Relleno en Mina Mecanica de Rocas.._2

UNIVERDIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

FACULTAD DE GEOLOGIA METALURGIA, MINERA Y

GEOGRAFICA

CURSO:

PROFESOR:

TEMA: RELLENO EN MINA, ENFOQUE S GEOMECANICA

ALUMNO:

Ciudad universitaria, mayo del 2013

RELLENO EN MINA Página 1

INDICE

TEMAS1.-RELLENO CONVENCIONAL o DETRITICO Pág. (3)

2.-RELLENO HIDRÁULICO. Pág. (4)

2.1. El relleno hidráulico tiene las siguientes aplicaciones: Pág. (5)

2.2 Características: Pág. (5)

2.3Requisitos del relleno hidráulico: Pág. (6)

2.4Propiedades físicas y mecánicas del Relleno Hidráulico Pág. (6)

2.5PREPARACIÓN DEL MATERIAL DE RELLENO.- Pág. (10)

2.6TRANSPORTE DEL RELLENO HIDRÁULICO.- Pág. (11)

3.-RELLENO EN PASATA Pág. (25)

3.1. La principal característica del relleno en pasta Pág. (25)

3.2Los requisitos necesarios del relave para formar la pasta son: Pág. (25)

3.3. Componentes. Pág. (26)

3.4. Parámetros importantes que debe cumplir el relleno en pasta. Pág. (27)

4.-RELLENO NEUMATICO O HIDRONEUMATICO Pág. (30)

A. Aventajas Pág.(30)B. Desventajas Pág.(30)C. Componentes del relleno neumático Pág.(30)D. Problema del relleno neumático Pág.(30)E. Planta mezcladora Pág.(31)


F.PREPARACIÓN DEL TAJEO A RELLENARSE. Pág.(31)


RELLENO EN MINAINTROCUCCION: El relleno de los tajos tiene la función de recuperar la estabilidad perdida del macizo rocoso, como producto de la extracción del mineral valioso. De tal manera se mantiene una estabilidad adecuada que permita continuar con la explotación. En el presente trabajo se describirá los principales tipos de rellenados de tajos así como los componentes que conforman dicho relleno. La elección del tipo de relleno se ve orientada a la utilización de los materiales que salen de mina provenientes de zonas de acceso (desmonte) y al aprovechamiento de los relaves, producto de los procesos metalúrgicos, disminuyendo de esta manera el impacto ambiental generado, así como dar velocidad al ciclo de minado, minimizar los accidentes por exposición en zonas de aberturas y estallido de rocas.

RELLENO.- Se define como material que sustituye al mineral arrancado en algunos métodos de explotación,(corte y relleno ascendente , corte y relleno descendente),y que se introducen en los lugares de explotación de la mina y a la vez utilizado como sostenimiento para seguir explotando los siguientes niveles o subniveles de explotación.

TIPOS DE RELLENO.

1-RELLENO CONVENCIONAL o DETRITICO:

Se llama relleno convencional de mina al material detrítico o rocoso generalmente de las labores mineras subterráneas excavadas en terreno estéril.

Es netamente ascendente, rellenar los tajeos con relleno convencional resulta ser un procedimiento caro. Porque implica excavar el material detrítico o aluvial de una cantera o pala mecánica o “pay loader”, luego cargar a los camiones o carros de ferrocarril para transportarlos hasta la superficie de la mina, donde se lanza por gravedad al subsuelo( en el caso de mejor diseño).Este relleno .ya en interior mina, también tiene que transportarse horizontalmente repartiendo en diferentes direcciones a partir del “FILL PASS” hasta los tajeos de explotación.

Sirve para proteger las superficies de hundimiento rápido y excesivo. Para reducir la presión del terreno(del techo)y proteger las explosiones. También para proteger las sustancias carbonosas contra un resquebrajamiento y, en consecuencia , para evitar ls incendios y reducir la desgasificación.

Características que debe reunir el material para relleno detrítico.

No debe adherirse a los dispositivos de trasporte( Control de grado de humedad). La producción de polvo no debe afectar al ambiente de trabajo (control de humedad). Su granulometría debe der tal que no permita los espacion o poros entre los trozos y

facilite el “empaquetado” de la caja.


El contenido de agua en el relleno debe de ser reducido para evitar el enfangamiento del personal y equipo.

Obtención del relleno convencional

Interior mina

De las cajas(hueco de perro). De tajeos antiguos de relleno. En labores que se aperturan en materiales pobres o esteril.

En superficie

Tajo abierto para la obtención de este material. Escombros de tajo abierto. Material detrítico de faldas de cerro. Glory hole(hacia mina por chimenea de relleno.

Un buen relleno debe de tener una coloración que distinga de la mena a fin de no producir dilución durante e acarrreo del mieral.

El costo del relleno pusto en el tajeo debe estar constituido por la suma de las horas maquina con operador utilizado para transportarlo desde la cámara a los tajeos.Este costo es muy variado hasta hacerse prohibitivos, pero los rangos deben de estar entre $1.80/t o $4.32/m3 a $3.90/t o $9/m3.


2.-RELLENO HIDRÁULICO.

Es el material solido(relave , arena materia detrítico de leccionado y menores de 2.5mm promedio y cemento en agunos casos).EL Relleno hidráulico es una alternativa para rellenar los tajeos explotados por el método de corte y relleno ascendente; esta alternativa utilizada en el Perú desde mediados de la década de los 60”, se introdujo con la finalidad de incrementar la productividad, mas con los fines ecológicos. El relleno hidráulico es más eficiente que el relleno neumático, y el recientemente introducido relleno en pasta, fue el que en muchos casos reemplazo al relleno detrítico.

Este medio de transporte por tuberías en suspensión acuosa,la proporción solido con el liquido (S/L)es de : 1:1 hasta 1:3.5.

Este sistema de relleno tener tres ventajas peculiares sobre las demás

a) Tiene alto rendimiento horario, llega hasta 200m3/hotab) Brinda un transporte sencillo desde el exterior asta los tajeosc) El relleno posee una buena compactación, por lo tanto alta resistencia para el transporte

de vehículos dentro del tajeo en el sistema trackless y en el sistema convencional menos posibilidad de dilución del mineral con el desmonte.

