Informe Final Reno

Facultad de Ciencias Fsicas y Matemticas Departamento de Ingeniera de Minas Fundamentos de Tecnologa Minera MI 4100-1 Primavera 2011

INFORME FINAL DE PROYECTO FUNDAMENTOS DE TECNOLOGA MINERA:

EL TENIENTE: RESERVAS NORTE

Alumnos:

Brbara Jimnez Ernesto Labb Diego Mesa Leopoldo Muoz Braulio Osses Ral Castro Pablo Paredes Sebastin Avalos Cristin Castro 20 de enero de 2012

Profesor: Profesores Auxiliares: Ayudante: Fecha de entrega:

RESUMEN

El siguiente informe presenta un estudio de la mina Reservas Norte del yacimiento El Teniente, de Codelco Chile, en que se hace nfasis en el diseo y en el clculo de costos correspondientes a : perforacin y tronadura, carguo y transporte y ventilacin . La parte de perforacin y tronadura empieza con el clculo de diagramas de disparo de produccin en el nivel de hundimiento y el clculo de diagramas de disparo para las bateas, obteniendo un total de 169,2 y 57,8 metros barrenados por abanico para el nivel de hundimiento y para las bateas respectivamente. Se calculan los diagramas de disparos de avance utilizando galeras de 4x4 metros tanto para el nivel de produccin como para el nivel de hundimiento obteniendo los siguientes resultados para cada round: N de tiros Rainura Zapatera Techo Paredes Stopping 12 6 9 5 15 Burden Mximo [m] 0.51 1.25 0.9 0.42 1.11 Espaciamiento Mximo [m] 1.12 0.98 0.72 0.52 1.38 Taco [m] 0.45 0.45 0.45 0.45 0.45

Se estima el nmero de equipos de perforacin en base a la produccin diaria de la mina entregando un total de 2 equipos de perforacin radiales Jumbo Modelo Simba M6 C requeridos. Se calculan costos de perforacin y tronadura considerando consumos energticos, de agua, aceros de perforacin, explosivos, accesorios, mano de obra, etc. y se camparan estos ndices obtenidos con otros encontrados en faena obteniendo los siguientes resultados: Estimacin Costo Perforacin [US$/ton] Costo Tronadura [US$/ton] Costo total[US$/ton] 0,014 0,03 0,044 Panel Caving tpico 0,03 0,040 0,070

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Al comparar los ndices de costos con los costos de Panel Caving tpico (caso real) se observa que los valores son muy similares. Adems los costos son bastante bajos, esto se explica recordando lo masivo que es el mtodo de Block Caving y teniendo claro que a cada hundido se le asocia la columna completa de mineral sobre l. El diseo y dimensionamiento del sistema de manejo de minerales de la mina se realiza de acuerdo al sistema instaurado en Reservas Norte donde se utilizan equipos LHD diesel para el carguo, camiones supra y ferrocarriles para transporte conectados por piques de traspaso. De esta manera se primero se realiza el clculo de la flota de carguo considerando la produccin diaria a satisfacer y el layout de la mina para determinar el tiempo de ciclo y la cantidad de equipos LHD. Se contina con el dimensionamiento del sistema de transporte a travs de camiones Supra mediante un clculo probabilstico con un 98% se seguridad. Luego se dimensiona el sistema de traspaso, dependiente de la granulometra de produccin, de procesos de reduccin secundaria (cachorreo y martillos picadores) y de criterios geomecnicos y de estabilidad. Finalmente se disea y dimensiona un sistema alternativo de manejo de minerales manteniendo el diseo de carguo en el nivel de produccin y traspaso pero modificando las etapas de transporte. Se obtienen las siguientes configuraciones: Manejo de minerales dimensionado RENO Manejo de minerales propuesto RENO

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Adems se calcula el costo de manejo de minerales de ambas configuraciones en US$/ton, obteniendo los siguientes resultados:

Al comparar el sistema de manejo de minerales alternativo con el sistema de manejo de minerales actual de Reservas Norte, se observa la opcin de incorporar correas transportadoras es una alternativa ms econmica v/s la utilizacin de camiones y ferrocarriles, sin embargo el sistema alternativo es ms caro que el real debido principalmente a la presencia de chancadores primarios dentro de la mina, lo que eleva significativamente los costos. Finalmente se disea el sistema de ventilacin de Reservas Norte, correspondiente a la ventilacin de los niveles de produccin y hundimiento. Se define primero un circuito simplificado que represente al sistema de ventilacin, calculando posteriormente los caudales de aire requeridos en cada nivel, ya sea por equipos Diesel o por requerimiento de personas, lo que resulta en un requerimiento mina de 233,3 . iii

Con el diseo del circuito de ventilacin se determina las resistencias propias de cada calle y nivel, mediante el uso de largos equivalentes, lo que resulta en el requerimiento de un ventilador de inyeccin axial (1,76 [kPa]), un extractor [0,99 kPa] y un booster interno [kPa]. Con los requerimientos energticos, se calculan los costos Equipo Ventilador Inyector Ventilador Extractor Booster Total Ventilacin Costo [US$/ton] 0,078 0,043 0,044 0,17 % 47,06 26,47 26,47 100,00

Finalmente se definen, sumando lo anterior, el costo mina total: tem Perforacin y Tronadura Manejo de Minerales Ventilacin Total Costos [US$/ton] 0,044 1,46 0,17 1,674 % 2,63 87,22 10,16 100,00

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Con ello, se obtiene que el costo mina de Reservas Norte es de 1,67 [US$/ton], valor que se ajusta bastante al costo mina esperado de un Panel Caving tpico.

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TABLA DE CONTENIDOS1.INTRODUCCIN ......................................................................................................................................................... 1 2. PRESENTACIN DE LA FAENA........................................................................................................................... 3 2.1 DESCRIPCIN GENERAL DE LA FAENA. ................................................................................................. 3 2.2 MTODO DE EXPLOTACIN: PANEL CAVING ..................................................................................... 5 2.3 DISEO RESERVAS NORTE .......................................................................................................................... 6 2.4 MANEJO DE MINERALES ............................................................................................................................... 8 2.5 VENTILACIN .................................................................................................................................................... 9 3. DESARROLLO.......................................................................................................................................................... 11 PARTE I: PERFORACIN Y TRONADURA.................................................................................................... 11 1. DIAGRAMA DE DISPARO DE PRODUCCIN ..................................................................................... 11 A) PERFORACIN RADIAL NIVEL DE HUNDIMIENTO: ............................................................... 11 B) BATEAS:..................................................................................................................................................... 13 2. GRANULOMETRA DE PRODUCCIN .................................................................................................. 15 3. DIAGRAMA DISPARO DE AVANCE ....................................................................................................... 18 A) RAINURA ................................................................................................................................................... 19 B) ZAPATERA ................................................................................................................................................ 20 C) CONTORNO TECHO............................................................................................................................... 21 D) CONTORNO PAREDES ......................................................................................................................... 21 E) STOPPING ................................................................................................................................................. 22 4. CLCULO DE RENDIMIENTOS DE PERFORACIN ........................................................................ 24 5. ESTIMACIN DE NMERO DE EQUIPOS DE PERFORACIN DE PRODUCCIN ............... 26 6. CLCULO DE COSTOS DE PERFORACIN ......................................................................................... 28 A) COSTOS DE OPERACIN: ................................................................................................................... 28 B) COSTO CAPITAL: .................................................................................................................................... 30 C) RESULTADOS........................................................................................................................................... 31 COSTO OPERACIONAL PERFORACIN ................................................................................ 31 COSTO DE CAPITAL ..................................................................................................................... 33 7. CLCULO DE COSTOS DE TRONADURA ............................................................................................ 34 COSTOS TRONADURA ................................................................................................................. 35 8. COMPARACIN DE NDICES CON CASO REAL ................................................................................ 35 PARTE II: MANEJO DE MINERALES .............................................................................................................. 36 1. CLCULO DE FLOTA DE CARGUO ....................................................................................................... 36 vi

