Evol Met Explot El Teniente(PCavieresR)

Programa de Especializacin en Innovacin TecnolgicaGeomecnica y Geotecnia Aplicada a la Minera

Curso # 5

Gestin de la Innovacin Tecnolgica

Mdulo I

(24 al 28 de Mayo de 1999)

T A R E A

Preparada por : Patricio Cavieres RojasCodelco Chile - Divisin El Teniente

23 de Julio de 1999

Profesor : Dr. Mario Waissbluth

Evolucin de los Mtodos de Explotacin en la Mina El Teniente

Resumen

La Mina El Teniente inici sus operaciones en forma industrial en el ao 1906 y,desde entonces, se han empleado diferentes mtodos de explotacin, los que vandesde el Realce sobre Mineral combinado con Hundimiento de Pilares(Shrinkage Stopping & Pillar Caving) hasta el Hundimiento de Bloques (BlockCaving) actual, todos ellos utilizados en sectores productivos emplazados enmineral secundario.

Posteriormente, como consecuencia del cambio de las propiedades fsico-mecnicas de la roca y de la profundizacin de los sectores productivos, laexplotacin de las reservas de mineral primario (con menor ley; ms rigidez,mayor dureza y fragmentacin ms gruesa que el mineral secundario) hasignificado mecanizar las operaciones mineras. Esta situacin llev a que elmtodo de Hundimiento de Bloques utilizado en mineral secundario, cuyacaracterstica principal era el traspaso manual o semi-mecanizado, evolucionarahacia el Hundimiento de Paneles (Panel Caving) con traspaso mecanizado eincorporacin continua de rea hundida a la produccin.

En el mtodo de Hundimiento de Paneles se han desarrollado dos variantes demecanizacin: una con traspaso va equipo LHD (Load-Haul-Dump) que se hausado desde 1982 en el primer sector productivo que ha explotado mineralprimario en El Teniente (caso del Ten-4 Sur), y otra variante, introducidaposteriormente, que usa Martillos Picadores en el Punto de Extraccin del Nivelde Produccin (caso del Ten-3 Isla Martillos).

Desde el punto de vista de la secuencia operacional de explotacin, tambinexisten dos variantes en el Hundimiento de Paneles: una denominadaConvencional que corresponde a una secuencia de Desarrollo y Construccin delas Galeras del Nivel de Produccin Socavacin del Nivel de Hundimiento Extraccin del Mineral, que se ha aplicado en el sector Ten-4 Sur antes sealado,y otra denominada Hundimiento Previo (Pre-Undercut) que corresponde a unasecuencia de Socavacin del Nivel de Hundimiento Desarrollo y Construccinde las Galeras del Nivel de Produccin Extraccin del Mineral, actualmenteutilizada en el sector Esmeralda.

Finalmente, se incluye el mtodo denominado Macrozanja el cual se encuentraen la etapa de Ingeniera de Detalle para realizar un pilotaje a escala industrial enel sector Diablo-Regimiento (bajo el Ten-4 Fortuna) de la Mina El Teniente.

El propsito de este trabajo es destacar las innovaciones existentes entre losmtodos de explotacin utilizados histricamente en la Mina El Teniente,indicndose las razones (cuando son conocidas) que motivaron los respectivosquiebres tecnolgicos en el proceso evolutivo asociado a estos mtodos.

Evolucin de los Mtodos de Explotacin en la Mina El Teniente

Contenido

1. Antecedentes Generales de la Mina El Teniente

1.1. Resea Histrica1.2. Geologa y Geotecnia del Yacimiento1.3. Fundamentos de los Mtodos de Hundimiento1.4. Mtodos de Explotacin en la Mina El Teniente

2. Mtodos de Explotacin utilizados en la Mina El Teniente

2.1. Mtodo combinado Shrinkage Stopping & Pillar Caving

2.1.1. Shrinkage Stopping2.1.2. Pillar Caving

2.2. Mtodo Block Caving

2.2.1. Sin Pilar de Proteccin2.2.2. Con Pilar de Proteccin2.2.3. Mtodo Actual con Sistema Buitras2.2.4. Mtodo con Sistema Scrapers

2.3. Mtodo Panel Caving

2.3.1. Panel Caving Convencional

2.3.1.1. Con traspaso va equipo LHD2.3.1.2. Con Martillos Picadores en el Punto de Extraccin2.3.1.3. Con Hundimiento Forzado

2.3.2. Panel Caving con Hundimiento Previo

2.3.2.1. Versin sector Esmeralda

2.4. Macrozanja: Mtodo combinado Sublevel Caving & Panel Caving

3. Anlisis de las Innovaciones Tecnolgicas

4. Conclusiones

5. Bibliografa

1. Antecedentes Generales de la Mina El Teniente

1.1. Resea Histrica

La Mina El Teniente se encuentra ubicada en la Cordillera de los Andes a 63 Kms hacia elNoreste de la ciudad de Rancagua, entre las cotas aproximadas 1.980 msnm (actual nivelde transporte principal) y 2.625 msnm (rea ms alta de la mina).

De acuerdo a antecedentes histricos, este yacimiento de cobre fue descubierto por unoficial espaol fugitivo en los aos 1800, siendo los primeros registros de explotacin en elao 1819, inicindose desde ese ao la explotacin del yacimiento en forma ms o menoscontinua. El mineral de mayor ley era escogido a mano y transportado en animales. Lazona ms importante de explotacin estaba en un sector denominado Fortuna.Posteriormente, alrededor del ao 1900, agotndose las reservas de mineral de alta leypara continuar la produccin, los propietarios contrataron los servicios del Ingeniero deMinas italiano Marcos Chiaponni, quien inspeccion el yacimiento y recomend lainstalacin de una planta concentradora. Debido a la falta de recursos de los propietarios,se busc financiamiento en Europa pero no hubo favorable acogida en ellos. En el ao1904 se interes W. Braden de EE.UU. y conjuntamente con E. W. Nash formaron laprimera compaa propietaria de El Teniente denominada Braden Copper Company. Enun principio se construy un camino para carretas y una planta concentradora. El ferrocarrilentre Rancagua y el campamento minero de Sewell fue construido entre 1906 y 1911, ydurante ese perodo de tiempo los concentrados de cobre fueron enviados en carretas alpueblo de Graneros. En 1908 el Grupo Guggenhein tom el control de la propiedad yaument la capacidad de la planta concentradora. En 1915 la Kennecott CopperCorporation adquiri los derechos. Cuando el nico Concentrador estaba en Sewell selleg a producir hasta 36.000 toneladas diarias de mineral proveniente de la mina.

En Abril de 1967, el estado chileno adquiere a la Braden Copper Company el 51 % de lapropiedad del yacimiento constituyndose la Sociedad Minera El Teniente. Bajo esteconvenio, a contar del ao 1970 se materializ una gran expansin de la mina en conjuntocon la construccin de una nueva planta concentradora en Coln aumentando laproduccin total a 63.000 toneladas de mineral por da. Segn una Reforma Constitucional,el 11 de Julio de 1971 la Mina El Teniente pasa a ser propiedad de todos los chilenos.Posteriormente, el ao 1976, se forma la Corporacin Nacional del Cobre de Chile(CODELCO), de la cual pasa a conformar la Divisin El Teniente. Hoy la produccin de lamina bordea las 100.000 toneladas de mineral por da, y se tiene considerado aumentarhasta 126.000 toneladas por da en un futuro plan de expansin. Hasta el ao 1975, lamina haba extrado 500.000.000 de toneladas de mineral, y entre ese ao y 1995 seextrajeron otras 500.000.000 de toneladas. El plan minero de los prximos 25 aos estimaextraer 1.400.000.000 de toneladas, siendo las reservas de cobre reconocidas de esteyacimiento las mayores en el mundo.

1.2. Geologa y Geotecnia del Yacimiento

El Teniente es uno de los mayores depsitos de cobre, tiene sus orgenes por elemplazamiento de varios cuerpos instrusivos y brechas hidrotermales en las rocasvolcnicas Andesticas de la formacin Farellones de la edad del Mioceno. En la zonacentral del yacimiento se emplaza una compleja megaestructura denominada BrechaBraden o Pipa, cuyo borde corresponde a una Brecha Marginal. Los tipos de roca msimportantes del yacimiento son la Andesita, Diorita, Dacita y Brechas. Dentro de este tipode litologas se encuentran variados macizos rocosos con diferentes grados defracturamiento y propiedades geomecnicas particulares, existiendo una gran diferenciaentre la roca secundaria y la primaria.

