acondicionar las dimensiones de las cmaras y pilares a esta circunstancia , aumentandocon ello las prdias de mineral.

La preparacin de la explotacin consiste solo en perforar dos galeras o guas de cabezay de base, y , entre ellas, galeras de penetracin en el macizo as delimitado, unas paralelas a lasguas y otras perpendiculares , entre las que se dejan los pilares, que se arrancan hasta alcanzar lasdimensiones calculadas (Figura 6) o bien se abren cmaras separadas por pilares alargados en formade muros (Figura 7).

Naturalmente , este mtodo debe adaptarse a las condiciones de cada criadero, por lo quesurgen realmente tantas variantes como criaderos.

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Seccin A-A GALERIADETRANSPORTE

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CAMARAS Y PILARES

FIG. 6

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BASE DETRANSPORTE

PLANTA SECCION

MINA DE ELLIOT LAKE (CANADA)

FIG. 7

1.3. Ejemplos

- Caspe (Canad) (Figura 8): Criadero formado por calizas resistentes, impregnadas de mineralde cobre, con una pendiente de 23 que disminuye en profundidad. La potencia es de 35 m, la co-rrida de 1000 m y la profundidad entre 150 y 540 m.

La preparacin de la explotacin se realiza a partir de unas galeras inclinadas , con 10 porciento de pendiente , situadas en la roca del muro, a 12 m del mineral , por la que pueden circularvehculos pesados. Desde esta galera se corta el criadero con transversales a intervalos verticales de12 m que lo dividen en tres rebanadas entre techo y muro.

Empezando por la rebanada del techo , se arrancan las tres con barrenos horizontales, emplean-do jumbos de dos brazos, palas cargadoras y camiones de 30 t.

Estas galeras o cmaras tienen 15 m de ancho, y los pilares 23 x 12 m; el arranque de lascmaras empieza con alturas de 6 m a 15 m en la parte del techo y alcanza de 30 m a 39 m al llegaral muro.

Los techos se controlan con empernado y se sanean y vigilan con plataformas mviles sobrebrazos extensibles.

El rendimiento total de estas minas es de 35 t por hombre y da , con una produccin diariade 6.000 t.

- Elliot Lake (Canad) (Figura 7): Este criadero est formado por bancos de conglomeradoimpregnado de mineral , con un 15 por ciento de uranio, con una potencia variable entre 1,8 m y 6m. El techo es de grawaca y el muro de granito resistente , aunque afectado por diques y fallasfrecuentes . La pendiente es de unos 23.

32

PILARES

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TECHOCMARAS

MURO

13BANCOS - - - - -

Seccidn B-BMINA CASPE (CANADA)

FIG. 8La explotacin se inicia abriendo en el filn dos galeras o guas paralelas, en direccin, se-

paradas 120 m segn la pendiente del filn. Paralelamente a estas guas, se perforan al muro gale-

ras en direccin en roca , que servirn para el transporte hasta el pozo de extraccin.

La galera del muro y la gua se comunican por coladeros regularmente espaciados para la car-ga del mineral . Las dos guas se comunican entre s por dos chimeneas paralelas, perforadas segnla pendiente y siguiendo el techo del banco mineralizado . Para asegurar la ventilacin se abren en

el macizo pequeos recortes que comunican las dos chimeneas. El mineral arrancado se rastreacon arrobadera mecnica hasta un coladero , situado en la base, que comunica con la galera del

muro . Se sondea al muro, a part ir de la chimenea , para conocer la potencia til del criadero ,forman-

do una malla de 15 m segn la pendiente por 7 , 5 m en direccin.

A part ir de cada chimenea se ensancha la cmara en direccin , en rebanadas de 1,5 m de an-

cho, hasta alcanzar una anchura de 20 m en cada cmara , separada de la siguiente por un pilar

alargado de 3 m de espesor.

A continuacin se arranca el banco del muro hasta descubrir ste . De este modo , al final que-dan cmaras de 120 m x .20 m. con la altura del banco , separadas por pilares largos de 120 mx 3 m. El arranque se hace con barrenos y voladura.

El mineral arrancado se rastrea en la cmara hasta el coladero de carga, con una arrobaderamovida por un cabrestante colocado en la base de la cmara.