1.1 CLCULO DE FLOTA DE LHD .......................................................................................................... 38 1.1.1 DETERMINACIN DE LA DISTANCIA MEDIA QUE RECORRE EL LHD ................... 38 1.1.2 DETERMINACIN DEL TIEMPO DE CICLO ......................................................................... 40 1.1.3 CLCULO DE CAPACIDAD DE LHD ....................................................................................... 40 1.1.4 CLCULO DE RENDIMIENTO INSTANTNEO DE LHD ................................................. 41 1.1.5 CLCULO DE NMERO DE LHD OPERATIVOS Y FLOTA DE LHD ............................. 41 2. CLCULO DE FLOTA O DIMENSIONES DE SISTEMA DE TRANSPORTE. .............................. 42 2.1 CLCULO FLOTA DE CAMIONES ................................................................................................... 42 2.1.1 CLCULO TIEMPOS DE VIAJE CARGADO Y VIAJE DESCARGADO: ............................ 42 2.1.2 CLCULO TIEMPO DE CICLO: ............................................................................................ 43 2.1.3 CLCULO CICLOS HECHOS POR EL CAMIN EN UNA HORA: ......................... 43 2.1.4 CLCULO RENDIMIENTO INSTANTNEO CAMIN: ............................................ 43 2.1.5 CLCULO RENDIMIENTO EFECTIVO DEL CAMIN: ............................................ 43 2.1.6 CLCULO NMERO DE CAMIONES OPERATIVOS: ................................................ 44 2.1.7 CLCULO DE NMERO DE CAMIONES FLOTA DE MANERA DETERMINSTICA .................................................................................................................................... 44 2.1.8 CLCULO DE NMERO DE CAMIONES FLOTA DE MANERA PROBABILSTICA ...................................................................................................................................... 44 2.1.9 RESULTADOS FLOTA DE CAMIONES ............................................................................. 45 2.2 CALCULO DE FLOTA DE FERROCARRILES................................................................................ 46 2.2.1 FUERZA DE ARRASTRE DEL TREN ................................................................................. 46 2.2.2 CLCULO DE LA POTENCIA TREN (HP) ...................................................................... 47 3. DIMENSIONAMIENTO DEL SISTEMA DE TRASPASO. .................................................................. 48 3.1 DIMENSIONAMIENTO DE PIQUES DE TRASPASO: ................................................................ 50 3.2 NGULO DE LA CHIMENEA: ............................................................................................................ 51 3.3 LARGO DE LA CHIMENEA................................................................................................................. 53 3.4 DIMETRO DE LA CHIMENEA ........................................................................................................ 54 3.5 DIMENSIONAMIENTO DE ELEMENTOS AUXILIARES AL SISTEMA DE TRASPASO . 54 3.6 DIMENSIONAMIENTO DE PARRILLA .......................................................................................... 55 3.7 PLATE FEEDER ..................................................................................................................................... 55 4. DISEO Y DIMENSIONAMIENTO DE SISTEMA DE MANEJO DE MINERALES ALTERNATIVO................................................................................................................................................... 57 4.1 POSIBLES ALTERNATIVAS: ............................................................................................................. 57 4.2 DISEO: .................................................................................................................................................... 58 4.3 DIMENSIONAMIENTO: ...................................................................................................................... 58 5. CLCULO DEL COSTO DE MANEJO DE MINERALES DE AMBAS CONFIGURACIONES ... 68 vii

5.1 COSTOS LHD Y CAMIONES ............................................................................................................... 68 5.2 CLCULO DE COSTO DE INSUMOS: .............................................................................................. 69 5.3 CLCULO COSTO MANTENCIN Y REPARACIN: ................................................................. 69 5.4 CLCULO DE COSTOS DE MANO DE OBRA: .............................................................................. 69 5.5 CLCULO DE COSTOS DE CAPITAL .............................................................................................. 69 5.6 CLCULO DE PRODUCCIN ANUAL............................................................................................. 70 6. RESULTADOS COSTOS............................................................................................................................... 70 6.1 COSTOS LHD........................................................................................................................................... 70 6.2 COSTOS CAMIONES ............................................................................................................................. 71 6.3 COSTOS TRENES................................................................................................................................... 72 6.4 COSTOS PIQUES .................................................................................................................................... 72 6.4.1 CLCULO DE INVERSIN POR PIQUE: ......................................................................... 73 6.4.2 CLCULO PRODUCTIVIDAD PIQUE ....................................................................................... 73 6.4.3 CLCULO COSTO CAPITAL PIQUE .................................................................................. 73 6.5 COSTOS PLATE FEEDER Y MARTILLOS PICADORES ............................................................ 73 6.5.1 CLCULO COSTO OPERATIVO ........................................................................................... 74 6.5.2 CLCULO DE COSTO CAPITAL .......................................................................................... 74 6.6 CLCULO COSTOS PIQUES DE TRASPASO ..................................................................................... 74 6.7 CLCULO COSTOS ALIMENTADORES DE PLACA (PLATE FEEDERS)................................. 75 6.8 CLCULO DE COSTOS MARTILLOS PICADORES .......................................................................... 76 7. CLCULO DE COSTOS SISTEMA ALTERNATIVO ............................................................................ 76 7.1 COSTOS CHANCADORES SISTEMA ALTERNATIVO ............................................................... 76 7.1.2 CLCULO COSTO OPERATIVO: ................................................................................................ 77 7.1.3 CLCULO DE COSTO CAPITAL................................................................................................. 77 7.1.4 CLCULO COSTO MANTENCIN Y REPARACIN ........................................................... 77 8. RESULTADOS COSTO SISTEMA ALTERNATIVO ............................................................................. 78 8.1 COSTOS CHANCADORES ................................................................................................................... 78 8.2 COSTO CORREAS .................................................................................................................................. 78 8.3 COSTO CAPITAL CORREAS .............................................................................................................. 79 8.4 COSTOS DE INSTALACIN ............................................................................................................... 79 PARTE III: VENTILACIN .................................................................................................................................. 82 1. SISTEMA DE VENTILACIN EN RESERVAS NORTE...................................................................... 82 2. REQUERIMIENTOS DE AIRE EN LA MINA ........................................................................................ 85 3. MODELAMIENTO VENTILACIN .......................................................................................................... 86 3.1. METODOLOGA ............................................................................................................................... 86 viii

4. CLCULO DE COSTOS DE VENTILACIN .......................................................................................... 92 4.1 VENTILADORES INYECTORES: ................................................................................................. 92 4.2 VENTILADORES EXTRACTORES: ............................................................................................. 92 4.3 BOOSTERS:......................................................................................................................................... 93 4. ANALISIS Y CONCLUSIONES............................................................................................................................. 95

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1. INTRODUCCIN

El presente informe corresponde al Proyecto Final, del curso Fundamentos de Tecnologa Minera, el que busca conocer las distintas operaciones unitarias y modelar los procesos que ocurren en cada una de ellas, aplicadas a la mina Reservas Norte, del yacimiento El Teniente, de Codelco Chile. Las actividades presentadas buscan cumplir los siguientes objetivos generales: - Aplicar contenidos del curso Fundamentos de Tecnologa Minera a casos de estudio reales. - Familiarizar al estudiante tanto con ndices y parmetros de las operaciones utilizados en faena como con la problemtica operacional observada en la industria. - Enfocar el clculo a un proceso de anlisis comparativo de los ndices obtenidos con respecto a los encontrados en la faena de estudio. El proyecto se divide en tres partes principales: Arranque (Perforacin y tronadura), Manejo de minerales (Carguo, reduccin secundaria, traspaso, transporte y operaciones de apoyo) y Ventilacin. Cada parte est constituida por procesos asociados segn su naturaleza y que en conjunto componen los procesos mineros necesarios para la explotacin de minerales. Cada parte busca a su vez cumplir con los siguientes objetivos especficos: Parte I: Perforacin y Tronadura

- Clculo de diagrama de disparo de produccin.- Estimacin de granulometra de produccin. - Clculo de diagrama de disparo de avance. - Clculo de rendimientos de perforacin. - Estimacin de nmero de equipos de perforacin de produccin. - Clculo de costo de perforacin. ([US$/t]) - Clculo de costo de tronadura. ([US$/t]) - Comparacin de ndices con caso real. Parte II: Manejo de Minerales - Clculo de flota de carguo. - Clculo de flota o dimensiones de sistema de transporte. - Dimensionamiento del sistema de traspaso. - Diseo y dimensionamiento de sistema de manejo de minerales alternativo.

-Clculo del costo de manejo de minerales de ambas configuraciones (separados en temes de carguo, reduccin secundaria y transporte). ([US$/t]) Parte III: Ventilacin - Diseo de circuito simplificado de ventilacin. - Clculo de requerimientos de ventilacin. - Clculo de equipos de ventilacin (nmero, tipo y potencia) a travs de simulacin. - Clculo de costo de ventilacin. ([US$/t]) Para cumplir con estos objetivos, se debe en cada parte modelar cada una de las distintas etapas utilizando datos obtenidos de la faena y otros, que no estn disponibles en la literatura, ser supuestos de acuerdo a datos obtenidos en otras minas de similares caractersticas o asociados el mtodo de explotacin Panel Caving.

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2. PRESENTACIN DE LA FAENA2.1 DESCRIPCIN GENERAL DE LA FAENA.