Frente a estas ventajas también surgen inconvenientes como estos.

a) Alto consumo de enrgia por el bombeob) Inversión considerable en la adquisición de las instalaciones de la planta y la tuberíac) Problema de drenaje a agua en minad) Cuando se trabaja con personal sin la adecuada capacitación puede producirse escapes de

lamas en las galeriasque obstruyen el transporte de minerale) Dependiendo d elas características del yacimiento pueden aparecer filtraciones que

deterioren las condiciones mecánicas de auto soporte de las galeriasen especial por la perforación.

En la mayoría de minas del Perú el relleno procede del relave y en la mina Casapalca tiene las siguientes características.

2.1. El relleno hidráulico tiene las siguientes aplicaciones:

Proveer una plataforma de trabajo. Evitar el movimiento y caída de las rocas. Facilitar la recuperación de pilares Evitar o minimizar la subsidencia.


Estabilizar el macizo rocoso en las minas, reduciendo la posibilidad de estallidos de roca.

Controlar y prevenir incendios en las minas.

2.2Características:

La adopción de este sistema de relleno conlleva efectuar una evaluación técnica y económica respecto a cantidad, calidad, ventajas, desventajas, desplazamiento del as cajas por presiones hidrostáticas, resistencias, pérdidas de material fino, etc.

Este tipo de transporte es por gravedad o con el auxilio de bombas. El transporte hidráulico por tuberías es económico, veloz y eficiente que cualquier

otro medio. La diferencia de nivel entre la entrada y descarga permite transportas el relleno horizontalmente.

El relleno hidráulico, el que es lanzado por una bomba de lodo reciprocante, a fin de ser transportado mediante una tubería de alta presión de doble capa, con la pared interior de acero de alta aleación, templado a 600 brinell de dureza. La potencia de la bomba y el diámetro de la tubería son calculados en función de las condiciones y requerimientos que se presenten particularmente en cada mina; asimismo, los costos de inversión y de operación obedecerán a parámetros particulares de cada caso.

En el tajo, este relleno en forma de pulpa tiende a buscar su nivel, no siendo necesario el auxilio manual o mecánico. Deja un piso uniforme que facilita el laboreo del siguiente corte (reduce el clico de minado e incrementa la eficiencia).

Es posible formar paredes verticales con represas muy ligeras, lo que facilita la recuperación de pilares.

2.3Requisitos del relleno hidráulico:

El cemento se usa e proporciones 1:6 a 1:32, el agua en cantidades de 200lt/ton de relleno.

El material solido no debe reaccionar en ninguna forma con el agua. El tamaño de las partículas debe ser tal que se puede transportar en tuberías; a

mayor tamaño el desgaste de las tuberías aumenta, pero tampoco deben contener partículas finísimas (lama) considerando la velocidad de percolación o índice de permeabilidad. Se utiliza el relave desechado por la planta concentradora para ciclonear, a fin de pasar las arenillas del relave (superiores a la malla 200).

Empleo de hidrociclon para la clasificación del relave:

* Funcionamiento del ciclón:La fuerza centrífuga proyecta estas partículas contra la paredes interiores del cilindro formando un remolino, descendiendo las partículas grandes ( 30 a 100 micras) sin


dejar de girar hasta el fondo (Ápice) mientras que las más finas ( lama o menores de 15micras) son expulsadas hacia arriba (Vortex) por su menor densidad.

2.4.Propiedades físicas y mecánicas del Relleno Hidraulico

1) Propiedades físicas:a) Forma tamaño dureza a través del microscopio se realizan estudios para determinar la

forma del material para rellenar, si se presenta en forma angular, sub angular, o sub redondeada para prevenir la abrasidad se determina la dureza de los cristales, luego se determina el tamaño de cada cristal.

b) Porosidad(n).Es la relación entre el volumen de vacios y el volumen total del material, si la porosidad se expresa en porcentaje(%),se denomina porcentaje de vacios

c) Coeficiente de uniformidad. Definido como la razón del diámetro de la partícula más grande que se encuentra en le 60%de fracción acumulada(-) del material, el diámetro de la particula de mayor tamañopresentes en el 10% de la fracción acumulada(-) del relave

Cu=D60/D10

Donde:

Cu= coeficiente de uniformidadD60=Diametro de la particula mas grande que se encuntra en le 60% de la fracción acumulada (-) del relave.D10=Diametro d ela particula de mayor tamaño presente en el 10% de la fracción acumnulada(-) del material

Por experiencia sobre releno hidráulico comentado los vamores de coeficiente de uniformidad comprendidos entre 5 y 7 han dado mejores resultados

d) Cohesión(c) :Es la atracción de las partículas de un suelo, originado por las fuerzas moleculares y las películas de agua. La cohesión varia si cambia su contenido de humedad, en las arenas la cohesión es prácticamente nula.

e) Fricción interna: Es la resistencia al deslizamiento debido a la friccion que ahí entre las partículas. Depende de la granulometría del material, de la forma de las partículas y de su densidad

f) Velocidad de sedimentación( prueba de slump)La prueba de slump consiste en depositar la pulpa dentro de un cono,luego se retira el cono de metal y se mide el cono formado por el material en el momento que se descargael relleno la altura de este cono debe de ser

g) Velocidad de percolación: Llamado también coeficiente de permeabilidad , es un fenómeno que consiste en la circulación rápida o lenta de un volumen determinado de agua a través del relleno en una unidad de tiempo.


El Cu y la Vp están relacionados entre sí, guardando una proporcionalidad inversa expresada en la siguiente relación.

Vp=(D10x6/100)2

Valores permisibles de la velocidad de percolación

RANGO DE VP cn/hr consecuencias observacionesVP<4 Presencia de gran

cantidad de partículas finas, en el material, causando la difícil percolación del agua

No aceptable

VP=10 Buen drenaje Optima4<VP<20 Regular drenaje AceptableVP>20 Presencia de baja

concentración de partículas finasen el material con tendencias de producirse el fenómeno del embudo.

No aceptable

2) Efecto del agua en el Relleno Hidráulico.- El agua puede presentarse en el relleno hidráulico en dos formas:

En forma de partículas alrededor de los granos. Ocupando parte o todos los vacíos entre los granos del material.

Si los vacíos están completamente llenos con agua, el relleno esta saturado y la mezcla se dice que es continua, si los vacíos están parcialmente llenos, la mezcla es discontinua formando cuñas de agua entre los granos adyacentes y películas de mezcla alrededor de ellas.

