extracciÓn mina ii: apuntes carguÍo y transporte...afectado significativamente. sobre los 2000...

Área Minería y Metalurgia

EXTRACCIÓN MINA II: APUNTES CARGUÍO Y TRANSPORTE

INDICE

1. INTRODUCCIÓN ............................................................................................................................ 3

2. DEFINICIONES BÁSICAS ................................................................................................................. 7

3. INDICES OPERACIONALES ............................................................................................................. 8

4. PLANIFICACIÓN MINERA............................................................................................................. 10

5. LEYES DE CORTE .......................................................................................................................... 11

6. EXPLOTACIÓN MINERA A RAJO ABIERTO ................................................................................... 14

Parámetros Técnicos – Geométricos .............................................................................................. 14

Ancho de Rampa ............................................................................................................................. 15

Diseño de Rampas ........................................................................................................................... 16

Ancho Mínimo de Expansión ........................................................................................................... 17

Accesos ............................................................................................................................................ 18

Secuencia de Explotación ................................................................................................................ 19

Fases ................................................................................................................................................ 20

Ancho de Carguío ............................................................................................................................ 22

Dilución y Selectividad..................................................................................................................... 23

Desfase de Palas .............................................................................................................................. 24

7. EXPLOTACIÓN MINERA SUBTERRÁNEA ...................................................................................... 26

Room & Pillar ................................................................................................................................... 28

Sublevel Caving (SLC) ....................................................................................................................... 29

Sublevel Stoping (SLS) ..................................................................................................................... 30

Cut & Fill .......................................................................................................................................... 31

Block/Panel Caving .......................................................................................................................... 32

Mallas de Extracción BC/PC............................................................................................................. 36

Labores Subterráneas ...................................................................................................................... 38

8. COMPRUEBA LO APRENDIDO ..................................................................................................... 42

9. EQUIPOS DE CARGUÍO Y TRANSPORTE MINERÍA A RAJO ABIERTO ............................................ 48

Camiones fuera de carretera........................................................................................................... 48

Camión articulado ........................................................................................................................... 60



Palas de cables ................................................................................................................................ 61

Palas Hidráulicas .............................................................................................................................. 70

Cargadores Frontales ...................................................................................................................... 74

Tractores (orugas y ruedas) ............................................................................................................. 80

Motoniveladoras ............................................................................................................................. 84

Camión Aljibe .................................................................................................................................. 90

Correas Transportadoras ................................................................................................................. 92

Ferrocarriles .................................................................................................................................... 97

10. EQUIPOS DE CARGUÍO Y TRANSPORTE MINERÍA SUBTERRÁNEA ........................................... 102

Scoop o Lhd ................................................................................................................................... 102

Camión Articulado Bajo Perfil ....................................................................................................... 109

Camiones Rígidos Minería Subterránea (Supra) ........................................................................... 113

11. COMPRUEBA LO APRENDIDO ................................................................................................. 116

12. EJECICIO DE APLICACIÓN INDICES OPERACIONALES Y DIMENSIONAMIENTO DE EQUIPOS .. 123

13. EJERCICIOS DE APLICACIÓN MINERÍA RAJO ABIERTO ............................................................. 135

14. EJERCICIOS DE APLICACIÓN MINERÍA SUBTERRÁNEA ............................................................ 147



1. INTRODUCCIÓN Las etapas de carguío y transporte suponen la ejecución conjunta de cargar con equipos, de gran tamaño, el material en el sistema de transporte de la faena y transportarlo al lugar de destino correspondiente. Dependiendo de la calidad del mineral, las siguientes etapas pueden ser: chancado (en el caso del mineral sobre ley de corte) o a botaderos (en caso de ser considerado material estéril). Dentro de los procesos productivos de mayor costo se encuentra el carguío y transporte de material, debido a que es el proceso con mayor cantidad de equipos involucrados (flota), alto grado de mecanización, menor rendimiento productivo por equipo y constituye un proceso de operación prácticamente continuo. En promedio los costos de estas operaciones representan entre 45% y 65% del costo de la mina, por lo que es de gran importancia garantizar un ambiente de operación apto para lograr los mejores rendimientos de los equipos involucrados. Es por lo anterior que el plan de negocio asociado a Chuquicamata considera un cambio desde una explotación a rajo abierto a una subterránea, debido al término de la vida económica del primer método hacia fines de la próxima década. La exploración geológica que la Corporación ha realizado, muestra que existe una gran cantidad de recursos remanentes bajo los futuros taludes finales del rajo y en profundidad, los que no pueden ser explotados de manera económica vía Rajo Abierto, debido a la profundidad del actual pit con su respectivo aumento de recorridos realizado por los camiones para llevar el mineral desde la frente de carguío a la planta de conminución. En la explotación de un yacimiento, y desde el punto de vista de eficiencia y optimización de rendimiento y recursos, el dimensionamiento de los equipos de carguío y transporte resulta muy importante; no sólo en número y tipo de equipos componentes de la flota, también en características y compatibilidad entre ellos. La flota de equipos para el carguío y transporte, deberá cumplir con lo siguiente: - Compatibilidad física entre los equipos de carguío y transporte con la explotación, es decir que la flota de equipos sea capaz de operar en la faena en condiciones normales de operación y seguridad (en función de la altura de bancos, dimensiones operacionales, selectividad, etc.). - Compatibilidad física entre el equipo de carguío y el de transporte, es decir que el equipo de carguío sea capaz de operar en conjunto con el equipo de transporte (altura de descarga del carguío v/ s altura de carga del transporte, match pala/camión, etc. El objetivo de estas operaciones es retirar el material tronado del frente de trabajo y transportarlo adecuadamente a su lugar de destino, lo cual se puede esquematizar de la siguiente forma:



- Preparación de la zona de trabajo - Posicionamiento de equipos - Retirar el material tronado desde el frente de trabajo (Carguío) - Traspaso del material al equipo de transporte dispuesto para el traslado - Transporte del material a su lugar de destino (Planta, acopio, botaderos, etc.) - Descarga del material - Retorno del equipo de transporte al punto de carguío (si es que se requiere su retorno). Los equipos de carguío realizan la labor de carga del material hacia un equipo de transporte o depositan directamente el material removido en un punto definido. Los equipos de carguío pueden separarse en unidades discretas de carguío, como es el caso de palas y cargadores, y en equipos de carguío de flujo continuo, como es el caso de excavadores de balde que realizan una operación continua de extracción de material. Otra forma clasificar los equipos de carguío considera si éstos se desplazan o no, por lo que se distingue entre equipos sin acarreo, cuya base no se desplaza en la operación de carguío, y equipos con acarreo que pueden desplazarse cortas distancias.

Por otro lado, Los equipos de transporte tienen por principal función desplazar el material extraído por el equipo de carguío hacia un punto de destino definido por el plan minero. Pueden tener un camino fijo (tren, por ejemplo) o bien pueden desplazarse libremente por cualquier camino, como es el caso de los camiones. Además, se pueden dividir en unidades discretas y equipos de transporte de flujo continuo.

Equipo de carguío

Sin acarreo

Pala Hidráulica

Pala de Cables

Retroexcavadora

Acarreo Mínimo

Cargador frontal

Lhd o Scoop



La selección de los equipos de carguío y transporte se entiende como elegir el tipo, tamaño y cantidad de equipos para alcanza un cierto objetivo. Esta se realiza una vez que se ha definido el proyecto minero por explotar, el tipo de minería por desarrollar, ya sea a rajo abierto o subterránea. Para ello se debe tener en consideración el plan minero, que consiste en una evaluación técnica y económica completa. La selección de equipos se realiza, entonces, en torno a tres grupos básicos de información: las condiciones del entorno, las características del yacimiento y la geometría de la explotación y sus requerimientos específicos.