La divisin El Teniente se encuentra ubicada a ochenta kilmetros al sur de Santiago y a cuarenta y siete kilmetros al noreste de Rancagua. Esta mina se encuentra ubicada en la cordillera de los Andes a 2.500 metros sobre el nivel del mar. El tamao que ha llegado a alcanzar es tan grande que la extensin de todos sus tneles sumados llega a ms de 2400 kilmetros, convirtindose en la mina subterrnea ms grande del mundo. Los sectores productivos de El Teniente estn divididos en ocho reas: 4 Sur, Fortuna Regimiento, Isla LHD, Quebrada Teniente, Pipa Norte, Diablo Regimiento, Esmeralda y Reservas Norte; y dos reas de explotacin: Pilar Norte y Nuevo Nivel Mina (NNM). 1

ILUSTRACIN 0-1 - MINA EL TENIENTE

Adems de ostentar un record sobre su tamao, El Teniente constituye el prfido de Cobre Molibdeno ms grande del mundo.

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www.codelco.cl

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El mineral El Teniente tiene una ley de cobre promedio de 1,2%, y reservas sobre 1.500 millones de toneladas de mineral. Los principales minerales de mena son el cobre y el molibdeno, siendo el cobre el de mayor importancia. La roca caja que rodea la roca husped est constituida principalmente de andesitas del Mioceno. Resumiendo la formacin del yacimiento se llev a cabo en el Mioceno Superior. La litologa de la roca husped est constituida por tres grupos principalmente: Complejo mfico el teniente, el 80% de la mineralizacin de El Teniente se encuentra presente en esta roca, Intrusivos flsicos, constituido por tres prfidos; prfido dactico, prfido diortico, prfido lattico y finalmente un Complejo de brechas. La gnesis del yacimiento de El Teniente se produjo en la periferia de la chimenea de un antiguo volcn. De este modo se puede hablar de un gran manto de un cilindro vertical mineralizado, debido a esta forma geomtrica, el yacimiento ha podido ser se extrado en forma gravitacional mediante el mtodo Panel Caving en grandes cantidades y a bajo costo. La capacidad de produccin diaria de El Teniente es de 135.000 tpd y del Sector Reservas Norte de 24.600 tpd. El Teniente cuenta con un rea activa de 290.000 m2 y un rea incorporada de 75.000 m2 por ao. 2 El mineral extrado es transportado a las plantas de concentracin donde se separa el material estril del mineral por el mtodo de flotacin. Los concentrados producidos son desviados luego a la fundicin de Caletones. En esta etapa mediante altas temperaturas y usando petrleo y oxgeno se funde el concentrado siendo transformado finalmente en cobre blster y cobre refinado a fuego. El Teniente produce 403.616 toneladas mtricas finas anuales de cobre, tanto en la forma de lingotes refinados a fuego (RAF), como en ctodos de cobre (a contar del prximo ao, slo se producirn ctodos). Como resultado del procesamiento del mineral tambin se obtienen 5.617 toneladas mtricas de molibdeno en grado tcnico.

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Presentacin Taller Final Gerencia Minas Codelco, Julio 2010.

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2.2 MTODO DE EXPLOTACIN: PANEL CAVINGEl mtodo de explotacin por Panel Caving se define como el derrumbamiento de paneles por corte inferior, donde el mineral se fractura y se rompe por s solo debido a las tensiones internas y efectos de la gravedad, por consiguiente se requiere slo de un mnimo de perforacin y tronadura para la explotacin del mineral. En el Panel Caving el yacimiento se divide en grandes paneles de varios miles de metros cuadrados, cada bloque tridimensional de gran rea basal cuadrada y de varios miles de toneladas de mineral se corta por la zona inferior, es decir, se excava practicando una ranura o abertura horizontal en la base inferior del bloque mediante tronadura. As los bloques de mineral quedan sin apoyo y las fuerzas de gravedad que actan sobre esta masa producen fracturas sucesivas que afectan a los bloques por completo. Adems, debido a las tensiones de la roca se produce la fragmentacin del material, en tamaos que pueden ser manejados a travs de piques de traspaso o mediante equipos cargadores. La explotacin por hundimiento se basa en que tanto la roca mineralizada como la roca encajadora est fracturada bajo condiciones ms o menos controladas. La extraccin del mineral crea una zona de hundimiento sobre la superficie por encima del yacimiento. En consecuencia es muy importante el establecer un proceso de fracturacin continuo y completo. Es necesario no solamente que el hundimiento ocurra, sino que adems el mineral presente una granulometra adecuada. El xito en el hundimiento de un panel, independiente de las caractersticas de hundibilidad de la roca, depende de los factores fundamentales que son: a) La base del panel deber fracturarse completamente. Si quedaran pequeas reas sin quebrar, ellas actan como pilar, transmitindose grandes presiones desde el nivel de hundimiento hacia el de produccin, las que pueden llegar a romper el pilar existente entre ellos, afectando completamente la estabilidad de las galeras del nivel de produccin. Esto trae consigo un aumento importante en los costos de extraccin. b) La altura de socavacin inicial proporcionada por la tronadura, debe ser tal que no se produzcan puntos de apoyo del panel que impidan o afecten el proceso de socavacin natural inmediata. La formacin de pilares, se evita con un adecuado diseo de perforacin y especialmente, con un correcto carguo de los tiros. En todo caso, si se verifica la existencia de un pilar, se interrumpe la etapa de hundimiento, concentrando las actividades en eliminarlo completamente, para poder continuar con la secuencia de "quemadas". En el segundo caso, para evitar los posibles puntos de apoyo del bloque, una vez tronada la base, es necesario determinar previamente la altura que debe alcanzar la socavacin producida por la tronadura. La extraccin en cada punto debe ser controlada con sumo cuidado de manera de evitar contaminaciones del mineral con el estril. El contacto mineral-estril debe mantenerse segn un plano bien definido que pueda ser horizontal o inclinado. 5

2.3 DISEO RESERVAS NORTELas principales caractersticas del diseo del Panel Caving en Reservas Norte son: En el nivel de hundimiento el desarrollo de perforaciones radiales de produccin. La utilizacin de zanjas de 15 metros de alto (distancia entre nivel de produccin y nivel de hundimiento), 13 metros de ancho en su parte superior.

ILUSTRACIN 0-2 - PANEL CAVING

ILUSTRACIN 0-3 - PANEL CAVING

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En el nivel de produccin una serie de galeras paralelas (calles) separadas 30 metros entre si cuya seccin generalmente es de 4 x 4 , las que son interceptadas cada 20 metros por estocadas de carguo de seccin similar en un ngulo de 60 grados, que permite una mayor facilidad de movimiento al equipo LHD. Con esto la malla de extraccin posee dimensiones de 30 x 20 metros.3

ILUSTRACIN 0-4 - VISTA PLANTA NIVEL DE PRODUCCIN

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Un nivel de reduccin intermedio, entre el nivel de produccin y el nivel de transporte, en donde las cmaras de picado, los martillos picadores estacionarios o semi-mviles reducen de tamao las colpas antes de ser enviadas al nivel de transporte. Desde el punto de vista de la secuencia operacional de explotacin, existen dos variantes: una denominada Convencional que corresponde a una secuencia de Desarrollo y Construccin de las Galeras del Nivel de Produccin Socavacin del Nivel de Hundimiento Extraccin del Mineral, y otra denominada Hundimiento Previo que corresponde a una secuencia de Socavacin del Nivel de Hundimiento Desarrollo y Construccin de las Galeras del Nivel de Produccin Extraccin del Mineral4.

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Publicacin de Mallas de extraccin El Teniente. Evolucin de los mtodos de explotacin de la Mina El Teniente, Patricio Cavieres, Julio de 2009.

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2.4 MANEJO DE MINERALES

El sistema de manejo de materiales en el sector Reservas Norte de la mina en Teniente se compone bsicamente de 3 niveles. El primero de ellos corresponde al nivel de produccin ubicado a una cota de donde se opera con 11 LHDs de 7 yardas cbicas Sandvik Toro, los cuales extraen el mineral desde las estocadas de produccin y lo acarrean hasta piques de traspaso de mineral ubicados con una separacin promedio de 120 [m] entre ellos. Este sistema de piques de traspaso desemboca en el nivel de transporte intermedio a travs de buzones que regulan el carguo de mineral hacia camiones Supra no articulados de 80 [ton] de capacidad, cuya flota consiste en 7 de estos equipos. Posteriormente, estos camiones descargan el mineral de manera lateral en piques de traspaso situados hacia el sur del yacimiento recorriendo una distancia promedio de 500 [m]. Finalmente, mediante carga a travs de Plate Feeders (alimentador de placa) es alimentado un sistema de ferrocarriles llamado Teniente 8 que lleva el mineral hacia la planta de tratamiento Coln ubicada a una distancia de 10 [km] para su posterior tratamiento.

