Clase 07_Almacenamiento Provisional - Shrinkage

7/30/2019 Clase 07_Almacenamiento Provisional - Shrinkage

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UNIVERSIDAD NACIONAL SAN LUIS GONZAGA DE ICAFACULTAD DE INGENIERIA DE MINAS Y METALURGIA

ESCUELA ACADEMICA DE INGENIERIA DE MINAS

METODO POR CASERONES RELLENO

SHRINKAGE

PRINCIPIO.

En la explotacin por cmara almacn, el mineral se arranca por franjashorizontales, empezando desde la parte inferior del cuerpo y avanzando haciaarriba. Parte del mineral tronado se deja en el casern ya excavado, donde sirve

como plataforma de trabajo para la explotacin del mineral de arriba y parasostener las paredes del casern.

La roca aumenta su volumen ocupado cerca de un 70 % por la tronadura. Por estose debe extraer continuamente un 40 % del mineral tronado durante laexplotacin, para mantener una distancia adecuada entre el techo y la superficiedel mineral tronado. Cuando el arranque haya avanzado al lmite superior delcasern planeado, se interrumpe el arranque y se puede recuperar el 60 %restante del mineral.

PERFORACION

La perforacin puede ejecutarse con tiros horizontales, verticales e inclinadosestas modalidades tienen sus ventajas e inconvenientes.

La perforacin de tiros horizontales tiene la ventaja de generar un mejorrendimiento tanto del metro barrenado como el explosivo. En efecto, como los tiroshorizontales no tienen que vencer el empotramiento, no necesitan pasadura nitampoco carga de fondo, de modo que los metros barrenados y los kilos deexplosivo por tonelada arrancada resultan inferiores que con tiros verticales.

Pero por otra parte, los tiros horizontales tiene como inconveniente el de limitar el

trabajo de perforista especialmente cuando se trata de vetas angostas, debido aque este debe esperar la eliminacin del esponjamiento de un disparo paracontinuar con su trabajo; en caso contrario debe trasladarse a otra grada.

Por eso, cuando se usa perforacin horizontal, es necesaria la creacin de variasgradas o sino, se debe organizar el trabajo de modo que el perforista realice otrasoperaciones como parte del ciclo, por ejemplo, evacuar el esponjamiento,fortificacin, construccin de accesos. En el caso de la perforacin vertical no


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existe inconveniente, puesto que es posible perforar, incluso con bastanteanticipacin, toda la grada del casern.

Sin embargo, estos tiros verticales tendrn el inconveniente de tener que vencerun empotramiento y sern por lo general ms cortos para permitir la correcta

introduccin de la broca en el tiro, considerando el inconveniente presentado porla altura entre el piso del mineral arrancado y el techo del casern comprendidaentre los 2.0 metros a 2.20 metros. Por este motivo es frecuente la perforacin detiros verticales de solamente 1.60 metros en Shrinkage, lo que evidentemente nopuede dar buenos rendimientos del metro barrenado ni un buen consumo deexplosivo. No obstante, mirado desde el punto de vista del principio del mtodo,este inconveniente se traduce en una ventaja, puesto que con tiros cortos y un malconsumo de explosivos se obtiene una saca de fragmentacin ms fina, lo quefacilita el vaciado del casern.

Otra solucin sera tambin la perforacin inclinada, que en todo caso resulta ms

ventajosa que la perforacin vertical, pues as es posible disminuir la pasadura,con la cual aumenta la eficiencia del metro barrenado y del explosivo.

Sin embargo, tiene el inconveniente de resultar ms engorrosa para el perforista yrequiere por lo menos un mayor control. De lo contrario, el obrero rpidamentecomienza a alterar el ngulo de inclinacin.

En conclusin podemos decir, que es preferible la perforacin horizontal siempreque el perforista disponga de suficiente lugar para efectuar su trabajo.