Condición del entorno: altitud geográfica Debido a que Chile es uno de los pocos países en que la mayoría de las faenas se ubican sobre los 2.500 m.s.n.m, las exigencias particulares que presenta la actividad minera nacional para algunos componentes de los equipos de transporte tienen un impacto económico de gran relevancia. El trabajo en altura termina superando la capacidad de derrateo del motor (factores de despotenciación) lo que se traduce en una pérdida de potencia significativa a partir de los 3.000 m.s.n.m. aunque los equipos diesel y eléctricos se comportarán distinto bajo condiciones de altura geográfica. Equipos Diesel El rendimiento en altura, disminuye a medida que la mina se encuentra a mayores altitudes Un equipo diesel, disminuye su potencia en un 10% por cada 1000m.s.n.m esto se debe a la falta de oxigeno para generar la combustión interna del motor, la que produce la energía y potencia para que funcione el equipo. Equipos Eléctricos El sistema de funcionamiento de los equipos a electricidad, se ven menos afectados en alturas cordilleranas, ya que su suministro de energía y que le da potencia al equipo, no necesita de una combustión interna (consumo de oxigeno) y el rendimiento no se vera afectado significativamente. Sobre los 2000 msnm la potencia disminuye en un rango mucho menor que en equipos diesel. Por ejemplo en la mina sur-sur (andina) los equipos se encuentran a 3700m.s.n.m. La potencia de un equipo diesel se vera afectado teóricamente en un 37% menos de lo que rinde al nivel del mar. Condición del entorno: clima La variable temperatura, que puede alcanzar los 25 grados bajo cero que registran algunas operaciones en invierno, es una segunda condición que afecta el desempeño de tales componentes. Si los equipos quedan a la intemperie cuando no están en funcionamiento, puede sufrir el congelamiento de alguno de sus componentes, por lo que es necesario tener galpones especiales para guardar la maquinaria y protegerla de las bajas temperaturas. En los sectores de cordillera siempre hay fuertes vientos, los cuales aumentan las bajas térmicas del ambiente



2. DEFINICIONES BÁSICAS Producción: es el volumen o peso de material a ser manejado en una operación especifica. Mineral (en unidades de peso) y Estéril (en unidades de volumen). Las unidades son generalmente por año Tasa de producción: es la producción por unidad de tiempo en horas, turno o día Productividad: la cantidad de producción de una unidad de producto o servicio por insumo de cada factor utilizado por unidad de tiempo (ton/hombre-turno). También puede llamarse tasa neta de producción, o tasa de producción por unidad de trabajo y tiempo (por ejemplo, toneladas/hombre turno). Capacidad: es el volumen de material que una maquina puede manejar en cualquier instante de tiempo.

- Capacidad al ras: es el volumen de material en una unidad de carguío o transporte sin material que sobresalga (dientes de una pala, pila en una camión)

- Capacidad con pila: máxima capacidad con el equipo lleno y con formación de una pila. Esta depende del diseño del equipo para contener el material a que se desplace en sus bordes

Capacidad nominal (de fábrica): capacidad de un determinado equipo, en términos del peso máximo que puede manejar. La mayoría de los equipos están diseñados para movilizar un determinado peso, en lugar de un volumen máximo. Por lo tanto, el volumen de material manejado dependerá de la densidad del material, y variará con la densidad para un mismo equipo, mientras que el peso máximo es constante y es una función de la resistencia de los componentes del equipo. Factor de llenado de balde: Un ajuste de la capacidad de llenado del balde de equipos de carguío. Se expresa generalmente como una fracción decimal y corrige la capacidad del balde al volumen que realmente puede mover, dependiendo de las características del material y su ángulo de reposo, y la habilidad del operador del equipo para efectuar la maniobra de llenado del balde. Ciclo: Al igual como la explotación de minas se describe generalmente como un ciclo de operaciones unitarias, cada operación unitaria tiene también una naturaleza cíclica. Las operaciones unitarias de carguío y transporte pueden dividirse en una rotación ordenada de pasos o suboperaciones. Por ejemplo, los componentes más comunes de una ciclo de transporte con unidad discreta son: cargar, transportar, botar y regresar. Desde el punto de vista de selección de equipos o planificación de la producción, la duración de cada componente es de primordial importancia. La suma de los tiempos considerados para completar un ciclo corresponde al tiempo del ciclo.



Esponjamiento: el porcentaje de aumento en volumen que ocurre cuando la roca es fragmentada y removida desde su posición inicial. Factor de llenado de la pala: es un ajuste al llenado de la pala. Se debe a correcciones por:

– Angulo de reposo del material (variable y depende del tipo de material a manejar)

– Capacidad de formar una pila en la pala – Habilidad del operador al cargar la pala

Factor de esponjamiento: El incremento fraccional del volumen del material que ocurre cuando está fragmentado y ha sido sacado de su estado natural (volumen in situ) y depositado en un sitio no confinado (volumen no confinado). Puede expresarse como una fracción decimal o como un porcentaje. Relaciones de Esponjamiento

𝐹𝐶𝑉 = 𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝐶𝑜𝑛𝑣𝑒𝑟𝑠𝑖ó𝑛 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚é𝑡𝑟𝑖𝑐𝑜

𝐹𝐶𝑉 =𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝐸𝑠𝑝𝑜𝑛𝑗𝑎𝑑𝑎

𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝐼𝑛 𝑆𝑖𝑡𝑢

𝐹𝐸 = 𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝐸𝑠𝑝𝑜𝑛𝑗𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 =1

𝐹𝐶𝑉

𝐹𝐸 = 𝐸𝑠𝑝𝑜𝑛𝑗𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 + 1

𝐸𝑠𝑝𝑜𝑛𝑗𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 (%) = ( (1

𝐹𝐶𝑉) − 1) ∗ 100

3. INDICES OPERACIONALES Los objetivos de los Indices Operacionales en minería son medir la efectividad de procesos ya existentes es decir Identificar el estado del sistema, comparar diseño/operación y optimizar procesos. La ingeniería de procesos mediante la definición de la flota de equipos. Mantención electromecánica y el reemplazo oportuno y adecuado de equipos mineros. Como una forma de control y evaluación de gestión es necesario conocer los estatus operacionales en que se encuentran los equipos durante el periodo a evaluar, pues será este desglose de tiempos el utilizado para calcular los distintos Indices Operacionales que se requieren para la evaluación. En este marco se encuentra la Norma Asarco que rige la



operación en si y el sistema Dispatch, esta norma clasifica y describe en detalle cada uno de los estatus en que se encuentran los equipos en operación durante un periodo determinado de tiempo. A continuación se muestra la escala de tiempo según Norma Asarco.

T. Reserva

T. Efectivo DP DNP PO

Tiempo Nominal

T. Disponible T. Mecánica

T. Operativo

Cuyos tiempos se define de la siguiente forma: Tiempo Nominal : Tiempo durante el cual el equipo se encuentra físicamente en faena. Tiempo Mecánica : En este ítem se encuentran los tiempos destinado tanto para Mantenciones Programadas y/o Reparaciones Electromecánicas de terreno. Tiempo Disponible : Tiempo en que el equipo está habilitado y en buena condiciones electromecánicas para operar. Tiempo en Reserva : Es aquel tiempo en donde el equipo estando en condiciones mecánicas de operación no es utilizado en labores productivas, ya sea por falta de operador o superávit de equipo en ese momento. Tiempo Operativo : Corresponde al tiempo que el equipo se encuentra operando en faena (con operador) Efectivo : Tiempo que el equipo se encuentra realizando labores puras de producción (sin colas). Realiza tarea para la que fue adquirido. Demoras Programadas (DP) : Tiempo de detención Programada, Cambios y Medios Turnos. Demoras No Programadas (DNP) : Tiempo de Detención No Programada, principalmente petróleo (camiones) y acomodos o limpiezas de cancha (palas). Perdidas Operacionales (PO) : Tiempo de Perdidas Operacionales, en donde el equipo se encuentra esperando en pala y/o chancado para camión y espera por camión para palas. De la escala de tiempos se determinan los indices operaciones que se muestran a continuación.



𝐷𝑖𝑠𝑝𝑜𝑛𝑖𝑏𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑 𝐹í𝑠𝑖𝑐𝑎 (𝐷𝐹) =𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝐷𝑖𝑠𝑝𝑜𝑛𝑖𝑏𝑙𝑒

𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑁𝑜𝑚𝑖𝑛𝑎𝑙𝑥 100

𝑈𝑡𝑖𝑙𝑖𝑧𝑎𝑐𝑖ó𝑛 (𝑈𝑇) =𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝐸𝑓𝑒𝑐𝑡𝑖𝑣𝑜

𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑁𝑜𝑚𝑖𝑛𝑎𝑙𝑥 100

𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑂𝑝𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛𝑎𝑙 (𝐹𝑂) = 𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝐸𝑓𝑒𝑐𝑡𝑖𝑣𝑜

𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑂𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑖𝑣𝑜𝑥100

𝑅𝑒𝑠𝑒𝑟𝑣𝑎 = 𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑅𝑒𝑠𝑒𝑟𝑣𝑎

𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝐷𝑖𝑠𝑝𝑜𝑛𝑖𝑏𝑙𝑒𝑥100

𝑃𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎𝑠 𝑂𝑝𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛𝑎𝑙𝑒𝑠 = 𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑃𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎𝑠 𝑂𝑝𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛𝑎𝑙𝑒𝑠

𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝐷𝑖𝑠𝑝𝑜𝑛𝑖𝑏𝑙𝑒𝑥100

Disponibilidad Mecánica : Fracción porcentual del tiempo nominal en que el equipo se encuentra en condiciones mecánicas para operar. Utilización Efectiva : Corresponde a la fracción porcentual del tiempo disponible en donde el equipo se encuentra en producción pura. % PO : Fracción porcentual del tiempo disponible en que el equipo genera Perdidas Operacionales (colas). %Reserva : Fracción Porcentual del tiempo disponible en que el equipo se encuentra en estatus de Reserva. A partir de los indices operacionales podemos desprender la fórmula de Rendimiento Efectivo.

