UNIVERSIDAD NACIONAL MICAELA BASTIDAS DE APURÍMAC

CARRERA PROFESIÓNAL DE INGENERIA DE

MINAS

CURSO : Metodología De Investigación.TEMA : Comparación De Métodos De Explotación para mejorar la productividad y optimización de costos.DOCENTE : ING.RUBEN ZULUAGAALUMNO : RODRIGUEZ JUAREZ, JORGE.FECHA : 19/05/14

ABANCAY – APURÍMAC2014

INSTITUCIÓN : UNAMBA.

TITULO : comparación de métodos de explotación para mejorar la productividad y optimización de costos.

ÁREA DE INVESTIGACIÓN:

El presente trabajo se desarrolla en base a un proyecto de cambio de método de minado. La mina chipmo actualmente se ve enfrentada a un problema de producción. Debido a que se necesita mejorar la producción total de la mina, se considera la posibilidad de aplicar el método tajeo por subniveles (SLS) dado que permite obtener mayores volúmenes a menores costos.

.FECHA DE PRESENTACIÓN : DICIEMBRE DEL 2013.

I. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.

1.1 DESCRIPCIÓN Y FORMULACIÓN DEL PROBLEMA.

La mina Chipmo actualmente se ve enfrentada a un problema de producción. Surge entonces la necesidad de elaborar un proyecto de aplicación de un método de minado que permita alcanzar las producciones trazadas, bajo esta premisa, y teniendo en cuenta las condiciones geológicas y mecánicas del depósito a evaluarse, es que se determinará la factibilidad del proyecto.El método Corte y Relleno es el método de explotación usado en todos los tajos de la mina Chipmo, la cual pertenece a la U.E.A Orcopampa. Este método no ha satisfecho la producción deseada. Radica ahí el motivo de cambio.

1.2 JUSTIFICACION DE LA INVESTIGACIÓN.

La mina Chipmo, de la Unidad Económica Administrativa Orcopampa de la Compañía de Minas Buenaventura, se planeó inicialmente extraer el mineral con el método de minado de uso común en la mayoría de tajos que conforman la mina: el método de Corte y Relleno Ascendente con Breasting. Sin embargo, la producción planeada no estaba siendo cumplida y se pronosticaba que esta situación no mejoraría. Es por ello que se contempló la alternativa de aplicar el método de minado de Tajeo por subniveles con el fin de cumplir con la producción programada. Este método posee la ventaja de obtener mayor producción en un menor tiempo. En este proyecto se analizan y comparan diferentes variables técnicas y económicas entre ambos métodos, análisis geomecánicos y comparaciones económicas que se presentan en las fases de preparación y extracción.

1.3 OBJETIVOS.

a) OBJETIVOS GENERALES.

Verificar la aplicabilidad del método de explotación tajeo por subniveles en el la mina Chipmo en el tajo 420-380 al compararlo con el actual método de explotación corte y relleno ascendente, para implementar y mejorar la productividad y optimizar los cotos.

b) OBJETIVOS ESPECIFICOS.

Describir de los aspectos geológicos de las zonas comprometidas en las que se desarrollará o implementará el método Tajeo por Subniveles.

Describir de los aspectos geomecánicos de las zonas comprometidas en las que se desarrollará o implementará el método Tajeo por Subniveles.

Comparar de costos entre los métodos Tajeo por Subniveles y Corte y Relleno Ascendente.

Comparar de la productividad entre los métodos Tajeo por Subniveles y Corte y Relleno Ascendente.

Comparar los costos de preparación de los métodos tajeo por subniveles y corte relleno ascendente.

II. MARCO TEORICO.

2.1 ANTESEDENTES.

Se expone resultados o avances ya realizados En la mina Chipmo, U.E.A. Orcopampa para aplicarlo en el tajo 420-380. El proyecto consiste en la comparación entre el método de minado Tajeo por Subniveles (SLS) y el método de explotación usado actualmente en los tajos de la mina Chipmo, que es el Corte y Relleno Ascendente

2.2BASES TEORICAS

2.2.1 GEOLOGÍA LOCAL

A cinco kilómetros al oeste de la histórica zona argentífera de Orcopampa (vetas Calera, Santiago y Manto) se encuentra el área aurífera de Chipmo, entre la quebrada Ocoruro y el río Chilcaymarca. La roca hospedante de las vetas principales de oro, cuyos nombres son Nazareno, Prometida y Natividad, se ha formado a partir de flujos y domos3 de composición dacítica, andesítica y cuarzo latita que pertenecen al complejo volcánico Sarpane.

