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Raise mining en Atacocha Alternativa de Explotación masiva. RAISE MINING EN ATACOCHA : ALTERNATIVA DE EXPLOTACIÓN MASIVA INGº Jorge Luis Vargas Olarte INGº Samuel Arias Corominas INTRODUCCIÓN Ante la necesidad de hacer rentable la explotación de blocks de mineral con leyes marginales se requiere revisar, reestructurar y cambiar los tradicionales sistemas de producción de mineral. Para este propósito, luego de evaluar el estado actual de operaciones, así como observar las características geológicas y geomecánicas de los cuerpos más favorables para su mecanización, se propone, en éstos el cambio de método de explotación. La alternativa de explotación propuesta, raise mining o “explotación por chimeneas”, con perforación de taladros largos horizontales, aplicados a cuerpos irregulares con cajas de mediana competencia, se sujeta a las condiciones que requiere Atacocha: Mayor seguridad durante el laboreo. Control de la dilución en niveles moderados. C:/MD/Minería/Atacocha.Word 1

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Explotación masiva.

RAISE MINING EN ATACOCHA : ALTERNATIVA DE EXPLOTACIÓN MASIVA

INGº Jorge Luis Vargas OlarteINGº Samuel Arias Corominas

INTRODUCCIÓN

Ante la necesidad de hacer rentable la explotación de blocks de mineral con leyes marginales se requiere revisar, reestructurar y cambiar los tradicionales sistemas de producción de mineral.

Para este propósito, luego de evaluar el estado actual de operaciones, así como observar las características geológicas y geomecánicas de los cuerpos más favorables para su mecanización, se propone, en éstos el cambio de método de explotación. La alternativa de explotación propuesta, raise mining o “explotación por chimeneas”, con perforación de taladros largos horizontales, aplicados a cuerpos irregulares con cajas de mediana competencia, se sujeta a las condiciones que requiere Atacocha:

Mayor seguridad durante el laboreo.

Control de la dilución en niveles moderados.

Bajos costos de inversión y preparación (adecuando labores y usando equipo existentes).

Generar una producción mucho más rápida desde un comienzo.

En este contexto, el trabajo pretende mostrar las bondades que ofrece la aplicación de la técnica de perforación de taladros largos horizontales desde plataformas ubicadas en las chimeneas de explotación.

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Aspectos geológicos.

En el yacimiento minero de Atacocha se puede diferenciar dos unidades: Atacocha y Santa Bárbara, distantes un kilómetro una de la otra, separadas por la falla regional Atacocha. En la unidad Atacocha, la mineralización se presenta en forma de cuerpos de relleno y reemplazamiento y también en vetas o filones. En la unidad Santa Bárbara (materia de trabajo) se tiene la presencia de cuerpos metazomáticos de contacto con una orientación de norte a sur y una mineralización emplazada en el contacto de la aureola de Skarn con el mármol, en el flanco oeste del intrusivo Ayarragrán.

La mineralización de mena en estos cuerpos está conformada por esfalerita con pequeñas cantidades de galena y calcopirita.

Marco geomecánico del área.

El área seleccionada para el desarrollo del minado masivo experimental se ubica en la zona sur de Santa Bárbara entre los niveles 4095 y 4154 y está conformada por el ore boby Vasconia. Dicho sector se ubica dentro de un halo de Skarn de aproximadamente 130 m. de potencia entre las secuencias wollastonita-mármol a una distancia media de 70 m. del intrusivo. A la fecha no existen antecedentes mecánicos de calidad de roca para el área seleccionada; sin embargo, dadas las características de dureza y competencia podemos definir a la zona metasomática como competente.

Los sistemas de fracturamiento in situ reconocidos por geología han definido direcciones de máxima debilidad estructural según los planos (promedio).

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a) Rumbo E-W Buzamiento 80º al norte.

b) Rumbo N 50ºE Buzamiento 75º al noroeste.

Sistemática de explotación.

