UNIDAD 2: ARRANQUE DEL CUERPO MINERALIZADO

APRENDIZAJE ESPERADO• Aplica los criterios existentes para seleccionar un determinado proceso de

extracción de acuerdo al tipo de yacimiento.

CRITERIOS DE EVALUACIÓN

• Reconoce los conceptos básicos utilizados para diseñar distintas formas de extracción de acuerdo a las características del yacimiento.

• Selecciona el método adecuado de extracción de acuerdo a la profundidad del depósito.

• Identifica los medios necesarios para la extracción de un determinado tipo de material.

• Selecciona la forma adecuada de extracción de acuerdo a las características del material.

CONTENIDOS:

• Conceptos básicos de diseño de extracción según características del yacimiento. Análisis del proceso de extracción:

o Perforación. o Tronadura. o Desarrollo horizontal. o Desarrollo vertical. Métodos de extracción según depósito y características del material

PROCESO DE EXTRACCION

TRONADURA

Necesidad de hacer la primera separación del mineral “Separar la paja del trigo”

Necesidad de Cargarlo y Transportarlo: A buen entendedor….pocas palabras.

CONCEPTOS BASICOS FragmentaciónPor definición, la tronadura consiste en el uso de explosivos para la reducción de tamaño, por lo que la fragmentación es uno de los principales objetivos en todo proceso de tronadura. El grado de éxito de la fragmentación tiene relación directa con la eficiencia y calidad de los procesos que se desarrollarán posteriormente, como son el carguío, transporte y procesamiento del mineral y el vaciado en botaderos del estéril o lastre.

DiluciónLa dilución se refiere a la mezcla de mineral con material estéril. Esta característica tiene una incidencia importante en los resultados de recuperación metalúrgica y programas de producción de la mina. Desde el punto de vista de la tronadura, la dilución es relevante para los efectos de la planificación, disposición y ejecución de disparos que consideren diferentes materiales.

DañoEl daño se refiere a toda consecuencia no deseada causada por efecto de la fragmentación de rocas. En particular, se refiere a alteraciones tanto en la infraestructura (equipos, oficinas) como en taludes, bermas, caminos, rampas e incluso alteraciones graves en el medio ambiente, como es la excesiva generación de polvos y gases.

MECÁNICA DE ROTURA DE ROCAS

PROCESO DE FRACTURACIÓN

La fragmentación de rocas por voladura comprende a la acción de un explosivo y a la consecuente respuesta de la masa de roca circundante, involucrando factores de tiempo, energía termodinámica, ondas de presión, mecánica de rocas y otros, en un rápido y complejo mecanismo de interacción.

Este mecanismo aún no está plenamente definido, existiendo varias teorías que tratan de explicarlo entre las que mencionamos a:Ä Teoría de reflexión (ondas de tensión reflejadas en una cara

libre).Ä Teoría de expansión de gases.Ä Teoría de ruptura flexural (por expansión de gases).

MECÁNICA DE ROTURA DE ROCAS

Ä Teoría de torque (torsión) o de cizallamiento.Ä Teoría de craterización.Ä Teoría de energía de los frentes de onda de compresión

y tensión.Ä Teoría de liberación súbita de cargas.Ä Teoría de nucleación de fracturas en fallas y

discontinuidades.

MECÁNICA DE ROTURA DE ROCAS

Estas etapas son:1. Detonación del explosivo y generación de la onda de

.........choque. 2. Transferencia de la onda de choque a la masa de la

roca iniciando su agrietamiento.3. Generación y expansión de gases a alta presión y

temperatura que provocan la fracturación y movimiento de la roca.

4. Desplazamiento de la masa de roca triturada para formar la pila de escombros o detritos.

MECÁNICA DE ROTURA DE ROCAS

La rotura de rocas requiere condiciones fundamentales como:1. Confinamiento del explosivo en el taladro.2. Cara libre.3. Relación entre diámetro del taladro a distancia óptima

a la cara libre (burden).

