tipos de muestreo en mina
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INDICE
I. INTRODUCCION
II. EL MUESTREO DE MINERALES
III. CONCEPTOS IMPORTANTES EN TEORIA DEL MUESTREO PROBLEMA
PRINCIPAL
IV. CARACTERISTICAS DE UN MUESTREO
V. PREMISAS PARA UN BUEN MUESTREO
VI. ETAPAS DE UN MUESTREO
MUESTREO SISTEMATICO
MUESTREO ALEATORIO
MUESTREO ESTRATIFICADO
VII. TIPOS DE UN MUESTREO
VIII. METODOS DE MUESTREO
MUESTREO POR PUNTOS
MUESTREO LINEAL
MUESTREO VOLUMÉTRICO
PUNTUAL (PIT O CHIP SAMPLING)
IX. LA TOMA DE MUESTRAS
POZOS
TRINCHERAS (CALICATAS)
SONDEOS
X. BIBLIOGRAFIA
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I. INTRODUCCION
A lo largo de estos capítulos hemos estudiado el porqué y cómo se prospectan los
yacimientos minerales. En éste entraremos a analizar lo que ocurre una vez que
hemos encontrado un depósito mineral. Aquí estudiaremos los aspectos más
básicos de una de las labores más complejas y de mayor riesgo económico en las
que puede verse implicado un geólogo: los tipos de muestreos en minería.
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II. EL MUESTREO DE MINERALES
Se llama muestreo a una porción de mineral que se toma dentro de la
estructura del yacimiento el que debe ser proporcional y representativa del
volumen del yacimiento con el que realiza técnicas adecuadas para obtener
sus valores promedios.
Muestra es una parte ó porción extraída de un conjunto por métodos que
permiten considerarla como representativa del mismo.
Muestreo es la acción de recoger muestras representativas de la calidad ó
condiciones medias de un todo ó la técnica empleada en esta selección ó la
selección de una pequeña parte estadísticamente determinada para inferir
el valor de una ó varias características del conjunto.
Muestreo.- Todo pozo debe ser muestreado por testigos o por muestras de
cutting. Éstas, más comunes y frecuentes, son colectadas cada dos metros,
tanto en los basaltos como en las areniscas.
Las muestras deberán ser colectadas preferentemente de la zaranda
vibratoria o en el desarenador, con una frecuencia de una muestra cada dos
metros, debiendo tenerse en cuenta el tiempo de retorno del fluido desde el
fondo hasta la superficie.
Las muestras deberán lavarse el mínimo posible para no perder los finos, y
colocadas en cajas anotando su respectivo intervalo, para que al secarse
puedan ser acondicionadas en recipientes plásticos adecuados.
Población ó lote: es el conjunto completo de observaciones que deseamos
Estudiar.
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El muestreo estadístico es diferente del muestreo de minerales: • En el
muestreo estadístico, el lote ó población está compuesto por objetos de
igual peso.
En el muestreo de minerales, el lote está compuesto de objetos de
diferentes pesos.
Figura I.1: Muestreo estadístico y muestreo de minerales.
III. CONCEPTOS IMPORTANTES EN TEORIA DEL MUESTREO
PROBLEMA PRINCIPAL
Casi todas las decisiones que se hacen respecto de un Proyecto Minero,
desde la Exploración hasta el cierre de la mina, están basadas en
valores obtenidos de material muestreado. Estas decisiones significan
millones de dólares.