Esquemticamente, el yacimiento est conformado por un cuerpo central estril, degeometra similar a un cilindro en posicin vertical, denominado Pipa con 1.000 a 1.200 mde dimetro, rodeado de mineralizacin en una extensin radial variable entre 400 y 800 m.La roca predominante es la Andesita, en el lado Norte existe un cuerpo de extensin Norte-Sur que es la Dacita y en el lado Sureste un gran cuerpo de Diorita, tambin existenpequeas intrusiones de Diorita en el lado Noreste y Este.

Desde el punto de vista del tipo de roca, secundaria y primaria, las alturas de columnaprimaria crecen desde el lado Norte hacia el lado Sur del yacimiento, existiendo unadepresin en el lado Sureste correspondiente a una isla de roca secundaria. Por talmotivo se ha explotado con mtodos de Hundimiento de Bloques a cotas bajas en elextremo Noroeste (2.200 msnm) y a altas elevaciones hacia el lado Sur (2.625 msnm). Seexcepta el lado Sureste en que parte de este sector fue explotado a la cota 2.400 msnm.De igual manera, toda la explotacin futura proyectada bajo la cota 2.200 msnm ser slocon columnas completamente emplazadas en mineral primario.

Otra caracterstica importante, es que el borde de la Pipa presenta una alta ley, pero tieneuna baja hundibilidad espontnea y granulometra bastante ms gruesa, que al explotarsecon mtodos de hundimiento gravitacional tipo Block Caving presenta una muy bajaproductividad. Sin embargo, en esta Brecha Marginal la aplicacin de variantes dehundimiento forzado usando tronadura han resultado exitosos.

1.3. Fundamentos de los Mtodos por Hundimiento

Dado que los mtodos de explotacin utilizados actualmente en la Mina El Tenientecorresponden a tcnicas de hundimiento gravitacional masivo de bloques o paneles, esimportante explicar en forma clara y simple los conceptos en que se basan dichas tcnicas.

El mtodo de explotacin de Hundimiento de Bloques o Paneles, en su forma ms sencilla,puede definirse como el conjunto de operaciones mineras destinadas a cortar la base desostenimiento de un bloque o panel de mineral, asegurndose que no queden puntos deapoyo, de tal forma que la base inferior de dicho bloque o panel se comporte como unaviga (simplemente apoyada o empotrada en sus extremos), y la accin de las fuerzasexternas, principalmente la gravitacional, produzcan una primera socavacin yposteriormente el desplome completo del bloque o panel, de tal manera que los fragmentosde mineral generados debido al progreso del hundimiento en altura puedan ser manejadosy transportados de acuerdo al diseo minero del sector productivo en cuestin.

1.4. Mtodos de Explotacin en la Mina El Teniente

Desde que la Mina El Teniente inici sus operaciones en forma industrial en el ao 1906,se han empleado varios mtodos de explotacin, destacndose una diferencia relevanteentre aquellos utilizados en mineral secundario y los aplicados en mineral primario, debidoel alto grado de mecanizacin existente en estos ltimos.

Adicionalmente, y debido a la competitividad del mercado cuprfero mundial, se hanintroducido mejoras en las prcticas mineras e innovaciones ingenieriles tendientes aaumentar productividad, disminuir costos de preparacin y, tambin, bajar costos deoperacin.

El mineral secundario corresponde a la porcin superior del yacimiento el cual es de mayorley, menor rigidez, baja dureza y de fragmentacin ms fina que el mineral primarioubicado en profundidad. La naturaleza cre esta diferencia debido a que los procesos deintemperizacin, tales como: la lluvia, nieve, cambios de temperatura entre el da y lanoche, accin del viento y otros, afectan mayormente la capa superficial terrestre queaquellas ubicadas en profundidad.

De acuerdo a lo anterior, las primeras explotaciones se realizaron en sectores emplazadosen mineral secundario, aplicndose en forma industrial mtodos que van desde el Realcesobre Mineral combinado con Hundimiento de Pilares (Shrinkage Stopping & PillarCaving) hasta el Hundimiento de Bloques (Block Caving) actual con variantesdenominadas Sistema de Buitras y Sistema de Scrapers.

Posteriormente, como consecuencia del cambio de las propiedades fsico-mecnicas de laroca y de la profundizacin de los sectores productivos, la explotacin de las reservas demineral primario (con menor ley; mayor rigidez, alta dureza y fragmentacin ms gruesaque el mineral secundario) signific la mecanizacin de las operaciones mineras. Estasituacin llev a que el mtodo de Hundimiento de Bloques utilizado en mineralsecundario, cuya caracterstica principal era el traspaso manual o semi-mecanizado,evolucionara hacia el Hundimiento por Paneles (Panel Caving) con traspaso altamentemecanizado e incorporacin continua de rea hundida a la produccin.

En el mtodo de Hundimiento por Paneles se han desarrollado dos variantes demecanizacin: una con traspaso va equipo LHD (Load-Haul-Dump) que se ha usadodesde 1982 en el primer sector productivo que ha explotado mineral primario en ElTeniente (caso del Ten-4 Sur), y otra variante, introducida posteriormente, que usaMartillos Picadores directamente en el Punto de Extraccin del Nivel de Produccin(casos del Ten-4 Norte Fw y Ten-3 Isla Martillos).

Por otra parte, debido a la presencia de un mineral ubicado en el borde de la Pipa, de altaley y fragmentacin excepcionalmente ms gruesa, existe una variante en el Hundimientopor Paneles, cuya caracterstica principal es realizar un Hundimiento Forzado del panelmineralizado utilizando tronadura para asegurar su extraccin sin mayores dificultades(caso del sector Brechas del Isla).

Si consideramos la secuencia operacional de explotacin, tambin existen dos variantes enel Hundimiento por Paneles: una denominada Convencional que corresponde a unasecuencia de Desarrollo y Construccin de las Galeras del Nivel de Produccin Socavacin del Nivel de Hundimiento Extraccin del Mineral, que se ha aplicado en elsector Ten-4 Sur antes sealado, y otra denominada Hundimiento Previo (Pre-Undercut)que corresponde a una secuencia de Socavacin del Nivel de Hundimiento Desarrollo yConstruccin de las Galeras del Nivel de Produccin Extraccin del Mineral,actualmente utilizada en el sector Esmeralda.

Adicionalmente, se ha desarrollado el mtodo denominado Macrozanja el cual seencuentra en la etapa de Ingeniera de Detalle para realizar un pilotaje a escala industrialen la Mina El Teniente, en el sector Diablo-Regimiento ubicado bajo el Ten-4 Fortuna.

En el presente trabajo se destacan las innovaciones existentes entre los mtodos deexplotacin utilizados histricamente en la Mina El Teniente, indicndose las razones(cuando son conocidas) que motivaron los respectivos quiebres tecnolgicos en el procesoevolutivo asociado a estos mtodos.

Dado lo complejo que resulta describir en palabras los detalles geomtricos de losdiferentes mtodos de explotacin, se ha privilegiado la presentacin de figuras con elobjeto de resumir el texto. Mayores detalles se pueden encontrar en la amplia bibliografaexistente acerca de este tema, algunas de las cuales se referencian en el Punto 5 y quesirvieron de base para preparar este trabajo.

2. Mtodos de Explotacin utilizados en la Mina El Teniente

2.1. Mtodo Shrinkage Stopping & Pillar Caving

El primer mtodo de explotacin de gran productividad que se puso en prctica fue elmtodo combinado Shrinkage Stopping & Pillar Caving.

Tal como su nombre lo indica, se trata de una explotacin combinada que se realiza en dosfases: (i) Caseroneo por Realce sobre el Mineral, y (ii) Posterior Hundimiento del Pilarexistente entre los Caserones.

2.1.1. Shrinkage Stopping

El mtodo fue evolucionando en el tiempo y adaptndose a las condiciones de estabilidadque la roca ofreca. Se introdujeron variaciones en el tamao de los caserones (ancho ylargo), tamao de los pilares entre caserones, distancia entre las labores de produccin(drifts) y en la orientacin de la explotacin.

En la etapa final de produccin por este mtodo combinado, se logr una estandarizacinen sus dimensiones, ubicando las labores de produccin (drifts) a 12.0 m de distancia entrecentros. Sobre estas labores y perpendicularmente a ellas se realizaban los caserones a7.6 m de distancia entre centros uno de otro. Las dimensiones de los caserones eran de4.57 m de ancho y su longitud de 36.0 m abarcando 4 drifts de produccin. El pilar queseparaba a los caserones entre s era de 3.0 m de ancho. En la Figura N 1, se observanumerada (1 al 4) la secuencia operacional del mtodo de Realce sobre Mineral que daorigen a los caserones de produccin.