PREPARACION DE LA BASE DEL CASERON

Sea el yacimiento una veta o una masa mineralizada, es indispensable tener unagalera en la base del casern que permita la evacuacin del mineral arrancado ala superficie. El techo de esta galera, llamada base, puede ser un puente naturalde mineral o puede ser artificial construido ya sea de madera o de perfilesmetlicos.

Se deja un puente natural cuando la roca mineralizada tiene una buena resistenciamecnica. En este caso se crean embudos para recibir la saca y despusevacuarla en forma controlada sobre los carros.

Estos embudos pueden ser construidos antes de iniciar la explotacin si se deseaevacuar el esponjamiento por gravedad; o despus de la fase total de arranque,para no debilitar prematuramente el puente natural, de tal manera que el 40 % aevacuar podra ser extrado a travs de buitras.


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En el caso de una galera base con techo artificial, es indispensable tomar muchasprecauciones durante los primeros disparos, debido a que la saca va a caerdirectamente sobre el techo sin proteccin alguna.

Como medida de precaucin, se aconseja disparar siempre la primera tajada con

tiros verticales, an que despus s all decidido la utilizacin de tiroshorizontales, ya que tiene la ventaja de proyectar la saca horizontalmenteaminorando considerablemente la fuerza de impacto del material sobre el techo dela galera.

La loza que se coloca encima de los perfiles o de los rollizos, por lo general no sehace de concreto debido a que es necesario romperla posteriormente para elvaciado del casern. Se utilizan rollizos partidos por la mitad o tablones semielaborados que pueden correrse lateralmente cuando se desea vaciar loscaserones. ( ver fig. 1.1 )

ACCESOS Y VENTILACION

En la mayora de los casos se crean accesos artificiales desde la galera base y sies posible dentro de un pilar.

De ser posible la creacin de accesos en ambos extremos del casern, es decirpor los pilares que limitan el casern en el caso de una veta, estos sern usadoscomo vas de traspaso de materiales, equipos, personas y ventilacin. Lo quepermitir evitar el gasto adicional en la perforacin de una Chimenea por elmineral.

De esta manera se deber disponer de un circuito de ventilacin artificial en casitodos los casos, salvo si se tiene varios caserones contiguos lo que permitir teneruna sola chimenea de ventilacin hacia la galera superior ubicada en uno de loscaserones y creando un circuito obligado del aire mediante compuertas, de modode ubicar los diferentes accesos por la galera base.

EVACUACION DEL ESPONJAMIENTO

Como as lo define la preparacin del mtodo es necesario evacuar un 40 % delmineral arrancado despus de cada disparo, debido a que el aumento natural queexperimenta el mineral al ser arrancado; esponjamiento, impide el trabajo delperforista. Este esponjamiento puede ser extrado por gravedad o de otrasmaneras como veremos a continuacin.

EVACUACION POR GRAVEDAD

En este caso se extrae el mineral a travs de embudos construidos en la base delcasern. Se hace descender todo el mineral arrancado cuyo nivel debe ser


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mantenido lo ms horizontal posible y es aqu precisamente donde reside una delas mayores dificultades de este mtodo de explotacin.

Efectivamente, para que el nivel superior del mineral arrancado se mantengahorizontal se debe evacuar exactamente la misma cantidad de saca en cada

embudo y si por algn motivo esta evacuacin no se controla en la formaadecuada, se altera el ritmo de produccin del casern respectivo, debindoseigualar el nivel a mano. En otros casos, si se extrae demasiado mineral, el nivelsuperior de la masa arrancada se aleja mucho del techo del casern impidiendo eltrabajo del perforista originndose todas las complicaciones que es posibleimaginar.

Por estas razones, es fundamental controlar la cantidad de mineral extrado decada embudo contando por ejemplo, el nmero de carros llenados en cada uno deellos; carguo que puede ser efectuado ya sea con pala mecnica si se deja caerel mineral al suelo, o mediante buzones instalados en el techo de la galera base.

