geomecaninca y dilucion
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GEOMECÁNICA Y DILUCIÓN
I. OBJETIVOS
Conocer los factores que originan la dilución
Estudiar la aplicación de la geomecánica en el control de la dilución
Conocer un enfoque adecuado para el diseño de minado para minimizar
la dilución.
II. INTRODUCCIÓN
La importancia de la dilución en la economía de una operación minera es determinante,
los métodos modernos de minado a alto volumen reducen directamente los costos de
operación y facilitan la gestión de las operaciones mineras, pero un inconveniente común
es que a menudo la dilución se incrementa.
Las pérdidas de mineral y la dilución están presentes en todas las etapas del ciclo de
minado, el grado de dilución difiere de un lugar a otro y también varía de acuerdo al
método de explotación que se esté aplicando.
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III. MARCO TEÓRICO
a. Dilución
Es el tonelaje de material extraído por debajo de la ley de corte, este
tonelaje puede ser desmonte netamente o mineral de muy baja ley que no
alcanza la ley de corte.
b. Ocurrencia de la dilución
Ocurre cuando se emplea un determinado método de minado o cuando se
hace una sobrerotura. Por ejemplo, veamos cómo ocurre la dilución cuando
se emplea el block caving, la dilución estará en función al tipo de roca
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minado, el tipo de mineral y el método de sostenimiento empleado. La
dilución puede alcanzar hasta un 25% en algunos casos.
En cambio en los métodos que se autosostienen, al ser más selectivos, esta
dilución estará entre el 5 y 15%.
Dilución con sobrerotura ocurre cuando se tiene una roca altamente
fracturada, afectando la ley de mineral directamente; además de
incrementar los costos de minado, al tener que hacer un mayor
sostenimiento.
La dilución es un gran problema para el proyecto minero y las operaciones
mineras debido a que el costo de la dilución no es obviamente el costo
directo (las toneladas que diluyen son las que desplazan a las toneladas de
mineral en el manipuleo de mineral y en los circuitos de procesamiento),
sino que también incluyen significantes costos indirectos.
Por ejemplo, cada tonelada de roca estéril o de relleno que circula a través
de los molinos se lleva valores de mineral a los relaves.
La minimización de la dilución tendría un peso dado en la selección y la
subsecuente aplicación de un método de minado. Las causas de un exceso
de dilución incluyen el uso de un incorrecto método de minado y los
factores relacionados. Estas causan pueden ser ilustradas en el siguiente
diagrama de “espina de pescado”.
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c. Clasificación de la dilución
La dilución es una fuente de costos directos e indirectos, la dilución puede
afectar negativamente a la recuperación metalúrgica y a la ley del
concentrado. Además, las instalaciones de procesamiento de mineral será
copado por el material que contribuye muy poco al final de la producción
de mineral valioso.
La dilución es siempre definida y cuantificada con respecto a un límite
idealizado (en proyecto). Con el fin de cuantificar la dilución, un yacimiento
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debe estar correctamente definido y los volúmenes extraídos se deben
medir con eficacia.
La dilución se puede dividir en tres categorías generales: interno, externo y
perdidas de mineral (ver Figura).
Dilución interna por lo general se refiere al material de baja calidad que se
encuentran dentro de los límites de un tajeo extraído. Puede ser causada
por la mala delimitación interna del material esteril. También se producen
en situaciones en que el método de extracción emplea un ancho mínimo de
extracción.
Dilución externa se refiere a los residuos que entran en contacto con el
mineral a partir de fuentes situadas fuera de los límites previstos
(Villaescusa, 1995). Materiales de baja ley de sobreexcavación, rebaje la
pared, la contaminación de relleno son ejemplos típicos de la dilución
externa.
Pérdida de mineral se refiere a la materia económica que se deja en su
lugar dentro de los límites de un tajeo previsto. Diafragmas de Planificación
de mineral (mineral de pieles), las áreas ininterrumpidas debido a la rotura
explosión insuficiente, pilares no recuperables para detener la inestabilidad
de la pared.
Dilución geológica se refiere a los residuos de roca o mineral de las pérdidas
sufridas durante la exploración y delineación de las etapas yacimiento,
donde sólo puede haber un modelo estimado del yacimiento. Un modelo
geológico se basa en información limitada, y es improbable que coincida
exactamente con el verdadero yacimiento, por lo tanto las fronteras del
yacimiento delineado tienden a excluir el mineral explotable.
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d. Factores que intervienen en la dilución
i. Métodos de explotación
Sostenimiento inadecuado Al colocar un sostenimiento no
adecuado para el tipo de terreno, este fallará y por
consiguiente, se incrementará la dilución de mineral.
Alto factor de potencia un mal diseño de voladura hará que
se use más explosivo o agente de voladura, como
consecuencia habrá una sobrerotura.
