10.1 OPEN PIT ESPAÑOL.pdf

Andrew Wetherelt y Klaas Peter van der Wielen
Entre los bancos principales, se dejan bancos de captura para evitar que
el material en cascada comprometa la seguridad en las áreas activas de
una operación. La figura 10.1-1 muestra una geometría simplificada de un
tajo abierto típico, así como la disposición de algunos de los elementos
cruciales con más detalle.
El mensaje subyacente expresado en este capítulo es que una mina
a cielo abierto es un sistema cada vez más complejo e interdependiente
que solo puede optimizarse mediante una cuidadosa coordinación, gestión
y armonización de sus elementos individuales.
Los tonelajes de producción para tajos abiertos van desde menos de
15.000 t (toneladas métricas)/año en operaciones pequeñas de mineral
de hierro hasta más de 360 Mt/año en operaciones grandes de pórfido de
cobre como Escondida en Chile. A partir de 2008, hay aproximadamente
2500 minas de metal a cielo abierto a escala industrial en el mundo, lo que
representa aproximadamente el 52% de todas las operaciones mineras a
escala industrial. El mineral de hierro (44 %), el cobre (38 %) y el oro (15
%) juntos representan el 97 % del volumen total de excavación a cielo
abierto (Raw Materials Group 2008).
Bancos
Los bancos son posiblemente la característica más distintiva de un tajo
abierto. Son cruciales en una operación ya que acomodan las áreas
activas de voladura y excavación. Los bancos se pueden dividir en bancos
de trabajo y bancos inactivos (Hustrulid y Kuchta 2006). Los bancos de
trabajo están en proceso de excavación, mientras que los bancos inactivos
son los remanentes de los bancos de trabajo que se dejaron en su lugar
para mantener la estabilidad del talud del tajo.
El aumento de los costos de extracción, la disminución de las leyes
promedio del mineral, las consideraciones ambientales y una mayor
conciencia sobre la salud y la seguridad son algunos de los principales
desafíos que enfrenta la industria minera en la actualidad (Caccetta y Hill
1999). Estos desafíos enfatizan la necesidad de optimizar la minería,
especialmente cuando se trata de minería a gran escala asociada con
operaciones a cielo abierto.
introducción a la
minería a cielo abierto
GEOMETRÍA A CIELO
ABIERTO La geometría, o diseño, de una operación a tajo abierto se analiza
en esta sección. Las consideraciones principales están en aquellas partes
de la excavación que tienen que acomodar el equipo principal y sus
operaciones, a saber, los bancos, los caminos de acarreo y el sitio de
disposición de estériles. Otros dos temas relacionados con la geometría del
tajo abierto, la expansión del tajo y la transición a la minería subterránea,
también se incluyen en la discusión.
DEPÓSITOS TÍPICOS Por
definición, los cuerpos minerales extraídos a través de la minería a cielo
abierto están ubicados en la superficie o cerca de ella. Aunque la geometría
de los yacimientos varía de un tajo a otro, como regla general se puede
decir que la minería a cielo abierto favorece los yacimientos que se pueden
explotar a gran escala (p. ej., yacimientos extensos con bajas proporciones
de extracción). Los depósitos de pórfido de cobre, como Chuquicamata y
Escondida en Chile, y Bingham Canyon en los Estados Unidos, son
excelentes ejemplos de estos grandes cuerpos minerales de baja ley. Otras
formas comunes de cuerpos minerales incluyen depósitos estratificados y
estratiformes como los depósitos de mineral de hierro de Australia Occidental
y la mineralización del cinturón de cobre de Zambia, diatremas típicos de
kim berlitas (Jwaneng en Botswana) y carbonatitas (Palabora en Sudáfrica),
y stockworks como el Kalgoorlie (Australia Occidental) depósitos de oro.
DEFINICIÓN DE MINERÍA A CIELO ABIERTO
La minería a cielo abierto puede definirse como el proceso de excavación
de cualquier yacimiento de mineral cercano a la superficie mediante una
excavación o corte realizado en la superficie, utilizando uno o más bancos
horizontales para extraer el mineral mientras se descarga el material de
sobrecarga y relaves en un sitio de disposición exclusivo fuera del límite
final del tajo. La minería a cielo abierto se utiliza para la extracción de
minerales tanto metálicos como no metálicos; la aplicación de este método
de extracción en el carbón es menos común. La minería a cielo abierto se
considera diferente de las canteras en que extrae selectivamente el mineral
en lugar de un agregado o un producto de piedra dimensional. La principal
diferencia entre la minería a cielo abierto, comúnmente utilizada en la
minería de depósitos superficiales de lecho profundo, y la minería a cielo
abierto radica en la eliminación de estériles. En la minería a cielo abierto, la
sobrecarga se vierte directamente sobre los paneles extraídos en lugar de
fuera del límite final del tajo, como es típico en la minería a cielo abierto.
Andrew Wetherelt, Profesor Titular de Ing. Minería, Director del Programa BEng Mining Ingrg., Camborne School of Mines, Penryn, Cornwall, Reino Unido
Klaas Peter van der Wielen, Asistente de investigación, Camborne School of Mines, Penryn, Cornwall, Reino Unido
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CAPÍTULO 10.1
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figura 10.1-1 Geometría típica a cielo abierto
Berma
Pendiente total
Carretera de acarreo con
Estiércol
Inactivo
Cara
Mesa de trabajo
Banco
banco esperando
La carretera
Alcantarilla
Mesa de trabajo
Berma
Mesa de trabajo
Corte
La seguridad
Ángulo
Seguridad de pilotes
Ancho
Mesa de trabajo
Ancho
ser arruinado
Captura
Drenaje
Cresta
Altura
Ángulo
Transportar
Laboral
Dedo del pie
diferentes capas
conocidas como bancos de seguridad o hileras) se construyen a lo largo de las
crestas de los bancos de manera similar a las que se encuentran junto a los caminos
de acarreo. El objetivo principal de las bermas es evitar que el equipo retroceda
sobre el borde de una cresta. En general, una berma con una altura igual a la altura
del eje (p. ej., al menos la mitad de la altura de la rueda) del camión más grande
que ingresa a un área no solo es un diseño seguro, sino que comúnmente lo exigen
las normas de seguridad minera.
Las alturas de los bancos suelen rondar los 15 m. El ancho del banco varía
según el tamaño del equipo y el tipo de banco.
Todos estos factores pueden resultar en costos de operación y mantenimiento de
vehículos y carreteras exacerbados. Además, las estadísticas proporcionadas por
el Instituto Nacional para la Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH) muestran que,
en los Estados Unidos, los caminos de acarreo son responsables del 20 % de las
lesiones con tiempo perdido y del 42 % de las muertes en las minas a cielo abierto
(Turin et al. . 2001). Por último, los caminos de acarreo pueden tener un impacto
significativo en los ángulos de los pits y las proporciones de desbroce, según el
diseño y la geometría adoptados. Como tal, el buen diseño y la gestión de los
caminos de acarreo pueden tener una influencia positiva significativa en el historial
de seguridad, la rentabilidad y el impacto ambiental de una mina.
Para ello, es importante que se mantenga una superficie lisa, bien drenada y libre
de rocas. Se pueden usar bulldozers o cargadores frontales para ayudar a la
excavadora principal a mantener buenas condiciones del piso. Además, pueden
aumentar la eficiencia de la excavadora principal remodelando la pila de escombros
para aumentar los factores de llenado del cucharón y posiblemente ayudar en la
extracción selectiva de minerales y rocas estériles. Por razones de salud y seguridad,
las bermas de seguridad (también
• Disminución de la vida útil del camión y
de los neumáticos, • Pérdida de
productividad, • Mala calidad de marcha y
• Generación excesiva de polvo fugitivo.
Al constituir una de las áreas más concurridas de un tajo abierto, los bancos
de trabajo tienen que acomodar grandes excavadoras y camiones de volteo, así
como la pila de escombros formada después de una explosión. Por lo tanto,
mantener la calidad de una superficie de trabajo adecuada es vital para garantizar
niveles aceptables de seguridad y productividad en una excavación activa. Como
se discutió en “Carreteras de acarreo”, es importante equilibrar los requisitos de
mantenimiento con la duración y la intensidad del tráfico. Esto no es menos cierto
para los bancos que para los caminos de acarreo. Los recursos de mantenimiento
del piso, como la capa de rodadura (también conocida como base de la carretera o
revestimiento de la carretera), la mano de obra y el equipo de mantenimiento de la
carretera, deben asignarse de acuerdo con el valor agregado que tienen en la
operación en su conjunto. La importancia de un buen mantenimiento del piso en los
bancos se enfatiza en la investigación de Ingle (1991), que muestra que hasta el
70% de los daños a los neumáticos pueden ocurrir en áreas activas de carga y
descarga.
La Figura 10.1-1 muestra el diseño de un camino de acarreo típico. A la luz de una
tendencia hacia el aumento de la masa bruta del vehículo y la distancia de
transporte, los efectos perjudiciales del diseño, la gestión y el mantenimiento
inadecuados de los caminos de acarreo se están volviendo cada vez más costosos
(Thompson y Visser 2006). Los posibles efectos son
Dependiendo de la geometría de retroceso elegida y el tamaño del equipo, el ancho
de un banco de trabajo puede ser desde 30 ma varios cientos de metros. El ancho
de los bancos de captura es típicamente entre 3 y 5 m, pero puede variar con la
altura total del banco. Por lo general, se incluye una pequeña berma de captura (~1
a 1,5 m) en el borde del banco de captura para mejorar su eficacia en la contención
de desprendimientos de rocas a escala de banco.
Caminos de
acarreo Los caminos de acarreo constituyen un elemento clave de una mina a cielo
abierto, proporcionando la principal ruta de acarreo para el mineral y el estéril desde
las áreas de excavación activa hasta el borde del tajo y más allá.
Thompson y Visser (2006) argumentan que el rendimiento óptimo de una
red de caminos de acarreo solo puede lograrse a través de un enfoque integrado
que incorpore (1) geometría, (2) estructura,
Los bancos de trabajo deben ser al menos lo suficientemente anchos para
acomodar el radio de giro del camión de acarreo más grande más el ancho de la
berma de seguridad (Caterpillar 2006). Sin embargo, idealmente, el banco debe ser
al menos lo suficientemente ancho para permitir que los camiones de acarreo más
grandes despejen la excavadora a toda velocidad.
manual de ingeniería de minería de pymes
858

