Minado a Cielo Abierto y Subterraneo

8/15/2019 Minado a Cielo Abierto y Subterraneo

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MÉTODO DE EXTRACCIÓN MINERA

En el minado a cielo abierto, cualquier material sobreyacentees descapotado y transportado hacia el vaciadero o botadero

para que el depósito de mineral quede descubierto. Ambos,

descapote y minado son conducidos en una secuencia de

bancos.

Un depósito de minerales metálicos de manitud considerable

requiere de muc!os bancos, para después asemejarse a una

pirámide circular invertida en la tierra; cada banco sucesivo en

cortado a un radio más pequeño, impuesto por el "nu#o de

ta#ud para las consideraciones de seuridad !oto "#.


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Un banco sencillo es su$ciente, si el depósito y el capote son

relativamente del%ados &'("&' )t o "*(*& m#, como se

muestra en el esquema de una mina de carbón no metálica!oto +#.

Foto 1. Mina a cielo abierto con bancosmúltiples


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Foto 2. Mina a cielo abierto con un solo banco


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El minado a cielo abierto es un m$todo a #aro p#a%o en

términos del porcentaje de producción, responsable del

8'9 de toda la etracción de super$cie. Esto permite

utili:ar e&uipos de producción a#tamente mecani%ados

artin et al., "1


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Cic#o de operaciones

4amos a eaminar por separado la producción y

operaciones auiliares, ciclos de descapote y minado.

Descapote - Desbroce

Ce aplica para remo.er #a capa superior de est$ri#en el depósito de mineral y remover %an%a dentro de

los lDmites del tajo. La natura#e%a del capote o estéril,

determinan el ciclo de operación6 si es material no

consolidado suelo o roca quebrada# e# rompimiento no

es requerido; si es consolidado roca in situ#, se

requiere rompimiento.


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EL cic#o de operaciones de descapote y el equipo

comnmente utili:ado consiste en lo si%uiente6

• Barrenaci+n o per(oraci+n/ /er)oradora roca débil#,

sistema rotativo roca promedio#, sistema percusio roca

muy dura#.

• 0o#adura o disparo/ An)o o emulsión alternativa;

ras%ado(ripeado, si es suelo o roca débil#, car%ado con

maquina cierto volumen# y a mano bolsas#; encendido

eléctrico o cordón detonante.

• E1ca.aci+n/ /ala mecánica, car%ador )rontal, do:er,

escrepa suelo#, dra%a, cucharón suelo#.

• Acarreo - Transporte/ ?amión, )aja transportadora,

do:er, escrepa suelo#.


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Minado de minera#2 carb+n y roca

En una mina a cielo abierto, el descapote, minado y ciclo

de operaciones pueden tener con )recuencia cierto

parecido, esto lo determina la di)erencia o similitud del

mineral y el tepetate.

El ciclo de operaciones de minado y equipo, usualmenteconsiste en lo si%uiente6

• 3er(oraci+n/ Cistema rotativo roca promedio#, sistema

percusivo roca dura#, jetpiercin% roca dura slicosa#.

• 0o#adura/ An)o o emulsión alternativa; ripeado; si es

carbón o roca débil#; el car%ado y encendido son

similares al descapote.


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• E1ca.aci+n//ala, car%ador )rontal, dra%a, escrepa

arcilla#.

•

Acarreo/ ?amión, )aja transportadora, riel.

• E1tracci+n 4Ta,os muy inc#inados5/)aja

transportadora de alta inclinación, etracción por

botes de manteo, transportador hidráulico.

Operaciones Au1i#iares

-as operaciones aquD son muy similares, sea eldescapote del manto o el minado del mineral; durante la

etapa de eplotación usualmente consisten en lo

si%uiente6


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'euridad y sa#ud/ control de polvo bancos de producción,

caminos de acarreo, vaciaderos o botaderos#, disminución de

ruidos, prevención de combustión espontánea sD es carbón sub(

bituminoso o li%nito#.

Contro# ambienta#/ protección del aire y a%ua, manejo de

desperdicios sólidos.

Contro# de# sue#o/ estabilidad del talud suelo o roca#, control

de la erosión suelo#.

Abastecimiento y distribuci+n de ener6a/ subestación

eléctrica.

Contro# de aua e inundaci+n/ bombeo y drenaje.

Disposici+n de desec!os/ almacenaje y vaciado.


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Abastecimiento de materia#/ almacenaje, entre%a de

abastos.

Mantenimiento y reparaci+n/ surtido de herramientas.

I#uminaci+n/ re0ectores portátiles operación nocturna#.

Comunicaci+n/ radio, telé)ono asistido por

computadora#.

Construcci+n/ caminos de acarreo.

Transporte de persona#/ camiones, autobuses.


