Mineria Subterranea-Metodos 1 de 4

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Reg.code AHB TAB 22 22-15 1988-02

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Guhde la mtodosy aplicaciones

minera subteffrnea

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IntroduccinEstaguacontiene estudioy descripcin los mtodos parala minera un de corrientes subterrnea, descripciones Las estnlimitadas sloa las aplicaciones tpicas, con discusiones concentradas lascaractersticas en plincipales. Los mtodos parapresentar muestrarepresentativa aplicahan sidoelegidos de una cionesel ao 1980. tecnologa minerapresenta embargo panorama La de un sin cambiantecr"rando introducen y se nuevas se moditicanmtodos. mquinas Paramantener y actualizar conocimientos los confiamos el intercambio en continuode experiencias cn nue lr() itnto. 5 f Cadacriadero, cadanina es nicaen su tipo. No podernos cubrirlastodascon esta gua. Sienrpl'e habrnvariaciones quedarn ser descritas. que por

IndicePgina e Introduccin es el mineral? 3 Qu y Exploracin prospeccin 4 Anlecedentes. . A Geologa ineral m Exploracingeofsica Extraccin testigospor sondeo de Preparacin la mina de I Profundizacin pozos de I Perforacin galeras de 10 P e r f o r a c i d e c h i m e n e a s. . . . . n 1'l Avancede rampas 11 M t o d o sd e e x p l o t a c i n . . . . 12 por Explotacin cmarasy pilares 12 planapor cmarasy pilares Explotacin 13 p E x p l o t a c i in c l i n a d a o r m a r a s p i l a r e s. . . . . I t y n Explotacin etapaspor cmarasy pilares . . . . 1 4 en R e a l c ep o r s u b n i v e l e s . . . . . 16 por cmara almacn Explotacin 19 por Explotacin gradasde retroceso vertical . . . . . 2 1 por Explotacin corle y relleno 22 Explotacin mineralesblandos de 23 Cortey relleno 23 Explotacn rellenoy corte de 23 ,q por tajos largos . Explotacin por subniveles. . . . . Hundimiento 27 Hundimiento bloques de 29 Mtodosde explotacin, mquinasy eficacia 31 Mineraen la dcadade 1990 31 Modernizacin total . 31 Mquinasms grandes 32 Ms accin 32 Mquinaspara minerasubterrnea . . . 33 Perforacin 33 Carga de barrenos 36 Anclaje 36 Saneo 37 Cargaytransporte ....:. 38 La minadel futuro 40

CopyfightAtlasCopco.Reproduccin permitda se hace referencia orisi al gen. Hay copiasdisponibles las de ilustraciones. hace relerenciaenlonSe ces al nmerode fotograf en el pie de a cada figura.

Ques el minel .l?Nosolros definimos el mineral como un yacimienlo que puede ser explotado con rentabilidad bair las condiciones econmicas exslenles. Esta definicin da lugar a reflexbnes. El mineral no existe hasta que haya sido clasificado de esta mariera. Para llamar a una mineralizacin como un criadero se requiere ms informacin que slo el contenido de melal. Se recluiere un conocimienlo prolundo de las condrciones alrededor de la mineralizacin y buenas ideas sobre los costes de mineria paa realizar un esludio de posibilidad de realizacin. Vale la pena observar las "condiciones economicas existenles". Desde el punto de visla del m-rero se liian las condroones ecomicas por los precios en las bcfsas inlernamelabs delermiconales de melales Los precos de 10's nan el valor que se ptede aslgnar a la roca que lleva un conlenido especifico de metal. Los Drecios en las bolsas de metafes fluclan con la situacin oferta demanda en el mercado mundial. Los cambios de orecios afeclan drectamente las ooeraciones de minera. a veces con consecuencias drsticas Los precios bajos duranle un perodo de tiempo obligarn a cerrar a las minas que traba,an con mineral de baja ley. Los precios allos influyen de manera conlraria. Aumenlan los ingresos de la mina, y se puede explotar roca con un c o n t e n i d od e m e t a l m s b a l o o b t e n i e n d ou n b e n e fi c i o . S e a u m e n t a n l a s r e s e r v a sd e m i n e r a l ,p a r a p e r m i t i r u n a e x pansin de la produccin o un perodo ms largo de operacin productiva.

Fig

| Qu es el ntteral?

