UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ FACULTAD DE INGENIERIA DE MINAS
“PLANEAMIENTO Y DISEÑO DE EXPLOTACIÓN SUBTERRANEA” METODOS DE EXPLOTACION SUBTERRANEA
CORTE Y RELLENO DESCENDENTE
CATEDRATICO: Mg. Ing. VICTOR MENDIOLA OCHANTE
METODO DE EXPLOTACION SUBTERRANEA
CORTE RELLENO DESCENDENTE
SINONIMIA Under Cut and Fill (U.C.F.). Corte y relleno descendente. Explotación por bancos, por paneles , etc. Stossbau descendente.
DESCRIPCION
En este método de explotación, el minado se realiza de arriba para abajo de los diferentes horizontes o pisos de mineral, aplicando el relleno hidráulico cementado e hidroneumático. Es una secuencia del avance tecnológico de los sistemas de corte y relleno descendente, que tuvo su origen en Canadá. Consiste en romper el mineral en diferentes pisos y en sentido descendente. Después que un corte o piso haya sido completamente extraído, se procede a rellenar antes de empezar el nuevo corte en el piso inmediato inferior. Este relleno es el que va ayudar en el sostenimiento del techo del nuevo frontón que se abre. El minado del mineral continúa piso por piso hasta terminar el bloque. El relleno que se aplica, es el relleno hidroneumático y se trabaja en terrenos muy suaves que pueden ser cuerpos o vetas de buena ley. El relleno hidroneumático tiene dos capas una de mezcla rica, de 1:6 de proporción de cemento y arena, y la mezcla pobre, para completa el relleno, tiene 1:26 de proporción de cemento y arena. La loza y sobre loza del relleno trabajan bien a las fuerzas de compresión que actúan sobre las cajas y la fuerza de flexión procedente del techo. Las eficiencias suben con este método a medida que el uso del cemento se incrementa, a pesar de que los costos son elevados, esto se supera son la velocidad del minado.
Corte y Relleno descendente 1. 2. 3.
4. 5. 6.
Galería superior.Rellenada con cuadros Galería inferior Sill - primer piso rellenado completamente Labores en explotación Labores en explotación Labores en explotación
CONDICIONES DE APLICABILIDAD 1. En vetas cuyo mineral y cajas sean
bastante suaves o inconsistentes, cuya potencia sea de gran magnitud. 2. En cuerpos muy suaves, con una ley muy alta, porque el método es costoso. 3. En yacimientos cuya mineralización es suave y deleznable con cajas falladas y fracturadas, que no pueden ser explotados por otros métodos.
APLICACIÓNES DE MÉTODO a)
b) c) d) e) f) g)
Se aplica en cuerpos mineralizados de gran potencia, cuando le sistema de limpieza y relleno son mecanizados. Se puede trabajar en cuerpos irregulares. Se aplica en la recuperación de pilares dejados por el método de cortes y relleno ascendente. Se trabaja en las zonas de material poco consistente. Generalmente se aplica en extracción de reservas considerables. Es un método propio para la aplicación del relleno hidráulico. Presenta mejor seguridad y condiciones para el personal.
PREPARACION La preparación para el método de corte y relleno descendente consiste en la elaboración de las siguientes labores:
Galerías o cruceros. Chut y caminos. Sub nivel principal de extracción. La rotura del nivel superior. La preparación del Sill.
EXPLOTACION La explotación se inicia luego de haber
terminado la colocación de la loza, cuyo ciclo de minado comprende: la preparación del subnivel de explotación, la rotura de los paneles, la limpieza preparación para el relleno y el relleno total del piso de explotación.
RELLENO Esta operación consiste en enviar por medio de tuberías
y aire comprimido el material de relleno consistente en una mezcla de cemento, agregado y agua. Se realiza en dos etapas: Primero el envío de la mezcla rica de 1:6, hasta un tercio de la altura del tajeo denominado la loza, luego se completa con la mezcla pobre de 1:26 hasta el techo, llamado también la sobre loza. Esta operación se repite hasta rellenar completamente todo el espacio abierto del piso o el área de explotación. Nuevamente se baja un piso y se continúa con el ciclo de explotación.
VENTAJAS 1. 2. 3. 4.
5. 6. 7. 8. 9. 10. 11.