Polvo
introducción a la minería a cielo abierto 859
• La aplicación de un material de capa de rodadura adecuado, •
Reducción de las velocidades de transporte, • Aplicación regular de
agua o supresores químicos,
y (3) diseño funcional así como (4) la adopción de una estrategia óptima
de gestión y mantenimiento. El diseño geométrico cubre el diseño básico
de los caminos de acarreo con base en criterios de entrada tales como
tipos de camiones, intensidad del tráfico, vida útil del diseño del camino,
materiales de construcción disponibles y costos. El siguiente paso, el
diseño estructural, entra en más detalles, determinando factores como los
materiales necesarios para la construcción de carreteras en función de la
vida útil proyectada y la intensidad del tráfico. El objetivo aquí es garantizar
que el camino de acarreo pueda acomodar las cargas impuestas sin costos
excesivos de construcción o mantenimiento. El diseño funcional se ocupa
principalmente de proporcionar un viaje seguro y amigable con el vehículo
con el mejor rendimiento económico.
El polvo de los caminos de acarreo puede tener un impacto ambiental
considerable, aumentar los costos de operación y mantenimiento, y ser un
peligro grave para la seguridad tanto a corto plazo al reducir la visibilidad
del operador como a través de la exposición a largo plazo, lo que puede causar
La selección y el rendimiento del material de la capa de rodadura son
cruciales durante esta etapa, ya que es el factor de control de la resistencia
a la rodadura, la generación de polvo fugitivo, la calidad de conducción y
las tasas de deterioro de la superficie. El último paso, la adopción de una
estrategia óptima de gestión y mantenimiento, implica desarrollar el
enfoque más rentable para mantener la funcionalidad del camino de
acarreo. Este tema se trata con más detalle más adelante en la subsección
"Mantenimiento y gestión". Para una discusión más detallada sobre el
diseño y la disposición de los caminos de acarreo, se remite a los lectores
al Capítulo 10.6 de este manual.
y
rial, y
La exposición del operador se puede reducir significativamente equipando
las cabinas con equipos de filtración, sellos herméticos y aire acondicionado,
así como aumentando la distancia de seguimiento entre los camiones.
Thompson y Visser (2000) afirman que las medidas de supresión de polvo
más comunes incluyen
Antes de que comience un turno, los operadores deben realizar una
verificación básica del vehículo, probando sistemas vitales como los frenos. Las
reglas de tránsito en los caminos de acarreo varían según la operación; por
ejemplo, los límites de velocidad para los caminos de acarreo varían de 5 a 40
km/h. Es posible que los camiones grandes y cargados en un recorrido cuesta
arriba no puedan alcanzar la velocidad máxima. Para el resto del sitio de una
mina (es decir, talleres, depósitos, trituradoras, etc.), los límites de velocidad
generalmente oscilan entre 10 y 20 km/h. A la luz de las consideraciones de
seguridad, normalmente no se permite el paso de camiones que viajan en la
misma dirección y, en la mayoría de los casos, también está prohibido el paso de
vehículos ligeros. En la mayoría de los demás aspectos, las reglas de tránsito en
el sitio se parecen mucho a las de las vías públicas.
• Condiciones meteorológicas en el sitio de la mina (Thompson y Visser
2000).
Mantenimiento y gestión La
resistencia a la rodadura es la resistencia al movimiento que experimenta un
camión de extracción debido a la fricción. Los principales contribuyentes son
la carga de las ruedas y las condiciones de la carretera y, en menor medida,
la flexión de los neumáticos y la fricción interna. Resistencias mínimas a la rodadura de
daño al sistema respiratorio. Los principales factores que controlan el polvo
de los caminos de acarreo son
La aplicación de una capa de rodadura adecuada debe ser la medida de
control preferida, ya que es una acción preventiva más que mitigadora y
tiene muchos efectos beneficiosos en otras áreas de la gestión y el
mantenimiento de los caminos de acarreo. La factibilidad del riego y los
supresores químicos debe evaluarse a través de un análisis de costo-
beneficio. El riego suele parecer la alternativa más barata, aunque en vista
de su corta eficacia y, posiblemente, de los suministros de agua limitados,
otras alternativas pueden ser más factibles (Thompson y Visser 2000). Los
supresores químicos son más efectivos en la supresión de polvo a largo
plazo que el agua. Sin embargo, dado que los caminos de acarreo de
producción son de naturaleza altamente dinámica, los supresores químicos
generalmente no duran mucho en estos entornos, ya que el riego y la
nivelación continuos disminuyen su eficacia. Además, no mitigan los
efectos de los derrames de material durante el transporte y normalmente
son más costosos. Por lo tanto, el riego y la nivelación continuos son en
muchos casos el principal tipo de supresión de polvo para los caminos de
acarreo de producción, aunque en algunos casos una combinación de
ambos sistemas podría ser la alternativa más viable. Para los caminos
auxiliares que son de naturaleza más permanente, los supresores de polvo
son una alternativa más viable que el riego y nivelación continuos.
Además de las medidas discutidas anteriormente, evitar derrames
también juega un papel importante en la supresión de polvo fugitivo y,
posiblemente más importante, en la prolongación de la vida útil de los
neumáticos. Los supresores químicos no son eficaces para suprimir el
polvo fugitivo generado por los derrames, ya que no se aplican con
regularidad (Thompson y Visser 2000). El riego de los caminos de acarreo
mitigará este problema, pero adolece de los problemas discutidos en el
párrafo anterior. Teniendo en cuenta los inconvenientes del riego y el
efecto que los derrames pueden tener en la vida útil de los neumáticos
(como se explica en la sección "Gestión de los neumáticos" más adelante
en este capítulo), se debe preferir evitar los derrames mediante la
colocación adecuada de la carga por parte de la excavadora en lugar de un riego más r
• Velocidad del viento en la superficie del
camino, • Volúmenes de tráfico y velocidad en el camino de
acarreo, • Distribución del tamaño de las partículas del material de la capa de
rodadura, • Características de construcción del compañero de la capa de rodadura
Diseño general y aspectos operativos de los caminos de acarreo
Dependiendo de la ubicación y el uso, los caminos de acarreo son generalmente
alrededor de 3 a 3,5 y 3,5 a 4 veces más anchos que el tamaño de camión
más grande en las rectas de dos vías y en las curvas de dos vías, respectivamente.
• Buen mantenimiento de caminos de acarreo.
La selección y aplicación de una capa de rodadura adecuada, combinada
con la aplicación regular de agua y supresores químicos, son las opciones
más factibles y efectivas.
Efectivamente, esto coloca el ancho de la mayoría de los caminos de dos
sentidos entre 20 y 35 m, y hasta 40 m en las curvas. Para caminos de
acarreo de sentido único, un ancho de 2 a 2.5 veces mayor que el del
camión más grande es generalmente suficiente. Los grados recomendados
se encuentran entre 1 y 8 y entre 1 y 10 (10 %–12,5 %), pero son posibles
grados más altos cuando se utiliza transporte asistido por carro. Es
importante mantener la pendiente lo más constante posible para que la
operación del camión sea más fácil y eficiente. Donde las velocidades
exceden los 15 km/h, las esquinas se pueden peraltar, aunque el peralte
no debe exceder el 1 y el 10 o el 10% (Caterpillar 2006). Para un mejor
drenaje en tramos llanos se debe considerar una pendiente transversal del
2% con camiones cargados en la parte superior. En pendientes, se requiere
una pendiente transversal mínima. Por razones de seguridad, los ángulos
entre carreteras en las intersecciones deben ser de 90° siempre que sea
posible. Por último, en las secciones de dos sentidos de los caminos de
acarreo se puede construir una berma central. Existe cierto debate sobre
la efectividad de tales bermas: algunas minas las usan; otros los consideran
obstáculos centrales sin valor agregado que pueden causar la degradación de los neumáticos.

860
Preferiblemente, este sitio está lo más cerca posible del límite final del tajo
proyectado, a la misma altura que la excavación oa una menor, para minimizar los
costos de transporte pendiente arriba y mantener el tiempo de ciclo más bajo
posible. Con estas consideraciones en mente, la optimización de la gestión de
estériles en una mina puede tener una influencia positiva considerable en el
impacto ambiental y la viabilidad económica de una mina.
El mantenimiento y nivelación de rutina pueden parecer la mejor práctica, pero
cuando no se toman en cuenta las intensidades de tráfico y los requisitos de
mantenimiento, se hace evidente que esta práctica puede incurrir en costos de
mantenimiento excesivos en secciones del sistema de caminos de acarreo con
intensidades de tráfico bajas. Por lo tanto, los intervalos de mantenimiento óptimos
deben determinarse para las actividades de mantenimiento de caminos de acarreo,
con base en un análisis de costo-beneficio de la relación entre los costos de
mantenimiento y los factores que incurren en costos vehiculares relacionados con
el mantenimiento de caminos, según Thompson y Visser (2003). Concluyen que
equilibrar los intervalos de mantenimiento óptimos para el mantenimiento de los
caminos de acarreo y la supresión de polvo con los recursos disponibles, junto
con la inspección visual o, idealmente, el monitoreo en tiempo real del desempeño
de los caminos de acarreo, debe formar una base sólida para una estrategia
práctica de mantenimiento para todos. caminos de acarreo en un complejo minero.
Cuando se implementa este enfoque proactivo y holístico para la gestión de
caminos de acarreo, se pueden lograr ganancias significativas en los costos de
operación y mantenimiento, así como en los costos de construcción de caminos.
1.5% (ensamblajes radiales y dobles) a 2% (ensamblajes de capa cruzada o de
una sola rueda) se cotizan para camiones de descarga trasera. Las estimaciones
de la resistencia a la rodadura relacionadas con la penetración de los neumáticos
indican un aumento de la resistencia a la rodadura de 0,6 %/cm de penetración
de los neumáticos en el camino de acarreo (Thompson y Visser 2003). Thompson
y Visser también informan que pueden surgir resistencias similares de la deflexión
o flexión de la superficie de la carretera. Como el acarreo es uno de los principales
generadores de costos en una mina a cielo abierto; La reducción de la resistencia
a la rodadura puede reducir considerablemente los costos de capital y operativos.
La sobrecarga se deposita de arriba hacia abajo o de abajo hacia arriba.
Sin embargo, debido a los recursos limitados y los requisitos de mantenimiento
complejos, una estrategia de mantenimiento práctica es más efectiva para mitigar
y prevenir estos defectos.
Además, puede contener sulfuros u otras sustancias potencialmente dañinas para
el medio ambiente. En consecuencia, la selección del sitio más adecuado para el
terraplén de desmonte implica una compensación entre los costos de manejo
relacionados con la eliminación de desmonte y el impacto ambiental del desborde
en un sitio en particular. Minimizar los costos implica seleccionar un sitio de
terraplén sobrecargado en las proximidades de la mina donde el impacto ambiental
sea lo más pequeño posible.
Durante la programación del mantenimiento de los caminos de acarreo, es
importante tener en cuenta la intensidad del tráfico (preferiblemente expresada
como masa bruta del vehículo), la función y la vida útil proyectada del camino, así
como sus requisitos de mantenimiento.
Disposición de sobrecarga La
sobrecarga constituye, por mucho, el mayor volumen de material producido por
la mayoría de las minas a cielo abierto. Dado que la sobrecarga generalmente no
genera ingresos, la manipulación se reduce al mínimo.
1. Medidas de supresión de polvo, 2.
Mantenimiento rutinario de la superficie, 3.
Eliminación de derrames de material, 4.
Reemplazo del material de la capa de rodadura, y 5.
Mantenimiento de la alcantarilla de drenaje y el arcén (Paige-Green y Heath
1999; Thompson y Visser 2003).
Los caminos de acarreo temporales y semipermanentes se ponen en
servicio y se dan de baja durante la vida útil de una mina. Es vital que los costos
de construcción de estos caminos de acarreo se equilibren con su vida útil de
diseño (Thompson y Visser 2003). El gasto insuficiente de recursos en caminos
de acarreo permanentes de alto volumen o el gasto excesivo en caminos de
acarreo de bajo volumen a corto plazo pueden tener efectos perjudiciales graves
relacionados con fallas prematuras, salud y seguridad comprometidas, altos
costos de mantenimiento para caminos de acarreo permanentes , o un drenaje
excesivo de recursos para caminos de acarreo con una vida útil corta y activa.
El material de la capa superficial o de desgaste juega un papel importante
en los requisitos de productividad y mantenimiento de un camino de acarreo y el
equipo que lo utiliza. Por lo tanto, la selección, aplicación y mantenimiento de los
materiales de la capa de rodadura son fundamentales para el buen desempeño
funcional de un camino de acarreo durante su vida útil. Para determinar su
influencia en la funcionalidad general de los caminos de acarreo y los costos de
los usuarios de los caminos, se debe analizar y comparar el desempeño de los
materiales de la capa de rodadura (Thompson y Visser 2006). Tradicionalmente,
la inspección visual de los caminos de acarreo ha sido el método principal para
determinar las necesidades de mantenimiento de los caminos de acarreo. Sin
embargo, los avances recientes en el uso de sistemas de posicionamiento global
(GPS) de alta precisión, comunicaciones y monitoreo de equipos han llevado al
desarrollo de herramientas para la evaluación cualitativa en tiempo real de los
caminos de acarreo por camiones de acarreo. La integración de acelerómetros en
los sistemas de monitoreo de caminos montados en camiones de acarreo puede
proporcionar indicadores cuantitativos de la calidad de los caminos de acarreo y,
como tal, agregar una dimensión completamente nueva a la gestión de caminos
de acarreo (Thompson y Visser 2006).
Todas estas medidas están destinadas a mantener o mejorar la calidad de los
caminos y mitigarán la mayoría de los defectos de los caminos de acarreo.
Algunos de los principales factores que contribuyen a una alta resistencia a
la rodadura y al mal desempeño de los caminos de acarreo son la construcción y
aplicación inadecuadas de la capa de rodadura, así como defectos en los caminos
de acarreo como baches, surcos, material suelto (polvo y piedras), ondulaciones
(comúnmente conocidas como tablas de lavar). ), agrietamiento de la superficie y
drenaje insuficiente. Si estos defectos se dejan desatendidos, pueden reducir la
productividad del camino de acarreo, impedir las operaciones seguras del vehículo
y dañar el equipo. Cinco de las principales actividades de mantenimiento de rutina
para un camino de acarreo son
Ambos métodos se ilustran en la Figura 10.1-2. El vertido final (o vertido de arriba
hacia abajo) de la sobrecarga implica el vertido del material sobre una cara que
avanza. Durante la operación del vertedero, solo se requiere una reelaboración
limitada del material por parte de las topadoras.
El recontorneado comienza después del final de la vida útil del volcado. En el
vertido de potreros (también conocido como vertido de abajo hacia arriba), las
capas de desmonte se apilan descargándolas encima del vertedero, seguidas de
esparcidas por excavadoras para formar capas relativamente delgadas. El
vertimiento de potreros se ve favorecido desde el punto de vista geotécnico porque
permite un mayor control sobre el ángulo de reposo del material vertido y
proporciona una mejor homogeneidad del material y, en última instancia, una
mejor estabilidad (Spitz y Trudinger 2008). Además, el vertido de potreros ofrece
la posibilidad
Otros dos elementos importantes de un camino de acarreo que necesitan
mantenimiento son las alcantarillas de drenaje y las bermas de seguridad.
Similares en tamaño y propósito a las bermas de seguridad en los bancos de
trabajo, las bermas de seguridad se construyen al costado de un camino de
acarreo. Las alcantarillas de drenaje se construyen donde las condiciones
climáticas e hidrogeológicas dictan su utilidad. Se pueden ubicar en el lado de la
pared del tajo del camino de acarreo (p. ej., donde hay una gran afluencia de
agua) o en ambos lados del camino de acarreo (p. ej., para drenaje en áreas de
alta precipitación). La altura suficiente de la berma de seguridad y el mantenimiento
del flujo sin obstrucciones en las alcantarillas de drenaje son esenciales para
garantizar la seguridad en los caminos de acarreo.

