DISEÑO DE MINAS A TAJO ABIERTO

HUANCAYO 2012

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERU

FACULTAD DE INGENIERIA DE MINAS

ETAPAS DEL ESTUDIO DE DISEÑO DE TAJO ABIERTO

DATOS GEOLOGICOS

MODELO GEOLOGICO INVENTARIO DE MINERAL

MODELO ECONOMICO

DISEÑO DEL TAJO

EVALUACION DE LAS RESERVAS EXPLOTABLES

1. GEOMECANICA2. GEOSTADISTICA, OTROS

1. PRECIOS PREVISTOS2. COSTES MINEROS3. RENDIMIENTOS, OTROS

1. ANGULO DE TALUD2. ANCHURAS MINIMAS3. DISEÑO DE PISTAS4. RATIO MEDIO, OTROS

1. LEY DE CORTE2. RATIO LIMITE3. RECUPERACION4. DILUCION, OTROS

TECNICAS DE INTERPOLACION

CRITERIOS ECONOMICOS

OPTIMIZACION ECONOMICA

GOESTAT MINESIGHT

MAXIPIT-MINESIGHT

MINESIGHT - MAXIPIT - NPV

CRITERIO GEOMECANICOS

AUTOCAD - MINESIGHT

DATOS GEOLOGICOS1. GEOMECANICA2. GEOSTADISTICA, OTROS

TECNICAS DE INTERPOLACION

MINESIGHT

MODELO ECONOMICO

1. PRECIOS PREVISTOS2. COSTES MINEROS3. RENDIMIENTOS, OTROS

CRITERIOS ECONOMICOS

MAXIPIT

1. ANGULO DE TALUD

2. ANCHURAS MINIMAS

3. DISEÑO DE PISTAS

4. RATIO MEDIO, OTROS

CRITERIO GEOMECANICOS

AUTOCAD - MINESIGHT

DISEÑO DEL TAJO

EXCAVACION, TRANSPORTE Y DISEÑO DE EXPLOTACION SUPERFICIAL

TIPOS DE YACIMIENTOS

EXISTEN FUNDAMENTALMENTE VARIOS TIPOS DE YACIMIENTOS PARA EXPLOTACION

1. Apropiados únicamente para minería a cielo abierto

2. Al inicio minería a cielo abierto y luego con minería subterránea

3. Sólo para minería subterránea

4. Al inicio minería subterránea y luego con minería a cielo abierto

VENTAJAS QUE OFRECE LA MINERIA SUPERFICIAL

EN COMPARACION A LA MINERIA SUBTERRANEA:

• Alta productividad

• Mayor concentración de operaciones y gestión más sencilla de recursos humanos y materiales

• Mayor producción por explotación

• Menor inversión por tonelada producida

• Menores costes de operaciones por tonelada extraída

• Posibilidad de explotar con ratios de desmontes altos y yacimientos de baja ley

VENTAJAS QUE OFRECE LA MINERIA SUPERFICIAL

EN COMPARACION A LA MINERIA SUBTERRANEA:

• Mejor conocimiento geológico del yacimiento

• Menos limitación en el tamaño y peso de las máquinas

• Operaciones auxiliares y de mantenimiento más sencilla

• Mayor recuperación del mineral y menor dilución

• Mayor volumen de reservas disponibles para su explotación

• Yacimientos muy profundos respecto a la superficial o son demasiados pequeños, irregulares etc. Que lo hacen antieconómicos explotar por Tajo Abierto.

• Destrucción de la belleza natural del paisaje al realizar la excavación, contaminación (a veces) de los ríos la tierra y la atmósfera, etc.

• Imposibilidad de ampliar los tajos cercanos a la población.

• Las grandes voladuras en los tajos generan ondas longitudinales y vibraciones que provocan inestabilidad y rajaduras en paredes de edificios y casas en zonas cercanas a la mina.