Ejemplo: Pozos de tronadura en una mina a cielo abierto:
En un pozo de tronadura el material acumulado (detritus de la perforación)
puede ser enorme, lo que obliga a tomar una muestra. Sea un depósito
minero, con densidad de 2.5 ton/m3 en una malla de perforación de
10m*10m, con altura de 6 bancos de 15 m., con diámetro de perforación
igual a 25cm. La cantidad de material acumulado, en toneladas, es:
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Tons=π d2hδ / 4=3.14*0.252*15* 2.5/ 4 = 1.8 toneladas
Tratemos de encontrar ahora el valor
económico que representa una decisión basada en una muestra de un
pozo, para ello calculemos el tonelaje que representa una muestra,
asumiendo un área de influencia igual a la malla de perforación (figura I.3),
expresando el tonelaje en libras (se utiliza un factor de 2,204) y en onzas
(se utiliza un factor de 32,150.75):
Tonelaje = 10*10*15*2.5 = 3,750 toneladas
Tonelaje = 3,750*2,204 = 8,265,000 libras
Tonelaje = 3,750*32,150.75 = 120,565,312 onzas
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a) Caso de un depósito de cobre de 1% CuT (con un precio de 0.70
US$/libra):
La figura II.1 resume el problema principal del muestreo: estimar la media
de una población (con N elementos) ó lote (de tamaño ML) a partir de
una muestra (de tamaño n ó MS):
Figura: El problema principal del muestreo.
En general, el muestreo
exhaustivo, es decir tomar los N datos ó la masa total ML (llamado a veces
censo) es muy difícil y de alto costo. En Estados Unidos, los muestreos
de gobierno toman muestras de 105,000 personas, es decir 1 persona
cada 1,240 personas.
Figura Muestreo de minerales quebrados.
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IV. CARACTERISTICAS DE UN MUESTREO
El muestreo se emplea en explotaciones, desarrollos, exploraciones y
cubicación de reservas.
En las exploraciones depende del sistema.
En perforaciones de diamantina se realiza mediante testigos. Afloran
mediante trincheras o canales.
En galería mediante canales perpendiculares al eje de la veta, en tajeos
pueden ser por puntos o canales, por puntos se aplica cuando la potencia
de la veta son mayores o muy potentes o anchos.
También se muestrea en las lamas que salen del taladro de perforación,
estos deben ser representativas proporcionales y libres de contaminación
V. PREMISAS PARA UN BUEN MUESTREO
Proporcionar valores representativos para el criadero del conjunto y para
cada una de sus partes.
Dar a conocer la distribución espacial de las calidades.
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Conducir a la delimitación del yacimiento tanto en horizontal como en
vertical.
Un muestreo plantificado correctamente debe contemplar los siguientes
aspectos:
Método a seguir en la toma de muestras.
Cantidad o peso de muestra a tomar en cada punto de la toma.
Lugar y frecuencia con que deben tomarse las muestras.
La toma de muestras de un conjunto heterogéneo entraña dificultades tanto
mayores cuanto mas heterogéneo sea el conjunto. En este caso, ninguna
muestra puede representar a este conjunto, sino tan solo un dominio
parcial del mismo; en caso extremos, el dominio representado puede ser
muy reducido o incluso coincidir exclusivamente con el volumen de la
muestra.
El volumen o espacio que representa la muestra tomada guarda estrecha
relación con la distancia que debe mediar entre cada dos tomas sucesivas.
Esta distancia debe estar establecida una vez conocido el tipo de variación
de la característica que se investiga( la ley generalmente).
VI. ETAPAS DE UN MUESTREO
En todo muestreo, debe estar bien establecido lo siguiente:
1. Objetivo del muestreo.
2. Población a muestrear
3. Datos a recolectar
4. Manera de recolectar los datos
5. Grado de precisión deseado
6. Método de medida.
VII. TIPOS DE UN MUESTREO
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a) MUESTREO SISTEMATICO.- las muestras se toman en forma
regular en el espacio o en el tiempo
b) MUESTREO ALEATORIO.- Las muestras están aleatoria mente
distribuidas en el espacio o en el tiempo
c) MUESTREO ESTRATIFICADO.- las muestras se distribuyen en
diversas poblaciones que en sí mismas pueden considerarse
homogéneas (capas, estratos). Se muestrea cada una de ellas
independientemente
COMO REGLA GENERAL CONVIENE UTILIZAR
muestreo sistemático: cuando no hay fluctuaciones periódicas o se van a
utilizar técnicas estadísticas
muestreo aleatorio: con métodos estadísticos
muestreo estratificado: cuando existen o pueden existir variaciones
periódicas
VIII. METODOS DE MUESTREO
La toma de muestras es uno del proceso más complicado en la evaluación de
un depósito mineral.
