60816518 Clase 3 Camaras y Pilares

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingeniería Geológica Minera y Metalúrgica

Escuela Profesional de Ingeniería de MinasMI 115 Métodos de Explotación Subterránea

Ciclo 2008-I

FGZ/Junio 2008

METODO DE EXPLOTACION: CAMARAS Y PILARES

DIAGRAMA DE EXPLOTACION EN CAMARAS Y PILARES



Ciclo 2008-I

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Es un método donde el minado avanza en superficie horizontal o sobre una pequeña gradiente.

Se abren múltiples tajeos o cámaras, dejando zonas intactas para que actúen como pilares para sostener la carga vertical.

Desde que la dirección de la excavación está en un nivel donde el mineral no fluye por gravedad, por consiguiente: el material debe ser cargado en la cámara donde sea extraído y transportado a un punto donde pueda fluir ya sea por gravedad o por medios mecánicos, a un punto de reunión central para ser sacado fuera de la mina.

DESCRIPCION GENERAL DEL METODO



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FRENTE DE PERFORACION

ECHADERO DE MINERAL

NIVEL DE EXTRACCION

LIMPIEZA

PILARPILAR



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Este es un aspecto importante del minado de cámaras y pilares que lo diferencia de otros métodos de tajeos abiertos: el empleo de la gravedad.

En algunos casos, no se planea con mucha precisión la ubicación de los pilares, pero el operador de mina simplemente por la experiencia va dejando los pilares donde sea necesario, y los ubica en zonas de menor valor de mineral o zona estéril.


Vista en planta de distribución de pilares

Distribución regular

Distribución irregular



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CARACTERÍSTICAS ESTRUCTURALES DE LOS DEPOSITOS MINABLES POR CAMARAS Y PILARES

Las condiciones principales para aplicar un método de cámaras y pilares (Room andPillar) son:

1. Cuerpo mineralizado de grandes dimensiones2. Cuerpo plano o casi plano (Buzamiento de 0 a 20o)3. Roca competente

Estas son algunas de las condiciones ideales para su aplicación y que lo hacen un método relativamente eficiente; sin embargo, ellos no son los criterios limitantes por los cuales se seleccionaría el método.

Los otros criterios serían: la seguridad y el cumplimiento de las regulaciones ambientales y sociales, y los requerimientos legales,la óptima recuperación de mineral, y una operación que permita el retorno de la inversión.



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Efectos del tamaño, la forma y el espesor del macizo rocoso

El método es adaptable a grandes reservas de mineral emplazadas en forma horizontal o casi horizontales.

Se pueden abrir muchas áreas de producción lateralmente.

No se emplearía el método, si el mineral tiene un alto buzamiento (+ 20o)

Se emplea el método si hay facilidades para accesos simples y directos.

Se puede emplear el método con equipos mecanizados y empleo de pilares competentes (o reforzados)

En conclusión, dependiendo de las condiciones mencionadas podemos tener flexibilidad para aplicar este método.



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Buzamiento del macizo rocoso (0 a 20o)

La fluidez del mineral roto aprovechando la gravedad influirá en la determinación del método.

Si el buzamiento no es tan alto (hasta 20o ó 36% de gradiente ), se puede emplear el método con equipos mecánicos para limpieza de mineral.

La condición anterior hace que tengamos mayor cuidado en la seguridad de diseño del pilar, la ventilación y el control del techo.



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Resistencia del macizo rocoso

Diseñar una abertura que dure el mayor tiempo posible, y que los techos y pilares soporten la magnitud de las fuerzas sobre las que ellas actúan.

Las rocas pueden variar en resistencia de 275.7 a 344.7 Mpa (40000 a 50000 psi).

Se usará los conocimientos de la mecánica de rocas para realizar el diseño de las aberturas y los pilares.



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Resistencia del pilar

Se basa en la asunción que las tensiones en el pilar son distribuidas en forma pareja e igualan a los esfuerzos verticales originales divididos entre el área del pilar, y que la falla del pilar ocurrirá cuando sus esfuerzos excedan la resistencia compresiva del pilar.

