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FUNDAMENTOS DE
MINERIA
PROGAMACION DE
OPERACIONES MINERAS
Baldemar Cuevas
SANTO TOMAS
Fuentes de Obtención de Metales
• Existen varias fuentes para la obtención de metales:
– De la corteza terrestre
– Del fondo de los océanos
– Del agua de los océanos
– De los residuos mineros y chatarra
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SANTO TOMAS
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LA EXPLOTACIÓN DE MINAS EN CHILE
Baldemar Cuevas
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• En la actualidad casi no quedan yacimientos de cobre nativo, en
cambio existen los de yacimientos de cobre mineralizados (a los
que pertenecen las mayorías de las minas de Chile).
• Los yacimientos de cobre mineralizados dependen de los procesos
geológicos que hayan ocurrido en ese lugar; estos procesos
marcan la presencia de intrusivos, que aportan minerales al resto
de las rocas circundantes a ellos.
• Esto nos llevan a agrupar a los minerales de cobre en 2 grandes
grupos: los minerales sulfurados y los minerales oxidados.
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La explotación de minas: es el conjunto de actividades, operaciones
o trabajos que es necesario realizar para separar físicamente los minerales
desde su ambiente natural y transportarlos hasta las instalaciones de
procesamiento. Consiste, por lo tanto, en la ejecución secuencial de dos
operaciones básicas: el arranque y el manejo de materiales.
Arranque: Se denomina arranque al proceso de separar o arrancar el
mineral de la corteza terrestre. Salvo algunas excepciones, esta operación se
realiza en la mayoría de los casos haciendo detonar cargas explosivas
emplazadas en huecos cilíndricos perforados en el macizo rocoso. Se distingue
así entre las suboperaciones de Perforación y Tronadura.
Movimiento o manejo de materiales: Este proceso implica a su vez la
ejecución combinada, en varias instancias, de las suboperaciones de Carguío
y Transporte.
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La perforación, tronadura, carguío y transporte,
junto con la ventilación, se denominan
operaciones unitarias.
Son las operaciones independientes que
realizadas en cierta secuencia permiten la
explotación de un depósito, o su desarrollo.
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• En la operación de una mina, intervienen varios equipos cuyas acciones
deben ser coordinadas para lograr una alta eficiencia y seguridad en la
faena.
– Geología, entrega la información de las características físicas,
químicas y mineralógicas del material a extraer.
– Planificación, elabora el plan minero, considerando todas las
variables (geología, operación mantención, costos, plazos, etc.) que
intervienen en él.
– Operaciones, realiza el movimiento de material en la mina
(perforación, tronadura, carguío y transporte).
– Mantención, debe velar por la disponibilidad electromecánica de
todos los equipos (perforadoras, palas, camiones, equipos
auxiliares).
– Administración, proporciona el apoyo en manejo de recursos
humanos, adquisiciones, contratos, etc.
• Además, participan estamentos asesores en materias de seguridad,
medio ambiente y calidad, para lograr el cumplimiento de las normas y
orientaciones correspondientes a un trabajo seguro, limpio y de calidad. Baldemar Cuevas
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Recursos geológicos:
Se entiende por recursos al conjunto de unidades
de roca, generalmente definidas a través de un
modelo de bloques con leyes estimadas
mediante algún método, que poseen una
concentración de un elemento o mineral anómala
respecto a su entorno y que posee
características de continuidad geológica
confirmadas mediante sondajes y mediante la
interpretación experta de un geólogo con
experiencia en ese tipo de mineralización.
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Mineral
Es una sustancia inorgánica de ocurrencia
natural en la corteza terrestre, que posee
un conjunto distintivo y característico de
propiedades físicas y una composición que
puede ser expresada por una fórmula
química. Es decir, los minerales son
combinaciones definidas y precisas entre
elementos químicos.
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Reservas mineras: Corresponden a la porción de los recursos que es
factible de extraerse generando un beneficio
económico y que considera las características de
continuidad de la mineralización, continuidad de las
leyes y una serie de factores que modifican el valor del
recurso, tales como factores políticos, financieros,
medioambientales, laborales, geográficos, etc. Las
reservas son la parte del recursos que puede extraerse
una vez que se han tomado en cuenta los factores
tecnológicos de diseño y las condiciones financieras
del momento y lugar del proyecto.
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Yacimiento minero: Se habla de yacimientos en un sentido amplio al referirse a una
anomalía geológica que implica la concentración fuera del nivel
normal que se encuentra en la roca, de algún elemento o mineral
de interés (recursos geológicos). Implica una concentración
desde un punto de vista geológico, sin necesariamente hablar de
su potencial beneficio económico. Sin embargo, en el marco de
este curso, se entenderá por yacimiento minero a un sector
limitado de la corteza terrestre que posee concentraciones de
minerales o elementos que tienen un potencial interés económico
y que por lo tanto pueden ser extraídos generando un beneficio.
En este contexto, un yacimiento es sinónimo de un depósito.
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Ley de metal útil
• Ley de metal útil, se refiere a la concentración de oro, plata, cobre, estaño, etc.,
presente en las rocas y en el material mineralizado de un yacimiento.
• Ley de cobre, es el porcentaje de cobre que encierra una determinada muestra.
Cuando se habla de una ley del 1% significa que en cada 100 gramos de roca
mineralizada hay 1 gramo de cobre puro y 99 g de estéril.
Impurezas
metálicas
Impurezas
no metálicas
Contenido
de cobre
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Ley de corte
• Ley de corte (cutoff grade) corresponde a la ley más baja que puede tener un
cuerpo mineralizado para ser extraído con beneficio económico.
