Clase02_2014_II Exploracion y Desarrollo

7/26/2019 Clase02_2014_II Exploracion y Desarrollo

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F.Grimaldo / Sept. 2014

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingeniera Geolgica Minera y MetalrgicaEscuela Profesional de Ingeniera de MinasMI 115 Mtodos de Explotacin SubterrneaCiclo 2014_II

PROGRAMAS DE EXPLORACION Y DESARROLLO

Por: Francisco Grimaldo


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EXPLORACION DE MINERAL

Las etapas de prospeccin y exploracin tienen largos periodos deinversin con altos riesgos de fallar. Sin embargo, son necesarioshacerlas para asegurar el futuro de una operacin minera.

Hemos visto en la clase de las etapas del proceso minero que unaoperacin minera es soportada por el esfuerzo conjunto de gelogos,ingenieros de proyectos, geoqumicos, mineros, metalurgistas,qumicos, abogados, y otros profesionales; que conducen a la decisinde convertir o no un yacimiento en mina.

Este proceso puede tener etapas de aceptacin y retroceso, declinar,abandonar o redescubrir y desarrollar la operacin, siendo esto funcindel cambio de muchas variables econmicas, sociales, legales,tecnolgicas, mejor conocimiento geolgico, etc.


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OBJETIVO DE LA EXPLORACION

El objetivo principal de la exploracin es encontrar depsitos demineral econmicos que incrementen el valor de la compaa a losaccionistas a base de un concepto de continuidad operativa.

Para una empresa minera establecida el objetivo de la exploracin esdescubrir o adquirir nuevas reservas y recursos minerales paraprolongar o incrementar la produccin o la vida de la mina.

En el caso de empresas individuales o de exploracin (juniors) elobjetivo puede ser buscar un deposito para la venta, o ingresar a un

joint venture con una empresa de operacin mas grande.


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Es difcil clasificar los yacimientos, ya que sabemos que un yacimiento esdiferente uno de otro, pero es necesario clasificarlos ya que ello nos permitirseleccionar los mtodos y hacer un modelo del diseo de la mina, as como unarazonable secuencia de explotacin, base fundamental de la planificacinminera.

Desde un punto de vista morfolgico, esto es de la forma del yacimiento y no desu tamao o situacin espacial, estos yacimientos mineros pueden serclasificados por sus caractersticas geomtricas en:

Isomtricos,montaosos y masivosSedimentarios.Horizontes o capasColumnares, filonianos, verticales y profundosComplejos.Escamas tectnicas.Varios.Estructuras intermedias de las anteriores y especialmente los

criaderos aleatorios del tipo stockworks

CLASIFICACION DE YACIMIENTOS Y PROGRAMAS DEDESARROLLO


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Isomtr ic osSon aquellos depsitos masivos con unas dimensiones ms o menosdel mismo orden, similares, en todas las direcciones, con unos elevados potencialesde recursos. Son los casos de las grandes reservas como las minas de hierro,depsitos de bauxita, etc. En general se caracterizan por ser minerales muyabundantes en la corteza terrestre y que aflorando o casi permiten una granexplotacin con larga vida y bajos costos.

Se podran incluir entre ellos los grandes yacimientos de minerales metlicos conmuy bajas leyes como los de cobre, piritas, zinc en formas de stockworks, quecitaremos tambin entre los aleatorios.


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Sedimentarios : Horizontes o capas:Son los depsitos preferentemente extendidosen dos de las dimensiones, y en el sentido normal una extensin o potencia muchoms reducida, aunque se llegaran a sumar todas las capas u horizontesmineralizados, lo que en general supone unos ms limitados recursos.

Son los casos de los yacimientos de carbn, fosfatos, sales, bauxita, etc.,generalmente con unas estructuras producto de una sedimentacin tranquila y regular,

aunque posteriormente hayan sido deformados por la tectnica. Se suelen clasificaren funcin de la inclinacin de los buzamientos en horizontales, inclinados a favor deladera o en contra de la ladera, lo cual es muy importante a la hora del desarrollo yexplotacin minera..


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Columnares: f i lonianos son aquellos depsitosque se extienden preferentemente enuna sola direccin, generalmente verticales o muy inclinados y en el sentido normaltienen una potencia limitada y una corrida extensa, y con un limitado volumen derecursos.

Son los casos de los filones de metales preciosos, de rocas industriales y de algunosminerales metlicos muy ricos, con una mayor o menor potencia.

