un meto de explotación subterranea

1. “CAMARAS Y PILARES”

2.  Los métodos de explotación han sido uno de los procesos que la
minería ha requerido siempre, para la extracción de minerales y
estos métodos han sido la base para que siga la continuación y
duración de la vida de la mina.
 El método de cámaras y pilares mecanizados es un método
también conocido con el término “room and pillar” en donde la
mayor parte del mineral es excavado del yacimiento minable,
dejando parte del mineral como pilares o columnas que servirán
para sostener el techo.
 El mineral debe extraerse en la mayor cantidad posible,
y pilares a lasajustándose las dimensiones de las cámaras
propiedades de la presión y resistencia

3. ndo un
rad
Consiste en lo esencial en excavar lo mas posible
el cue.rpo mineralizado dejando pilares que
permiten sostener el techo de material estéril.

4. Es un método donde el minado avanza en
superficie horizontal o sobre una pequeña
gradiente.
• .
Se abren múltiples tajeos o cámaras,
dejando zonas intactas para que actúen
como pilares para sostener la carga vertical

5. Pilares actúan como soporte del techo, con
el fin de mantener la estabilidad.
Se diseñan los pilares y los caserones con
el fin de maximizar la recuperación del
mineral.
Recuperación con hundimiento controlado del
techo.
 Recuperación de Pilares en forma alternada.
 Recuperación parcial de pilares.
La recuperación de los pilares se
puede realizar de varias maneras:

6. En algunos casos, no se planea con
mucha precisión la ubicación
pilares, pero el operador
de los
de mina
simplemente por la experiencia va
dejando los pilares donde sea necesario,
y los ubica en zonas de menor valor de
mineral o zona esteril.

7. CAMARAS
Y PILARES

8. Este método de explotación es aplicado ampliamente y
en los últimos años se ha desarrollado bastante, debido a
su bajo costo de explotación y a la vez que permite hasta
cierto punto una explotación moderadamente selectiva..
explotación por Room and Pillar, son aquellos
Los yacimientos que mejor se presentan para una
que
presentan un ángulo de manteo bajo, aunque también es
aplicable en yacimientos de manteo entre 30° y 40°, es
decir, en yacimientos de manteo crítico, donde el mineral
no puede escurrir por gravedad.

9. CAMARAS
Y PILARES

10. CONSIDERACIONES PARA SU APLICACIÓN
a) Este método de explotación
es aplicado ampliamente y
en los últimos años se ha
desarrollado bastante,
debido a su bajo costo de
explotación y a la vez que
permite hasta cierto punto
una explotación
moderadamente selectiva.
b) En cuerpos con buzamiento
horizontal, normalmente no
debe exceder de 30°.
c) El mineral y la roca
encajonante deben ser
relativamente competente.

11.  En cuanto a la potencia del yacimiento, el método ha sido
aplicado con éxito en yacimientos de hasta 40 – 60 mts. Los
casos habituales de aplicación son para yacimientos de baja
potencia destacándose espesores de 2 a 20metros.

12.  Este
aplicación universal
método es de
en
yacimientos
sedimentarios,
tabulares
como
cupríferas,pizarras
yacimientos de hierro,
carbón, potasio, y otros.
minas,
brusco
buzamiento
Perú se usa en
por el
del
de
 En el
pocas
cambio
rumbo y
las estructuras
mineralizadas.

13. Consisten en la ejecución de
pozos de izaje chimeneas de
ventilación y de servicios
transporte
echaderos
galeríasde acceso y vías
para el del
de
muy
mineral,
mineral,
común
botaderos. Es
preparar el sector
mediante un sistema de
galerías paralelas es decir de
galería en sección transversal
de modo de que por una
penetra la corriente de
ventilación y por la otra sale
VENTILACION
RAMPA PRINCIPAL
POZO DE
PRODUCCIÓN

14. PRODUCCION
 La producción de mineral en
cámaras y
mismas
perforación
técnicas
y voladuras
pilares aplica las
de
que
en la explotación normal por
galerías, donde
dimensiones de las
las
galerías
son iguales al ancho y altura
de la excavación.
 Donde las condiciones
geológicas son favorables, las
grandes utilizando brocas
excavaciones pueden ser
de
perforación de frente de gran
tamaño para la minería
mecanizada y productiva.