• Todo el material que tiene un contenido de cobre sobre la ley de corte se clasifica
como mineral y es enviado a la planta para ser procesado, en tanto que el resto, que
tiene un contenido de cobre más bajo, se considera estéril o lastre y debe ser
enviado a botaderos
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Razón estéril/mineral
• Razón estéril/mineral ;
Minera Razón estéril/mineral
Escondida 3:1
El Tesoro 4.6:1
Mantos de la Luna 2.95:1
Michilla 6:1
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El Plan Minero
• El plan minero viene a constituirse en el plan de negocios de la Empresa.
• Un plan minero siempre debe contar con un criterio de cobertura a fin de enfrentar
situaciones imprevisibles, sean estas de carácter técnico o financiero.
0.000
0.200
0.400
0.600
0.800
1.000
1.200
1.400
1.600
1.800
-
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
0.000 0.200 0.400 0.600 0.800 1.000 1.200 1.400 1.600
Ley
Med
ia [%
]
Tone
laje [
Mto
n]
Ley de Corte (%)
Curva Tonelaje Ley Cueq
Tonelaje (Mton) Ley media
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Tipos de yacimientos según el
producto que generan: Yacimientos metálicos: cobre, oro, plata, molibdeno, manganeso, hierro,
plomo, zinc, etc.
Yacimientos no metálicos: sales, calizas, sílice o cuarzo, yeso, azufre, yodo,
arcillas,
etc.
• Yacimientos de combustibles fósiles: carbón, antracita, esquistos
bituminosos.
En Chile predomina la minería metálica, pero pueden encontrarse yacimientos
de todos los tipos anteriores. La explotación de minas en el sentido que se
entiende en este curso se aplica principalmente a la minería metálica. Las
principales diferencias con otros tipos de minería están en que muchas veces
estos últimos no involucran la perforación y tronadura para extraer el material
que se lleva a proceso, y que estos procesos son completamente distintos (si
se requieren) que en el caso de la minería metálica.
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Mina Corresponde al lugar físico de la faena
organizada que permite la extracción de un
determinado mineral o elemento. Es una
excavación hecha en la corteza terrestre con el
propósito de extraer estos minerales. La
excavación puede ser superficial (en rigor,
diremos que está permanentemente expuesta a
la superficie) o subterránea. También pueden
coexistir ambos tipos.
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Se habla de minas a rajo abierto o cielo abierto (open-pit,). También tenemos
las canteras, término principalmente aplicado a minerales industriales, que
se extraen directamente para la venta. Adicionalmente, existen otros tipos de
explotación de depósitos: los lavaderos o placeres corresponden a depósitos
de arena sedimentarios en antiguos lechos de ríos o playas que permiten la
recuperación de oro, piedras preciosas u otros elementos químicos valiosos.
Asimismo, existe la minería por disolución, para extraer azufre u otras sales en
yacimientos muy profundos. También existe investigación en la aplicación de
minería costa afuera para recuperar nódulos de manganeso depositados en
fondos marinos.
En el caso de la explotación subterránea, se diferencian según el método de
explotación utilizado.
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ETAPAS DE UN PROYECTO MINERO
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Un proyecto minero pasa por varias etapas,
en cada una de las cuales se va mejorando
el conocimiento del depósito y se aumenta
el nivel de detalle en la ingeniería
desarrollada.
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Prospección y Exploración
La fase de prospección consiste en identificar la ubicación de
concentraciones anómalas de minerales, tanto metálicos, como
no metálicos y fósiles. Puesto que los depósitos se encuentran
generalmente en el subsuelo, se utilizan métodos directos e
indirectos para encontrar estas anomalías. Un método directo
consiste en la identificación visual ya sea de un afloramiento o de
detritos arrastrados del sitio de la anomalía. Esto se complementa
con estudios geológicos del sitio, lo que es ayudado por
fotografías aéreas y mapas topográficos y estructurales de la
zona. Métodos indirectos consisten principalmente en geofísica,
donde se detectan anomalías sísmicas, magnéticas,
gravitacionales, eléctricas, electromagnéticas y radiométricas. La
geofísica permite explorar áreas extensas y definir a escala más
local la existencia de cuerpos que pueden constituir un depósito.
La geoquímica y geobotánica también se utilizan en prospección. Baldemar Cuevas
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La exploración, se ocupa de determinar lo más precisamente
posible, con la escasa información disponible, la extensión
(volumen o tonelaje) y calidad (ley) del depósito, pudiéndose ya
tener una primera idea de su valor económico.
En esta etapa se realiza un muestreo más regular y sistemático
de manera de definir más precisamente los límites del depósito.
Las muestras, obtenidas en trincheras, o a través de sondajes,
son evaluadas a través de análisis químico, espectral o de
rayos X. Aunque existen varios tipos de sondajes, en esta etapa
se suelen usar métodos que permiten recuperar testigos, lo que
permite mapear las estructuras del subsuelo.
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La prospección y exploración concluyen con la
elaboración de un estudio de factibilidad.
Este estudio define si se debe continuar o no con
el proyecto y, aunque es principalmente
económico, también debe considerar otros
factores (legal, tecnológico, medioambiental,…).
Algunos de los puntos de mayor importancia de
este estudio son la definición de reservas,
recuperación metalúrgica, tasa de producción,
costos (exploración, capital, mina, planta,
impuestos), ingresos (precio futuro del elemento
de interés) y aspectos financieros (inversión,
depreciación). Baldemar Cuevas
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Desarrollo
Esta etapa constituye el comienzo de la minería
propiamente tal, pues se debe acceder al
mineral ya sea removiendo la sobrecarga o
iniciando excavaciones subterráneas.
Sin embargo, previo a ello, es necesario salvar
algunas otras etapas, como la elaboración de
una evaluación de impacto ambiental, la
adquisición de derechos sobre la propiedad
minera, derechos de agua, desarrollo de
caminos y de infraestructura eléctrica.