Generalmente son formaciones de tipo gneo o hidrotermal y con una tectnica muyaccidentada. Han perdido parte de su importancia, no por su agotamiento enprofundidad, sino por su difcil mecanizacin, que los ha sustituido por otros depsitosen los que se puede aplicar mtodos ms mecanizados, aunque las leyes de losyacimientos sean mucho ms bajas.


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Complejos, cuando el depsito tiene unas dislocaciones o fallas geolgicas que lo doblan consinclinales y anticlinales sucesivos y que, evidentemente, se pueden dar en los anteriores,pero que fundamentalmente van a complicar la exploracin, la evaluacin de los recursos yposteriormente la explotacin y su planificacin.

Sin embargo cada da son ms abundantes, aunque solo fuera porque su complejidadfueron abandonados o no considerados viable en pocas anteriores y por tanto tienen unimportante futuro.

Estructuras intermediasde las anteriores, como las lentes o escamas, los filones, doblados,fallados o tectnicamente complicados e incluso invertidos.

Existe una muy variada representacin entre combustibles, metales o mineralesindustriales de estructuras cada vez ms difciles y complejas con unas gnesis mixtas dehidrotermalismo, tectnica y metamorfismo.


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CLASIFICACION CON RESPECTO A SU RELACION CON LA SUPERFICIE

Superficial o afloranteque han sido los ms abundantes hasta el siglo pasado eincluso actualmente dan lugar al gran uso del mtodo a tajo abierto.

Yacim ientos en ladera, tpico de las cuencas carbonferas donde la complicadatectnica los hizo aflorar.

Yacim ientos bajo el agua,que vendrn a ser el reto minero en el siglo XXI por la

explotacin en el fondo del mar y de lagos. Se han explotado hace tiempo, pero a pocaprofundidad, como es el caso de los aluviones de metales preciosos, graveras odiamantes

A su vez y en relacin con el relieve topogrfico, estos yacimientos pueden clasificarseo subdividirse en:

1) Llanos

2) Inclinados en colina3) Montaosos4) Bajo el agua (aluvial y submarina)


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La relacin entre la superficie topogrfica y la morfologa del depsito determina laforma de exploracin, el desarrollo, el mtodo de explotacin minera y las posibilidadesde una mayor o menor mecanizacin. La posicin relativa entre el depsito mineral y lasuperficie en cuanto a su profundidad permite clasificar los depsitos en:

Yacim ientos superficiales,que afloran o que estn a una profundidad pequea(hasta 50/100 m). Puede definirse como minera superficial. Son los casos de lamayora de las canteras.

Yacimientos profundo s, que aflorando o no, se extienden, para la mayor parte de susreservas, a profundidades superiores a los 100 m y que pueden hasta los 1 000 m. Esla denominada minera a cielo abierto.

En el caso del Per, algunos yacimientos de este tipo han sido explotados conmtodos subterrneos.

Para profundidades superiores y hasta los 4 000 m se utiliza la minera subterrnea,como es el caso de la minera de oro en frica del Sur.


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OBJETIVOS DE UN PROGRAMA DE DESARROLLO

Definir los principales criterios de los trabajos de desarrolloque se hacen a continuacin de la etapa prospectiva yexploratoria con el objeto de cubicar reservas en una minasubterrnea.

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Tipos de labores exploratorias

En esta etapa se hacen labores ms slidas y de mayor costo tales como:

Cortadas o cruceros

Galeras

Chimeneas

Piques

Con estas labores se pueden conocer mejor las leyes de mineral, el tipo demineralizacin, se pueden hacer pruebas metalrgicas.

Tipos de labores de desarrollo

Sirven para hacer un reconocimiento completo de las vetas y de loscuerpos mineralizados, se dimensionan y se obtienen muestrasrepresentativas de mineral.



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Crucero o cortada

Galera sobre mineral

Chimenea

Nivel inferior

Nivel Superior

Pique

Bocamina

Bocamina

Rampa

Representacin grafica de labores

exploracin y desarrollo



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1 Por qu hacer el programa de desarrollo?

2 Razones especficas para completar el programa de exploracin

subterrnea

3 Tipos de labores en los desarrollos

I. PROGRAMA DE DESARROLLO EN MINASSUBTERRANEAS



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1. POR QUE HACER UN PROGRAMA DE DESARROLLO?

El programa de exploracin necesita completarse con labores subterrneas.

Las minas con un buen programa de desarrollos tienden a tener mayoresxitos en su etapa de pre y produccin (mejor definicin de estructurasmineralizadas).

Para que un proyecto minero sea bankable, deben cumplirse los estndaresde la industria y las correctas prcticas de ingeniera, y dentro de ello serequiere un programa de exploracin y desarrollo subterrnea.