𝑅𝑒𝑛𝑑𝑖𝑒𝑚𝑖𝑛𝑡𝑜 𝐸𝑓𝑒𝑐𝑡𝑖𝑣𝑜 = 𝑅𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑁𝑜𝑚𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑥 𝐷𝐹 𝑥 𝑈𝑇 𝑥 𝐹𝑂

4. PLANIFICACIÓN MINERA Es el proceso de Ingeniería de Minas que transforma el recurso mineral en el mejor negocio productivo, alineado con los objetivos estratégicos de la corporación, sean estos maximizar el valor presente neto (VAN), el volumen total de reserva, maximizar el tiempo de explotación, minimizar el riesgo de la inversión, etc. La planificación minera la podemos clasicar en largo, mediano y largo plazo de acuerdo al horizonte de tiempo y sus objetivos.



Largo Plazo: La planificación de largo plazo define una envolvente económica en función de las reservas mineras disponibles, sobre la cual se trabajará para establecer un plan minero anual, estableciendo el tamaño de la mina, el método, capacidad de producción, secuencia de explotación, y el perfil de leyes de corte. Mediano Plazo: La planificación de mediano plazo, por lo general, abarca un horizonte de tiempo trianual y anual, y produce planes de producción orientados a obtener las metas productivas en el corto plazo definidas en el largo plazo. Planificación de Corto Plazo: El horizonte de tiempo de esta planificación es diario, semanal, mensual y trimestral. 5. LEYES DE CORTE Ley de Corte Geológica Corresponde al valor límite de la ley, utilizada para cuantificar la magnitud de los recursos minerales con que cuenta un yacimiento. Estos recursos, pueden en parte no ser explotables por condiciones económicas o por problemas técnicos. Por ejemplo, Codelco divide su inventario mineral en recursos geológicos, recursos minerales y reservas mineras. Los recursos geológicos son concentraciones minerales que se identifican y estiman a través de actividades de exploración, reconocimiento y muestreo. Cuando estos presentan un interés económico y están sustentados por un plan minero, se denominan recursos minerales (Medido, indicado e inferido). Las reservas, por su parte, representan la fracción del recurso mineral medido e indicado que es económicamente extraíble de acuerdo a un escenario productivo, tecnológico y de sustentabilidad, inserto en un plan minero. De esta forma, se logra un sistema de clasificación único para las divisiones, que además es concordante con las definiciones del código australiano Joint Ore Reserves Committee, JORC (que Codelco adoptó como referente), para los recursos minerales, para las reservas probadas y probables. Codelco reporta en su inventario los recursos geológicos in situ a ley de corte 0,2% CuT.



Ley de Corte de Planificación Esta ley, considera factores técnicos de explotación y de tratamiento posterior, tales como recuperación, capacidades disponibles de proceso, dilución, etc. Además considera factores económicos: de mercado, tasa de descuento del dinero, etc., como también variables económicas relativas a los costos de producción. Esta ley de corte involucra un lapso de tiempo u horizonte de planificación, donde adoptará valores según la política empleada y entre las que se pueden mencionar: ley de corte decreciente en el tiempo, ley de corte constante, etc. Para el efecto de determinar la estrategia de consumo de reservas, se conocen los criterios desarrollados por K. Lane y Vickers. El criterio de Lane se basa en la maximización independiente de cada una de las unidades productivas (Mina, Concentradora, Refinería), asignándole a cada una la respectiva ley de corte económica. A partir de estas leyes se determinan las leyes de equilibrio y óptima.



El ejemplo muestra la ley de corte óptima correspondiente a la ley de equilibrio entre refinería y concentradora. Por otro lado, el criterio de Vickers lo que busca es maximizar el beneficio total neto de la operación. Su metodología se centra en el análisis de los pequeños cambios, que experimentan las variables económicas, al incrementarse el nivel de producción en una unidad de producto. Ley de Corte Marginal Está determinada por la igualdad entre su costo marginal y su ingreso marginal, o aquella ley en la cual el ingreso recuperable balancea exactamente los costos de mina, tratamiento, ventas y administrativos. Ley de Corte Operacional Representa la ley de corte de la explotación en el momento de extracción del mineral de la mina. Esta ley tiene el objetivo de maximizar totalmente los beneficios futuros, pues se adapta a las condiciones importantes en el momento de la decisión. En pocas palabras, la ley de corte operacional provee una ley de corte para alimentar a la planta de procesamiento la cual optimiza el negocio. Esta ley puede variar durante la vida de la mina en función del material disponible para alimentar a la planta.



6. EXPLOTACIÓN MINERA A RAJO ABIERTO

Parámetros Técnicos – Geométricos Banco: “Tajada” que forma un nivel de operación. El mineral o estéril se saca en capas sucesivas, cada una de las cuales constituye un banco. El espesor de estos horizontes es la altura de banco, la que generalmente mide de 13 a 18 m. Esta ultima depende de los equipos de carguío, equipos de perforación y la selectividad. Berma: es la franja de la cara horizontal de un banco, como un borde, que se deja especialmente para detener los derrames de material que se puedan producir al interior del rajo. Su ancho varía entre 8 y 12 m. Angulo de talud: el talud o pared de la mina es el plano inclinado que se forma por la sucesión de las caras verticales de los bancos y las bermas respectivas. Este plano presenta una inclinación de 45° a 58° con respecto a la horizontal, dependiendo de la calidad geotécnica (dureza, fracturamiento, presencia de agua, entre otros) de las rocas que conforman el talud. Rampa: es el camino en pendiente que permite el tránsito de equipos desde la superficie a los diferentes bancos de extracción. Tiene un ancho útil de 25 m, de manera de permitir la circulación segura de camiones de gran tonelaje en ambos sentidos.



Ancho de Rampa Tal como se menciono con anterioridad, las rampas deben tener el ancho suficiente para el transito de los equipos de transporte. La figura a continuación muestra un ejemplo de Ancho de Rampa de 40 m.



Diseño de Rampas Para el diseño de una rampa debemos considerar los siguientes datos, tomando en cuenta que una rampa se compone de varios tramos que no necesariamente tendrán las mismas características: Pi = Pendiente del tramo i (%). Ci+1 - Ci = Diferencia de Cota del tramo i (m). Ai = Ancho del tramo i (m). Ri = Radios de Curvatura en el tramo i (m). Lri = Longitud real del tramo i (m), es la que deben recorrer los equipos. Lai = Longitud aparente del tramo i (m), es la que se ve en el plano. La pendiente, el ancho y los radios de curvatura de cada tramo deben ser tal que los equipos que circulen por la rampa puedan alcanzar sus rendimientos productivos sin sufrir deterioros en su funcionamiento o estructura ni riesgos en la operación. La diferencia de cota de cada tramo por lo general resulta de la diferencia de cota de un banco y el siguiente, es decir la altura de bancos, a menos que se trate de un banco sin pendiente en el cual la diferencia de cota es cero.



La materialización de la rampa en el diseño de un rajo puede realizarse: a) Desde abajo hacia arriba, es decir tomando como punto de partida la pata del banco más profundo, lo que generaría una extracción extra de material al ampliarse el rajo o ensancharse más los bancos superiores (Corte). b) Desde arriba hacia abajo, es decir tomando como punto de partida la pata del banco más alto, lo que produciría un achicamiento del último banco, es decir puede que queden bloques sin extraer o hasta uno o más bancos sin explotar (Relleno). c) Tomando como referencia un banco intermedio, lo cual produciría un achicamiento menor en los últimos bancos y un ensanchamiento menor en los bancos superiores (Mixto). En el último caso se puede adoptar algún criterio como elegir el banco con mayor aporte de fino al proyecto, o el que permita maximizar el flujo final del proyecto, etc. Debemos considerar que para la construcción de las rampas y los accesos, debemos respetar las restricciones técnicas y físicas de la explotación, es decir definir bien los lugares en que se realizarán dichos accesos, donde no exista peligro de inestabilidad, entorpecimiento de la operación, etc., ya que no podemos arriesgarnos a que por algún siniestro geomecánico quede nuestra mina aislada con compromiso de pérdida de equipos, producción y lo más importante vidas humanas. Ancho Mínimo de Expansión En el caso que se deba realizar una expansión de un banco paralelamente con la expansión de un banco inferior, se debe considerar que los equipos puedan efectivamente operar después de la tronadura, por lo que se debe definir un ancho mínimo de expansión de expansión.



Accesos Dentro de las actividades permanentes en una explotación minera se encuentra la construcción o habilitación de accesos. Dentro de esta actividad participan los equipos de servicios mina, aunque a veces se requiere de la participación de los equipos productivos (perforación, tronadura, carguío y transporte) para realizar movimientos específicos de materiales. La construcción los accesos deberá cumplir con restricciones geométricas y geomecánicas, de modo de garantizar que los equipos que por ellos circulen lo hagan en condiciones adecuadas a su operación, evitando el deterioro prematuro de los equipos y los accidentes. En lo que respecta a la geomecánica podemos mencionar que los accesos habilitados deberán regirse por las restricciones geomecánicas de la mina, ya que deben estar exentos de cualquier riesgo de inestabilidad. Para la explotación de un rajo abierto se puede observar que los accesos (rampas o accesos específicos) se visualizan de la siguiente manera:



Secuencia de Explotación Se denomina secuencia de explotación o estrategia de consumo de reservas, a la forma en que se extraen los materiales desde el rajo, durante el período comprendido entre el inicio de la explotación hasta el final de ella (pit final). La extracción del material se realiza en sucesivos rajos intermedios o cortes de material dentro de la mina, los que reciben el nombre de Fases o Expansiones.