El techo , por ser un conglomerado resistente, permite esta superficie libre, si bien a vecesse ayuda con empernado sistemtico.

33

- Denison (Canad) (Figura 9): Criadero de mineral de Uranio. Potencia de caja de 2 m a 11 m,pendiente media 19 , oscilando entre 00 y 600, y profundidad de 265 m a 1100 m

Toda la preparacin se lleva dentro del mineral. Las cmaras tienen 22 m de anchura con laaltura de la potencia del mineral, y los pilares son alargados y de 8 m de espesor.

Las cmaras tienen 80 m de largo.Se emplea perforacin para voladura con jumbos para pendientes de 0 a 12; con barrenos

largos entre 12 y 38; y con jaula sistema Alimax para ms de 38'.

Si la potencia crece se dan dos o tres pasadas de arranque en forma de bancos.

La carga se realiza con cargadoras L.H.D. y se emplea transporte interior con cintas.

La preparacin se hace con tres galeras en direccin. La central sirve para el transporte al pozoy las laterales como base de cmaras desde las que se arrancan stas en forma inclinada, como seve en la figura. [2] [6] [7] [8] [9]

1.4. Aplicacin en Espaa.

Con independencia del caso de minas pequeas en las que este mtodo seguir aplicndosepor su economa y sencillez, solo es aconsejable su aplicacin en minerales pobres donde no impor-ta la prdida de criadero que suponen los pilares sistemticos.

Por ello, su aplicacin ms indicada est en los criaderos de mineras de hierro pobre y en al-gunas minas metlicas de ley pobre con condiciones apropiadas de pendiente y potencia.

En la actualidad estos mtodos de explotacin estn siendo sustitudos por los de cmaras va-

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cas, con o sin relleno posterior para recuperacin de pilares, o por los de rebanadas rellenas..

Su aplicacin principal se ha realizado en las minas de hierro subterrneas de la zona Norte,

y tambin se emple durante muchos aos en las masas de pirita del distrito minero de Ro Tinto.

Un caso excepcinal es el de las minas,de zinc de Reocn (Santander), en las que se aplica

a pesar de ser un criadero de ley muy alta.

1.5. Ejemplos

MINA JULIA (Bilbao) - (Figura 1 0).

Criadero de carbonato de hierro (siderita), que arma entre un muro de arenisca calcrea (psa-

mita) y un techo de margas potentes, ms o menos arenosas y micceas (cayuela).

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Seccin horizontal MINAJULIA (VIZCAYA)

FIG. 1035

La masa de siderita es de forma irregular , con una potencia de 100 a 140 m entre techo ymuro . La pendiente es de unos 28 en promedio . La zona de caliza metalizada tiene una anchuravariable entre 40 m y 70 m en horizontal en. las distintas plantas.

Esta mina se ha explotado por cmaras y pilares dividindola en cuatro rebanadas horizonta-les de 17 m de las que fueron realmente explotables dos.

El laboreo se realizaba abriendo unos huecos en direccin (guas) y otros normales a loshastiales (calles) de una anchura de unos ocho m, dejando entre ellas pilares de 8 m x 8 m. Loshuecos se abren rebajndolos en bancos de 2 m y los pilares tienen alturas de 10 m a 15 m, llegandoa 20 m en algn caso.

Para reforzar los pilares se deja un macizo continuo horizontal en la entreplanta , de espesorvariable alrededor de 5 m.

Las prdidas por mineral abandonado pasan del 50 por ciento.

MINA DE REOCIN ( Santander) - (Figura 11).

Criadero de mineral complejo de galena , blenda y pirita con leyes del 1,62 por ciento Pb y12 por ciento de Zn. Tiene 3500 m de corrida por 700 m segn la pendiente; se compone de trescapas metalizadas superpuestas de 25 de pendiente media.

La capa del muro es la ms metalizada , con potencia de unos 5 m ; muro de doloma, y techode 13 m , tambin de doloma que lo separa de la capa intermedia menos metalizada , de unos 4 mde potencia de caja , con techo tambin de doloma y tercera capa del techo con metalizacinmuy pobre y potencia de caja. de 4 m.

El conjunto de la zona de estratos con metalizacin tiene una potencia de 45 m entre dolomay metalizacin.

El techo de doloma es rgido y con rotura sbita, frgil , con un banco homogneo de 200 m.

