Clase09_2013_I Open Pit vs Underground

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniera Geolgica Minera y Metalrgica

Escuela Profesional de Ingeniera de Minas

MI 115 Mtodos de Explotacin Subterrnea

Ciclo 2013_I

F. Grimaldo / Mayo 2013

Por: Ing. Francisco Grimaldo Z.

MINADO A TAJO ABIERTO vs. MINADO SUBTERRANEO




Ciclo 2013_I


Una vez que hemos modelado el cuerpo mineralizado y haber efectuado en un

proceso iterativo un diseo conceptual de lo que tenemos entre manos, debemos

efectuar un anlisis comparativo tcnico-econmico de la factibilidad de

explotarlo por tajo abierto o por mtodos subterrneos.

MINADO A TAJO ABIERTO vs. MINADO SUBTERRANEO

A continuacin veremos los elementos bsicos para determinar a cul de la forma

de minado nos inclinaremos y decidiremos efectuar la explotacin de este cuerpo

mineralizado.




Ciclo 2013_I


La explotacin de una mina es un problema complejo en el que intervienen

factores tanto tcnicos como econmicos.

El desarrollo de un proyecto minero es un proceso iterativo en el que ser preciso

conjugar muchas variables y objetivos.

Los planificadores realizan una serie de alternativas de diseos de explotacin,

realizados para diversos periodos de tiempo (aos) hasta agotar las reservas del

depsito mineralizado.

Los primeros tanteos relacionan la geometra de las labores mineras con la

geometra del depsito mineralizado.

Normalmente, se fija inicialmente un tonelaje aproximado de mineral a explotarse,

estos influenciarn al tamao de accesos al cuerpo mineralizado, al tamao de

los equipos y as sucesivamente.

CONCEPTOS BASICOS DE PLANIFICACION




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Factores geolgicos: tamao, forma, buzamiento, lmites del cuerpo

mineralizado, contenido de mineral til, estabilidad del terreno.

Factores tcnicos del equipo: perforacin, carga de explosivos y voladura,

carguo y transporte, chancado y molienda.

Factores econmicos: reservas de mineral, costos explotacin, dilucin de

mineral, financiamiento, personal calificado, disponibilidad de equipos.

Factores regionales o locales: ubicacin geogrfica, clima

Factores socio-ambientales: espesor suelo vegetal, ubicacin desmonteras,

impacto en el entorno, participacin de la comunidad.

FACTORES QUE INCIDEN EN LA SELECCIN DE UN METODO DE

EXPLOTACION




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CARACTERISTICAS GENERALES DE UN TAJO ABIERTO

La roca sobreyaciente - overburden- debe ser removida para

llegar al mineral. La relacin overburden/mineral es

conocida como Stripping Ratio.

Se emplean equipos de grandes dimensiones para la

perforacin y movimiento de tierra para remover el

overburden.

Se tienen grandes depositos de desmonte que impactan al

ambiente.

De ser necesario se bombea el agua del fondo del tajo

Las reas que ocupan los tajos abiertos son de grandes

dimensiones: 4 km x 1 km. Por ejemplo.




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CARACTERISTICAS GENERALES DE UNA MINA SUBTERRANEA

Emplean aberturas subterrneas tales como Piques,

Galeras, Tajeos, Rampas, winzes, chimeneas, etc.

El bombeo o drenaje de agua es esencial en minas

subterrneas, al igual que la ventilacin.

Peligros se relacionan a cadas de rocas, derrumbes,

explosiones de gas (carbn), incendios, voladuras

Limitaciones al trabajar en espacios cerrados.




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EFECTOS MEDIO AMBIENTALES DE LA EXPLOTACION MINERA

Uso de la tierra:

El Tajo Abierto altera el paisaje, el nivel fretico y los suministros de agua. Ocupan

grandes reas superficiales, que se cruzan con los intereses de las comunidades; a

diferencia del Minado Subterrneo que ocupa menos reas superficiales.

Ambos mtodos crean desmonteras y canchas de relaves, que deben ser tratados para

que no generen cidos cuando se oxidan. Pero los espacios que ocupan los

provenientes del tajo abierto son mucho menores.

El minado subterrneo puede originar subsidencias en la superficie.

Problemas de salud: polvo (silicosis, antracosis, neumoconiosis, cncer al pulmn),

son mayores en la mina subterrnea.

Ambos deben hacer Evaluacin de Impacto Ambiental antes de minar. Una vez

terminada la explotacin, la superficie debe reestablecerse.




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EFECTOS MEDIO AMBIENTALES DE LA EXPLOTACION MINERA




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Alta productividad Mayor concentracin de operaciones Mejor gestin de los recursos Mayor produccin por explotacin Menor inversin por tonelada producida Menos costos de produccin por tonelada producida Posibilidad de explotar yacimientos de baja ley Menos restricciones en el tamao y peso de los equipos Mayor recuperacin de mineral y menor dilucin Mayor volumen de reservas

VENTAJAS DEL MINADO A TAJO ABIERTO RESPECTO AL

MINADO SUBTERRANEO

El 90% de las minas en Estados Unidos son tajos abiertos, en el resto

del mundo casi el 50% son tajos abiertos.