Fases También denominada expansión, es una subdivisión de la mina completa y corresponde a una tajada de la pared del rajo, según cierto ángulo de talud previamente definido durante su diseño y que depende de las características geomecánicas de la mina. Las expansiones tienen una secuencia lógica de explotación y existen restricciones operacionales de interacción entre cada una de ellas para evitar derrumbes y caídas de material.

Las Expansiones se subdividen en bancos, los cuales componen una expansión. Para explotar una expansión se van extrayendo sus bancos secuencialmente uno después del otro, se deben extraer los bancos anteriores o de mayor cota de un banco en particular para poder explotarlo. Los bancos, a su vez, se subdividen en poligonales de banco.



La poligonal de subdivisión de banco o polígono de extracción es la unidad mínima considerada en el proceso de extracción Corresponden a secciones de mineral de menor tamaño en los que se divide cada banco. Son explotadas en un orden lógico de secuencia por los equipos mineros apropiados.



Para poder llevar a cabo las etapas del proceso de extracción y posterior transporte al interior de la mina se utilizan una serie de equipos específicos. Los equipos principales utilizados son las perforadoras, palas y camiones. Ancho de Carguío Debemos considerar que habrá que calcular el área necesaria para que operen los equipos de carguío de acuerdo al tipo de equipo que se utilice. Para el transporte el área mínima de operación corresponde al área en que el camión puede realizar sus maniobras sin problemas y en forma segura. Esta área requiere disponer de las dimensiones físicas de operación del equipo. Para el carguío se define el ancho mínimo de carguío como:

Ancho mínimo de Carguío = BS + DS + 0.5 x Ac + 2 x RGc + 0.5 x Ac + DS + DD

Por lo tanto, la fórmula se puede simplicar de la siguiente manera:

Ancho mínimo de Carguío = BS + 2 x DS + Ac + 2 x RGc + DD

Donde: BS = Baranda de seguridad. Ac = Ancho del camión. DS = Distancia de Seguridad. RGc = Radio de Giro del equipo de carguío o radio mínimo de operación. DD = Derrames.



En las figuras que se muestran a continuación se muestran ejemplos de Ancho de Carguío para una Pala de Cables de 60 m y para un Cargador Frontal de 30 m. respectivamente.

Ancho de Carguío Pala de Cables 60 m.

Ancho de Carguío Cargador Frontal 30 m.

Dilución y Selectividad La dilución como concepto corresponde a la presencia de material no considerado en la envolvente económica que aparece en la extracción, pudiendo ser económica o no, dependiendo del contenido del producto. La dilución se encuentra fuertemente asociada al nivel de selectividad que posea el equipo de carguío para definir el contacto estéril/mineral. Tipos de Dilución



• Dilución por selección no libre de bloques

La dilución operativa en una operación minera a cielo abierto corresponde al material estéril que no se logró separar del mineral durante la extracción. Esta dilución se genera por efectos de la selección no libre de bloques y con la definición de los polígonos de extracción que se definen en la planificación de corto plazo.

• Dilución por Selección imperfecta de bloques

Selección imperfecta se pueden dar dos escenarios. En el primero se puede expandir el volumen a extraer donde se llevará más material a la planta. En el segundo caso se puede sacar menor material del presupuestado. Ambos casos están vinculados al tamaño de bloque y al tamaño de los equipos a utilizar ya que la extracción nunca será perfecta.

A la izquierda efecto de la dilución por selección imperfecta y a la derecha efecto de la dilución por selección imperfecta y por selección no libre. Desfase de Palas En el caso que se deba realizar la operación de carguío en un banco paralelamente con la de un banco inferior, se debe considerar que los equipos puedan efectivamente operar después de la tronadura, por lo que se debe definir una distancia. Para ello debemos determinar el largo de la tronadura (LT). A esta dimensión se le debe sumar la distancia de posicionamiento del equipo de carguío (palas o cargadores) del



banco superior y las distancias de operación de los equipos complementarios (si así fuese necesario).



7. EXPLOTACIÓN MINERA SUBTERRÁNEA

La extracción subterránea se desarrolla bajo tierra y combina distintas técnicas que permiten que el proceso ocurra a grandes niveles de profundidad. Las principales labores dentro del proceso de extracción subterránea tienen relación con tronar y avanzar en zonas de producción, fortificando y habilitando zonas de trabajo que, bajo altos estándares de seguridad, permitan extraer el mineral desde el yacimiento.



Los métodos de explotación subterráneos son utilizado para yacimientos de mediana y alta ley. En general son más selectivo que el método de cielo abierto excepto por los métodos por hundimiento. Estos de pueden claficar en tres tipo: soportados por pilares (recuperación minera reducida), artificialmente soportados o relleno (alto costo) y sin soporte o hundimiento (natural e inducido)



Room & Pillar El método se conoce en castellano como Caserones y Pilares, aunque casi siempre se utiliza su nombre en inglés. Este método de explotación es el único aplicable en el caso de yacimientos tabulares horizontales o sub-horizontales, con inclinaciones de hasta 30º en roca razonablemente competente y espesores de 2 a 6 m en carbón, sal, potasio, calizas. Se trata, por lo general, de depósitos estratificados de origen sedimentario. Método barato, productivo, fácil de mecanizar y simple de diseñar. Consiste en excavar lo más posible el cuerpo mineralizado dejando pilares de mineral que permiten sostener el techo de material estéril. Las dimensiones de los caserones y de los pilares depende de la mayor o menor competencia de la roca sobrepuesta (estabilidad del techo) y también de la roca mineralizada (estabilidad de los pilares), como asimismo del espesor del manto y de las presiones existentes. Por lo general los pilares se distribuyen en una disposición o arreglo lo más regular posible, y pueden tener una sección circular, cuadrada o rectangular semejando un muro. Los caserones abiertos tienen forma rectangular o cuadrada. Se puede trabajar a frente completa (full face slicing) o por tajadas (multiple slicing) • Frente completa: hasta 8-10m de espesor • Tajadas: más de 10 m de espesor



Sublevel Caving (SLC) El método SLC se aplica de preferencia en cuerpos de forma tabular, verticales o subverticales, de grandes dimensiones, tanto en espesor como en su extensión vertical. También es aplicable en yacimientos masivos. En general el concepto de método por hundimiento implica que el material estéril superpuesto se derrumba y rellena el vacío que va dejando la extracción del cuerpo mineralizado. Este proceso se debe propagar hasta la superficie, creando así una cavidad o cráter. Consiste en dividir el cuerpo mineralizado en subniveles especiados verticalmente entre 10 a 20 m. En cada subnivel se desarrolla una red de galerías paralelas que cruzan transversalmente el cuerpo, a distancias del orden de 10 a 15 m. Las galerías de un determinado subnivel se ubican entremedio y equidistantes de las galerías de los subniveles inmediatamente vecinos. De este modo, toda la sección mineralizada queda cubierta por una malla de galerías dispuestas en una configuración romboidal. La operación de arranque se inicia en el subnivel superior, en retroceso desde el límite más alejado o pendiente (hanging wall) del cuerpo mineralizado hacia el límite yacente (foot wall). Desde cada galería del subnivel se perforan tiros hacia arriba, según un diagrama en abanico que cubre toda la sección de roca de forma romboidal ubicada inmediatamente encima. La longitud de los tiros es variable pudiendo alcanzar hasta unos 40 m. El diámetro de perforación se ubica en el rango de 50 a 90 mm. Se utilizan jumbos electrohidráulicos diseñados para perforación radial. El material arrancado se maneja con equipos LHD de gran capacidad, los cuales cargan el mineral en la frente de producción y lo transportan a través de las mismas galerías de perforación para vaciarlo en los piques de traspaso que se conectan a las galerías de cabecera. A medida que se extrae el mineral tronado, el material estéril superpuesto rellena el vacío dejado por la explotación, mezclándose parcialmente con el mineral arrancado. La extracción continúa hasta que la introducción de material estéril supera un cierto límite pre-establecido. La principal debilidad de este método es la alta dilución a la que queda expuesto permanentemente el mineral arrancado durante el proceso de extracción.



Sublevel Stoping (SLS) Este método se aplica preferentemente en yacimientos de forma tabular verticales o subverticales de gran espesor, por lo general superior a 10 m. La expresión “sublevel” hace referencia a las galerías o subniveles a partir de los cuales se realiza la operación de arranque del mineral. El mineral arrancado se recolecta en embudos o zanjas emplazadas en la base del caserón. 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.