El método de explotación común empleado es el corte y relleno ascendente, con relleno detrítico e hidráulico indistintivamente; sin uso de sostenimiento temporal (split set). La evolución bajo el mismo esquema vino de sistemas convencionales a semimecanizados y mecanizados. La producción actual programada es de 2,500 t/d provenientes de 45 Stopes, siendo el 66% aporte de terceros. El diagnóstico de la operación señala ciclos de explotación largos y prolongados, debido a la demanda que origina la operación de relleno, que condiciona la continuidad del proceso y no permite una producción continua de mineral; así como también a dificultades y demoras en la extracción ocasionadas por la naturaleza higroscópica del mineral, que en su traslado a superficie, al pasar por varias etapas de manipuleo, llega bastante confinado, apelmazándose especialmente en las tolvas.

RAISE MINING COMO METODO ALTERNATIVO DE EXPLOTACION

Descripción del método.

El método de explotación por chimeneas con perforación de taladros largos horizontales desde plataformas ubicadas en chimeneas, se viene usando en la minería desde hace muchas décadas. En un principio para la explotación de vetas angostas y bajo ciertas

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circunstancias en vetas anchas. El uso del equipo Alimak Raise Climber, diseñado para la ejecución de chimeneas y para la perforación de taladros largos de producción, ha facilitado la aplicación del método para casos de cuerpos anchos con contornos irregulares como el nuestro.

Una vez ganado el acceso al cuerpo mineralizado, se inicia en el nivel de acarreo la preparación de la infraestructura de recepción y almacenamiento de mineral (draw point). Simultáneamente se desarrollan las chimeneas de explotación atravesando el cuerpo mineralizado hasta el nivel superior. Posteriormente, utilizando la plataforma de la trepadora Alimak o usando una plataforma de izaje Jora Lift, se perforan los taladros largos horizontales, se realiza el cargado de explosivos y la remoción de las rieles guiadoras. Finalmente se ejecuta la voladura y el subsiguiente carguío y transporte de mineral.

PLAN GENERAL

Objetivos.

La alternativa de explotación que consideramos más adecuada propone:

Mayor seguridad.

Alta productividad.

Bajos costos de producción.

Posibilidad de hacer rentable la explotación de blocks marginales.

Dilución en niveles moderados.

Concentración de la producción.

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Baja inversión.

Alta rentabilidad.

Alcances.

El diseño parcial del ore body Vasconia Stope 62 proyecta una producción regular de 960 t/d con dos equipos de perforación y 18 hombres.

La importancia que demande la aplicación de la propuesta permitirá identificar y priorizar los factores críticos para la optimización del método y finalmente, enmarcar el entorno del manejo operativo de la producción, que favorecerá la mejora del proceso, mediante el diseño y aplicación de un plan de desarrollo estratégico.

CRITERIOS DEL DISEÑO

El diseño se plantea priorizando la necesidad de intensificar el grado de mecanización de las operaciones y obras civiles asociadas, considerando los siguientes aspectos.

Geomecánicos.

Se contempleta la estabilidad de la excavación, la orientación del avance de la explotación, el control de la sobreexcavación en los contactos y la fragmentación.

La roca encajonante que contiene al mineral es competente, capaz de soportar grandes cavidades. Las alteraciones son más intensas en las calizas (roca encajonante) y se manifiestan principalmente como recristalización, silicificación y silicatación (Herbert Delgado

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N. 1984). Antecedentes históricos en el área hacen mención de grandes cavidades que habiendo permanecido expuestas durante buen periodo de tiempo no han sufrido deformaciones, colapsamiento o subsidencias.

Reservas – Ore body Vasconia.

Block Nº Toneladas %Pb %Zn oz/tcAg oz/tcAu %Cu

Stope 62 A-1 150,000 0.41 3.85 0.60 0.017 0.57

El raise mining contempla una recuperación de reservas en el orden de 90 a 95%.

Dilución.

El sistema de perforación Long Hole, distribuido en planos horizontales separados entre sí por un Burden (1.5 a 2.0 m.), controla los contactos durante el avance de la perforación. Con este sistema de perforación se podrá determinar las leyes (muestreando lamas de perforación). Entonces, antes del disparo se podrá conocer las leyes. Informes de minas que usan el sistema de explotación por chimeneas hacen mención de un 5% como porcentaje de dilución.

Diseño Minero.

El diseño se acomoda a condiciones establecidas por antiguas labores de preparación del corte y relleno ascendente con equipo cautivo; estas labores se adecuan a las nuevas necesidades de operación con el objeto de bajar los costos de preparación.