2.1.2. Pillar Caving

Una vez concluida la apertura de los caserones de produccin (stopping), en la Figura N 2se muestra la secuencia numerada (5 y 6) de la fase siguiente que era socavar contronadura la base del pilar de separacin entre caserones para generar su hundimientogravitacional espontneo. Una vez hundido el pilar, ltima fase de este mtodo deexplotacin combinado, se iniciaba la extraccin o tiraje del mineral quebrado a travs delas chimeneas y buzones a carros de 1 ton (empujados a mano) que corran a lo largo delos drifts, luego el mineral era traspasado hasta un nivel de reacarreo intermedio ymediante ferrocarril y piques principales llegaba hasta el nivel de transporte principal enTeniente-5, que alimentaba la planta concentradora de Sewell.

La Figura N 3, muestra el sistema de traspaso y transporte de mineral empleado. Este fueutilizado en la mina principalmente en sus niveles superiores, sobre el nivel Teniente-C yTeniente-1.

2.2. Mtodo Block Caving

2.2.1. Sin Pilar de Proteccin

Durante aos de experiencia con la prctica del mtodo combinado de Realce sobreMineral en Caserones y Hundimiento de Pilares, se concluy que era factible generar elhundimiento del macizo slo al socavar su base, sin necesidad de desarrollar loscaserones en altura. Fue as como naci la prctica del mtodo de Hundimiento deBloques.

En el inicio de este nuevo mtodo de explotacin se utiliz las mismas caractersticas dediseo minero para la extraccin, traspaso y transporte del mineral que las del mtodocombinado Shrinkage Stopping & Pillar Caving, es decir, se mantuvieron las distancias

Figura N 1

Figura N 2

Figura N 3

entre drifts (12.0 m), la distancia entre buzones a 6.0 m (alternados cada 3.0 m), tipo deenmaderacin, etctera. La operacin de socavacin para generar el hundimiento delbloque se efectuaba directamente sobre el enmaderado del drift de produccin, con unasecuencia de operacin de 4 disparos por corte basal, tal como se indica en la Figura N 4.El hundimiento gravitacional espontneo se lograba con un rea final socavada deaproximadamente 3.600 m2 y la altura del bloque variaba entre 60 a 100 m.

Con este mtodo se logr una rebaja importante en el costo de preparacin por toneladacon respecto al mtodo combinado anterior, sin embargo resultaba un alto costo deoperacin debido a la reparacin continua de la enmaderacin, para mantener estable losdrifts de produccin. Incluso, en algunas ocasiones se tradujo en el abandono de grandesreas con la consecuente prdida de reservas de mineral.

2.2.2. Con Pilar de Proteccin

La mayor desventaja del mtodo antes sealado se elimin dejando un Pilar de Proteccinentre el nivel de produccin (drifts) y un nivel ubicado sobre este ltimo, denominado dehundimiento. La altura del pilar dependa de las caractersticas de la roca, fluctuando entre7 a 9 m, para roca de buena calidad o descompuesta, respectivamente. Esta nuevavariante dio origen al Mtodo Antiguo de Hundimiento de Bloques con Pilar de Proteccinsegn se muestra en la Figura N 5.

Esta nueva prctica de hundimiento de bloque dejando pilar de proteccin, se inici enetapa experimental alrededor del ao 1942, implantndose definitivamente en 1947.

Otro aspecto que se incorpor en este mtodo fue la eliminacin del transporte por carrosempujados a mano en el nivel de produccin, reemplazndolo por el sistema de buitrasubicadas directamente bajo el buzn de produccin, las que se conectaban a piques detraspaso y piques colectores, tal como se aprecia en la Figura N 3.

Este diseo minero del nivel de produccin, defini una geometra que resulta en un reade influencia por embudo de extraccin igual a 36.0 m2 equivalente a una malla deextraccin de 6.0 m x 6.0 m, que corresponde a una separacin de 12.0 m entre drifts deproduccin y de 6.0 m entre embudos a lo largo del drift. Este diseo de malla deextraccin es el que posteriormente fue mejorado para aumentar la recuperacin dereservas de mineral existentes en el bloque, y que finalmente dio origen al Mtodo deHundimiento de Bloques tradicional (Block Caving).

2.2.3. Mtodo Actual con Sistema Buitras

La experiencia obtenida con el mtodo de Hundimiento por bloques desde su implantacinhasta hoy, ha permitido llevarlo a una completa estandarizacin y a una notable eficiencia.

La planificacin racional de la secuencia de hundimiento, permite incorporar a lasnecesidades de produccin nuevos bloques en los diferentes niveles de la mina, con ellooblig a tener una planificacin de la preparacin de un bloque que debe entrar enproduccin, definindose las siguientes etapas:

Construccin del nivel de transporte principal (FF.CC.) Construccin de los piques principales de traspaso Construccin del nivel de traspaso Construccin de los piques de traspaso entre el nivel de traspaso y el nivel de

produccin Construccin de los piques colectores Construccin del nivel de produccin Construccin del nivel de hundimiento

Figura N 4

Figura N 5

Otro aspecto que se incorpora es el anlisis de las dimensiones de un bloque y suevolucin, y los factores considerados como fundamentales, que inciden son:

Area socavada mnima para que el hundimiento espontneo se produzca Fragmentacin natural a un tamao adecuado para la operacin Seguridad (estabilidad de galeras) Dilucin (recuperacin de reservas de mineral)

Considerando estos factores, la evolucin de las dimensiones de los bloques, partiendo delao 1947 como inicio de la explotacin por hundimiento espontneo (Block Caving),tenemos lo siguiente:

Bloque de 3.600 m2 (60 m ancho, 60 m largo y una altura de100 m) Bloque de 5.400 m2 (60 m ancho, 90 m largo y una altura de100 m) Bloque de 7.200 m2 (60 m ancho, 120 m largo y una altura de100 m) Bloque de 9.000 m2 (75 m ancho, 120 m largo y una altura de180 m)

Los primeros sectores que incorporaron este mtodo de Block Caving estandarizado fueronTeniente-1 Mina Sur, Teniente Sub-B Norte y Sur y Teniente-4 Mina Norte; y,posteriormente, Teniente-3 Isla Estndar y Teniente-6 Quebrada Teniente.

El diseo minero del nivel de produccin de estos sectores, utiliza una malla de extraccinentre 7.5 m x 7.5 m y 10 x 10 m, definiendo un rea de influencia por embudo de extraccinentre 56.25 y 100 m2, respectivamente, correspondiente a una separacin entre drifts deproduccin de 15 a 20 m, y de 7.5 a 10 m entre embudos a lo largo del drift. Adems, elpilar de proteccin entre el nivel de hundimiento y de produccin vara de 8 a 10 m medidode piso a piso de estos niveles. Este diseo de malla es normal en el Sistema Buitras.

En la Figura N 6 se muestra un isomtrico con el mtodo de Hundimiento de Bloquestpico (Block Caving) para el caso de la Mina Ten-3 Isla Estndar, cuyas caractersticas sonsimilares a los restantes sectores de la mina emplazados en mineral secundario.

2.2.4. Mtodo con Sistema Scrapers

Este mtodo de Block Caving se basa en el mismo principio del mtodo antes sealado, sugran diferencia radica en que los embudos de extraccin derraman el flujo de mineral,proveniente del hundimiento, directamente en el drift de produccin, desde donde esacarreado por una cuchara accionada por un equipo elctrico denominado huinche haciapiques de traspaso localizados en un extremo del drift. Dichos piques de traspasonormalmente son de corta longitud y llegan directamente a un buzn que alimenta a unFF.CC., el cual lo transporta hacia la planta concentradora en superficie. En la Figura N 7se muestra este mtodo para el caso de las Minas Ten-5 Pilares y Ten-5 Pilares Norte,sectores en que se ha utilizado scrapers.

Debido a que es recomendable usar este sistema en mineral secundario de fragmentacinmedia, no adecuado para buitras, el diseo minero del nivel de produccin de estossectores tiene una malla de extraccin igual a 9.375 m x 9.375 m (mayor a la comnmenteusada en buitras de 7.5 m x 7.5 m), con un rea de influencia por embudo igual a 88 m2.Esto corresponde a una separacin de 18.75 m entre drifts de produccin y de 9.375 mentre embudos a lo largo del drift. Este diseo de malla se ha estandarizado en el Sistemacon Scrapers.