Cut & Fill Aplicable a depósitos verticales (vetas) o depósitos de gran tamaño e irregulares. Se aplica por lo general en cuerpos de forma tabular verticales o subverticales, de espesor variable desde unos pocos metros hasta 15 o 20 m en algunos casos. El mineral extraído debe ser suficientemente valioso de modo que el beneficio obtenido por su recuperación compense los mayores costos del método. Consiste en excavar el mineral por tajadas horizontales en una secuencia ascendente (realce) partiendo de la base del caserón. Todo el mineral arrancad es extraído del caserón. Cuando se ha excavado una tajada completa, el vacío dejado se rellena con material exógeno que permite sostener las paredes y sirve como piso de trabajo para el arranque y extracción de la tajada siguiente. Como relleno, se utiliza el material estéril proveniente de los desarrollos subterráneos o de la superficie, también relaves o ripios de las plantas de beneficio, e incluso, mezclas pobres de material particulado y cemento para darle mayor resistencia.



Block/Panel Caving En términos generales, el método Block Caving consiste en la socavación completa del cuerpo mineralizado o de un bloque de mineral equidimensional de gran tamaño (unidad de explotación) para iniciar el proceso de hundimiento. El nivel de hundimiento es progresivamente minado y parte del material quebrado es extraído para crear un vacío que permita el desplazamiento del mineral desprendido producto del hundimiento. A medida que se extrae el mineral quebrado, el cave se propaga verticalmente hasta que la roca superior también se quiebra dando lugar a la subsidencia en superficie.



Mina El Teniente

La variante Panel Caving sigue los mismos principios que el Block Caving, sin embargo, la socavación no es completa, solo un panel o sector es socavado para iniciar el hundimiento. Posteriormente se continúan desarrollando, socavando y minando los paneles subsiguientes, por lo que el frente de hundimiento se mueve a través del cuerpo mineralizado con un ángulo constante y en la dirección de avance de la socavación.

Block Caving (Macrobloques Chuquicamata Subterranea)



Panel Caving

En los métodos de explotación por “Caving” se puden identificar distintos niveles de acuerdo a su función dentro de la congiguración y las operaciones que se llevan a cabo. Nivel de hundimiento: corresponde al nivel en que se produce la socavación de la columna de mineral, que se logra realizando perforaciones hacia arriba en forma de abanico. Estas se cargan con explosivos, cuya tronadura produce la fragmentación de la base del bloque hasta una cierta altura. Nivel de Producción: Corresponde al nivel de galerías desde las cuales es captado el mineral quebrado y traspasado hacia el nivel siguiente. Se sitúa entre 8 y 18 m. por debajo del nivel anterior, con el cual esta comunicado mediante embudos o zanjas según el método de hundimiento. Nivel de traspaso: corresponde a una serie de galerías y piques que permiten controlar el paso del mineral desde el nivel de producción hasta el nivel de transporte. Subnivel de ventilación: red de galerías y chimeneas que permiten la extracción e inyección de aire. Nivel de transporte: nivel por el cual el mineral es transportado hacia la planta ubicada en la superficie.



El mineral es tronado desde el Nivel de Hundimiento (UCL) generando la socavación del bloque mineralizada. El material hundido será recibido del el nivel de producción, mediante una batea o zanja que conecta los dos niveles, donde el equipo LHD cargará el mineral desde una estocada de carguío (punto de extracción o Draw Point) y lo transportará por medio de las galerías de producción hasta el punto de vaciado más cercano (Ore Pass) para regresar al mismo punto de extracción u otro que le fuese asignado y repetir el ciclo.



Mallas de Extracción BC/PC A la disposición entre calles de producción y galerías zanjas se le conoce con el nombre de mallas de extracción. Se conocen tres tipos de Mallas de Extracción, las cuales son: 1. Malla Cuadrada: Esta malla utiliza como base teórica de diseño una Configuración Cuadrangular de elipsoides de extracción, es utilizada en el método Block Caving (roca secundaria), no se conocen experiencias prácticas de esta malla en el método Panel Caving con traspaso vía LHD.

2. Malla Tipo Teniente: Esta malla utiliza como base teórica de diseño una Configuración Triangular de elipsoides de extracción, y es utilizada en el método Panel Caving. Esta malla ha dado muy buenos resultados operacionales, de ahí que su aplicación se extendiera a casi todos los sectores en la Mina El Teniente.



3. Malla Tipo Henderson: También llamada “Espina de Pescado”, esta malla utiliza como base teórica de diseño una Configuración Mixta de elipsoides de extracción, también es utilizada en el método Panel Caving. Es una alternativa a la malla Tipo Teniente, existen algunos casos de aplicación de esta malla en la mina El Teniente (Ten-4 Regimiento).



Labores Subterráneas Túnel Un túnel es una excavación de tipo minero o civil preferentemente horizontal, caracterizada por su alto, ancho y sección. Se excava en forma continua y consta de una o dos salidas al exterior.

Galería Tiene las mismas características del túnel, pero no tiene salida al exterior, sino que conecta sectores dentro de la mina.



Estocadas de Carguío Esta excavación es construida desde una galería base, para acceder en forma segura al punto de carguío, donde se encuentra el mineral tronado. Su diseño y construcción dependen de la producción que se requiera y de los equipos disponibles para el carguío.

Estocadas

de Carguío

Proyección de la Zanja

Punto de extracción

Piques de traspaso

Calles



Rampa Las rampas son las galerías de acceso de la mina. Se construyen en pendiente con el objetivo de unir los diferentes niveles. Su geometría puede ser elíptica, circular o el “ocho”. Sus características principales están dadas por su forma, pendiente, radio de giro y sección. La pendiente dada por equipos es de 10-12% para camiones y de 14° para correas transportadoras (DS 132).

Zanja o Batea Es una excavación con forma de V, que cumple las mismas funciones del embudo (Block Caving), es decir la recepción de material quebrado proveniente del nivel de hundimiento.



Punto de vaciado o Pique de traspaso (Ore Pass) Labor minera subterránea vertical o inclinada que cumple la función de recibir y transportar a niveles inferiores el mineral descargado por el LHD. En general tienen parrillas en su parte superior para retener el sobretamaño y reducirlo mediante martillo picadores.



8. COMPRUEBA LO APRENDIDO

1. Los objetivos de los índices operacionales son: i. Medir la efectividad de procesos ya existentes ii. Ingeniería de procesos iii. Mantención electromecánica iv. Asignar rutas más cortas para los camiones v. Reemplazo oportuno y adecuado de equipos mineros. a. Solo iii y v b. i, ii, iv y v c. i, ii, iii y iv d. i, ii, iii y v e. Solo ii y iii Respuesta: Alternativa b 2. “La cantidad de producción de una unidad de producto o servicio por insumo de cada factor utilizado por unidad de tiempo (ton/hombre-turno)”, esta definición corresponde al concepto de: a. Productividad b. Tasa de producción c. Capacidad d. Producción e. Rendimiento Respuesta: Alternativa a 3. Con respecto a la escala de tiempo, la definición “Tiempo que el equipo se encuentra realizando labores puras de producción (sin colas). Realiza tarea para la que fue adquirido”, corresponde al concepto de: a. Tiempo operativo b. Tiempo disponible c. Tiempo nominal d. Tiempo en reserva e. Tiempo efectivo

Respuesta: Alternativa e 4. Criterios de selección de equipos depende de: i. Condiciones del entorno, por ejemplo clima y geografía ii. Características del yacimiento, por ejemplo densidad y geomecánica de la roca.



iii. Geometría de la explotación, por ejemplo altura de banco iv. Geometría de explotación, por ejemplo factor de esponjamiento v. Condiciones de entorno, por ejemplo vida del proyecto a. i, iii y v b. i, ii y iii c. ii, iii y iv d. Solo ii y iii e. Solo iv y v

Respuesta: Alternativa b 5. Sistema de administración minera que optimiza la asignación de camiones a palas, maximizando la utilización del tiempo y minimizando las pérdidas, en tiempo real. a. Sistema GPS b. Sistema SAP c. Sistema Dispatch d. Sistema de teoría de colas e. Sistema Marc Respuesta: Alternativa c 8. La definición “es el porcentaje de aumento en volumen que ocurre cuando la roca es fragmentada y removida desde su posición inicial” corresponde al concepto de: a. Sobrequiebre b. Esponjamiento c. Fragmentación in situ d. Tronadura e. Arranque Respuesta: Alternativa b 9. La flota de equipos relacionados al manejo de materiales deberá cumplir con lo siguiente: i. Compatibilidad física de los equipos de carguío y transporte con la explotación, es decir equipos de bajo perfil como el LHD no puede trabajar en labores subterráneas. ii. Compatibilidad física entre los equipos de carguío y transporte, es decir una pala de cables no puede trabajar con carretillas para transportar el material. iii. Compatibilidad física de los equipos de carguío y transporte con la explotación, es decir un camión de gran tonelaje (350 toneladas) no puede trabajar en labores subterráneas. iv. Compatibilidad física entre los equipos de carguío y transporte, es decir camiones fuera de carretera no pueden ser cargados por equipos LHD.