Muchos de los rellenos hidráulicos probablemente desarrollen superficies capilares, al menos temporalmente. Estas superficies pueden ser engañosas ya que las tensiones capilares tienden a consolidar la superficie del relleno, haciendo que el relleno parezca mas firme de los que es en profundidad.

3) Presión Neutra (Uw) y Presión Efectiva (P).- Una arena suelta ya saturada bajo carga, en la que no se permite el drenaje, desarrolla presiones entre grano y grano y una presión neutra en el agua dentro de los poros, es decir:

P = P –Uw


Dónde:

P = presión efectiva (grano a grano)

P = Presión total

Uw = presión en el agua de los poros

Cuando Uw es igual a la presión total, la presión efectiva es igual a cero.

En términos de fallamiento:

δ = δ – Uw

Dónde:

δ = tensión efectiva grano a grano al momento de fallar.

δ = tensión normal en el plano de falla.

Por lo tanto, a medida que Uw tiende a δ, δ tiende a cero. Debido a que la tensión efectiva al momento de fallar, la tensión de corte también tiende a cero. Entonces, la arena se vuelve inestable y puede licuarse.

4) Consolidación.- Es el cambio de volumen de una carga constante a medida que transcurre el tiempo. Se diferencia de la compresión, en que en esta hay un cambio de volumen debido a un incremento de carga.

El relleno tiende a consolidarse bajo cargas estáticas, tales como las que ocurren cuando el tajeo tiende a cerrarse. Esta consolidación inicial ocurre una consolidación secundaria más lenta tanto en rellenos sueltos como en densos.

5) Compactación.- Es la densificación artificial de los suelos. Los materiales cohesivos se compactan mejor bajo cargas dinámicas. La eficiente compactación de estos materiales a su máxima densidad esta en muchos casos, en relación al contenido de agua del material. La cantidad de agua presente debe ser suficiente como para lubricar las partículas; un exceso de agua llenará los vacíos y creará tensiones neutras positivas en el suelo, reduciendo así su densificación.

En materiales no cohesivos, como muchos rellenos, no se llega generalmente a su máxima densidad mediante la aplicación de cargas estáticas o dinámicas, siendo necesario el uso de vibradores.

6) Cementación.- La cementación de los rellenos hidráulicos puede tomar muchos años, dependiendo principalmente de la composición química del relleno.


Los rellenos provenientes de relaves pobres en sulfuros muestran un grado de cementación baja. En realidad la cementación ocurre en estos rellenos, en un periodo corto de tiempo, pero las altas temperaturas debido a las oxidaciones son una desventaja para la cementación.

7) Compresibilidad.- Los rellenos hidráulicos son los menos compresibles de todos los rellenos usados como soporte en minería subterránea. Rara vez se comprimen más del 20 %, variando generalmente entre 5% y 10%.

2.5.PREPARACIÓN DEL MATERIAL DE RELLENO.-

El propósito es someter al relave general a un proceso de separación particular de acuerdo a la cantidad de finos, densidad y porcentaje de sólidos, a fin de obtener un producto ideal para el relleno. El equipo empleado es el ciclón.

Selección del hicrociclón

Un hidrociclón es un aparato mecánico estático que causa la separación de sólidos suspendidos en el liquido (pulpa) mediante la utilización de la fuerza centrifuga. Esta fuerza es desarrollada como resultado de una velocidad tangencial y origina que las partículas mas gruesas y pesadas, sean llevadas a las paredes, puesto que desde este punto, ellas siguen una trayectoria en espiral hacia abajo para descargarse por el “APEX”. Las partículas livianas, las cuales no alcanzan la envolvente que viaja hacia abajo, son llevadas al “overflow” a través del “VORTEX”

Figura 14: Esquema de un hidrociclón


2.6TRANSPORTE DEL RELLENO HIDRÁULICO.-

El transporte varia de acuerdo a las características de la pulpa y de las condiciones de las redes de tuberías por donde será enviada hacia los tajeos. Las características que se deben de tener en cuenta son:

Tipo de flujo Velocidad de sedimentación de las partículas en el agua y en suspensión Resistencia de las partículas al paso del fluido o viceversa Velocidad critica que adquiere al paso por tuberías de diferentes diámetros

Describiremos muy resumidamente la velocidad crítica de transporte por ser uno de los factores más importantes.

Velocidad critica de transporte.- También llamada velocidad mínima, se define como el promedio de velocidades bajas o límites que permiten que una partícula durante su transporte en un medio líquido no se sedimente. Una velocidad menor a esta significa deposición por sedimentación; frente al fenómeno de atoramiento de tuberías y graves consecuencias que perjudican el normal desarrollo operativo del transporte.

Para efecto de cálculo pueden usarse las siguientes relaciones según el caso:

a) Ecuación de Durand y Condolios.

Vc = F [2gD (Ss-p)/p]1/2

b) Ecuación de Steel

Vc = F [2gD (Ss-1)] ½

Donde:

Vc = Velocidad crítica

F = Parámetro que está en función de la concentración volumétrica de los sólidos en la pulpa

D = Diámetro de la tubería

Ss = Gravedad específica de los sólidos en suspensión

p = densidad de la pulpa

Para que no exista el peligro de atoramiento la velocidad de la pulpa (V =Q/A) debe ser mayor que la Velocidad Crítica.


OPERACIÓN DE RELLENO

Por teléfono se comunica a la planta que ya se puede enviar el relleno, la planta envía agua para limpiar las tuberías, y luego se envía agua para limpiar las tuberías, y luego se envía la pulpa con su densidad adecuada. Se procede a efectuar el relleno cambiando los puntos de descarga en forma sistemática. Se colocan los tabiques del canal de drenaje en el nivel superficial del agua para decantarla.

Los materiales de relleno depositado exhiben una distribución gruesa en tamaño que el material inicial descargado. Aparentemente parte de los finos se pierden por la percolación.

Se debe evitar la segregación de las partículas por las siguientes razones:

a) La máxima densidad del relleno es obtenido por un mezclado uniforme de partículas. La densidad inicial máxima es deseable y es un factor clave para resistir el cierre de las cajas.

b) Si el relave es cementado, las partículas de cemento se segregan con otros finos dejando áreas pobres y ricas de cemento.

c) Si hay excesiva segregación la permeabilidad no es uniforme.d) Alta movilidad de los finos significa una perdida de finos a través de los canales de

drenaje.