DESVENTAJAS QUE OFRECE LA MINERIA SUPERFICIAL

EN COMPARACION A LA MINERIA SUBTERRANEA:

• Sin obtención de testigo

• Con obtención de testigo

Se emplean métodos de rotación con tricono, de martillo en fondo o en cabeza. La muestra está formado por detritus, es rápido y económico

Cuando se perfora con corana de diamantes.

PERFORACION DE SONDEOS

LOS SONDEOS MINEROS SE CLASIFICAN EN DOS GRUPOS:

MALLAS DE SONDEO

La malla de sondeos óptima será aquella que proporcione la mayor cantidad posible de información con el menos gasto posible en perforación.

Frecuentemente se plantean en tres etapas:

En la primera etapa se perforan 5 sondeos, en la segunda 15 y en la tercera etapa 31. En la etapa inicial la malla es irregular, mientras que en las dos siguientes se realizaron con mallas regulares.

MALLAS DE SONDEO

La malla de sondeos regulares son aquellas que en una vista de planta presentan un esquema geométrico: Rectángulos, Cuadrados, Triángulos o Polígonos.

Esquema de sondeo rectangular, en vista de planta, previsto para un yacimiento sedimentario

MALLAS DE SONDEO

Una alternativa a las mallas de sondeos regula res consiste en la localización de estos sobre secciones verticales, espaciados en éstas o aleatoriamente.

Sondeos dispuestos sobre una sección vertical del yacimiento y con una orientación normal a nivel mineralizado

En general la decisión sobre el tipo de malla de sondeo depende fundamentalmente, de las condiciones geológicas: si la variación vertical es pequeña en el yacimiento se usa una malla horizontal y si la variación es grande se utilizan sobre secciones

MUESTREO

Es una relativamente pequeña cantidad de material, tomada de acuerdo a un procedimiento sistemático, a partir de la cual se evalúan las características del conjunto al que representa.

El muestreo se realiza para establecer los controles de leyes.

El muestreo debe ser representativo, y debe cumplir los siguientes requisitos:

a) Como se va a tomar la muestra

b) La distancia entre muestras

c) La cantidad de material en cada muestra

MUESTREO

METODOLOGIA DE MUESTREO

Tipos de Muestreo

1. Ranurado continuo

2. Ranurado discontinuo

3. Muestreo a partir del material ya extraído

4. Muestreo en masa

5. Muestreo en sondeos

6. Control de leyes

7. Otros

Densidad del Muestreo (Métodos)

1. Coeficiente de Variación

2. Geoestadística

3. Correlograma

4. Diferencias Sucesivas

EVALUACION DE RESERVAS

Se trata de la cubicación de las reservas, es decir, definir cuanto donde y cómo están.

Permite avanzar las características generales del yacimiento en cuanto a las toneladas meta/mineral útil presentes, así como la morfología de los cuerpos mineralizados, lo que incidirá posteriormente en el método minero a elegir.

EVALUACION DE RESERVAS

METODOS CLASICOS

• Métodos de los perfiles y cortes

• Método de los polígonos

• Método de los triángulos

• Método de las matrices de bloques

• Método de las matrices de bloques

• Método de los contornos

• Método del inverso de la distancia

METODOS GEOSTADISTICOS

• Modelos de semivariogramas

• El krigeaje

• Varianza de la extensión en el modelo esférico

d1=45m

d3=28m

d2=25m

X

2.4%

3,7%

2,8 %

METODOS CLASICOS

Método del inverso de la distancia

METODOS GEOSTADISTICOS

Modelos de semivariogramas

SELECCIÓN DEL METODO DE EVALUACION

¿Cuál de los dos grupos de métodos es el mejor?

Los métodos clásicos se han estado utilizando hasta la irrupción de la Geoestadística.

Los métodos geoestadísticos son más complejos, tanto desde el punto de vista de su base teórica como por su desarrollo, son más adecuados que los clásicos siempre y cuando se cumpla lo siguiente:

1. El equipo de trabajo tenga la adecuada formación técnica sobre la Geoestadística.

2. La empresa posea el hardware y software necesario para su utilización.

3. El yacimiento esté situado con un número elevado de sondeos, preferentemente en direcciones determinadas, que permitan la obtención de un variograma.