15. CAMARAS
Y PILARES

16. VARIANTES
CÁMARAS Y
PILARES
TRADICIONAL
ESCALERA INCLINADO

17. Se aplican a los depósitos planos estratificados,
con espesores desde moderados hasta de gran
espesor y también a yacimientos inclinados con
grandes espesores. La explotación del depósito
de mineral crea grandes bancos abiertos por
donde las máquinas
desplazarse sobre
sobre neumáticos pueden
el fondo plano. Los
yacimientos de mineral de gran altura vertical se
explotan en trozos horizontales, comenzando
arriba, y por blancos hacia abajo enetapas.

18. Prforación vertical
porbancos
PIiar
Perforaciónhorizontal
porbancos
Explotaciónporbancosdelas
partesmáspotentesdel criadero

19. LAS CÁMARAS Y PILARES “INCLINADO":
Se aplican a yacimientos inclinados con
un ángulo de inclinación de 20 a 25
grados, de altura vertical superior,
donde el espacio explotado se rellena.
El relleno mantiene a los pilares
estables y sirve como plataforma de
trabajo mientras se explota el siguiente
tajada. La minería post cámara y pilares
es un método híbrido entre cámaras y
pilares con corte y relleno.

21. CÁMARAS Y PILARES “EN
ESCALERA“.
Las cámaras y pilares por etapas es una
variación que adapta la pared inclinada
del yacimiento para un uso más eficiente
del equipo con neumáticos. Aunque las
aplicaciones no pueden generalizarse
totalmente, la minería de cámaras por
etapas se aplica a depósitos tabulares
con espesores de 2,0 a 0,5 m e
inclinaciones desde 15 hasta 30 grados.

22. Tajoexplotado
Rampade
transporte
,1
,
Los números indicanla
secue cia deexlracció

23. CAMARAS
Y PILARES

24. DISEÑO DEPILARES
0 El objetivo es
maximizar la
recuperación de la
unidad básica de
explotación a través
de un diseño seguro y
viable
0 El diseño de pilares
debe obedecer a un
análisis de las cargas
o solicitaciones y la
resistencia del
macizo rocoso.

25. Diseño
roca
 p
Sp
roca
 p
Sp
 p
Campo de esfuerzos presente
en el macizo rocoso
Campo de esfuerzos actuando
sobre el pilar
Resistencia del pilar

26. El Factor De Seguridad En El
Diseño.
roca
 p
Sp
roca
 p
Sp
 p
Campo de esfuerzos presente
en el macizo rocoso
Campo de esfuerzos actuando
sobre el pilar
Resistencia del pilar
p
S
fs  p
Factor de Seguridad del Diseño
• Factor mayor a 1

27. CAMARAS
Y PILARES

28. CARGA SOBRE ELPILAR
Se produce re distribución de esfuerzos al realizar minería
de la cámara de producción
Los esfuerzos tienden a ser mayores en las esquinas
produciendo fallas por exceso de cizalle

29. CARGA VERTICAL SOBREEL
PILAR0 Carga litoestatica
z  gz MPa
0 Estimación del esfuerzo
inducido
p z
1 R
1
 

z
 Área Extraída
ÁreaTotalAt
R 
Am
Carga litoestatica (MPa)
Recuperación Minera

30. RESISTENCIA DE PILARES:
W0 : ANCHO DE LACAMARA
WP : ANCHO DEL PILAR
Z : ALTURA DE LASOBRECARGA
V : CAMPO DE ESFUERZOS ACTUANDO SOBRE EL
PILAR.
C : RESISTENCIA DELPILAR.

31. RESISTENCIA DE PILARES:

32. RESISTENCIA DE PILARES:

33. Resistencia de Pilares Mineros
0 Hardy and Agapito(1977)
0 Obert and Duvall(1967)
0 Salamon and Munro(1967),
Holland(1964)
Sp
0.118 0.833



 
  

sps H
Hp Ws 
W
Vp 
Vp
Ss
S S, especimen
P,Pilar


H 
W Sp  Ss a b




 