Drenaje.- El drenaje se hace por decantación y percolación, mucho se utiliza la decantación como medio primario de desagüe pero tal decantación da una alta pérdida de finos por la turbulencia del agua decantada.

Para evitar un mal drenaje se debe tomar en cuenta las siguientes consideraciones:

a) El espacio entre tablas del enrejado debe ser tal que deja pasar al agua con fluidez y no deje escapar el relave.

b) El relleno debe tener mucha facilidad de sedimentación a fin de que se tenga una fácil decantación.

c) Los muros de contención debe hacerse de acuerdo a un diseño.


TRABAJO DE APLICACION

Se aplica el método se sostenimiento de “Relleno hidráulico” en la Compañía Minera Poderosa S.A. en La Unidad económica activa de Trujillo en donde se ubica la Mina Papagayo que contiene a la veta Jimena (zona de proyecto de relleno). La Mina se ubica en el paraje de Papagayo- El Tingo, la misma que se sitúa en la margen derecha del río Marañón, distrito y provincia de Pataz, departamento de la Libertad.

La evaluación se realizó para ver como mejorar el sostenimiento y además de reducir los costos debido a la recuperación de pilares como en la explotación por franjas verticales siendo los parámetros los siguientes:

Lentitud en el ciclo de minado debido al tipo de sostenimiento (puntales, cuadros) Alto consumo de madera Problemas de inestabilidad Bajos rendimientos por tonelada por tarea debido al personal que coloca el

sostenimiento.

PRIMER ANÁLISIS DE MUESTRAS.-

Las muestras de arena sometidas a los ensayos granulométricos proceden de la zona de Papagayo en el NV 1987 (lecho del río) de la quebrada La Brava en el NV 2080 y de la cantera de Glorita en el NV 2420; de los cuales se obtiene los siguientes resultados:

a) Análisis Granulométrico: Se tiene un resumen de las posibles canteras de material para el relleno hidráulico:

Malla Abertura (mu)

% Ac(-) Papagayo

% Ac(-) NV 2080

% Ac(-) Glorita

Talbot

+1 1/2" 38100 100.00 85.68 100.00

+1” -25400 98.77 83.84 84.65

+1/2” 12700 98.53 79.43 100.00 57.74

+3/8” 9525 98.24 78.27 99.97 50.00

+1/4” 6350 97.68 76.54 99.90 40.82

+m6 3350 93.81 70.84 96.72 29.65


+m10 2000 83.00 60.12 82.73 22.91

+m20 850 51.69 37.14 45.54 14.94

+m50 300 20.86 19.75 19.06 8.87

+m100 150 9.55 14.42 10.25 6.27

+m150 106 6.00 11.97 7.53 5.27

+m200 75 4.03 10.45 5.84 4.44

+m325 45 2.89 9.04 4.63 3.44

+m400 38 2.65 8.60 4.32 3.16

Ø60 1155 1994 1278 13903

Ø10 156 65 146 402

C.U.= Ø60/Ø10 7.41 30.47 8.75 34.57


Figura 1: Primer análisis granulométrico

La curvatura de Talbot viene a ser la distribución ideal de los granos, para lo cual el resto de curvas tiene que estar lo más próximo posible a ésta, del gráfico.

b) Velocidad de Sedimentación (Prueba del Slump)

Para esta prueba se utilizó un cono de base menor igual a 10 cm, base mayor igual a 20 cm y una altura igual a 30cm.

Figura 2: Cono para prueba de Slump

La prueba del Slump consiste en depositar la pulpa dentro de un cono, luego se retira el cono de metal y se mide el cono formado por el material en el momento que se descarga el relleno; la altura de este cono debe ser de 1” para que se puedan depositar y acomodar en el tajeo.

Para la prueba se utilizó:

Capacidad del cono : 5 litros Relación de mezcla : 1 a 1 Peso de arena : 3 Kg Peso de agua : 3 Kg

Como resultado se tuvo un Slump de 3.25” de altura lo que nos indica que el material no se va a depositar y acomodar en la labor por sí solo, por lo que será necesario buscar un mayor asentamiento del material.


Figura 3: Primera prueba de Slump

c) Prueba de Velocidad de Percolación

La velocidad de percolación más adecuada debe ser de 4 pulgadas/hora. Para determinar la velocidad de percolación se realizó dos pruebas:

Prueba Nº1: arena sin moler, mas agua.

Relación de mezcla : 1 a 1 Peso de arena : 2 Kg Peso de agua : 2 Kg

El tiempo de percolación fue de 2cm en 9 minutos, es decir: 0.22 cm/min (5.20 pulgadas/hora).

Prueba Nº2: material molido, mas agua.

Relación de mezcla : 1 a 1 Peso de arena : 3.1 kg Peso de agua : 3.1 kg

El tiempo de percolación fue de 2 cm en 20 minutos, esto es 0.10 cm/min (2.36 pulgadas/hora) como podemos observar hay una disminución respecto a la primera prueba, esto debido a que el material se a molido.


SEGUNDO ANALISIS DE MUESTRAS.-

Para el segundo análisis se ha utilizado solamente material de la cantera de Glorita (NV 2420); pues en esta zona existe un gran volumen de material insitu para el relleno y que además es de donde procede el material existente en las zonas de Papagayo y la Brava.