Definición inadecuada del método de perforación La mala
selección del método de perforación para un determinado
tipo de terreno originará, además de mayores costos, un mal
resultado en la voladura.
Deficiente malla de perforación
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El deficiente diseño de la malla de perforación, traerá como
consecuencia también que exista probablemente
sobrerotura.
Método de minado inadecuado
Una mala selección del método de minado ocasiona un
minado deficiente con mayores costos y la dilución se
incrementará. Ejm. Si se ha caracterizado una roca como
buena y se escoge un método ascendente, cuando se
empieza a minar nos damos con la sorpresa que es un
terreno malo y que se cae fácilmente el techo, la dilución se
incrementará y se recuperará menos reservas de mineral. Se
han dado casos donde incluso se derrumba el área y se
pierde gran cantidad de reservas
ii. Naturaleza de la mineralización
Rocas encajonantes de mala calidad: es obvio que esta debe
ser controlada con un adecuado sostenimiento. Se debe
monitorear permanentemente.
Límites irregulares de los cuerpos mineralizados: hacen que
el minado en los límites no sea fácil. Se puede dejar un
“escudo” hacia estos límites, pero la recuperación de la
reserva disminuye. Si se mina, se corre el riesgo de ocasionar
una mayor dilución.
Vetas de anchos muy estrechos: el minado en estas vetas
estrechas, hace que se tenga que hacer un minado muy
selectivo para evitar altas diluciones “circado”.
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Diaclasas y fallas: un deficiente control de las diaclasas y
fallas ocasionará que el terreno tienda a desestabilizarse
antes de lo previsto, con un mayor dilución de por medio.
iii. Diseño de minado
El diseño de minado emplea métodos analíticos, numéricos y
empíricos. En un estudio exhaustivo de las prácticas de control de
tierra en las minas de Ontario, Barclay y Kat (1989), se ha
demostrado que los métodos empíricos son las herramientas de
diseño más populares. Herramientas empíricas se basan en la
experiencia o en algún sistema de clasificación geomecánica. Estos
sistemas deben promover diseños económicos pero seguros, debe
ser determinado con estudios de casos que son representativos de
las aplicaciones futuras.
El nivel de dilución presupuestados para un determinado método de
extracción es fundamental para la economía más de un proyecto
teniendo en cuenta los valores entre el 10-30% de dilución se
emplean en general y la tasa de cambio de la economía del proyecto
entre el 10-20%. Los valores de dilución empleado se basa en gran
medida del tipo de método, el ancho de tajeos y / o experiencia de
la persona que realiza el estudio de viabilidad.
De los métodos empíricos de diseño de open stoping, dos han
recibido mayor prominencia en los últimos 15 años, el "enfoque de
dilución" y el método de "Modificado Gráfico de estabilidad". Si
bien ambos métodos se basan en gran medida en la clasificación del
macizo rocoso que se diferencian en que el método gráfico de
estabilidad se basa en datos recogidos de varias operaciones de la
mina, mientras que el enfoque de dilución se basa en información
obtenida de una sola operación.
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Errores topográficos: el deficiente control topográfico (por
cualquier motivo) hace que se hagan malas comunicaciones,
direcciones (centros de línea desviados) y hace que se rompa
un exceso de desmonte o mineral debajo del cut off.
Desmonte echado en el ore pass: Mal diseño de la
operación, no se tienen los echaderos de desmonte. Se
mezcla mineral con desmonte.
Demoras en el relleno: al no tener a tiempo el relleno, se
comienzan a inestabilizar las áreas y de comienzan a caer,
trayendo más dilución.
Taladros desviados: un descontrol en la perforación de los
taladros hace que estos ocasionan roturas más allá del
diseño.
Lento ciclo de limpieza: al no hacerse a tiempo, se
comienzan a inestabilizar los terrenos y pueden en el
extremo derrumbarse si la calidad del terreno es mala.
Perforación desalineada: se sale de la dirección (a pesar que
esta puede estar colocada correctamente).
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iv. Confiabilidad del relleno
Relleno inadecuado: si no se rellena topeando los tajeos, los
vacios tenderán a desestabilizarse y provocará caídas de
roca encajonante o de mineral de baja ley.
Bajo contenido de cemento: un deficiente diseño de mezcla,
hará que los rellenos cementados sean de baja calidad, y
cuando se mine tanto al costado de estos rellenos o por
debajo, estos tenderán a mezclarse con el mineral,
diluyéndolo inevitablemente.