DIAGRAMA 1: MANEJO DE MINERALES RENO

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2.5 VENTILACIN

Por ventilacin de minas se entiende el suministro controlado de aire fresco a las labores subterrneas y la recoleccin, dilucin y extraccin de aire contaminado de la mina a superficie. El control de la atmsfera en una mina es uno de los aspectos ms vitales de la operacin ya que influye en la salud de las personas y la productividad por condiciones atmosfricas ms confortables para el trabajo humano. Los requerimientos de ventilacin en una mina son de distintos tipos: para diluir un contaminante (gases naturales, gases de tronadura, etc.), para acondicionar (enfriar o calentar aire), para consumir (respiracin humana y combustin de motores) y para mover (arrastrar, hacer brisa, renovar, etc.) En la medida en que la mina El Teniente se ha profundizado ha crecido la dificultad para satisfacer los requerimientos de ventilacin obligando a potenciar las salas de ventiladores y/o construir nuevas vas de ingreso y extraccin de aire. Tales vas son llamados adit, galeras horizontales de variada longitud que rompen en la superficie, cuya utilidad principal es extraer e inyectar aire. Existen adits que poseen ventiladores al interior de las galeras, como tambin otros que no, estos ltimos adems de suministrar aire en forma natural (sin ventilador) son utilizados para el transporte de mineral a las concentradoras y trfico vehicular de accesos y salida de la mina. El sistema de ventilacin de la mina El Teniente es mecanizado y del tipo aspirante (aire extrado)- impelente (introduccin de aire puro), con grandes ventiladores que inyectan aire fresco y extraen contaminado, con un caudal total del orden de 3799 m3/s. El sistema general en servicio tiene 26 ventiladores principales, 10 inyectores y 16 extractores que suman una potencia de 11.843 KW (15.400 HP) Los principales objetivos de la ventilacin en El Teniente son: -Proveer de aire limpio a hombres, mquinas y equipos en volumen y calidad suficiente. -Diluir y extraer los gases asfixiantes, txicos y/o inflamables que se generan permanentemente y espordicamente en la mina. -Controlar mediante filtracin, humidificacin, dilucin y extraccin, las concentraciones de polvo nocivas para la salud de las personas, ambiente laboral e instalaciones industriales. -Controlar la temperatura ambiente al interior de la mina mediante calefaccin y refrigeracin, segn tipo y la altura de la mina

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Cada rea de produccin de la mina cuenta con su sistema de ventilacin independiente, provisto de galeras asiladas para la alimentacin y evacuacin de aire, mediante ventiladores principales y diversos elementos como puertas, reguladores, tapados y ventiladores reforzadores que controlan los flujos de aire para lograr la correcta circulacin de aire al sistema. A continuacin se muestra un esquema del sistema de ventilacin principal de la mina El Teniente.

DIAGRAMA 3: ESQUEMA DE INYECCIN/EXTRACCIN EN PORTALES EL TENIENTE

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3. DESARROLLOPARTE I: PERFORACIN Y TRONADURA 1. DIAGRAMA DE DISPARO DE PRODUCCINA) PERFORACIN RADIAL NIVEL DE HUNDIMIENTO: Para el clculo del burden y espaciamiento para los tiros radiales se utiliza el mtodo de AECI, dado por la frmula5:

Donde: L= Largo de la columna explosiva [m] H: Largo medio de perforacin radial [m] K: Factor de carga volumtrico [kg/m3] Asumiendo que el largo de la columna explosiva corresponder al largo medio de perforacin radial ( y considerando los siguientes datos: Dimetro (D) = Dens. explosivo ( = = Se obtiene que: = 1180 [ 5,38 [ 0,8 [ ] ] ]

Luego:

El taco mnimo fue calculado usando la relacin:

Con los valores del burden, espaciamiento y taco mnimo de los tiros radiales se hace el diseo correspondiente, considerando una distancia entre calles de 30 metros y una longitud del footprint de 20 metros:

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Apuntes de Perforacin y Tronadura, Prof. Jaime Chacn. Depto. de Minas, U de Chile.

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ILUSTRACIN 3-1 - DIAGRAMA DE DISPARO RADIAL DE PRODUCCIN

N tiro 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Total

Longitud [m] 16 16.2 16.8 18.2 19.8 18.4 16 14.2 12.2 13 8.4 169.2

ngulo [] 0 10 20 29 37 45 55 66 78 89 101 -

Taco [m] 1.5 7.4 1.5 7.2 1.5 7.2 1.5 6.2 1.5 5.6 1.5 -

Carga [m] 14.5 8.8 15.3 11 18.3 11.2 14.5 8 10.7 7.4 6.9 126.6

TABLA 3-1: DETALLE TIROS.

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Se presentan los resultados en el siguiente cuadro resumen: N de tiros Dimetro perforacin [m] Burden [m] Espaciamiento [m] Total metros barrenados por abanico [m] Total metros cargados por abanico [m] Total explosivo por abanico [kg] Factor de carga volumtrico [kg/m3] 11 0,0762 2,3 3 169,2 126,6 681,26 0,8

TABLA 3-2: RESUMEN RESULTADOS DIAGRAMA DISPARO DE PRODUCCIN

B) BATEAS: Para el diseo del diagrama de disparo de las bateas se utiliz el mtodo de AECI con los mismos valores de entrada que en el nivel de hundimiento, obteniendo los mismos burden, espaciamiento y taco mnimo del tem anterior. Se consider una altura de 15 m correspondiente a la distancia entre niveles y un ancho de 13 m correspondiente al ancho de la batea, obtenindose el siguiente diagrama:

ILUSTRACIN 3-2 - DIAGRAMA DE DISPARO RADIAL DE BATEA

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N tiro 1 2 3 4 5 Total

Longitud [m] 12.2 11.2 11 11.2 12.2 57.8

ngulo [] 25 13 0 13 25 -

Taco [m] 1,5 5 1,5 5 1,5 -

Carga [m] 10,7 6,2 9,5 6,2 10,7 43,3

TABLA 3-3: DETALLE DE TIROS

Se presentan los resultados en el siguiente cuadro resumen: N de tiros Dimetro perforacin [m] Burden [m] Espaciamiento [m] Total metros barrenados por abanico [m] Total metros cargados por abanico [m] Total explosivo por abanico [kg] Factor de carga volumtrico [kg/m3] 5 0,762 2,3 3 57,8 43,3 233 0,8

TABLA 3-4: RESUMEN RESULTADOS DIAGRAMA DISPARO DE BATEA

14

2. GRANULOMETRA DE PRODUCCINEn Reservas Norte, tras estudios de Factibilidad Tcnica 6 desarrollados por Codelco, se han determinado las siguientes granulometras de produccin:

TABLA 3-5 - FRAGMENTACIN EN RESERVAS NORTE

Adems de la Tabla 5, se han encontrado los siguientes grficos de Sobre Tamao:

GRFICO 3-1: DISTRIBUCIN GRANULOMTRICA - CMET EN AMBIENTE HT - RENO

GRFICO 3-2 - DISTRIBUCIN GRANULOMTRICA - CMET EN AMBIENTE HP RENO

6

Estudio de Factibilidad Tcnica Divisin El Teniente, Codelco, ao 2010.

15

GRFICO 3-3 - DISTRIBUCIN GRANULOMTRICA - PRFIDO DACTICO RENO

GRFICO 3-4 - DISTRIBUCIN GRANULOMTRICA - PRFIDO DIORTICO EN AMBIENTE HP RENO

Los Grficos anteriores muestran la funcin de Acumulacin de Sobre Tamao, es decir, muestra la expresin . Dado eso, es posible construir la siguiente Distribucin Granulomtrica esperada (Acumulacin Bajo Tamao), tomando como gua la funcin de Fragmentacin Primaria en el Grfico 1 (CMET 80% de la mineralizacin): 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 300 200 140 100 75 60 35 20 10 5

TABLA 3-6 - DISTRIBUCIN GRANULOMTRICA PROMEDIO

16

Esta distribucin granulomtrica puede ser modelada muy bien con los dos modelos de granulometras ms usados: Modelo Gaudin Schumann y Modelo Rosin Rammler, tal como se ve en el Grfico 2.