5. Condiciones geológicas, parámetros del taladro y explosivo para generar el fisuramiento cilíndrico radial y la consecuente rotura flexural.

MECÁNICA DE ROTURA DE ROCAS

4. Relación burden-altura de banco y profundidad del taladro.

1. COLUMNA EXPLOSIVA

INICIADORSUFICIENTE

TACOINERTE

CARGAEXPLOSIVACONFINADA

BURDEN

SOBREPERFORACIÓN

CARALIBRE

FASES DE LA MECÁNICA DE ROTURA DE UN TALADRO CON CARA LIBRE

TALADRO

LAS ONDAS O FUERZAS DE COMPRESIÓN GENERADAS EN EL TALADRO VIAJAN HACIA LA CARA LIBRE ONDAS

SISMICAS

LAS ONDAS QUE ESCAPAN PRODUCEN CONCUSIÓN Y ONDAS SÍSMICAS

FASES DE LA MECÁNICA DE ROTURA DE UN TALADRO CON CARA LIBRE

2. PROPAGACIÓN DE LA ONDA DE SHOCK

FASES DE LA MECÁNICA DE ROTURA DE UN TALADRO CON CARA LIBRE

3. AGRIETAMIENTO POR TENSIÓN

LAS ONDAS SE REFLEJAN EN LA CARA LIBRE Y REGRESAN EN FORMA DE FUERZAS DE TENSIÓN QUE AGRIETAN A LA ROCA.SE NOTA YA LA EXPANSIÓN DE LOS GASES

FASES DE LA MECÁNICA DE ROTURA DE UN TALADRO CON CARA LIBRE

4. ROTURA DE EXPANSIÓN

ROTURA ADICIONAL POR DESCOSTRE

LOS GASES AALTA PRESIÓN SE EXPANDEN RÁPIDAMENTE PENETRANDO EN LAS GRIETAS DE TENSIÓN INICIANDO LA ROTURA RADIAL Y EL DESPLAZA-MIENTO DELA ROCA

FASES DE LA MECÁNICA DE ROTURA DE UN TALADRO CON CARA LIBRE

5. EXPANSIÓN MÁXIMA (ROTURA FLEXURAL)

LOS GASES PRESIONAN AL CUERPO DE ROCA ENTRE EL TALADRO Y LA CARA LIBRE, DOBLÁNDOLA Y CREANDO PLANOS DE ROTURA HORIZONTALES ADICIONALES

FASES DE LA MECÁNICA DE ROTURA DE UN TALADRO CON CARA LIBRE

6. FASE FINAL: FORMACIÓN DE LA PILA DE ESCOMBROS

LOS GASES EN CONTACTO CON EL MEDIO AMBIENTE PIERDEN FUERZA Y EL MATERIAL TRITURADO CAE AL PIE DE LA NUEVA CARA LIBRE

Si las columnas de explosivo son intersectadas longitudinal-mente por fracturas existentes, éstas se abrirán por efecto de la onda de choque y se limitará el desarrollo de las grietas radiales en otras direcciones.Las fracturas paralelas a los taladros que se encuentran a cierta distancia de estos taladros, evitarán que la formación de grietas se propaguen en la roca.

Grietas radiales

Zona defracturación

radial

Roca pulverizada

Fracturas

Taladro

El agrietamiento

no avanzadebido al

choque conlas fracturas

paralelas

La energía explosiva debe ser confinada durante el tiempo suficiente después de la detonación para fracturar y desplazar el material. El nivel de energía explosiva debe ser suficiente para vencer la fuerza estructural de la roca y permitir el desplazamiento de las ondas.