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• 3roducci+n r"pida, el desarrollo puede ser pro%ramado

para permitir el arranque inicial de producción.

•

Ba,os re&uerimientos de traba,o; puede ser personalcon poca eperiencia, ecepto los operadores clave

per)oradora, pala o car%ador#.

• Re#ati.amente :e1ib#e, puede variar la producción, sD

cambia la demanda.

• Con;ab#e para equipo %rande; permite alta

productividad.

• Costos muy ba,os de rompimiento de roca, en

comparación con el minado subterráneo, donde las caras

del banco tienen menos )acilidad de mantenimiento.


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• Condiciones c#im"ticas pueden minimi:ar las operaciones

pero raramente las prohDbe.

• Estabi#idad de ta#udes, se debe mantener la con un diseño

conveniente y apropiado, mantenimiento de los bancos y un

buen drenaje.

• Buena disposici+n para e# tepetate o desmonte y crear

un área de tiraderos o botaderos con ubicación convenientes.


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Variaciones de unamina a cielo

abierto Variaciones de unamina a cieloabierto. (a) Capa oestrato horizontal,terreno plano.

Eemplo! "erro,taconita. (b)#ep$sito masi%o,terreno plano.Eemplo! "erro. (c)Capas o estratosechadas o

inclinadas, terreno plano. Eemplo!antracita. (d)#ep$sito masi%o,con relie%e,Eemplo! cobre. (e)#ep$sitos en

estratos de &ran potencia, poco


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Ap#icaciones

El minado a cielo abierto es ampliamente utili:ado para

minerales como Aluminio, Fauita, ?obre, Gro, !ierro,

Uranio y casi todos los no metálicos.

0ariaciones

7ependiendo de los )actores tecnoló%icos, %eoló%icos ynaturales, eisten al%unas posibles variaciones del

minado a cielo abierto !i%ura "#. -a di)erencia está

principalmente en el diseño y equipo del tajo; la

secuencia básica del desarrollo y ciclo de operaciones es

muy similar.


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Estimaci+n de# costo

Ejemplo 8."6 Una %ran mina a cielo abierto, en el distrito

Hrandes -a%os, produce taconita mineral de $erro#. -asi%uiente in)ormación sobre la mina, es conocida6

Ielación de descapote J '." tc desperdicio= tc mineral

'.1 t=t#

/roductividad A# J "&' tc=turno "38 t#

Ielación de trabajo y costos de operación F# J '.&

Ielación de posesión y costos de operación ?# J '.+

5ari)a promedio de contrato por trabajo J K"*.&'=hr

Fene$cios laborales J +&9

Estimar el costo directo de eplotación, incluyendo descapote.


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/ara determinar el CO'TO TOTAL DE 3ROD9CCIÓN

con el costo directo de eplotación incluyendo

descapote#, deben sumarse los costos de6 "# el

costo indirecto de minado, +# prospecci+n2

e1p#oraci+n y desarro##o pre.io a# minado y 3#

restauraci+n2 procesamiento de minera#2

transportaci+n2 (undici+n y re;naci+n despu$s

de# minado.

En el ejemplo los costos podrDan aproimarse de esta

manera. 4éase 5abla +#


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Mote que la respuesta está calculada en base a K=tc

K=t# de mineral, no de producto re$nado.

5odos los costos intermedios deben ser calculados de

i%ual manera.

Mote también que antes que se calculen las utilidades,

se deben estimar "# %astos por re%alDas, impuestos y

+# reducciones y depreciaciones.


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La e#ecci+n de# m$todo de e1p#otaci+n, en las minas

subterráneas depende de6 la (orma y e# tama*o del $lón

cuerpo o depósito#, el .a#or de los minerales contenidos, la

composición, estabilidad y )uer:a del estrato rocoso, asD como

de la demanda de producción y las condiciones de seuridad

del trabajo aspectos que a veces son casi incompatibles#.

Aunque las técnicas de minerDa han avan:ado con el paso del

tiempo, el presente artDculo se centra en las utili:adas en las

minas tota# o parcia#mente mecani%adas de $nales del si%lo

NN. A pesar de que cada mina es di(erente, en todas se

intenta conse%uir un entorno de trabajo se%uro y un

)uncionamiento rentable.


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?on esta técnica, el mineral se etrae per)orando

hori:ontalmente y avan:ando a lo lar%o de un )rente

de eplotación mltiple dejando espacios vacDos o

cámaras detrás de él.

-os pilares secciones de roca# se van dejando entre

las cámaras para evitar el hundimiento del techo. El

resultado suele ser un diseño re%ular de cámaras y

pilares con un tamaño que depende de la estabilidad

del estrato rocoso, pero con el objetivo de etraer la

mayor cantidad posible de mineral.