Otro inconveniente del mtodo consiste en el peligro que significa la formacin debvedas en el mineral arrancado, las cuales pueden derrumbarse repentinamente.

EVACUACION POR OTROS SISTEMAS

Si se desea eliminar el inconveniente originado por la evacuacin delesponjamiento por gravedad, se puede recurrir a una evacuacin en el mismonivel del casern , eliminando la parte superior del mineral arrancado ( 40% ) atravs de Chimeneas artificiales que se van construyendo progresivamente en elmineral a medida que la explotacin avanza. Estas chimeneas pueden ser detroncos de maderas, rollizos, de concreto o menos frecuentemente, de tubos deacero.

La marina se puede realizar a mano , con palas auto cargadoras, Scrapers o palasmecnicas. El sistema moderno consiste en utilizar una pala auto cargadora o unScrapers, de modo de eliminar del casern vas frreas y carros. Pero por lanaturaleza misma del mtodo es necesario que operen en el mismo casern por locual se debe protegerlas convenientemente antes de cada disparo y luego subirlasa la grada siguiente.

Ahora la cantidad de Chimeneas necesarias para la evacuacin del esponjamientoo, dicho de otra manera, la distancia entre estas, ser funcin del medio utilizadopara efectuar esta evacuacin y su determinacin precisar en cada caso de unpequeo clculo econmico comparativo entre el costo que significa unaChimenea artificial y el mejor rendimiento de la marina que se puede obtener deella. No se debe olvidar sin embargo la necesidad de tener un nmero prudente deChimeneas tomando en cuenta que algunas pueden destruirse.

Sin embargo, si la veta es ancha, estas Chimeneas tienen el inconveniente de quedurante el vaciado del casern van quedando, en el aire y muy a menudo se


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derrumban lo que dificulta la evacuacin de la saca, especialmente si estas hansido construidas de marcos de rollizos. Por esta razn es conveniente en loposible ubicarlas en la pared del casern, empotrado bien la parte artificial deellas.

Es evidente que este sistema de evacuacin del esponjamiento es ms seguro,pero ms caro debido a que necesita ms mano de obra tanto en la marina misma, como tambin en la construccin y mantencin de las Chimeneas.

En la actualidad el mtodo de acuerdo a las condiciones del mercado y a loscontinuos avances tecnolgicos ha experimentado algunas modificaciones quehan permitido la optimizacin de recursos y por ende la reduccin de costos. Esas que estos embudos construidos en el puente natural o artificial han sidoreemplazado por chimeneas laterales que limitan el block y a su vez cumplen lafuncin de traspaso de personas, equipos, servicios, traspaso de mineral yventilacin, evitando de esta manera la construccin de embudos que solo son

destinados al traspaso de mineral.

EXTRACCION DE LA SACA ACUMULADA

Galera base con puente natural :

Segn este sistema, la evacuacin de la saca se efecta a travs de embudosperforados en el puente natural. Estos se pueden crear antes de empezar elarranque, o despus de la evacuacin del esponjamiento por gravedad o, porltimo, en la fase final de arranque una vez que se ha evacuado el 40% de la sacamediante Chimeneas artificiales de manera de no debilitar intilmente el puentenatural.

La base de los embudos se puede cerrar con buzones o dejarse abierta de modoque el mineral caiga directamente al suelo de donde ser cargado en carros conuna pala mecnica, que existen en la vecindad una Chimenea de evacuacin delmineral hacia un nivel inferior, puede tambin ser removido por una pala autocargadora.

Galera base artificial :

En este caso es necesario realizar aberturas en el techo de la galera,comprendidas entre dos vigas contiguas de modo de dejar caer la saca.

En algunos casos se cierran estas aberturas con buzones, para llenardirectamente los carros. Se deber dar preferencia a un tipo de buzn metlico,fcil de armar y desarmar, para poder utilizarlo en diferentes lugares.