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Se pone especial atención a la ubicación de las chimeneas de explotación, así como a las diferentes labores en el nivel de acarreo.

La ubicación correcta de las diferentes labores de preparación facilitará el control de los contactos mineralizado durante los diferentes cortes en la explotación, así como también orientar los planos de perforación en forma casi transversal a los principales planos de fracturas, aspecto que favorecerá la fragmentación.

La explotación podrá iniciarse simultáneamente en dos frentes, de los extremos económicos norte y sur hacia un pilar central que será recuperado al final del proceso. La separación entre niveles (59 m.) favorecerá la aplicación del método que no necesariamente requiere relleno; de ser así, esta operación se realizará al final, una vez que se haya abandonado el área.

Capacidad de equipos.

El hecho de aprovechar antiguas labores de desarrollo de sección reducida, galerías de 2.4 x 2.4 m, limita el uso del equipo LHD de mayor capacidad. Actualmente se tiene (Scoop de 2.2 yd³) en el nivel de acarreo. En las chimeneas se requiere una sección mínima de 2.5 x 2.5m, recomendable para el uso del equipo de perforación Long Hole (3.0 x 3.0); en nuestro caso se determina 2.80 x 2.80m, con una plataforma estándar mínima de 2.40 x 2.40m.

Planificación y evaluación de la producción.

Inicialmente, durante la adaptación al nuevo método, se estima una producción de 960 t/d, con el propósito de mejorar y así recomendar en el futuro una producción que permita sumir en forma eficiente la

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productividad con costos competitivos, incorporando conceptos modernos de minería.

LABORES DE PREPARACIÓN

Durante esta etapa se puede escasamente distinguir:

Galerías de transporte, sección 2.4 x 2.4m, distancia de acarreo promedio de 70m.

Ventanas de extracción 2.4 x 2.4m.

Galerías para alojar el equipo Alimak Raise Climber, sección 2.4 x 2.4 m.

Chimeneas de explotación desarrolladas en mineral hasta el nivel superior, sección 2.80 x 2.80m.

CUADRO Nº 1PLANEAMIENTO DE LA PRODUCCIÓN

Distribución de equipo y personal para la explotación : Stope 62Volumen de producción (2 máquinas perforadoras) 960 t/d

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ACTIVIDAD

PerforaciónCarguío y transporte a ore passServicios

Producitividad Stope(incluyes servicios)

EQUIPO

Perforadora Búfalo BBC 120 FLHD eléctrico 2.2 yd³

(Voladura + Voladura secundaria parrilleros, etc)

CANTIDAD

2

Total personal 53 t/tarea.

PERSONAL/DIA

8.013.0

7.0

18.00

Nota: Los objetivos estimados serán metas o propósitos que bien pueden ser superados, por haberse estimado rendimientos conservadores.

Tomando en consideración los niveles ya existentes en la mina, nivel de acarreo (Nv. 4095) y nivel superior (Nv.4154), la altura del tajeo (59m) no impone restricciones y se ve favorecida la estabilidad de la excavación por la naturaleza del mineral y roca encajonante competente. Alturas de hasta 150 m pueden ser facilmente trabajadas si las condiciones de estabilidad de la roca así lo permiten. Esto da al método una gran ventaja económica comparativamente a otros.

Las secciones de las diferentes labores en el nivel de acarreo están diseñadas de acuerdo al tamaño del equipo LHD 2.2 yd³. El volumen masivo de producción exige la necesidad de desquinchar las diferentes galerías para poder usar equipo de mayor capacidad (3.5 o 5 yd³). Las chimeneas de explotación se desarrollarán de tal manera que en el nivel inferior se ubiquen encima de los draw point y en medio de la estructura mineralizada. Durante el periodo de la producción el nivel superior será usado como acceso para el transporte de personal, materiales y para la instalación de servicios (agua, aire, etc.). En caso de usar el Alimak Raise Climber, el

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desarmado de ARC después de la perforación y el cargado de explosivos también se efectuará desde el nivel superior.

EXPLOTACION MINERA

Método Raise miningAltura de Stope 59m.Ancho del Stope (potencia) promedio 15 – 20m.Longitud del Stope 60 - 80m.Ancho del pilar temporal 15m.Sostenimiento temporal Pilar Central.

