Geometria Del Pit

CURSO MINERÍA A CIELO ABIERTO

TEMA 3: GEOMETRÍA DEL PIT

Apunte preparado por: Alejandro Cruzat G. Ing. Civil de Minas

Académico Escuela de Minas de La Serena

LA SERENA

MARZO 2010

DPTO. INGENIERÍA DE MINAS FACULTAD DE INGENIERÍA

UNIVERSIDAD DE LA SERENA

Alejandro Cruzat G. Curso Minería a Cielo Abierto Geometría del Pit

Depto. Ingeniería de Minas - Universidad de La Serena Página 2

3.1 Introducción.

Principal restricción operacional del Pit:

Garantizar la estabilidad de los sectores en explotación

Objetivo: mantener una geometría de diseño óptima

(máximo beneficio económico en función de un mínimo factor de riesgo de que ocurra algún siniestro geomecánico).

Parámetros geométricos relevantes del Pit: los ángulos de talud Hay un gran número de ángulos en el desarrollo de un Pit y que deben ser considerados: - durante toda la vida del proyecto y - a continuación de la finalización del mismo. 3.2 Características del Talud. Talud: ángulo formado entre una horizontal y la línea que conecta la pata con el tope de un corte o banco. Formas de medición del Talud: existen dos formas distintas de medir los ángulos de talud. En geomecánica se utiliza de pata a tope. En planificación se utiliza de pata a pata.

Importancia de los ángulos de Talud. Los ángulos de talud correspondientes al de Rajo Final y al del Banco tienen gran importancia en la determinación de los límites del rajo y los planes de explotación del yacimiento. Ambos ángulos son elegidos de tal manera que puedan satisfacer tanto las condiciones de estabilidad de las paredes como los resultados económicos de la explotación del yacimiento. El ángulo de talud de los bancos en trabajo deben satisfacer las condiciones de seguridad para los equipos y trabajadores.



3.3 Partes de un Banco.

3.4 Propósito de los bancos.

- Recibir el material que se desliza desde los niveles superiores y evitar que el mismo se deslice hacia abajo.

- Evitar la caída de bolones hacia los niveles inferiores.

- Lograr la mayor rentabilidad.

3.5 Tipos de ángulos. a) Ángulo de Talud del Banco (αααα): corresponde al ángulo formado por el borde de banco con

un plano horizontal. Representa la inclinación con que queda la pared (Talud) del banco.

Geometría segura de un banco mostrando el Ángulo de Talud de la pared del Banco.



b) Ángulo de talud total (Overall) o Angulo de Talud del Rajo Final: corresponde al ángulo

de inclinación con que queda la pared final del rajo respecto de un plano horizontal, incluyendo todas las singularidades geométricas existentes, formado por la línea imaginaria que une el tope o cresta del banco ubicado en el nivel superior más alto de la explotación con la pata del Banco ubicado en el nivel inferior del Rajo.

c) Ángulo de Talud Total con rampa incluida.

Banco más bajo

75 º

35 ̀

35 ̀

35 ̀

35 ̀

Tope Banco más alto

Angulo de Talud Total ó

Angulo de Pit Final

h

h

h

h

h

Pata Banco más bajo

75 º

35 ̀

35 ̀

35 `

35


Angulo de Pit Final

h

h

h

h

h

Rampa



d) Ángulo de talud inter-rampas y/o plataformas: Representa la inclinación con que queda

el conjunto de bancos que se sitúan entre una rampa (o plataforma) y la rampa (o plataforma) consecutiva. Este ángulo se mide desde la pata del banco donde se encuentra una rampa hasta la cresta del banco donde se encuentra la otra rampa o plataforma.

Ángulos de Talud Interrampas 1 y 2.

Tope Rampa

Rampa

100 ̀


Banco más bajo

75 º

35 ̀

35 ̀

35 ̀

35 ̀

h

h

h

h

h Ang. IR 2

Ang. IR 1



e) Avance de las paredes del Pit Operacional hacia el Pit Final Pit Final Topografía superficial Topografía explotada Aire Expansión 3 Expansión 2 Avance de las expansiones hacia el Pit Final Expansión 1 θθθθ ββββ αααα

αααα : Ángulo de Talud a Pit Final ββββ : Ángulo de la Expansión θθθθ : Ángulo de Trabajo