Cabe sealar que, en general, el uso de la madera como elemento principal de fortificacinpara la estabilidad de galeras en el mtodo Block Caving, se ha ido reemplazando por eluso de concreto con acero o fierro debido a dos razones fundamentales: una por motivos

Figura N 6

Figura N 7

ecolgicos (proteccin de bosques) y otra por la introduccin de equipamiento mecanizadoen la operacin de fortificacin y construccin, a un menor costo y mayor seguridad para elpersonal que realiza estas faenas.

2.3. Mtodo Panel Caving

2.3.1. Panel Caving Convencional

2.3.1.1. Con traspaso va equipo LHD

Debido a la profundizacin de la mina se han ido agotando las reservas de mineralsecundario y, por lo tanto, la explotacin se interna continuamente en mineral primario,cuya caracterstica principal es su fragmentacin gruesa y alta dureza, lo que oblig a lamecanizacin de las operaciones para mantener las productividades y los ritmos deproduccin exigidos por los planes mineros. Esto signific desarrollar galeras de mayortamao, aumentar la altura de los bloques, incrementar el rea abierta productiva y utilizaruna malla de extraccin de mayor tamao. De acuerdo a lo anterior, el mtodo tradicionalde Hundimiento de Bloques evolucion hacia un sistema mecanizado de traspaso en elnivel de produccin con incorporacin sistemtica de rea hundida, mtodo denominadoHundimiento de Paneles.

Este mtodo de explotacin se aplica en aquellos sectores de la mina en donde la columnamineralizada es principalmente primaria y las alturas del panel varan entre 100 m y 280 m,llegando excepcionalmente hasta 500 m en el lado Este del yacimiento, colindante con laalta montaa. La caracterstica principal es la introduccin de equipos LHD (Load-Haul-Dump) de 6 y 7.3 yardas3 de capacidad, los cuales cargan el mineral en los Puntos deExtraccin, luego lo transportan y descargan en Puntos de Vaciado conectados a piquescolectores que llegan a un Nivel de Martillos Picadores, lugar donde el mineral es reducidode tamao para posteriormente enviarlo a un nivel de transporte a travs de piques detraspaso. La Figura N 8, muestra un isomtrico de este mtodo de explotacin, para elcaso del sector Ten-4 Sur LHD.

Debido a la fragmentacin ms gruesa del mineral primario, las mallas de extraccin delPanel Caving son las mayores existentes en la mina, siendo su tamao variable endistintos sectores de la mina. A continuacin se sealan algunas de ellas y sus respectivasreas de influencia por Punto de Extraccin: 13 m x 15 m (195 m2) en Ten-4 Fortuna, 15 mx 15 m (225 m2) en Sector B Ten-4 Sur, 15 m x 17.32 m (259.8 m2) en Sectores C-D Ten-4Sur, Ten-4 Regimiento y Ten Sub-6, y de 15 m x 20 m (300 m2) en el Sector D Fw Ten-4Sur. En este mtodo, la primera dimensin corresponde a la mitad de la distancia entre lasCalles de Produccin y la segunda dimensin es la distancia entre los Puntos deExtraccin (Zanjas-Bateas) a lo largo de las Calles. Respecto al pilar de proteccin, estevara entre 16 y 18 m entre piso y piso de los niveles de hundimiento y de produccin. Eneste mtodo, con el propsito de mejorar la maniobrabilidad del equipo LHD durante laoperacin de carguo de mineral, la galera Zanja en donde se ubican los Puntos deExtraccin, forma un ngulo de 60 con la Calle de Produccin. Este diseo se haestandarizado en el Panel Caving con traspaso LHD.

La socavacin de la base del bloque o panel tambin se ha mecanizado al usar equiposque permiten realizar tiros de mayor longitud y dimetro para asegurar una adecuadatronadura y posterior hundimiento espontneo del mineral primario. Esta altura desocavacin vara entre 4 y 13 m.

2.3.1.2. Con Martillos Picadores en el Punto de Extraccin

Conceptualmente, es de similares caractersticas al mtodo antes sealado, slo que enesta variante se elimina el equipo rodante LHD y el mineral es traspasado directamente

Figura N 8

desde el Punto de Extraccin hacia un Pique Colector utilizando para ello un Martillo en elmismo nivel de produccin, el cual cumple dos funciones: una es contribuir al escurrimientodel mineral desde el Punto de Extraccin hacia el Pique Colector, y la otra es reducir eltamao de aquellos fragmentos mayores para asegurar un adecuado manejo del mineralen los niveles inferiores. En un nivel de traspaso, el mineral es posteriormente traspasadodesde los piques colectores hacia un nivel de transporte. La Figura N 9, muestra unisomtrico de esta variante del mtodo Panel Caving, para el caso del sector Ten-3 IslaMartillos. La malla de extraccin utilizada en este sector es de 10 m x 15 m (150 m2 reade influencia), 13 m x 17.32 m (225.16 m2) y 15 m x 17.32 m (259.8 m2). Tambin se hautilizado 15 m x 16 m (240 m2) en el Ten-4 Norte Fw.

2.3.1.3. Con Hundimiento Forzado

El mtodo Panel Caving se basa en hacer un corte inferior al bloque o panel mineralizado yaprovechar el posterior hundimiento espontneo del mineral debido a las fuerzas externas,principalmente la gravitacional. Adems, se requiere una fragmentacin que sea manejablepor el diseo minero del mtodo, especialmente asegurar el paso expedito a travs de labatea y punto de extraccin. No obstante lo anterior, el mtodo Panel Caving con equipoLHD puede utilizarse en mineral de fragmentacin excepcionalmente gruesa y de pobrehundibilidad, y para ello se realiza una tronadura en niveles superiores al nivel dehundimiento cuyo propsito es inducir una fragmentacin y hundibilidad que sea acordecon el sistema de extraccin del nivel de produccin. Posteriormente, el manejo del minerales similar al utilizado en el mtodo Panel Caving convencional, es decir, el equipo LHD lolleva desde el Punto de Extraccin hacia el Punto de Vaciado conectado directamente apiques de traspaso que llegan a un nivel de transporte.

En la Figura N 10 se muestra esta variante del mtodo Panel Caving, para el caso delsector Brechas del Isla, en donde se destaca el uso de camiones en el nivel de transporte .La malla de extraccin utilizada en este sector es de 14 m x 15 m con un rea de influenciaigual a 210 m2.

2.3.2. Panel Caving con Hundimiento Previo

2.3.2.1. Versin sector Esmeralda

El mtodo Panel Caving convencional tiene una secuencia operacional en el siguienteorden: (1) Desarrollo y Construccin de las Galeras del Nivel de Produccin, (2)Socavacin del Nivel de Hundimiento, y (3) Extraccin del Mineral. Esta secuencia generadao en las galeras ubicadas delante del frente de socavacin o hundimiento por unacombinacin de las siguientes causas: redistribucin de esfuerzos en el entorno del reahundida, tronadura de socavacin del nivel de hundimiento y tronadura para incorporar labatea a la produccin. Este efecto daino se agrava en las galeras del nivel de produccindebido a su cercana al nivel de hundimiento y por la disposicin geomtrica de las calles yzanjas, lo que significa una alta proporcin de galeras excavadas y una baja proporcin deroca.

Para disminuir esta problemtica se innov en la secuencia operacional de explotacin delmtodo Panel Caving Convencional a una variante denominada de Hundimiento Previo(Pre-Undercut), cuya secuencia es en el siguiente orden: (1) Socavacin del Nivel deHundimiento, (2) Desarrollo y Construccin de las Galeras del Nivel de Produccin, y (3)Extraccin del Mineral. Por lo tanto, todo el desarrollo y construccin de las galeras delnivel de produccin se realiza bajo rea previamente socavada, lo que significa una mejorcondicin de estabilidad para dichas galeras. En la Figura N 11 se muestra esta variante,actualmente utilizada en la Mina Esmeralda (inici operaciones en 1996). Este sector utilizados mallas de extraccin, una mayor de 15 m x 19.63 m (294.5 m2) en zonas aledaas aPuntos de Vaciado y otra menor de 15 m x 17.32 m (259.8 m2) en las restantes zonas.