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En el caso de minería de superficie (rajo
abierto, canteras) el desarrollo implica extraer la
sobrecarga e ir despejando varias frentes donde
se iniciará la explotación, de manera de reducir el
riesgo de cambios en las leyes estimadas en el
estudio de factibilidad. La secuencia típica
comprende en muchos casos las mismas
operaciones unitarias que la explotación misma,
es decir, perforación, tronadura, carguío y
transporte.
En casos que la sobrecarga no tenga el grado de
consolidación suficiente, la tronadura puede no
ser necesaria. Baldemar Cuevas
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En el caso de minas subterráneas, el desarrollo
es mucho más costoso pues implica la
construcción de galerías o piques, los cuales
tienen un alto costo y son de lenta ejecución.
Estas excavaciones deben permitir el acceso de
personal y equipos para el posterior desarrollo de
los niveles principales de explotación y de las
excavaciones auxiliares de ventilación. Además,
en muchos casos, el método de explotación
contempla cámaras de chancado subterráneas,
por lo que se requiere construir estas cámaras.
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El desarrollo se hace de manera de
poder iniciar la explotación y
abastecer a la planta de mineral de
manera ininterrumpida.
Labores de desarrollo continúan una
vez que la mina ya ha iniciado su
producción.
Esto asegura la continuidad futura
de la alimentación a planta.
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Explotación
La última etapa es la de explotación, donde se inicia de
manera sostenida la alimentación a planta con
importantes cantidades de mineral.
El método de explotación seleccionado depende
principalmente de la forma, tamaño y localización del
cuerpo mineralizado. Además, juegan un importante rol,
factores económicos, tecnológicos y de seguridad.
Dependiendo de la ubicación respecto a la superficie y
su forma, se definen principalmente dos tipos de
métodos de explotación: de superficie y subterráneos.
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Métodos de explotación de superficie consideran rajo
abierto, canteras y otras variantes, así como también la
explotación de placeres.
Métodos de explotación subterránea pueden
clasificarse principalmente en tres tipos dependiendo
del tratamiento que se hace de la cavidad que deja la
explotación. Se pueden considerar métodos donde, tras
la extracción del mineral, la cavidad queda soportada
por las paredes del caserón o por pilares, sin un soporte
adicional. Otra opción es el uso de algún material para
rellenar la cavidad de manera de permitir la continuidad
de la operación. Una última alternativa consiste en
sacar mineral al mismo tiempo que material de menor
ley o estéril rellena la cavidad que se va generando. Baldemar Cuevas
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Secuencia de fases
• La extracción del material se realiza siguiendo
una secuencia de las siguientes fases:
– Perforación.
– Tronadura.
– Carguío.
– Transporte.
• El producto principal de este proceso es la
entrega de mineral para ser procesado en la
planta de beneficio.
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INTRODUCCIÓN A LOS
MÉTODOS DE
EXPLOTACIÓN
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Factores que inciden en la elección del
método de explotación
- Factores geológicos
- Factores económicos
- Factores locales y regionales
- Factores técnicos de los equipos
- Factores ambientales Baldemar Cuevas
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Factores geológicos
- Tamaño
- Forma
- Buzamiento
- Profundidad
- Limites de mineralización
- Ley de mineral
- Calidad de rocas o tipo de roca.
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Factores económicos
- Reservas de mineral
- Valor medio de los minerales
- Costos de explotación
- Dilución del contenido de mineral
- Personal calificado
- Disponibilidad de equipos
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Factores locales y regionales
- Condición o situación geográfica.
- Proximidad a centros poblados.
- Condición climatológicas
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Factores ambientales
- Espesor del suelo vegetal
- Comunidades cercanas
- Protección y afección del entorno
- Ubicación de botaderos y tranques
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Factor técnico de los equipos
• Perforación de rocas
• Carga de explosivos y voladura
• Carga y transporte
• Trituracion
• Energía eléctrica
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Previo a describir los distintos métodos de
explotación, es necesario conocer los
principales componentes de un complejo
minero. En particular, en una mina
subterránea, se cuenta con los siguientes
elementos:
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Infraestructura básica:
-Túneles de acceso de personal y/o transporte de minerales
• Piques de acceso de personal y/o extracción de minerales
• Rampas de acceso de personal y/o transporte de minerales
• Túneles y/o piques principales de ventilación
• Cámaras o estaciones de chancado subterráneas
• Piques principales de traspaso de mineral
• Cámaras o estaciones de aire comprimido
• Cámaras o talleres de mantención mecánica
• Polvorines
• Oficinas, comedores y posta de primeros auxilios
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Labores de desarrollo
• Galerías y rampas de acceso a los cuerpos
mineralizados
• Galerías o subniveles de perforación
• Embudos o zanjas recolectoras de mineral
• Piques de traspaso de minerales
• Galerías y chimeneas de ventilación
• Galerías de transporte de mineral
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Instalaciones
• Puntos de extracción
• Parrillas de control de tamaño
• Estaciones de reducción d
• Buzones de carguío
• Subestaciones eléctricas
• Vías férreas
• Estaciones de bombeo
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El método de explotación describe la estrategia o
los principios generales según los cuales se
ejecutan las operaciones básicas para el
arranque y manejo del material. Como se
mencionara anteriormente, se puede diferenciar
entre la explotación a rajo abierto y la
subterránea. En este último caso, los métodos se
diferencian según el tratamiento que se le da a la
cavidad que se produce al extraer el material.
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Así, se distingue entre:
• Métodos de caserones abiertos, que
corresponden a aquellos que consideran la
extracción del mineral y dejar la cavidad que éste
ocupaba vacía. Para ello, el caserón debe
mantenerse estable en forma natural (ser
autosoportante) o requerir escasos elementos de
refuerzo. Estos caserones se dejan vacíos una
vez que concluye la explotación.