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Objetivo labores de desarrollo

- Acceso al personal y equipo a la zona mineralizada

- Tener una va para la extraccin de mineral

- Reconocer y dimensionar las estructuras mineralizadas

- Apertura permanente

- Preparacin para una futura explotacin- Cubicacin de reservas



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Espaciamiento entre los niveles a desarrollar

Minado convencional Niveles entre 30 a 60 metrosMinado mecanizado completamente Niveles entre 60 a 100 metros

Mientras ms chimeneas tengamos en la delimitacin del mineral tendremos una mayor certeza

de las reservas de mineral.

Espaciamiento entre niveles dedesarrollo

Del punto de vista econmicobuscaramos que sea el mayor pero delpunto de vista de la certeza conviene unmenor espaciamiento. Por lo que

debemos buscar un equilibrio.

H de 30 a 50 m

Nivel 1

Nivel 2

Nivel 3

Nivel 4

Chimenea

Mineral probado

Mineralprobable

Longitud tajeo

El avance de una chimenea ejecutada convencionalmente tiene un avance de unos 30 metros pormes, pero a medida que la longitud sea mayor el avance es mas lento. Se usa tambin equiposmecanizados para hacer chimeneas. Ejm. Raise Borer, Trepadoras, etc.

La longitud del tajeo tambin ha de determinarse, por lo que debemos hacer un anlisis tcnicoeconmico.



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Programas de desarrollo en mina subsuelo

Toneladas cubicadas (Probada/probable)Radio cubicacin = -------------------------------------------------

metros desarrollados

Vetas angostas: desarrollos intensos y grandes longitudes Rc = 15 a 30 t/m.l.Vetas de mayor potencia: Rc = 50 a 100 t/m.l.Cuerpos mineralizados: Rc = mayores a 100 t/m.l.

Mina nueva, Rc = reservas determinadas/longitud total labores exploratorias

Mina en operacin:

Rc = (Ganancia reservas/ao) / (labores desarrolladas/ao)

Saldo Reservas 2003 = Reservas 2003 Mineral extrado 2004 mineral desarrollos

Ganancia Reservas 2004 = Inventario Reservas 2004 Saldo de Reservas del 2003



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Poltica de desarrollos en mina subsuelo

Pueden adoptarse polticas conservadoras o agresivas.

Cuntos metros desarrollar?

Ejemplo.

Mina que produce 420 tpd, trabaja 350 d/ao = 147 000 tpa

Radio cubicacin = 70 t/m.l.

Poltica conservadora: Solo reponer reservas Rc = 147,000/70 = 2100 ml

Poltica crecimiento: Multiplicar reservas Rc = (147,000/70) x 1.3 = 2730 m.l.



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2. RAZONES ESPECIFICAS PARA COMPLETAR ELPROGRAMA DE EXPLORACION SUBTERRANEA

Confirmar las reservas de mineral existentes

Definir los lmites del cuerpo mineralizadoObtener datos geotcnicos

Obtener muestra compsito de mineral representativa del yacimiento.

Probar mtodos de minado

Medir los flujos de agua subterrnea

Delinear la exploracin futura

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2da

3ra

4ta

5ta

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7ta



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1ra. Razn especfica

Confirmar las reservas de mineral existente

Las perforaciones diamantinas desde superficie permiten una limitada medicin de lasreservas de mineral en tres dimensiones (3D).

Ningn depsito de mineral subterrneo puede ser clasificado como probado,si es que nose tiene las mediciones en 3D, por lo que se requiere confirmar la continuidad de los lmitesde mineral. Por ello son necesarias las labores exploratorias y desarrollo de manerasubterrnea.



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2da. Razn especfica

Definir los lmites del cuerpo mineralizado

La gran mayora de las perforaciones hechas desde superficie requieren distanciasconsiderables para alcanzar los depsitos mineralizados subterrneos. Estas distancias puedenocasionar desviaciones en los taladros.

Por lo tanto, se tiene que hacer las labores en el subsuelo para permitir la extraccin segura yeconmica del mayor porcentaje posible de las reservas identificadas, confiables e informacindefinitiva de las leyes y anchos

Estas desviaciones ocasionan inseguridad y distorsionan las interpretaciones geolgicas yllevan a errores en la delimitacin de los cuerpos mineralizados, sus tonelajes, leyes, lneas defallas, continuidad, etc. Con una informacin errada, los ingenieros que disean la mina podranoptar por seleccionar el mtodo de minado que no sea el apropiado.