AntecedentesL a p r o s p e c c i n ,n s u f o r m am s s i m p l e m s t e m p r a n a . y e i m p l i c l ou n e s t u d i o i n u c i o s o d e t a l l a d o e l a s c a r a c y s m d t e r s t i c ay d i s c r e p a n c i a se l a s u p e r f i c i e a l u r a lE l e n s n d c o n t r a r f l o r a m i e n l o s r o c a sq u e l l e v a n i n e r a l e s .l s e a de m e g u i r c a n t o s o d a d o s n r e a sd e a r r a s t r e l a c i a ll.a e x t r a c r e g c i nd e o r o e n r o s- e s l a se r a nu n a sp o c a sd e l a s t c n i c a se m p r a n a sE l x i t od e p e n d ar e c u e n l e m e n ee l . f tn e l a z a r . i n e m b a r g o r a r a r av e zq u e e s l a sl c n i c a s c u l a S e o r e s p o d a n e s c u b r ilro s y a c i m i e n t om s p r o f u n d o y t o s s d talmente cubiertos. Paralocalizar perstosfue necesario f o r a rh a c i aa b a j od e s d el a s u p e r f i c i e d e s d eu n a g a l e r a o o t n e ls u b t e r r n ep a r ao b t e n e r n a m u e s t r a a r aa n l i s i s . o p u La tcnicade perforacin testigos de con una brocade dia m a n l e su n s a c a l e s t i g oh u e c o , u n a c a d e n ad e b a r r a s , s y f u e i n t r o d u c i de n 1 8 6 2 o r u n i n g e n i e r o e c o n s t r u c c i n a p d d e t n e l e s u i z o . a n e c e s i d a d e s a b e rl a c a l i d a d e l a s L d roca por delanleen la perforacin tnel f ue el motivo del de esle desarrollo. Prontose empeza usar la lcnicapara obtenermuestras yacimientos mineral. de de Perola perforacin lodava"ciega".Mientras era que el gelogopodadecirque las condiciones rocaen una de z o n ae s p e c f i c e r a nt a l e sq u e p o d r a n x i s l i r i n e r a l e s , a e m agua u otrosyacimientos, todavaimposible era delimitar de antemano lmitesdel yacimiento mineral. los de geofsicosparalocalizar Los mtodos yacimientos subterrneosy paradirigirla perforacin prospeccin de entr en uso comercial gran escaladesde 1920en adelante. a por Las economas alcanzadas eslasnuevastcnicasresultaron la iniciacin campaas prospeccin en de de que llevaron un aumento las actividades oerforacin a de de p o r t o d oe l m u n d oy a l d e s c u b r i m i e n l o b s i q u i e n td e su e y muchoscriaderos yacimientos petrolferos.-La bsqueda y de petrleo minerales tieneno menosintensidad hoy,y el uso cada vez mayorde mlodosgeofsicosestreduciendolos costesde, y el tiemponecesario para,eslos programas exploracin. estudios de geofsicosson Los previaparala mayorpartede la perforacin una condicin que se realizahoy. de prospeccin

y Exploracin prospecctona ,

El mundotecnolgico hoy necesita suministro de un abundantede recursos naturales. Petrleo, minerales, carbn, son algunosde los recursos los que la demandapuede en sobrepasar ofertaen el futuro.La mayorpartede los la yacimientos superficie de afloramiento sido locade o han lizadosy estnsiendotrabajados. necesidades reLas de cursosdebenser satisfechas el fuluro oor la localizaen cin de yacimientos subterrneos. Estosse encuentran a profundidades hastaalrededor 10kilmetros la de de en cortezaexterior la Tierra.La exoloracin de eficazenconlrarestosyacimientos.

Geologa mineralEl origende nuestra Tierraocurrihace muchotiempo, unoscincoo diez mil millones aos.Durante de esteliernpo se ha cambiado vueltoa cambiarla estructura forma y y de la corteza la Tierra.La lluvia,el calo la presiny las de reacciones qumicas han influido la superficie el suben y suelo.La geologiamineraltratade seguirla evoluin el y modo de formacin losyacimiento, las inscripciones de de conservadas las rocasmismas. en Los yacimientos recursos de naturales encuenlran se en formacionessedimentarias,metamrficasy magmticas. El petrleo el carbnse presenlan formac-iones y en sedimenlarias, mientras que la mayorpartede los yacimientosde mineralse encuentran las formacioned roca en de nletamrfica magmtica, conocimiento geologa y Un de es rmporlante para la aplicacin correcta tcnicas de geofsi_ y parala interpretacin cas qeolsi_ correcta resultados de cos. Un conocimiento geologa tarnbin de es impdrtante para la interpretacin anlisis la muestra del de obtenida p o rl a p e r f o r a c i n .