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• Métodos de caserones que requieren
elementos de soporte para mantenerse estables
y/o que se rellenan con algún material exógeno.
• Métodos de hundimiento, esto es, donde las
cavidades generadas por el mineral extraído son
rellenas con el material superpuesto (mineral,
mientras dura la explotación, y estéril, una vez
finalizada). El hundimiento y consecuente relleno
de las cavidades se produce simultáneamente a
la extracción del mineral.
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La selección del método de explotación
depende de muchos factores, siendo los más
relevantes la ubicación, forma (cuerpo tabular
vertical o sub-vertical, cuerpo tabular
horizontal o sub-horizontal, cuerpo masivo
de forma irregular), tamaño, topografía de
superficie, profundidad de la mineralización,
tipo de mineral (oxidado, sulfurado, mixto; roca
primaria, secundaria), regularidad de la
mineralización, calidad del macizo rocoso desde
un punto de vista geomecánico, etc.
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Es importante señalar que la industria minera posee
ciertas características que la distinguen de otras
actividades productivas
• El yacimiento minero es un fenómeno natural y
por lo tanto hay que explotarlo en el lugar donde
se ubica. Esto implica que en muchos casos, se
debe construir caminos de acceso, suministrar
energía eléctrica, captar y conducir el agua para
el proceso y para el consumo humano en faena,
construir campamento, etc. Se debe dotar a la
faena de toda la infraestructura física y de
servicios que permita el desarrollo normal
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• Los recursos de los depósitos son finitos y no
renovables, por lo que es necesario realizar inversiones
importantes para explorar y encontrar recursos
adicionales para satisfacer la demanda, en la medida
que los yacimientos en explotación se van agotando.
Una empresa minera que no invierte en exploración
inevitablemente desaparece.
• El riesgo desde el punto económico y financiero en la
industria minera es alto comparado con otras industrias
más convencionales. Los recursos son inciertos y la
geología del yacimiento se va comprendiendo mejor en
la medida que se explota, una vez que la decisión de
invertir en el proyecto ya se ha tomado Baldemar Cuevas
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• La industria minera tiende a expandirse para
generar productos con valor agregado.
En el caso de la minería metálica chilena, se
consideran en la producción una serie de
procesos físicos y químicos que permiten la
obtención final de metales de consumo industrial.
A pesar de ello, muchas veces sigue siendo un
excelente negocio vender un producto intermedio
como los concentrados.
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El proceso productivo minero involucra una
serie de actividades que deben ser
desarrolladas en forma coordinada.
Los esquemas siguientes muestran cómo se
relacionan estas actividades en cada etapa
de un proyecto minero.
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Extracción Rajo Abierto
• Cuando el cobre aflora a la superficie o está cerca de ella, la
elección es el método de cielo abierto.
• En este caso la extracción se realiza en un rajo, que es una
excavación en la tierra con ciertas características específicas para
permitir las operaciones de manera segura.
• El rajo es una especie de anfiteatro, cuya forma y profundidad
dependen del desarrollo de la explotación.
• Posee diferentes niveles llamados bancos entre los cuales se
establecen caminos inclinados o rampas para la circulación de los
equipos y el personal.
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Extracción Rajo Abierto
• En la extracción a rajo abierto primero se remueve el mineral desde
el yacimiento usando explosivos.
• La detonación se llama tronadura. Luego entran en operación los
cargadores frontales o las palas eléctricas, capaces de levantar de
una sola vez más de cien toneladas. Su labor consiste en cargar los
camiones con el material fragmentado por la tronadura.
• Estos camiones llevan el mineral al chancador primario y el estéril a
los botaderos.
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Extracción a cielo abierto
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Extracción a cielo abierto
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Extracción Rajo Abierto
• Las minas –que en Chile son en casi un 90% operaciones a rajo
abierto– aumentaron en un 61% el uso de combustibles, lo que se
atribuye básicamente al avanzado grado de las operaciones,
implicando distancias más largas de transporte y una mayor razón
lastre/mineral.
• Un factor que influye mucho en el gasto de combustibles es la baja
de las leyes de cobre. Mientras desciende la concentración del
metal rojo es necesario extraer y transportar más mineral. Luego,
para producir la misma cantidad de cobre se produce una mayor
cantidad de lastre que a su vez también tiene un efecto en el
transporte y el gasto de gasolina. Así, el uso de energía es más
intenso !!
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Extracción a cielo abierto
• Talud: en la mina a rajo abierto los bancos
se van sucediendo unos a otros en un
plano inclinado que es el talud. El ángulo
del talud que se le da a la mina se
determina según las características de la
roca (estructura y resistencia), estudios
sísmicos y considerando las condiciones
hidrológicas del lugar (lluvias, presencia de
ríos y lagunas).
• Transporte en el rajo: el transporte en el
rajo se realiza por las bermas
especialmente acondicionadas para ello,
las que tienen 25 metros de ancho, de
manera que permiten el cruce de los
camiones.
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Extracción a cielo abierto
Mina de cobre a cielo abierto en Bingham, Utah (EE. UU.).
Pala minera
camión
Bulldozer Baldemar Cuevas
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Extracción a cielo abierto
Cables del sistema hoist
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Extracción a cielo abierto
0
5
10
15
20
25
Can
tid
ad d
e p
alas
en
fae
nas
, %
13
13
25
49
Porcentaje de palas según su capacidad
1 a 15 yd3 15 a 30 yd330 a 45 yd3 más de 45 yd3
PALAS MINERAS
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Extracción a cielo abierto
0
50
100
150
200
250
300
350
400
Caterpillar Komatsu Dresser Liebherr Otros
Can
tid
ad d
e u
nid
ades
Marca camión
35%
45%
20%
Camiones según capacidad
menos de 200 T entre 200 y 300 T más de 300 T
CAMIONES MINEROS
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Extracción a cielo abierto
• Impacto ambiental. Considerando que la máxima tasa de
extracción sea de 1634 kTon/año, y trabajando 335 días/año, se
tendría un ritmo diario de extracción de 4877,6 ton/día de material
extraído (como suma de mineral y estéril).
