Preparación en block caving MI57G Profesor Raúl Castro Semestre Primavera 2007

Contenidos Introducción a método de explotación por hundimiento (caving) Niveles de extracción en block/panel caving Diseño de puntos de extracción y zanjas Medidas de evaluación de diseños

Introducción Block/Panel Caving son métodos masivos de explotación de mineral. Se basa en el colapso del material cuando la base del bloque se ha removido La granulometría del mineral y estéril depende de las características intrínsecas del mineral y de los esfuerzos que actúan en la roca in-situ y fracturada durante el proceso de caving y flujo de roca.

Parámetros de diseño del nivel de producción en Block/Panel Caving Determinado por la granulometría esperada del proceso de caving: Distancia entre puntos de extracción: recuperación Manejo de materiales Por ejemplo: Material fino puede ser extraído mediante sistema de traspaso integral utilizando parrillas a una distancia de puntos de extracción de 4-6 m. Material grueso requiere de ser transportado en el nivel de producción y por lo tanto requiere de nivel de reducción secundaria en el nivel y carguío por medio de equipo mecanizado. La distancia entre puntos es un trade-off entre el equipo y la recuperación esperada.

Definiciones Nivel de producción Disposición de puntos de extracción Es el nivel a través del cual la roca quebrada es cargada y transportada Disposición de puntos de extracción El arreglo de calles de producción, galería de zanjas, puntos de extracción en el nivel de producción

Definiciones Major apex Minor apex El pilar que se forma entre puntos de extracción ubicados en la misma calle Minor apex El pilar que se forma entre puntos de extracción ubicados opuestos a la calle de producción.

Block Caving con hundimiento tradicional Block Caving en Mina Palabora (South Africa), Moss (2007)

Unidad básica de explotación

Factores a considerar en el diseño del nivel de producción Recuperación/dilución: interacción de zonas de flujo Condiciones geotécnicas: estabilidad del nivel Fragmentación: incidencia en recuperación y manejo de materiales Factores operacionales: layout operativo a equipos de carguío Disposición de puntos de vaciado/reducción secundaria Viseras de puntos de extracción: desgaste de viseras durante la extracción

Espaciamiento de puntos de extracción (Richardson 1981) (a) Espaciamiento excesivo (b) muy cerca

Layout Ideal en un block/panel caving (Richardson 1981) Layout Hexagonal (b) Layout cuadrado

Sistemas de carguío en block/panel caving Parrillas: granulometría fina Scrapers: granulometría intermedia LHD: granulometría gruesa Minería continua (proyecto): roca acondicionada

Block caving, Miami Mine, Arizona, USA (Lewis & Clark 1964) SISTEMA DE TRASPASO PARRILLAS (PARRILLAS-GRIZZLY) Diseño de la base: Block caving con granulometria fina (<0,5 m) Puntos de extracción estan espaciados equidimensionalmente Requiere perforación manual durante la preparación Utiliza un diseño gravitacional integral Inicialmente espaciamiento a 4,8 x 4,8 m a 9 x 9 m Altas productividades por hombre (800 ton/turno/hombre) Block caving, Miami Mine, Arizona, USA (Lewis & Clark 1964)

Zanjas recolectoras en Andina

Nivel de producción en parrillas

Block Caving con scrapers cabezera

Evolución a Block Caving mecanizado (LHD): Mina El Salvador (Chile) Espina de pescado Diseño original, resulto como producto de problemas en el tamaño de colpa Se ajusto para que el equipo funcionase Estocadas Puntos de carguío Galería Base 24 m 12,5 m 28,6 m 16 m 14,3 m 15,5 m 55º Equiespaciadas a 16 x 16 m

Zanja continua

Herringbone (Henderson mine USA) Normal herringbone Características: Ideal para equipos LHD eléctricos Se crean un span entre puntos opuestos al pilar mayor Offset herringbone Características: Se observan puntas de diamante Este layout permite proteger el punto opuesto si se produce una explosión de barro Puntas de diamante

Northparkes layout Características: Este layout es ideal para equipo LHD eléctrico. Se deja un pilar para colocar puntos de vaciado y ventilación y que no queden sujetos a esfuerzos por el abutment

Henderson

Block Caving en Chile

Referencias Thirty years evolution of block caving in Chile (MassMin 2004, pp 387-392) Block Caving at El Teniente mine, Chile (Tran Inst Min & Metall 98: January-April 1989)

El Teniente 30 m Proyección de la Zanja Calles Punto de extracción Estocadas de Carguío Proyección de la Zanja Punto de extracción Chimeneas de traspaso Calles 30 m

Caracterización mallas de tiraje

Propósito Los objetivos del nivel productivo son : Recuperación de mineral Estabilidad de la mina Extracción (equipos) Se han propuestos índices para evaluar una u otra malla en términos de su recuperación, operatividad y estabilidad Se han modelado estas mallas desde el punto de vista de estabilidad

Caracterización de mallas de tiraje Área de influencia de un punto de extracción (m2): se asume que el diseño es optimo, es decir, que el espaciamiento es tal que se produce flujo en masa. A Densidad de la malla de tiraje = suma (área de influencia de los puntos de tiraje) numero de puntos de extracción Atotal 1 2 n

Caracterización de mallas de tiraje Distorsión de la malla= máxima distancia entre puntos contiguos mínima distancia entre puntos contiguos d1 d2 Anisotropía de la malla = máxima área de influencia de punto de extracción mínima área de influencia de punto de extracción

Caracterización de mallas de tiraje Holgura de la malla= longitud disponible de la estocada largo del equipo Sustentación de la malla= área ocupada del pilar área total Ejercicio: calcular los indices para las mallas tipo Teniente y Herringbone

Frecuencias relativas de usos de mallas de extracción (Flores & Karzulovic 2002) 0.60 0.55 0.50 0.45 Y C N 0.40 E U Q 0.35 E R F 0.30 E V I T 0.25 A L E 0.20 R 0.15 0.10 0.05 0.00 Herringbone Teniente Other E X T R A C T I O N L E V E L L A Y O U T

Bench mark espaciamiento de calles de producción (Flores & Karzulovic 2002) 0.70 T I M E P E R I O D 0.65 B e f o r e 1 9 7 0.60 F r o m 1 9 7 t o 1 9 9 0.55 A f t e r 1 9 9 Y 0.50 C N E 0.45 U Q E 0.40 R F 0.35 E V I 0.30 T A L 0.25 E R 0.20 0.15 0.10 0.05 0.00 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 P R O D U C T I O N D R I F T S P A C I N G ( m )

General vertical section, Henderson Mine, USA (Keskimaki et al 2004)

Level 7210 ore bin layout, Henderson Mine, USA (Keskimaki et al 2004) 675 Tonne cap, Storage bin Loading chute Ore pass & Exhaust raise

Northparkes ore handling philosophies (Duffield 2000) Minimise the amount of ore handling Minimise the number of stages in the ore block size reduction process Size the crusher to handle the largest block size that a LHD can carry Install a continuous ore production and handling system (the underground “rock factory” concept)

Extraction level layout, Northparkes E26 Lift 1, Australia

Extraction level layout, Lift 2, Northparkes E26 Mine, Australia (Flores & Karzulovic 2002)

Extraction level layout, Palabora Mine, South Africa