Mineria_Subterranea
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Nuevas tecnologías para el manejo de materiales en minería subterránea
Prof. Víctor Encina M.Consultor Senior de Minería
SEPTIEMBRE 2008
Gerenpro Ingeniería SAC. (Perú). CONTENIDO
• INTRODUCCIÓN• EL MANEJO DE MATERIALES CONTINUO• IMPACTO EN EXPLOTACIÓN SUBTERRÁNEA• EJEMPLOS DE APLICACIÓN
MOTIVACIÓN
¿Por qué desarrollar tecnología para el manejo de materiales en minería subterránea?
• Porque las explotaciones a cielo abierto están llegando al límite de profundidad segura y rentable
• Porque por consideraciones ecológicas cada vez se necesitará más explotaciones subterráneasMover menos material Menos residuos y menos consumo de
energía
Nuevas tecnologías para el manejo de materiales en minería subterránea
INTRODUCCIÓN:MINERÍA SUBTERRÁNEA CONVENCIONAL
EL PROCESO MINERO
• ARRANQUE– FRACTURAR
– FRAGMENTAR
– EXTRAER
• TRANSPORTE– TRASLADAR
• BENEFICIO– SEPARAR
ARRANQUE
TRANSPORTE
$
PLANTA
MINA
SEPARAR
GERENPRO INGENIERÍA SAC - Av. República de Panamá 3505 San Isidro, LIMA, PERÚ Telèfono: (511) 7158099 Fax (511) 7171458
• MÉTODOS DE ARRANQUE
– Fracturar
– Fragmentar
• MANEJO DE MATERIALES
– Trasladar
– Elevar / Descender
Fragmentar
macizo IN SITU
Extraer
mineral fragmentado
DIAGRAMA DE PROCESO
Tpte. Intermedio
Tpte. Principal
Pique
Pique
EJEMPLO PROCESO MINA SUBTERRÁNEA
• Arranque– Cambio de naturaleza del material
– Transformar sólido in situ en pilas de material granular (muy grueso)
• Técnicas de arranque– Hundimiento
– Voladura (Explosivos)
EL “ARRANQUE”
Socavación de la base
Mineral in situ
Material quebrado o sólido sin valor
(Dilución)
Campo seesfuerzos
ARRANQUE POR HUNDIMIENTO
Techo desplomado
VOLUMEN RELLENO CON MATERIAL DESPLOMADO”
COLAPSO DEL “TECHO”
Aumento deesfuerzos
Aumento deesfuerzos
Extracción de mineral
Fracturamiento de roca
Repetición del efecto
“socavación basal”
Bloques que caenDesplome de techo
PROPAGACIÓN DEL HUNDIMIENTO
Concentración de esfuerzos
Sismoinducido
Mantener lleno para evitar
efecto pistón
PROPAGACIÓN DEL HUNDIMIENTO
Extracción sin
restricciones
Espaciamientoacorde con diámetro de
elipsoides de tiraje
Diámetro depende del tamaño de
fragmentos
Contacto con diluyente
FASE DE RÉGIMEN
20% a 30% del sólido extraído al
completar la fragmentación
ARRANQUE POR VOLADURA
• La roca se fragmenta mediante el uso de explosivos– Perforación de pozos
– Carga explosiva en los pozos
• Ejemplos en minería subterránea– Caserones
– Cámaras y Pilares
Voladura en Caserones
Perforaciónde Bancos
PerforaciónHorizontal
Voladura en Caserones
MANEJO DE MATERIALES
• EXTRACCIÓN
• Gravitacional
• Por Arrastre
• Por Cargadores
• TRANSPORTE
• FFCC
• Camiones
• Cintas Transportadoras
EXTRACCIÓN GRAVITACIONAL
EXTRACCIÓN POR ARRASTRE
Cable detracción
cable de retrocesoPala
huinche base de concreto
Reja de protección
del operador
polea de cola
Poleas guías
Chimenea
Puntos de recepción
Extracción por cargadores
TRANSPORTE POR FERROCARRIL
• Gran Capacidad y Largas Distancias• Alta Inversión Uso si mina es de larga vida útil• Accionamiento Eléctrico o Diesel• Permite alto grado de automatización
TRANSPORTE POR CAMIÓN(Carguío con Cargador Frontal)
• Alta Flexibilidad• Accionamiento Diesel (pocas aplicaciones con Trolley)
TRANSPORTE POR CAMIÓN(Carguío por Buzón Gravitacional)
TRANSPORTE POR CINTAS(Material Grueso)
• Gran Capacidad y Largas Distancias• Accionamiento Eléctrico • Permite alto grado de automatización
DIFICULTADES DEL PROCESO(TODO PORQUE LA FRAGMENTACIÓN ES INCOMPLETA)
Transporte intermedio
TransportePrincipal
Material muy Grueso
PIQUE
TransportePrincipal
TransportePrincipal
arranque
macizo in situ
mineral fragmentado
Reducción SecundariaReducción Secundaria
ARRANQUECOLPAS
TRANCASy REDUCCIÓN SECUNDARIA (“CACHORREO”)
EXTRACCIÓN INTERMITENTECARGADOR FRONTAL
(LHD=CARGAR BALDE + TRASLADO)
INFRAESTRUCTURA DE GRAN TAMAÑO
FORTIFICACIÓN REPARACIÓN
Nuevas tecnologías para el manejo de materiales en minería subterránea
EL NUEVO MANEJO DE MATERIALES
¿Cómo mejorar?
