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Sub level stoping

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Sub level stoping

  1. 1. MÉTODO DE EXPLOTACIÓN SUBTERRANEA: SUBLEVEL STOPING Ing. Braulio CastilloAnyosa 1 DISEÑO Y METODOS DE EXPLOTACIÓN SUBTERRANEA TEMA: SUB LEVEL STOPING (TAJEO POR SUBNIVELES) ALUMNOS: -VARGAS LEÓN DICKSON TATO -PLAMA TAFUR EMERSON
  2. 2. Introducción Underground Mining Methods - Sublevel Stoping 2 Ésta presentación muestra una visión completa del método de explotación Sublevel Stoping que es uno de los más utilizados en la explotación de mineral de manera subterránea. Los métodos de explotación Sublevel Stoping más usados son: Sublevel open stoping, Long-hole stoping y Vertical crater retreat (VCR). Existen variaciones de este método como el Avoca (Bench and Fill Stoping) y el Transverse Longhole Stoping.
  3. 3. OBJETIVOS  El siguiente trabajo tiene por objetivo principal explicar el método de explotación subterránea de Sublevel Stoping (Tajeo por subniveles). Detallaremos en que caso podemos realizar este método de explotación, que condiciones debemos tener en cuenta; asi como también las operaciones unitarias que se llevan acabo en una mina con este tipo de método de explotación, condiciones del territorio, leyes de mineral, etc.  Se detallara datos importantes de este método de minado asi como también datos puntuales para su mayor comprensión.
  4. 4. 1 Tema: SUBLEVEL STOPING Underground Mining Methods
  5. 5. Características FIGURA 1. Sublevel Stoping Underground Mining Methods - Sublevel Stoping 4 • Se excava el mineral en porción de tajadas verticales dejando el tajeo vacío, por lo general, de grandes dimensiones, particularmente en el sentido vertical. • El mineral arrancado se recolecta en embudos o zanjas emplazadas en la base del tajeo, desde donde se extrae según diferentes modalidades. • La expresión "subnivel" hace referencia a las galerías o subniveles a partir de los cuales se realiza la operación de arranque del mineral. La distancia entre subniveles de perforación es de 15-30 m.
  6. 6. FIGURA 2. Esquema Sublevel Stoping Underground Mining Methods - Sublevel Stoping 5 • Diámetro de taladros: 50 mm (2”) - 200mm (7 7/8”). Las longitudes pueden ser hasta 30 m. • Recuperación 60-80% (depende de los muros y losas). • Dilución varía entre 3-10% de material diluyente de la pared colgante y techo. • Muros y losas pueden ser recuperados, se planifica como parte del método de explotación. • Requiere un alto nivel de preparaciones mineras las cuales se realizan en mineral. • Productividad: > 25 ton / h-Gdia • Producción tajeo: >25,000 ton / mes • Método no selectivo. • Bajo costo de minado (7-14 $/ton).
  7. 7. 2 Tema: SUBLEVEL STOPING Underground Mining Methods
  8. 8. Este método se aplica preferentemente en yacimientos de forma tabular verticales o subverticales de gran espesor, por lo general superior a 10 m. Es deseable que los bordes o contactos del cuerpo mineralizados sean regulares. También es posible aplicarlo en yacimientos masivos o mantos de gran potencia, subdividiendo el macizo mineralizado en caserones separados por pilares, que posteriormente se pueden recuperar. Tanto la roca mineralizada como la roca circundante deben presentar buenas condiciones de estabilidad; vale decir, deben ser suficientemente competentes o autosoportante.
  9. 9. Tipo de cuerpo mineralizado • Regular • Grande • Resistente y competente • Muros deben autosoportarse • Desde 6 m de ancho • Cuerpos parejos y bien definidos • Dilución • Sin inclusiones de estéril • Sin fracturas • Se truena muchas veces inestabilidad • Caserones permanecen abiertos por largo tiempo