4. Exista una variable regionalizada, por ejemplo la ley, que permita la obtención del variograma susceptible de modelizarse.

VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS METODOS CLASICOS

Ventajas

1. Facilidad de aplicación, comunicación y entendimiento

2. Facilidad de adaptación a todo tipo de mineralización

Inconvenientes

1. Se produce una sobrestimación de las reservas cuando se asignan altos valores de la ley a grandes volúmenes

2. El error puede ser grande si se aplica arbitrariamente

3. La ponderación por áreas o volúmenes es arbitraria y no óptima matemáticamente.

4. Se aplican leyes constantes a zonas determinadas, lo que puede no ser adecuado geológicamente si los sondeos son muy dispersos.

VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS METODOS GEOESTADISTICOS

Ventajas

1. Teóricamente se obtienen resultados matemáticamente óptimos

Inconvenientes

1. Son métodos más complejos

2. Los datos suelen ser escasos en los primeros estudios de viabilidad, por lo que es casi imposible obtener semivariogramas que permitan llevar a cabo una interpretación lógica.

3. El suavizado puede ser incorrecto, especialmente si existen zonas con baja o alta ley y/o los contactos geológicos juegan un papel predominante.

METODO DEL INVERSO DE LA DISTANCIA

Este método aplica un factor de ponderación a cada muestra que rodea el punto central de un bloque mineralizado.

Dicho factor de ponderación es el inverso de la distancia entre cada muestra y el centro del bloque, elevado a una potencia n, que suele tomar un valor entre 1 y 3 (3>n>1).

Sólo las muestras que entran dentro de una determinada zona de búsqueda son ponderadas de la citada forma.

METODO DEL INVERSO DE LA DISTANCIA

Los aspectos específicos a considerar son los siguientes:

1. Definición de los bloques de evaluación

2. Establecimiento del factor de ponderación

Su selección es arbitraria (1 -3)

3. Definición del área de búsqueda

Tamaño y forma se eligen arbitrariamente, se eligen círculos o elipsoides

METODO DEL INVERSO DE LA DISTANCIA

Una vez seleccionada la zona de búsqueda, por ejemplo un círculo, todos los sondeos incluidos en él entran a formar parte del proceso de estimación, a través de la fórmula:

ZB = (Z/din) / (1/di

n)∑ ∑

DONDE:

ZB = Estimación de la variable (ley acumulada de metal, espesor, etc.)

d = Distancia de separación

n = Como ya se comentó, suele tomar el valor de 2

METODO DEL INVERSO DE LA DISTANCIA

ZB = (Z/din) / (1/di

n)∑ ∑

DONDE:ZB = Estimación de la variable (ley acumulada de metal, espesor, etc.d = Distancia de separaciónn = Como ya se comentó, suele tomar el valor de 2

EJEMPLO: Calcular el valor de la ley en X a través del método del inverso a la distancia

d1=45m

d3=28m

d2=25m

X

2.4%

3,7%

2,8 %

SOLUCION:

ZX = [2.4(1/252) + 3.7(1/452) + 2.8(1/282] / [(1/252) + (1/452) + (1/282)] = 2.75 %

METODO DEL INVERSO DE LA DISTANCIA

SIMULITUD DE LOS VALORES QUE SE ASIGNAN A BLOQUES CONCENTRICOS

En la figura se muestra un área de búsqueda en la que se encuentran cuatro sondeos S1, S2, S4, S4

oA

B

Co S1

o S3

o S4o S2

A

B Co S1

o S3

o S4o S2 o

x x

x x

o

o o

Dis

cret

izac

ión

El resultado de la estimación es le mismo tanto para un bloque de

tamaño A como para los concéntricos B y C

El problema se soluciona con una discretización de

bloque, es decir la conversión de su superficie en un

número determinado de puntos

Se estima el valor de la variable para cada

uno de los puntos y se calcula su media

aritmética.