Los métodos de muestro pueden dividirse en los siguientes grupos:
Muestreo por puntos
Point o lump sampling
Puntual, pit o chip sampling
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Grab sampling
Muestreo lineal
Barrenos
Sondeos
Ranurado
Muestreo volumétrico
Calicatas y pocillos
Planar o layer sampling
Muck sampling
Bulk sampling
Puntual (pit o chip sampling)
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Es un método utilizado fundamentalmente en minería subterránea.
Aunque también se utiliza en las explotaciones a cielo abierto.
Grab sampling
Consiste en tomar una muestra de gran tamaño de la superficie de una
pila de mineral arrancado en el frente (mediante perforación y voladura).
No obstante, con frecuencia la parte superior de la pila no es accesible
tras la voladura lo que obliga a tomar la muestra de las vagonetas,
camiones o cintas transportadoras que sacan el mineral de la mina.
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Barrenos
Los barrenos son los sondeos que se hacen en las explotaciones
mineras con objeto de introducir en ellos los explosivos que fragmentan
la roca
El análisis de los ripios obtenidos de los barrenos se realizan para el
control de leyes en los frentes
Sondeos
Los sondeos de investigación minera se realizan principalmente para
obtener muestras del subsuelo
En función del método de perforación empleado las muestras pueden
ser de dos tipos:
Ripios o detritus de perforación:
Los ripios de perforación son los fragmentos de roca arrancados por la
herramienta cortante situada en el fondo del sondeo
Testigo continúo
Las muestras de testigo continuo se obtienen mediante perforación
rotativa con corona de diamante
Ranurado
Consiste en extraer la muestra de una ranura abierta en el mineral con
martillo o maza y escoplo.
La muestra debe tomarse orientada en la dirección de mayor variación
de la característica a medir, normalmente la ley del mineral.
Calicatas y pocillos
Se trata mas de un sistema de aproximación al punto de toma de
muestra que de un método de muestreo en si.
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Consiste en la excavación, por medios manuales, mecánicos o
mediante explosivos
Planar o layer sampling
Limpiar el material aluvial ó suelto.
Efectuar una trinchera que corte la veta.
Extraer la muestra con punta de acero y combo mediante un canal de 10
cm de ancho por 2 cm. de profundidad.
IX. LA TOMA DE MUESTRAS
En esta sección no nos centraremos en lo que es la toma de muestras rutinaria
para la cartografía, o una campaña geoquímica, sino que estudiaremos las
metodologías concretas que se utilizan sobre las zonas más interesantes de un
prospecto.
Una vez localizado un blanco dentro de un prospecto lo que procede es pasar a la
etapa de estudio de detalle del mismo. Durante esta fase, la toma de muestras
cobra especial relevancia. Esta la llevaremos a cabo mediante tres metodologías:
Pozos.
Trincheras (calicatas).
Sondeos.
LOS POZOS Y TRINCHERAS.- se realizan ahí donde el terreno lo permite (fácil
de excavar), y se realizan normalmente mediante métodos mecánicos. Estas
constituyen técnicas preliminares, en un prospecto, o pueden ser utilizadas de
complementaria durante la fase de sondeos. Los pozos son muy comunes en la
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exploración de placeres auríferos; con maquinaria especializada se pueden
alcanzar profundidades de hasta unos 13 m.
Excavador hidráulico Poclain 160; permite alcanzar una profundidad en el
pozo es de unos 12-13 m.
LAS TRINCHERAS.- se utilizan para obtener muestras y cartografiar en detalle.