Permite la explotación de cuerpos irregulares, deleznable o inconsistente. La recuperación del mineral es alta, llega al 100%. Poco consumo de madera, en la variedad Michi no se emplea madera, en la cama ni los puntales de seguridad. La seguridad es relativamente buena, en la variedad Michi es mejor, ya que el techo de concreto es una loza que atraviesa como una viga en toda la extensión del tajeo. Poco consumo de explosivo por la suavidad del mineral. La variedad Michi ha favorecido aumentar el ancho del tajeo por lo que se ha mecanizado este método. La perforación es mas fácil, ya que el personal se encuentra en una posición segura. Trabajo mas cómodo con perforadoras manuales El frente no puede desmoronarse, es decir, no existe peligro de desprendimiento de mineral. Los menudos de mineral no se pierden en el relleno. El personal no estas amenazado por desprendimiento de bloques de mineral.
INCONVENIENTES 1. 2.
3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.
11.
Se necesita bastante tiempo para los trabajos de preparación (4 a 5 meses). No se puede dejar desmontes o caballos que se encuentran dentro del mineral, por lo que el tajeo se limpia totalmente para iniciar el relleno. Es costoso por el gran consumo de cemento, madera y la labor diaria. No se puede cambiar a otro método. Paraliza la explotación de las áreas cuando hay escasez de cemento en el mercado. El gran consumo de aire por las bombas neumáticas causa problemas a la perforación. El personal se encuentra en peligro por caída de rocas de los hastiales o del relleno colocado. El mineral se contamina a causa de las caídas de rocas de los hastíales. No se aprovecha la gravedad para el arranque. Cuando es descendente es un frente en dirección, es decir, no dispuesto en diagonal, resulta difícil rellenar los espacios vacíos dejados encima de la explotación, sobre todo cuando los frentes son largos. No obstante, con frentes cortos y dispuesto diagonalmente, es mucho mas fácil la introducción de relleno. El escogido es mas complicado. No pueden almacenarse los estériles en la explotación.
CORTE Y RELLENO DESCENDENTE PANEL
PERFORACION Y VOLADURA Trazo de perforación en U.C.F
La perforación se realiza con máquinas perforadoras Jacklegs, con mallas que varían de 14 a 18 taladros, dependiendo del tipo de terreno con distancias entre 2 a 3 pies y con barrenos de 5 o 6 pies de longitud. Se dispara con dinamita de 45%, con fulminantes No 6 y mechas de seguridad. La limpieza se realiza con winchas de arrastre de 2 tamboras. Esta operación se procede hasta llegar al contacto o la longitud que se ha proyectado de acuerdo al diseño de minas.
VARIANTES DEL MÉTODO CORTE RELLENO DESCENDENTE Las variantes del método de CRD o UCF, se aplica unas en cuerpos y otras en vetas, las mismas que dependen de la correlación que hay entre el eje del subnivel de explotación o el eje del panel de explotación del piso inmediatamente superior. En el método de corte y relleno descendente se han empleado tres variantes.
Método de pilares. Método de paneles. Método “Michi”.
VARIANTES DEL MÉTODO CORTE RELLENO DESCENDENTE
Método de pilares.en este sistema el minado es dejando pilares con dimensiones apropiadas según el plan de formas alteradas y descendente; la columnas de mineral son recuperados después de haber trabajado varios tejeos. También el sistema se usa en la recuperación de pilares dejados por el sistema de corte y relleno ascendente.
VARIANTES DEL MÉTODO CORTE RELLENO DESCENDENTE
Método de paneles.Es una variante y mejora del sistema anterior; consiste en hacer los nuevos tejeos en el medio de dos anteriores previamente explotados y rellenados. La ventaja de este sistema es que no se emplea los redondos que son sostenidos por las mismas paredes de los tajeos, los cuales son explotados en forma alternada.
VARIANTES DEL MÉTODO CORTE RELLENO DESCENDENTE
Método
“Michi”.-
Corte y relleno descendente cruzado, Como una variantes de los sistemas anteriores y con el propósito de hacer los mas competitivos fue creando un sistema “Michi” que consiste en hacer cortes transversales a los cortes superiores de madera que cada tajeo superior rellenado actúa como puede independientemente en un lugar de los voladizos que son los cortes a mitad de selección en el sistema de panales con lo cual se puede aumentar el ancho de los tajeos, pudiéndose llevar la operación de nivel a nivel.