En la preparacin de la explotacin se avanzan en cada planta dos galeras en direccin, unapor el techo dentro de la caja (gua) y otra en la caliza margosa del muro (galera de direccin).Cada 150 m se unen estas galeras con un recorte.

Las plantas , que se han abierto cada 60 m de cota vertical , se unen entre s con chimeneas(rampas de vent ilacin), en cada punto de encuentro del recort e con el filn. Estas rampas tienen5 m. x3 m.

Queda as dividido el criadero en cuarteles de explotacin, que se arrancan por el mtodo decmaras y pilares . Los pilares son corridos en toda la altura del piso , con slo recortes intermediosde 2,5 m x 2,5 m , dispuestos cada 20 m. El arranque de las cmaras se hace con. un tajo ascendentedividido en bancos, y su anchura vara de 8 m a 8,5 m , dejando entre ellas pilares de 8 m de ancho.

El rendimiento del arranque es de 43 t/jornal.

El inconveniente de este mtodo es que slo se extrae el 55 por ciento del criadero, lo queplantea un gran problema de recuperacin de pilares para aprovechar lo ms posible el 45 por cientodel mineral que se abandona en ellos.

El tema est en estudio en esta mina, ya que adems el hundimiento sbito de la misma, hacepocos aos , revela que el mtodo no es eficaz para su estabilidad.

36

GUA DE CABEZA

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2. Cmaras vacas. (Open stoping)

Estos mtodos de sostenimiento natural se diferencian de los anteriores en que" las cmarasson las verdaderas protagonistas en la explotacin, no slo por su tamao mayor, sino porque lospilares se van modelando ms lentamente y slo cuando aquellas terminan de arrancarse.

Las cmaras vacas slo pueden emplearse en minerales resistentes y firmes, con hastiales deroca igualmente resistente. El mineral se arranca y el hueco queda sin sostenimiento.

En los criaderos de tamao pequeo, como en lentejones y bolsadas, la cmara puede ser desus mismas dimensiones. Pero en general, el largo de las cmaras queda limitado por la resisten-;ia de la corona de mineral; el ancho puede ser el del criadero, si no es excesivo, o se divide sten caso contrario.

Se pueden preparar paralelas a los hastiales o normales a ellos segn la potencia y otras ca-ractersticas del criadero.

2.1. Arranque desde niveles. (Subleve stoping)

El mtodo de arranque desde niveles es una variante del mtodo de cmaras vacas de gran pro-duccin, que normalmente se' emplea slo en criaderos muy regulares, en los que el mineral y laroca de los hastiales son resistentes. El mtodo se caracteriza por su gran productividad debidoa que las labores de preparacin se realizan en su mayor parte dentro del mineral. Se prefieren loscriaderos de pendiente alta, en los que el mineral puede caer por gravedad en el hueco abierto.

Estos mtodos se aplican hoy principalmente a criaderos de fuerte pendiente y que permitenla perforacin de barrenos largos de banqueo o en abanico. Estos mtodos necesitan una prepara-cin larga y se requiere que el criadero sea potente.

La distancia ptima entre niveles depende de dos parmetros: el costo y la dilucin, y entre losque se buscar una solucin de compromiso. Los costos, en general, disminuyen al aumentar la altu-ra (tendencia actual) pero aumentan con ello la dilucin y algn costo particular, sobre todo al re-cuperar los macizos de proteccin y pilares.

Como se ver ms adelante, las cmaras longitudinales, al descubrir una superficie mayor dehastiales, son peores para la dilucin que las ' transversales. Pero estas ltimas necesitan unos pilaresque representan normalmente el 50 por ciento del mineral del criadero, mientras en las longitudi-nales es mucho menor.

La tendencia actual en relacin con la distancia entre niveles es hacerla cada vez mayor;las cifras oscilan entre .100 y 130 m para toda la cmara y los niveles cada 30 m de altura.

Excepcionalmente se ha utilizado este mtodo en criaderos de poca pendiente, pero su efi-cacia es mucho menor. Se puede emplear en criaderos verticales de poca potencia, hasta un mnimode 7 m , con niveles paralelos a los hastiales . En criaderos potentes pueden trazarse las cmarasen direccin perpendicular a los hastiales, como "labores de travs". En general, el mtodo bsicose adapta a las condiciones de cada criadero.