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3ra. Razn especfica

Obtener datos geotcnicos

Algunos datos geotcnicos/mecnica de rocas pueden obtenerse de los cores detaladros de perforacin diamantina efectuados desde superficie; pero a veces ello no esposible (core es empleado para determinar leyes y hacer pruebas metalrgicas)

La informacin geotcnica requerida como la medicin de direccin y magnitud de tensionesdel suelo, puede ser solo completada en el subsuelo. Un programa de desarrollo desubterrneo proveera valores confiables: resistencia compresiva no confinada, mdulo deelasticidad (E), gravedad especfica (SG), work index (Wi),ngulo interno de friccin, ydensidad del mineral roto. Adems de los valores de RQD, los ndices de juntas (J), y el

factor de reduccin de esfuerzos (SRF) obtenidos de un apropiado core.

Estos datos, que describen las propiedades ingenieriles de las rocas son esencialespara eldiseo de mina subterrneo.



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4ta. Razn EspecficaObtener una muestra compsito de mineral representativadel yacimiento

Para una apropiada prueba metalrgica, se requiere grandes muestras y solo unaobtenida con trabajos subterrneos permitir que la muestra sea representativa del

yacimiento.

Las muestras compsito son importantes cuando se hacen pruebas sobre mineralesde mineraloga y metalurgia compleja. Una muestra representativa har que laspruebas sean significativas y obtener buena informacin de los posibles porcentajede recuperacin y grado del mineral en el proceso (i.e. molienda, fundicin yrefinera).

La muestra representativa tambin permitir la confirmacin futura de la distribucinde mineral y sus leyes.



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5ta. Razn especfica

Medicin de flujos de agua del suelo

Los mtodos usados para predecir los flujos de agua subterrneos desde los taladros deperforacin de superficie no son muy adecuados para obtener mediciones seguras quese requieren para determinar el diseo del bombeo subterrneo y los requerimientos dedrenaje de una mina.

Solo con las labores subterrneas se determinarn con mayor seguridad los flujos deagua y que los drenajes sean confiablemente determinados.



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6ta. Razn especfica

Pruebas de mtodos de minado

Las prcticas convencionales requieren la prueba de excavacin de un tajeo

subterrneo para obtener las muestras representativas bulk descritas anteriomente.

Analizando estas aberturas y sus resultados permitirn una correcta evaluacin de losmtodos de minado subterrneo: dimensiones, tipo de sostenimiento requerido paramantener la integridad estructural de las excavaciones (rock bolt, madera, etc.) y otros.

Se tiene que hacer un monitoreo para determinar la estabilidad de largo plazo. Los

resultados pueden ser ms tarde aplicados para establecer los criterios de soporte desuelo y los estndares para las operaciones subterrneas.



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7ma. Razn especfica

Delinear la exploracin futura

Con el programa de desarrollo ejecutado se tendr acceso a nuevas reas deexploracin futura.

Por lo que un programa de exploracin subterrnea est tpicamente diseado paracubrir extensiones adicionales de mineral y zonas satlites de mineralizacin quepueden no haber sido determinadas con la perforacin superficial.

Esto permite extender muchas veces la vida de la mina.



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3. TIPOS DE LABORES EN LOS DESARROLLOS

Cada tipo de labor de ingreso tiene un esfuerzo y gasto diferente en su ejecucin

El tipo y la ubicacin de la entrada de exploracin, cuando es una nueva operacin deberser seleccionada diligentemente para asegurar que ella no interferir con desarrollosfuturos, y determinar el valor potencial futuro para un posterior desarrollo.

Este mismo criterio se emplea en una operacin existente, buscar en lo posible que laslabores de desarrollo que se efectuarn, posteriormente no interfieran con las labores deproduccin o preparacin de nuevas reas o servicios existentes (ventilacin).

Los tipos de laborespueden ser:

Verticales(piques, inclinados, chimeneas) y/uHorizontales(galeras, cruceros, rampas)

de diferentes dimensiones, estando estas dimensiones sujetas al tamao de la operacin.



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LABORES VERTICALES

Piques verticales enmaderados con doscompartimientosAdecuados en lugares remotos, se hacen concomponentes portables. No son adecuados paraprofundidades mayores a 400 m y no tienen unacapacidad de izaje alta.

Piques verticales enmaderados con tres

compartimientosEs lo ms comn para un programa de exploracinsubterrneo mayor. Dos skips y alta capacidad de izaje.Puede ser usado como una acceso principal a la mina.La madera puede reemplazarse por acero. Adecuadopara depsito mineralizado que requiere un grandesarrollo lateral en la fase de exploracin y esdemasiado profundo para acarreo por rampas.