Figura N 9

Figura N 10

Figura N 11

En la Figura N 12 se aprecia en forma comparativa las variantes Convencional yHundimiento Previo del mtodo Panel Caving, y una tercera variante denominadaHundimiento Avanzado que corresponde a una situacin intermedia entre las dosanteriores, que ser utilizada en el sector Teniente Sub-6 Area Invariante. La ventaja deesta ltima variante respecto del Hundimiento Previo, es que da una mayor flexibilidad enla preparacin y construccin del nivel de produccin al desarrollar slo las Calles delantedel frente de socavacin, dejando las galeras Zanjas para ser desarrolladas bajo reasocavada. La malla de extraccin igual a 15 m x 17.32 m (259.8 m2).

Una particularidad del Hundimiento Previo es que se realiza una socavacin de baja altura(4.0 m) a fin de asegurar que no queden pilares de apoyo en el nivel de hundimiento, loque es clave para el xito de esta variante. Respecto al manejo del mineral, los Martillospicadores se ubican en los mismos Puntos de Vaciado del equipo LHD, los que conducen apiques cortos que llegan a un nivel de transporte intermedio y luego hacia piquesprincipales que llegan al nivel de transporte principal.

2.4. Macrozanja: mtodo combinado de Sublevel Caving y Panel Caving inclinado

Este mtodo consta de dos fases correspondientes a una combinacin de un SublevelCaving y de un Panel Caving inclinado. La primera fase, correspondiente al SublevelCaving, se utiliza para realizar la socavacin inicial en la base del panel mineralizado ygenerar la geometra con la ubicacin espacial de los Puntos de Extraccin, los queentrarn en produccin en la fase siguiente. En la segunda fase se comienza la extraccinde mineral desde los Puntos de Extraccin tal como si fuera un Panel Caving, con la grandiferencia que dichos Puntos se distribuyen en cuatro niveles de produccin a distintascotas, dando origen a un Panel Caving con un nivel de produccin inclinado. Durante lafase de Sublevel Caving se realiza una pre-produccin de mineral, pero tiene una menorimportancia que la produccin de la fase del Panel Caving.

El diseo minero de este mtodo tiene una malla de extraccin de 15 m x 20 m (300 m2) yun pilar de proteccin sobre los Puntos de Extraccin igual a 30 m para los tres niveles deproduccin inferiores y de 15 m para el superior, a diferencia del mtodo Panel Caving quetiene 18 m para todo el nivel de produccin.

Por otra parte, debido a la existencia de un macro-pilar entre mdulo y mdulo de cadaMacrozanja (con forma de V invertida), es posible desarrollar en su interior galeras demayor tamao sin afectar la estabilidad de los niveles de produccin y, por ende, utilizarequipos altamente mecanizados de gran capacidad que permitan manejar fragmentacionesmayores que en un Panel Caving convencional con slo un nivel de produccin.Adicionalmente, la fase inicial de Sublevel Caving socava un gran volumen de la base delpanel mineralizado, lo que contribuye a obtener una fragmentacin ms adecuada durantela etapa de inicio de extraccin en la fase de Panel Caving posterior.

En la Figura N 13 se muestra el concepto en que se basa el mtodo de explotacinMacrozanja, conformada por las fases de Sublevel Caving y posterior Panel Caving. Elpropsito fundamental de la fase de Sublevel Caving es realizar la socavacin de la basedel panel mineralizado, lo cual se realiza en dos sentidos (opuestos) desde una galeravertical central hasta la posicin de los futuros Puntos de Extraccin, y al final de esta fasese genera un gran volumen de mineral quebrado cuya seccin transversal tiene forma deV. Posteriormente, en la fase de produccin del Panel Caving, se inicia la extraccindesde los Puntos de Extraccin, lo que induce el hundimiento gravitacional del panelmineralizado en altura. Luego, en la Figura N 14, se indica la secuencia operacional deexplotacin de mdulos de Macrozanja contiguos y se especifica la ubicacin de los macro-pilares formados entre mdulos. Finalmente, en la Figura N 15 se detallan los romboscorrespondientes a los pilares de proteccin de los Puntos de Extraccin de la Macrozanja,realizados durante la fase del Sublevel Caving, observndose que son de mayor tamao

Figura N 12

Figura N 13

Figura N 14

MACROZANJA: ISOMETRICO DE LOS ROMBOS SOBRE LOS PUNTOS DE EXTRACCION

Figura N 15

aquellos ubicados en los tres niveles inferiores (en colores azul, amarillo y rojo) y de menortamao slo los del nivel superior (color verde). En la parte inferior de cada rombo estnlocalizados los Puntos de Extraccin, que son accesados por equipo LHD de grancapacidad (hasta 13 yardas3). El traspaso de mineral desde los niveles de produccinhacia los niveles inferiores se realiza a travs de piques localizados en los lmites de cadamdulo de explotacin de la Macrozanja.

Actualmente este mtodo de explotacin se encuentra con su ingeniera desarrollada hastala etapa bsica, y hoy se est realizando la ingeniera especfica para hacer una pruebapiloto en la mina en el sector denominado Diablo-Regimiento (lado sur del yacimiento), enuna zona localizada bajo el sector Ten-4 Fortuna. Se probar este mtodo en una columnade 140 m de mineral primario, y se tiene programado iniciar su operacin el ao 2004.

3. Anlisis de las Innovaciones Tecnolgicas

En el esquema de la pgina siguiente se resume la evolucin de los mtodos deexplotacin utilizados en la Mina El Teniente, destacndose dos grandes ramas: una parael mineral secundario y otra para el primario. Por naturaleza, el mineral secundario seencuentra en la parte superior del yacimiento, en cambio, el mineral primario se ubica enprofundidad. Por lo tanto, los primeros mtodos de explotacin estaban orientados aexplotar el mineral secundario, cuyas caractersticas principales son una fragmentacinfina, baja dureza y mayor ley; por el contrario, el mineral primario es de fragmentacingruesa, alta dureza y menor ley, lo que oblig a mecanizar las operaciones mineras a fin decumplir los planes mineros exigidos.

En el proceso de evolucin de los mtodos en mineral secundario se observan cambiosinnovadores debido a la experiencia adquirida en un mtodo que permiti pasar a otro,disminucin de costos de preparacin y costos de operacin, ligado a un aumento deproductividad. Complementariamente, se observan algunas innovaciones asociadas a laintroduccin de la mecanizacin, aunque no en tan alto grado como posteriormente sedesarrolla en los mtodos utilizados en el mineral primario.

En el mineral primario, la evolucin de los mtodos utilizados tambin muestraninnovaciones debido a la experiencia adquirida en un mtodo que permiti pasar a otro, seconservan las razones de disminucin de costos de preparacin y de operacin, as comoaumento de productividad. Sin embargo, uno de los motivos fundamentales que hamotivado la innovacin en la explotacin del mineral primario, es el comportamiento quepresenta este tipo de mineral debido a la actividad minera, esto es daos por sismicidadinducida y por el avance del frente de hundimiento. A diferencia de lo que ocurre en mineralsecundario, se observa fuertemente innovaciones asociadas a la introduccin deequipamiento altamente mecanizado y automatizado, con el propsito de realizar un mejormanejo de la fragmentacin gruesa tpica del mineral primario y reducir la exposicin delpersonal a los riesgos inherentes a este tipo de mineral (cada de rocas, explosin derocas).

En todos estos mtodos se observa un aumento de la distancia entre los Embudos deExtraccin en mineral secundario y Puntos de Extraccin en mineral primario (Malla deExtraccin), lo que est asociado al tamao de la fragmentacin de mineral esperada y aun mejor conocimiento del flujo gravitacional del mineral en funcin de la recuperacin dereservas contenidas en el bloque o panel mineralizado. El aumento de la malla deextraccin trae como consecuencia una reduccin en el desarrollo de galeras por unidadde rea a explotar y, por lo tanto, una disminucin del costo de preparacin. Por otra parte,un mayor tamao de malla en mineral primario (fragmentacin gruesa) se traduce en lacapacidad de desarrollar galeras de mayor tamao que permitan la introduccin deequipamiento mecanizado de gran capacidad y, por ende, menor costo de operacin ymayor productividad.