Este mtodo se inici, segn se cree, en el Canad. Por la amplia preparacin previa que nece-sita se precisa disponer de medios para realizar una fuerte inversin, pero en compensacin es unode los de menor costo y de mayor garanta de seguridad. Hay que tener en cuenta estas condicionesal elegir el mtodo, que, por otra parte, es de los mejores en condiciones adecuadas del macizo ro-coso.

Es deseable una configuracin regular del criadero, ya que la perforacin y voladura con barre-nos largos, que es la tendencia moderna, es poco compatible con el seguimiento de contornosirregulares.

38

Es importante seleccionar correctamente la altura del piso en la preparacin de la mina, ya questo influye en el tamao ptimo de las cmaras. Esta altura oscila en este mtodo entre 60 m y130 m.

Puesto que en este mtodo se crean grandes huecos, que quedan sin rellenar ni sostener y queestn sometidos a los choques ssmicos causados por las grandes voladuras, el macizo rocoso debeser estructuralmente estable.

Esto requiere una alta resistencia de la roca a la compresin, unido a unas caractersticasestructurales favorables, sin juntas , fallas o planos de estratificacin excesivos.

El desplome o desprendimiento de roca de un hastial puede comprometer la explotacin, oal menos causar dilucin en el mineral que se va a extraer. Un derrumbe de mineral a gran escalaocasiona prdidas de niveles y bloqueo de coladeros y cargaderos, lo que necesita un taqueo consi-derable. Cuando menos, se pueden cortar barrenos de voladura ya preparados, dificultando su em-pleo o perdiendo las cargas ya realizadas.

Es importante que se establezca bien la estructura geolgica del criadero, pues de ello dependefundamentalmente la altura de pisos y el tamao de las cmaras.

Geometra del mtodo.

En primer lugar, como ya se ha dicho, la disposicin de las cmaras con relacin al criaderopuede ser de dos tipos: longitudinal o * transversal con respecto a la direccin del mismo. La pri-mera se aplica en criaderos cuya potencia no sobrepase la anchura posible de la cmara, o sea,alrededor de 20 m segn la calidad del terreno. Cuando la potencia sobrepasa las dimensionesconvenientes para la estabilidad de la cmara se pasa a la disposicin de Cmaras Transversales.

Para evitar el desplome de la corona de la cmara, cuando el techo no es muy firme, antes dela recuperacin de los pilares y para proteger sus labores y huecos de los pisos superiores de la mis-ma, puede ser buena regla dejar un macizo de corona de la misma altura que la potencia del criadero(anchura de la cmara).

Con esta orientacin de las cmaras su longitud en direccin depende de la posibilidad deauto-sostenimiento de los hastiales. Con 100 m de altura de cmara se suele fijar de forma empri-ca, como primera aproximacin, en 50 m.

En la disposicin transversal, las cmaras se orientan de techo a muro, normalmente a la direc-cin del criadero, y su longitud ser igual a la potencia de ste. Generalmente se limita a unos 80 m.Si la potencia es mayor se puede introducir un pilar longitudinal, que acorta la cmara y refuerzalos pilares entre cmaras.

Las anchuras de este tipo de cmaras son similares a las de las longitudinales.El dimensionado de los pilares entre cmaras se realiza siguiendo el mismo mtodo que en el

caso de las explotaciones por cmaras y pilares, si bien, aqu hay que tener en cuenta las laboresrealizadas en el interior del pilar, que disminuyen su resistencia.

En lo que se refiere al dimensionado de las cmaras , es decir, a la distancia entre pilares, sontambin vlidas las consideraciones que se hicieron al hablar de las explotaciones por cmaras ypilares.

Ambos temas, es decir, tanto el dimensionado de las cmaras como el de los pilares, se tratanen detalle en captulos posteriores de este trabajo.

En todo caso, las condiciones locales del terreno son de influencia decisiva y sus indicacionesdeben tenerse en cuenta, extremando la prudencia en las dimensiones proyectadas.

Para realizar la geometra del mtodo, se inicia la preparacin de la cmara disponiendo carga-deros en el fondo. Las labores se inician con una galera de cabeza y otra de base, seguidas de ni-

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veles a intervalos en toda la altura de la cma