2.2.2 GEOLOGÍA ESTRUCTURALLas vetas que conforman la Mina Chipmo se encuentran emplazadas en una zona de sistemas de fallamientos NE-SW, con buzamientos al sur en las vetas En las áreas de Orcopampa, Chipmo, Sausa y Umachulco, los patrones de fracturamiento a nivel regional y local son idénticos lo que haría presumir que todos fueron originados bajo un mismo evento tectónico.

2.2.3 GEOLOGIA ECONOMICA

La mineralización económica del área de Chipmo pertenece a un sistema epitermal del tipo de rellenos de fracturas. La mineralización de las vetas Nazareno, Prometida y Natividad de esta área consisten principalmente de oro nativo asociado a teluros, así como a cobres grises y pirita en estructuras de cuarzo lechoso, venas de dickita – alunita y bandas de baritina.

2.3 GEOMECÁNICA

2.3.1 CARÁCTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS DEL BLOCK A EXPLOTAR

Tabla Nº 1BUZAMIENTO DEL BLOCK 75°SE

RUMBO DEL BLOCK N40°E

POTENCIA DE VETA (m) 4,5

ALTURA DE BLOCK (m) 50

Altura medida (m) 40

Altura indicada (m) 10

LONGITUD DEL BLOCK (m) 200

2.3.2 ASPECTOS GEOLÓGICOS DEL BLOCK

Las estructuras mineralizadas están compuestas por estructuras bandeadas de cuarzo blanco. También la componen venillas de cuarzo gris en un 3%, venillas de pirita en un 5%. La alteración de la roca encajonante es argílica avanzada y silicificación moderada. En determinadas zonas la estructura se presenta como una matriz de cuarzo blanco circundando a fragmentos subangulados de cuarzo gris en un 5%. Las leyes encontradas en el block se detallan en la Tabla Nº 2.

Tabla N° 2: Leyes en el block

LEYES EN LA VETA

Ley en el polígono Este (Oz Au / TCS)0,530

Ley en el polígono Oeste (Oz Au / TCS)0,437

LEY PROMEDIO (Oz Au / TCS) 0,484

Se ha determinado que la roca encajonante en el tajo 420-380 es andesita.

Tabla N° 3: Características geomecánicas de la andesita

CARACTERÍSTICAS GEOMECÁNICAS DE LA ANDESITAPeso específico (g/cm³) 2,7

Porosidad (%) 10 a 15Resistencia a la compresión simple (kp/cm²)

Valores medios 2100 – 3200Rango de valores 1000 – 5000

Resistencia a la tracción (kp/cm²) 70

2.3.3 ASPECTOS GEOMECÁNICOS DEL BLOCK

El block presenta zonas definidas con respecto a la calidad de roca.En la caja techo se ha detectado un sistema de fracturamiento principal de orientación NE así como dos sistemas secundarios menores. Los valores de RMR se detallan en la Tabla Nº 4 a continuación.

Tabla N° 4: Rock Mass Rating del macizo rocoso y de la veta

RMR (ROCK MASS RATING) DEL MACIZO ROCOSOClase Calidad Valoración RMR

Caja techo III – B Media 41 a 45Caja piso IV –A Mala 35 a 39Mineral II – B Buena 62 a 70

2.4 SELECCIÓN DEL MÉTODO DE MINADO

Teniendo en consideración los datos geomecánicos y geológicos antes descritos se evaluará la factibilidad de aplicar el método de Tajeo por Subniveles o continuar con el método usado en toda la mina Chipmo, el Corte y Relleno. Para ello, se hace uso de un procedimiento numérico de selección que consiste en calificar cada parámetro del yacimiento de acuerdo al método que se está evaluando. Este método de evaluación fue extraído del texto “Explotación Subterránea: Métodos y Casos Prácticos”. Las siguientes tablas a continuación muestran las calificaciones que se deben asignar a los métodos de acuerdo a los parámetros del yacimiento.