Proceso emisor Emisión (kg/día)
Tronadura 2.89
Carguío de
camiones
1.22
Camiones en rajo 22.81
TOTAL 26.93
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Extracción Subterránea
• La minería subterránea, se emplea cuando la cantidad de material
estéril sobre el yacimiento es tal, que los costos de su remoción
hacen inviable un proyecto minero a cielo abierto.
• La extracción se realiza excavando túneles y cámaras, dispuestas
para recuperar la máxima cantidad de mineral de manera eficiente y
segura.
• Las labores subterráneas pueden ser horizontales, verticales,
inclinadas, conformando túneles, galerías, rampas, piques o
chimeneas, ubicándose en los diferentes niveles que permiten
fragmentar, cargar y transportar el mineral desde el interior de la
mina hasta la planta, generalmente situada en la superficie.
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Extracción Subterránea
• A diferencia de la explotación a rajo abierto, una mina subterránea
extrae el mineral desde abajo hacia arriba, utilizando lo más posible
la fuerza de gravedad para producir la fragmentación y el
desplazamiento del mineral hacia los puntos de carguío.
• La otra diferencia importante es que en la mina subterránea no se
extrae roca estéril, sino que debido a los altos costos que implica la
construcción de túneles, la explotación se concentra
preferentemente en las zonas de mineral.
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Extracción Subterránea
• Se construyen labores subterráneas en la roca desde la superficie
para acceder a las zonas mineralizadas.
• Las labores subterráneas pueden ser horizontales (túneles o
galerías), verticales (piques) o inclinadas (rampas) y se ubican en
los diferentes niveles que permiten fragmentar, cargar y transportar
el mineral desde el interior de la mina hasta la planta, generalmente
situada en la superficie.
• Los túneles y piques subterráneos se construyen mediante
explosivos que se colocan en perforaciones efectuadas en la roca.
Estas perforaciones están distribuidas siguiendo la forma que se le
quiere dar a la labor subterránea (túneles, piques o rampas) y la
tronadura se realiza en una secuencia, partiendo desde un punto
central hacia los bordes.
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Extracción Subterránea
• Después de la tronadura, se extrae el material fragmentado y se
estabilizan las paredes y techo del túnel.
• Para esto, se utiliza una fortificación adecuada para para cada tipo
de terreno, que depende de sus características y del uso que se le
va a dar al túnel, pique o rampa. Entre cada tronadura, el sector
debe ser ventilado y despejado.
• Para evitar los derrumbes, las diferentes labores subterráneas
deben ser sostenidas en el tiempo para permitir el tránsito, el
trabajo del personal y el uso de los equipos subterráneos con
seguridad.
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Extracción Subterránea
Los túneles son reforzados con mallas
de acero, pernos de anclaje y cables de
hormigón armado
Los materiales que se utilizan para reforzar los túneles, piques o rampas son:
mallas de acero.
pernos de anclaje.
cables.
hormigón armado.
marcos de acero.
vigas de madera.
lechada de hormigón proyectado.
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Extracción Subterránea
• En forma natural, las rocas están en un cierto equilibrio con el
medio en que se encuentran, pero este equilibrio se rompe al hacer
una perforación en su interior.
• El objetivo de la fortificación es ayudar a la roca a recuperar en
parte su capacidad de soporte. El tipo de soporte o fortificación
empleada depende de varios factores según:
• La función
• El peso que soportan
• Las características del terreno
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Extracción Subterránea
La función:
• Las fortificaciones en los túneles de uso frecuente y prolongado,
especialmente aquellas de los lugares por donde deben transitar
personas y equipos, deben contar con un factor de seguridad
mayor.
• Las fortificaciones de túneles que presentan un uso esporádico o
donde no transita personal, tienen exigencias menores.
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Extracción Subterránea
El peso que soportan:
• La presión que se genera alrededor de una labor subterránea es
mayor cuanto más profunda se ubique, ya que debe soportar una
altura mayor de roca.
• De esta forma los túneles que se encuentran a mayores
profundidades requerirán de mayores fortificaciones y de mayor
resistencia.
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Extracción Subterránea
Características del terreno:
• El macizo rocoso presenta diferencias en su constitución (tipo de
roca, alteración, estructuras).Por ello, su comportamiento puede ser
diferente en cuanto a dureza y resistencia a los esfuerzos.
• Una roca que se disgrega fácilmente requiere ser fortalecida
totalmente; por el contrario, una roca cohesionada de dureza media
se auto sustenta y requiere poca fortificación; en tanto que una roca
cohesionada de alta dureza puede concentrar esfuerzos tan
grandes que podrían provocar la explosión de las paredes del túnel,
por lo que requiere una fortificación extrema.
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Extracción Subterránea
Entrada a la mina subterránea
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Extracción subterránea
Tunel de una mina
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Extracción subterránea
Para construir los túneles se ponen explosivos en
perforaciones hechas en la roca.
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Extracción Subterránea
• Existen diversos métodos de extracción subterránea dependiendo
de la competencia de la roca, geometría y dimensiones del cuerpo
mineralizado.
• En Chile los principales son:
– Hundimiento por bloques
– Caserones abiertos
– Corte y relleno
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Extracción Subterránea
• El resultado de los diversos estudios de ingeniería, permite
determinar la relación óptima entre la capacidad de extracción y
beneficio de mineral, que se expresa en miles de toneladas de
cobre fino a producir en un año.