a. i, ii, iii y iv b. ii, iii y iv c. i, ii y iv d. i, iii y iv e. i, ii y iii Respuesta: Alternativa b 10. Con respecto a la relación entre operaciones unitarias, cuál de las siguientes opciones es INCORRECTA. a. Si el material tronado no cumple con las características apropiadas (granulometría, geometría de la ola de escombros, estado del piso, etc.), la operación del carguío se verá severamente afectada en incremento de costos, daños en equipos y ciclos de carguío mayores. b. Un pozo más corto generará pisos irregulares o la necesidad de tronadura secundaria, por el contrario un tiro más largo podría generar una sobre excavación. c. Una buena malla y una adecuada operación de perforación, garantiza una mejor operación del transporte; menor daño por impactos en la tolva, mejores factores de llenado y mejor descarga de materiales, entre otros d. Por otro lado, el resultado granulométrico de una inadecuada operación durante la tronadura, puede aumentar la presencia de finos en el material tronado lo que disminuye el rendimiento del chancador. e. Ninguna de las anteriores. Respuesta: Alternativa e 11. Si la densidad in situ de una roca es 2.5 t/m3 y su densidad esponjada es 1.8 t/m3, el factor de esponjamiento será: a. 0.72 b. 2.39 c. 34% d. 1.39 e. Ninguna de las anteriores. Respuesta: Alternativa d



12. De las siguientes proposiciones, cuál de ellas es (son) verdadera (s): i. Las minas a rajo abierto tienen menos costo de operación mina que las faenas subterráneas ii. El envejecimiento de las faenas en Chile se refiere a: rocas más dura, mayor profundidad de los rajos y menores leyes de mineral. iii. Los proyectos mineros para ser aprobados en términos de impacto medio ambiental deben ser presentados al Servicio de evaluación de Impacto Ambiental mediante una DIA o un EIA iv. Los equipos de gran tonelaje permiten una mayor productividad pero una menor selectividad v. En una mina a rajo abierto las bermas son de entre 8 y 12 metros y cumplen la función de permitir el ingreso de equipos para el carguío y transporte de material. a. i, iii, iv y v b. ii y v c. i, ii, iii y iv d. i, ii y iii e. Todas las anteriores Respuesta: Alternativa c 13. En faenas como Mina Ministro Hales y Sierra Gorda se ha considerado como parte importante de su desarrollo el Pre-Stripping, cuya mejor definición sería: a. Separar el mineral de la ganga para mejorar la recuperación del mineral valioso b. Extraer mineral previamente para poder acceder al material y ser enviado al botadero c. Corregir los cálculos realizados en planificación para cumplir las metas estratégicas d. Extraer la roca sin valor comercial (estéril) para poder acceder al mineral e. Todas las anteriores Respuesta: Alternativa d 14. En una explotación por Block/Panel Caving los tipos de Mallas de Extracción podrían ser: i. Tipo Teniente ii. Tipo Henderson iii. Tipo Cuadrada iv. Tipo Salvador



a. i, ii y iv b. i, ii y iii c. i, iii y iv d. ii, iii y iv e. Todas las anteriores Respuesta: Alternativa b 15. El concepto “…corresponde a la presencia de material no considerado en la envolvente económica que aparece en la extracción, pudiendo ser económica o no, dependiendo del contenido del producto. Se encuentra fuertemente asociada al nivel de selectividad que posea el equipo de carguío para definir el contacto estéril/mineral” se refiere a:

a. Ancho de carguío b. Desfase c. Ley de corte d. Recuperación minera e. Dilución

Respuesta: Alternativa e 16. En una explotación a rajo abierto la definición “es el camino en pendiente que permite el tránsito de equipos desde la superficie a los diferentes bancos de extracción. Tiene un ancho útil suficiente de manera de permitir la circulación segura de camiones de gran tonelaje en ambos sentidos” corresponde a:

a. Berma b. Rampa c. Punto de extracción d. Banco e. Talud

Respuesta: Alternativa b

17. Un ciclo de una unidad discreta de transporte está conformado por:

a. Carguío- transporte-descarga-regreso b. transporte-Carguío-descarga-regreso c. Carguío - descarga- regreso d. transporte-descarga-regreso e. Carguío- transporte - descarga – regreso – carga de combustible



Respuesta: Alternativa a 18. La definición de “Capacidad al Ras” es: a. Cantidad de producción de una unidad de producto o servicio por insumo de cada factor utilizado por unidad de tiempo (ton/hombre-turno). b. Capacidad de un determinado equipo, en términos del peso máximo que puede manejar. La mayoría de los equipos están diseñados para movilizar un determinado peso, en lugar de un volumen máximo c. Es el volumen de material en una unidad de carguío o transporte sin material que sobresalga (dientes de una pala, pila en una camión) d. Se expresa generalmente como una fracción decimal y corrige la capacidad del balde al volumen que realmente puede mover, dependiendo de las características del material y su ángulo de reposo, y la habilidad del operador del equipo e. Ninguna de las anteriores

Respuesta: Alternativa c 19. La definición “la ley de corte de la explotación en el momento de extracción del mineral de la mina. Esta ley tiene el objetivo de maximizar totalmente los beneficios futuros, pues se adapta a las condiciones importantes en el momento de la decisión” se refiere a: a. Ley de corte marginal b. Ley de corte económica c. Ley de corte geológica d. Ley de corte operacional e. Ley de corte de Planificación Respuesta: Alternativa d 20. Método de Explotación subterráneo utilizado en yacimiento de tipo masivos y que consiste en socavación completa del cuerpo mineralizado o de un bloque de mineral equidimensional de gran tamaño (unidad de explotación) para iniciar el proceso de hundimiento y extracción de mineral en niveles inferiores.

a. Sublevel Caving b. Sublevel Stoping c. Room & Pillar d. Panel Caving d. Cut & Fill

Respuesta: Alternativa d



9. EQUIPOS DE CARGUÍO Y TRANSPORTE MINERÍA A RAJO ABIERTO Camiones fuera de carretera

En las faenas mineras el transporte de material (mineral o lastre), se realiza con mucha frecuencia con Camiones de gran tonelaje desde las zonas de explotación hacia las zonas de proceso y/o botaderos. Por ello es de vital importancia la optimización del diseño del camión y la tolva, de tal forma de maximizar la carga transportada (aumentando la carga útil y disminuyendo la tara). Además de velar por las condiciones de operación, que dado el tipo de mineral transportado exigen de la utilización de materiales que principalmente sean resistentes a la abrasión y que estructuralmente permitan la estabilidad del componente (tolva). También, son de suma importancia los periodos utilizados en la mantención del camión y tolva, dadas las exigentes condiciones de operación, estos deben ser minimizados para obtener el máximo beneficio con la mayor disponibilidad posible.

En la minería chilena a cielo abierto, dentro de las operaciones unitarias los camiones mineros de alto tonelaje juegan un rol bastante importante a considerar, debido, a que son el equipo principal en el movimiento de material en el yacimiento (mineral o lastre). Los camiones mineros están especialmente diseñados para acarrear tonelajes mayores de material, además poseen características de diseño especiales para su utilización en minería. Pueden acarrear sobre 300 toneladas de material en cada ciclo, lo que genera un bajo costo de operación.



Estos gigantes equipos tienen una altura de 7.4 metros de altura aproximadamente, al levantar su tolva para descargar alcanzan los 14 metros de altura, tienen una vida útil de 10 a 15 años, sus mantenciones deben ser cada 250 horas (cada 15 días aprox), su motor es de 2.700 a 3.500 hp. Ventajas de camiones de alto tonelaje

Flexibilidad del sistema, pues pueden recorrer distancias entre los 100 y 3000 metros.

Capacidad de adaptación a todo tipo de materiales. Requieren de una infraestructura relativamente sencilla y poco costosa. Existen gran variedad de modelos, lo que permite emplear el que más se adopte a

las condiciones en que debe desarrollarse la operación. Menor inversión inicial que otros sistemas de transporte.

Desventajas

Elevados costos de operación, que junto al carguío pueden llegar al 60% del costo total de explotación.

Disminuye su rendimiento cuando aumenta la distancia de transporte. Requieren de mano de obra especializada para la operación y la mantención.

Componentes principales de un camión Motores: Los motores de los camiones son diésel, turbo-laminados y con pos enfriador. Transmisión: Ésta directamente relacionado con la capacidad de carga, la que puede ser de transmisión mecánica o eléctrica. Los camiones de alto tonelaje tienen sistema de transmisión eléctrica principalmente. Ventajas de la transmisión eléctrica:

- Máxima utilización de la potencia de motor en todo el rango de velocidades. - Frenado dinámico. - Simplificación de la operación. - Mayor fiabilidad.

Bastidor El bastidor o chasis es la espina dorsal del camión. Está constituido por elementos de acero, capaz de soportar importantes esfuerzos, flexión e impactos.



Adquieren de gran cantidad de mano de obra especializada para la operación y la mantención.