Tabla Nº 5: Geometría del yacimiento y distribución de leyes

FORMAMasivo: Dimensiones similares en cualquier direcciónTabular: Dos dimensiones mucho mayores que la terceraIrregular: Dimensiones que varían a distancias cortasPOTENCIA DEL MINERALEstrecha: menor a 10 mIntermedia: Entre 10 y 30 mPotente: Entre 30 y 100 mMuy Potente: Mayor a 100 mINCLINACIÓNEchado: Menor a 20°Intermedio: Entre 20° y 55°Inclinado: Mayor a 55°DISTRIBUCIÓN DE LAS LEYESUniforme: Ley del yacimiento constante en cualquier punto de esteDiseminado: Leyes que presentan distribución zonalErrático: Leyes que cambian drásticamente de un punto a otro

Tabla Nº 6: Clasificación de los métodos de extracción minera en función de la geometría y distribución de leyes del yacimiento

Tabla Nº 7: Clasificación de los métodos atendiendo a las característicasGeomecánicas de la zona mineral

Tabla Nº 8: Clasificación de los métodos atendiendo a las características geomecánicas de la caja techo

Tabla Nº 9: Clasificación de los métodos atendiendo a las características geomecánicas de la caja piso

Tabla Nº 10: Significación de la valoración numérica para la selección del método minero

Aplicando entonces este método de valoración numérica al presente caso obtenemos lo señalado en la Tabla Nº 11.

Tabla Nº 11: Valoración del método Tajeo por Subniveles y Corte y Relleno de acuerdo a las características del yacimiento

Este primer análisis, que ha considerado factores netamente geológicos y geomecánicos, nos revela que es preferible continuar con la aplicación del método de Corte y Relleno. Sin embargo, la propuesta de la presente tesis de implementar el método de minado de Tajeo por Subniveles, toma en cuenta el empleo de un sistema de refuerzo de las paredes de los futuros tajos mediante cablebolt. La técnica de refuerzo de cablebolting asegurará evitar dilución del mineral por posibles desprendimientos de la caja piso la cual, de acuerdo a los datos de la Tabla Nº 4, es de mala calidad.Teniendo esto en consideración, e incluyendo los costos debidos al sistema de refuerzo que se invertirán en el método de Tajeo por Subniveles, se analizará, desde el punto de vista económico, la conveniencia sobre aplicar el método de Tajeo por Subniveles o en su defecto aplicar, en el tajo 420 – 380, el método que está siendo aplicado en la mayoría de los tajos de la Mina Chipmo, el Corte y Relleno Ascendente.

2.5 CÁLCULO DE LA DILUCIÓN Y RECUPERACIÓN PARA EL MÉTODO DE TAJEO POR SUBNIVELES.

La dilución depende de la selección del método de minado seleccionado así como de la disposición geológica y geométrica del yacimiento. El cálculo de la dilución obedece a la aplicación de las dos siguientes fórmulas:La primera (5.1.1), formulada por O’Hara en la década del 80. El valor de la dilución está expresado en porcentaje.

Donde:w: potencia de la veta en metrosβ : buzamiento, expresado en radianesk: constante del método de minado

La segunda (5.1.2), originada a partir del conocimiento de que la dilución es la porción de estéril o desmonte dentro del total extraído:

Donde:D: desmonte en metrosw: potencia de la veta en metrosD + w: ancho de minado en metros

Tabla Nº 12: Datos para el cálculo de la dilución en Tajeo por Subniveles

Potencia de veta (w) 4,5 MetrosBuzamiento (β) 75 Grados

Constante para TPS (k) 50

El valor de las constante k, para cada tipo de método de explotación minera, fue determinado por O’Hara basándose en una serie de estudios hechos en diferentes minas del mundo. Por ello, k para el Tajeo por Subniveles es 50 y para el Corte y Relleno es 25.

