topografia

1. GEOMECANICA
DOCENTE
CORREO
SEMANA 7: Clasificación general de los métodos de explotación subterránea:

2. Logro
docente
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EL estudiante debe ser capaz de realizar
la Clasificación general de los métodos de
explotación subterránea:.

3. docente
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1.1 Factores característicos del Diseño Geomecánico
DISEÑO GEOMECÁNICO DEL MÉTODO
DE MINADO
Un yacimiento de mineral puede ser minado mediante diferentes métodos de
explotación, por esta razón, la selección y diseño del método de explotación
subterránea debe ser el más apropiado para un determinado tipo de yacimiento.

4. docente
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• Configuración geométrica (dimensiones y forma)
• Disposición y orientación (profundidad, buzamiento y
rumbo)
• Tamaño (masivo, tabular o veta)
• Características geomecánicas (mineral y roca
encajonante)
• Distribución de ley (uniforme, variable, irregular)
• Aspectos ambientales (efectos en la calidad de agua
subterránea, cambios en la topografía, hundimiento,
subsidencia, etc.)
Las principales características y condiciones naturales de un diseño geomecánico
de un método de yacimiento mineral que se consideran en el de explotación
subterránea son las siguientes:

5. docente
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Las características geomecánicas del mineral y de la roca
encajonante influyen en los siguientes aspectos:
• Selección del método de minado
• Dimensionamiento de aberturas y pilares
• Mecanización de las operaciones unitarias
• Sistema de sostenimiento
• Diseño de la estructura de mina
• Dimensionamiento de labores de desarrollo, preparación y
producción
• Capacidad de producción
• Selección del equipo apropiado
• Control y manejo del equilibrio del macizo rocoso luego de
la explotación

6. docente
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Una operación minera debe ser diseñada tomando en cuenta
sus entornos externos e internos. La interacción con los
ambientes externos involucra efectos en la topografía
superficial, régimen del agua superficial y subterránea,
composición química del agua y posibles cambios en la
morfología de la superficie producida por efectos de la
subsidencia. Cada método de minado interactúa de manera
diferente con el ambiente externo, esto debido a la disipación
de los esfuerzos inducidos por las excavaciones que afectan
al macizo rocoso. En general, los métodos de hundimiento
tienen un impacto más pronunciado sobre los ambientes
externos que los métodos que emplean pilares o relleno de
mina.
1.2 Métodos de explotación subterránea

7. docente
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Este documento no tiene como alcance cubrir todos los
aspectos relacionados con el diseño y operación de los
distintos métodos de minado, sino más bien concentrarse en
los aspectos geomecánicos del cuerpo mineralizado y
la roca encajonante que permitan determinar un método de
minado seguro y eficaz. Los métodos de explotación
subterránea de acuerdo a sus características geomecánicas
propuestos por B.G.H. Brady y E.T. Brown (2005), consideran
como criterios para la clasificación de los métodos de minado
los siguientes: Primero se considera la magnitud de los
desplazamientos de la roca circundante y segundo la energía
de deformación almacenada en las proximidades de la
excavación.

8. docente
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La subdivisión que propusieron, agrupa a los métodos de
explotación en tres categorías principales (ver Figura 6-1).
 Métodos sin soporte o hundimiento.
 Métodos naturalmente soportados.
 Métodos artificialmente soportados (con relleno).

9. docente
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Figura 6-1. Clasificación de métodos de explotación según respuesta del macizo
rocoso al minado (B.G.H. Brady y E.T. Brown, 2005)

11. Método con mínimo soporte
o con espacios abiertos
Métodos con soporte
adicional o con relleno
Método por hundimiento o
derrumbes
Cámaras y pilares Corte y relleno ascendente Hundimiento por subniveles
Tajeo por subniveles Corte y relleno descendente Hundimientos por bloques
Cráteres verticales en
retroceso
Almacenamiento provisional
Entibación con cuadros
Tajeos largos
Cuadro.- Clasificación general de los métodos subterráneos

13. CAMARAS Y PILARES

14. CAMARAS Y PILARES

15. TAJEO POR SUBNIVELES

17. MINADO POR CRATERES VERTICALES EN RETROCESO VCR

18. CORTE Y RELLENO

19. ALMACENAMIENTO PROVISIONAL

21. OBJETIVO
El objetivo principal es diseñar un sistema de
extracción apropiado bajo las características
actuales del yacimiento explorado.
Esto puede ser interpretado como el camino
para alcanzar la máxima utilidad de la
operación, pero la decisión se basa en
factores técnicos; por ejemplo,
alta productividad,
extracción total del mineral,
condiciones de trabajo seguro, etc.