Deficiente control de calidad: no se hace un buen control de
la calidad del relleno, desde el momento que sale de la
planta de relleno. Esto ocasionará que el relleno en general
sea de mala calidad, con pérdidas de costos y altas
diluciones.
v. Deficiente capacitación del personal
El factor personal es sumamente importante y que es dejado de
lado muchas veces. No se capacita al personal y se desea resultados
excelentes. Debe programarse una capacitación a los trabajadores
que están involucrados en los temas de: muestreo, perforación y
voladura, relleno, sostenimiento (geomecánica –estándares)
limpieza
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e. Estimación de la dilución
La estimación de la dilución para la estimación de las dimensiones del open
stope fue la culminación de un período de cinco (5) años el esfuerzo
conjunto entre la mina Ruttan de la Bahía de Hudson Inc. Minería y
Fundición, CANNET y el Departamento de Minas de Manitoba (Pakalnis,
1993). El objetivo general del proyecto era elaborar directrices de tierra de
estabilidad para la extracción masiva. Los parámetros más críticos en el
diseño se establecieron después de un enfoque amplio de estadística y de
observación mostró que para open stope en particular que la dilución
resultante en gran medida una función de:
• RMR (Bieniawski 1976)
• El radio hidráulico de la pared colgante
• El diseño del tajeo
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Empirical Dilution Design Methods
Pakalnis (1986) desarrolló un método para la cuantificación de la dilución
basado en casos de la Minas HBMs Ruttan. Se diferencia de otros métodos
en que es una estimación que se da en porcentaje y no como una
evaluación estable o inestable.
Este método no es utilizado por la industria. Sin embargo, es un primer
intento de cuantificar la dilución. Clark (1998) desarrollaron un método de
dilución basado en modificar el formato del gráfico de estabilidad.
Un nuevo parámetro llamada ELOS (Equivalent Linear Overbreak/Slough) se
utiliza para cuantificar la dilución en el diseño. El ELOS se define como la
profundidad media de sobre excavación. El diseño fue basado en 47 casos
de 6 diferentes minas canadienses. El diseño de dilución utiliza tres curvas
casi paralelas para cuantificar la posible dilución en términos del parámetro
ELOS. Estas cuatro zonas se presentan a continuación:
ELOS ≤ 0.5 m
0.5 <ELOS ≤ 1.0 m
1.0 <ELOS ≤ 2.0 m
ELOS> 2.0 m
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El método de diseño de dilución es un gran mejora para la estimación de la
dilución en tajeos abiertos, sin embargo, ni la dilución de diseño método
que ella considera la influencia de los esfuerzos, la perforación y voladura o
el tiempo.
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IV. CONCLUSIONES
Cada operación debe establecer los objetivos de diseño para el control de dilución
basado en la realidad de su propio sistema particular de minado y su economía.
Un plan de acción para el control de dilución debe incluir la identificación de las
fuentes de dilución, incluida una estrategia para la medición e implementación de
acciones correctivas.
Se debe establecer objetivos para la reducción de dilución, tanto en el corto y largo
plazo. El éxito del programa se basará en la comunicación regular de los objetivos
previstos y la importancia económica de todo el personal de la minería.
La gerencia debe desarrollar indicadores de desempeño que son una función de la
calidad más que cantidad. Es decir, la atención debe centrarse en toneladas de
metal y de control de dilución. Gerentes de la mina debe reconocer el potencial de
mejora de su entorno. La mayor parte de la comprensión de lo que comprende la
dilución y las herramientas para cuantificar lo que ya existe.
Mientras que la dilución es una preocupación importante en las minas
subterráneas, ha sido difícil de cuantificar. En este trabajo se analizan las técnicas
empíricas que se han aplicado al diseño de mina con el objetivo de controlar la
cantidad de dilución. La validez de estos métodos se mejora cuando los datos de
campo son más precisos. En esta clasificación respecto del macizo rocoso y los
sistemas láser de la cavidad de monitoreo son una ayuda valiosa.
Una metodología fiable para cuantificar la dilución del mineral permite al operador
realizar una evaluación de costo / beneficio de la aplicación de diseños
alternativos. El diseño alternativo puede incorporar tiempo de modificación, el
soporte, la secuencia de la mina, la tasa de extracción, la geometría, entre otras
opciones con el fin de llegar a un cálculo del valor económico total de un proyecto.
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V. BIBLIOGRAFIA
Geotechnical design for dilution control in underground mining
Ernesto Villaescusa Professor of Mining Geomechanics, Western Australian School of Mines, Kalgoorlie, Western Australia
Quantifying Dilution for Underground Mine Operations
Dr. R.Pakalnis & Dr. R. Poulin
University of British Columbia, Vancouver, B.C.
Dr. S.Vongpaisal
CANMET, Ottawa, Ont.
Tesis : Influence of stress, undercutting, blasting and time on open stope stability
and dilution - Jucheng Wang
Técnicas de voladuras para control de dilución en minería metálica
XII Congreso Internacional de Energía y Recursos Minerales
Oviedo, 7 a 11 de Octubre de 2007
Benjamín Cebrián Romo