de rehabilitación concurrente del terraplén de desmonte y más control sobre la
encapsulación de desmonte potencialmente generador de ácido. La falta de
homogeneidad en el vertimiento de arriba hacia abajo brinda más potencial
para el asentamiento y la creación de zonas de diferente permeabilidad, las
cuales pueden causar una erosión más pronunciada y eventualmente
inestabilidad. Además, la falta de homogeneidad en el tamaño de la roca
también puede fomentar la oxidación de sulfuros y, en consecuencia, el drenaje
ácido de la mina (Departamento de Recursos, Energía y Turismo, Australia
2006). El vertido de potreros no reduce notablemente los tiempos de ciclo de
los camiones (Turin et al. 2001). La principal ventaja del vertido final es que es
significativamente más económico que el vertido en potreros debido a que la
manipulación de la sobrecarga es considerablemente menor tanto durante la
operación como durante la rehabilitación del vertedero. Sin embargo, lo que
es más importante, la descarga del potrero es muy superior en términos de
seguridad porque hay menos riesgo de fallas en los bordes y de que un camión
volquete se caiga por un borde al retroceder. Este punto es ilustrado por Turín
et al. (2001) en un análisis de 10 años de lesiones con pérdida de tiempo y
muertes en terraplenes sobrecargados en los Estados Unidos. Descubrieron
que "retroceder y caerse por un borde" representa el 73% de las muertes en
los basureros. Tres de los principales factores que contribuyen a esto son la
falla del borde (23 %), la falta de una berma o barrera (35 %) y la conducción
a través de una berma o barrera (31 %). Esto no solo muestra que la
construcción adecuada de barreras es vital, sino también que la estabilidad del
vertedero es un factor importante. Además, estas estadísticas destacan que,
desde el punto de vista de la seguridad, el vertido de potreros, con su mejor
geotecnia
La geometría exacta de un retroceso es muy específica del sitio y
depende de una variedad de factores que incluyen la geometría del yacimiento,
los objetivos financieros, las consideraciones geotécnicas, el equipo de
minería, los objetivos de producción y la planificación a largo plazo. Los
retrocesos pueden ser convencionales o secuenciales (McCarter 1992).
Expansión del tajo
La expansión de una mina a cielo abierto se realiza en una serie de fases, a
menudo denominadas retrocesos o recortes. Desde el punto de vista de la
planificación, un retroceso debe tener como objetivo maximizar el rendimiento
financiero de una mina. Al planificar un retroceso, esto significa tener en
cuenta no solo el grado de un material, sino también los costos de desarrollo,
extracción, procesamiento y comercialización (Hall 2009).
control, es la opción preferida. Para aumentar aún más la seguridad en un
terraplén sobrecargado, es una buena práctica que los camiones de acarreo
se acerquen al frente de descarga de izquierda a derecha para que el operador
pueda inspeccionar la berma de descarga y la superficie de descarga en busca
de grietas por tensión. El siguiente paso es detener y hacer retroceder el
camión de acarreo hasta el borde del vertedero, utilizando la berma como
marcador en lugar de un bloque de parada antes de volcar.
Esencialmente, ambos métodos hacen retroceder un caparazón de pozo la
misma distancia horizontalmente; sin embargo, un retroceso secuencial hace
esto a través de una cantidad de bancos activos más pequeños empujados
simultáneamente en varios niveles, mientras que un retroceso convencional
explota toda la extensión horizontal de un nivel de retroceso antes de avanzar
al siguiente nivel. Diferentes zonas de secuencia
861
introducción a la minería a cielo abierto
Angulo de reposo
Drenaje
Original
formando
Superficie
potreros listos
Dedo del pie
Reposo
Fuente: Spitz y Trudinger 2008. figura 10.1-2
Comparación entre vertido de potreros y vertido final
Superficie
Pendiente
Sobre el borde
Regenerado
Nueva capa de escombros
Dedo del pie
Potreros
Alcantarilla
Material vertido
Original
vertido final
Descarga de potreros
Alcantarillas para Recontornear
Ángulo de
Drenaje
recontorneado

862
Las desventajas incluyen una menor flexibilidad en la programación y
combinación, así como una mayor vulnerabilidad a los problemas operativos.
Con respecto a la gestión, el primer desafío es decidir sobre la
factibilidad de la minería subterránea. La mayoría de los métodos de
comparación entre la minería a cielo abierto y la minería subterránea se basan
en el establecimiento de una relación de desbroce de equilibrio y una
comparación del valor presente neto para el próximo retroceso viable a cielo
abierto con el de una mina subterránea. Una vez que se ha demostrado la
viabilidad de la minería subterránea, el próximo tema a decidir es el momento
de la minería subterránea. Hay dos consideraciones principales en el momento
de la transición. En primer lugar, para mantener la continuidad de la operación,
es importante que la mina subterránea pueda complementar y eventualmente
asumir la producción del tajo abierto sin cambios permanentes importantes en
los tonelajes de mineral enviado al molino. Las diferencias entre la ley y la
composición del mineral a cielo abierto y subterráneo pueden complicar este
problema. Por lo tanto, es común una superposición de producción entre la
minería a cielo abierto y la minería subterránea para permitir una transición
suave de la minería a cielo abierto a la minería subterránea. En segundo lugar,
mientras que una transición suave requiere una superposición de producción,
ninguna de las dos operaciones debería comprometer la seguridad de la otra.
El análisis geotécnico debería proporcionar información sobre la interacción
entre las dos operaciones adyacentes. La seguridad en las operaciones de
superficie podría verse comprometida como resultado de la falla del pilar de la
corona o debido a la falla del talud inducida por el hundimiento de la minería
(p. ej., cuando se usa un método de derrumbe).
los retrocesos se dividen por caminos de acarreo. La figura 10.1-3 ilustra las
diferencias entre los retrocesos secuenciales y los convencionales. La
disposición general del tajo se muestra en la parte superior de la figura,
dividida en diferentes zonas de retroceso (Zona A, Zona B, etc.).
después de que se haya alcanzado el límite final del pit. En los últimos años,
varios grandes tajos abiertos, como Palabora, han comenzado la producción
subterránea con otros, como Chuquicamata y la mina Jwaneng de Debswana,
anunciando planes para pasar a la clandestinidad. La transición de la minería
a cielo abierto a la minería subterránea presenta un conjunto de desafíos
geotécnicos, de planificación y de gestión únicos.
Por otro lado, las vibraciones inducidas por voladuras superficiales podrían
comprometer la seguridad subterránea.
Transición a la Minería Subterránea
La parte inferior de la figura ilustra cómo ambos métodos extraerían el
mismo retroceso de manera diferente. La letra en los bloques denota la zona
y el número indica la secuencia de minería (es decir, la minería comienza con
el Bloque D1, luego D2, etc., hasta que se extrae el último bloque).
En algunos casos, especialmente con cuerpos de mineral extensos
verticalmente, puede ser rentable continuar con la extracción por métodos subterráneos.
La ubicación del portal es otra consideración importante en la transición
de la minería a cielo abierto a la subterránea. La mayoría
En un retroceso convencional, toda la actividad se concentra en un nivel
en comparación con múltiples niveles activos en un retroceso secuencial. Esto
significa que los retrocesos secuenciales requieren una planificación más
compleja que los retrocesos convencionales. Sin embargo, desarrollar varias
áreas simultáneamente significa que hay más flexibilidad durante la excavación,
lo que permite un control superior sobre la planificación de la producción y la
mezcla del mineral. Además, como los retrocesos secuenciales contienen
varios bancos activos en el talud del tajo, el ángulo de talud de trabajo es más
bajo que el ángulo de talud final del tajo, que no tiene estos bancos activos
más anchos, lo que resulta en una mejor estabilidad del talud. Los retrocesos
convencionales, por otro lado, son menos complejos de programar y el área
activa más grande en un momento dado permite más caras de trabajo dentro
de un retroceso.
Las voladuras precortadas a menudo se realizan en el tramo final de un
pozo de empuje o de un pozo. Al permitir un mayor control sobre el ángulo de
la cara y el retroceso, se mejora la estabilidad a largo plazo de la cara del pit.
Los retrocesos secuenciales se observan con mayor frecuencia en los tajos
abiertos a gran escala, mientras que los retrocesos convencionales son más
comunes en operaciones poco profundas y de pequeña escala.
D6
E3
D6
Mesa de trabajo
E2
E4
Activo
D1
Zona C Zona D Zona E
E5
D5
E1
D3
E2
D3 E3
Mesa de trabajo
E4
D5
D5
Mesa de trabajo
D4
E4
E5
D5
E2
D4
D5 D6
E2
E4
Activo
Convencional
D6
E3
E2
Activo
E1
E4
E6
E6 D6
D2
E5
D4 D4
D3
Hacer retroceder
E6
E1
D6
E3
Mesa de trabajo E1
Mesa de trabajo
E5
D6
D5 D6
E5
Activo
E3
E4
E1
E3
D5 D6
D3
D6
D5
Activo
E6
E2
E4
E5
E3
D2
E2
Secuencial
E5 E6
E3
D6
Mesa de trabajo
E5
E5 E6
Mesa de trabajo
D2
E3
E2
Activo
E4
E1
E6
E3
Capa superficial del suelo
Hacer retroceder
D3
E6
D5
E6
E2
D5
E4
Mesa de trabajo
E1
E3
E6
D2
Zona A
D3
E1
E1
E4
E2
E5 E6
E3
D6
Activo
D4
E4
E6
E5
D4
C6
D4 D4
E4
Activo
E1
E1
Activo
E2
Zona B
E5
Mesa de trabajo
E2
E1
figura 10.1-3 Retrocesos convencionales y secuenciales