¿Y si transporto a tamaño final
…ahh?
QUIEBRE TECNOLÓGICO
intermedio
Principal
PIQUE
FUNDAMENTO
• Trituración Temprana– Voladura más efectiva (fragmentos más pequeños)
– Incorporar la Reducción Secundaria como elemento del proceso regular. No como una excepción
• Trituradores Bajo Perfil– “Sizer” / Tambor de impacto
Triturador de Bajo Perfil• Traslado por Galerías de
Tamaño Corriente
• No requiere Cavernas Especiales
NUEVO MODO DE EXTRACCIÓNEXTRACCIÓN
• Equipos estacionarios– Facilidad para operación remota y/ automática (no navegan)
– Traslado continuo a Triturador
• Reducción Secundaria– Efectivamente excepcional
– Descarga de puntos de extracción por el fondo
-Equipos extractores estacionarios en puntos de extracción-“Quita y pon” para permitir descolgar Calle producción:
- Transportador continuo
Triturador BP
Pique de traspaso
Galería de servicios
MÓDULO DE PRODUCCIÓN EQUIPO EXTRACTOR
Balde “sumergido” en la pila“Quita y Pon”
Placa desplazable(“dozer feeder)
Sistema de empuje
TRANSPORTE
• Equipos estacionarios = Operación remota
• Conceptos básicos: operación continua, manejo de grandes colpas y trituración temprana
• Manejo de materiales gruesos sin parrillas
ORIGEN DE LA REDUCCIÓN SECUNDARIA
• Una “colpa” queda definida por el tamaño de la abertura de las parrillas de control.
• Toda “colpa” de tamaño superior a esa dimensión debe ser reducido
Rango mm % peso parcial % peso acum Observaciones
< 300 17 17 Compatible con correa transportadora
300-1000 46 63 Manejable en balde y pasable por parrilla1m
1000-1500 24 87 Reducir a 1 m para pasar por parrilla
> 1500 13 100 Reducir a 1 m para pasar por parrilla
REDUCCIÓN SECUNDARIA MC(Material mejor fragmentado)
• La actividad de reducción secundaria disminuye de un 37% a sólo un 8% del material. Es decir, disminuye en un 78%.
• El efecto de la mejora en fragmentación no es relevante.
• Lo que cambia es la definición de “colpa”: Antes era todo lo mayor a 1 m, ahora es todo lo mayor a 1,5m (en el futuro mayor a 2m)
Rango mm % peso parcial % peso acum Observaciones
< 300 20 20 Compatible con correa transportadora
300-1000 51 71 Manejable por extractor, transportador continuo y triturador
1000-1500 21 92 Manejable por extractor, transportador continuo y triturador
> 1500 8 100 Reducir a 1,5 m para pasar por el triturador
Nuevas tecnologías para el manejo de materiales en minería subterránea
IMPACTO EN EL NEGOCIO
¿Cómo mejorar?
• MINA SUBTERRÁBEA 4.500 TPD• Sistema de Arranque común y Manejo de Materiales diferente• Se asume 2 Caserones en Operación•3 posibles distancias Mina-Superficie (3.000, 1.500 y 750m )
COSTO DE INVERSIÓN
Equipo US$/UNIDAD FlotakUS$
LHD 6t 500 2Camiòn 35t 900 3000 1500 750
Flota 9 5 2900 1500900 750
Triturador en superficie 800 1INVERSIÓN CAMIONES 8100 4500 1800INVERSIÓN OTROS 1800
TOTAL INVERSIÓN KUS$ 9900 6300 3600
Distancia a Superficiem
SISTEMA CONVENCIONAL
COSTO DE INVERSIÓN
Equipo US$/UNIDAD FlotakUS$
Extractor 150 4Panzer Cabezal 400 2Panzer Cuerpo US$/m 8 160Triturador Interior Bajo Perfil 1200 1Cinta Transp Cabezal 200 1Cinta Transp Cuerpo US$/m 1,5 3000 1500 750
Triturador en superficie 1INVERSIÓN CINTA TRANSP. 4500 2250 1125INVERSIÓN OTROS 4080
TOTAL INVERSIÓN KUS$ 6300 4050 2925
Distancia a Superficiem
SISTEMA CONTINUO
AHORRO INVERSIÓN KUS$ 1320 ‐30 ‐1605
COSTO DE OPERACIÓN
Equipo US$/H US$/T
LHD 6t 80 0,40Camiòn 35t 100 3000 1500 750
US$/H 2,29 1,14 0,57Triturador en superficie 0,21COPEX CAMIONES 2,29 1,14 0,57COPEX OTROS 0,61
TOTAL COSTO OPERACIÓN 2,90 1,75 1,18
Equipo US$/H US$/T
Extractor 0,22Panzer 0,33Triturador BP 0,25
3000 1500 750Cinta Transportadora 1,08 1,05 0,99
COPEX CAMIONES 1,08 1,05 0,99COPEX OTROS 0,80
TOTAL COSTO OPERACIÓN 1,69 1,66 1,60
AHORRO COPEX KUS$ 1,206 0,093 ‐0,419
Distancia a Superficiem
SISTEMA CONVENCIONAL
Distancia a Superficiem
SISTEMA CONVENCIONAL
• El punto de quiebre entre una tecnología y la otra estáalrededor de 1500 m
• En minas distantes más de 1500 m de superficie el sistema continuo es más barato en inversión y operación
CONCLUSIONES
OPERACIÓN EXTRACTOR + TRANSPORTADOR