GRFICO 3-5 - GRANULOMETRA DE PRODUCCIN MEDIA MODELOS GRANULOMTRICOS

Esta aproximacin se ha realizado con los siguientes parmetros obtenidos mediante la minimizacin de errores cuadrticos utilizando la herramienta SOLVER de Excel: Modelo Gaudin-Schumann Modelo Rosin-Rammler 261,36 [cm] m= 0,45 x0 = 79,24 [cm] n= 0,82K=

TABLA 3-7 - PARMETROS DE MODELOS GAUDIN-SCHUMANN Y ROSIN-RAMMLER

17

3. DIAGRAMA DISPARO DE AVANCEPara el avance en Reservas Norte se trabaja con frentes de dimensiones de 4x4 metros como se muestra a continuacin:

ILUSTRACIN 3-3 DIAGRAMA DE DISPARO GENERAL

Datos: -

Ancho frente: Alto hasta el arco: Alto arco: Dimetro perfo. tiros (d): Dimetro perfo. tiro hueco (): Desv. Contorno perforacin ( )::

Desviacin collar : Cte. de Langefors (c): : Densidad Anfo :

4 [m] 4 [m] 0,5 [m] 0,045 [m] 0,102 [m] 3 0,01 0,02 0,4 1 800 [Kg/m3]

El avance terico por cada ronda de tiros viene dada por7:

7


18

A) RAINURA Para el primer cuadrante los valores del burden, espaciamiento y la carga lineal vienen dados por las siguientes expresiones: Burden 1 cuadrante Espaciamiento 1 cuadrante Carga lineal 1 cuadrante ( ) ( )

TABLA 3-8 - RAINURA: PRIMER CUADRANTE

Para los siguientes cuadrantes el valor de la carga lineal, el espaciamiento y el burden vienen dados en funcin de los valores obtenidos para el cuadrante anterior, como se muestra a continuacin: Carga lineal cuadrante ( ) Esp. cuadrante ( ) Burden cuadrante

TABLA 3-9 - RAINURA: SEGUNDO CUADRANTE

Considerando los datos mostrados anteriormente y realizando los clculos iterativamente se completa una rainura compuesta por cuatro cuadrantes, cuyos parmetros se resumen en la tabla de mostrada a continuacin: RAINURA Carga Lineal (li) [Kg/m] Burden (B) [m] Espaciamiento(A) [m] 1er Cuad 0,66 0,17 0,24 2 Cuad 0,79 0,29 0,58 3er Cuad 1,03 0,51 1,12 4 Cuad 1,44 0,83 1,97

TABLA 3-10: RESUMEN DIAGRAMA DE DISPARO: RAINURA

Con estos resultados se disea la rainura:

ILUSTRACIN 3-4: DISEO RAINURA

19

De la Tabla 9 se decide realizar slo 3 cuadrantes ya que el valor del espaciamiento requerido para un cuarto cuadrante es excesivo, dado el tamao de la frente. Esto se puede ver en la Ilustracin 8, donde se muestra la Rainura con 3 Cuadrantes. A continuacin se procede a calcular las medidas para el diseo del diagrama de disparos total del frente. A partir de estos clculos se obtendrn los valores mximos tericos de burden y espaciamiento de los tiros y el nmero de tiros necesarios. En su aplicacin prctica los valores de burden y espaciamiento utilizados sern menores a los mximos tericos de manera de colocar apropiadamente los tiros segn las reas libres disponibles en cada seccin del frente.

B) ZAPATERA Los parmetros de la zapatera vienen dados por las siguientes relaciones:

-

Burden: Nmero de tiros: Espaciamiento:

* *

+

{ +

Largo de la carga de fondo: Largo de tiro a cargar: Restriccin:

Realizando los reemplazos y clculos correspondientes se obtienen los resultados mostrados en la tabla adjunta. ZAPATERA Factor de friccin (f) Burden mximo [m] Cte. de Langefors (c) N de tiros Espaciamiento [m] Taco [m] Largo tiro a cargar [m] 1,45 1,25 0,45 6 0,98 0,45 1,21

TABLA 3-11: RESUMEN DIAGRAMA DE DISPARO ZAPATERA

20

C) CONTORNO TECHO Los parmetros de los tiros de contorno (de techo y paredes) estn dados por relaciones distintas ya que se busca generar superficies suaves, con bajo dao y estables para la geometra considerada para el tnel o galera. De esta manera los parmetros para los tiros vienen dados por las relaciones presentadas a continuacin:

-

Espaciamiento: Relacin: Carga lineal: Nmero de tiros:

Los valores obtenidos se muestran a continuacin: Contorno Techo Cte. roca (k) S/B Carga lineal (l) Espaciamiento [m] Burden [m] N de tiros Taco [m] D) CONTORNO PAREDES Para los tiros correspondientes al contorno pared, se debe considerar la longitud efectiva disponible para desarrollarlos, es decir, al alto total de la pared se le debe descontar los burden de zapatera y techo. Los parmetros de los tiros de contorno de pared vienen dados por las siguientes relaciones: 16 0,8 0,18 0,72 0,9 9 0,45

TABLA 3-12: RESUMEN DIAGRAMA DISPARO CONTORNO TECHO

-

Longitud disponible: Burden: [

]

{

Nmero de tiros por pared:

21

Dadas las consideraciones mencionadas, se obtienen los siguientes valores:

Contorno Paredes Alto efectivo [m] Factor de friccin (f) S/B Burden [m] Espaciamiento [m] N de tiros Taco [m] 1,35 1,2 1,25 0,42 0,57 0,52 5 0,45

TABLA 3-13: RESUMEN DIAGRAMA DISPARO CONTORNO PARED

E) STOPPING Como se muestra en la ilustracin 7, los tiros de stopping se ubican alrededor de la rainura y al interior de los tiros de contorno. Dado que rompen una zona no limitada por paredes, techo o piso no requieren ser suavizados. Estos tiros son de relleno y el nmero de tiros necesarios se determina segn la geologa y la dimensin de rea no cubiertas por los tiros de contorno y zapatera.

-

Longitud disponible: Burden: [

]

donde

{

Stopping Largo efectivo [m] Factor de friccin (f) S/B Burden [m] c2 Espaciamiento [m] Taco [m] 2,04 1,45 1,25 1,11 0,46 1,38 0,45

TABLA 3-14: RESUMEN DIAGRAMA DISPARO STOPPING.

22

Finalmente, de acuerdo a los valores obtenidos para cada seccin, se disea el siguiente diagrama de disparos de frente de avance.

ILUSTRACIN 3-5: DIAGRAMA DISPARO DE AVANCE.

Como se observa en la ilustracin 9, se colocaron cinco tiros de stopping para cubrir el rea alrededor de la rainura. Se utiliz un burden de zapatera menor al estimado tericamente con el objetivo de tener una distribucin de disparos ms equilibrada y no queden zonas dbilmente tronadas. A continuacin se muestra una tabla resumen con los resultados obtenidos: N de tiros Rainura Zapatera Techo Paredes Stopping 12 6 9 5 15 Burden Mximo [m] 0.51 1.25 0.9 0.42 1.11 Espaciamiento Mximo [m] 1.12 0.98 0.72 0.52 1.38 Taco [m] 0.45 0.45 0.45 0.45 0.45

TABLA 3-15.RESULTADOS DIAGRAMA DISPARO DE AVANCE

23

4. CLCULO DE RENDIMIENTOS DE PERFORACINLa velocidad avance de la mquina perforadora depende de muchos factores: la litologa, el equipo utilizado, el bit, el tiempo de utilizacin del mismo, las competencias del operador, etc. Para efectos de una estimacin de la velocidad de avance se utilizar el grfico que relaciona la velocidad de avance con la resistencia a la compresin de la roca [ ] obtenido 8. Este grfico seala que la velocidad de por Paune, Bruce y otros del U.S. Bureau of Mines avance es inversamente proporcional a la dureza de la roca. Se supondr que la mquina perforadora trabaja slo sobre andesitas, esto debido a que las rocas ms abundantes del yacimiento corresponden a andesitas que se encuentran altamente alteradas, mineralizadas y brechizadas. La resistencia a la compresin uniaxial de la andesita es de aproximadamente Utilizando el grfico se tiene que

GRFICO 3-6 - GRFICO VA VS RESISTENCIA A LA COMPRESIN

A partir de la velocidad instantnea de penetracin se pueden estimar los rendimientos posibles a alcanzar, es decir, los metros perforados en una unidad de tiempo mayor o igual a una hora. Tales rendimientos son en definitiva los que determinan el costo del metro barrenado [US$/m] que se calcular ms adelante. As se tiene que:

8


24

Velocidad de avance:

60 [cm/min]

0.6 [metros/min]

Rendimiento en metros/hora: Factor Operacional (FO) min/hora [ [ ] ] 45 min/hora [ [ ] ] [ [ ] ]

Rendimiento en metros/turno: Factor Tiempo Efectivo (TE) [ [ Rendimiento en metros/da: Factor de Disponibilidad Mecnica (DM) [ [ ] ] [ [ 0.8 ] ] [ [ ] ] Horas/Turno (8 hrs.) ] ] [ [ ] ] 5 Horas/Turno [ [ ] ]

25

5. ESTIMACIN DE NMERO DE EQUIPOS DE PERFORACIN DE PRODUCCIN

Para estimar el nmero de equipos de perforacin de produccin se hace uso del parmetro definido como tasa de incorporacin de rea que se entiende como la cantidad de metros cuadrados (en planta) que deben ser desarrollados al mes. Esta tasa de incorporacin de rea es propia para cada mina; para el caso de Reservas Norte es de 3000 * +9 .