Tabla Nº 13: Dilución, desmonte y ancho de minado para Tajeo por Subniveles

Dilución (%) 24.4Desmonte (m) 1.5

Ancho de minado (m) 6.0

2.6 CÁLCULO DE LA DILUCIÓN Y RECUPERACIÓN PARA EL MÉTODO DE CORTE Y RELLENO ASCENDENTE

En la Tabla Nº 14 se proporcionan los datos para el cálculo de la dilución y en la Tabla Nº 15 se detallan los resultados obtenidos.Tabla Nº 14: Datos para el cálculo de la dilución en Corte y Relleno Ascendente

Potencia de veta (w) 4,5 MetrosBuzamiento (β)) 75 Grados

Constante para CRA (k) 25

Tabla Nº 15: Dilución, desmonte y ancho de minado para Corte y Relleno Ascendente

Dilución (%) 12.2Desmonte (m) 0.6

Ancho de minado (m) 5.1

2.7 CÁLCULO DE RECURSOS Y RESERVAS PARA EL MÉTODO DE TAJEO POR SUBNIVELES Y CORTE Y RELLENO ASCENDENTE

Antes de presentar los resultados productos de los cálculos previos es necesario tener en cuenta los siguientes datos mostrados en la Tabla Nº 16 que servirán para el cálculo de recursos y reservas.

Tabla Nº 16: Características de la veta

CARACTERÍSTICAS DE LA VETALargo del cuerpo 200 metrosAlto del cuerpo medido 40 MetrosAlto del cuerpo indicado 10 MetrosPotencia 4,5 MetrosBuzamiento 75ºDensidad del mineral 3 TM/m³Densidad de desmonte 2,7 TM/m³

Además, de acuerdo a los estudios realizados por la compañía canadiense J.S. Redpath Ltd en el año 1986, las recuperaciones en minas metálicas explotadas subterráneamente para los métodos de Tajeo por Subniveles y Corte y Relleno Ascendente se muestran en la Tabla Nº 17.

Tabla Nº 17: Recuperaciones mineras para los métodos Tajeo por Subniveles Stoping y Corte Y Relleno según J. S. Redpath Ltd.

Método de Explotación Recuperación MineraTajeo por Subniveles 86,5%

Corte y Relleno 94,0%

Tabla Nº 18: Reservas obtenidas luego de aplicar una recuperación minera de 86,5% para el método de Tajeo por Subniveles

TMReservas Probadas 120559Reservas Probables 30140

Tabla Nº 19: Reservas obtenidas luego de aplicar una recuperación minera de 94,0% para el método Corte y Relleno Ascendente

TMReservas Probadas 114217Reservas Probables 28554

2.8 PRODUCTIVIDAD PARA EL MÉTODO DE MINADO TAJEO POR SUBNIVELES

Se consideró para los cálculos las siguientes atingencias sobre los regímenes laborales que se detallan en el cuadro a continuación.

Tabla Nº 20: Datos previos para el cálculo de las productividades en ambos métodos de minado en el tajo 420-380

Días/mes 25Guardias/día 2Hora/guardia 8

De la Tabla Nº 21 se puede rescatar diferentes valores de productividad de acuerdo a la precisión que uno desee manejar.

Tabla Nº 21: Productividad empleando el método Tajeo por Subniveles en el

Tajo 420-380PRODUCTIVIDAD DEL MÉTODO TAJEO POR

SUBNIVELESLongitud de panel 100 metrosAncho de minado 6,0 metrosLongitud de perforación 10 metrosNúmero de taladros perforados

236

Metros perforados 2360Metros perforados por día 160Días para perforar el panel 15Volumen del panel 5952,5 m³Densidad de la roca 3 TM / m³Tonelaje del panel 17857,5 TMTM / día 1210,7TM / mes 30267,0m³ volado / mes 10089,0TCS / mes 33363,9TCS / día 1334,6TCS / h 83,4

2.9 PRODUCTIVIDAD PARA EL MÉTODO DE MINADO CORTE Y RELLENO ASCENDENTEHaciendo uso de los valores citados en la Tabla Nº 20, ya que se consideró emplear el régimen laboral actual en los trabajos operativos de la mina, se obtuvo los valores de la Tabla Nº 22.Tabla Nº 22: Productividad del método corte y relleno ascendente en el tajo420-380