• De acuerdo con la capacidad de operación establecida, se
determina la mejor secuencia para extraer el mineral,
compatibilizando las características de la operación con los
resultados económicos esperados, para un largo período (en
general, sobre los 10 años).
• Esta secuencia se conoce como plan minero y el período en cual se
alcanza el agotamiento total de los recursos, es la vida útil de la
mina.
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Extracción Subterránea
• El plan minero entrega, además, las bases para asegurar que la
operación sea eficiente y confiable en todas sus operaciones.
• Para esto, se define la porción del yacimiento que se explota
(denominada mineral en lenguaje minero) de acuerdo con la ley de
corte, que es una relación entre la ley (contenido de cobre) y lo que
cuesta procesar este mineral, que depende de las características
metalúrgicas. De esta forma, se asegura un beneficio económico.
• El material existente bajo la ley de corte es considerado estéril, si
no contiene cobre, o mineral de baja ley, si tiene algo de cobre que
podría ser recuperado con otro procedimiento.
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Extracción Subterránea
Hundimiento por bloques (block caving)
• sistema de explotación de minas subterráneas en que la extracción
se realiza gracias a la fuerza de gravedad.
• Consiste en dividir el cuerpo mineralizado en bloques rectangulares
y quebrar cada uno de estos en forma separada siguiendo una
secuencia, mediante explosivos colocados en su base.
• De esta forma, el bloque se rompe en fragmentos que son retirados
desde su parte inferior a través del nivel de producción y enviados a
través de piques o y galerías hasta llegar al nivel de transporte
desde donde son llevadas al proceso de chancado.
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Extracción Subterránea
Hundimiento por bloques (block caving)
• mediante el uso de explosivos, se socava la base de una columna
de roca mineralizada, de manera que el resto de la columna se
fragmente paulatinamente hacia arriba y se desplome hacia los
puntos de extracción especialmente ubicados para captar la casi
totalidad del material quebrado de la columna.
• En general, los bloques tienen dimensiones entre 100 y 200 m de
altura y un área basal de 60 m x 90 m, lo cual implica entre
1.000.000 y 2.500.000 toneladas por cada bloque.
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Extracción Subterránea
Hundimiento por bloques (block caving)
En Minera el Teniente, este método
se aplicó en los niveles superiores del
yacimiento, en roca secundaria, la
cual presenta una gran cantidad de
fracturas, que facilita la explotación
por métodos de hundimiento,
entregando una granulometría
bastante uniforme y de tamaños
menores a 1 metro, no siendo
necesaria la incorporación de equipo
mecanizado para la reducción y el
traspaso.
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Extracción Subterránea
Hundimiento por paneles (panel caving)
• es una aplicación particular del hundimiento por bloques, con la
diferencia que el quiebre y extracción del mineral se va haciendo
por tajadas de un ancho menor.
• La explotación en roca primaria, de mayor dureza, menor cantidad
de fracturas y rellenos más duros, privilegia el método de
explotación por paneles, cuyas principales características son la
extracción mecanizada con equipos LHD (Load Haul Dump,
conocidos como scoop) y una malla de extracción diferente,
compuesta por calles y calles zanja.
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Extracción Subterránea
Hundimiento por paneles (panel caving)
Se ponen explosivos en la
base de un cubo imaginario el
que se debilita y por efecto de
la gravedad cae como
grandes rocas por los
embudos construidos en el
cerro. X X
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Extracción Subterránea
Hundimiento por paneles (panel caving)
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Extracción Subterránea
Hundimiento por bloques o paneles
• Los bloques de producción están agrupados de acuerdo a su
ubicación dentro de la mina, constituyendo áreas de producción.
• Cada una de estas áreas cuenta con una red de túneles y piques
que se distribuyen en diferentes niveles:
– Nivel de hundimiento
– Nivel de producción
– Nivel de ventilación
– Niveles de traspaso
– Niveles de transporte
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Extracción Subterránea
Nivel de hundimiento
• Corresponde al nivel en que se produce la socavación de la
columna de mineral, que se logra haciendo una red de
perforaciones hacia arriba que se disponen formando un abanico.
• En estas perforaciones se introducen explosivos, cuya tronadura
produce la fragmentación total de la base del bloque hasta una
cierta altura.
• Una vez retirado el material quebrado, el resto del macizo queda
colgando hasta que se comienza a disgregar por efecto
gravitacional y produce el hundimiento paulatino del total de la
columna.
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Extracción Subterránea
Nivel de producción
• Corresponde al nivel de galerías desde las cuales es captado el
mineral quebrado y traspasado hacia el siguiente nivel.
• Se sitúa entre 8 y 18 m por debajo del anterior, con el cual está
comunicado mediante piques que captan, en forma de embudos, el
mineral desde el nivel de hundimiento.
• En el nivel de producción, el mineral es traspasado hacia el nivel de
transporte situado más abajo, mediante un trabajo manual o
utilizando equipos especiales.
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Extracción Subterránea
Nivel de producción
• Cuando el mineral es de granulometría fina puede ser manejado por
un operador (buitrero) que lo hace pasar directamente hacia los
niveles inferiores; si es demasiado grueso (roca dura) debe ser
manejado por cargadores especiales llamados LHD.
• Éstos cargan el material, lo transportan y lo vierten en los piques de
traspaso centralizados que lo conducen a las etapas siguientes.
• En estos puntos llamados de vaciado, hay un sistema de parrillas que
dejan pasar el mineral hasta cierto tamaño. Los fragmentos de roca
que exceden este tamaño son reducidos mediante martillos picadores
móviles o mediante tronadura secundaria, si es necesario.