22. FACTORES QUE INFLUYEN EN LA
SELECCIÓN DEL METODO DE EXPLOTACION
Los factores que tienen un mayor peso en la
primera etapa de selección son :
• la geometría,
• la distribución de leyes del depósito,
• las propiedades geo mecánicas del mineral y
estéril adyacente.
Mediante el análisis de esos factores se obtendrá
una primera clasificación y ordenación de los
métodos de explotación de explotación para su
aplicación más adecuada desde una perspectiva
netamente técnica.

23. FACTORES QUE INFLUYEN EN LA SELECCIÓN DEL METODO DE
EXPLOTACION
En una segunda etapa se procederá a:
• la evaluación económica, basada sobre un esquema
general de explotación, así como
• el estudio complementario del ritmo de producción,
• ley de corte,
• necesidades del personal,
• impacto ambiental,
• procedimientos de restauración y
• otras consideraciones específicas.
Con todo ello se determina el método de
explotación óptimo y la rentabilidad
económica del mismo.

24. Para seleccionar un método y comenzar con su
anteproyecto, es preciso disponer:
de planos y cortes geológicos
en estos se indicarán:
los principales tipos de roca,
zonas alteradas,
estructuras principales tales como fallas,
estratos, ejes de pliegues, etc.

25. FACTORES QUE INFLUYEN EN LA SELECCIÓN
DEL METODO DE EXPLOTACION
 Condiciones geológicas
 Geometría del yacimiento
 Distribución de leyes
 Características geomecánicas del yacimiento
 Elección del método de explotación subterránea
respecto a cielo abierto
 Análisis del procedimiento numérico de selección.
 Otros factores a considerar.

26. CONDICIONES GEOLOGICAS
Generalmente se refiere a las características geológicas
del mineral y de la roca encajonante.
La investigación geológica llevada a cabo debe permitir,
por un lado:
• la correcta evaluación de los recursos y reservas que
alberga el depósito, pero además,
• debe facilitar información relativa a los principales
tipos de roca, zonas de alteración, principales
estructuras, accidentes tectónicos, etc.
Todo ello debe plasmarse sobre planos y secciones a
escala adecuada con el fin de visualizar e interpretar
fácilmente el yacimiento.

27. Como extensión del estudio en el sentido horizontal se
recomienda mantener una relación: profundidad del
yacimiento/límite del entorno de ½ para explotación por
métodos subterráneos y de 1/3 a ¼ para explotación por
métodos superficiales.
CONDICIONES GEOLOGICAS

29. GEOMETRIA DEL YACIMIENTO
La geometría del yacimiento se define a través
de:
su forma general,
potencia,
inclinación y
profundidad.

30. DISTRIBUCION DE LEYES
La distribución de leyes se define como:
uniforme,
gradual,
diseminada y
errática.

31. 1.- FORMA
- Equidimensional o masivo: Todas las dimensiones son similares en cualquier dirección.
- Tabular.: Dos de las dimensiones son mucho mayor que la tercera.
- Irregular: las dimensiones varían a distancias muy pequeñas.
2.- POTENCIA
- Estrecha : < a 10 m.
- Intermedia : 10 – 30 m
- Potente : 30 – 100 m
- Muy potente : > 100 m
3.- INCLINACION
- Echado : < a 20°
- Intermedio : 20 – 55°
- Inclinado : > a 55°
Cuadro.- Geometría del yacimiento y distribución de leyes

32. 4.- PROFUNDIDAD DESDE LA SUPERFICIE
- Pequeña : < a 150 m.
- Intermedia : 150 – 600 m
- Alta : > a 600 m
5.- DISTRIBUCION DE LEYES
- Uniforme: La ley del yacimiento se mantiene prácticamente constante en cualquier punto
del yacimiento mineralizado
- Gradual o diseminado: Las leyes tienen una distribución zonal, identificándose cambios
graduales de un punto a otro.
- Errático: No existe una relación espacial entre las leyes , ya que estas cambian radicalmente
de un punto a otro en distancias muy pequeñas.
Cont….Cuadro.- Geometría del yacimiento y distribución de leyes

34. Geomecanica del yacimiento
El comportamiento geotécnico de los diferentes
materiales depende básicamente de:
la resistencia de la roca,
el grado de fracturación del macizo rocoso y
la resistencia de las discontinuidades.