Suspensión El sistema de suspensión debe ser capaz de absorber las oscilaciones y vibraciones causadas por desigualdades de terrenos, amortiguar los golpes durante carga y distribuir el peso sobre los neumáticos y proporcionar estabilidad del vehículo y el confort al conductor. Frenos Debe soportar frenadas prolongadas, como las que ocurren al bajar pendientes mientras van totalmente cargados. Los sistemas de frenos se componen de:

Frenos de servicio

Frenos de emergencia

Frenos de estacionamiento

Retardador

Respecto al diseño de los frenos estos pueden ser: discos múltiples, de zapata y de disco simple. Dirección y Sistemas Hidráulicos La dirección de un camión minero es totalmente hidráulica, y funciona mediante el trabajo de dos cilindros hidráulicos gemelos independientes de doble acción.



El sistema hidráulico se activa por medio de una o dos bombas en paralelo, que están funcionando siempre, tanto para girar la dirección como para levantar la caja. Como se dispone de dos bombas, si hubiese una avería en cualquiera de ellas, la otra siempre podría alimentar la dirección, pero no levantaría la caja. Neumáticos Los neumáticos representan el último eslabón de la transmisión y, por tanto, en ella se convierte el par en fuerzas de tracción sobre el terreno en contacto con el neumático. Mientras más pequeño el diámetro de las ruedas, mayor fuerza de tracción. Por lo general los neumáticos para camión a cielo abierto tienen casi 4 metros de altura y el que está diseñado para soportar 600 toneladas aproximadamente. Su precio es de US$24.000 aproximadamente, pero eso dependerá de sus características, marca, modelo a usar. También hay neumáticos que sus precios son de US$30.000, US$ 40.0000, US$ 100.000. Cada camión usa 6 neumáticos.

Aproximadamente el 80% de todos los neumáticos grandes se averían antes de desgastarse, tal como lo muestra el siguiente gráfico.



Tolvas Las tolvas están construidas de planchas de acero de alto límite elástico (1300 mpa), que proporciona una elevada resistencia a los impactos y desgaste. Las vigas de esfuerzo son huecas, de sección rectangular, por las cuales circulan los gases de escape para producir el calentamiento de la caja y así evitar la adherencia del material cuando esta húmedo o es arcilloso. El fondo de la caja y la sección longitudinal tiene forma de V, de manera que el centro de gravedad de la carga queda lo más bajo posible para incrementar la estabilidad. El declive hacia adelante proporciona una excelente retención de la carga, aún al subir pendientes, mientras que los declives desde el fondo de la caja hacia las paredes laterales desvían las fuerzas de los impactos de carga, centran el material en la caja y bajan el centro de gravedad. En cuanto al sistema de volteo, este suele ser el convencional, con vuelco trasero mediante la elevación con cilindros hidráulicos, que generalmente son dos. Estos son entonces, los principales requerimientos para una Tolva:

Estructura robusta. Resistencia a la abrasión en zonas expuestas.

Aun así, hoy el principal problema es el límite impuesto por las uniones soldadas, donde debemos recordar que por el gran volumen de estos componentes, incluso son armados en la misma mina al momento de la adquisición del Camión. Esto debido a que las resistencias máximas soportadas por las soldaduras están por debajo de las logradas en los aceros modernos. Siendo entonces de vital importancia el proceso de soldado de los componentes.



Camión Autónomo

El camión autónomo es la tecnología que está en la vanguardia del transporte minero

mundial. Se trata de un sistema tecnológico desarrollado por Komatsu, que se adapta a

un camión de extracción minero y que utiliza una señal GPS, junto a otras señales de

apoyo en tierra, como sistemas de ubicación y navegación, que le permite desplazarse y

transportar cargas de manera independiente, sin la necesidad de operadores o de

un comando remoto.

El proyecto de camión autónomo nace de Komatsu como respuesta a la necesidad de las

empresas mineras de disponer de un medio tecnológico, que permita efectuar el transporte

masivo de los materiales en las minas explotadas por método open pit, sin exponer a los

operadores de los camiones a las condiciones de riesgo inherentes a esta operación y a

las condiciones que pudieran ser desfavorable a la naturaleza humana, y como una

respuesta a la necesidad de contar con un medio de transporte económico para aquellos

proyectos mineros marginales, en términos de su viabilidad económica.

Una flota compuesta por cinco camiones Komatsu 930E-3AHT, dotados con tecnología

autónoma, trabajaron durante casi seis meses en una zona de prueba en Radomiro Tomic

con óptimos resultados. Hoy, una flota de 17 camiones autónomos Komatsu 930E4 AHT se

encuentra operando en Minera Gaby, en la II región de Chile.

El camión autónomo está diseñado para operar 24 horas continuas, navegar por rutas

predefinidas y a una velocidad predeterminada, esperar y posicionarse en áreas de

carguío, además de reportar estados de ubicación, entre otras cualidades. El camión es el

único en el mercado que permite la operación autónoma y, además, puede operarse en

sistema manual. Su motor, sistema hidráulico y sistema eléctrico permiten un bajo

consumo de combustible.

Todas estas características le otorgan al sistema autónomo una mayor seguridad, una

continuidad operativa inigualable que redunda, finalmente, en la reducción de costos.

Características del sistema autónomo

Aceleran y frenan en forma precisa. No se apartan un milímetro de la ruta programada, tienen la capacidad de reconocer obstáculos y si se cruza una persona se detienen automáticamente. Y todo lo anterior, sin un conductor al volante.



Los modernos camiones no son operados en forma remota, sino que funcionan como un robot. Se les programa y ejecutan las faenas a la perfección: aceleran y frenan en forma precisa, lo que incide en los rendimientos de combustible y duración de los neumáticos, entre otros componentes.

Sistema Dispatch El sistema DISPATCH es un sistema de administración minera a gran escala que utiliza los sistemas más modernos de computación y comunicación de datos como el GPS, con el fin de proporcionar asignaciones óptimas de camiones a pala, en forma automática, maximizando la utilización del tiempo y minimizando las pérdidas de éste, en tiempo real. El sistema registra los tiempos claves de cada ciclo de acarreo, transmisión instantánea de datos y posterior decodificación, utilizando la información que los operadores registran en su panel. Éste Logra registrar, guardar y procesar una gran cantidad de información para entregar a la mina una productividad mejorada y una eficiencia aumentada a través de una probada optimización de flota.

Costos de Operación La carga y transporte representan una parte considerable del costo operativo total de una mina, de la dotación de personal y de la gestión. Un esfuerzo importante va dirigido al



análisis y selección de la apropiada relación entre los equipos de carga y la flota de camiones. Como el transporte representa cerca del 40% al 50% del costo total de extracción, se requiere trabajo adicional para optimizar esta última. Dicha optimización puede ayudar a proporcionar beneficios crecientes al costo por unidad de producción, a la seguridad y al rendimiento del camión. Costo de Adquisición de un Camión Un camión minero de alto tonelaje tiene un valor económico de los US$ 3.5 a US$5 millones de dólares aproximadamente, esto dependiendo de sus características, modelos y marca.Es armado cerca de la faena minera donde se utilizara, en un tiempo estimado de 3 semanas para su armado. Procedimiento de trabajo transporte y descarga Existen diversas actividades que se deben desarrollar tanto antes de la puesta en marcha de la maquinaria de transporte, como durante su funcionamiento y su detención, esto dado a las características que presentan estos equipos y el riesgo que representan en su funcionamiento tanto para el operario como para terceros en la faena. Una vez completado el carguío, el camión debe desactivar los frenos de carga y poner marcha hacia adelante, saliendo de la zona de carguío con precaución, siguiendo las rutas definidas y en la dirección previamente establecida de acuerdo con la carga que lleva. Si la carga es mineral, se dirigirá a la planta de chancado; si es stock de baja ley o si es estéril, se dirigirá al botadero indicado. Durante el transporte es importante que todo sea realizado cuidando no botar carga en el camino, sobre todo en rutas con pendiente. En caso de haber elementos extraños en la ruta, por ejemplo, rocas, se debe avisar de inmediato para la limpieza de la vía. De igual forma se procede en el caso de encontrar grietas en el camino. La descarga de materiales corresponde al vaciado de los camiones en diferentes puntos, los que pueden corresponder a chancado primario, botaderos y stock. Maniobre el camión a la posición de descarga, al dar marcha atrás con el camión para situarlo en posición de descarga, solamente use el freno de pedal para detener y retener el camión. Estando en posición de descarga, coloque el selector de marchas de la transmisión en la posición "Neutral" y active la palanca/interruptor del freno de estacionamiento. Antes de iniciar la operación de descarga, verifique que no haya personas u objetos detrás de la máquina. Detenga la máquina en la posición correcta y compruebe nuevamente que no haya personas u objetos detrás de la máquina. Ofrezca la señal acordada y lentamente opere la caja del camión. Si es necesario, use bloques para las ruedas o sitúe un guardavía. Al realizar operaciones de descarga en pendientes, la estabilidad de la máquina será pobre y existe el peligro de que pueda volcarse. Siempre realice esas operaciones con extremo cuidado. La descarga de grandes rocas (10% o más de la carga útil), o materiales adhesivos (cargas que no fluyen libremente fuera de la caja), el material



puede descargarse con demasiada rapidez y hace que la caja se mueva rápida y súbitamente. Este movimiento podría sacudir violentamente el camión y ocasionar lesiones al operador y/o daños a los cilindros de elevación, a la estructura y/o a los pasadores de bisagra del cuerpo del camión, por lo que el procedimiento debe ser muy lento. Para evitar prácticas deficientes de descarga se recomienda no utilizar la caja (tolva) para desplazar tierra, no descargar sobre un montón existente y no hacer descender la caja antes de avanzar.