Malla

Abertura

(mu)

% Acum (-)

Sin reducció

n de tamaño

Molienda 0 mn

Molienda

5 min

Molienda 10 min

Molienda 20 min

Molienda 30 min

TALBOT

3/8” 9525 100 100 100 100 100 100 100

1/4" 6350 99.77 100 100 100 100 100 81.66

m6 3350 96.43 100 100 100 100 100 58.30

m10 1651 81.54 99.74 98.89 98.96 98.98 100.00 45.82

m20 850 43.91 51.16 81.45 90.87 97.68 99.62 29.87

m30 600 29.62 36.56 70.37 84.84 96.41 99.35 25.10

m50 300 15.33 17.88 44.39 61.92 87.93 97.77 17.75

m70 212 11.12 12.24 33.40 48.04 74.96 94.05 14.92

0 150 6.91 8.59 24.65 36.24 58.61 81.81 12.55

0 106 4.64 6.62 19.10 28.24 46.59 66.69 10.56

0 75 3.22 5.04 14.21 21.10 34.88 50.11 8.87

0 53 2.66 3.99 10.77 15.67 25.96 36.85 7.46

0 45 2.10 3.80 9.62 14.01 23.61 33.52 6.87

0 33 1.83 3.45 8.42 12.20 20.28 28.77 6.32

0 25 3.10 6.98 9.81 15.95 22.66 5.12

Ø60 1192 996 480 288

Ø10 196 174 48 26

C.U. Ø60/ Ø10 6.10 5.72 10.08 11.23


a) Análisis Granulométrico:

Para dicho ensayo la muestra se pasó por molienda a distintos tiempos y se le practicó el análisis granulométrico cuyo resultado se da en el siguiente cuadro:

Figura 4: Segundo análisis granulométrico

En el cuadro se observa que a mayor tiempo de molienda de la muestra se va alejando de la Curva Talbot; esto es porque se va generando mayor cantidad de finos los cuales producen lamas y esto no permite una buena percolación.

b) Velocidad de Sedimentación (Prueba del SLUMP)

La velocidad de percolación es de 0.50 cm/hora; lo que equivale a 0.20 pulgadas/hora. Esto nos indica que produciría el fenómeno de embalse por lo tanto el agua no va a circular.

TERCER ANALISIS DE MUESTRAS.-


a) Análisis Granulométrico Continuando con los ensayos en el laboratorio con la arena de la cantera de Glorita, el material se pasó por una chancadora para uniformizarlo a malla 1/4" y luego se procedió a moler dicho material a diferentes tiempos (5; 7.5 y 10 minutos) y a cada uno de estos se le practicó el análisis granulométrico.

Análisis granulométrico y coeficiente de uniformidad del material preparado A-1

Abertura ANALISIS GRANULOMETRICO

Malla (um) 100% 1.5 Molienda 5 min

Molienda 7.5 min

Molienda 10 min

TALBOT

+3/8”

+1/4” 6350 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00

+m6 3350 71.48 85.51 87.52 87.60 72.83

+m10 2000 51.13 73.15 77.20 77.41 56.12

+m20 860 28.42 58.77 64.82 66.30 35.59

+m50 300 13.23 35.68 44.28 50.40 21.74

+m100

150 9.55 22.70 29.11 33.27 15.33

+m150

106 8.53 17.85 23.17 25.89 12.92

+m200

75 8.59 15.22 19.80 22.29 10.87

+m325

45 7.33 10.26 13.34 12.41 8.42

+m400

38 7.13 9.15 11.85 11.50 7.74


Figura 5: Tercer análisis granulométrico

En el cuadro se observa que a mayor tiempo de molienda de la muestra se va alejando de la Curva Talbot; como en el ensayo anterior, esto nos indica que el material requiere menos de 5 minutos de molienda para alcanzar la curva de máxima densidad.

Al llevar al agitador dicha pulpa, nos percatamos de la falta de uniformidad de la misma; es decir, no emulsiona, para lo cual se le agregó un aglomerante (cal) en un porcentaje bajo de 0.75 kg/TM, con dicha añadidura se consiguió una pulpa favorable; ya que al someterlo a la prueba del Slump y Percolación muestra resultados favorables.

b) Velocidad de Sedimentación (Prueba del SLUMP)

Para la prueba se utilizó: Capacidad del cono : 5 litros Relación de mezcla : 1 a 1 Peso de arena : 3 kg Peso de agua : 3 kg

Como resultado se tuvo un Slump de 5/8” (0.63 pulgadas) de altura lo cual nos indica que estamos dentro del rango óptimo, este resultado se ha conseguido agregándole un aglomerante que es la Cal.


c) Prueba de la Velocidad de Percolación

Para la prueba se utilizó:

Relación de mezcla : 1 a 1 Peso de arena : 2 kg Peso de agua : 2 kg

La velocidad de percolación es de 3.4 cm/hora; lo que equivale a 1.34 pulgadas/hora. Esto se puede mejorar aumentando más aglomeradamente.

CUARTO ANALISIS DE MUESTRAS.-

a) Análisis Granulométrico

Una vez obtenida la mejor combinación entre la cantera de Glorita y el desmonte de mina reducido a una granulometría menor a 3/8”, se produce a mezclar ambos productos en una relación de 1:1, 2:1, 3:1. Los resultados del análisis granulométrico obtenidos se presentan en el gráfico siguiente:

Abertura Análisis GranulométricoMalla (Um.) Talbot Mezcla Go +

Do 3/8’’ (1:1)

Mezcla Go +Do 3/8’’(2:1)

Mezcla

+1’’ 25400 100.00 100.00 100.00+1/2’’ 12700 100.00 100.00 100.00+3/8’’ 9525 100.00 100.00 100.00 100.00+1/4’’ 6350 81.65 90.16 93.21 97.24+m6’’ 3350 59.30 74.56 82.64 90.44

+m10’’ 2000 45.82 58.97 66.22 73.81+m20’’ 850 29.87 33.93 36.79 41.36+m50’’ 300 17.75 16.10 15.95 17.50+m100’’ 150 12.55 10.05 9.27 9.99+m150’’ 106 10.55 8.01 7.23 7.74+m200’’ 75 8.87 6.39 5.54 5.89+m325’’ 45 6.87 5.34 4.65 4.83+m400’’ 38 6.32 4.53 3.92 4.28

D60D10

342995

2078149

1732165

1473150

C.U.=D60/D10 36.00 13.95 10.48 9.81


Figura 6: Cuarto análisis granulométrico

La curva obtenida para una relación de mezcla + desmonte (1:1) es relativamente cercana a la Curva de Talbot, lo que indica que la mezcla entre material de cantera Glorita y desmonte de mina chancado a 100% - 3/8’’ cumple con las condiciones de densidad del material para relleno Hidráulico.

Las curvas para una relación de mezcla cantera Glorita + desmonte (2:1 y 3:1) están mas alejados de la Curva de Talbot y tienen un menor coeficiente de uniformidad.En el siguiente cuadro se presenta el análisis granulométrico del material producto de la mezcla de las arenas de Glorita y el desmonte de mina chancado a un 100% - 3/8’’.