La excavación puede realizarse con una retroexcavadora o un bulldozer,
pudiéndose alcanzar profundidades de hasta 4 m.
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Geólogo trabajando en una trinchera. Note los bancos de seguridad (safety
batters) para minimizar el riesgo de derrumbes.
La toma de muestra suele realizarse por roza continua (channel sampling),
abriéndose un canal (roza) con la ayuda de una sierra eléctrica, martillo
neumático, o martillo geológico. La idea es que el canal tenga unos 5 cm de
ancho, y sea tan largo para la toma de la muestra como continua sea la geología.
Es decir, si hay cambios litológicos o mineralógicos importantes, deberemos
empezar la toma de una nueva muestra a lo largo del canal:
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Aunque este ejemplo es para un frente de galería en una mina subterránea, sirve
igual para los propósitos del tema trincheras. Note que la roza continua de
muestreo se ha realizado perpendicular a la estructura, y que tendremos tantas
muestras continuas (1 a la 5) como cambios litológicos o mineralógicos son
observados. Deberemos localizar en nuestro mapa de la trinchera la localización
de la roza de muestreo, así mismo marcando las distancia de cada muestra
continua.
Existen diversas maneras de disponer los sondeos sobre un blanco de
exploración. Si la investigación tiene carácter muy preliminar (determinar si hay o
no mineralización) entonces se pueden hacer unos pocos sondeos dispuestos
geométricamente con criterio geológico. En el caso de que estemos en una etapa
más avanzada del proceso de evaluación del prospecto, dispondremos los
sondeos según una malla que nos permita obtener una información homogénea
de la zona bajo estudio. Las mallas más típicas son las de tipo cuadrada y
triangular. En cualquier caso, la decisión sobre el tipo de malla e inclinación de los
sondeos obedecerá a criterios estrictamente geológicos. Repitámoslo una vez
más, si no tenemos clara la geología no tenemos claro nada.
Como regla general en el caso de cuerpos regulares (e.g., filones), la disposición y
secuencia de sondeos es la siguiente:
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A la izquierda podemos observar la disposición de sondeos del tipo DDH (ver más
adelante: sondeos con recuperación de testigo), para estudiar un cuerpo regular
delimitado por una anomalía en superficie. A la derecha podemos observar la
misma situación en un corte. Dado que se ha determinado que el cuerpo
mineralizado se dispone E-W, buzando 50º S, los sondeos se dispondrán con una
inclinación de 40º N. Primero se llevarán a cabo los sondeos 1 y 2. Si la cosa va
bien (leyes y mineralogía interesantes), pasaremos a la posición 3, y si la cosa
continua bien (el geólogo está ahí mismo para testificar los sondeos "a pié de
sondeadora"), se continuará con la secuencia que se presenta en la figura.
En el caso de cuerpos irregulares la situación es mucho más compleja, y el
geólogo deberá determinar la mejor manera de intersectar en profundidad un
cuerpo cuya morfología sólo puede intuir en base a la información geológica.
Veamos el siguiente ejemplo:
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Disposición de sondeos del tipo DDH para estudiar un cuerpo de geometría
irregular. Recuerde que el geólogo solo contará con las intersecciones de
los sondeos con el cuerpo mineralizado (segmentos en negro) para delimitar
la geometría del cuerpo. Por un momento solo visualice las intersecciones y
vea difícil que puede ser el proceso.
LOS SONDEOS.- pueden ser diversos tipos, dependiendo del tipo de terreno y la
calidad de información que queramos obtener. Entre los distintos tipos de sondeos
tenemos los siguientes:
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Hélice (auger drilling).
Percusión-rotación (down-the-hole: DTH).
Recuperación de testigo = diamente = diamantina (diamond drill hole:
DDH).
Aire reverso (circulación reversa; reverse circulation: RC).