  10. 10. Aplicación FIGURA 4. Método de Minado Sublevel Stoping Underground Mining Methods - Sublevel Stoping 7 • Ore bodies con buzamiento superiores al ángulo de reposo del material roto (aproximadamente mayor a 50°), de manera que el material se transporta por gravedad a los puntos de colección. La caja techo en los tajeos con menor buzamiento serán menos estables debido a las influencias de la gravedad lo cual resulta en un mayor potencial para la dilución. • Resistencia del Mineral: alto a moderado. • Resistencia de las rocas encajonantes: alto a moderado. • Limites regulares del mineral. • Mineral de forma tabular o lenticular, con un ancho de 3m a 30m y longitudinalmente extensa.
  11. 11. 3 Tema: SUBLEVEL STOPING Underground Mining Methods
  12. 12. SELECCIÓN DEL MÉTODO (SOPORTE NECESARIO) HUNDIBILIDAD  Propiedades elásticas  Comportamiento plástico o viscoelástico  Estado de los esfuerzos (originales, modificados por la excavación) Consolidación, compactación, competencia  Otras propiedades físicas (gravedad específica, poros, porosidad, permeabilidad)
  13. 13. Dimensionamiento de los tajeos FIGURA 8. Método Grafico de Estabilidad Underground Mining Methods - Sublevel Stoping 12 Dimensionamiento de cámaras Método Gráfico de Estabilidad introducido por Mathews (1980), versión más reciente, actualizado por C. Mawdesley y R. Trueman (2000). Objetivos del diseño geomecánico mediante la aplicación de criterios empíricos y numéricos: • Determinar las dimensiones óptimas de las cámaras de tajeos, pilares y puentes. • Realizar una explotación estable y segura. • Minimizar la dilución y maximizar la recuperación.
  14. 14. Dimensionamiento de los tajeos FIGURA 9. Espesor de Placa FIGURA 10. Ancho de Pilares Underground Mining Methods - Sublevel Stoping 13 Dimensionamiento de Pilares Para el cálculo de la resistencia de pilares mineros se utiliza la metodología de Lunder y Pakalnis (1997). Dimensionamiento de Pilar Puente Para la determinación del espesor del pilar entre niveles de mina se emplea el método de Carter.
  15. 15. Dimensionamiento de los tajeos (H) (L) (W) FIGURA 12. Diseño de Mina UMCL Fuente: Medina, E. (2013) Las dimensiones son el resultado de un trabajo Geomecánico de prueba y error de seis años, realizado tomando en consideración el factor de seguridad requerido y al cálculo del radio hidráulico. Underground Mining Methods - Sublevel Stoping 15 (L) = Longitud de tajeo 40 m. (W)= Ancho de tajeo 12.5 a 20 mts. (H)= Altura de tajeo 30 m. RH= Radio Hidráulico desde 4.76 a 6.7
  16. 16. 4 Tema: SUBLEVEL STOPING Underground Mining Methods
  17. 17. Preparación Subniveles de Perforación Stope Estocada de Carguío Chimenea de VentilaciónZanja Galería de Zanja Galería de transporte secundario Subnivel de VentilaciónPunto de descarga a pique Chimenea de Traspaso Buzón de descarga Nivel Principal de Transporte FIGURA 20. Labores de Preparación – Sublevel Stoping 24Underground Mining Methods - Sublevel Stoping • Nivel base o producción (Nivel de transporte) cada 45 – 120 m. • Estocadas de carguío. • Embudos o zanjas recolectoras de mineral (desarrollo de galería). • Chimenea o rampa de acceso a los subniveles de perforación. • Subniveles de perforación conforme a la geometría del cuerpo mineralizado, cada 10 - 30 m.
  18. 18. Preparación - Chimenea Slot Con el objetivo de crear la cara libre para la voladura masiva luego de la la la preparación de galería se procede a construcción de la chimenea para preparación del Slot de minado. FIGURA 24. Chimenea Slot Underground Mining Methods - Sublevel Stoping 28
  19. 19. Preparación - Slot del Tajeo Una vez culminada la chimenea Slot y con el objetivo de crear la cara libre para la voladura masiva se procede a construir el Slot del Tajo, que consiste en derribar un bloque de nivel a nivel con dimensiones de acuerdo a cada sector. FIGURA 25. Slot del tajeo Underground Mining Methods - Sublevel Stoping 29
  20. 20. 5 Tema: SUBLEVEL STOPING Underground Mining Methods