ESQUEMA CON EVOLUCION DE METODOS DE EXPLOTACION EN MINA EL TENIENTE

SISTEMABUITRAS

SISTEMASCRAPERS

FORTIFICACIONCON MADERA

FORTIFICACION DECONCRETO & ACERO

HUNDIMIENTO DE BLOQUESMETODO ACTUAL

HUNDIMIENTO DE BLOQUESCON PILAR DE PROTECCION

HUNDIMIENTO DE BLOQUESSIN PILAR DE PROTECCION

METODO COMBINADO:REALCE SOBRE MINERAL

&HUNDIMIENTO DE PILARES

SECUNDARIOfragmentacin fina

baja durezamayor ley

CON TRASPASOVIA EQUIPO LHD

CON MARTILLO ENPUNTO DE EXTRACCION

HUNDIMIENTOESPONTANEO

HUNDIMIENTOFORZADO

HUNDIMIENTOCONVENCIONAL

HUNDIMIENTOPREVIO

HUNDIMIENTOAVANZADO

HUNDIMIENTOPOR

PANELES

METODO MACROZANJA:SUBLEVEL CAVING

&PANEL CAVING

PRIMARIOfragmentacin gruesa

alta durezamenor ley

TIPO DE MINERAL

El proceso de evolucin de los mtodos de explotacin en la Mina El Teniente, tambinmuestra la incorporacin del pilar de proteccin, entre los niveles de produccin y dehundimiento, y su posterior aumento de tamao, existiendo un cambio importante entre elmineral secundario y primario. Con esto se logra una mayor estabilidad de los embudos deextraccin (mineral secundario) y puntos de extraccin (mineral primario), con elconsecuente aumento de la vida til de ellos, siendo relevantes en la lnea de produccinde la mina. Adicionalmente, se observa una tendencia a aumentar la altura delBloque/Panel mineralizado, lo que reduce costos al aumentar las reservas extrables paraigual unidad de rea preparada en la base del Bloque/Panel. Todas las innovacionesintroducidas han tenido como objetivo fundamental el ser ms competitivos en el mercadocuprfero mundial.

En la Tabla N 1 que se encuentra a continuacin, se realiza un resumen de las razonesexistentes para evolucionar desde un mtodo de explotacin a otro, sealndose ademsalgunas dimensiones tecnolgicas crticas y comparacin cualitativa de costos asociados alproceso evolutivo de los mtodos.

Y en la Tabla N 2 se entrega en forma comparativa el Tamao de Malla de Extraccin, laAltura media de Bloque/Panel mineralizado y Capacidad de Equipo para un Sistema LHD,orientado a la explotacin de mineral primario, que son las reservas existentes en mayorproporcin para la futura explotacin en la Mina El Teniente.

4. Conclusiones

El proceso histrico de la evolucin de los mtodos de explotacin en la Mina ElTeniente muestra que han surgido innovaciones internas, especialmente debido a laexperiencia adquirida en un mtodo que permiti pasar a otro. Esto es ms claro en lasevoluciones desde Shrinkage Stopping & Pillar Caving hacia Block Caving, y en esteltimo al pasar de las variantes Sin Pilar de Proteccin a Con Pilar de Proteccin.

El mayor quiebre tecnolgico ha ocurrido al pasar de la explotacin de mineralsecundario a mineral primario, con la introduccin de un mayor grado de mecanizacina la operacin minera (y hoy tambin de automatizacin) y de cambios relevantes aldiseo minero que permitan manejar un mineral de mayor fragmentacin y alta dureza.

Desde el inicio de la explotacin de las reservas de mineral primario, la Mina ElTeniente ha debido enfrentar grandes desafos debido a las inestabilidades que hapresentado el macizo rocoso como respuesta al desarrollo de la minera. Laproblemtica ms importante ha sido la sismicidad inducida por la actividad minera,que ha ocasionado daos con paralizacin del proceso productivo normal. Por talmotivo, se ha adquirido la experiencia y el conocimiento que permite realizar unaextraccin controlada de los bloques/paneles emplazados en mineral primario, endonde juega un rol importante el diseo minero (geometra) y la secuencia operacionalasociada a los mtodos de explotacin.

La menor ley del mineral primario, tambin ha motivado para innovar en mtodos demayor productividad y de menor costo. Para ello se plantea un mtodo de explotacindenominado Macrozanja, el cual ser aplicado en un rea piloto de la mina (Diablo-Regimiento, bajo el Ten-4 Fortuna). La particularidad de este mtodo es que permite eldesarrollo de galeras de gran tamao y, por lo tanto, el uso de equipamiento de mayorcapacidad.

TABLA N 1 : RESUMEN DE LA EVOLUCION DE LOS METODOS DE EXPLOTACION EN MINA EL TENIENTE (1 de 2)

TIPO MINERAL METODO DEEXPLOTACIONVARIANTE DEL

METODOCARACTERISTICA

DEL METODO /VARIANTE

TAMAO DEMALLA

PILAR DEPROTECCION

ALTURA DEBLOQUE /

PANELGRADO DE

MECANIZACION PRODUCTIVIDADCOSTO

PREPARACIONCOSTO

OPERACION

SHRINKAGESTOPPING & PILLAR

CAVINGN/A

PRIMER METODO DEEXPLOTACIONUTILIZADOINDUSTRIALMENTE

6 m x 6 m(36 m2) NO HAY 60 100 m ?

MUY BAJO.GENERALMENTE ENOPERACIONES DEPERFORACION.

SE ESTIMA EN140 Ton/Hombre-Turno SIN INFORMACION

SININFORMACION

SIN PILAR DEPROTECCION

AL SOCAVAR SOLO LABASE DEL BLOQUE SELOGRA ELHUNDIMIENTOGRAVITACIONALESPONTANEO

6 m x 6 m(36 m2) NO HAY 60 100 m

SIMILAR AL CASOANTERIOR

AUMENTA RESPECTO AL CASO

ANTERIOR ALDISMINUIR LA MANO

DE OBRAREQUERIDA PARA EL

HUNDIMIENTO DELBLOQUE

DISMINUYERESPECTO AL

CASO ANTERIORAL ELIMINARSE

PERFORACION YTRONADURA EN

LOS CASERONES

SIMILAR ALCASO ANTERIOR

CON PILAR DEPROTECCION

SE AUMENTA LAESTABILIDAD DELNIVEL DE PRODUCCIONY SE DISMINUYENCOSTOS DEREPARACIN DE LAENMADERACION

6 m x 6 m(36 m2) 7 - 9 m 60 100 m

MAYOR QUE EN EL CASOANTERIOR.SE INTRODUCENPERFORADORAS MASPOTENTES EN LASOCAVACION

SIMILAR AL CASOANTERIOR.

SIMILAR AL CASOANTERIOR

DISMINUYEPORQUE SEREDUCE LA

REPARACION DEMADERA EN

NIVEL DEPRODUCCION

ACTUAL

SE AUMENTA ELTAMAO DE LA MALLADE EXTRACCION Y SEREDUCE EL COSTO DEPREPARACION

7.5 m x 7.5 m(56.25 m2)

HASTA10 m x 10 m

(100 m2)

8 10 m 100 180 m

SE INTRODUCEEQUIPAMIENTO MASMECANIZADO QUE EN ELCASO ANTERIOR, ENDESARROLLOS YSOCAVACIN

120 250Ton/Hombre-Turno

DISMINUYE PORAUMENTO DE

DISTANCIA ENTREEMBUDOS DE

EXTRACCION YMAYOR

MECANIZACION


BUITRASAPROPIADO PARAMINERAL DEFRAGMENTACION FINA

MISMA DELBLOCK CAVING

ESTANDAR8 10 m 100 180 m

PERSONAL TRABAJA ENBUITRAS O PARRILLASPARA TRASPASAR ELMINERAL HACIA NIVELESINFERIORES

MISMA DEL BLOCKCAVING ESTANDAR

MISMO DEL CASOANTERIOR

MISMO DELCASO ANTERIOR

SCRAPERSAPROPIADO PARAMINERAL DEFRAGMENTACIONMEDIA

9.375 m x 9.375 m(88 m2) 8 m

55 m(TEN-5 PILARES)

EL MINERAL SE ACARREADESDE LOS EMBUDOS DEEXTRACCION UTILIZANDOUNA CUCHARA DESCRAPER

MENOR QUE EN ELCASO ANTERIOR

DEBIDO A LA MAYORFRAGMENTACION.