Abertura Análisis GranulométricoMalla (Um.) Talbot Mezcla Go +

Do 3/8’’ (1:1)

+1’’ 25400 100.00+1/2’’ 12700 100.00+3/8’’ 9525 100.00 100.00+1/4’’ 6350 81.65 92.33

+m6’’ 3350 59.30 78.71+m10’’ 2000 45.82 62.26+m20’’ 850 29.87 35.07+m50’’ 300 17.75 16.12

+m100’’ 150 12.55 9.91+m150’’ 106 10.55 7.93+m200’’ 75 8.87 6.31+m325’’ 45 6.87 5.31

+m400’’ 38 6.32 4.58

D60D10

342995

1893152

C.U.=D60/D10 36.00 12.46


Figura 7: Análisis granulométrico de mezcla de arena de Glorita y desmonte de mina (proporción 1:1)

La curva obtenida es relativamente cercana a la Curva de Talbot, lo que indica que la mezcla entre material de cantera Glorita y desmonte de mina chancado a 100% - 3/8” cumple con las condiciones de densidad del material para relleno hidráulico.

b) Características de la Mezcla Glorita + Desmonte 3/8’’ (1:1)

Densidad Aparente de Muestra

Muestra Cantera Glorita Desmonte Mina 100%-3/8”

Mezcla (1:1)

Peso(gr) 2476.40 3011.30 2713.30Volumen(cc) 1767.15 1767.15 1767.15Densidad Aparente

1.401 1.704 1.535

Prueba de Agitación

Descripción Prueba 1 Prueba 2 UnidadGravedad especifica mezcla (1:1) 2650 2650

Densidad pulpa 1900 1900 gr. / litro pulpa% sólidos 76.07% 76.07%

Peso de mezcla (1:1) 6.00 6.00 KilosPor cada kilo de muestra: 1888 1888 cc H20

Cal (0.75 Kg/TM): 0 4.50 gr. Por kilo de muestraRPM 1400 1400

Observaciones: Homogeneidad en pulpa durante

agitación. Uso de deflectores

Mayor homogeneidad

durante agitación.

Uso de


deflectores.

Prueba Slump

Descripción Prueba 1 Prueba 2 UnidadCal (0.75 Kg/TM) 0.00 4.50 Por kilo de muestraResultado altura 1.5 0.40 pulgadas

Prueba de percolación

Descripción Prueba 1 Prueba 2Tamaño de muestra 6 Kilos

Diámetro de Columna 4 PulgadasResolución de la altura de la

cama de mineral4 Cm /hora

Pedida flujo agua 462 cc /hora

3.-RELLENO EN PASTA

Se define como una masa pastosa capaz de ser bombeada y transportada a través de tuberías, compuestas de partículas finas(relave), cemento y agua y un elemento llamado


floculante. Es una mezcla homogénea que no se segrega y cumple los requerimientos de resistencia para la cual fue diseñada.

El floculante permite obtener la consistencia de pasta y la cohesividad necesaria para evitar la segregación de las partículas, haciendo que cambie de una masa fluida a una masa plástica de fácil bombeo que evita los atoros y reduce el desgaste prematuro de las tuberías de transporte.

3.1.La principal característica del relleno en pasta son

Fluidez del material La densidad de la pasta La bombeabilidad La resistencia

El material fino de la pasta(limos), actue como un lubricante alrededor de la tubería, permitiendo fluir el relleno a través de la línea de bombeo reduciendo sustancialmente la friccin en las tuberías

A su vez, la densidad de a pasta cumple un rol importante porque los pequeños cambios en el volumen de agua pueden producir un aumento dramático en la presión de la línea y afectar la resistencia final de la pasta. La viscosidad es una medida de la resistencia al movimiento entre las capas durante en los fluidos o mezlcas. La viscosidad de una mezcla de pasta es difícil de predecir y depende de la densidad de pulpa, del tamaño del grano, de la mineralogía y de la forma geométrica del grano.

3.2.Los requisitos necesarios del relave para formar la pasta son:

Relave con un contenido del 15% de las partículas que pásen la malla-635 Relave libre de impurezas orgánicas Adecuada velocidad de sedimentación Granulometría continua

3.3.Componentes.

Cemento:En caso en que la mezcla en pasta vaya a estar expuesto a la acción de suelos o agua subterráneas con alta concentración de sulfatos, debe emplearse cemneto resistente a los sulfatos(Portland II o V)

Agua:El agua se incrpora en proporción que le da a la mezcla una consistencia(SLUMP) apropiada, que permita:

Manupular el relleno en la labor El fraguado de la mezcla en menor tiempo.

Fluculante:Este aditivo juega un rol importante en el proceso de relleno en pasta tiene por objetivo reducir e contenido de agua en los relaves. Es decir, en el proceso, el espesador de la planta de relleno que contiene el relave en un 35% de sólidos, al adicionarles el floculante, separa el mayor contenido de agua en la parte superior del


espaciador y los sólidos se van depositando en la parte inferior llegando a un contenido del 78% al 80 % de sólidos para que puedan ser usados. Este químico le da al relave la condición de pasta haciendo que las partículas sean cohesivas y la condición de fluidez( por el alto contenido de agua) pasa a la condición plástica, Produce que disminuya el efecto corrosivo propio del relave dándole una propiedad lubricante que envuelve a la masa.

Relave: los componetes del relave son principalmente.(Componetes tomados de la mina Iscaycruz)a) Pirita 63.362%b) Cuarzo 30.517%c) Esfalerita 1.004%d) Galena 0.789% e) Calcopirita 0.117%f) Carbonatos 1.069%g) Oxido de hierro o.506%h) Arcillas 2.321%

3.4.Parámetros importantes que debe cumplir el relleno en pasta.

1) SLUMP: Da una calidad de la pasta adecuada para el trabajo, aproximadamente un slump de 10” a 8” garantiza la llegada a interior mina sin dificultades.