  21. 21.  En la versión convencional se perforan tiros radiales (abanicos) a partir de los subniveles dispuestos para esos fines. Se trata de tiros largos (hasta unos 30 m) de 2 a 3 pulgadas de diámetro, perforados de preferencia con jumbos radiales electro-hidráulicos y barras de extensión.  En la versión LBH (long blast hole) se perforan tiros de gran diámetro (4 ½ a 6 ½ pulgadas), en lo posible paralelos y de hasta unos 80 m de longitud. Se utiliza equipo DTH.  Las operaciones de perforación y tronadura se pueden manejar en este caso en forma continua e independiente. Se puede barrenar con anticipación un gran número de abanicos, los que posteriormente se van quemando según los requerimientos del programa de producción.
  22. 22. Drilling - Equipo de perforación top hammer Ventajas • • • Alta productividad. Equipos pequeños y medianos. Alto adaptabilidad en vetas angostas y cuerpos pequeños. Desventajas • • Desviación en taladros largos. Bajo tonelaje por metro perforado. FIGURA 33. Simbas series 1250, 32m, Ø: 51-89mm Mina Minsur : Simba H-1354, 25m, Ø: 3.5” Simba H-1254, 17.5 m, Ø: 3”Mina Cerro Lindo: Mina Brocal Mina Santander Mina Izcaycruz : : Simba S7D Simba S7D, , 15m, Ø: 2.5” 18m, Ø: 2.5” 18 m, Ø: 2.5”: Simba S7D, FIGURA 34. Simbas S7D, 20m, Ø: 51-89 mm Underground Mining Methods - Sublevel Stoping 37 Ø: 51mm (2”) – 102mm (4”)
  23. 23. Drilling - Equipo de perforación DTH Ventajas • Taladros rectos con perforación DTH. Alto tonelaje por metro perforado. • Desventajas • • • • Daños por voladura. Equipos grandes y costosos. Baja utilización de los equipos. Baja adaptabilidad en vetas angostas. FIGURA 35. Simba M4C – ITH, 51m, Ø: 95-178mm Mina Fresnillos : Simba M4C – DTH, 32m, Ø: 4.5” Mina El soldado : Simba M6C – DTH, 80m, Ø: 5.5” FIGURA 36. Simba M6C – DTH, 51m, Ø: 95-165mm Underground Mining Methods - Sublevel Stoping 38 Ø: 102mm (4”) – 178mm (7”)
  24. 24. Drilling - Equipo de perforación Raiseboring Figura 38. Raise Boring Robbins 34 RH Equipo muy versátil, se emplea en la apertura de chimeneas “SLOTS” de los diferentes tajeos que deben entrar en producción (diámetros de 4 y 5 pies), tiene barras de 1.2 metros de longitud, normalmente perfora chimeneas de 30m de altitud, pero puede realizar agujeros hasta 80 m de longitud. Underground Mining Methods - Sublevel Stoping 40
  25. 25. Blasting - Voladura – Diseño de carguío SEQUENCE Figura 39. Diseño de carguío Underground Mining Methods - Sublevel Stoping 41 DESIGN OF BLAST LONG DRILLS TJ 1282 N DATA AND FACTORS OF THE BLAST EXPLOSIVESAND ACCESSORIES WIDE 12.00 m ANFO 168 kg m BOOSTER 1/3 LB 25 und m KG. TOTAL 168 kg m KILOGRAMO X METRO 1.53 kg/m m CARGA OPERANTE 13.7 kg/ret und N° DE FILAS A DISPARAR 3 und m3 ANFO TOTAL 505 kg tn TONELAJE TOTAL 2208 tn tn/m kg/m3 kg/tn HEIGHT OF BANK 14.00 BURDEN 1.5 ESPACIAMIENTO 1.4 PERFORATED TOTAL METERS 147 Nª OF DRILLS 20 TOTAL VOLUMEN 230 BROKEN TONS 736 TONS METER 5.0 FACTOR DE POTENCIA 0.73 FACTOR DE CARGA 0.23 1° FILA Nº OF DRILL LENGTHOF DRILL MARK BASE MARK AIRDECK MARK END LENGTHTO LOAD ANFO OFAMOUNT CONSTANTS BOOSTER 1/3 LB EXIT 1 4.02 - - 0.50 3.52 5.4 - 1 R - E 2 4.04 - - 0.50 3.54 5.4 - 1 R - E 3 4.24 - - 0.50 3.74 5.7 - 1 R - E 4 4.85 - - 0.50 4.35 6.7 - 1 R - E 5 6.22 - - 1.56 4.66 7.1 - 1 R - E 6 8.48 - - 3.39 5.09 7.8 K2 1 R - E 7 11.07 - 1.00 1.11 8.96 13.7 K1 1 R - E 8 10.54 - - 4.22 6.32 9.7 K3 2 R - E 9 10.19 - 1.00 1.02 8.17 12.5 K1 1 R - E 10 10.02 - - 4.01 6.01 9.2 K3 2 R - E 11 10.02 - 1.00 1.00 8.02 12.3 K1 1 R - E 12 10.19 - - 4.08 6.11 9.4 K3 2 R - E 13 10.54 - 1.00 1.05 8.49 13.0 K1 1 R - E 14 11.07 - - 4.43 6.64 10.2 K2 2 R - E 15 8.48 - - 2.12 6.36 9.7 K3 1 R - E 16 6.22 - - 1.56 4.66 7.1 K2 2 R - E 17 4.85 - - 0.50 4.35 6.7 - 1 R - E 18 4.24 - - 0.50 3.74 5.7 - 1 R - E 19 4.04 - - 0.50 3.54 5.4 - 1 R - E 20 4.02 - - 0.50 3.52 5.4 - 1 R - E subtotal 147 110 168 25