H
W a
sSp S
Ss Resistencia del macizo rocoso MPa
W
H

34. Constantes Utilizadas Para El
Diseño de Pilares

35. Resistencia de Macizo Rocoso
0 Criterio de Hoek and
Brown (1980, 1995)
a
bci m


 ci 

 s





'
3'
3
'
1

 28
GSI 100
mb  mi
9


a 0.5
GSI 100
s 
GSIa  0.65
200
s 0
GSI >=25 GSI <25
ciResistencia a la compresión
no confinada roca intacta

36. Constante mi para Distintos Tipos
de Roca Intacta

37.  En la perforación se emplean perfor
adoras livianas tipo jack - leg.
 La longitud de barrenos es de 5 pie
s y 39 mm. de diámetro de broca.
 En la voladura, se emplean
 dinamitas pulverulentas y
 semigelatinas, dependiendo de la
 calidad del mineral, empleándose
 en muchos casos espaciadores
 de agua en los taladros de corona.

38. UBICACIÓN DE LACAMARAS
En la mayoría de los casos, las cámaras se sitúan perpendicularmente a
las galerías principales, pero con frecuencia se trazan de tal forma que
su pendiente sea favorable para su transporte de los vagones, o con
otros equipos adecuados como el empleo de camiones y volquetes en
las minas sin rieles.

39. ACCESOS:
 Acceso principal a través de túneles.
 Transporte de mineral a través de
Pique y/o Rampa.
 Pique debe estar cercano al centro de
gravedad del cuerpo mineralizado y se
debe profundizar hasta un nivel donde
se puedan instalar buzones y
estaciones de chancado.
 Rampa tiene pendiente máxima de 8%
si se utilizan cargadores frontales o
camiones, pero si se instalan correas se
puede llegar hasta 15%.

40. VENTILACIÓN:
 Compleja debido al tamaño de los
caserones.
 El flujo de aire se regula a través
de puertas de madera o metálicas.
 El flujo promedio debe ser del
orden de 30-40 m/min y en las
frentes de 120-140 m/min

41. • Transporte de mineral a través de Pique y/o Rampa.
• Existen distintos equipos para operar en minas cámaras y pilares y en diferentes
combinaciones.
EQUIPOS:
LHD
SCRAPERS
CARGADOR FRONTAL

42. CAMIONES BAJO
PERFIL
FAJATRANSPORTADORA CARROS TIPO GRAMBY

43. La disposición de los pilares necesita una buena planificación
pudiendo ser de forma circular, rectangular, cuadrado, irregular o
corrido
Pilares rectangulares

44. En la explotación de yacimientos minerales, es
económicamente deseable obtener una máxima
extracción del mineral, manteniendo, por supuesto un
margen de seguridad de la estructura subterránea.
En un sistema de cámaras y pilares el campo de
esfuerzo se transfiere a las paredes y pilares de la roca
no excavada.
Existen diferentes sistemas de cámaras y pilares, donde
los pilares pueden denominarse como:
*Pilares longitudinales ( pilar rib).
* Pilares rectangulares.
* Pilares cuadrados.
*Pilares de forma irregular e irregularmente
espaciados.

45. Método de cámaras y pilares (room and pillar). En este caso los pilares siguen un espaciado regular

46. Este tipo de pilares se
caracteriza porque su dimensión
longitudinal es mucho mayor
que sus otras dimensiones y
debido a esto la distribución de
los esfuerzos puede
considerarse como problema
bidimensional la concentración
de esfuerzos (σcSv) en los
pilares longitudinales puede
determinarse por la siguiente
formula experimental:
Donde:
C = concentración de esfuerzo máximo
alrededor de una sola excavación
sometida a un campo esfuerzo axial.
W0= ancho de la excavación.
Wp= ancho del pilar.
σcSv= concentración de esfuerzo
critico.
(σcSv)= C+0.09 [Wo Wp+1-1]2

47. La concentración de esfuerzo promedio
para pilares longitudinales se obtiene,
asumiendo que cada pilar ante
excavaciones soporta uniformemente el
peso de la roca suprayacente más la
mitad del peso de la roca encima de la
excavación.
SpSv=Wo Wp+1
Donde:
Sp= esfuerzo promedio sobre el
pilar.
Sv= esfuerzo vertical aplicado.
Wo= ancho de la excavación.
Wp= ancho del pilar.