Considerando esta informacin, adems de la malla de extraccin con la que se trabaja y el burden usado en el diagrama de disparos en el UCL, es posible conocer la cantidad de tiros diarios necesarios para cumplir con este avance en metros cuadrados: Tasa de Incorporacin de rea: 3000* Malla de extraccin: 30x20 Burden: 2,3 +.

Considerando que los disparos se realizan sobre una malla de 30 por 20, en donde los frentes se disparan a lo largo de los 20 metros y sabiendo que los frentes se distancian entre s por 2,3 metros, se tiene lo siguiente Nmero de tiros en 20 metros = metros cuadrados. Por lo tanto, dividiendo la tasa de incorporacin de rea mensual por el rea unitaria tomada de 600 , se obtiene la cantidad de veces que se tendrn 8,69 tiros a realizar mensualmente:[ ]

9 disparos se realizan en un rea de 30x20

5 veces 9 disparos 45 disparos mensualmente.* +

Como un mes tiene 30 das

= 1,5 disparos diarios.

Se determin anteriormente un total de metros barrenados de produccin por abanico de 192.2 [m], pero en un frente se tienen dos abanicos. Luego, el total de metros barrenados por disparo es de 338.4 [m]. Los metros barrenados diarios son: 1,5 x 338,4 * + cada da.

Adems, en el tem anterior se determin el rendimiento del equipo de perforacin en metros por da. Considerando esta informacin y sabiendo la cantidad de metros a barrenar por da se obtiene el nmero de equipos de perforacin necesarios para cumplir con estos metros: Rendimiento equipo: 324 * + * * + +

equipos.

9

Libro MassMin ao2008.

26

Se aproximar al entero superior para obtener el nmero de equipos necesarios, adems se considerar una disponibilidad del equipo de 90% por conceptos de mantenimiento. Finalmente, la cantidad de equipos de perforacin ser de 2 perforadoras radiales. El equipo de perforacin utilizado en Reservas Norte corresponde a una perforadora Jumbo Radial Modelo Simba M6 C, que se detalla a continuacin10:

ILUSTRACIN 3-6-EQUIPO DE PERFORACIN RADIAL

Especificaciones tcnicas Modelo Dimetro perforacin Perforadora Sistema de perforacin Sistema de control Radio de giro Simba M6 C 51-89 [mm] COP 1800 series RHS 17 RCS 6,250/3,800 [mm]TABLA 3-16: ESPECIFICACIONES EQUIPO PERFORACIN

10

Catlogo Perforadoras Atlas Copco www.atlascopco.cl

27

6. CLCULO DE COSTOS DE PERFORACIN

Los costos de perforacin se dividen en costos de operacin y en costos de capital. A) COSTOS DE OPERACIN: Para calcular los costos de operacin se deben considerar los costos de agua, energa, aceros y mano de obra11. a) Costos de agua: [ Donde: ] [ ] [ ] * : Valor del agua Consumo de agua de la perforadora Velocidad de perforacin en la roca b) Costos de energa: [ ] [ ] * Donde: : Valor de la energa Consumo de Energa de la perforadora Velocidad de perforacin en la roca c) Costos de aceros: Los aceros considerados son bit, barra, copla y culatn. [ Donde: ] + +

: Precio de la pieza de acero : Vida til de la pieza de acero

d) Costos de mano de obra: [ ] [ ] [ ]

11

Clase Auxiliar: Clculo de costos de perforacin, Curso Fundamentos de Tecnologa Minera.

28

[

] * + * + * +

[ *

] + * + [ ]

: Sueldo Supervisor : Sueldo del Operador : Operadores por equipo (o turnos) : Factor Operacional : Horas trabajadas por turno : Turnos por da : Velocidad de perforacin Luego de obtenidos los costos para cada tem, se calculan los costos totales de operacin de perforacin por metro barrenado, sumando todos los costos anteriores:

Para calcular los costos de perforacin por tonelada producida, se calcul el total de metros barrenados por disparo y el tonelaje de roca asociado a tal disparo. Clculo metros barrenados por disparo: Esto se calcul sumando el largo cada uno de los tiros a partir del diagrama de disparos diseado previamente. Clculo de tonelaje de roca: En este caso a cada disparo se le asoci el volumen de roca delimitado por el burden, el ancho del disparo y la altura de la columna.

Finalmente el costo operacional de perforacin se calcul as:

[ : Metros barrenados por disparo Costo Reparacin y Mantencin:

]

Se asume un costo de reparacin y mantencin igual al 30% del costo de operacin:

29

B) COSTO CAPITAL:

[ Donde:

]

: Inversin, o sea el precio del equipo de perforacin : Vida til equipo : Tc es la cantidad de toneladas que se extraen debido a la aplicacin del tem durante su vida til. Para calcular la vida til del equipo en mb se realiz el siguiente clculo: [ [ ] [ ] [ ] [ ] ]

[

]

Donde:

: rea incorporada al mes : rea incorporada por frente : Burden : Ancho disparo

Finalmente los costos de perforacin son: [ ]

30

C) RESULTADOS COSTO OPERACIONAL PERFORACIN a) Costo Agua: Unidades Valores Valor agua Requerimientos de agua Velocidad perforacin Costo agua b) Costo Energa: Unidades Valor energa Requerimientos de Energa Velocidad perforacin Costo Energa US$/kwh kw m/min US$/mb Valores 0,15 120 0,6 0,5TABLA 3-18: COSTOS ENERGTICOS

US$/m^3 m^3/hr m/min US$/mb

0,8 15 0,6 0,33TABLA 3-17: COSTOS DE AGUA

c) Costo Aceros:

Unidades Precio Acero Vida til Costo Costo total aceros US$ mb US$/mb US$/mb

Bit 60 266 0,23 0,46

Barra Copla Culatn 220 2076 0,11 75 3528 0,02 300 2749 0,11

TABLA 3-19: COSTOS ACEROS

31

d) Costos mano obra: Unidades Valores Sueldo supervisor Operadores x equipo (turnos) Sueldo operador Factor operacional Horas trabajadas x turno Turnos x da Disponibilidad mecnica Velocidad de perforacin Costo mano obra US$ US$ hr 1/da mb/min US$/mb 1800 3 1500 0,7 5 3 0,85 0,6 0,65

TABLA 3-20: COSTOS MANO DE OBRA

e) Costo operacional de perforacin total por metro barrenado:

Unidades Costo agua Costo energa Costo aceros Costo mano de obra Costo total US$/mb US$/mb US$/mb US$/mb US$/mb

Valores 0,33 0,5 0,46 0,65 1,94

TABLA 3-21: COSTO OPERACIONAL TOTAL POR MB

f) Costo operacional de perforacin total por tonelada de mineral producida, y costo de mantencin y reparacin: Unidades Mb por disparo Burden Altura promedio columna Ancho disparo Volumen roca Densidad roca Toneladas roca Costo Operacional Perforacin Costo Mantencin y Reparacin m m m m m^3 ton/m^3 ton US$/ton US$/ton Valores 338 2,3 400 30 27600 2,7 74520 0,009 0,003TABLA 3-22: COSTO OPERACIONAL MYR

32

COSTO DE CAPITAL Unidades Inversin Vida til Toneladas x disparo Tc rea incorporada x mes rea incorporada x ao Burden Ancho disparo rea incorporada x disparo N frentes ao N frentes totales Mb x disparo Vida til Costo Capital Costo Capital KUS$ aos Kton ton/mb m^2/mes m^2/ao m m m^2 m mb US$/mb US$/ton Valores 700 6 74,5 220 3000 36000 2,30 30,00 69,00 522 3130 338 1058087 0,662 0,003TABLA 3-23: COSTO CAPITAL

33

7. CLCULO DE COSTOS DE TRONADURA

En cada tiro se tendr la siguiente configuracin:

ILUSTRACIN 3-7 - CONFIGURACIN TIRO

Por lo cual para calcular los costos de tronadura es necesario considerar adems del explosivo, los costos de la gua detonante, del amplificador, y de los detonadores elctrico y no elctrico.