Forma de la pila

FORMA DEL CARGUÍO MATERIAL

Daño por tronadura

Transporte

OPTIMIZAR EL PROCESO DE TRANSPORTE Y POSTERIORES COMINUCIONES

Control de DañoMinimizar el daño en el entorno de la tronadura

DISEÑO DE TRONADURAS

Variables de las tronaduras

Existen una serie de factores o variables que intervienen directa o indirectamente en la tronadura que son dependientes o que están relacionados entre ellos, unos son controlables y otros no.Variables incontrolablesPropiedades físicas de la roca. (Dureza, tenacidad, densidad, textura, alteración, porosidad)Propiedades elásticas o de resistencia dinámica de la roca (módulo de Young, poisson, velocidad de propagación, fricción interna, resistencia mecánica). Condiciones geológicas (estructuras, grado de fracturamiento, presencia de agua, litología, etc.).Variables controlablesVariables geométricas, del explosivo, de tiempo (tiempos de retardo y secuencia de iniciación).

Tronadura:

• Variables controlables.

Tronadura:• Variables controlables.

Diámetro de perforación. Altura de perforación.

Pasadura. Inclinación de la perforación.

Altura del taco. Material del taco.

Burden. Espaciamiento.

Tamaño de la tronadura. Dirección de la tronadura.

Sistema de iniciación. Número de caras libres.

Tipo de explosivo. Método de carguío.

Otros.

Geología. Propiedades geomecánicas.

Frecuencia de fracturas. Orientación de estructuras.

Condiciones de Agua. Otros.

• Variables no controlables.

Introducción:

• Propósito explícito.

QUE SE DESEA DE LA VOLADURA…Obtener una fragmentación óptima minimizando el daño del macizo rocoso para obtener taludes estables.

Maximizar productividad, disminuir el costo por tonelada, maximizar tamaño de voladura

APRENDIZAJES ESPERADOS• Reconoce las diferentes máquinas y equipos empleados en terreno.

CRITERIOS DE EVALUACION

• Clasifica los factores que influyen en la selección de los equipos mineros.• Distingue los diferentes equipos mineros de extracción de acuerdo a su

campo de aplicación• Elige los distintos equipos y maquinarias a utilizar en el arranque del

cuerpo mineralizado.

CONTENIDOS

• Criterios de selección utilizados en la selección de un equipo minero.• Equipos utilizados en operaciones de arranque de acuerdo a diferentes

campos de aplicación.• Especificaciones técnicas de los diferentes equipos.

Criterios de selección utilizados en la selección de un equipo minero

Los criterios específicos a los que se debe hacer referencia se subdividen en:

1. Criterios de Rendimiento. 2. Criterios de Diseño. 3. Criterios de Servicio. 4. Criterios Económicos.

Criterios de Rendimiento- Capacidad de producción.- Fuerzas de excavación o arranque.- Esfuerzo de tracción.- Tiempos de ciclo.- Alturas de excavación.- Altura de descarga o vertido.- Alcance.- Presión sobre el terreno.- Radio de giro.- Velocidad de desplazamiento.- Capacidad para remontar pendientes, etc.

Criterios de Diseño- Potencia total. - Vida en servicio. - Peso. - Dimensiones. - Robustez. - Estabilidad. - Altura sobre el suelo. - Configuración básica (geometría, complejidad, construcción modular). - Componentes (intercambiabilidad de conjuntos, vida de componentes principales, etc.). - Facilidad de mantenimiento. - Facilidad de reparaciones. - Limitaciones por altitud y temperatura. - Niveles de ruido. - Generación de polvo. - Esfuerzo requerido por el operador. - Seguridad y visibilidad del operador. - Potencia absorbida y caract. del sistema de transmisión mecánico, eléctrico o hidráulico. - Fuente de energía primaria. - Sistema de diagnóstico y control. - Protecciones de elementos. - Equipo extintor de incendios.

Criterios de Servicio• La maquinaria auxiliar que se requiere.• Los repuestos necesarios en el Departamento de Abastecimiento.• La frecuencia de servicio que se precisa.• La posibilidad de realizar el servicio o mantenimiento en el terreno o en el taller.• El adiestramiento o calificación del personal de mantenimiento.• La dotación de herramientas en el taller.• El porcentaje de mantenimiento exterior.• Las instalaciones auxiliares que se necesitan.• La estandarización de componentes.• El apoyo y calidad del servicio de los fabricantes o distribuidores.• El tiempo de envío de repuestos principales.