48. Diseño de pilares
tridimensionales.
La distribución de los esfuerzos
sobre un pilar tridimensional,
depende del esfuerzo vertical
aplicado (antes de la
excavación) y de la relación de
extracción.
El esfuerzo promedio aplicado
sobre el pilar se expresa a
través de las siguientes
ecuaciones.
Donde:
Sp= esfuerzo promedio sobre el pilar.
Sv= esfuerzo vertical aplicado.
At= Am+Ap Am= Área minada.
Ap= área del pilar. R= relación de
extracción.
R= At-ApAt=AmAm+Ap
Sp= SvAtAp ; Sp= Sv11-R

49. El factor económico más importante en este método es el tamaño
de los pilares y la distancia entre ellos, este factor depende de:
Estabilidad de la caja techo.
Estabilidad del mineral
Potencia del yacimiento
Presión de la roca suprayacente
Discontinuidades geológicas como fallas, pliegues,etc.
Forma y tamaño del pilar.

50. DETERMINACIÓN DE COSTOS DEL MÉTODODE
CÁMARASYPILARES

51. PERFORAC! ON YVOLADURA
Perforacióf!I con un jumbo de 2 brazos
12 ptes =
95%
Longitud de taladro
Avance
Avance por disparo
Cantidad de taladros
Diametrodeltaladro
Tonelaje pordisparo
3.66 m etros
3.47metros
45
2 1/2"
229.33 toneladas
Vofadura
Bfrente se dispara con emulsiones.detonantes rmelectriaos ypentacord.
LIMPIEZAY EXTRACCION
Se emplea un scoop de 6ydl3.Ttempede 1cmpieza1.5 horas
Bscoop deposita elmineralen un echadero.
Delechadero es ,extraido, aon una looomotora de 8 tonoon 6 carros de 5ton e/u.
Cid o de la locomotora 20 minutos/viaj,e
SOSTBNIMIEINJO
Se emplean pernos de 7 pies de longitud en una malla de 1_20x 1.20 m ,enpromedio
Con elsostenimiento se emplean mallas elec1rosoldadas en un 25% det area expuesta.

52. RITMO DE EXPLOTACION
Siel nitmode explotac ión determinadoes
Trabajando a
Nro de disparos requeridos
Implica quesenecesitan
o sea mínimose necesitarán
1,500t/día
2 tumos/día
7 disparos/día
4 disparos/turnos
4 frentes de trabajo
Tiempo deexplotación
Días efectivos por mes
Tiempototal de explotació11
182 días
25 dias/mes
7.27 meses
CALC ULO DE.COSTOS
Considerar el costo de un frente de 5 x4 metros (US$/metros}. en toda la longitud a explotar
Peñoración y voladura
Limpieza
Extracción
Sostenimiento
Servicios auxiliares: ventilación
Gastos generales de mina

53. En el estudio realizado por el instituto geológico minero y metalúrgico en
los años 1983 a 1989 se resumen los parámetros de explotación de la
mina Condestable para el método de cámaras y pilares.
 Productividad en el tajeo: 7,1t/h-g
 Consumo de explosivo: 0,29 t/h-g
 Metros de taladros perforados laborespreparatorias:1,22
m/t
 Producción de labores:8%
 Dilución: 5%-10%
 Recuperación de las reservas geológicas: 75%
 Restablecimiento del equilibrio del macizo rocoso: vacío
abandonado
 Mineral roto por disparo: 110 t
 Sostenimiento temporal: no es necesario

54. ASPECTOSA CONSIDERAR EN EL MINADOPOREL
METODODE CAMARAS YPILARES

55. Para el caso de los pilares utilizados en el método de minado por
cámaras y pilares, podemos ilustrar mejor la influencia del esquema y
la secuencia de avance del minado en la estabilidad de losmismos.
Consideremos, a manera de ejemplo, un cuerpo mineralizado en dónde
se presenta una masa rocosa fracturada con tres sistemas típicos de
discontinuidades, dos de ellos de rumbos más o menos paralelos y
buzamientos opuestos, el tercero con rumbo más o menos
perpendicular a los anteriores y cualquier buzamiento. Si se decidiera
hacer pilares cuadrados o rectangulares con relación W/H = ½ y un
esquema como

56. La solución sería hacer pilares rectangulares, alineando el lado mayor
perpendicular a los dos primeros sistemas de discontinuidades. En este
caso, el ancho de los pilares no tendría intersecciones de
discontinuidades de pared a pared y, por lo tanto, serían mucho más
resistentes y estables, aunque las cuñas rocosas en la pared de los
pilares podrían moverse, esto no afectaría significativamente la
estabilidad de los mismos.