Obs.: Para llevar las paredes de trabajo al Pit Final, se van angostando las bermas de trabajo. Transición desde talud de trabajo a Pit Final: ∠∠∠∠ Pit Final ∠∠∠∠ Pit Final ∠∠∠∠ Pit Final



F 1 F 2

F 3

F 4 F 5



f) Catch Berm. Berma de seguridad, cada 4 -5 bancos normales, con un ancho 3 a 5 veces la berma normal de un banco explotado, C. Berm evita la caída hacia niveles inferiores de materiales rocosos que se desprenden de los niveles superiores o un evento. geomecánico imprevisto (cuñas o C. Berm volcamiento de bancos. No se usan como pistas de transporte Rampa de Transporte g) Ángulo de talud final para el talud con la incorporación de las rampas de transporte en las paredes del Pit y C. Berm. C. Berm

C. Berm Rampa de Transporte C. Berm C. Berm ∠∠∠∠ Pit Final

C. Berm Geometry



3.6 Efecto de la variación del ángulo de talud en el Pit. La variación (por pequeña que sea) del ángulo de talud en un Pit generará dos efectos directos: - Cambios en la estabilidad del talud y la explotación. - Cambios en los beneficios económicos de la explotación. En ambos casos, los estudios geomecánicos son fundamentales para decidir la variación. Por otra parte, toda modificación en el talud va a significar un cambio en la REM del Pit. Se pueden presentar distintas posibilidades, entre ellas: a) Aumento del ángulo de talud del Pit.

Significará una menor cantidad de estéril a remover para la extracción de la misma cantidad de mineral, e incluso se podría acceder a la extracción de otras reservas minerales las que antes no era posible extraer. Esto genera un aumento en los beneficios económicos de la explotación. Ahora bien, este incremento del ángulo de talud solamente será viable en el caso que las condiciones geomecánicas lo permitan.



b) Disminución del ángulo de talud del Pit.

Caso I: Manteniendo fijo el punto en el fondo del Pit y variando el talud, significará una mayor cantidad de estéril a remover y una cantidad extra de mineral a extraer.

Caso II: Modificando el punto en el fondo del Pit y variando también el talud, significará una mayor cantidad de estéril a remover y una menor cantidad de mineral a extraer.



3.7 Sectorización del Pit y sus ángulos. Dependiendo de la magnitud del rajo, la roca encajadora, estructuras, mineralización, etc., un Pit puede tener más de un ángulo en los distintos sectores de la mina. De tal forma, en el Pit se pueden encontrar: a) Ángulos en profundidad:

b) Ángulos en su extensión horizontal:

ROCA TIPO 2

ROCA TIPO 3

ROCA TIPO 1 A ngulo de Talud 1

Angulo de Talud 2

Angulo de Talud 3



3.8 Geometría en la operación del Pit. El movimiento de los equipos mineros, de todos los tamaños, al interior de un Pit, requieren de espacios físicos en ancho y largo suficientes como para su desempeño y movilización con seguridad, de tal forma que puedan cumplir sus funciones de diseño, evitando accidentes con otros equipos y/o a las personas, optimizando así la producción conjunta de la mina. La visualización en el tiempo de estos espacios, es responsabilidad del trabajo conjunto entre los ingenieros de planificación (largo plazo) y los ingenieros de operación (en el corto plazo), para los distintos trabajos planificados para el Pit. En el caso de los ingenieros operadores de la mina, sus responsabilidades abarcan todos los equipos e implementos que contribuyen a la producción de la mina (perforación, carguío, transporte, servicios, supervisión, abastecimiento de energía eléctrica, etc.), en su totalidad, tamaño, espacios de seguridad que van a necesitar para su trabajo, la secuencia de trabajo de los equipos, condiciones geomecánicas del sector donde se trabajará o pasarán los mismo, etc. Algunos de estos espacios geométricos son: - Accesos.

- Bermas.

- Cunetas.

- Pendientes.

- Cruce de Camiones o doble vía.

- Ancho máximo de expansión.

- Desfase entre palas.

- Ancho mínimo de operación (Perforación, Carguío y Transporte).