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Extracción Subterránea
Las rocas que quedan atrapadas en las parrillas, son
reducidas por un martillo picador para que pasen al
siguiente nivel
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Extracción Subterránea
Subnivel de ventilación
• Corresponde a una red de galerías que se ubican por debajo del nivel
de producción.
• Éstas tienen por objetivo conducir aire fresco, captado desde la
superficie por grandes extractores, hacia los lugares donde se está
trabajando, y retirar el aire viciado (contaminado por los gases de
tronadura y de equipos diesel) para expulsarlo a la superficie.
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Extracción Subterránea
Niveles de traspaso
• Corresponde a una serie de galerías y piques que permiten controlar
el paso del mineral desde el nivel de producción hasta el nivel de
transporte.
• En el caso de mineral grueso (duro), este mineral es enviado al
chancador primario, ubicado dentro de la mina, donde se reduce su
tamaño para permitir su transporte final.
• En algunos casos, es necesario reducir el tamaño de los bloques
mayores (colpas). Para esto, se dispone de sistemas de martillos
picadores fijos.
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Extracción Subterránea
Niveles de traspaso
Las rocas de mineral secundario son
más blandas y se hacen pasar por las
buitras de un nivel a otro mediante el
trabajo de los mineros
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Extracción Subterránea
Niveles de transporte
• En este nivel circula el ferrocarril o camiones, en cuyos carros o tolvas
se carga el mineral para ser transportado hacia la planta ubicada en la
superficie.
• Durante la extracción, el mineral se mantiene en los piques de traspaso,
los cuales se mantienen llenos. El mineral es vaciado a los carros
mediante un sistema de cierre hidráulico, ubicado en la parte inferior de
dichos piques, conocido como buzón.
• El ferrocarril es cargado en movimiento, de manera que la operación se
realiza en forma continua. Cada carro transporta aproximadamente 80
toneladas y el tren completo es capaz de transportar unas 1.300
toneladas en cada viaje. Baldemar Cuevas
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Extracción Subterránea
Niveles de transporte
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Extracción subterránea
Palas LHD accionadas por motores diesel, en niveles de producción
(período de transición desde explotación Block Caving a Panel Caving),
lo cual implicó un fuerte aumento de los requerimientos de ventilación
subterránea en términos de mayor caudal de aire movido para diluir-
extraer gases tóxicos emitidos por la operación de dichas palas. Baldemar Cuevas
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Extracción subterránea
• Camiones articulados
Fotografía Capacidad nominal de
carga útil (Ton)
Radio de giro exterior
(m)
1 30 8.6
2 45 9.3
3 55 9.9
Modelo AD 30 Modelo AD 45B Modelo AD 55
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Extracción subterránea
• Cargadores
Fotografía Capacidad del balde (m3)
1 3.1
2 4.8
3 5.7
4 7.2
5 8.9
Modelo R1300G
Modelo R1600G
Modelo R1700G Modelo R2900G
Modelo R2900G XTRA
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Tronadura
• Tronadura (blasting) es la fragmentación instantánea
que se produce en la roca por efecto de la detonación de
explosivos depositados en su interior.
• La tronadura primaria es la que se realiza directamente
en el macizo rocoso para separar y fragmenta parte de
éste, ya sea en minas a rajo abierto o subterráneas.
• La tronadura secundaria es la que se realiza sobre
fragmentos de gran tamaño o colpas ya separados del
macizo, de manera de lograr su reducción al tamaño
adecuado para ser cargadas y transportadas a la planta.
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Tronadura
wagon drill
truck drill
Tipo / Equipo de perforación Diámetro de perforación
Manual 40 mm
Con Wagon Drill 2,5”
Con Track Drill 2,5”
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Tronadura
• Trazado de malla de perforación. Consiste en un diagrama de disparos (explosiones) que se ejecutarán. Se
demarca claramente el diámetro y la longitud de perforación, estimando un mínimo movimiento de las rocas.
• Perforación. Se procede a realizar la perforación de la roca para introducir los explosivos y los detonadores. Esto
incluye chequear la profundidad de todos los pozos de disparo, para la cantidad de explosivo necesaria.
• Carguío del disparo. Confirmadas las medidas de los pozos, se procede al reparto de los accesorios de
tronadura, éstos serán colocados con mucha precaución, teniendo presente que ninguno de estos puede ser tirado
al suelo.
– Se introducen los detonadores al interior de los explosivos, lo que tiene lugar una vez realizadas las
verificaciones pertinentes y teniendo especial cuidado, evitando los roces y a la profundidad programada.
– Una vez que las perforaciones han sido cargadas, éstas son tapadas adecuadamente para asegurar el
debido confinamiento de la carga, utilizando el material de cada perforación y evitando la caída de piedras.
• Confirmación del disparo. Terminado el carguío, en el sitio sólo quedan presentes el jefe de tronadura y el
minero, mientras los vigías son relevados por el supervisor. El primero revisa si el disparo está conectado
correctamente y procede a confirmar la situación con los “loros”. Acto seguido procede a dar la orden de disparo.
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Tronadura
• Los principales materiales explosivos utilizados en la
tronadura controlada son los siguientes:
– Amongelatina
– Power gel (en agua)
– Cordón detonante
– Conectores de retardo (superficie)
– Mecha lenta
– Fulminante (en terreno seco, “anfo”)
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Efecto Flyrock
• Causa severos daños a personas, equipos y edificios. Una buena práctica de tronadura y una
acabada supervisión del carguío de los disparos, disminuye significativamente las probabilidades
de que se produzca.
• Cuando la energía de la explosión es liberada violentamente a la atmósfera, genera eyecciones
prematuras de rocas durante el proceso de tronadura. Este efecto es una expresión del uso
ineficiente de la energía para fragmentar la roca y puede ocurrir en cualquier tipo de tronadura.