CORTE TAJEO MICHI
ETAPAS DEL RELLENO DE CORTE Y RELLENO DESCENDENTE
RECUPERACION
La recuperación de este método llega al 100%, porque todo el mineral se reemplaza con el relleno
SEGURIDAD Se puede afirmar que el método es más seguro con relación a los riesgos de accidentes que pueden presentar. Las condiciones inseguras se pueden controlar y eliminar, porque están a la vista. Se trabaja bajo techo seguro y piso seguro
METODO MICHI APLICADO EN LA MINA CERRO DE PASCO
METODO MICHI APLICADO EN LA MINA CERRO DE PASCO DESARROLLO Y PREPARACION
SUBNIVEL DE ATAQUE Y RASTRILLAJECHIMENEA DE EXTRACCION
CHIMENEA DE EXTRACCION
NIVEL INFERIOR
•
GALERIAS DE TRANSPORTE
•
CHIMENEAS DE EXTRACCION
•
RAMPAS
•
PREPARACION DE LA PRIMERA LOSA
METODO MICHI APLICADO EN LA MINA CERRO DE PASCO EXPLOTACION
SUPERFICIE DE ATAQUE
CHIMENEA DE EXTRACCION
•
SUBNIVELES DE ATAQUE
•
TAJEOS
•
PERFORACION
•
RELLENO HIDRAULICO
•
VENTILACION
•
SEGURIDAD
METODO MICHI APLICADO EN LA MINA CERRO DE PASCO • SUBNIVELES DE ATAQUE: A partir de las chimeneas de extracción se corren los subniveles de ataque de modo que a partir de ella se puedan iniciar tajeos en forma transversal cruzando las losas superiores • TAJEOS : Se inicia a partir del subnivel de ataque pudiendo iniciarse simultáneamente en una disposición de tajeos semejante al método de cámaras y pilares que luego de completar el relleno de los primeros se extrae de forma similar.
METODO MICHI APLICADO EN LA MINA CERRO DE PASCO • PERFORACION: Los motivos que impulsaron a la mecanización de las perforadoras jumbo de dos brazos en vez de las convencionales Jack Leg, se conocen ampliamente sin embargo cabe Diámetro de taladros perforados :1 - 3/4”
Longitud de perforación Numero de taladros
: 10 pies frente 14' x14 ' : 35 – 40
Frentes perforados en una guardia mínimo : 2 • Los trazos utilizados son característica del terreno
simples
debido
• Los explosivos utilizados son los convencionales.
a
la
METODO MICHI APLICADO EN LA MINA CERRO DE PASCO • RELLENO HIDRAULICO: Concluido el corte de un tajeo se prepara para el relleno. Se construye una represa ubicada en el inicio del tajeo. Con esta primera represa se rellena la loza de 3 pies de altura con una mezcla de cemento relave 1:6 . Apenas fragua este relleno, se prepara una segunda represa, sobre este nuevo piso, que en este caso alcanza el techo del tajeo • VENTILACION: Se viene empleando ventiladores mecánicos accionados por motores eléctricos que conducen el aire de las vías principales al áreas son de 30000 a 60000 pies cúbicos por minuto.
PROYECTO DE RAMPA
SUBNIVEL DE ATAQUE Y RASTRILLAJECHIMENEA DE EXTRACCION
CHIMENEA DE EXTRACCION
NIVEL INFERIOR
METODO MICHI APLICADO EN LA MINA CERRO DE PASCO EFICIENCIAS Y COSTOS DE OPERACION
METODO
EFICIENCIA
COSTO
TCS/TAREA
$/TAREA
APLICACIÓN DEL METODO CORTE Y RELLENO DESCENDENTE EN LA MINA ANDAYCHAGUA
VOLCAN COMPAÑÍA MINERA S.A.A.
VOLCAN COMPAÑÍA MINERA S.A.A.