70 Ton/Hombre-Turno

DISMINUYE PORELIMINACION DE

BUITRAS CONPIQUES

COLECTORES

AUMENTA PORMANEJO DE

MINERAL A UNMISMO NIVEL Y

MAYORREPARACION EN

NIVEL DEPRODUCCION

FORTIFICACIONCON MADERA

SE UTILIZO BASTANTEHASTA LA VARIANTE ACTUAL DE BLOCKCAVING, PERO HOYESTA EN DESUSO

SIN VARIACION SIN VARIACION SIN VARIACION

LA FORTIFICACION ERAINSTALADA POR ELPERSONAL A PULSO, SINLA AYUDA DE EQUIPOMECANIZADO

N/AMISMO DEL BLOCK

CAVINGESTANDAR

MISMO DELBLOCK CAVING

ESTANDAR

SECUNDARIO

FRAGMENTACIONFINA A MEDIA

BAJA DUREZA

MAYOR LEY

BLOCK CAVING

FORTIFICACIONDE CONCRETO

& ACERO

HOY SE UTILIZAMUCHO POR RAZONESECOLOGICAS EINTRODUCCION DEEQUIPOSMECANIZADOS EN LAOPERACIN DEFORTIFICACION

SIN VARIACION SIN VARIACION SIN VARIACION

LA FORTIFICACION ESINSTALADA CON LAAYUDA DE EQUIPOSMECANIZADOS

N/A

DISMINUYEPORQUE SEINTRODUCE

MAYORMECANIZACION

DISMINUYEPORQUE SEREDUCE LA

REPARACION DEFORTIFICACION

TABLA N 1 : RESUMEN DE LA EVOLUCION DE LOS METODOS DE EXPLOTACION EN MINA EL TENIENTE (2 de 2)

TIPO MINERAL METODO DEEXPLOTACIONVARIANTE DEL

METODOCARACTERISTICA DELMETODO / VARIANTE

TAMAO DEMALLA

PILAR DEPROTECCION

ALTURA DEBLOQUE /

PANELGRADO DE

MECANIZACION PRODUCTIVIDADCOSTO

PREPARACIONCOSTO

OPERACION

SISTEMA LHD

APROPIADO PARA FRAGMENTACIONGRUESA. MANEJO DEL MINERAL SEHACE CON EQUIPO LHD EN NIVEL DEPRODUCCION Y MARTILLO PICADOREN NIVEL INFERIOR

13 m x 15 m(195 m2)HASTA

15 m x 20 m(300 m2)

16 - 18 m

HASTA 280 m

500 m(LADO ESTE)

ALTO.USO DE EQUIPOLHD Y MARTILLOSPICADORES.

100 150Ton/Hombre-Turno VALOR BASE VALOR BASE

SISTEMAMARTILLOS

APROPIADO PARA FRAGMENTACIONGRUESA. MANEJO DEL MINERAL SEHACE DIRECTAMENTE CON MARTILLOPICADOR EN NIVEL DE PRODUCCION

10 m x 15 m(150 m2)HASTA

15 m x 17.32 m(259.8 m2)

18 m HASTA 240 m

ALTO.USO DEMARTILLOSPICADORES.

90 Ton/Hombre-Turno

DISMINUYE PORLA ELIMINACIONDE CAMARAS DE

MARTILLOSPICADORES

MENOR PORELIMINACION DE

EQUIPO LHD

HUNDIMIENTOESPONTANEO

EL HUNDIMIENTO DEL PANELMINERALIZADO SE REALIZA SOLOSOCAVANDO SU BASE

SIMILAR ALCASO

ANTERIOR18 m HASTA 280 m SIMILAR AL CASOANTERIOR


HUNDIMIENTOFORZADO

CASO MINA BRECHAS ISLA: DEBIDO ALA FRAGMENTACION MUY GRUESA YBAJA HUNDIBILIDAD DEL MINERAL, SEREALIZA UN FORZAMIENTO CONTRONADURA PARA HUNDIRLO YREDUCIR SU FRAGMENTACION

14 m x 15 m(210 m2) 18 m 200 m

ALTO.SE AGREGA LAETAPA DETRONADURAFORZADA CONPERFORACIONLARGA.

150 Ton/Hombre-Turno

AUMENTA PORADICION DE

PERFORACIONLARGA Y

TRONADURA DEFROZAMIENTO

BAJA PORMENORES

PROBLEMAS ENLOS PUNTOS DE

EXTRACCION

HUNDIMIENTOCONVENCIONAL

DEBIDO A QUE EL NIVEL DEPRODUCCION SE DESARROLLADELANTE DE LA SOCAVACION, SEGENERA DAO A LAS GALERIASCALLES Y ZANJAS

SINVARIACION 18 m

HASTA 280 m

500 m(LADO ESTE)

ALTO.SIMILAR AL PANELCAVING CON LHDO MARTILLOS


HUNDIMIENTOPREVIO

CASO MINA ESMERALDA: PARAEVITAR EL DAO GENERADO POR ELFRENTE DE SOCAVACION, EL NIVELDE PRODUCCION SE DESARROLLABAJO AREA PREVIAMENTE SOCAVADA

15 m x 17.32 m(259.8 m2)

Y15 m x 19.63 m

(294.5 m2)

18 m HASTA 160 m

ALTO.UTILIZA EL LHD YEL MARTILLO ENEL MISMO NIVELDE PRODUCCION.


AUMENTA PORREQUERIR

SOCAVACIONANTES DE

DESARROLLO DENIVEL DE

PRODUCCION

DISMINUYE PORMENORES

PROBLEMASESTABILIDAD EN

NIVEL DEPRODUCCION

PRIMARIO

FRAGMENTACIONGRUESA A MUY

GRUESA

ALTA DUREZA

MENOR LEY

PANEL CAVING

HUNDIMIENTOAVANZADO

CASO TEN SUB-6 AREA INVARIANTE:PARA DAR MAYOR FLEXIBILIDAD A LASECUENCIA OPERACIONAL DEEXPLOTACION, SE DESARROLLANSOLO LAS CALLES DE PRODUCCIONDELANTE DEL FRENTE DESOCAVACION

15 m x 17.32 m(259.8 m2) 18 m

HASTA 240 m

500 m(LADO ESTE)

ALTO.SIMILAR AL PANELCAVING CON LHDO MARTILLOS.


(PROYECTADO)

VALORINTERMEDIO

ENTRE LAS DOSVARIANTES

ANTERIORES

VALORINTERMEDIO

ENTRE LAS DOSVARIANTES

ANTERIORES

MACROZANJA N/AMETODO COMBINADO QUE REALIZALA SOCAVACION CON SUBLEVELCAVING Y LA EXTRACCION SEREALIZA CON PANEL CAVING

15 m x 20 m(300 m2)

15 m(NIV. SUPERIOR)

Y30 m

(N. INFERIORES)


MUY ALTO.GALERIAS DEMAYOR TAMAOPERMITENINTRODUCIREQUIPOS DE GRANCAPACIDAD.


(PROYECTADO)

LIGERAMENTEMENOR AL PANEL

CAVING(CUALQUIERVARIANTE)

MUCHO MENORQUE PANEL

CAVING PORALTA

MECANIZACION(GIGANTISMO)

Observaciones: Productividad en Toneladas por Hombre-Turno para sector en rgimen, a mxima capacidad de produccin. Costo de Preparacin en US$ por metro cuadrado derea preparada para la produccin. Costo de Operacin en US$ por tonelada de mineral extrado. En Tamao de Malla se indica adems el Area de Influencia del embudo o punto deextraccin. N/A: No Aplicable.

TABLA N 2 : COMPARACION CON OTRAS FAENAS (SISTEMA LHD)MINA SECTOR TAMAO DE MALLA[m]

AREA DE INFLUENCIA[m2]

ALTURA BLOQUE/PANEL[m]

CAPACIDAD LHD[Yardas3]

FORTUNA 13 x 15 195 225 6TEN-4 SUR SECTOR B 15 x 15 225 180 6

TEN-4 SUR SECTOR C-D 15 x 17.32 259.8 180 - 280 6 y 7.3TEN-4 SUR SECTOR D FW 15 x 20 300 HASTA 500 6 y 7.3BRECHAS ISLA (FORZADO) 14 x 15 210 200 6

TEN-4 REGIMIENTO 15 x 17.32 259.8 250 6TEN SUB-6 15 x 17.32 259.8 240 HASTA 500 (LADO FW) 6

15 x 17.32 259.8ESMERALDA

15 x 19.63 294.5160 6 y 7.3

EL TENIENTE

FUTURO CON MACROZANJA 15 x 20 300 160 (DIABLO-REGIMIENTO) 13LHD MIXTO 13 x 13 169 60 7

ANDINAPROYECTO III PANEL 15 x 15 225 342 7

INCA CENTRAL 13 x 13 169 110 6SALVADOR

INCA OESTE 15 x 15 225 180 - 220 6 y 7BA5 630 15 x 15 225 5

PREMIERL2 583 15 x 18 270

120 - 1406

ACTUAL 12.2 x 16.2 197.6 122 5HENDERSON

PROYECTO 2000 16.5 x 18 297 244 9BELL ACTUAL 15.2 x 15.2 231 122 5

13 x 13 169 6NORTHPARKES ACTUAL

15 x 15 225450

8PALABORA ACTUAL 17 x 17 289 500 8SHABANIE BLOCK 58 12.5 x 13.75 171.9 70 2

M/4W 10 x 10 100 40 1GHATS - KING

WC/372 11.5 x 10 115 20 2

Al comparar la Mina El Teniente con otras faenas, basados en tres dimensionestecnolgicas crticas, que son el Tamao de la Malla (Area de Influencia por Punto deExtraccin), Altura de Bloque/Panel y Capacidad de Carguo del Equipo para unSistema LHD; se observa lo siguiente:

Tenemos el mayor tamao de malla igual a 15 m x 20 m (300 m2 rea deinfluencia), seguidos por Henderson Proyecto 2000 (297 m2) y Palabora (289 m2).