Los sondeos de hélice son los más simples, y pueden ser realizados
manualmente o con máquinas montadas en vehículos. Se realizan en terrenos de
fácil penetración, y pueden alcanzar profundidades de hasta unos 60 m, siendo 30
m una profundidad común. El diámetro normal es de unos 5-15 cm:
Realización de un sondeo tipo hélice (auger drilling).
Los sondeos de percusión-rotación son realizados con un martillo accionado
neumáticamente, al que se le imprime un movimiento vertical y rotacional. La
herramienta (martillo) suele ser carburo de tungsteno, permiten diámetros de hasta
20 cm, y pueden penetrar hasta unos 200 m. Dependiendo del tipo de roca, se
pueden perforar hasta unos 100-150 m en unas 8 horas. Si bien su coste es bajo
(comparado con la de recuperación de testigo), la información geológica que
entrega es pobre, ya que ésta consiste tan solo en la gravilla (cuttings) que sube
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por las paredes de la perforación a medida que se inyecta aire a presión por las
varillas (rods). Su principal uso es para la determinación de leyes. Otro problema
que presentan es la contaminación: los materiales que ascienden se pueden
contaminar con otros, de tramos superiores, que han caído por efectos del
movimiento de la varillas:
Percusión-rotación (down-the-hole: DDH). Observe como se inyecta aire a
presión (flechas descendentes) por las varillas (rods). Al llegar al fondo, el
aire transporta en suspensión hacia arriba (flechas ascendentes) al material
desmenuzado (cuttings) que se encuentra en el fondo de la perforación.
Los sondeos con recuperación de testigo son caros pero proporcionan gran
información geológica. Los precios son de alrededor de US$ 100 (€ 110) por metro
perforado. La herramienta de corte es un tubo hueco con una corona de diamante
en la cabeza, siendo los diámetros más comunes: 2.17 - 6.35 cm. Se pueden
perforar hasta 10 m por hora. La herramienta gira y corta un testigo de roca
(testigo) a medida que profundiza. Dicho cilindro de roca queda contenido dentro
del tubo portatestigo. A medida que se profundiza, se van agregando varillas al
sistema. El problema es que cuando el portatestigo está lleno (3 m), hay que
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retirar el varillaje que se ha ido agregando progresivamente. Cuando se han
perforado muchos metros, por ejemplo, más de 100, toma tiempo recuperar el
tubo portatestigo, y recordemos, el tiempo es dinero. Para remediar esto se puede
utilizar un tubo portatestigo conectado con un cable a superficie (wireline core
barrel), pero en ese caso, el diámetro del testigo será inferior.
Esquema del tubo portatestigo.
Al centro, sondeadora DDH.
Los sondeos por aire reverso son muy populares, y están en uso desde los años
70. El sistema permite la recuperación de cuttings por inyección de aire o agua a
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través de un sistema de pared doble, que evita los problemas de contaminación
que se producen en el sistema percusión-rotación. Son de gran velocidad y en
algunos casos pueden ser implementados como sistemas duales RC/DDH.
Aire reverso. Note como el aire/agua entra por un sistema interno de doble
pared (flechas descendentes) y regresa con los cuttings a superficie por el
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interior (flechas ascendentes), lo que evita la contaminación que suele
producirse en el sistema percusión-rotación.
QUÉ SE HACE CON UN TESTIGO? Los primeros estudios se llevan a cabo "a pié
de sondeadora", luego los testigos son enviados a una nave donde se almacenan
y pueden ser estudiados en detalle. Una mitad (sección longitudinal) suele
destinarse para análisis químicos (determinación de leyes). Con la otra mitad del
testigo el geólogo estudiará la litología, mineralogía, en parte algunos rasgos
estructurales, y el RQD
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X. BIBLIOGRAFIA
Evans, A.M. (Ed.). 1995. Introduction to mineral exploration. Blackwell
Science, Oxford, 396 pp.
Marjoribanks, R. 1997. Geological methods in mineral exploration.
Chapman & Hall, London, 115 pp.
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