  26. 26. Se utilizan preferentemente equipos LHD para la extracción, carguío y transporte del mineral hacia estaciones de traspaso, donde es cargado a carros o camiones para su transporte final a superficie. FIGURA 44. Scooptram - Dumper Underground Mining Methods - Sublevel Stoping 46
  27. 27. Relleno de caserones • Razones medioambientales o de seguridad • Se puede realizar con: o Roca no cementada o Arena o Roca cementada o Colas cementadas o Etc. • Permite recuperar pilares
  28. 28.  La utilización generalizada hoy en día de equipos cargadores diesel (LHD) para el manejo del mineral, exige disponer de una adecuada ventilación del Nivel de Producción.  Para tal propósito, se utilizan las galerías de acceso o de cabecera ubicadas en los límites del caserón: el aire es inyectado por una de estas galerías y luego de recorrer el nivel es extraído por la otra.  Los subniveles de perforación se ventilan desviando parte del flujo de aire hacia las chimeneas o rampas de acceso a dichos subniveles.
  29. 29. La aplicación del Sublevel Stoping exige buenas condiciones de estabilidad tanto de la roca mineralizada como de la roca circundante. Por lo tanto no requiere de la utilización intensiva o sistemática de elementos de refuerzo. Las galerías de producción tajeos se fortifican por lo en la base de los general – según requerimiento – mediante pernos cementados o pernos y malla de acero (incluso shotcrete), atendiendo a las condiciones locales de la roca. En los subniveles de perforación se puede utilizar localmente elementos de refuerzo provisorios cuando las condiciones de la roca así lo requieran. FIGURA 45. Cable bolting – Zinkgruvan, Sweden Fuente: Atlas Copco (2008) Underground Mining Methods - Sublevel Stoping 47
  30. 30. 6 Tema: SUBLEVEL STOPING Underground Mining Methods
  31. 31. Sublevel Open Stoping recupera en tajeos abiertos normalmente particularmente en la dirección vertical. El ore FIGURA 48. Sublevel open stoping Fuente: Hustrulid W., Bullock R. ( 2001) Underground Mining Methods - Sublevel Stoping 56 En el Sublevel open stoping, el mineral se rellenadas después de ser minadas. Los tajeos son generalmente grandes, body es dividido en tajeos separados. mineral con las siguientes características: exceder el ángulo de reposo. Sublevel open stoping es usado en depósitos de • Steep dip – la inclinación de la caja piso debe • Stable rock en caja techo y caja piso. • Mineral y roca encajonante competentes. • Limites de mineral regulares.
  32. 32. Long-hole Stoping FIGURA 50. Bighole open stoping Fuente: Hustrulid W., Bullock R. ( 2001) Underground Mining Methods - Sublevel Stoping 58 La ventaja del long-hole stoping comparado con el sublevel stoping es el factor de escala. Los ITH-drilled holes son rectos, y la perforación con precisión puede ser aprovechada. Los espacios verticales entre subniveles pueden ser extendidos desde 40 m con sublevel open stoping a 60 m con long-hole stoping Long-hole stoping es una variante del sublevel stoping en la cual son usados blastholes largos con grandes diámetros (140 to 165 mm). Los taladros son normalmente perforadas usando la técnica in-the-hole (ITH) . La profundidad del taladro largo puede alcanzar los 100 m. El taladro de 140 mm de diámetro rompe un pedazo de roca de 4 m thick con 6 m toe spacing.
  33. 33. Vertical Crater Retreat FIGURA 53. VCR mining, primary stopes Fuente: Hustrulid W., Bullock R. ( 2001) Underground Mining Methods - Sublevel Stoping 60 Los diámetros de los taladros varían desde 140 a 165 mm, . Para 165 mm de diámetro, un diseño de perforación de 4m x 4 m es típico. VCR esta basada en la técnica crater blasting en la cual potentes cargas explosivas son colocados en taladros de gran diámetro y disparados. Parte del mineral disparado queda en el tajeo luego del ciclo de producción, sirviendo como soporte temporal para las cajas. VCR mining es aplicable en condiciones similares al sublevel open stoping. VCR es una técnica simple con perforación ITH. Los taladros son rectos y las desviaciones son mínimos. La “cara libre” ya no es el slot vertical sino la cara horizontal inferior del block que esta siendo minado . Las potentes cargas del VCR envuelve altos riesgos para dañar las estructuras de la roca similar al sublevel open stoping.