Coates (1981) asume que cada uno de los pilares dejados durante la excavación sostienen todo el horizonte. Luego el esfuerzo promedio del pilar para pilares cuadrados con cámaras de ancho consistente es:

(Bp + Bo)σ = σz ---------------------

BpDonde: Bp y Bo son el ancho del pilar y la cámara

σz es e; esfuerzo geoestatico o esfuerzo de preminado actuando en forma normal al plano de excavación. Si este es horizontal entonces:

σz = γ.z

Donde γ es la densidad de la roca y Z es la profundidad de la mina.



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ETAPAS DEL METODO

DESARROLLO

Se requiere un trabajo mínimo de desarrollo para preparar el depósito.

Las vías para el transporte de mineral y comunicación se hacen dentro de los tajeos de producción.

Las combinaciones de las vías se combinan con la producción de mineral, los tajeos también sirven de vías de transporte.

1

3

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SECUENCIA DE MINADO EN

CAMARAS Y PILARES (Vista en planta)



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PRODUCCIÓN

La producción de mineral sobre una superficie plana aplica las mismas técnicas de voladura en frentes.

Donde las condiciones geológicas son favorables, los tajeos pueden ser más grandes y se pueden usar jumbos y un minado más productivo.

PERFORACION

SECCION MOSTRANDO EL CORTE DEL TAJEO INICIAL EN EL TOPE, CON EL BANCO QUE LE SIGUE EN PERFORACION HORIZONTAL

ETAPAS DEL METODO



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SECCION MOSTRANDO UN CORTE AL ANCHO COMPLETO DEL CUERPO Y MINADO CON BANQUEO VOLADO A PERFORACION VERTICAL – CAMARAS Y PILARES

ETAPAS DEL METODO

Continúa......Producción

La mineralización con mayor altura son minadas en tajadas.

Empezando del tope y yendo hacia abajo. En esta etapa, el control del techo y los pernos de roca se hace con una altura conveniente.

Las secciones hacia abajo se recuperan con banqueos, en una o más etapas usando equipos de perforación montados sobre orugas.



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ETAPAS DEL METODO

MANIPULEO DEL MINERAL

El mineral disparado es cargado de la pila usando equipos diesel (cargadores frontales o scoops), para el acarreo se pueden usar camiones de bajo perfil.

Comentarios

El equipo móvil mecanizado es ideal para aplicaciones en cuerpos planos o suavemente inclinados. El método es esquemático, algunas áreas de producción son establecidas y la comunicación es recta hacia delante y simple. Todos los factores en esta etapa tienen alta utilización de personas y equipos.

PILARPILAR

CARA LIBRE

PERFORACION VERTICAL TIPICA EN UN BANQUEO DE CAMARAS Y PILARES



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VARIACIONES DEL METODO DE CAMARAS Y PILARES

Corte Sección Completa (Full Face Slicing).- Si el proceso de abertura de las cámaras es a toda la extensión vertical del mineral. La producción tendrádel avance de un frente. Capas hasta de 6 metros de altura.

Tajadas múltiples (Slicing Múltiple).- Cuerpos mayores a 6 m de ancho. El frente es dividido en partes donde se aplica el breasting, el banqueo. Primer frente se hace en la parte superior. Esto permite un fácil acceso para remover las rocas sueltas del techo y reforzarlo con pernos.

Se tiene muchos frentes y método mecanizado trackless.

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

SECCION MOSTRANDO UN CORTE AL ANCHO COMPLETO DEL CUERPO Y MINADO CON BANQUEO VOLADO A PERFORACION VERTICAL – CAMARAS Y PILARES



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Cámaras y pilares con postes (Post pillar)

Descripción Es un método que va dejando pilares tipo poste y se va rellenando luego el tajeo para pasar al siguiente corte.

Los pilares son extendidos a través de capas de relleno y estas le dan más estabilidad.

ComentariosCombina la ventaja del corte y relleno, trabajando con fondos de mineral suaves, explotados con cámaras y pilares. Permite recuperaciones mayores.



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Cámaras y Pilares escalonado en PasosComentariosAdaptar el piso inclinado con un uso eficiente de equipotrackless.

AplicacionesAunque no pueden ser generalizadas, se aplica a depósitos tabulares con espesores de 2 a 5 m y buzamientos entre 15 a 30º.DescripciónEl método caracteriza un diseño donde las direcciones de las vías de acarreo cruzan el buzamiento del cuerpo en un ángulo donde la rampa permite subir a un siguiente corte. DesarrolloRed de galerías de transporte paralelos, atravesando el cuerpo. En la galería del fondo pueden viajar los camiones.ProducciónEl tajeo avanza hacia delante, en un modo similar al frontoneo, hasta que se haga el siguiente frente paralelo. El próximo paso es excavar una galería similar, a un paso superior, adyacente al primero. El procedimiento se repite.