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Este incremento por produccin por tajo abierto en el mundo

se debe a:

o Tener un mayor volumen de produccin

o Mayor recuperacin de reservas

o Mejor control de leyes y recuperaciones metalrgicas

o Economa de escala.

o Mayor flexibilidad en el minado

o Seguridad ms controlada

o Mejores condiciones medio ambientales.

PRODUCCION TAJO ABIERTO VS. SUBTERRANEO




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PRODUCTIVIDAD

TAJO ABIERTO VS. SUBTERRANEO

Mayor productividad en el tajo abierto Hay rpido desarrollo tecnolgico, para ambos casos Minas de mayores dimensiones vs pequea minera Las diferencias entre minado a gran escala vs pequeas minas cada

vez es mayor.

Menores costos (US$/t) en el tajo abierto Las minas subterrneas deben tender a mtodos ms productivos.

Desde inicios del siglo XX la productividad se ha incrementado en

un 250% y un 350% respectivamente para el tajo abierto y el minado

subterrneo.




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SEGURIDAD TAJO ABIERTO VS. SUBTERRANEO

Riesgo superficial mayor en tajo abierto: daos por voladura de

rocas (poblaciones e

instalaciones aledaas)

Mina subterrnea: menor impacto de la voladura al exterior

Mina subterrnea: afecta superficie con subsidencias al

aplicar mtodos masivos como

los de derrumbe (caving). Ambientalmente: menor impacto

del paisaje con una operacin

subterrnea.

Riesgo por cada de rocas es mayor en el subsuelo.

1000 m

20

pulg

10

pulg

15

pulg

5

pulg

Longitud

lanzamien

to rocas

Dimetro

taladro

Proyeccin de rocas vs

dimetro del taladro

Zonas de seguridad




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PERDIDAS DE MINERAL TAJO ABIERTO VS SUBTERRANEO

Recuperacin de Reservas: Mejores en el tajo abierto (90 a 95%) y

Subterrneo depende del mtodo de minado (Block Caving 75%), pero con

un corte y relleno se acerca a un 100%.

Existen costos asociados a la recuperacin de mineral, el mtodo del corte

y relleno a menudo es el que da ms bajas prdidas (un 10%), pero es ms

costoso.

Normalmente se aceptan prdidas entre el 15 y 20%.

Mayor riesgo de prdidas de mineral en una operacin de mina

subterrnea.




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FACTORES PSICOLOGICOS

Es mucho ms difcil

entender las actividades en

una mina subsuelo.

Los controles son ms

difciles en un minado

subterrneo.

Menores rendimientos en

espacios confinados.

Esto le da ventaja psicolgica

al minado a tajo abierto.




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PROFUNDIDAD PTIMA EN UN TAJO ABIERTO

Los depsitos mineralizados del punto de vista de utilizacin se pueden

clasificar en:

o adecuados solamente para el tajo abierto.

o Adecuados para tajo abierto y luego se hace un minado subterrneo.

o Depsitos muy profundos que convienen generalmente para un

minado subterrneo.

o Depsitos que fueron minados por subterrneo y ahora es posible

minarlos por tajo abierto.




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Objetivo: Elegir profundidad del tajo que maximizar el valor presente neto del

capital, con tasa aceptable.

Es necesario establecer previamente:

o Si no existen condiciones para hacer un minado por subsuelo.

o Si la empresa no est en posicin de hacer un minado en otro lugar.

o Si hubieran condiciones para hacer un minado subterrneo, en qu

momento se har?

La profundidad del tajo abierto depender del radio de desbroce, el contenido

metlico, el talud del depsito a explotar, los costos de produccin, etc.




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Primer estudio simplificado: planes de remocin de desmonte con alternativas de profundizacin. La relacin D (d + b) 2 d2 ------ = ------------------ M w x b Donde: b = altura del banco, ngulo talud = 45 d = profundidad del tajo abierto w = ancho del cuerpo

A

B

b

d c

a

Mineral

Diversas alternativas de

minado


1ras. Estimaciones




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A

B

b

d c

a

Mineral

Diversas alternativas de

minado


1ras. Estimaciones

Plan de produccin del tajo abierto: Tonelaje de reservas a minar ---------------------------------- = 7 a 17 aos Rate (5 Mt/ao) La profundizacin no debe ser ms de 30 a 40 m/ao El plan de desbroce = Funcin (Nmero de frentes y equipamiento necesario, tambin se estima los anchos de los bancos).




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RESUMEN

Se deben analizar una serie de factores para determinar por cul de los dos formas de minado (tajo abierto o subterrneo) optaremos. Las caractersticas del yacimiento influirn en esta determinacin. La ubicacin espacial es otro factor primordial. La produccin y productividad influir en uno u otro mtodo. Las ventajas ambientales de uno u otra forma ser otro factor a analizar. Las condiciones de seguridad para una explotacin superficial versus una explotacin subterrnea sern otro de los factores. Las condiciones del entorno social y el cumplimiento de las regulaciones y normativas de la autoridad ser otro factor a analizar.

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