del mineral
Lo que es más importante, es crucial que la estabilidad de la entrada de la mina
subterránea no se vea comprometida de ninguna manera por las operaciones
de superficie. Esto es tan cierto para un portal de declive dentro de un tajo
operativo como para un pozo ubicado cerca de una pared del tajo.
Eliminación de la
capa superior del suelo Después de que se haya marcado el contorno inicial del
pozo, se debe eliminar la vegetación y se debe desviar cualquier curso de agua
superficial fuera del sitio. Dado que la capa superior del suelo es generalmente
excavación libre, los equipos más comunes que se utilizan para remover la capa
superior del suelo son traíllas, bulldozers, cargadores frontales y pequeñas
excavadoras hidráulicas. Las excavadoras se pueden usar para empujar material
sobre pilas para excavar más con cargadores frontales o excavadoras hidráulicas.
Alternativamente, pueden apoyar la operación de los traíllas rasgando el suelo
o empujando las traíllas donde no tienen suficiente tracción. Las motoniveladoras
se utilizan principalmente para aplicaciones de precisión, como la construcción
de carreteras de acarreo. La distancia de transporte es una consideración
importante en la elección del equipo. En distancias de recorrido cortas, las
mototraíllas y excavadoras son más económicas, mientras que una operación
de transporte con excavadora/camión más convencional tiende a ser más
económica en distancias de recorrido más largas.
material consolidado subyacente a la capa superior del suelo y, en general, que
recubre el cuerpo mineralizado. Si la sobrecarga está encapsulada entre dos
capas de mineral, se puede denominar entre carga.
Antes de llegar al lecho rocoso, el suelo expuesto puede ser una gran
fuente potencial de polvo, y es posible que se requiera una cisterna de agua o
un camión cisterna (un camión minero que ha sido adaptado para la distribución
de agua) para suprimir el polvo. En muchas operaciones, se requiere el
almacenamiento de la capa superior del suelo para propósitos de recuperación en
Además, cuando se ubica un portal de declive dentro de las paredes del tajo
abierto, las interacciones del tráfico de superficie relacionadas con ambas
excavaciones deben reducirse al mínimo. Esto incluye no solo mantener las
rutas de transporte para ambas operaciones separadas en la mayor medida
posible, sino también considerar los efectos de las voladuras.
Los primeros dos puntos implican que el manejo de la sobrecarga y los
costos relacionados deben mantenerse al mínimo. Para minimizar los costos
relacionados con el manejo de la sobrecarga, a menudo se explota hasta una
fragmentación más gruesa que el mineral y, en muchos casos, se excava y
transporta con equipos de mayor capacidad. Como resultado, en muchas
operaciones se subcontrata el desmonte de la sobrecarga. Las prácticas de
perforación, voladura, excavación y transporte de material consolidado se
discutirán con más detalle en las siguientes secciones.
1. La sobrecarga no se beneficia y generalmente no generará ningún ingreso.
3. Las características del macizo rocoso a menudo son diferentes de las
Subperforación es el término utilizado para la longitud que se extiende un
barreno más allá del nivel de excavación. Esto se hace para reducir el riesgo de
daños en los equipos como resultado de las malas condiciones del suelo, que a
su vez se rige por las características geológicas y la resistencia del macizo
rocoso. La Figura 10.1-4 muestra una geometría básica de voladura y barreno.
2. Los tonelajes de sobrecarga casi siempre superan los tonelajes de mineral
en una mina a cielo abierto.
La altura del banco generalmente se fija según las características del
yacimiento y las consideraciones geométricas y geotécnicas, y se toma como
punto de partida para el diseño de voladuras. La selección de un diámetro de
perforación adecuado es un proceso complejo que tiene en cuenta una serie de
factores relacionados con los requisitos de producción, las características del
macizo rocoso, las consideraciones ambientales y la selección del equipo
(Hopler 1998). En general, se puede decir que los diámetros de perforación más
grandes se pueden operar con mayores cargas y espaciamientos. Sin embargo,
esto da como resultado una mayor
En algunas operaciones, es posible que la excavación nunca progrese
hacia material consolidado y las prácticas discutidas aquí también pueden
aplicarse a las técnicas de excavación utilizadas para el mineral.
Una vez que se ha asegurado el acceso permanente a la nueva área
minera, puede comenzar la remoción de la capa superior del suelo y la
sobrecarga. En minería, sobrecarga se refiere a todo el material no rentable que
debe excavarse para acceder a un depósito de mineral, incluida la capa superior
del suelo y la sobrecarga. La capa superior del suelo se refiere a la capa de
material no consolidado en la superficie que es adecuada para sostener el
crecimiento de las plantas. Debido a la naturaleza no consolidada de la capa
superior del suelo, a menudo requiere diferentes técnicas de excavación.
Dependiendo del clima, la topografía y la geología del lecho rocoso, la capa
superior del suelo puede variar entre centímetros y decenas de metros de espesor. La sobrecarga se refiere a la
Diseño de
voladuras El diseño de voladuras es el primer y más crucial paso en la
perforación y voladura. En primer lugar, el diseño de voladuras es un proceso
iterativo, en el que factores importantes como la fragmentación requerida, la
producción y la forma de la pila de escombros se utilizan como punto de partida
para determinar el diámetro, la profundidad y la inclinación óptimos del pozo de
perforación, la subperforación y el tipo de explosivo. y tiempo de detonación
(Hopler 1998). Es importante destacar que los costos operativos tanto de la
mina como de la planta de procesamiento están directamente relacionados con
la fragmentación lograda durante la voladura (Bhandari 1997). La altura del
banco y los requisitos de subperforación dictan las profundidades de perforación.
Eliminación de sobrecarga
A menudo se requiere la eliminación de sobrecarga antes de que pueda
comenzar la extracción del mineral. Con respecto al manejo de materiales,
existen tres diferencias importantes entre el mineral y la sobrecarga:
OPERACIONES UNITARIAS
En la minería, las operaciones unitarias se pueden definir como los pasos
básicos necesarios para la producción de material pagable de un depósito, y las
operaciones auxiliares utilizadas para respaldar la producción (Hartman y
Mutmansky 2002). Las operaciones unitarias en un ciclo de producción a cielo
abierto incluyen acceso, perforación y voladura, prácticas de excavación y
métodos de transporte. Las operaciones auxiliares y otras actividades
relacionadas con la producción incluyen el desmonte y la remoción de la capa
superior del suelo, operaciones auxiliares y servicios de mina, y monitoreo y
mantenimiento de equipos.
Perforación y voladura La
perforación y la voladura comprenden las dos primeras de las cuatro etapas
principales del ciclo de producción de una mina a cielo abierto y el método más
común de rotura de rocas. Otros métodos de rotura de rocas, como la rotura
mecánica y los mineros de superficie, generalmente no pueden competir en
términos de tasa de producción o economía y no se discutirán en este capítulo.
Acceso
El primer paso en el desarrollo de una nueva operación minera o retroceso es
obtener acceso al área que se va a minar. Especialmente cuando se trabaja en
áreas remotas, un camino de acceso adecuadamente planificado y diseñado
con capacidad suficiente puede marcar una diferencia sustancial en el éxito
inicial de una nueva operación.
el final de mi vida. En algunos casos, puede ser necesario almacenar por
separado las diferentes capas del suelo y del subsuelo para garantizar la calidad
del material. Según la duración del almacenamiento de la capa superior del
suelo, es posible que se requiera revegetación y control de la erosión.

864 manual de ingeniería de minería de pymes
figura 10.1-4 Geometría de voladura y barreno
donde B denota carga en metros.
fragmentos en comparación con orificios de menor diámetro con el mismo factor de
polvo. Suponiendo una altura de banco fija, Bhandari (1997) da una buena indicación
del diámetro del agujero, D, como
Lo que es más importante, la perforación y voladura es, comparativamente, el método
de trituración más barato. Por lo tanto, lograr una buena fragmentación en esta etapa
temprana puede tener un efecto positivo significativo.
La constante K depende de la fuerza y la densidad del explosivo, así como de
la “explosibilidad” de la roca. Va desde 20 en roca densa con explosivos livianos
hasta 40 en roca liviana con explosivos pesados, pero típicamente se encuentra entre
25 y 35 (Hustrulid 1999). En roca fuerte o en bloques y para lograr una fragmentación
óptima, se deben usar valores conservadores al calcular la carga. Los valores típicos
de la carga oscilan entre 3 m en operaciones a pequeña escala y 10 m en operaciones
a muy gran escala.
Después de establecer un patrón de perforación, se debe ajustar una secuencia
de demora a este patrón. La primera consideración al determinar los intervalos de
retardo es la disponibilidad de caras libres. Una voladura debe iniciarse en la cara
libre y apuntar a maximizar el uso de la cara libre durante toda la voladura. Cuando
ahí
La forma de la pila de escombros requerida por la excavadora es otra
consideración durante el diseño de voladuras. Las pilas de escombros altas y
compactas son generalmente preferibles para las palas de cuerda y las excavadoras
hidráulicas, mientras que las pilas de escombros bajas y planas son mejores para las
cargadoras frontales (Hustrulid 1999). El patrón de retraso, el punto de inicio y el
número de filas son las principales influencias en la forma de la pila de escombros.
Cuanto mayor sea el número de filas en una voladura, mayor será el componente
vertical del movimiento de la roca y mayor será la pila de escombros resultante
(Bhandari 1997).
Los patrones de perforación (p. ej., relación carga/espaciamiento) varían
sustancialmente en tamaño y los patrones se adaptan a operaciones específicas.
Hay muchas formas de calcular el espacio (S) y la carga (B), la mayoría de las cuales
se basan en el diámetro del orificio. Las siguientes reglas se consideran un buen
punto de partida para la estimación del espaciamiento y la carga (Hustrulid 1999):
S = 1,15 #B
La industria minera es cada vez más consciente de los beneficios de lograr una
buena fragmentación durante las voladuras.
El vástago se coloca en la parte superior de la columna explosiva para
garantizar un uso eficiente de la energía explosiva y reducir la sobrepresión del aire.
Los recortes de perforación se utilizan a menudo para despalillar. Esta es una
alternativa económica a la inserción de material de detención especializado, pero es
menos eficiente para contener la energía de la voladura, lo que posiblemente resulte
en resultados de voladura insatisfactorios (p. ej., rocas volantes verticales y bloques
de gran tamaño). Siempre que sea posible, se prefiere el material angular ya que,
por naturaleza, tiende a bloquearse mejor durante el proceso de detonación, lo que
mejora aún más el confinamiento de la presión explosiva. El tamaño apropiado de la
viruta de desmantelamiento se encuentra en el rango del 10% del diámetro del
barreno. Una buena aproximación de la profundidad de despalillado es de 0,7–1 # B,
y suele estar entre 2 y 7 m.
donde H es la altura del banco en metros.
segundo = k # re
donde K es una constante y D denota el diámetro del agujero en metros, y
Al determinar el diámetro del barreno, se debe tener en cuenta que existe una
relación inversa entre el diámetro del barreno y los costos operativos (Bhandari 1997).
Los valores típicos varían de 83 a 350 mm dependiendo de la escala de la operación.
no hay caras libres disponibles (p. ej., un corte en caja o voladura de sumidero), un
corte de diamante es la mejor opción, desplazando la roca hacia arriba. En el caso
de una cara libre, se recomienda un patrón de chevron (patrón en V), aunque también
se puede utilizar un patrón de fila por fila (Bhandari 1997). El ángulo de la V se puede
variar según las condiciones geológicas locales y el resultado de voladura deseado.
Cuando hay dos caras libres, un patrón escalonado generalmente produce los
mejores resultados. Las Figuras 10.1-5 a 10.1-8 muestran diferentes diseños de
voladuras estandarizados con secuencias de detonaciones relativas de las filas.
Existen otros cortes, pero generalmente se usan en aplicaciones más especializadas.
Una vez que se ha establecido una secuencia de retraso, se pueden asignar intervalos
de retraso apropiados a filas o agujeros individuales. En cuanto a los intervalos de
demora, Bhandari (1997) recomienda 3–6 ms/m de carga efectiva (es decir, en el
momento de la voladura y no de la perforación). Aparte del patrón de perforación,
otras consideraciones importantes durante la selección de tiempos de retardo
adecuados son la seguridad de la voladura, la geología, la prevención de cortes en la
superficie, la reducción de vibraciones y los requisitos de fragmentación. Los tiempos
de demora deben adaptarse a las condiciones geológicas prevalecientes, incluso
dentro de la misma operación.
La relación entre carga y espaciamiento, la relación carga/espaciamiento,
puede variar según el patrón de voladura elegido. Los patrones cuadrados (S ~ B)
son fáciles de diseñar pero dan como resultado una mala distribución de carga
(Bhandari 1997).
Los patrones alargados (S > B) son los preferidos en roca de rotura dura y cuando
hay problemas de rotura trasera (Hustrulid 1999). Escalonar un patrón complica aún
más el diseño pero, debido a la distribución superior de la energía de voladura, da
como resultado una mejor fragmentación. Si hay problemas con la ruptura posterior
o cuando se necesita un control superior del ángulo de la cara, se puede realizar el
corte previo con un equipo de perforación más pequeño.
fondo = H / 120
Espaciado
Agujeros de explosión
derivación
Cobrar
Agujeros
precorte
Carga
Explosivo
subperforación