Sin embargo, pese a que parezca ilgico, por lo general se prefiere dejar caer lasaca en el suelo de la galera de donde se carga mediante una pala mecnica.


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Esta solucin se aplica especialmente en los casos en que se tiene unafragmentacin irregular del mineral arrancado, que obligara a la construccin deaberturas y buzones de grandes dimensiones para evitar que se tranquen. Cabehacer notar que este ltimo sistema condena la circulacin en la galera baseimpidiendo el acceso a otros caserones.

Unos de los inconvenientes que presenta el trabajo con techos artificialesconsisten en su posible destruccin a los derrumbes de bvedas que se puedencrear en el mineral arrancado durante el periodo de vaciado.

Actualmente el mineral escurre por gravedad a travs de un ore pass , cae al pisodel nivel base o de transporte y en seguida es retirado del sector por camiones ycargado por un cargador frontal.

Consolidacin de las paredes :

Es un aspecto bastante importante en relacin con este mtodo de explotacin,pero que en la prctica no se le presta una atencin adecuada debidoprincipalmente, a que los tcnicos no toman conciencia de la mala calidad de lasparedes durante la fase de arranque a causa de que esas paredes presentan muypoca superficie libre durante esta fase, quedando adems sostenidas por el mismomineral arrancado, los diversos sistemas de sostenimiento a que es posiblerecurrir dependen de la calidad de las paredes y de la magnitud de los derrumbesque se pueden prever.

En vetas estrechas por lo general se afirman las paredes colocando rollizosatravesados de caja a caja, lo que mejora la recuperacin.

Otra posibilidad de sostenimiento, que se puede aplicar en cualquier tipo deyacimiento es el apernado de las paredes ya sea con pernos ubicados en formaespordica cada vez que se nota una zona dbil o colocados de manerasistemtica y unidos entre si mediante palos, fierros, ngulos o mallas metlicas.

Sin embargo, el sistema ms adecuado para combatir el empuje de las paredesconsiste en dejar pilares de mineral ya sea aprovechando las zonas demineralizacin pobre o en forma sistemtica, los pilares sistemticos pueden serde dos tipos :

Pilares continuos que limitan el casern en ambos extremos. Pilares aislados dentro del propio casern.

Los pilares continuos ubicados en los extremos del casern, se pueden recuperaral final de la etapa de arranque, perforando tiros verticales desde la galerasuperior hacia abajo y desde la galera base hacia arriba. Si se trata de vetasangostas, cualquier recuperacin se presenta muy problemtica, lo mismo ocurrecon los pilares ubicados dentro del casern. ( ver fig. 1.2 )


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VENTAJAS E INCONVENIENTES DE SHKRINKAGE

VENTAJAS

Las ventajas de este mtodo son fundamentalmente las siguientes :

1. Una parte importante del mineral arrancado se extrae por gravedad, 100%en el caso que el esponjamiento se extraiga tambin por gravedad y 60% sisu extraccin se efecta por buitras artificiales, eso permite disminuir demanera notable los gastos de marina y aumentar los rendimientos de laexplotacin.

2. Este mtodo permite sostener provisoriamente las paredes laterales delcasern con el mismo material arrancado. Adems, el obrero puedecontrolar el techo del casern.

3. En ciertos casos disponer de una reserva de mineral arrancado que puedeextraer de la mina rpidamente y con un alto rendimiento.

DESVENTAJAS

Las desventajas de este mtodo de explotacin son fundamentalmente lassiguientes :

1. Seguridad, en ciertos casos este mtodo puede ser peligroso debido a laformacin de bvedas durante la evacuacin por gravedad delesponjamiento, puesto que los obreros confinados en la horizontalidad del

piso del mineral arrancado, pueden empezar a trabajar y serrepentinamente chupados por el derrumbe de estas bvedas. Tambin sepueden formar bvedas durante el perodo de vaciado del casern que, alderrumbarse, pueden daar el techo de la galera base en el caso quetenga techo artificial.