Consideraciones del slump en el diseño de Relleno en pasta.

a) El control del slump, es una variable importante en la reducción de cemento y control del agua de mezclado.

b) En el diseño actual el slump se controla para ajustar la dosificación, un slump mayor del que se venía registrando, es indicativo de que la granulometría total de la mezcla (agregado + relave) ha variado, siendo más gruesa, por lo tanto es necesario reducir el agua para mantener el slump requerido, previa rectificación del % de finos.

c) Si la mezcla tuviese un slump demasiado alto con relación al requerido, sin haber cambiado ningún parámetro, se puede producir segregación, por lo tanto, es necesario reajustar la granulometría total, re calculando las proporciones de agregado y relave, para mantener constante el slump original sin modificar el agua.

d) Nunca se debe empezar a bajar agua aleatoriamente, pues esa es la mejor manera de perder el control del diseño ya que no se está atacando el problema real que es la gradación de la mezcla de agregado mas relave.

e) Si la mezcla tuviese un slump menor al requerido, sin haber modificado el diseño, es indicativo de que la mezcla de agregado mas relave se tornó más fina, por lo que requiere de más agua, la solución es aumentar agregado grueso o disminuir material fino, ya que al aumentar agua se obtendrían altos valores de slump y los valores de resistencia a la compresión del relleno, serían bajos.


2.-Resistencia a la compresiom uniaxial.

Se elaboran probetas de la pasta cuyos moldes son para la elaboración de las probetas, cumpliendo con la norma ASTM C 470. Se extraen probetas que son ensayadas cada 14, 21 y 28 días, por tener un tiempo de fraguado más lento que el relleno cementado. Y debe cumplir ciertos requisitos como los siguientes:

Es el principal parámetro de diseño de la mezcla. Se define como la capacidad de soportar cargas y esfuerzos, su mejor

comportamiento es a la compresión y a los esfuerzos un axiales. Su comportamiento es uniforme no se estratifica. El curado es el complemento a la hidratación, con el que se llega a desarrollar

completamente las características resistentes de la mezcla. El método de explotación de corte y relleno ascendente hace que el relleno sirva

de piso para el siguiente corte. Entonces, la resistencia necesaria es para soportar él transito del sccop eléctrico de 1.5 Yd3

3.- Granulometría:

La clasificación granulométrica es muy importante debido a la cantidad de ultra finos que pueda tener la mezcla, lo que altera significantemente la resistencia del relleno en pasta.

4.- Ensayos estándares de clasificación: el relleno en pasta es sometido a los siguientes ensayos:

Contenido de humedad Porcentaje de absorción Clasificación de materiales (grava, arena, limo y arcilla). Ensayos de compresión simple. Gravedad especifica.

5.- Contenido de agua/porcentaje de sólidos.

La cantidad de agua libre en la masa del relleno tiene una fuerte influencia sobre la resistencia del relleno. En exeso de agua: parte del agua tendrá que percolar a través de la masa de relleno, removiendo el cemento en suspensión; además, por su alto contenido de finos, absorbería el agua, lo que ocasionaría frenar el tiempo de fraguado de la mezcla. Esto daría como resultado una considerable disminución en su resistencia final. En ese sentido, se deberá tener en cuenta la cantidad de agua necesaria para que sea fluida la mezcla.

Proceso de relleno en pasta

1.-Espesado: Es el inicio del proceso, el equipo usado es un espesador de 80 pies de diámetro, ubicado en superficie.


Su función es obtener un Under Flow con 60% de sólidos. El Over flow clarificado rebosa hacia unas bombas que lo recirculan al proceso de la Planta Concentradora. Los relaves que llegan a la caja de alimentación al espesador donde se mezclan los:

Relaves gruesos de Estaño Relaves de pirita Relaves finos (lamas) Relaves gruesos de Cobre

2,.Mezclado: Para realizar el mezclado se utiliza un Mezclador de paletas.

A la mezcla para obtener la Pasta, ingresan los siguientes elementos: Primera Pasta de relaves Cemento , tipo Pórtland I Escoria molida Agua

La primera Pasta de relaves se obtiene del proceso de espesado y filtrado arriba explicado. Este Relave ingresa a una Tolva de 4 m3 de capacidad.

El Cemento a granel es ingresado a interior mina con Bombonas especialmente preparadas para las medidas de los accesos por rampa y galerías. La Escoria Es almacenada en un silo ubicado en superficie, de 200 Ton de capacidad. Luego se pasa a una Bombona y sigue el proceso similar al cemento para ingresar a un Silo de 150 Ton de capacidad ubicado en interior mina.

El sistema de Mezclado

Las cantidades la mezcla de los elementos que intervienen en la Pasta, son calculados en Peso. El Peso Cemento mas Escoria está calculado en proporción al peso seco del relave. En la tolva el Peso de Cemento y Escoria son ingresados en proporciones dados en una receta obtenida en laboratorio. El ingreso de agua está relacionado a la Potencia desarrollada por los motores. El mezclador, cuenta además con un sistema de captación de polvo del cemento y escoria por medio de un colector que funciona con un succionador y agua insuflada para su evacuación.

Descarga a la Tolva de Pasta: Estando dentro del MIXER 2, los materiales en la proporciones de diseño, el agua ingresará de manera fina y controlada hasta obtener el valor de la potencia de los motores del Mixer 2 seteadas a un valor determinado. Entonces se abre la compuerta inferior y descarga a una tolva, que llamaremos TOLVA DE PASTA. Desde esta tolva se alimenta la Pasta a la Tolva receptora incorporada a la Bomba de Pasta.


3.-Bombe: El equipo usado es una Bomba de desplazamiento positivo, de modelo válvulas de asieto, con dos pistones y unidad Hidráulica, al que llamaremos BOMBA DE PASTA.

Distribución subterránea : La Pasta se transporta a través de tuberías de acero al carbono y HDPE. El diámetro interno de la tubería en toda la extensión desde la Planta hasta el tajo es de 8 pulgadas. Las tuberías de acero, son especialmente fabricados para resistir altas presiones. Son unidas con acoples de empaquetadura externa, ajustado con pernos. El tipo a instalar corresponde a las presiones de las tuberías que se están uniendo.

Limpieza de Tuberías : Al completar el Relleno o se tenga que parar la Planta por algún motivo relacionado a falla de equipos, se tiene que limpiar las tuberías. Para lo cual se tiene un sistema al que denominaremos FLUSH, que consiste en empujar la Pasta que queda en la tubería mediante agua más aire comprimido. La verificación de que la tubería queda limpia se realiza mediante inspección visual por personal al final de la descarga de la pasta por la tubería. Se tiene previsto un sistema para limpieza de la tubería en caso de atoro de la Pasta. Consiste en una bomba de agua a alta presión, puede desarrollar hasta 100 psi. Es un equipo portátil y se conecta a terminales dejados en cada nivel donde está instalada la tubería.