57. Por otro lado, la presencia de fallas geológicas o zonas de corte pueden
influir significativamente en la adopción del esquema de minado por
cámaras y pilares, y por lo tanto en las condiciones de estabilidad de las
mismas. Los sistemas de minado deberían integrar las fallas o zonas de
corte a los pilares para mantener los techos de los tajeos en roca
competente. Esta será una razón por la que algunas veces el esquema
de los pilares no será uniforme, variando sus anchos de acuerdo a la
presencia o ausencia de fallas o zonas de corte.

58. La intersección de los pilares por fallas geológicas o zonas de corte es
otro aspecto a considerar. Como ejemplo ilustrativo se presentan los
dibujos (A), (B) y (C), de tres casos de intersecciones en pilares largos o
de costilla:

59. aspecto importante a considerar en el caso de vetas o cuerpos
mineralizados inclinados, es la forma y orientación de pilares.
Los pilares de rumbo, en particular los pilares largos, son
inherentemente inestables y deben ser evitados, ellos sufren una falla
progresiva rápida, aún cuando están esforzados con pernos de roca
cementados o cables. Una forma de estabilizar los pilares de rumbo, es
agrandando su ancho o inclinando lasparedes.

60. También es muy importante para la estabilidad de los pilares y de las
cámaras, que los pilares tengan una adecuada cimentación, es decir, el
pilar debe estar apoyado en la masa rocosa in-situ. Para mantener
adecuadas condiciones de cimentación, el pilar debe
continuidad vertical a medida que vayan avanzando los
tener
cortes
ascendentes de mineral, de lo contrario, si el pilar no tuviera una buena
base o cimentación, habría problemas de inestabilidad tanto del pilar
como de las cámaras, creando situaciones de peligro durante el minado

61. Los diferentes principios señalados también son aplicables a los pilares
de corona, utilizados mayormente en el método de corte y relleno, en
los cuales es importante la altura de los mismos para tener condiciones
adecuadas de estabilidad. Si los pilares no están adecuadamente
dimensionados habrá peligro de caída derocas

62. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL MÉTODO

63. VENTAJAS DEL MÉTODO
El método hasta cierto punto es selectivo, es decir zonas
más pobres pueden no explotarse sin afectar
mayormente la aplicabilidad del método.
En yacimientos importantes puede llegarse a una
mecanización bien completa lo que reduce ampliamente
los costos de explotación
Mantos Mineralizados

64. VENTAJAS DEL MÉTODO
En yacimientos que afloran a la superficie puede hacerse
todo el desarrollo y preparación por mineral, o en caso
contrario los desarrollos por estéril pueden ser muy
insignificantes.
Permite la explotación sin problemas, de cuerpos
mineralizados ubicados paralelamente y separados por
zonas de estériles.
La recuperación del yacimiento aun no siendo del 100
% puede llegarse a recuperaciones satisfactorias del
orden del 80 a 90%.

65. DESVENTAJAS DEL MÉTODO
Si el yacimiento presenta una mineralización muy irregular, tanto en
corrida como en potencia podría llegar a afectar la explotación,
limitando mucho la planificación del método, como así mismo la
perforación y provocar problemas de carguío sobre todo para
posibles mecanizaciones.
Problema de manteo del yacimiento, cuando el manteo está muy
cerca del manteo crítico (45°), se producen problemas para el
movimiento del mineral en los caserones y aún este problema es
más grave, si se trata de mantos angostos. En el caso de mantos
potentes hay problemas en la mecanización de la perforación lo
que se traduce en dificultades de movilidad al usar el equipo
pesado de perforación.

66. DESVENTAJAS DEL MÉTODO
Dilución de la ley: es un problema que es muy
importante y que en casos de techos débiles puede ser
causa que llegue a limitar la aplicación delmétodo
Necesidad de ventilaciónsecundaria.
Importantes daños a los hastiales, existiendo riesgos de
hundimiento.

67. GRACIAS POR SU ATENCIÓN!!!