APLICACIÓN DE TALADROS LARGOS EN CORTE Y RELLENO DESCENDENTE MINA ANDAYCHAGUA
1 UBICACION . Situada a 181 Km al NE de Lima . A 3 horas de Lima. . Provincia de Yauli . Altitud media de 4 600 m.s.n.m.
N
MINA ANDAYCHAGUA
2 RESUMEN Año: M. Explotación: Producción (t/mes):
CENTROMIN 1997 UCF–Front
VOLCAN 2003 UCF–Banqueo
VOLCAN PROY 2005 UCF-Banqueo
17600
34000
50000
3.2
6.0
8.8
Costo US$/t:
28.1
18.9
15.7
Concent. Zn (t/mes):
1280
3100
4950
Concent. Pb (t/mes):
200
750
1200
Pasivo
Activo
Activo
Productividad (t/tarea):
Sostenimiento:
3 INTRODUCCIÓN
4 GEOLOGIA
VETA ANDAYCHAGUA
SECCION LONGITUDINAL MIRANDO AL NORTE
1.8 Km
2003
Mineral
Reservas 1’600,000 t Zn=7.0%, Ag=7.8 Oz/t A.Veta=3.4m
Caja Piso
Caja Techo
1999
Caja Piso
Caja Techo
4 GEOLOGIA
Mineral Reservas 3’000,000 t Zn=6.0%, Ag=7.3 Oz/t A.Veta=5.5m
5 Geomecánica
1999
35 50
60 Kg/cm2
2.5 m
Vacío 15
60 Kg/cm2
Cuadros 4.5 m
Mineral 15 4-12 m
15
4.0 m
Caja Piso
Caja Techo
RC
40 55
5 Geomecánica
2003, > Seguridad Ventilación
Caja Techo
35-50
3m
RHC 35 Kg/cm2 RC 145 Kg/cm2 Split Set 7’
8m
15 Mineral Mineral
4-12 m
40-55 Caja Piso
4m
5 Geomecánica . Software Phases . Isocontornos del FS . Aberturas máximas . Sostenimiento . Fracturamiento . Calidad . Tiempo de autosoporte
VETA ANDAYCHAGUA
6
OPERACIONES
1999
Perforación
Voladura 2.5m 4m
Perforación Horizontal
Rotura: 6000 t/mes por tajeo
Extracción
Relleno 2.5m 4m
Scoop 3,5 yd3 Extracción: 17612 t/mes
Relleno 3600 m3/mes
6
OPERACIONES
Nuevo Método
6
OPERACIONES
Nuevo Método
6
OPERACIONES
Perforación Winze
3m
RELLENO CEMENTADO
4m
Empernado de cajas
8 m.
Sobre-perforación
Acceso para Perforación
6
OPERACIONES
Perforación Slot Winze
3m
RELLENO CEMENTADO
4m
8 m.
Sobre-perforación
Acceso para Perforación
6
OPERACIONES
Acceso Slot Winze
3m
RELLENO CEMENTADO
4m
8 m.
Sobre-perforación
Acceso para Perforación
Acceso para Slot
6
OPERACIONES
Slot Winze
3m
RELLENO CEMENTADO
4m
8 m.
Sobre-perforación
Acceso para Perforación
Acceso para Slot
6
OPERACIONES
Abertura Slot Winze
3m
RELLENO CEMENTADO
4m
8 m.
Sobre-perforación
Acceso para Perforación
Acceso para Slot
6
OPERACIONES
Voladura Winze
3m
RELLENO CEMENTADO
4m
MINERAL ROTO 8 m.
Acceso para Perforación Ahora sirve para limpieza
Acceso para Slot
6
OPERACIONES Limpieza del mineral disparado Winze 3m
RELLENO CEMENTADO
LIMPIEZA DE 4 m4 m
8 m.
Acceso para limpieza Acceso para Slot
6
OPERACIONES
Limpieza de 4 m superiores Winze
3m
RELLENO CEMENTADO
8m
4 m. REBAJE DE PISO DE ACCESO Se rebajó el Acceso Para limpieza
Acceso para Slot
6
OPERACIONES
Limpieza de 4 m superiores Winze
3m
RELLENO CEMENTADO
8m
LIMPIEZA
4 m. Se rebajó el Acceso Para limpieza
Acceso para Slot
6
OPERACIONES
Relleno Winze
3m
8m
RELLENO CEMENTADO
4m 3m
RELLENO HIDRAULICO CEMENTADO RELLENO CEMENTADO 4 m.
Acceso Para Limpieza
6
OPERACIONES Limpieza de 4m inferiores Winze 3m
RELLENO CEMENTADO 1m
8m
4m 3m
RELLENO HIDRAULICO CEMENTADO RELLENO CEMENTADO
LIMPIEZA DEL MINERAL ROTO
4 m.