Restablecimiento del equilibrio delmacizo rocoso Vacío(de ser necesario se rellena)Indice de preparación 348 t/m.Producción diaria 960 t (2 máquinas perforadoras)Desarrollos en mineral 70%Desarrollos en desmonte 30%Recuperación de Mineral 90 – 95%Dilución 5%Reserva 150,000t.

OPERACIONES UNITARIAS

Perforación Long Hole horizontal.La perforación se realiza en planos horizontales con una distribución de los taladros en forma radial, concéntricamente desde la chimenea

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hacia los contactos y desde la parte inferior de la chimenea en forma ascendente; de esta manera es posible también empezar la voladura en la parte inferior de la chimenea independientemente de la perforación.Sobre un patrón de perforación, el control de lamas de perforación posibilitará el control de los contactos y, lo que es más importante, conocer leyes incluso antes del disparo.

Equipo de perforación.El equipo de perforación puede acomodarse sobre plataformas de Alimak Raise Climber o sobre plataformas fijadas a un winche de izaje en el nivel superior (Jora Lift). La dimensión de la chimenea condiciona el tipo de equipo y básicamente la perforadora así como las barras de perforación. Para nuestro caso se ha seleccionado:

Máquina perforadora Búfalo BBC 120 F. Atlas Copco.Viga de avance de tornillo BMS 46.Barra de perforación R 32 – 4 piesDiámetro de broca 2 pulgadasConsumo de aire 167 lt /Seg a 6 Bar.

Parámetros de perforación.Burden 1.5 – 2.0 m.Espaciamiento (al fondo) 2.0 – 2.5 m.Longitud promedio de perforación 8 m.Rotura de metro perforado 5 t/m.Longitud de perforación por guardia 60 m.Tonelaje de producción por día 600 t/dTonelaje por mes (25 días) 15,000 t/m.Contingencias 20% 12,000 t/m.

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Voladura.A diferencia del sublevel stoping, para la voladura de producción no es necesario abrir previamente una cara libre (slot raise), para la salida se aprovecha el espacio vacío dejado luego de preparar los draw points (under cut).Para obtener una adecuada fragmentación es necesario efectuar la voladura de varios planos o anillos simultáneamente, lo cual minimizará el debilitamiento de los planos de fractura (bancos colgados por efecto del over break)

ParámetrosBooster 1 1/8’’ x 8’’ x 75%Carga de columna Anfo – Examón.Fanel 12 m.Cordón detonante 3p.Factor de potencia (estimado) 0.15 – 0.25 kg/t% de voladura secundaria (estimado)5% - 10%

El control de la carga de fondo, así como el de la carga de columna, se trabajarán en un plano de perforación – voladura donde estarán marcados los contactos.

Extracción de mineral.En el nivel de acarreo 4095 el carguío de mineral se realizará con un Scoop de 2.2 yd³, con un recorrido promedio de 70m. desde los draw point hasta el ore pass.

Densidad del mineral (Roto) 2.8 t/m³Distancia entre ventanas 10m.Distancia media al ore pass 70m.Rendimiento estimado LHD 60 t/h.

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Producción por guardia 330 t.Producción por día (3 guardias) 990 t.Producción por mes 24,750 t.Capacidad de almacenamiento zanja 800 m³Transporte de mineral Locomotoras.

Nota: Los objetivos estimados serán metas o propósitos, que bien pueden ser superados, por haber estimado rendimientos conservadores.

ASPECTOS ECONOMICOS

Labores de preparación

SecciónLongitud (m) Costo

US$Mineral

Estéril

GaleríasCruceros – VentanasDraw pointsChimeneasAlimak

2.4 x 2.42.4 x 2.4

2.80 x 2.80

65

3,540

248

11811,90821,61848,286

48,360

130,172

Precio US$/m, no incluye costo de propiedad.Costo de preparación US$ 130,172/150,000 t: US$ 0.87/t.