METODO DE LOS POLIGONOS

Este método suele utilizarse cuando los sondeos están distribuidos muy irregularmente. Es muy popular y, sin embargo. La experiencia dice que no es muy adecuado. Si el numero de sondeos es muy grande, se obtiene una excesiva cantidad de polígonos, mientras que si el número es pequeño se asigna un espesor a un área excesivamente grande (en ocasiones, incluso de kilómetros cuadrados).

METODO DE LOS POLIGONOS

El método consiste en construir una serie de polígonos en cuyos centros se encuentra un sondeo, asignando a cada polígono la ley y espesor del sondeo correspondiere, asumiendo, por tanto, que dicho espesor y ley permanece constante a través de todo el polígono.

METODO DE LOS POLIGONOS

Las reservas, se calculan individualmente para cada polígono y, posteriormente, el total como la suma de los diferentes polígonos

Polígono Área (m2) Volumen (m3) Mineralización (t) Cobre metal (t)

METODO DE LOS POLIGONOS

Ejemplo: En un prospección de un yacimiento se han realizado 6 sondeos, la posición de los sondeos se muestran en un archivo en AutoCad. La ley mínima de explotación es de 2% de cobre y los resultados de la testificación de los sondeos se muestra en la tabla siguiente:

Sondeo 1

Potencia 5

Ley media (%Cu) 3,3

Densidad g/cm3 3,2

Se pide:1. Cálculo de las áreas de cada polígono2. Determinación del volumen de los polígonos3. Cálculos de la toneladas de cada polígono4. Obtención de las tonelada de cobre metal de cada polígono.

METODO DE LOS POLIGONOS

Solución:

Polígono Área (m2) Volumen (m3) Mineralización (t) Cobre metal (t)

1 106.5009 532.5045 1704,0144 56,23

METODO DE LOS TRIANGULOS

Este método requiere la proyección, en un plano horizontal y vertical, de todas las intersecciones del cuerpo mineralizado, que debe tener una morfología más o menos tabular.

Es un método muy útil en fases de exploración, pues es rápido y, además, permite ir añadiendo nuevos valores a la estimación general sin que esto suponga rehacer todo lo anteriormente calculado, también evita, en gran parte, los errores de sobreestimación o infraestimación comentado en el método de los polígonos.

METODO DE LOS TRIANGULOS

El método consiste en ir uniendo los sondeos adyacentes para obtener triángulos, de tal forma que el resultado final es un conjunto de triángulos, para cada uno de los cuales se calcula los datos correspondientes l espesor y ley media.

A la hora de generar triángulos, se debe asegurar que los ángulos sea lo más cercanos a 60°.

METODO DE LOS TRIANGULOS

Ejemplo: En un prospección de un yacimiento se han realizado 6 sondeos, la posición de los sondeos se muestran en un archivo en AutoCad. Los resultados de la testificación de los sondeos se muestra en la tabla siguiente:

Sondeo 1 2 3 4 5 6

Potencia 5 5 5 5 5 5

Ley media (%Cu) 3,0 3,4 3,5 3.1 3,2 3,3

Densidad g/cm3 3,2 3,2 3,2 3,2 3,2 3,2

Se pide:1. Cálculo de las áreas de cada triangulo2. Determinación del volumen de los triángulos3. Cálculos de la toneladas de cada polígono4. Obtención de las tonelada de plomo metal de cada polígono.

METODO DE LOS TRIANGULOS

Solución:

Triángulo Área (m2) Volumen (m3) Mineralización (t) Cobre metal (t)

A 94.6167 473,0835 1513,8673 48,44

B 92.9839

C 91.4183

D 91.4782

E 88.9185

La ley media para los triángulos se puede obtener por dos caminos: (a) como la media aritmética de los tres valores (b) por la ponderación respecto a los ángulos

Triángulo A: (3,0 + 3,5 + 3,1)/3 = 3,2%