  34. 34. Transverse Long-hole Stoping FIGURA 57. Transverse Long-hole Stoping Method Fuente: Tahoe Resources Inc. ( 2012) Underground Mining Methods - Sublevel Stoping 65
  35. 35. Transverse Long-hole Stoping • Transverse longhole stoping es un método de explotación masiva en la cual el eje largo del tajeo y las galerias de acceso están perpendicular al rumbo del orebody. En general el método transverse longhole stoping es usada donde la calidad de la masa rocosa de la caja techo limita la longitud del tajeo en la explotación y el ancho del tajeo es mayor de 20 m. Esta metodologia requiere un mayor desarrollo en desmonte en la caja piso (para cruceros en la caja piso y drawpoints), sin embargo debido a que cada tajeo tiene un acceso independiente, se tiene mayor flexibilidad para la secuencia y programación de la producción. Los tajeos denominados primarios pueden ser explotados por sublevel stoping y luego rellenados con relleno consolidado que puede ser compuesto de relleno hidráulico, pasta o relleno de roca cementado. Luego se recuperan los tajeos secundarios entre los block explotados. • • • Underground Mining Methods - Sublevel Stoping 66
  36. 36. 7 Tema: SUBLEVEL STOPING Underground Mining Methods
  37. 37. • Muy favorable para mecanización • Altamente eficiente o Hasta 110 ton / hombre turno • Tasa de producción moderada a alta (25.000 ton / mes) • Método seguro y fácil de ventilar • Recuperación sobre 90% • Dilución baja: < 20% • Perforación puede adelantarse • En operaciones grandes, tronaduras semanales son frecuentes turnos entrenados y eficientes • Mineral está disponible de inmediato al iniciarse la tronadura de producción
  38. 38. • Intensivo en capital  bastantes desarrollos antes de iniciar la producción • No selectivo • Ineficiente a bajas inclinaciones • Tronadura secundaria puede generar gases que vuelven al caserón
  39. 39. Costo de Mina Underground Mining Methods - Sublevel Stoping 54 Burden m 1.40 Espaciamiento m 1.60 Area m2 2.24 Perforación $/ton 1.72 Voladura $/ton 0.66 Acarreo $/ton 2.23 Costo de Rotura $/ton 4.60 Transporte $/ton 1.50 Relleno $/ton 4.00 Servicios Auxiliares $/ton 1.00Costo de Minado $/ton 11.10 Costo de Minado $/ton 11.10 Costo de preparación $/ton 5.00 Costo de desarrollo $/ton 2.00 Costo de Mina $/ton 18.10
  40. 40. Conclusiones • Sublevel stoping es uno de los métodos más usados en la explotación de mineral de forma subterránea. El uso de este método ha ido considerablemente en aumento en los últimos años debido a la aparición de nuevas tecnologías de perforación y voladura subterránea de taladros largos de gran diámetro. Debido a sus características, se necesita de un conocimiento muy riguroso y una interpretación adecuada del modelo geológico del yacimiento para asegurar el éxito de la aplicación de este método. Aplicable en mediana y gran minería, con un costo de minado relativamente bajo (7 a 14 USD/ton) y una alta productividad mina (> 25 ton/hombre-turno). Es necesaria una alta inversión en el desarrollo y la preparación para la explotación, ya que representa un 30 a 40% de los costos totales. • • • 67

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  • JorgeMolinaCastillo

    Oct. 20, 2017
  • JuanFelipeLaraUrrego1

    Apr. 14, 2018
  • juniormendozabedregal

    Apr. 21, 2018
  • AngeloTapiaRodrguez1

    Nov. 25, 2019
  • MyrnalourdesErarioM

    Jan. 8, 2020

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