Criterios Económicos

- Los costos de propiedad, amortizaciones, intereses, seguros e impuestos.- Los costos de operación, mano de obra, energía, repuestos, reparaciones, lubricantes,

etc.

- El precio de adquisición y el valor residual de:

- la maquinaria básica,- accesorios y complementos, y- el transporte y montaje

LAS CINCO ETAPAS DE LA ADMINISTRACION DEL EQUIPO • SELECCIÓN • COMPRA • OPERACIÓN • MANTENIMIENTO • REEMPLAZO

SELECCIÓN ¿Para que tipos de trabajo se utilizará el equipo? ¿Qué maquinaria trabajará mejor con el equipo existente? ¿Cuánta productividad debe tener para ser rentable?

COMPRA

¿Qué máquina tiene los costos de producción más bajos? ¿Qué opciones financieras existen?

OPERACIÓN

¿Cuál es la mejor manera de presentar una oferta de licitación para una obra? ¿Qué costos de producción se deben esperar? ¿Qué máquinas se necesitan? ¿Qué nivel de entrenamiento tienen los operadores?

MANTENIMIENTO

¿Cómo puede cerciorarse de que se lleva a cabo todo el mantenimiento preventivo necesario? ¿Cuál es la reparación más rentable? ¿Qué personal, que capacidades y herramientas se necesitan? REEMPLAZO

¿Cuándo sobrepasa una máquina su vida útil óptima? ¿Se la debe seguir reparando cada vez que sea necesario? ¿O se la debe reasignar a otra aplicación menos exigente? ¿O se la debe reconstruir o reemplazar?

SELECCIÓN DE EQUIPOS PARA LA MINERÍA La información básica requerida para la selección se resume en el siguiente gráfico:

CRITERIOS BÁSICOS QUE INTERVIENEN EN LA SELECCIÓN DE

EQUIPOS PARA LA MINERÍA.

En un proyecto de nuevo desarrollo, una vez localizado el yacimiento de mineral que se desea explotar y realizados los primeros estudios de viabilidad técnico-económica, en los que ya se habrá contemplado la maquinaria a emplear, la etapa de selección de equipos parte de los tres siguientes grupos de datos básicos:

CONDICIONES DE ENTORNO

- Altitud. - Temperatura. - Precipitaciones. - Vientos. - Tipo de terreno. - Accesibilidad. - Infraestructura eléctrica. - Disponibilidad de mano de obra. - Talleres o bases de los distribuidores de maquinaria. - Proximidad a áreas habitadas. - Limitaciones ambientales.

CARACTERÍSTICAS DEL DEPÓSITO MINERAL Estériles interiores a la mineralización y de recubrimiento. - Potencias. - Naturaleza y grado de consolidación. - Propiedades geomecánicas. - Estabilidad de taludes. - Angulo de reposo de los estériles sueltos. - Mineralización:- Tipo y forma. - Espesores. - Inclinación. - Propiedades geomecánicas. - Alterabilidad. - Hidrología e hidrogeología. - Otras propiedades de los materiales. - Densidades. - Factores de esponjamiento. - Abrasividad. - Pegajosidad.

PARÁMETROS DE LA EXPLOTACIÓN.

Son los que definen la geometría de la mina y la organización que se aplicará para llevar a cabo los trabajos.

- Límites de propiedad. - Dimensiones de la excavación. - Alturas de banco, anchuras de pistas, bermas, etc. - Organización del trabajo. - Ritmos de producción. - Selectividad minera. - Vida del proyecto. - Disponibilidad de capital. - Programa de restauración de terrenos.

NOTA: La forma con que influye cada grupo en la elección del diseño, el tipo y tamaño de las máquinas es distinta, pero los tres se encuentran interrelacionados.

Clasificación de equipos mineros

SHUTTLE CAR

ROTOPALAS DREDGE

DRAGLINE