El primer paso para obtener resultados de fragmentación óptimos es adoptar
un diseño de voladura destinado a producir la mejor fragmentación. En general, esto
significa implementar un patrón de perforación con espacios más reducidos
(especialmente una carga más baja) con barrenos de voladura de diámetro más
pequeño y tiempos más precisos, pero el diseño de voladura exacto depende de una
serie de parámetros específicos del sitio. La investigación en curso tiene como objetivo
establecer los factores más influyentes en la fragmentación y cómo el diseño de
voladuras puede orientarse hacia una fragmentación optimizada utilizando estos
factores.
detonadores electrónicos, estos dos avances bastante recientes en perforación y
voladura han hecho posible producir consistentemente una fragmentación óptima
durante una voladura. Estos desarrollos cuentan con la ayuda adicional de la
introducción de software de imágenes que puede analizar la fragmentación del
material volado, lo que permite un enfoque iterativo hacia la fragmentación óptima.
Las fuerzas de tracción y elevación se aplican mediante sistemas hidráulicos o de
polipasto de cadena. Hay disponible una gama de sistemas para monitorear el estado
de la máquina y el proceso de taladrado.
Los equipos de perforación de producción se dividen en equipos de perforación
rotatorios, de martillo en cabeza y de martillo de fondo (DTH). Los equipos de
perforación rotatoria se basan en una fuerza de tracción transmitida a través de una
sarta de perforación rotatoria, generalmente con una broca tricónica para la acción de
corte (Comité de Capacitación de la Industria de Perforación de Australia 1997).
La aplicación de GPS de alta precisión, guía de perforación precisa y monitoreo
de perforación han hecho posible perforar barrenos con muy poca desviación. Junto
con el uso de
impacto en la eficiencia y los costos de los procesos de conminución aguas abajo
(Borquez 2006). Además, una mejor fragmentación permite un mejor uso de la
capacidad del equipo de excavación y transporte en una mina. Además de eso, la
optimización de las voladuras en un sitio específico puede sugerir que se pueden
obtener los mismos resultados usando menos explosivos, y puede reducir la cantidad
de rocas de gran tamaño producidas. Con estas consideraciones en mente, queda
claro que determinar la fragmentación óptima es una función no solo de la efectividad
del proceso de perforación y voladura, sino también de los procesos de excavación,
transporte y trituración aguas abajo.
Los equipos de perforación rotatoria son generalmente más eficientes en roca de
dureza media a dura y en pozos con un diámetro superior a aproximadamente 170
mm. Las profundidades de los agujeros pueden extenderse a más de 80 m en casos
extremos. Los equipos de perforación con martillo en cabeza transmiten la fuerza de
percusión desde el equipo de perforación a través de la sarta de perforación hacia abajo del
Cara
2
Cara
Fuente: Hustrulid 1999.
7
6
2
5
2
Dirección
de lanzamiento
Dirección
de lanzamiento
4
4
7
Montón de estiércol
5
5
9
4
4
1
8
1
3
1
5
6
3
Cara
Cara
6
Dirección
de lanzamiento
Dirección
de lanzamiento
3
6
5
6
7
3
6
2
1
7
3
figura 10.1-7 Escalón de explosión de esquina escalonado
figura 10.1-8 Escalón de voladura de esquina rectangular
Los
equipos de perforación de producción por lo general están montados sobre
camiones o sobre orugas y funcionan con un motor diesel o un motor eléctrico.
figura 10.1-5 cara explosión cheurón escalonado
figura 10.1-6 cara explosión cheurón rectangular

866
excavación La
excavación es la tercera etapa principal en el ciclo de producción de una mina.
Según el tamaño de la operación y el tipo de sistema de acarreo, en las operaciones
mineras a cielo abierto se utilizan palas mecánicas eléctricas, excavadoras
hidráulicas o, en algunos casos, cargadoras frontales grandes.
agujero. Se prefieren para diámetros de pozos de hasta 140 mm, profundidades
de hasta 20 my se utilizan principalmente en operaciones a pequeña escala y
aplicaciones de precisión, como rotura secundaria. La rectitud del pozo y la pérdida
de energía en las uniones de la sarta de perforación son los principales factores
que limitan el uso de este tipo de equipo de perforación para pozos más profundos
y de mayor diámetro. Los equipos de perforación con martillo DTH dependen del
aire comprimido para operar un pistón al final de la sarta de perforación para
proporcionar la acción de percusión. Las aplicaciones comunes incluyen precorte,
drenaje de pozos y otras aplicaciones donde se requiere una alta precisión, aunque
también se utilizan para la perforación de pozos de voladura. Los equipos de
perforación con martillo DTH son el tipo de equipo de perforación más eficiente en
roca dura a muy dura.
Los diámetros de los orificios de perforación para los equipos de perforación con
martillo DTH suelen oscilar entre 140 y 170 mm, y son factibles profundidades de
hasta 40 m. La selección del tamaño de pozo y el tipo de perforación más
adecuados para una operación minera en particular es una función de equilibrar
los costos operativos y de capital proyectados con los requisitos requeridos de
fragmentación de rocas, estabilidad de paredes, control de leyes y producción.
Equipamiento
La capacidad de los cucharones de las palas de cable ha aumentado hasta poco más de 100 t.
Antes de cargar un pozo de voladura, es una buena práctica verificar si hay
agua (estancada o de entrada) y vacíos inesperados y verificar que la perforación
se haya realizado según el patrón planificado, la profundidad del pozo y
Es posible que se requiera una voladura secundaria para romper rocas de
gran tamaño que son demasiado grandes para la trituradora primaria. Mudcapping
y blockholing son los dos métodos de voladura secundaria más comunes.
Mudcapping consiste en moldear un explosivo en una superficie rocosa y cubrirlo
con lodo. El blockholing requiere perforar un agujero en la roca y cargarlo con
cartuchos explosivos. Ambos procesos son caros y pueden producir una
sobrepresión de aire excesiva y rocas volantes. Es esencial poder ver todos los
lados de la roca en el caso de un bloqueo debido a la posible presencia de un fallo
de encendido de la explosión inicial. Alternativamente, se pueden usar martillos
mecánicos para romper rocas de gran tamaño, pero esta técnica a menudo es
ineficiente cuando se trata de tipos de rocas competentes.
Para excavadoras hidráulicas, hay disponibles configuraciones de pala
frontal y retroexcavadora. Las configuraciones de pala frontal se prefieren en
rocas más duras y con paredes rocosas más altas. Las configuraciones de
retroexcavadora permiten una excavación más selectiva y tiempos de ciclo más
rápidos, ya que los ángulos de giro se pueden reducir al cargar un camión en un
nivel más bajo. Los cargadores frontales son la opción preferida para trabajos
especializados donde su movilidad y flexibilidad pueden aprovecharse al máximo.
Los ejemplos incluyen operaciones de mezcla, construcción de carreteras e
infraestructura, trabajo en el espacio confinado de un corte de caída y como apoyo
o respaldo para excavadoras más grandes.
inclinación. Si se encuentra agua, se debe vaciar el pozo; se puede insertar un
revestimiento de polietileno y/o se puede utilizar un explosivo resistente al agua.
El equipo de excavación se puede evaluar en términos de productividad
(toneladas métricas por hora) y eficiencia (costo por tonelada métrica). El factor de
llenado del cucharón es una consideración importante en la productividad general
de una excavadora y depende de la
La fragmentación óptima generalmente se logra cuando los explosivos se
distribuyen de modo que el tercio inferior de la profundidad del pozo contenga la
mitad de la carga explosiva (Hopler 1998). Si se experimentan altos costos de
perforación o problemas con la fragmentación, puede ser ventajoso usar explosivos
o cargas de cubierta más fuertes, o agregar aditivos para aumentar la energía
explosiva (Bhandari 1997). Las combinaciones de tubo de choque, cordón
detonante y línea troncal/fondo de pozo de estos dos sistemas son los sistemas de
detonación de superficie más comunes.
En el rango de tamaño más pequeño (capacidad de cuchara <30 t), las excavadoras
hidráulicas representan casi todos los pedidos y están reemplazando lentamente
a las palas de cable.
La fuerza de excavación neta en las excavadoras hidráulicas es una
combinación de fuerza de arranque o de torsión (cilindros de inclinación del
cucharón), fuerza de la pluma (cilindros de la pluma) y fuerza de empuje (cilindros
del brazo). En las palas de cuerda, la fuerza de excavación neta consiste en la
fuerza de empuje (maquinaria de empuje) y la tracción del cable (maquinaria de
elevación).
Los conectores pirotécnicos de milisegundos son los mecanismos de retardo más
comunes, aunque en los últimos años los detonadores electrónicos han ido
ganando terreno rápidamente debido a la precisión de tiempo de retardo sin igual.
En la mayoría de las aplicaciones, se utiliza un detonador para activar un cebador
o refuerzo que, a su vez, iniciará la carga explosiva.
Generalmente, la perforación y voladura es el cuello de botella en términos
de consumo de tiempo en el ciclo de perforación y voladura. Es absolutamente
esencial para la productividad general de una mina que los volúmenes de las pilas
de escombros sean suficientes para mantener las excavadoras y el sistema de
transporte utilizados al máximo grado en todo momento (Hopler 1998). La
productividad de la perforación depende de la dureza de la roca, la selección del
equipo de perforación y la broca, el volumen de aire de evacuación y la capacidad
del motor. La dureza de la roca es el principal determinante en la capacidad de
perforación de un material, y el equipo de perforación y la barrena deben
seleccionarse para las condiciones predominantes. La capacidad del motor es el
factor más importante para adaptar un equipo de perforación a la capacidad de
perforación del material, ya que determina el par, la velocidad de rotación y la
fuerza de tracción del equipo. El aire de achique, proporcionado por un compresor
a bordo, se usa para limpiar la roca rota del fondo del pozo. El flujo de aire debe
ser suficiente para sacar los fragmentos de roca del pozo, pero no tanto como para
causar una generación excesiva de polvo fugitivo, desgaste de la sarta de
perforación y consumo excesivo de combustible/electricidad.
Las mayores capacidades de cucharón para excavadoras hidráulicas actualmente
disponibles son ligeramente inferiores a las de las palas de cable, con un máximo
de 90 t. Los cargadores frontales normalmente tienen capacidades de alrededor de
36 t, aunque hay modelos más grandes con capacidades de hasta alrededor de 90
t.
Hasta hace poco, las palas de cuerda eran los únicos jugadores en el rango
de 60 a 100 t. Sin embargo, ahora hay varias excavadoras hidráulicas que
compiten directamente con las palas de cable en este rango de tamaño. Las palas
de cuerda siguen siendo el estándar en minas de bajo costo y alta producción
debido a su confiabilidad y larga vida útil. En el rango de tamaño intermedio (30 a
60 t), la elección del equipo depende en gran medida del sitio, optando por la
flexibilidad de una excavadora hidráulica o la confiabilidad de una pala de cable.
Voladuras
El nitrato de amonio-combustóleo (ANFO) es el agente de voladura superficial más
común y económico, seguido de las emulsiones y lodos. Los ingredientes que
componen la sustancia explosiva se transportan al lugar de la voladura en
compartimentos separados de un camión especializado. Por razones de seguridad,
el camión de explosivos generalmente no mezcla los ingredientes que componen
la sustancia explosiva hasta que está en el sitio, cargando los barrenos.