Luego:

Donde: : Costo de tronadura por tonelada : Costo de tronadura : Toneladas de mineral por abanico

34

COSTOS TRONADURA

Requerimientos tronadura cantidad de explosivo por abanico Nmero de amplificadores Gua detonadora Detonador no elctrico Detonador elctrico

Tipo Anfo Aluminizado Amplificador APD Gua Primacord -

Unidad Valor

Precios[US$/unidad]

Costo por tem [US$] 1348,89 10,72 144,00 28,90 1,38 1533,89 74520 0,021

kg m -

1363 10 200 10 1

0,99 1,38 0,72 2,89 0,72 Costo por abanico [US$] Toneladas por abanico [ton] Costo Tronadura [US$/ton]

TABLA 3-24 - COSTOS TRONADURA

8. COMPARACIN DE NDICES CON CASO REALEstimacin Costo Perforacin [US$/ton] Costo Tronadura [US$/ton] Costo total[US$/ton] 0,014 0,03 0,044 Block Caving tpico 0,03 0,040 0,070

TABLA 3-25.COMPARACION COSTOS CON CASO REAL

35

PARTE II: MANEJO DE MINERALES 1. CLCULO DE FLOTA DE CARGUOPara poder estimar la flota de carguo terica a utilizar en la mina se utilizan los datos del Benchmarking, lo cual permite contar con datos de entrada al problema. Los supuestos a utilizar son: Distancia entre piques de traspaso: De acuerdo a los datos que se investigaron sobre el layout del nivel de produccin, se estim una distancia promedio entre piques de 120 [m]. Dentro de esta distancia se presentan 12 puntos de extraccin (6 a cada lado). Distancia entre estocadas: Con la informacin del nivel de produccin se consider una distancia entre estocadas de 20 [m]. Este parmetro tiene relacin con la cantidad de estallidos de roca acaecidos en la mina, por lo cual se aument desde 15 [m] este parmetro. Distancia entre calles: Al igual que el punto anterior, la distancia que se obtuvo de la investigacin fue de 30 [m]. El ngulo que se crea entre estocadas y calles corresponde a 60 (Malla Teniente). Largo de zanja, dimensiones de galera y ngulo de reposo de mineral: El largo de zanja considerado fue de 12,5 [m]. Adems, las dimensiones de las galeras son de [4,1 m x 3,6 m]. Por otro lado, el ngulo de reposo considerado para el mineral fragmentado fue de 45.

36

ILUSTRACIN 3-8. MALLA TENIENTE - NIVEL DE PRODUCCIN

Tiempos de carga, descarga y maniobras del LHD: El tiempo de carga ms maniobra considerado fue de 0,8 [min] y el de descarga ms maniobras de 0,6 [min].

Esponjamiento, densidad de la roca y factor de llenado de balde: El esponjamiento estimado para los clculos fue de 30%, mientras que la densidad del mineral se obtuvo de datos de la mina y alcanza un valor de 2.7 [t/m3]. Para las palas de 7 [yd3] se tom un factor de llenado promedio de balde de 75% (estimado).

Tonelaje asociado a baldada: la entidad considerada en el modelo fue una baldada, la cual puede ser cargada por una normal de medias 8 toneladas con una desviacin de 0,5.

37

1.1 CLCULO DE FLOTA DE LHD Para el clculo de Flota de LHD en RENO, se consideran los siguientes datos de entrada12: Rendimiento Mina = 24.600 Capacidad del Balde, Densidad de la roca, Esponjamiento, 30 % Factor de llenado del Balde, Factor de Conversin de Velocidad cargado, Velocidad equipo vaco, Tiempo de carga + maniobras, Tiempo de descarga + maniobras, Tiempo viaje cargado, Tiempo de Viaje descargado, Disponibilidad Mecnica, DM = 0,8

1.1.1 DETERMINACIN DE LA DISTANCIA MEDIA QUE RECORRE EL LHD Observando un esquema de la malla teniente, es posible estimar la distancia media que recorre el LHD considerando que el promedio entre la distancia mxima y mnima que recorre el equipo es una buena aproximacin de esta. Se tiene el siguiente esquema:

12

Plan Minero PSD, El Teniente Julio de 2009.

38

ILUSTRACIN 12 - DISTANCIAS RECORRIDAS POR LHD

Se cumple entonces que la distancia mxima y mnima quedan representadas como:

Por trigonometra bsica se tiene que:

Luego, se obtiene la distancia media:

39

1.1.2 DETERMINACIN DEL TIEMPO DE CICLO El tiempo de ciclo se define como: Se procede a determinar los tiempos necesarios: N ciclos/hora = [ciclos/hora] Tiempo de carga + maniobras, Tiempo de descarga + maniobras, Tiempo viaje cargado, Tiempo de Viaje descargado, =

[min]

1.1.3 CLCULO DE CAPACIDAD DE LHD La capacidad del LHD queda determinada como: * +

Con los datos entregados al comienzo de este estudio de flota, se tiene: Capacidad del Balde, Densidad de la roca, Esponjamiento, 30 %

Factor de llenado del Balde, Factor de Conversin de

*

+

40

1.1.4 CLCULO DE RENDIMIENTO INSTANTNEO DE LHD Se calcula como se procede a continuacin: [ ] [ * + ] [ ] [ ]

Este rendimiento obtenido como toneladas por hora o considera tiempos de prdidas operacionales, tiempos de colacin, etc, por lo tanto es necesario para obtener un Rendimiento diario efectivo, es necesario ajustar por un factor operacional. Se define, entonces, un factor operacional como sigue:

El rendimiento efectivo se calcula como: [ * * + + ] [ * + ] * [ + ]

1.1.5 CLCULO DE NMERO DE LHD OPERATIVOS Y FLOTA DE LHD Si se tiene el Rendimiento de la Mina, es decir, las toneladas por da que debe producir la Mina y se cuenta con el rendimiento de un LHD que fue calculado en el punto anterior, es posible obtener la cantidad de LHD necesario para cubrir y poder cumplir con ese rendimiento; se obtiene entonces el nmero de LHD operativos: Se calcula el nmero de LHD como sigue: [ ] * + Rendimiento Mina = 24.600 * +

Obtenidos los equipos operativos, es posible calcular los equipos necesarios para una flota: * +

41

2. CLCULO DE FLOTA O DIMENSIONES DE SISTEMA DE TRANSPORTE.

2.1 CLCULO FLOTA DE CAMIONES

Supuestos y datos encontrados en la literatura Distancia promedio de viaje de los camiones se supuso en 500 [m]. Velocidades de los camiones:

Factor operacional se supone de usada es de .

*

+, mientras que la disponibilidad mecnica

Adems, se suponen los siguientes tiempos de carga y descarga:

2.1.1 CLCULO TIEMPOS DE VIAJE CARGADO Y VIAJE DESCARGADO:

Donde: : distancia media de transporte de camin [m] : velocidad de viaje vaci [km/hr] : velocidad de viaje cargado [km/hr]

42

2.1.2

CLCULO TIEMPO DE CICLO:

Donde: : tiempo carga [min] : tiempo descarga [min] : tiempo viaje cargado [min] : tiempo viaje vaco [min]

2.1.3

CLCULO CICLOS HECHOS POR EL CAMIN EN UNA HORA:

(

)

2.1.4

CLCULO RENDIMIENTO INSTANTNEO CAMIN:

( Donde:

)

: Toneladas por ciclo, y en este caso corresponden a la capacidad de la tolva del camin, o sea 2.1.5 CLCULO RENDIMIENTO EFECTIVO DEL CAMIN:

Donde: : Rendimiento instantneo [ton/hr] : Factor operacional [hr/dia] 43

2.1.6

CLCULO NMERO DE CAMIONES OPERATIVOS:

Donde: : Rendimiento diario de la mina [tpd] : Rendimiento efectivo camin [tpd] : Entero superior de

2.1.7

CLCULO DE NMERO DE CAMIONES FLOTA DE MANERA DETERMINSTICA

Donde: : Disponibilidad mecnica 2.1.8

CLCULO DE NMERO DE CAMIONES FLOTA DE MANERA PROBABILSTICA

Se tiene que la probabilidad de que haya al menos camiones es la siguiente: ( ) Donde: : N de camiones de la flota : Nmero de camiones disponibles necesarios : Probilidad de camiones disponibles

camiones disponibles de una flota de

: Probabilidad de

camiones no disponibles

Este corresponde a un sencillo ejercicio numrico y por lo tanto se debe usar una planilla de clculo y encontrar por inspeccin un nmero de camiones de flota tal que se obtenga una probabilidad cercana a 1. 44