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8i#ones inc#inados con pi#ares

Esta técnica se aplica a la etracción en suelo liso con una

inclinación comprendida entre "&O y 3'O sobre el planohori:ontal. Ce trata de una inclinación ecesiva para los

vehDculos con neumáticos e insu$ciente para la caDda de

la roca por la )uer:a de %ravedad.

El en)oque tradicional del yacimiento inclinado se basa en

el trabajo manual. -os mineros reali:an per)oraciones en

el )rente con máquinas sostenidas por ellos mismos. El

)rente se limpia con palas de arrastre. El trabajo en el

)rente inclinado es di)Dcil. -os mineros deben trepar por

encima de montones de rocas arrancadas car%ando con

las per)oradoras, las poleas y los cables de acero.


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E1p#otaci+n por (ran,as-a#macenes

-a eplotación por )ranjas(almacenes puede considerarse

el método PclásicoQ de minerDa y )ue muy utili:ado elsi%lo pasado. Actualmente, esta técnica ha sido sustituida

en %ran medida por métodos mecani:ados, aunque

todavDa se si%ue utili:ando en muchas minas pequeñas

de todo el mundo.

Ce aplica a $lones con lDmites re%ulares y )uerte

inclinación situados dentro de un estrato rocoso

resistente. 5ambién el mineral etraDdo debe resistir el

almacenamiento en las laderas por ejemplo, los

minerales con sul)uros tienden a oidarse y

descomponerse en contacto con el aire#.


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'istema de corte y re##eno

El sistema de cortar y llenar está indicado para $lones de

%ran inclinación dentro de un estrato rocoso de estabilidadbuena o media. El mineral se etrae en planchas

hori:ontales comen:ando desde un corte en la base y

avan:ando hacia arriba, dejando que los lDmites del tajo se

ajusten a la eplotación irre%ular. AsD, se pueden e1traer

de (orma se#ecti.a secciones ricas y dejar intactas las

de menor calidad.

Una ve: que se ha desescombrado el tajo, el espacio

limpio se .ue#.e a re##enar para (ormar una

p#ata(orma de trabajo que permita etraer la si%uiente

plancha y mejorar la estabilidad de los muros del tajo.


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Este tipo de eplotación en un entorno de trabajo sin

equipos de rieles raDles# comprende6 una a#er6a de

acarreo a lo lar%o del yacimiento en el nivel principal,

una ca.idad ro:a# en el tajo con desa%Res para e#

re##enado !idr"u#ico, una rampa en espiral

ecavada en el suelo con salidas de acceso al tajo y un

po:o desde el tajo hasta el nivel superior para #a

.enti#aci+n y e# transporte de# re##eno<


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En el 'istema por 'ubni.e#es se etrae el mineral en tajos

abiertos. El re##eno del tajo con un material consolidado

después de la etracción permite a los mineros volver

posteriormente a recuperar #os pi#ares entre los tajos,

obteniéndose una tasa de recuperación muy alta del $lón.

El desarro##o del sistema por subniveles es comp#e,o. El

yacimiento se divide en secciones de una altura vertical de unos

"'' m en la que se preparan subni.e#es conectados a través

de una rampa inc#inada. -as secciones del yacimiento se

dividen a su ve: lateralmente en tajos y pilares y se crea una

a#er6a de arrastre en el suelo con salidas para la car%a en

puntos de vaciado.


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Una ve: arrancado el mineral, el tajo por subniveles será

una abertura rectan%ular a lo lar%o del yacimiento.

-a base de# ta,o es un embudo en )orma de 4 que

permite enviar el material barrenado a los puntos de

vaciado. Las a#er6as de per(oraci+n para los equipos

de po:os pro)undos se preparan en los subni.e#es

superiores. 4éase !i%ura +#.


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Fi&ura 2

E*plotaci$n porsubni%eles con

per+oradoracircular car&aen &alerascruzadas


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El barrenado necesita espacio para que la roca se epanda en

volumen, por eso es necesario preparar una abertura antes de

iniciar la voladura de po:os pro)undos. Esto se consi%ue

aumentando el tamaño de un coladero de abajo a arriba hasta

obtener la abertura completa.

Una ve: reali:ada esta operación, el equipo de po:os pro)undosvéase la !oto "# comien:a la etracción en %alerDas por

subniveles si%uiendo con precisión un plan diseñado por

epertos en voladuras especi$cando la posición de los barrenos,

la posición del laminado circular, la pro)undidad y la dirección

de los barrenos. El equipo de per)oración contina hasta

$nali:ar todos los cDrculos de un nivel.


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Foto 1. E-uipo de per+oraci$n de pozos pro+undos.