Recepción en los Tajeos : En cada tajo se tiene que hacer Barreras en las 5 ventanas de acceso al tajo desde el by pass del nivel inferior y en los 2 extremos límites del tajo en la dirección del rumbo de la veta al Norte y al Sur. Las barreras son de material de desmonte acumulado con Scoop. En la parte superior se completa con pircado de piedras, interiormente se coloca tela polipropileno y por fuera se tapa los vacíos que pudieran quedar con mezcla de cemento, yeso y agua.

La tubería sólo llega al nivel superior del tajo que se va a rellenar. Como se muestra continuación:

RELLENO NEUMATICO O HIDRONEUMATICO


En el Peru en 1972 en la mina Yauricocha, se comenzó a experimentar, se comenzó a experimentar una mezcla se arena y agua suspendido y desplazados por tuberías, en una corriente de aire comprimido.

El agua para realizar la hidratación para la mezcla.

El aire coprimodo es la fuerza que permite su transporte por las tuberías

A. Ventajas Se obtiene una mezcla eficaz y por lo menos una losa con mayor

resistencia, dando mayor seguridad. No se pierde el cemento ni los finos El programa de mantenimiento de cunetas, galerías y caminos es menor El costo de preparaciones para rellenado es menos.

B. Desventajas. El relleno se realiza por medio de instalaciones centrales que requieren

mucho espacio y que son estables, siendo menos flexibles. El costo de operación es alto, por la preparación expresa del material de

relleno. El desgaste de los tubos y sus accesorios es mayor. Tiene limitaciones para rellenar labores que se encuentran en niveles

superiores a la tubería base. C. Componentes del Relleno Neumático:

Material Fragmentado: Arena con alto contenido de Cao y bajo Si2O, con peso especifico de 2.6 a 2.8 y una densidad de 1.94TM/m3. No debe contener arcillas. Calizas con tamaños que oscilan entre ½’’ y 1 1/4’’ y material fino (menor de 0.075mm que no debe exceder del 20%).

Cemento : Portland ASTM-1 con peso especifico de 1.4 en proporción cemento: material fragmentado de 1:10 para losa y 1:40 para resto de rellenado

Agua : En un 20% en Volumen. La proporción solidos:agua es de 80:20.

Aire Comprimido : De 50 a 170m3 den aire por metro cubico de relleno colocado, con presión de 50 a 75 psi.

D. Problemas de relleno neumático: i) Atoros en tuberías

(a) Cuando la mezcla contiene alto porcentaje de gruesos (entre ½’’ a 1’’) y se bombea con la presión menor de 50lb/pulg2.

(b) Sobrecarga de la bomba por descuido de los operadores. (c) Cuando la válvula check no se cierra herméticamente y debido a esto el

aire escapa por la tubería de alimentación perdiendo fuerza la bomba(d) Cuando la carga es muy densa por descuido de la mezcladora. (e) Cuando la red de tubería cuenta con demasiados escapes y codos, o

las distancias exceden los límites calculados.


ii) Filtración y escapes: Los escapes de relleno se deben a una mala preparación del tajeo, mal enyutado, rotura del yute, mal control de la operación de rellenado.

E. Plantas mezcladoras Capacidad: La capacidad de una planta está dada por la capacidad de

mezcla a las bombas, el número de veces que pueda alimentar a cada bomba y por el numero de bombeadas

Ubicación Deben considerarse los siguientes puntos:

Las influencias sobre las áreas de explotación a inmediato. Mediano y largo plazo. * La elevación de las plantas. * Facilidades para su mantenimiento, así como el circuito de tuberías. * Aprovechamiento de las tuberías o instalaciones existentes. * Peligros de movimiento de suelos. * Distancia de depósitos de materiales. * Sistema de alimentación de este relleno a las bombas.

Procedimiento:

* Los camiones descargan área tamizada en una tolva y cemento en un silo. * La arena y el cemento pasan a una mezcladora donde se les adiciona agua en 10ª20% en peso, hasta alcanzar un volumen de 1m3. * Este material cae por una tubería de 8’’ hasta la cámara soplante o Bomba. * Una vez el Soplante se llena en un 75% se cierra la compuerta y se abre las válvulas de aire comprimido de la bomba y por acción de la energía neumática. * En el lapso de este transporte se vuelve a llenar de mezcla la bomba repitiéndose el procedimiento. * El personal que controla la labor donde se rellena pide por teléfono la clase de mezcla necesaria.

F. Preparación del Tajeo a Rellenarse. Armado del echadero camino. Tendido a lo largo tajeo, de cable usados en el piso en forma de malla. Tendido en el piso de redondos de 8’’ de diámetro por 10 ‘de longitud y

espaciados cada 5’,perpendicularmente a la veta o a la longitud del tajeo. Forado de paredes del echadero camino con poli yute.

CONCLUSIONES


1.-La incorporación de los relaves (relave clasificado con determinada granulometría) al relleno reduce el costo del relleno con la disminución de cemento y prolonga la vida de la cancha de relaves.

2.-El principal beneficio del relleno en pasta es que este tipo de relleno no tiene excedente de agua por lo tanto no necesita sistema de drenaje.

3.- A medida que avanza el minado y nos encontramos a mayor profundidad, el relleno utilizado en las labores antiguas nos garantizara una estabilidad del macizo rocoso adecuada para continuar con la profundización.

4.- En el caso de relleno en pasta e hidráulico, al depositarse el relleno en el tajo en forma de pulpa tiende a buscar su nivel en forma natural, eliminando así la necesidad de esparcirlo de forma manual o mecánicamente aumentando la velocidad de operación de rellenado.

5.- La ubicación de las plantas de relleno en lugares estratégicos es un parámetro importante a fin de lograr minimizar los costos por bombeabilidad.

6.- Es necesario seguir investigando nuevos tipos de relleno en minería, bajo las diferentes condiciones que puedan presentarse en las labores he ahí el reto de los ingenieros.


Relleno en Mina Mecanica de Rocas.._2

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