Antes de la operación

En el inicio de cada turno, se debe chequear el estado de luces (sobre todo en

turnos de noche)

Verificar el correcto funcionamiento del equipo de radio y su frecuencia radial, para

asegurarse de tener una comunicación fluida

Verificar el funcionamiento de todos los equipos auxiliares que trabajan en el frente

de carguío

Verificar el funcionamiento de los camiones de carga

Cada uno de los operadores de los diferentes equipos debe velar siempre por una

buena visibilidad. Para ello es necesario chequear los sistema limpiaparabrisas y el

estado de los espejos

Durante La operación

Los operadores de los camiones nunca deben abandonar la cabina durante el

carguío.



El camión debe estar siempre detenido para iniciar la carga. Si se encuentra en

movimiento, se corre el riesgo de dañar la tolva y el sistema de amortiguación del

equipo.

Durante la salida del frente de carguío se debe estar siempre atento a las

condiciones de tránsito, así como también al personal que se encuentra trabajando

en el área.

En el transporte, se debe tener especial cuidado en las subidas con el camión

cargado, de manera de evitar los posibles derrames de material en la ruta.

En el transporte durante los turnos de noche se deben bajar las luces altas a una

distancia aproximadamente 200 metros de otros vehículos, a objetivo de evitar

“encandilamientos” con otros operadores.

En todo momento la Cabina del operador debe estar cerrada.

Colocación de carga en camiones

Para estudiar la correcta colocación de la carga en el camión se debe considerar 3 ítems:

-Lateral: carga entrada sobre los cilindros de elevación o en la flecha de la caja

-Longitudinal: carga centrada en la parte central de la caja

-General: sin una cantidad importante de material en la cabecera

Debe existir suficiente bordo libre para minimizar el derrame de los costados a través de

las esquinas y para la parte trasera de la caja en rampas. Es importante dividir la carga útil

un 33% y un 66% en el eje delantero y el trasero respectivamente



Rampas Uniformes y constantes Se recomiendan las rampas menores al 10% para maximizar la vida útil de los neumáticos, minimiza los cambios de transmisión, mantiene una mayor velocidad promedio y permite un esfuerzo de frenado más constante en regresos.

Drenado de rampas La pendiente debe desplazar las precipitaciones máximas esperadas de manera adecuada, con formación mínima de charcos, pozos o entrada de agua a la sub base del camino.



Berma de seguridad La altura recomendada de la berma es la mitad de la altura de la rueda como mínimo estas deben usarse a lo largo del borde del área de descarga de camiones y a lo largo de los bordes del camino de acarreo.



Camión articulado Usados principalmente para canteras y minerales industriales. Consiste en una tolva unida por un sistema de articulación a la cabina del camión, esto le permite el movimiento en espacios más reducidos en comparación a un camión minero común.



Palas de cables La pala de cables o pala eléctrica son equipos de gran envergadura capaces de cargar con una baldada hasta 100 toneladas por lo que son equipos altamente productivas en desmedro de la selectividad. Posee alturas de excavación de entre 10 a 20 m., generalmente definen la altura de banco de una explotación a rajo abierto. Poseen alturas de descargar de entre 6 y 12 metros y son equipos de poca movilidad, pueden desplazarse a velocidades no mayores a 3 km/h.

Cables de Suspensión Estos, formando dos parejas, son los que mantienen la pluma en posición con su ángulo de inclinación fijo e inamovible. Para ello van enganchados en la parte superior del bastidor o estructura en «A» y en el extremo de la pluma. Son unos cables estacionarios construidos especialmente para esta aplicación, normalmente con un único y grueso cordón de alambres de acero galvanizado. Debido al alargamiento que tienen a lo largo de su vida, es aconsejable cambiar los cuatro cables a la vez.



Cables de Elevación El movimiento de elevación de la cuchara se hace mediante cables, mientras que el de empuje/retroceso solo las maquinas Bucyrus utilizan cables para realizarlo. Siendo este el que mas cables utiliza. Normalmente los cables de elevación son dos dobles, como muestra la figura, o dos emparejados hacia la cuchara y los extremos enrollados el tambor.

Equipo frontal de excavación Brazo Es el elemento que transmite a la cuchara, situado en su extremo delantero, la fuerza de empuje necesaria para penetrar, excavar o cargar. Pluma La pluma es el soporte de todo el equipo de excavación de aproximadamente 115 toneladas de masa. Está apoyada, mediante orejeras y pernos , en la parte frontal de la superestructura giratoria y soportada por los cables de suspensión, amarrados a la estructura en «A», que fijan su ángulo de inclinación. En su extremo están instaladas las poleas de los cables de elevación de la cuchara.



Cuchara Estructura de 80 toneladas, que recibe el material desde la frente y lo lleva a la zona de descarga. Está compuesto por el balde, la puerta, aro amortiguador y mecanismo de apertura de la puerta.

Operaciones básicas y prácticas operativas El ciclo de trabajo de una de estas máquinas consiste en excavar la frente de expansión, una vez llena la cuchara ésta gira hasta situarla sobre el elemento receptor de la carga, descarga y gira en vacío hasta el frente, al mismo tiempo que desciende la cuchara, para empezar el nuevo ciclo. El ciclo descrito se efectúa exclusivamente con la superestructura giratoria, pivotando sobre la infraestructura inmóvil durante el mismo. Por ello, con ángulos de giro inferiores a 120° el ciclo no supera el medio minuto, empleando un 25% en excavación, 32%girando con la carga, 33% en la descarga o giro vacío y un 10% en el posicionamiento del balde.



Debido a que la geometría del perfil de excavación es relativamente fija, con carrera horizontal reducida, cada cierto tiempo es necesario reposicionar la maquina en el rajo, con objeto de recuperar o mantener la posibilidad de ejecutar un ciclo correcto aprovechando adecuadamente las fuerzas de empuje de elevación. Estos desplazamientos cortos se hacen sobre las orugas, permaneciendo entonces bloqueados los mecanismos de excavación Los desplazamientos de un sector a otro, dentro de la misma explotación, se realiza sobre orugas montadas en la infraestructura. La misión fundamental de ésta es proporcionar a la excavadora una amplia y resistente estructura sobre la cual realizar eficazmente el ciclo de carga descrito, aunque su diseño no permite desplazamientos rápidos, debiendo realizarse a muy baja velocidad (˂ 3 km/h). Debe procurarse que el piso este en buenas condiciones, pues excesivos balanceos pueden dar lugar a fisuras en las distintas estructuras. El maquinista girará la superestructura para colocar su cabina al frente y el cazo estará en posición suspendida con la compuerta abierta. Excepto el de la función de traslación, el resto de los mecanismos quedan bloqueados. Las ruedas motrices deben ir, siempre que sea posible, en la parte atrás. Los cambios de dirección deben ser graduales, con incrementos máximos de 15 a 20° para evitar el arrastre de materiales entre los elementos del bastidor de orugas que posteriormente pudieran dañarlos.



Procedimiento de trabajo Básicamente en las exploraciones a cielo abierto, se pueden distinguir tres procedimientos de trabajo con palas de cables:

Carga a ambos lados. Carga a un solo lado. Avance paralelo al banco. Carga en paralelo.

La principal diferencia entre ellos es la posición de la pala con relación al banco y la posición de los camiones o unidades de transporte respecto a la pala durante la carga. La lección de uno de esos procedimientos o formas de trabajo en una explotación determinada, va a depender de factores técnico-operativos (perfil del banco, espacio disponible, necesidad de carga selectiva, etc.). Es decir, se podrá emplear uno u otro sistema bien porque el estudio técnico - económico de la explotación así lo haya aconsejado, o bien porque determinadas circunstancias obliguen a ello (falta o exceso de transporte, ancho de carguío, etc.) Carga a ambos lados



Sin duda es el que mejor aprovecha las características operativas de la pala. Ésta ataca el frente de carguío con sus orugas perpendiculares a el, cargando alternativamente a los camiones que se van situando a ambos lados, de forma que el tiempo de carga de un camión, que sería tiempo de espera para el siguiente, es aprovechado por este último para situarse adecuadamente en

extracciÓn mina ii: apuntes carguÍo y transporte...afectado significativamente. sobre los 2000...

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