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DETERMINACION DE COSTOS DEL METODO DE CAMARAS Y PILARES

RESERVASLongitud 500.00 mAncho 50.00 mAltura mineral 4.00 mArea total = 25,000 m2Volumen 100,000 m3Densidad 3.3Tonelaje 330,000 t

Dimensiones Pilar Ancho 3.50 mLargo 3.50 mArea 12.25 m2

Pilares diseño regular, espaciamiento entre eje y eje de 8.5 metrosNro. Pilares en el ancho 6 pilaresNro. Pilares en longitud 59Total de pilares 354 pilaresArea sin explotar 4,336.50 m2Area neta explotada 20,663.50 m2Recuperación 82.65%Tonelaje a explotar 272,758 toneladas

Es implica que los frentes serán de 5.00 m ancho4.00 m altura



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PERFORACION Y VOLADURAPerforación con un jumbo de 2 brazosLongitud de taladro 12 pies = 3.66 metrosAvance 95%Avance por disparo 3.47 metrosCantidad de taladros 45Diametro del taladro 2 1/2"Tonelaje por disparo 229.33 toneladas

VoladuraEl frente se dispara con emulsiones, detonantes no electricos y pentacord.

LIMPIEZA Y EXTRACCIONSe emplea un scoop de 6 yd3. Tiempo de limpieza 1.5 horasEl scoop deposita el mineral en un echadero.Del echadero es extraido con una locomotora de 8 ton con 6 carros de 5 ton c/u.Ciclo de la locomotora 20 minutos/viaje

SOSTENIMIENTOSe emplean pernos de 7 pies de longitud en una malla de 1.20 x 1.20 m en promedioCon el sostenimiento se emplean mallas electrosoldadas en un 25% del area expuesta.



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RITMO DE EXPLOTACION 1,500 t/díaSi el ritmo de explotación determinado esTrabajando a 2 turnos/díaNro de disparos requeridos 7 disparos/díaImplica que se necesitan 4 disparos/turnosO sea mínimo se necesitarán 4 frentes de trabajo

Tiempo de explotación 182 diasDias efectivos por mes 25 dias/mesTiempo total de explotación 7.27 meses

CALCULO DE COSTOSConsiderar el costo de un frente de 5 x 4 metros (US$/metros), en toda la longitud a explotar Perforación y voladura Limpieza Extracción Sostenimiento Servicios auxiliares: ventilación Gastos generales de mina



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VENTAJAS DEL METODO

•Alto grado de flexibilidad (se adapta a grandes cambios) en el plan de minado.

•Muchos aspectos del ciclo de minado son repetitivos.

•El método puede ser aplicado como un método de minado selectivo, dejando desmonte como pilares o en zonas de mineral marginal o de espesores delgados.

•El sistema puede ser aplicado a múltiples niveles, sin desmejorar las condiciones estructurales de otros niveles.



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VENTAJAS DEL METODO

•Es aplicable a grandes cuerpos mineralizados, con muchos frentes de desarrollo.

•El método permite una alta mecanización, el mantenimiento es mucho más simple y el equipo puede ser movido fácilmente de un sitio a otro.

•La ventilación es buena en este sistema.

•La seguridad para el trabajo es mejor (control de techos).



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DESVENTAJAS DEL METODO

•El mantenimiento activo de los techos se hace en periodos prolongados.

•Esto puede convertirse en un problema de seguridad.

•Si las condiciones del terreno cambian a uno de menor calidad y competencia, el método se vuelve altamente costoso y en el extremo fallar completamente.



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DESVENTAJAS DEL METODO

•A medida que la carga se incrementa sobre los pilares a medida que se profundiza, el tamaño de estos puede ser mayor y dejar más mineral, haciendo el método antieconómico.

•La operación de un método eficiente requiere un alto costo de capital para el equipamiento; pero este es compensado con menores costos de operación ($/t).

•A medida que se incrementa el tamaño de las cámaras la caída de rocas puede causar un mayor daño (a equipos o personas).

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