35. La resistencia de la roca
La resistencia de la roca es la relación entre la
resistencia de la roca a la compresión simple
y la presión ejercida por el peso del
recubrimiento sobre esta, la que puede
calcularse a partir de la profundidad y la
densidad de la roca.

36. La resistencia de la roca
El espaciamiento entre fracturas puede
definirse en términos de fracturas por metro
o por el RQD (“Rock Quality Designation”). El
RQD es el porcentaje de trozos de testigos
con una longitud superior a 10 cm por metro
de longitud del taladro.

37. La presencia de agua en las fallas geológicas
y zonas de corte, influye significativamente
en la estabilidad de la masa rocosa de una
excavación

38. 1.- RESISTENCIA DE LA MATRIZ ROCOSA (Resistencia a compresión simple Mpa/Presion de
recubrimiento (Mpa)
- Pequeña : < a 8
- Media : 8 - 15
- Alta : > a 15
2.- ESPACIAMIENTO ENTRE FRACTURAS
Fracturas /m. RQD (%)
- Muy pequeño : > 16. 0 – 20
- Pequeño : 10 – 16 20 – 40
- Grande : 3 – 10 40 – 70
- Muy grande : < 3 70 – 100
3.- RESISTENCIA DE LAS DISCONTINUIDADES
- Pequeña: Discontinuidades limpias con una superficie suave o con material de relleno
blando
- Media: Discontinuidades limpias con una superficie rugosa.
- Grande: Discontinuidades rellenas con un material de resistencia igual o mayor que la roca
Cuadro.- Características geomecánicas

40. Cada yacimiento tiene una opción adecuada para su
explotación, la decisión se adopta mediante un análisis
económico; algunas veces se combinan métodos de minería
a cielo abierto con minería subterránea, tal como se hace en
Kamiota mine of California.
En Morenci Mine de Arizona se cambió de explotación
subterránea a cielo abierto.
En Perú, Cerro de Pasco combina minería a cielo abierto con
minería subterránea.
A fin de decidir sobre rentabilidad de estos dos métodos se
puede emplear la relación del “stripping ratio” o relación de
desbroce.

42. • El procedimiento numérico de selección del método de explotación
consiste en asignar a cada uno de estos, calificaciones individuales en
función de las características y parámetros que presentan los
yacimientos.
• En el cuadro N° 1.18, se dan las puntuaciones de cada uno de los
métodos mineros atendiendo a la geometría del deposito y
distribución espacial de las leyes.
• En el cuadro N° 1.14 se observa la puntuación, atendiendo en la
función a la geometría y distribución de las leyes del yacimiento,
• en los cuadros N°1.15, N°1.16 y N°1.17 se recogen igualmente esas
puntuaciones, pero referidas a las propiedades geomecánicas de las
masas de minerales y de las rocas adyacentes del techo y del muro.

43. • Según el grado de aplicabilidad de los métodos mineros,
cada uno de los factores comentados presenta
puntuaciones de acuerdo con el cuadro N°1.18.
• Después de totalizar las puntuaciones, los métodos que
presenten las mayores calificaciones serán los que tendrán
mayores probabilidades de aplicación y con los que se
procederá a cubrir la segunda etapa de estudio.
• En los cuadros N°1.19 y N°1.20 pueden verse un ejemplo
de aplicación y los resultados obtenidos.