2. Dilucin de la ley, el Shkinkage implica, por lo general, una dilucin de la leydebido a que durante la fase de vaciado del casern se mezclancorrientemente zonas de estriles que se derrumban de las paredes. Esfrecuente que al final de la fase de vaciado sea necesario desechar capasde mineral de ley demasiado baja disminuyendo an ms la recuperacindel yacimiento.

3. La recuperacin del yacimiento no es muy buena por varias razones:

Este mtodo no se adapta bien a la explotacin de aquellas zonasmineralizadas secundarias que se forma alrededor de la mineralizacinprincipal.

La recuperacin de los pilares es muy difcil y hemos visto que estos pilaresson indispensables. Salvo en casos excepcionales, la recuperacin de unyacimiento de bastante importancia es del orden del 70 a 80 % con estemtodo de explotacin.


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Algunas especies de minerales se oxidan muy fcilmente provocandodificultades relacionadas con la recuperacin en planta. Conocemos varioscasos donde se puede apreciar una prdida de recuperacin de un 5% porsolo hecho de que los sulfuros metlicos se han oxidado.

4. La posibilidad de produccin instantnea es baja en la primera fase, debido aque se extrae solamente el 40% del mineral arrancado. Claro que una vezfinalizado el arranque de un casern, es posible la creacin de un ciclo deproduccin ms regular, compensado de este modo la baja produccin de uncasern en la fase de arranque con cada uno en la fase de vaciado.

5. La acumulacin de mineral arrancado en los caserones durante la primerafase y antes de alcanzar un ciclo regular de produccin, obliga a unainversin adicional necesaria para el arranque del 60% del mineral restantede esos caserones.

6. Por ltimo, es bastante engorroso controlar los costos y los rendimientos deeste mtodo de explotacin, debido a la influencia del mineral acumulado.

FORMAS DE DISMINUIR LAS DESVENTAJAS RELATIVAS A ESTE

METODO DE EXPLOTACION

Es posible la eliminacin parcial de estas desventajas, adoptando las siguientesmedidas:

1. Aumento de la velocidad de explotacin. Para ello, la solucin consiste entrabajar con caserones ms reducidos, aumentando tambin los lugares deperforacin. Efectivamente, si es posible explotar de manera ms rpida, seeliminan automticamente algunas de las desventajas, como son:

La oxidacin del sulfuro ser intensa y las paredes dispondrn de menostiempo en deformarse.

La fase de vaciado se puede comenzar antes y, por lo tanto, los interesesdel capital que representa este mineral acumulado, se aplican a un perodoms corto.

2. Disponer de mayores medidas de seguridad. En lo que a seguridad srefiere como en:

Sostenimiento de las paredes. Se debe suponer de antemano, que lascajas van a empujar el mineral arrancado y que, por lo general, se van aderrumbar parcialmente durante el perodo de vaciado.


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Formacin de bvedas. El otro factor importante en relacin con laseguridad, es el que se refiere a la formacin de bvedas en el mineralarrancado. La dificultad de escurrimiento de la saca proveniente de laescasa diferencia entre el tamao de los bolones y la reducida dimensindel casern.

UN CASERON ( fig. 1.1 )


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VARIOS CASERONES ( fig. 1.2 )


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Resumen del Mtodo

1. Geometra del Yacimiento Aceptable Optimo

Forma Cualquiera Tabular

Potencia Cualquiera >3m

Buzamiento >30 >601

Tamao Cualquiera Cualquiera

Regularidad Cualquiera Irregular

2. Aspectos Geotcnico Aceptable Optimo

Resistencia (Techo) >30 MPa >50 MPa

Resistencia (Mena) s/profundidad >50 MPa

Fracturacin (Techo) Alta-media Media-Baja

Fracturacin (Mena) Media-Baja Baja

Campo Tensional In-situ (Profundidad) Cualquiera

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