• Ocurre por varios motivos; distancia de perforaciones son demasiadas pequeñas, distancia
excesiva entre perforaciones, longitud del taco insuficiente y cuándo los pozos son iniciados fuera
de secuencia.
• Para evitar este efecto, se deben realizar perforaciones con bastante exactitud y en el ángulo
correcto, tomando un tiempo adecuado para posicionar correctamente las perforaciones.
• Es importante la profundidad de la perforación, ya que una longitud corta puede generar este
efecto. Otro punto importante es no sobrecargar accidentalmente los pozos con carga explosiva y
si se produce, el exceso de explosivo se debe quitar con los instrumentos adecuados.
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Consumos unitarios de energía
• A diferencia de los consumos unitarios de las minas rajo, los coeficientes
unitarios de consumo de combustibles de las minas subterráneas son
bastante inferiores a aquellos de las minas a rajo abierto, lo que se debe a
que estas últimas deben mover grandes volúmenes de lastre y material
estéril para ser depositados en botaderos, con los consiguientes consumos
de petróleo diesel en los camiones utilizados en el transporte.
• Por su parte, las minas subterráneas son explotadas mediante el sistema de
hundimiento de bloques que hace uso de la fuerza de gravedad para la
extracción del mineral, con el consiguiente ahorro energético en esta etapa.
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Consumos unitarios de energía
• Es importante destacar que la mayoría de las minas subterráneas se
encuentran en el área del SIC y en el Norte Grande (SING) existe
actualmente en operación sólo una y de tamaño relativamente pequeño
(Próximamente debe ingresar Chuqui-Subterránea).
• A la inversa que en el consumo de combustibles, los coeficientes unitarios
de consumo de energía eléctrica de la minería subterránea, expresados por
unidad de cobre fino en el mineral, más que duplican aquellos de la minería
a rajo abierto. Lo anterior se debe fundamentalmente a que la minería
subterránea requiere de uso intensivo de aire comprimido y servicios de
ventilación.
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PEQUEÑA MEDIANA Y GRAN
MINERIA EN CHILE
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Pequeña minería
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La caracterización de la pequeña minería a nivel mundial no
tiene parámetros universales y uniformes. Incluso en Chile no se
ha establecido una norma que la defina en forma única.
Asimismo, la pequeña minería se puede subdividir en dos
segmentos, la pequeña minería propiamente tal y un segmento
denominado pequeña minería artesanal.
No existe tampoco un definición clara que distinga estos dos
segmentos, pero se puede señalar que el sector artesanal es
el más precario e informal. Sólo para efectos de tributación
se define a la minería artesanal como una faena con un
máximo de cinco personas dependientes.
Las definiciones legales a nivel nacional respecto a la pequeña
minería se exponen en la tabla anterior. Baldemar Cuevas
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En el Chile, según cifras del Sernageomin, la
producción de cobre el 2012 anotó 5,48
millones de toneladas y la pequeña minería
dio cuenta de 85,1 mil toneladas, con un
1,6% de participación.
Por otro lado, el empleo directo de la pequeña
minería del cobre alcanzó a 7.500
trabajadores y la de oro y plata a 450.
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Mediana minería La caracterización de la mediana minería en Chile da cuenta que
es un sector dentro de la industria minera con dinamismo y
proyecciones de crecimiento. Actualmente, existen más de 30
compañías en este segmento de la minería que aportaron
307.400 toneladas de cobre fino, 7.243 kg de oro y 105.367 kg
de plata, entre otros metales.
En cuanto a la producción de cobre, ésta representó el
5,6% del total nacional. Estas empresas se encuentran
ubicadas principalmente en la zona norte y central de Chile.
La definición de mediana minería no está tampoco normada
en forma clara en Chile, existiendo varias definiciones, en
base al número de trabajadores o según la producción. Esta
última es la que utiliza el Instituto de Ingenieros de Minas y
es la que tiene mayor aceptación. Baldemar Cuevas
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Dentro de las principales características de estas empresas destacan:
- Empresas de concentrados que venden mayoritariamente su
producción a Enami a través de contratos de compra.
- Aproximadamente 30 compañías tienen capacidad para ser
abastecedores regulares de Enami, pero presentan dificultades
para negociar y exportar directamente susproductos.
- Los yacimientos se encuentran mayoritariamente en el norte de
Chile.
- Los capitales de estas compañías son principalmente nacionales.
- Mayor dificultad para acceder a financiamiento bancario para llevar
a cabo proyectos importantes.
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- En ciclos de precios bajos debe tener la capacidad
financiera para mantener la continuidad de la compañía.
- En ciclos de precios altos, la mediana minería debe
competir con la gran minería en materia laboral e insumos.
- Son importantes generadores de empleo directo e indirecto.
- Tiene perspectivas favorables en materia productiva, dado que
existen yacimientos que no son de interés para la gran minería
por su menor tamaño.
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- Durante el 2012, este segmento de la minería también dio
cuenta de una producción de oro de 7.243 kg, equivalente al
14,5% del total nacional.
- La producción de plata alcanzó a 105.367 toneladas,
equivalente a un 8,8% de la producción del país, siendo un
subproducto de la minería del cobre y del oro.
- Cabe señalar que la producción nacional de cinc y plomo
proviene exclusivamente de la mediana minería, alcanzando
dicha producción 26.700 y 410 toneladas respectivamente
durante el 2012.
- Otro mineral, donde la mediana minería tiene relevancia,
es en la producción de hierro, siendo ésta de 3.244,2 miles
de toneladas en 2012, equivalente al
34,4% del total nacional. Baldemar Cuevas
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Empresas de la Mediana
Minería Chile
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