867
Con respecto a las técnicas de operación, generalmente se considera
una buena práctica excavar el material más lejano o más difícil de excavar en
la primera pasada mientras se espera que el camión se posicione.
110 %, y los cargadores frontales grandes generalmente pueden alcanzar
factores de llenado del cucharón entre 90 % y 110 %. Los factores de llenado
del balde de más del 100 % se logran apilando material en el balde.
Las retroexcavadoras son más eficientes en bancos que no superan la longitud
del brazo con ángulos de giro cortos, cargando un camión en un nivel más bajo.
Los pases intermedios se pueden colocar donde el operador lo estime
conveniente y el último pase se puede usar para limpiar el piso.
Alternativamente, cuando las excavaciones todavía están por encima de la
topografía (es decir, en una ladera), se inicia una nueva excavación desde un
camino de acceso sin necesidad de un corte de caída. El espacio de trabajo
confinado en un corte de caída a menudo requiere el uso de una retroexcavadora
desde el nivel superior o un cargador frontal que entre y salga del corte de caída.
Como se muestra en las Figuras 10.1-9 a 10.1-11, los camiones pueden
pasar o detenerse y retroceder hasta una posición junto a la excavadora.
Hustrulid y Kuchta (2006) han escrito una descripción completa de los diferentes
modos posibles de operación de camiones y excavadoras. Según ellos, el
espacio de trabajo disponible, el ángulo de giro necesario de la excavadora y el
tiempo de posicionamiento del camión son las principales consideraciones en
la selección del tipo de operación. Las operaciones de paso son más adecuadas
para cortes paralelos, optimizando la eficiencia al reducir el tiempo de
posicionamiento del camión. Los cortes frontales pueden requerir ángulos de
giro excesivos por parte del cargador, lo que lo hace ineficiente. La desventaja
de las operaciones desde el automóvil es que requieren áreas de trabajo más
grandes e, idealmente, una ruta de entrada y salida separada del área de carga.
Las operaciones de parada y marcha atrás se pueden emplear en combinación
con cortes paralelos y frontales. Requieren menos espacio operativo y son más
eficientes desde el punto de vista de la excavadora. Cuando hay suficiente
espacio en el banco, un camión puede girar sin necesidad de dar marcha atrás.
La adquisición imparcial de muestras, el procesamiento meticuloso de
muestras y el análisis preciso de muestras en una escala de tiempo breve son
claves para un control de leyes efectivo. En operaciones en roca dura, el
muestreo de cortes de barrenos es la opción más eficaz para el control de
leyes, aunque a veces un equipo de perforación se dedica únicamente a la
perforación de control de leyes (Annels 1991). En este caso, el momento de
Alternativamente, un camión puede girar y retroceder hasta su posición junto a
una pequeña excavadora en el corte de caída. La extensión lateral del banco
se realiza mediante cortes frontales o paralelos. Los cortes frontales implican
cortar nichos adyacentes en la pila de escombros en lugar de tener una
excavadora que se mueva con la pila de escombros paralela a la pared del
banco como se hace en los cortes paralelos (Hustrulid y Kuchta 2006).
Los requisitos y prácticas de control de calidad dependen en gran medida
del producto. Primero, el precio de la materia prima controla las implicaciones
de la pérdida de mineral, y la gerencia tiene que justificar los gastos adicionales
relacionados con la extracción selectiva.
cobertura del camión, "capacidad de excavación" del material, habilidades del
operador y fuerzas netas de excavación de la excavadora. Otros factores
importantes para lograr una productividad y eficiencia aceptables de las
excavadoras son hacer coincidir los camiones con los tamaños de las
excavadoras (idealmente, tres o cuatro pasadas de carga), seleccionar la
excavadora correcta para la altura del banco y proporcionar suficiente espacio
de trabajo para que la excavadora y los camiones operen ( Hustrulid y Kuchta
2006).
En segundo lugar, el mayor rendimiento del molino debido a la menor dilución
debe justificar cualquier acción adicional requerida durante los procesos de
extracción. Por último, el estilo de mineralización, a menudo específico de un
producto básico, dicta si el control de ley se orienta más hacia la discriminación
de mineral/roca estéril o si se enfoca en el control de ley y acopio (Davis 1992).
Prácticas de excavación
La excavación de un nuevo nivel a menudo comienza con un corte de caída.
Algunas de las principales pérdidas de productividad de las excavadoras
son el tiempo de inactividad mientras esperan los camiones, la reubicación de
la excavadora (especialmente con palas de cuerda), las habilidades deficientes
del operador, las malas condiciones de excavación (es decir, roca mal
fragmentada, material húmedo, malas condiciones del suelo, pila de escombro
incorrecta forma y dimensiones) y el tiempo de inactividad no planificado. Para
los cargadores frontales, existen requisitos adicionales de buen mantenimiento
del suelo y buen drenaje para evitar daños excesivos en los neumáticos.
Esto solo es necesario cuando no hay un equipo de apoyo dedicado para la
limpieza del piso. La colocación correcta de la carga es crucial para evitar
derrames y el desgaste excesivo del camión. Idealmente, las cargas se centran
en la línea central de la carrocería (longitudinalmente) por encima de los
cilindros de elevación del camión (lateralmente) sin material en la cabecera y
suficiente espacio libre en los lados y en la parte trasera (Caterpillar 2006).
Teniendo en cuenta la carga óptima de camiones volquete, un fabricante de
equipos originales (OEM) recomienda lo que ellos llaman la política de carga
útil 10/10/20. Esta política establece que “no más del 10 % de las cargas puede
exceder el 10 % de la carga útil objetivo y ninguna carga puede exceder el 20
% de la carga útil objetivo” (Caterpillar 2006). Los tiempos de ciclo promedio
varían de 25 a 27 segundos para palas hidráulicas en configuración de
retroexcavadora y pala frontal, respectivamente, a un promedio de 35 segundos
para palas de cuerda y 38 segundos para cargadoras frontales grandes
(Caterpillar 2006). En roca bien fragmentada, las palas de cable suelen tener
factores de llenado de cucharón de alrededor del 100 % al 105 %; para las
retroexcavadoras, esto se encuentra entre el 80 % y el 105 %.
Control de leyes, reconciliación y minería selectiva
Históricamente, la minería a cielo abierto se ha considerado un método de
minería a granel con baja selectividad. Sin embargo, una tendencia global hacia
condiciones de minería a cielo abierto cada vez más desafiantes, combinada
con la necesidad de controlar los costos y optimizar el rendimiento del molino,
ha acentuado la necesidad de una fragmentación óptima, una minería selectiva
y una mejora en el control de ley. En línea con esta necesidad, los avances
tecnológicos hacen cada vez más factible la minería selectiva al disminuir las
unidades de minería selectiva: el volumen mínimo de material que puede
extraer una excavadora sin una dilución significativa. El objetivo final del control
de ley y la minería selectiva es garantizar una alimentación constante del
molino, así como minimizar la pérdida y dilución del mineral. Dependiendo de la
operación, las ganancias del control de ley mejorado, la reconciliación de ley y
la minería selectiva pueden ser mayores que las de cualquier otra mejora
operativa y, como tal, merecen una atención minuciosa (Sinclair y Blackwell
2002).
Una programación cuidadosa puede aumentar la productividad al reducir el
tiempo de inactividad y el tiempo de reubicación de la excavadora. La reducción
de los tiempos de ciclo de la excavadora también puede mejorar notablemente
la productividad de una operación minera. Para ilustrar este punto, en una
operación típica, con todos los demás factores sin cambios, una reducción del
5 % en el tiempo del ciclo de la excavadora puede equivaler a hasta 40
camiones cargados adicionales por día. La implementación de mejoras en la
duración del ciclo sugeridas por el personal, los OEM o los consultores es
crucial para capitalizar las posibles reducciones de la duración del ciclo. Entre
las posibles mejoras se encuentran un mejor mantenimiento de las condiciones
del piso, capacitación adecuada de los operadores y un diseño de voladura
optimizado para excavadoras para garantizar la fragmentación y la forma
correctas de la pila de escombros. Además, los fabricantes de excavadoras
desempeñan un papel fundamental en la provisión de avances tecnológicos,
como un mayor rendimiento del motor, supervisión y automatización para reducir los posibles

868
Dirección de
Cargado
Ventaja
Camión
Excavador
Camión vacío esperando
para ser cargado Cargado
camión siendo
figura 10.1-9 corte frontal
figura 10.1-11 Funcionamiento en paralelo de parada e inversión
figura 10.1-10 Operación de paso
Excavador
Camión vacío a la espera de
ser cargado
camión siendo
Cargado
camión cargado
Excavador
Cortes futuros
Reposicionamiento
Dirección de
El camión se detiene y
vuelve a su posición
Ventaja
camión siendo
Excavador
Cargado
Camión vacío a la espera
de ser cargado
Cargado
Camión
Fuente: Hustrulid y Kuchta 2006.