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COSTO DE EXPLOTACION

US$/tCosto de preparaciónCosto de explotación- Perforación y voladura- Carguío y transporte a ore

pass- ServiciosGastos generalesImprevistos

0.87

1.891.910.140.230.31

Costo de explotación (Stope) 4.48 US$/t

INVERSIONES PARA EL PROYECTO

US$

- Infraestructura de preparación. - Equipo de perforación (2) (US$

52,046) - Cargador de Anfo. - Reparación jaula Alimak

132,172104,0928,00025,000

267,264

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

- El raise mining es un método que ofrece la posibilidad de reducir considerablemente el volumen de labores de preparación; por otra

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parte reduce el tiempo de preparación ofreciendo una producción mucho más rápida desde un comienzo.

- La dilución del mineral depende principalmente de los contornos regulares o irregulares de la mineralización y de la estabilidad de la roca encajonante. Con el método es posible explotar con casi ninguna dilución. Generalmente es razonable estimar un 5% de dilución y 5% de pérdidas de reservas de mineral.

- Para los efectos de comparar el sistema con otros métodos de explotación masiva, en cuanto a los costos de explotación, éstos dependen de muchos factores propios a cada tipo de cuerpo mineralizado y de cada mina. En tal sentido, consideramos más apropiado hacer una breve comparación técnica con los métodos que podrían ser alternativos: hundimiento por subniveles y sublevel open stoping.

ItemSublevel Caving

Sublevel Stoping Raise

Mining

Volumen de preparación

Recuperación de mineral

Pérdidas de mineral

Dilución

25%

85%

15%

25%

15 – 20%

85%

15%

15%

10%

* 90- **95%

*5 - **10%

5%

* Dejando pilares verticales.

** Sin dejar pilares verticales.

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- La explotación por chimeneas (raise mining) no impone restricción alguna respecto a la separación entre niveles, dependiendo del comportamiento de la roca encajonante y del propio mineral; se puede trabajar hasta con separaciones de niveles a 150m. Esto da al método una gran ventaja económica en comparación con otros.

- La explotación por chimeneas puede aplicarse a cuerpos mineralizados angostos o anchos. Las pérdidas de mineral y dilución como consecuencia de la mezcla con la roca encajonante son bajas comparativamente a otros métodos; el bajo índice de dilución tiene particular importancia en yacimientos marginales.

- El raise mining proporciona una fragmentación controlada (adecuada) y generalmente hay un mínimo riesgo de fallas en la voladura. La buena fragmentación reduce la voladura secundaria.

- Comparativamente al método tradicional de explotación en Atacocha, con el raise mining la productividad mina - Stope subiría de 7.18 t/tarea a 53 t/tarea.

- Los costos de minado estimados estarían en el orden de los 4.48 US$/t.

- El tiempo de explotación del ore body Vasconia será de 6 meses.

- Las experiencias anteriores en la zona al haber dejado grandes cavidades abiertas que no han sufrido colapsamientos mayores o deformaciones hicieron desestimar los estudios y ensayes de mecánica de rocas para el dimensionamiento de las excavaciones.

- La inversión del proyecto llega aproximadamente a US$ 267,264, entre equipo e infraestructura de preparación.

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CONSIDERACIONES PARA EL FUTURO

- La aplicación de métodos de explotación masivos exige la necesidad de crear las condiciones para el uso de equipo LHD de mayor capacidad.

- Se debe mejorar el sistema de extracción con echaderos de mayor sección y un diseño adecuado de tolvas.

- El mineral por su naturaleza deleznable requiere una fragmentación más gruesa (voladura masiva) para evitar apelmazamientos.

- Estudiar la posibilidad de evitar el relleno, como condicionante del ciclo de explotación.

- Clasificar áreas o zonas de mineral, de acuerdo a sus características geológicas y geomecánicas y estudiar la aplicación de métodos de explotación masivos.

- Aprovechando la naturaleza frágil del mineral de ciertas áreas, estudiar la aplicación de métodos de explotación masivos adecuados para este tipo de mineral, caso Sublevel Caving.

- Por las dificultades que se tiene (operación amarrada) en el transporte de mineral y desmonte a superficie, se debe considerar la necesidad de independizar sus medios de extracción, básicamente por las siguientes razones:

a) Atrasos en la preparación de mina, demandando mayor evacuación de desmonte, que exclusivamente se haría mediante el uso de locomotoras.

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b) La naturaleza higroscópica y deleznable del mineral debe ser aprovechada para que, luego de su acondicionamiento en el interior de la mina, se evacúe la planta concentradora a través de tuberías.

REFERENCIAS

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