PRODUCTIVIDAD DEL MÉTODO TAJEO PORSUBNIVELES

Número de taladros perforados

27

Longitud de perforación 2,4 metrosMetros perforados por guardia 65,8Longitud de avance 2.3 metrosDiámetro de perforación 0.035 metrosAncho de sección 5.1 metrosAlto de sección 2.4 metrosVolumen roto 28.1 m³Densidad de la roca 3 TM / m³Tonelaje a romper por guardia 84.3 TMTM / día 168.6TM / mes 4215.7m³ volado / mes 1405.2TCS / mes 4647.0TCS / día 185.9TCS / h 11.6

3. COMPARACIÓN DE COSTOS DE EXPLOTACIÓN DE MINA ENTRE EL MÉTODO TAJEO POR SUBNIVELES Y EL CORTE Y RELLENO ASCENDENTE

El resultado de ambas comparaciones se muestra en la Tabla Nº 26 a continuación:

Tabla Nº 23: Costos de explotación mina en ambos métodos de minado considerados

De los resultados obtenidos se observa que el costo de explotación mina para el método de Tajeo por Subniveles representa aproximadamente un 90% del costo de explotación del Corte y Relleno.

4. EVALUACIÓN ECONÓMICA PARA DETERMINAR LA APLICACIÓN DE LOS MÉTODOS DE MINADO

Antes de realizar la evaluación económica para la aplicabilidad de un método u otro, se introducirá algunos datos previos que servirán para la realización de los cálculos pertinentes.Es necesario conocer los tonelajes con los cuales se determinarán las ventas que producirán ambos métodos. En las tablas Nº 18 y 19 se detallaron ya esos.

Tabla Nº 24: Reservas Probadas obtenidas utilizando el método de Tajeo porSubniveles y Corte y Relleno Ascendente Reservas Probadas (incluida la recuperación minera)

TCS/mes TM/mesTajeo por Subniveles 33364 30267Corte y Relleno Ascendente 4066 3689

COMPARACIÓN DE COSTOS ENTRE SUB LEVEL STOPING Y CORTE YRELLENO ASCENDENTE

COSTO ($ / TCS)

ACTIVIDADSUB LEVEL

STOPING

CORTE YRELLENO

ASCENDENTE

Perforación y voladura 3.12 4.19Sostenimiento 10.14 12.77Limpieza y acarreo 1.60 0.80TOTAL COSTO DE EXPLOTACIÓN EN EL TAJO 420-380

14.86 17.76

COSTO ($ / TCS)

PERSONALSUB LEVEL

STOPING

CORTE YRELLENO

ASCENDENTE

Perforista Cabletec 0.07Perforista Jackleg 0.43Ayudante 0.34Ayudante 0.05Ayudante Servicios 0.05 0.34Operador Scoop 0.06 0.43Operador Dumper 0.06 0.43TOTAL COSTO PERSONAL 0.29 1.98

COSTO ($ / TCS)

ITEMSUB LEVEL

STOPING

CORTE YRELLENO

ASCENDENTE

Relleno 2.0 2.20

COSTO ($ / TCS)

ACTIVIDADSUB LEVEL

STOPING

CORTE YRELLENO

ASCENDENTE

Izaje por pique 1.0 1.0Servicios auxiliares (15% del costo de explotación)

2.23 2.66

Costo de transporte de pique a cancha de acopio

1.0 1.0

Blending de mineral en cancha de acopio

1.24 0.70

Transporte de cancha de acopio a planta

4.60 4.60

TOTAL DE COSTOS DE SERVICIOS,CARGUÍO Y TRANSPORTE EN

SUPERFICIE

10.07 9.96

COSTO ($ / TCS)

ACTIVIDADSUB LEVEL

STOPING

CORTE YRELLENO

ASCENDENTE

Preparaciones 2.42 1.18

COSTO ($ / TCS)

SUB LEVELSTOPING

CORTE YRELLENO

ASCENDENTE

COSTO TOTAL DE EXPLOTACIÓN MINA ($ / TCS)

29.64 33.07

Haciendo uso de las Tablas Nº 20, 21 y 22 obtenemos la Tabla Nº 25 en la que obtenemos los periodos de explotación ya sea para un método o para otro.Estos periodos dependen de la producción mensual que permitan llevar a cabo las características de cada método.Tabla Nº 25: Reservas Probadas, Producción Mensual y Tiempo de Explotación del tajo 420-380 para los métodos de minado considerados