869
La viabilidad económica del IPCC depende de la producción, la duración de la
operación y la distancia y elevación vertical de la ruta de transporte.
la adquisición de muestras es crucial debido al riesgo de contaminación durante la
perforación. Las operaciones de extracción de material no consolidado a menudo
emplean una zanjadora continua (comúnmente conocida como zanjadora) para
producir muestras. Los mejores resultados se obtienen cavando zanjas en ángulo
recto con respecto a la orientación predicha del cuerpo mineralizado. Los resultados
de las muestras se deben usar para modelar las distribuciones de ley en el software
de planificación o geoestadística, teniendo en cuenta la unidad de minería selectiva
mínima de una excavadora.
Aparte de la discriminación de mineral/roca estéril y la asignación de leyes
metalúrgicas al material, el control de leyes también proporciona una base para la
reconciliación de las cifras de producción de molinos, modelos geoestadísticos y
tonelajes y leyes de producción de pozos (Davis 1992). Las discrepancias entre la
producción de la mina y la producción del molino pueden servir como indicación de
un rendimiento deficiente de la mina o del molino, falta de comunicación entre los
diferentes departamentos de una mina, error de muestreo, error de laboratorio o
errores en el modelo geoestadístico.
Camiones Las capacidades de carga útil de los camiones de acarreo de bastidor
rígido oscilan actualmente entre unas 25 t y poco más de 360 t. Según el tamaño y
el fabricante del camión, se puede elegir entre sistemas de accionamiento mecánico
o eléctrico. Los sistemas de accionamiento mecánico utilizan un motor diésel en
combinación con un tren de potencia mecánico, mientras que los sistemas diésel-
eléctricos se basan en un alternador alimentado por diésel para generar electricidad
para los motores eléctricos (principalmente CA).
Los sistemas de CA diésel-eléctricos dominan los camiones de mayor tamaño (>150
t de carga útil), mientras que las capacidades de carga útil para los ADT generalmente
no superan las 50 t.
Sobre la base de los modelos producidos, se puede proporcionar una demarcación
clara del mineral y la roca estéril en las áreas operativas activas, a menudo mediante
banderas o estacas de colores. Colgar cintas de colores en la cara puede ayudar aún
más a los operadores de excavadoras a discernir el mineral y la roca estéril.
El siguiente paso en el control de ley es la extracción selectiva de material. Se
debe hacer una distinción entre material de excavación libre (p. ej., lateritas) y material
consolidado, porque la perforación y la voladura agravan las pérdidas potenciales de
mineral y la dilución (Davis 1992). En material de excavación libre, las excavadoras
suelen trabajar a través del rumbo del cuerpo mineralizado. Los flitches se refieren a
los escalones o "ascensores" delgados en los que se extrae un banco. Según la
geometría del yacimiento y la unidad mínima de extracción selectiva de una
excavadora, pueden ser tan pequeños como 1 m, aunque 2,5 m es un tamaño más
común. Idealmente, las porciones mineralizadas del flitch se eliminan antes que la
roca estéril. Para minimizar el riesgo de dilución y pérdida de mineral en una
operación de perforación y voladura, es importante inhibir la mezcla excesiva y el
movimiento del material volado. Cuando una voladura completa se ubica en el
mineral, el espacio y la carga se pueden reducir para aumentar la fragmentación y,
posteriormente, reducir los costos de trituración. Alternativamente, cuando una
voladura solo rompe roca estéril, los espaciamientos mayores y las cargas más
grandes reducen la fragmentación y disminuyen los costos de producción. Si el
mineral y la roca estéril se entremezclan en un nivel de subexplosión, se explotan
juntos antes de la demarcación de ambas zonas. Las excavadoras se pueden usar
para separar el mineral y la roca estéril antes de excavar, aunque esto puede resultar
en un "manchado" del mineral o del margen de la roca estéril.
Sistemas de transporte
La cuarta y última etapa principal del ciclo de producción en una mina es el transporte.
Los camiones de transporte de estructura rígida han dominado el transporte en las
operaciones mineras a cielo abierto durante décadas, aunque en algunos casos los
camiones volquete articulados (ADT) han demostrado ser una alternativa viable y, a
veces, todavía se utiliza el transporte por ferrocarril. Además, las distancias de
transporte más largas en muchos tajos grandes, los problemas de disponibilidad con
los camiones de acarreo y las mejoras en la tecnología han reavivado el interés en la
trituración y el transporte dentro del tajo (IPCC).
Los tiempos de ciclo del camión dependen del tipo de excavadora, la
capacidad del camión y la distancia de transporte. Suponiendo que la capacidad del
camión y la excavadora coincidan bien y que las condiciones de excavación sean
buenas, los camiones se pueden cargar en aproximadamente 100 a 180 segundos,
aunque esto puede ser más largo para los cargadores frontales. La localización en la
excavadora suele tardar entre 40 y 60 segundos.
Otras consideraciones en la productividad de los camiones de volteo son el
rendimiento de los caminos de acarreo, las condiciones del piso en las áreas activas
de carga y descarga, y la retención de material en la plataforma del camión.
En cualquier caso, es importante supervisar de cerca las excavaciones para
garantizar el envío correcto de los camiones y, posiblemente, para discernir
visualmente los contactos entre el mineral y la roca estéril durante la excavación.
Después de cargar el mineral en un camión, debe enviarse al vertedero o al acopio
correcto. El uso de sistemas de despacho de equipos modernos ayuda enormemente
a enviar camiones al destino correcto.
Los camiones de estructura rígida, posiblemente en combinación con el
acarreo asistido por trole, son la opción preferida para el acarreo en la mayoría de
las minas a cielo abierto. En comparación con los ADT, son muy superiores en
capacidad de carga útil, alcanzan mejores velocidades en la mayoría de las
condiciones de la carretera y tienen menores requisitos de mantenimiento. Sin
embargo, en ciertos casos, como operaciones a pequeña escala y operaciones que
luchan por mantener las condiciones adecuadas de la superficie, la flexibilidad y
versatilidad de los ADT pueden generar dividendos. Los sistemas IPCC son otra
alternativa al transporte por camión convencional.
El rendimiento deficiente de los caminos de acarreo (p. ej., defectos en los caminos
de acarreo y alta resistencia a la rodadura) puede reducir la productividad y la
confiabilidad de los camiones de volteo. Del mismo modo, las malas condiciones del
piso en las áreas activas de carga y descarga (por ejemplo, bancos y basureros)
también pueden afectar la productividad y la confiabilidad de los camiones basculantes
y especialmente de sus llantas. En ambos casos, la gestión de las condiciones del suelo en un
En el sistema altamente interactivo de la mina a cielo abierto actual, la
productividad del sistema de acarreo depende en gran medida del desempeño de
otras actividades en la mina, en particular el mantenimiento de la vía de acarreo y el
vertedero y la eficiencia de la excavadora. Por esa razón, los problemas con la
productividad y la confiabilidad de los camiones de acarreo a menudo se pueden
atribuir al desempeño deficiente de otras partes de la operación. La interdependencia
operativa de los camiones de acarreo y las excavadoras sale a la luz durante la
sincronización de su uso y durante la carga. La programación de la producción puede
reducir los tiempos de inactividad de camiones y excavadoras. El monitoreo de la
carga útil y la buena comunicación entre los operadores de camiones y excavadoras
son importantes cuando se trata de lograr una carga óptima. De manera similar, se
requiere una buena capacitación del operador, así como un alto grado de coordinación,
comunicación y confirmación visual por parte de la excavadora y el operador del
camión para una adecuada ubicación del camión. Idealmente, los operadores de
excavadoras deberían comunicar la posición correcta de un camión al operador del
camión, en lugar de confiar en el juicio de este último para colocar el camión en el
lugar correcto. La buena comunicación es especialmente crucial cuando se detectan
dos camiones. Este método tiene el potencial de reducir el tiempo de inactividad de
la excavadora y el camión, pero es más complejo que las operaciones de detección
única o de paso. Por último, el despacho efectivo puede maximizar el uso de
camiones y excavadoras al proporcionar una mejor sincronización entre los dos.

870
Las velocidades más altas de los camiones de acarreo, más tracción y las rutas muy
fijas aumentan la posibilidad de surcos y otros defectos en los caminos de acarreo. Los
principales efectos adversos de esto son la reducción de la productividad y posiblemente el
daño del pantógrafo cuando los camiones son rechazados de la línea de trolebuses. Por lo
tanto, el mantenimiento de los caminos de acarreo es aún más importante en los caminos
de acarreo asistidos por troles.
Transporte asistido por trole
Los camiones de transporte asistidos por trole son camiones de transporte que han sido
adaptados del sistema diesel-eléctrico estándar a un sistema que se basa en pantógrafos
para conectarse a una línea aérea electrificada para el suministro de energía. Históricamente,
el uso de este sistema se ha concentrado en el sur de África, pero con el aumento de los
precios del diésel, el interés en el transporte asistido por trolebús desde otras partes del
mundo está aumentando. Las principales infraestructuras que deben instalarse para el uso
del transporte asistido por trole incluyen las líneas aéreas, los paquetes de conversión de
camiones y las subestaciones de trole. Estos paquetes de conversión se pueden instalar en
la mayoría de los camiones diesel-eléctricos.
para determinar los posibles ahorros relacionados con el transporte asistido por trole son el
tamaño de la flota de camiones, la vida útil diseñada de una rampa, la elevación vertical de
la ruta de transporte y las densidades de tráfico. Como tales, los sistemas de carros no son
adecuados para todas las operaciones. En primer lugar, la cantidad de kilómetros de
asistencia con trolebús debe ser lo suficientemente grande como para compensar las
inversiones adicionales requeridas para la infraestructura de asistencia con trolebús. Esto es
más probable en minas grandes con una larga vida útil y una extensa flota de camiones de
acarreo diesel-eléctricos. En segundo lugar, la diferencia entre los costos de combustible y
los costos de electricidad debe justificar la transición al transporte asistido por carro. Por
último, el acarreo asistido por trole reduce inherentemente la flexibilidad de un sistema de
caminos de acarreo al fijar las rutas de acarreo. Por lo tanto, el acarreo asistido por trole es
económicamente más atractivo para minas extensas con caminos de acarreo largos,
permanentes y cuesta arriba y una gran flota de camiones en regiones con altos costos de
diésel en relación con los costos de electricidad.
Manejo de llantas Las
llantas son un componente básico de un camión de volteo y en los últimos años la escasez
de llantas ha sido un gran desafío para la industria minera. Prolongar la vida útil de las llantas
puede resultar en grandes ahorros, considerando que las llantas todoterreno para volquetes
grandes pueden costar más de $50,000 (estimación de 2009), mientras que el tiempo de
inactividad excesivo de los camiones puede resultar en costos aún más altos.
El mayor suministro de energía de la línea aérea, en comparación con un generador
diesel basado en un camión, permite el uso máximo de la capacidad del motor eléctrico en
un camión. Como resultado, son posibles tiempos de ciclo reducidos y, en consecuencia, se
pueden reducir las flotas de camiones. Esto permite aumentar la productividad y posiblemente
reducir los costos de inversión de capital relacionados con la compra de menos camiones.
Además, como el motor diésel funciona al ralentí mientras se encuentra en la asistencia del
carro, el consumo de combustible y, en última instancia, el tiempo entre las revisiones del
motor se pueden reducir significativamente. Por último, la energía se puede recuperar en la
red de suministro de carros cuando los camiones se desplazan hacia abajo.
Sistemas de trituración y transporte en tajo Los
sistemas IPCC generalmente se basan en trituradoras giratorias, de impacto, de cono o de
mandíbula para alimentar una cinta transportadora terrestre que transporta material al molino
o al terraplén de sobrecarga. Se pueden clasificar en sistemas móviles y semimóviles. Los
sistemas móviles están montados sobre orugas y, a menudo, son alimentados directamente
por una excavadora. Con capacidades inferiores a 1.500 t/h, estos sistemas suelen
encontrarse en pequeñas minas o canteras a cielo abierto.
Solo se pueden mover con equipo especializado, de ahí el nombre semimóvil. Con
capacidades mucho más altas (hasta 14.000 t/h) que los sistemas completamente móviles,
estos sistemas son adecuados para minas con tonelajes de producción muy grandes.
Los sistemas semimóviles se basan principalmente en trituradoras giratorias alimentadas
directamente desde camiones o desde alimentadores de plataforma alimentados por camiones.
La reciente adopción de los accionamientos de CA ahora permite que los camiones se
conecten y funcionen con la asistencia del trole a velocidades variables, anulando una de las
principales desventajas del pasado cuando dependían de los accionamientos de CC.
Además, los sensores ahora pueden ayudar a los operadores a permanecer debajo de la
línea aérea.
La configuración de cinta transportadora más común es una cinta transportadora
estándar de tipo canal. Sin embargo, este tipo de cinta transportadora tiene radios de curva
limitados (mínimo de ~400 m para grandes sistemas transportadores terrestres) y ángulos
de pendiente (máximo de 16° a 18°) que puede escalar. Los transportadores de tubería son
un desarrollo relativamente reciente que se utiliza para negociar curvas más cerradas.
Básicamente son cintas transportadoras de caucho plegadas en forma de tubo con rodillos
locos. Como los rodillos restringen la banda desde todos los lados, se pueden negociar
curvas mucho más cerradas. Otra ventaja es la reducción de derrames y generación de
polvo fugitivo. La desventaja de un transportador de tubería es su capacidad limitada. Para
superar la limitación del ángulo de la pendiente, los transportadores se pueden conducir
hacia arriba en curvas o se puede excavar una zanja dedicada para la cinta transportadora
en el ángulo deseado. Alternativamente, se puede usar uno de los varios sistemas
transportadores de ángulo alto, como el diseño de sándwich o el diseño de elevación de
bolsillo. El diseño de sándwich, como el nombre
En conclusión, se puede decir que el acarreo asistido por trole puede ser
económicamente viable, especialmente ahora que los avances tecnológicos han resuelto
algunas desventajas de los sistemas de troles relacionadas con CC. Sin embargo, debido a
las circunstancias específicas de la mina, la viabilidad económica de los sistemas de troles
debe evaluarse mina por mina.
manera similar a la de los caminos de acarreo puede tener un impacto positivo en el
rendimiento del camión de acarreo. Además, la retención de material tanto en el cucharón
de la excavadora como en la plataforma del camión puede representar un desafío para las
operaciones, especialmente en condiciones árticas o donde el material tiene un alto contenido
de arcilla o humedad. La adaptación del diseño de la cama del camión (p. ej., tapetes de
goma o circulación de gases de escape a través de la caja para evitar el congelamiento)
puede aliviar este problema.
Más del 80% de los neumáticos fallan antes de desgastarse. De todas las fallas,
aproximadamente el 45% son causados por cortes de material derramado y el 30% por
impactos con grandes fragmentos de roca (Caterpillar 2007). Mantener la presión de inflado
correcta, mantener buenas condiciones del piso y asegurar un buen manejo del camión y el
conocimiento de los neumáticos por parte de los operadores en toda la mina son algunos de
los aspectos principales que pueden aumentar la vida útil de los neumáticos. Para los
operadores de camiones, especialmente cuando se trata de eliminar los derrames, es crucial
una buena comunicación entre los operadores de camiones y el departamento de
mantenimiento de carreteras. El análisis de las llantas de desecho y el monitoreo del
desempeño de las llantas pueden proporcionar información valiosa sobre las causas de las
fallas de las llantas y la posible prevención de las fallas prematuras de las llantas. Además,
como respuesta a la escasez de neumáticos, varios de los principales fabricantes de
neumáticos ahora ofrecen sistemas de gestión de neumáticos. Estos sistemas utilizan
software, sensores integrados en los neumáticos y dispositivos de control de neumáticos
portátiles dedicados para medir y comparar el rendimiento de los neumáticos.
No existe una forma genérica de determinar si una operación se beneficiaría
económicamente de un sistema de asistencia con carrito.
Los ahorros relacionados con el uso de trolley-assist son directamente proporcionales a la
cantidad de kilómetros recorridos en la línea de trolley-assist por toda la flota de camiones
(Hutnyak Consulting, comunicación personal). Otros factores importantes a considerar