Piques circulares forrados con concreto(monoltico)Este tipo no es comnmente empleado como unaentrada para exploracin a menos que por anticipadolas condiciones del suelo se establezcan que son muypobres o que el pique es muy profundo. Es de altocosto y lenta profundizacin; problema deabastecimiento de concreto.

Camino Chute

ChuteChuteCamino



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LABORES VERTICALES (contina)

Piques circulares forrados con concreto (anillos

de concreto)Emplea un forro de concreto segmentado. Los anillosde aproximadamente 1.5 m de altura son puestos enla pared de la excavacin en centrosaproximadamente de 5 m. Los anillos de concretopueden ser menos costosos pero tiene una lentaprofundizacin.

Pique vertical Superficie circular descubiertaEn el pique vertical de superficie descubierta lasparedes son aseguradas totalmente con pernos deroca y pantallas a medida que avanza el pique. Esmenos costoso, pero menos seguro para profundizar.

Piques inclinados

Es raramente usado, excepto para dar acceso adepsitos en su parte inferior.

MINAS EN OPERACIN

Se emplean chimeneas de un nivel a otro (50 a 60 m)de uno, dos o tres compartimientos. Tambin puedenemplearse inclinados de corta longitud.

PIQUE CIRCULAR

ANILLADO



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LABORES HORIZONTALES

Entradas tipo rampa para tracklessEs la eleccin usual para cuerpos mineralizados poco profundos, particularmentecuando el mineral est buzando con mucha inclinacin. Hacer una rampa de granseccin debera ser considerada para acomodar equipo de acarreo con camiones. Sino, al menos el portal debera estar sobredimensionado.

Ingreso de acceso inclinadoEs similar a la rampa, excepto que debe ser dirigido en forma recta para acomodar lafaja transportadora. Para un cuerpo mineralizado ms grande, es a menudo el casoprctico alternativo a un pique. Se puede conectar a un pique o un molino cercano.

Ingreso con galeras tracklessEs una ventaja en terrenos de alto relieve. Similar a una rampa o inclinado, si esdirigido al cuerpo mineralizado, puede servir en el futuro como una va de acarreo otnel de drenaje.

Entrada dobleCuando se tiene problemas con un solo frente, la ventilacin y drenaje se provee conun segundo frente que va en forma paralela.

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CHIMENEA

DRAW POINTS

CUERPO

MINERALIZADO

GALERIA

PRINCIPAL

RAMPA

AUXILIAR

RAMPA

PRINCIPAL

CH. INCLINADA

CH. AUXILIAR

SUBNIVEL

GRAFICO CON LABORES DE

ACCESO PRINCIPALES

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II. PRESUPUESTO Y COSTOS DE DESARROLLO

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COSTOS DE EXPLORACION(1)

Los costos promedio de descubrir un deposito varan entre el 15 al20% de los ingresos brutos proyectados del deposito. Algunascompaas consistentemente estn en estos promedios, mientras queotras tienen xito a pesar de tener sustanciales gastos. Esto pareceestar en funcin al gerenciamiento de los programas de exploracin:

GROSS REVENUE FROMDISCOVERY ($)

COST OF DISCOVERY(1984-86) ($)

500 million 60-100 million

1,000 million 120-200 million

1,500 million 200-300 million

Distribution of exploration costs in the U.S. and Canada, 1980-1983 averaged:

Geological-Geochemical prospecting35%

Geophysics 5-15%

Drilling 30-35%

(1) Fuente: ROCKY MOUNTAIN MINERAL LAW FOUNDATION, Science and Technolo gy Ser ies, ANINTRODUCTION TO GEOLOGY AND HARD ROCK MINING, by Dr. Willard Lacy

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Consideraciones generales

Est en funcin al tipo de roca que se tiene y las dimensiones de la abertura

Costos de labor (Per) De 4,0 a 7,0 S$/hr

Costos de materialesMadera, rieles, aceroperforacion, dinamita, pernos,cemento etc.

Costos de energa Energa elctrica o diesel

Costo de operacin del equipo Depende del tipo de equipo

Costos de capital Del equipamiento a utilizarImprevistos 10 a 15%

Gastos generales y administracin 15 a 30% de lo anterior

Utilidad del contratista 5 a 10%

DESARROLLOS HORIZONTALES

Costos promedio US$/m

Seccin 2.4 x 2.7 m 350 a 600Seccin 4.0 x 4.0 m horizontal 800 a 1500

DESARROLLOS VERTICALES

Costos promedio US$/m

Chimenea 1.5 x 1.5 250 a 350

Chimenea Enmaderado 2 comp. 400 a 500

Raise boring 1 5 a 2 1 m diametro 700 a 1000

COSTOS DE DESARROLLOS HORIZONTALES YVERTICALES

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