44. Cuadro N°1.14.- Clasificación d los métodos mineros en función de la geometría y
distribución de leyes de yacimiento

45. Cuadro N°1.15.- Clasificación de los métodos atendiendo a las características
Geomecánicas zona mineral

46. Cuadro N°1.16.- Clasificación de los métodos atendiendo a las
características Geomecánicas – caja techo

47. Cuadro N°1.17.- Clasificación de los métodos atendiendo a las
características Geomecánicas – caja piso

48. Cuadro N°1.18 Puntaje por método según su aplicabilidad

49. Cuadro N°1.19.- Ejemplo de calificación según el comportamiento geomecánico

50. Cuadro N°1.20.- Resumen de puntuación asignada según el método de explotación

52. Son muchos los factores que, al margen de los puramente
técnicos, vistos anteriormente, pueden influir en la selección
del método de explotación mas adecuado.
Entre los factores que deben ser analizados en etapas de
estudio mas avanzadas se encuentra:
• El ritmo de producción,
• La disponibilidad de mano de obra especializada,
• La hidrogeología, y
• Otros aspectos de índole económico.
Entre otros factores se pueden considerar:
• Valor y distribución de las leyes
• Costo y capital necesario
El estudio de las relaciones
entre la geología y las
aguas subterráneas.
El estudio de los procesos
que rigen los movimientos
de las aguas subterráneas
en el interior de las rocas y
de los sedimentos.

53. Valor y distribución de las leyes
• Si el mineral es rico se optara por un método
que permita la máxima recuperación del
mismo, aunque pueda resultar caro.
• En cambio, para mineral de baja ley es preciso
seleccionar un método de bajo costo aun
cuando por ello se produzcan pérdidas de
mineral.

54. • En resumen para un yacimiento determinado el análisis
económico comparativo entre dos métodos indica que se
puede sacrificar más mineral si el yacimiento es de baja
ley que si es de alta ley.
• Una mineralización errática, en forma de bolsonadas,
lentejones o filoncillos delgados en una roca estéril exige
una explotación selectiva, que se ciña lo más posible a las
zonas ricas que evitar la dilución.
• Si los minerales de la mena y sus leyes se distribuyen
uniformemente sobre la mayor parte del yacimiento, no es
necesario ir a un método selectivo.

55. • El valor del mineral o metal explotado puede fluctuar
dentro de límites muy amplios, los que dependen de las
circunstancias económicas; yacimientos que se
considerarían en una determinada época con baja ley o no
explotables, motivo por el cual fueron abandonados,
pueden resultar factibles de ser beneficiados hoy por
haber variado dichas circunstancias.
• Si una zona mineralizada de baja ley se encuentra próxima
a otra de ley más alta, se debe estudiar la posibilidad de
aplicar un método que permita la recuperación de dicho
mineral de ley baja.

56. Costo y capital necesario
• Está claro que, al elegir un método para
explotar un yacimiento, debe preferirse aquel
de menor costo por tonelada extraída, con el
mayor y más rápido beneficio posible.
• Terminada la primera fase de selección, en la
que se eliminan los métodos que no son
posibles técnicamente, los restantes se
ordenan por orden de precios y costos; varios
autores los han clasificado en orden de menor
a mayor costo:

57. Varios autores los han clasificado en orden de menor a
mayor costo:
• Bloques hundidos (“block caving”)
• Cámaras vacías (“open stopes”)
• Niveles hundidos (“sublevel caving”)
• Cámaras y pilares (“room and pillars”)
• Cámaras almacén (“shrinkage stopes”)
• Rebanadas con relleno (“cut and fill stopes”)
• Rebanadas hundidas (“top slicing”)
• Explotaciones entibadas (“timber supported stopes”).

58. Una vez completada la primera fase del estudio de
selección del método, se debe tener en cuenta:
• el ritmo de producción,
• la disponibilidad de mano de obra,
• consideraciones ambientales y
• casos específicos del yacimiento en estudio.
La influencia del aspecto financiero sólo se
valorizará después de haber reducido el estudio a
los dos métodos más adecuados.

59. El ritmo de producción puede deducirse de acuerdo al
método elegido; sin embargo, a veces las condiciones de la
zona exigen una producción que sea más alta o más baja que
la conveniente para que el método sea rentable. Entonces
hay que tantear una solución de compromiso.
Naturalmente influye:
• el mercado del mineral que se va a explotar,
• la cantidad y la calidad de la mano de obra disponible.
• Las condiciones ecológicas, ambientales, etc.,
tiene cada día más influencia en la selección de los métodos,
la que se detallará más adelante.