Acceso para Limpieza (ExSlot)
6
OPERACIONES
Inicio del ciclo - Perforación Winze
3m
RELLENO CEMENTADO 1m
8m
4m 3m
RELLENO HIDRAULICO CEMENTADO RELLENO CEMENTADO
Taladros INICIO DEL NUEVO CICLO
4 m.
Acceso para Perforación
7 RELLENO
Relleno Cementado 1997
Resistencia: Cemento tipo I : Relave, malla+200:
60 Kg/cm2
2005 145 Kg/cm2
340 kg
250 Kg
1200 kg
800 Kg
Piedra:
800 kg (2”)
Agua:
150 l
1000 Kg (1-1/2”) 120 l
Plastificante:
2.0 l Minefill
Retardante:
0.5 l Delvo
Fierro Co:
Ø 3/4" @ 0,4x0.4m
7 RELLENO
Relleno Hidráulico Cementado
1997
2005
Resistencia:
-
35 Kg/cm2
Cemento tipo I :
-
70 Kg
Relave, malla+200:
-
1950 Kg
Agua:
-
120 l
Plastificante:
-
1.0 l Minefill
Retardante:
-
0.4 l Delvo
8 PRODUCTIVIDAD CENTROMIN
VOLCAN
Año:
1997
2003
2005
Producción (t/mes):
17600
34000
50000
Perforación (mp/h)
22
32
37
Voladura (t/mp)
2.4
6.5
7.1
(Kg/t)
0.40
0.21
0.18
Extracción (t/h)
36
64
82
3700
10500
14100
FP
Relleno (m3/mes)
VOLCAN
8 PRODUCCION CUADRO COMPARATIVO DE LA PRODUCCION DE LA MINA ANDAYCHAGUA DESDE EL AÑO 1987 HASTA EL 2002
AÑO 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002
TMS/mes 3,441 11,073 15,515 16,759 18,093 14,677 13,513 13,317 15,571 16,491 16,850 12,253 17,690 30,333 27,949 37,301
%Pb 1.10 0.96 0.99 1.06 0.95 1.17 1.01 0.95 0.95 1.07 1.08 1.29 1.11 1.25 1.60 1.28
%Zn 5.52 3.86 4.14 4.80 4.78 5.98 6.26 6.75 5.92 6.80 7.18 7.05 5.89 5.94 6.14 5.77
Planeamiento Andaychagua
Gr.Ag 217 179 181 186 159 200 188 214 205 216 249 281 234 221 265 226
Oz.Ag 6.98 5.75 5.83 5.98 5.13 6.44 6.05 6.87 6.59 6.94 8.00 9.05 7.52 7.12 8.51 7.28
INCREMENTO DE LA PRODUCCION MENSUAL MINA ANDAYCHAGUA
TMS/mes
40.000 35.000
TMS/mes
30.000 25.000 20.000
PRODUCCION
15.000 10.000 5.000 0 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 AÑOS
9 COSTOS COSTO DE OPERACIÓN MINA ANDAYCHAGUA US $/TMS 1997
2003
2005
TMS/mes
17600
34.000
50.000
Preparación
7,76
2,07
2,05
Operación
15,14
13,85
11,60
Servicios
5,20
3,03
2,12
Total Costo de Operación US$/t
28,10
18,95
15,77
10 OPTIMIZACION DE LA PRODUCCIÓN La nueva administración decidió examinar integralmente la operación de la mina con el objetivo de optimizar la producción con especial énfasis en:
• El incremento de producción • Reducción de costos por unidad de producción • Incremento de la productividad • Mejora en la seguridad, a fin que la mina opere bajo Estándares internacionales.
10 CAMBIOS A PARTIR DEL AÑO 2000 Se han implementado, a partir del año 2000, los siguientes cambios:
• Planeamiento integral • Nuevo método de minado
• Nuevo método de relleno • Sostenimiento activo • Implementación de un sistema de gestión de seguridad y salud ocupacional OHSAS 18001 • Control de costos
10 CONCLUSIONES
Estos cambios han permitido: • Incrementar la producción a 34 000 TMS (en 92%) • Un costo por TMS de 18.95 US$ (32% de reducción) • Un incremento en las reservas a 2’970,000 t (en 85%) • Reducción drástica de los Indices de Frecuencia, Severidad y Accidentabilidad.