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A continuación, se despla:a al si%uiente subnivel para

continuar la per)oración. Entretanto, los barrenos se car%an

y un sistema de voladura que cubre un área etensa dentro

del tajo hace saltar un %ran volumen de mineral de una sola

ve:. El mineral barrenado cae al )ondo del tajo y es

recuperado por vehDculos ?-4 que están desescombrando

en el punto de vaciado por debajo del tajo.

Mormalmente, la per)oración de po:os pro)undos precede a

la car%a y la voladura, lo que proporciona una reserva de

mineral listo para barrenar y permite una eplotación

e)ectiva.


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'istema de !undimiento de subni.e#es

El sistema de hundimiento de subniveles se aplica a $lones con

una inclinación importante o moderada y una %ran pro)undidad.El mineral se )ractura en bloques manejables mediante

voladura. El techo se hunde al etraer el mineral y el suelo en la

super$cie del yacimiento también lo hace debe acordonarse la

:ona para evitar el acceso de personal a esta área#.

El hundimiento de subniveles está basado en la )uer:a de la

%ravedad dentro de un estrato rocoso )racturado que contiene

mineral y roca. El estrato rocoso se )ractura medianteper)oración y voladura y, a continuación, se desescombra a

través de %alerDas por debajo del estrato rocoso hundido.


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'istema de !undimiento por b#o&ues

Este sistema es aplicable a eplotaciones del orden de "''

millones de toneladas distribuidas en todas las direcciones

del estrato rocoso con posibilidad de hundimiento por

ejemplo, con tensiones internas que, al etraer los

elementos de soporte del estrato rocoso, ayudan a)ra%mentar el bloque barrenado#.

El rendimiento anual previsto tiene que situarse entre "' y

3' millones de toneladas. Estos requisitos hacen que el

sistema de hundimiento en bloque sólo pueda aplicarse en

al%unos $lones especD$cos. Ce utili:a en todo el mundo en

minas de cobre, hierro, molibdeno y diamantes.


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El sistema de !undimiento por b#o&ues requiere una

%ran plani$cación y un tra:ado inicial detallado, que

incluye un complejo sistema de ecavaciones bajo el

bloque. Aunque éstas pueden variar se%n el lu%ar, por

lo %eneral incluyen ro:as, aberturas cónicas, cribones

para separar las rocas de tamaño ecesivo y

rumbaderos que envDan el mineral al va%ón de car%a.


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'istema por ta,os #aros

El sistema por tajos lar%os se aplica a $lones de )orma uni)orme,

%rosor limitado y etensión hori:ontal amplia por ejemplo, vetasde carbón, capa de potasa o estrato de material de cuar:o

eplotado en las minas de oro de Cudá)rica# y es uno de los

principales métodos utili:ados en las minas de carbón.

?on este sistema, se etrae el mineral en láminas a lo lar%o de

una lDnea que se repite para etraer el material en un área más

etensa.

El espacio más cercano al )rente se mantiene abierto mientrasque el techo se deja hundir a una distancia se%ura detrás de los

mineros y de su equipo.

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El sistema de ta,os #aros incluye la reali:ación de una

red de %alerDas para acceder al área de eplotación y

para acarrear el producto etraDdo hasta el po:o.

7ado que la eplotación se reali:a en )orma de una

plancha que se etiende a lo lar%o de una etensión

amplia, normalmente pueden diseñarse las %alerDas en

)orma de red. -as %alerDas de arrastre se reali:an en la

propia veta de carbón. -a distancia entre dos %alerDas de

arrastre adyacentes determina la lon%itud del )rente portajos lar%os.

.


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Re##eno

El relleno de los tajos impide que la roca se !unda,

manteniendo la estabi#idad del estrato rocoso y permitiendouna e1tracci+n más completa del mineral. 5radicionalmente,

el relleno se ha utili:ado en operaciones de corte y relleno pero

tambi$n se uti#i%a en los sistemas de subni.e#es y RC0.

/or norma %eneral, los mineros .ue#can #os residuos de roca

en ta,os .ac6os en lu%ar de llevarlos a la super$cie. AsD, por

ejemplo, en las minas de corte y re##eno #a roca residua# es

distribuida por el tajo vacDo con palas de car%a oaplanadoras.

.


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En el sistema de re##eno !idr"u#ico se utili:an re#a.es de

la instalación de preparación mecánica de la mina que se

distribuyen en el subsuelo a través de barrenos y tubos de

plástico.

-os relaves primero se desen#odan y sólo se utili:a la(racci+n ruesa para el relleno. El relleno es una me:cla

de arena y a%ua, con aproimadamente un 8& 9 de

materia sólida. Al me:clar el cemento en el ltimo vertido,

la super$cie del relleno se endurece )ormando un #ec!o

;rme para los equipos de ruedas neumáticas.

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=RACIA'

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