Con muchas excavadoras grandes que funcionan con electricidad, el
sistema de energía es, sin duda, el servicio minero más importante. La
electricidad puede ser suministrada por una empresa de servicios públicos (a
menudo más económica) o por un generador en el sitio (en áreas remotas). Por
lo general, un sistema de distribución primaria a tajo abierto consta de un bus de
anillo o tubería principal que encierra parcial o completamente el tajo. El voltaje
de distribución es normalmente de 4,16 kV, pero a veces se usan 7,2, 6,9 o 13,8
kV (Morley 1990). Los lazos radiales completan el circuito desde el bus hasta las
casas de maniobras ubicadas en el tajo. Cuando es necesario, se emplean
subestaciones donde los voltajes de los equipos son más bajos que el bucle de
alimentación principal. La distribución de energía evoluciona a lo largo de la vida
de una mina; las subestaciones y otros componentes del sistema de distribución
de energía son móviles para que puedan seguir a los equipos de minería a una
nueva área de trabajo. Más detalles sobre las fuentes de alimentación de la mina
se encuentran en otras partes de este manual.
Además, las operaciones que utilizan IPCC son menos propensas a la
escasez de neumáticos, equipos o mano de obra. Otras ventajas sobre los
sistemas convencionales de transporte por camión incluyen menores emisiones
de carbono y mayor seguridad. La reducción resultante en los costos totales de
minería ha llevado a un renovado interés en el IPCC. El IPCC, especialmente
los sistemas semimóviles, reduce la flexibilidad de una operación minera con
respecto a la expansión del tajo y los retrocesos. Además, los movimientos de la
trituradora y el tiempo de inactividad no planificado de la cinta transportadora
pueden tener un impacto grave en la productividad general del sistema. La
selección cuidadosa de las ubicaciones de las trituradoras debería minimizar el
tiempo de inactividad debido a la reubicación de las trituradoras.
Una estructura de comunicaciones bien implementada en una excavación de
superficie puede mejorar la seguridad, la eficiencia y la productividad al permitir
el despacho y el monitoreo en tiempo real de los equipos de minería, así como
las comunicaciones de voz y video.
Muchas minas a cielo abierto grandes tienen una o más ambulancias, un camión
de bomberos o equipo de extinción de incendios, y algunas tienen camiones de
rescate avanzados con cuadrillas altamente capacitadas disponibles las 24 horas
del día para responder a emergencias. Muchas operaciones también tienen
pistas de aterrizaje o helipuertos para servicios de emergencia de vuelos de vida
si es necesario.
La gestión del agua en el tajo, la iluminación y la infraestructura de
comunicación son otros tres servicios importantes de la mina. Los beneficios de
la gestión eficiente del agua en el tajo se analizan en la sección “Gestión del
agua en el tajo” de este capítulo. Los reflectores son importantes ya que permiten
la producción las 24 horas del día, lo que aumenta notablemente la productividad
en una mina a cielo abierto moderna, especialmente en latitudes altas.
Las ventajas de los sistemas IPCC se obtienen mejor en tajos abiertos
grandes y de alto volumen con una larga vida útil de la mina. Sin embargo,
independientemente de la vida útil y el tamaño de la mina, la materialización de
los posibles ahorros de costos aún requiere un estudio de factibilidad económica
detallado que incorpore aspectos operativos, geológicos y económicos
específicos del sitio.
sugiere, sándwiches de materiales entre dos cintas transportadoras mantenidas
en su lugar por los ociosos. El diseño de elevación de bolsillo se basa en que el
material se transporta en bolsillos creados al arrugar el cinturón.
Todos los principales fabricantes de equipos originales incluyen un paquete
básico de gestión de máquinas con sus equipos. Su función más importante es
monitorear el estado de las funciones vitales de la máquina, como el tren de
potencia, la suspensión y los frenos, para detectar condiciones anormales o
fallas inminentes. Al permitir proactivo en lugar de
Como se mencionó anteriormente, la viabilidad económica de IPCC
depende de los tonelajes de producción, la duración de la operación, la distancia
de transporte y la elevación vertical. Como regla general, se puede decir que si
la producción supera aproximadamente las 100.000 t/d, cuando las distancias
de acarreo superan los 5 km o cuando la elevación vertical supera los 250 m y
si la instalación puede estar en funcionamiento durante al menos 7 u 8 años, la
Los beneficios de IPCC pueden compensar los mayores costos de capital de
esta instalación. Los beneficios económicos de IPCC se basan en el potencial
para reducir significativamente las distancias de transporte de camiones y, en
consecuencia, el consumo de combustible, los costos de mantenimiento de
caminos y camiones de acarreo y los requisitos de mano de obra.
También se puede usar un sistema similar al transportador de tubería para el
transporte en ángulo alto, siempre que el material esté lo suficientemente
confinado.
La creciente conciencia de la salud y la seguridad dentro de la industria
minera ha llamado la atención sobre el servicio de rescate minero.
Además, los servicios de la mina, como el sistema de bombeo, ahora se pueden
monitorear y controlar de forma remota; el monitoreo de la estabilidad de taludes
puede centralizarse en gran medida; y las cámaras se pueden ubicar en áreas
críticas como el frente de excavación, la trituradora primaria y otras áreas clave.
Hay varios tipos diferentes de redes disponibles para excavaciones superficiales
y la elección del sistema es específica del sitio. Las redes de área local
inalámbricas estándar abiertas, como IEEE 802.11b/g/n, se están volviendo
comunes, ya que son más económicas y versátiles que los sistemas de radio
patentados, los teléfonos satelitales o los teléfonos terrestres.
Las motoniveladoras y los camiones cisterna son absolutamente esenciales para
el mantenimiento de los caminos de acarreo, que a su vez es uno de los
elementos más importantes de una mina a cielo abierto que opera de manera
eficiente. La función principal de las excavadoras y los cargadores frontales es
mantener áreas activas de carga y descarga, evitar daños en los neumáticos y
garantizar una carga y descarga efectivas.
Dependiendo de la aplicación, las redes inalámbricas pueden comprender dos
o más puntos discretos (es decir, redes de punto a multipunto) o como una red
de malla más flexible que lo abarca todo (por ejemplo, Bluetooth, Zigbee, IEEE
802.15.4 o similar). normas).
Despacho y monitoreo de equipos Los avances en el
posicionamiento GPS, el monitoreo de la salud mecánica y el monitoreo de la
producción están contribuyendo a una tendencia cada vez mayor hacia la
automatización de las minas a cielo abierto. El despacho de camiones ahora es
un lugar común en la mayoría de las operaciones, y los beneficios y el potencial
de varios otros sistemas de monitoreo se reconocen cada vez más.
La infraestructura de comunicación en las operaciones mineras se está
convirtiendo rápidamente en una parte esencial de la operación como respuesta
al aumento continuo de la complejidad de las operaciones mineras a cielo
abierto. Si bien inicialmente se usó principalmente para comunicaciones por
radio, la infraestructura de comunicaciones ahora también transporta información
esencial para el envío y monitoreo de equipos (que se analiza con más detalle
en la siguiente sección).
Equipos auxiliares y servicios mineros Los equipos
auxiliares y los servicios mineros, también denominados operaciones auxiliares,
son “todas las actividades que apoyan pero no contribuyen directamente a la
producción de mineral” (Hartman y Mutmansky 2002). Entre las operaciones
auxiliares más destacadas e importantes en una mina a cielo abierto se
encuentran el suministro y la distribución de energía/combustible, la construcción
y el mantenimiento de caminos de acarreo, la gestión del agua en el tajo y la
infraestructura de comunicaciones.
Estas actividades no generan ingresos directamente. No obstante, es fundamental
para la eficiencia general de una operación minera que estas actividades reciban
la atención adecuada. Bulldozers, cargadores frontales, motoniveladoras,
camiones cisterna de agua y camiones de combustible/lubricante son algunas
de las piezas más importantes del equipo auxiliar.

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