Sub Level StopingCorte y Relleno

AscendenteReservas Probadas ( TCS ) 132894 125903Producción Mensual (TCS / mes) 33364 4647Meses de Explotación 4,0 27,1

Básicamente, aplicando el método de Tajeo por Subniveles, el tajo estaría consumiéndose al cabo de 4 meses cumpliendo con las expectativas de producción a corto plazo que requiere la empresa. Por otro lado, tomaría un tiempo de 27 meses consumir las reservas usando el método de Corte y Relleno. No obstante, no se debe olvidar que a estos periodos de tiempo, debe añadírseles el tiempo que tomará ejecutar la preparación de cada labor.

III.HIPÓTESIS Y VARIABLES

4.1 Formulación de hipótesis

a. Hipótesis general

El cambio de método de explotación de corte relleno ascendente a tajeo por subniveles resolverá el problema de producción.

b. Hipótesis especifico. La explotación con el método tajeo por subniveles aumentara la producción

requerida y se optimizara los costos de producción.c. Variables Independientes

Métodos de explotación.

Factores geológicos.

factores topográficos.

geomecánicas

c. variables dependiente

costos de operación.

costos de producción.

fisuras, grietas, fallas,

inclinación, buzamiento.

VI.METODOLOGÍA

5.1. Tipo y nivel de investigación.

El tipo de metodología que se aplicó para este trabajo de investigación es de tipo descriptivo aplicativo.

5.2. POBLACION Y MUESTRA.

5.2.1 POBLACION. El estudio se realiza La Unidad Minera Orcopampa se encuentra situada en el Departamento de Arequipa, Provincia de Castilla, Distritos de Chilcaymarca, en donde se ubica el área de mina Chipmo.

5.2.2 MUESTRA. La muestra se tomo en la mina CHIPMO en el tajo 420-380 .

V. ADMINISTRACION DEL PROYECTO.

6. TABLA DE CRONOGRAMACION DEL PROYECTO

Nº ACTIVIDADES AGOSTO SETIEMBRE OCTUBRE DICIEMBRE1 Recolección de la información disponible X    2 Estudio del material teórico X    

3 Discusión del problema   X  4 Experimentación   X  

5 Procesamiento y análisis     X

6 Informe final     X X

6.1 PRESUPUESTO. El presupuesto durante el trascurso de la investigación se presenta en la siguiente tabla:

DESCRIPCIÓN UNID. CANTID.PRECIO (S/.)

TOTAL (S/.)

Material de Escritorio  1 1  20 20.00

Papel bond 200 200 0.1 20.00Fotocopias 60 60 0.1 6.00USB 1 1 30 30.00Impresión 30 30 0.1 3.00Servicios(hospedaje) 2 3 45 45.00Movilidad 4 4 100 400

TOTALS/. 284.00

VI.CONCLUCIONES

El método de Tajeo por Subniveles con refuerzo de Cablebolt es el método más adecuado a emplearse para la explotación en el tajo 420-380 desde el punto de vista geomecánico pues permite la estabilidad de las cajas piso y techo que encierran al mineral.

Aplicando el método de Tajeo por Subniveles, el tajo estaría consumiéndose al cabo de 4 meses cumpliendo con las expectativas de producción a corto plazo que requiere la empresa. Por otro lado, tomaría un tiempo de 27 meses consumir las reservas usando el método de Corte y Relleno.

Se concluye que el costo de explotación con el método de Tajeo por Subniveles representa aproximadamente un 90% del costo de explotación del Corte y Relleno.

VIII.BIBLIOGRAFÍA

KONYA, C. Y ALBARRÁN, E. (1998): “Diseño de voladuras”.

MILLÁN, A. (1998): “Evaluación y factibilidad de proyectos mineros”.

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO – PUNO (1999): “Explotación subterránea”.

tesis para optar el título profesional de ingeniero de minas Luis Daniel Gutiérrez.

SOCIETY FOR MINING, METALLURGY AND EXPLORATION (2001):“Underground mining methods: Engineering fundamentals and internationalcase studies”.

IX.ANEXOS

Lámina N° 1: Ubicación y vías de acceso a la U.E.A Orcopampa