La visualización gráfica de estos espacios se realiza de acuerdo a diferentes criterios en las minas, para fines de este texto se utilizará la siguiente: Nivel 100

Tope Nivel 100

Nivel 90

Pata Nivel 80 Nivel 80

Rampa 70 - 80

Nivel 70



a) Acceso a Niveles En la explotación de un rajo abierto los accesos (rampas o accesos específicos) se visualizan de la siguiente manera:

En vista de planta:

NIVEL 370 Acceso al Nivel de Perforación Línea de Diseño Perforación Área de Perforación Frente de Carguío NIVEL 350 NIVEL 340 En vista isométrica:



b) Acceso a Pisos o niveles vírgenes. Nivel 1 h = 10 m Rampa 1 – 2 Cuerpo Mineral m = 8% Nivel 2 125 m Caso i) 1 2 3 4 5

Caso ii)

1

5

2 3 4

Caso iii)

1

2

3

4 5

Cuerpo Mineral

Representación de la expansión lineal de una frente de trabajo en un nivel nuevo. Isométrico en la Etapa 3:

Representación de la expansión circular de una frente de trabajo en un nivel nuevo. Isométrico en la Etapa 4:



c) Acceso a niveles en cerros.

Tractor iniciando cortes de acceso inicial.

Ensanche del corte con pala de balde chico o cargador frontal.

Secuencia de ensanche del banco para trabajo normal de carguío con palas de gran balde.



d) Rampas. Permiten la conexión de dos puntos de la mina con cotas topográficas diferentes, permitiendo el desplazamiento entre esos puntos de todo tipo de equipo: camiones, cargadores frontales, palas, equipos de servicio y menores, etc. El diseño de una rampa considera los siguientes datos: i ó m: pendiente máxima permitida (por los fabricantes) para el desplazamiento de maquinaria pesada. distancia vertical m = dist. Horizontal. h: diferencia de cota entre puntos por unir. a: ancho de seguridad, generalmente igual al de las rutas de transporte interior mina, sin embargo, en rampas en curva, este ancho debe incrementarse gradualmente hasta un 20% en su parte central con respecto a los extremos. Nivel 100 Longitud real Rampa 100 – 90 h = 10 m Nivel 90 m = 8% Longitud en planta Rampa en isométrico: Rampa en vista de planta:

a

a

1,2 x a



Se consideran los siguientes tipos de rampas: - Rampa de producción: permite el acceso a un nivel de producción. Las rampas de producción, generalmente se consideran como “rampas operacionales” y se construyen para ser usadas en cortos periodos de tiempo (semanas, meses o un par de años). La extracción de material de un nivel puede significar la construcción de varias de estas rampas hasta que sólo queda la correspondiente al camino o rampa del rajo final. Pueden llegar a tener hasta un 12% de pendiente para períodos muy cortos de tiempo. Períodos más largos deben tener entre 8 – 10%. Línea de Diseño a Pit Final Rampa 110 - 100 del Pit Final Nivel 100 Rampa Posición 1 Nivel 90 Nivel 100 Rampa Posición 2 Nivel 90 Nivel 90 Rampa Posición 3

Apertura del Nivel 90 c/rampa en posición 1

Ensanche del Nivel 90 c/rampa en posición 2

Nivel 90 explotado a Pit Final y c/rampa de acceso a Pit Final



- Rampa de transporte. Estas rampas se planifican para ser utilizadas por largos períodos de tiempo, se caracterizan por: - pendiente pareja en toda su extensión. - Ancho adecuado al doble tránsito de los equipos de mayor tamaño de la mina. - Tienen zanjas de desagüe y cunetas. - Mantención diaria. - Atención preferente de la supervisión mina así como de los equipos de servicio a la

operación: motoniveladoras, pechadores y camión regador. En la figura siguiente se puede apreciar un rajo con rampa principal de transporte y rampas a niveles de producción:



- Rampa del Pit Final La materialización de la rampa en el diseño de un rajo puede realizarse desde abajo hacia arriba, es decir tomando como punto de partida la pata del banco más profundo, lo que generaría una extracción extra de material al ampliarse el rajo o ensancharse más los bancos superiores (Corte). Fondo Pit Final (Económico) Caso i) Rampa desde el interior del nivel, con relleno Ensanche del Pit Caso ii) Rampa desde el exterior del nivel Ensanche del Pit Caso ii) Rampa desde el exterior del nivel con contra curva en la misma pared Ensanche del Pit

Fondo Pit Final

Fondo Pit Final

Fondo Pit Final

Fondo Pit Final



CAMBIO DE UN TALUD AL AGREGAR RAMPAS

A: Talud de la pared sin rampa de transporte B: Talud de la pared del pit con rampas de transporte

Superficie del terreno

B A

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