En la Mina El Teniente se cuenta con la experiencia y el conocimiento paraexplotar mineral primario en columnas de hasta 500 m de altura (lado Este delYacimiento). Nos iguala Palabora con 500 m y sigue Northparkes con 450 m,faenas que estn recin iniciando las operaciones de estos sectores con altascolumnas de Bloque/Panel. Andina tiene proyectado explotar el III Panel, sectoremplazado en columnas de hasta 342 m.

Hoy usamos equipos LHD de 6 y 7.3 yd3, en cambio otras minas ya estn usandode mayor capacidad e igual a 8 yd3 (Northparkes y Palabora). Henderson tieneproyectado utilizar equipos de 9 yd3. La Mina El Teniente utilizar equipo LHD de13 yd3 en el mtodo Macrozanja, el cual entrar en operaciones el ao 2004 en elsector Diablo-Regimiento (prueba piloto).

Desde el punto de vista del Ciclo de Vida de los mtodos de explotacin utilizados enla Mina El Teniente, se concluye lo siguiente:

El mtodo Block Caving, en todas sus variantes, se encuentra prcticamente en suetapa de Declive, debido principalmente a que las reservas de mineral secundarioestn en agotamiento y, adems, las innovaciones introducidas son espordicas yno afectan mayormente un aumento de productividad o reduccin de costos.

El mtodo Panel Caving Convencional, en sus variantes LHD-Martillos yHundimiento Espontneo-Forzado, se encuentra en la Madurez de su Ciclo deVida, dado que ya ha alcanzado su diseo dominante. Se realizan algunasinnovaciones orientadas a mejorar su productividad o reducir costos vamecanizacin o automatizacin, y tambin por el cambio de algunas prcticasmineras.

El mtodo Panel Caving con Hundimiento Previo se encuentra recin en etapa deCrecimiento, por lo tanto, est abierto a las innovaciones conforme se vayaadquiriendo la experiencia y el conocimiento acerca de su operacin minera.

El mtodo Panel Caving Avanzado est en fase de ingeniera sin contar conexperiencia en l, sin embargo corresponde a una secuencia operacionalintermedia entre el Panel Caving Convencional (en Madurez) y Hundimiento Previo(en Crecimiento), contndose con amplia experiencia en el primero y con poca enel segundo. De acuerdo a esto, se puede definir en una etapa entre Introduccin yCrecimiento.

El mtodo Macrozanja es completamente innovador, tanto en el diseo geomtricodel mismo, secuencia operacional de explotacin y en el sistema de manejo delmineral desde el punto de extraccin hasta el nivel de transporte; utilizndose unalto grado de mecanizacin. Sin embargo, no se cuenta con experiencia yconocimiento adquirido acerca de este mtodo. Por lo tanto, se encuentra en laetapa de Introduccin en su Ciclo de Vida.

En el esquema que se muestra en la pgina siguiente se resume lo antes sealado,respecto al Ciclo de Vida de los mtodos de explotacin en la Mina El Teniente.

ESQUEMA CON EL CICLO DE VIDA DE LOS METODOS DE EXPLOTACIONEN LA MINA EL TENIENTE

PANEL CAVINGCONVENCIONAL

PANEL CAVINGHUNDIMIENTO PREVIO

PANEL CAVINGAVANZADO BLOCK CAVING

MACROZANJA

USO

REL

ATI

VO

INTRODUCCION CRECIMIENTO MADUREZ DECLIVE

Finalmente, se concluye que la posicin tecnolgica-competitiva de la Mina El Tenienterespecto a los Mtodos de Explotacin se ubica entre el Liderazgo Tecnolgico yEstrategia de Seguidor, lo cual est resaltado en la Tabla N 3, correspondiente a laMatriz de Posicin Tecnolgica-Competitiva de la Empresa.

El Liderazgo Tecnolgico est avalado por algunas innovaciones introducidas porprimera vez en los mtodos de explotacin de nuestra Mina.

La Estrategia de Seguidor se realiza a travs de visitas tcnicas a otras faenasmineras, a fin de tomar conocimiento de aquellas tecnologas de punta probadas enellas, que pueden ser adaptadas, y en lo posible mejoradas, a las condicionesparticulares de nuestra Mina.

TABLA N 3

MATRIZ DE POSICION TECNOLOGICA-COMPETITIVA DE LA EMPRESA(Etapa de Madurez o Final de Crecimiento)

POSICION TECNOLOGICAMETODOSDE

EXPLOTACION FUERTE MEDIANA DEBIL

FUERTE LIDERAZGOTECNOLOGICOESTRATEGIA DE

SEGUIDORADQUISICION DE

TECNOLOGIA

MEDIANA NICHOTECNOLOGICO ???? RECONVERSION

POSI

CIO

NC

OM

PETI

TIVA

DEBIL JOINT-VENTURE RECONVERSION RETIRADA

5. Bibliografa

Los Mtodos por Hundimiento (su aplicacin en las minas chilenas), Anales del Simposiode Explotacin de Minas, Primer Congreso Latinoamericano de Minera y MetalurgiaExtractiva, Bruno Behn y Hans Gpfert Editores, Santiago, 27-Agosto al 01-Septiembre-1973.

Tcnica de Hundimiento de Bloques, Entrenamiento Mina, Departamento Mina, CodelcoChile Divisin El Teniente, 1977.

Design and Operation of Caving and Sublevel Stoping Mines, Daniel R. Stewart Editor,Society of Mining Engineers of AIME Mining & Exploration Division, Conference inDenver-Colorado, 1981.

SME Mining Engineer Handbook, Hartman Editor, 2nd Edition, Volume 2, Chapter 20.3Block Caving, Section 21 Underground Mining: Comparison of Methods, 1992.

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Proyecto Desarrollo Teniente Area Proyectos, Informe PDT Julio-1999, 29 pginas,Patricio Yez, Superintendencia General Planificacin MINCO, Codelco Chile-Divisin ElTeniente, Julio-1999.

Tabla N 1, Comunicacin personal con Sres. Miguel Miranda (Area Planificacin Mina),Felipe Azcar (Area Proyecto Desarrollo Teniente) y Gastn Daz (Area Proyecto ReservasNorte), Superintendencia General Planificacin MINCO, Codelco Chile-Divisin ElTeniente, Julio-1999.

Tarea-GIT-M-I.doc

PCR (Patricio Cavieres Rojas)/..

Tarea-GIT-M-I.pdfResumenContenido

TABLA N 1 : RESUMEN DE LA EVOLUCION DE LOS METODOS DE EXPLOTACION EN MINA EL TENIENTE (1 de 2)TABLA N 1 : RESUMEN DE LA EVOLUCION DE LOS METODOS DE EXPLOTACION EN MINA EL TENIENTE (2 de 2)TABLA N 2 : COMPARACION CON OTRAS FAENAS (SISTEMA LHD)Tarea-GIT-M-I.doc

Figs-Metodos.pdfMACROZANJA: ISOMETRICO DE LOS ROMBOS SOBRE LOS PUNTOS DE EXTRACCION






Tarea-GIT-M-I.pdfResumenContenido

TABLA N 1 : RESUMEN DE LA EVOLUCION DE LOS METODOS DE EXPLOTACION EN MINA EL TENIENTE (1 de 2)TABLA N 1 : RESUMEN DE LA EVOLUCION DE LOS METODOS DE EXPLOTACION EN MINA EL TENIENTE (2 de 2)TABLA N 2 : COMPARACION CON OTRAS FAENAS (SISTEMA LHD)Tarea-GIT-M-I.doc

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