2.1.9

RESULTADOS FLOTA DE CAMIONES

FLOTA CAMIONES tem Tiempo carga Tiempo descarga Distancia media de viaje Velocidad cargado Velocidad descargado Tiempo viaje cargado Tiempo viaje descargado Tiempo ciclo Ciclos por hora Factor operacional Rendimiento instantneo Rendimiento efectivo N camiones operativos Disponibilidad mecnica N camiones flota determinstica N camiones flota probabilstica N camiones flota real Valor 1,0 0,8 488 15,0 20,0 2,0 1,5 5,2 11,6 14 929,2 11,15 3 0,8 4 6 7 Unidad [min] [min] [m] [km/h] [km/h] [min] [min] [min] [ciclos/hr] [hr/dia] [ton/hr] [ktpd] -

TABLA 3-26 - CLCULO FLOTA DE CAMIONES

Clculo detallado flota probabilstica Camiones Operativos Probabilidad n camiones disponibles Probabilidad N-n camiones no disponibles Camiones disponibles posibles 3 4 5 6 ( )

3 0,8 0,2 0,08 0,25 0,39 0,26 0,98

TABLA 3-27 - CLCULO DETALLADO FLOTA PROBABILSTICA

45

2.2 CALCULO DE FLOTA DE FERROCARRILES

Para el clculo de flota y dimensionamiento del Ferrocarril, es necesario estimar tanto una flota de locomotoras y el nmero de carros necesarios, adems del tamao de la locomotora y la potencia de esta respectivamente. Se procede a estimar lo mencionado antes a continuacin: Clculo de Tamao de Ferrocarriles [ton] Se cuenta con los siguientes datos (input): Carga (carro + mineral) = 350[ ] Velocidad = 60 [km/h] = 1000[m/min] Pendiente = 1% Trocha = Radio Curvatura Distancia entre ejes en vagones = 9 6 Aceleracin mxima = 0,1 [mph/seg] Adhesin = 25% Resistencia a la Rodadura del Tren y Carros = 20 [lb/ ]

La Potencia del Tren (en HP) se puede determinar a partir de la fuerza de arrastre y la velocidad de este. Se tiene entonces:

Por otro lado, al estimar la Fuerza de arrastre, es posible llegar a una ecuacin que permite determinar el tamao de la locomotora. Los pasos necesarios para el dimensionamiento del Tren se detallan a continuacin: 2.2.1 FUERZA DE ARRASTRE DEL TREN , se cumple la siguiente sumatoria de fuerzas:

Sea X el peso de la Locomotora en

En donde es posible calcular tanto la Fuerza de arrastre como las resistencias a vencer cada una por separado: [ ]

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* +

[ton] = 20* X + 7000 [lbs]

Luego de calcular por separado la Fuerza de Arrastre y las Resistencias que debe vencer la mquina en funcin del tamao de la locomotora, es posible encontrar una ecuacin de donde se despeja el tamao (en toneladas) de la Locomotora: 500X -20X -10X = 7000 + 3000 X= Luego, se necesita una Locomotora de 22 toneladas. [tc]

2.2.2

CLCULO DE LA POTENCIA TREN (HP)

Con el tamao de la Locomotora es posible determinar la Fuerza de Arrastre y as la potencia del Tren (HP):

Considerando una eficiencia del motor del 90% se tiene: de energa.

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3. DIMENSIONAMIENTO DEL SISTEMA DE TRASPASO.

Reservas Norte tiene sus operaciones unitarias desacopladas en niveles distintos, por lo que es necesario utilizar sistemas de traspaso entre los distintos niveles de este sector productivo. Para ello, se utilizan piques de traspaso de mineral (Ore Passes o simplemente OP) verticales o sub-verticales. Los distintos niveles a conectar por piques de traspaso son13: Nivel de Produccin (TTE Sub-6): Cota 2100 [msnm] Nivel de Transporte Intermedio (TTE 7): Cota 2070 [msnm] Nivel de Transporte FFCC (TTE 8): Cota 1980 [msnm] Por lo tanto, existen piques que conectan el nivel de produccin con el de transporte de camiones y otro que conectan al anterior con el nivel del ferrocarril a Coln. A continuacin se presentan algunos datos sobre los piques de traspaso utilizados en RENO: Piques de Traspaso Dimetro Largo Distancia Entre Piques N de Piques Sub-6 a TTE 7 3 3,5[m] 30 [m] 120 [m] 80 puntos de vaciado (Proyecto Total) 40 puntos de vaciado (Habilitados a la fecha)TABLA 3-28 - SISTEMA DE TRASPASO DE MINERAL

TTE 7 a TTE 8 5 [m] 90 [m] 3 OPs (OP 25, OP 26 y OP 27)

13

Informe de Gestin, Preparacin Mina, ao 2005. Divisin El Teniente.

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ILUSTRACIN 3-9 - NIVEL DE PRODUCCIN TTE SUB-6 POSICIN DE PUNTOS DE VACIADO

Para los piques que unen produccin con TTE 7, se estima una distancia promedio entre piques de 120 [m], dentro de una misma calle. Dado lo anterior, se asignan 6 puntos de extraccin por pique, ya que se considera que la pala carga hacia la derecha en los puntos. Por consiguiente, se tiene un total de 80 piques (puntos de vaciado) proyectados, de los cuales se tienen cerca de 40 en uso, dentro del frente de Socavacin, mientras que los 40 piques restantes se encuentran proyectados y/o construidos, en la medida que avanza el UCL (recordar que el mtodo de extraccin es Panel Caving Avanzado). Es relevante destacar que si bien en los planos se observan cerca de 80 puntos de vaciado, estos no son necesariamente piques aislados, pues pueden juntarse varios puntos cercanos en un mismo pique. Esto se aprecia en la siguiente ilustracin, ya que no hay tantos puntos de carguo en el nivel TTE-7 como puntos de vaciado en el nivel TTE Sub-6. 49

ILUSTRACIN 3-10 - NIVEL DE TRANSPORTE INTERMEDIO TTE-7

3.1 DIMENSIONAMIENTO DE PIQUES DE TRASPASO:

Una vez definida la posicin y la frecuencia de los piques de traspaso (optimizacin tcnicoeconmica con relacin a la malla a utilizar), se determinan las siguientes caractersticas del pique: ngulo de la chimenea Largo de la chimenea Dimetro de la chimenea

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3.2 NGULO DE LA CHIMENEA:

El ngulo de la chimenea se disea en funcin de la distribucin granulomtrica del flujo a transportar, de modo de evitar las colgaduras.

GRFICO 3-7 - PENDIENTES DE TRANSPORTE SEGN GRANULOMETRA

La distribucin granulomtrica en RENO, sin conminucin de ningn tipo (cachorreo, martillos, sizer, etc.), es la siguiente:

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

300 200 140 100 75 60 35 20 10 5

TABLA 3-29 - GRANULOMETRA DE PRODUCCIN EN RENO

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Esta distribucin se puede modelar como sigue:

GRFICO 3-8 - GRANULOMETRA DE PRODUCCIN MEDIA MODELOS GRANULOMTRICOS

Esta aproximacin se ha realizado con los siguientes parmetros, mediante minimizacin del error: Modelo Gaudin-Schumann Modelo Rosin-Rammler 261,36 [cm] m= 0,45 x0 = 79,24 [cm] n= 0,82K=

TABLA 3-30 - PARMETROS DE MODELOS GAUDIN-SCHUMANN Y ROSIN-RAMMLER

De lo anterior, se determina que no existe una presencia de finos relevante (menor al 20%, considerando como fino a las partculas de menos de 10 [cm] de dimetro equivalente), por lo que se est en el caso AII, lo que implica un ngulo mnimo de 55. Esto se condice con los datos de terreno, pues los piques son sub-verticales, cercanos a los 90, o se utilizan ngulos cercanos a 60 para unir puntos de vaciado.

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3.3 LARGO DE LA CHIMENEA El largo del pique depender de la calidad de la roca y sus propiedades geomecnicas, adems de las distancias verticales que se necesita unir (distancia entre niveles). En el caso de RENO, al ser un sector productivo de una mina mayor (El Teniente), se debe respetar ciertos parmetros de diseo previos (niveles de transporte previamente diseados, como por ejemplo el nivel del ferrocarril a Planta Coln).

Para RENO se tiene la siguiente configuracin de niveles:

ILUSTRACIN 3-11 - MANEJO DE MINERALES - RENO

Del Plan Minero PSD2010 de Codelco, se obtiene que la distancia entre el nivel de produccin (TTE Sub-6) y el nivel de transporte intermedio (TTE-7) es cercana a 30 [m], lo que determina el largo de dicho pique. Por su parte, el nivel de transporte intermedio (TTE-7) est a 90 [m] del nivel de ferrocarril (TTE-8).

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3.4 DIMETRO DE LA CHIMENEA El dimetro del pique se determina en funcin de la granulometra, buscando disminuir la probabilidad de colgaduras a lo largo de ste. Para ello se cuenta con la siguiente relacin emprica14: Observacin >5 3-5

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Informe Final Reno