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Exploracin geofsicaUn estudiogeofsico una parteintegrante una campaes de a de exploracin. Puedeser realizad desdeel aire,en ia t i e r r a e n e l a g u a ,e n m i n a so e n b a r r e n o sU n e s t u d i o , . geofsicotienegeneralmente objelivos. reducirlos dos De costostotales exploracin, de asegurar de y que la perfora_ cnde prospeccin tiene la probabilidd maltade xito. Hay diezmtodosgeofsicosbsicos, todosutilizan y prin_ opros generales fsica,magnetismo, de gravedad, electricid a d ,r a d o a c t i v i d as i , m o l o g a ,c a l o r F r e c u e n r e m e nee ds y ts n e c e s a r i o s a ru n a c o m b i n a c i d e d o so m s m t o d o s a u n o ra conseguir datossuficientes para una interprelacin se'gura. Una interpretacin los resultados estudio de dl geofisico,juntocon datosgeolgicos de perforacin, i y da_ r n u n a b a s ef i r m ep a r ad e c i d i r c o n i i n u ao a b a n q o n a r r un proyecto e exploracin. d

Fig. 2 Mapa geolgico tpico

Estudioselctr icos

Estosusano el flujo naluralde electricidad la lerrao en c o r r i e n t e " g a l v n t c a s "o n d u c i d a a l a t i e r r a c o n t r o l a d a s s c s y c o n e x a c t i t u d . s t o s e u s a np a r al o c a l i z ay a i i m i e n t o s o _ E s r p co profundos paratrazar estructura y la geolgica, co_ asi mo paradelerminar profundidad roca firmeo capa fre_ la a tica. En la prospeccin minerales usan frecuentede se menteeslosestudios paradiferenciar zonas las conductoras localizadas mtodos por electromagnticos.

Estudios rav g mtrcosLos mtodos gravimtricos estnbasados derectar en cambios pequeos el efecto gravitacin en de causadopor la fuerzaatractva rocasque se encuentran de hastaa varios kilmelros debajode la superficie. por Eslospuedenser usadosparalocalizar fallas, anticlinales, domossalferos y que puedenser asociados con formaciones petrolferas, o paradetectar criaderos altadensidad, de talescomo mlne_ ralesde hierro,piritas, ocasionalmente y minerales plo_ de mo y zrnc.

Es t u d i osma g n ti co sEstosestudios hacenuso de las variaciones et campo en magntco la Tierracausadas de por las caractersticas magneticas cuerpossubterrneos. la prospeccin de En de mtnerales, especialmente son tilesestasvariacrones ta en localizacin magnettta, de pirrotina ilmenita. registro e El magntico datosen barrrenos usa tambinparaotlte_ de se ner informacin paradirigirla continuacin la perfode racton.

Estudiosde radioactividadEn estosestudios localizan se reascon una inlensidad de radiacin muchoms altaque el ambiente normal.Eslos estudios usanen la bsqueda uranioy torio,y de forse de ma indirecta para localizar que etnasciados minerales con sustancas radiactivas.

Estudios electromagntcosEstosestudios estnbasadosen el hechode que cuando se someteun conductor elctrico un campoalternopri_ a m a r i o , a sc o r r i e n l e i n d u c i d a s r e a nu n c a m p os e c u n d a l s c rio.El camporesultante puedeser detectado medido,in_ y dicandola presencia conductor. estudios del Los eleclromagntcos usan princlpalmenle se paraencontrar yacimientos minerales paralrazar estructura de y la geolgica. Entrelos minerales que se puedenlocalizar con xito con estemtodose encuentran criaderos sulfuros los de de cobrey plomo,magnetta, piritas, algunosminerales de manganeso, grafito. y

Estudios ssmicosLa basedel mtodossmicoes que ocurrengrandesdiferenciasen la velocidad las ondassonorasen distintos de geolgicos. origendel sonidopuedeser una al_ estratos El mdana,un peso pesadoque cae,un vibradormecnico, o una cargaexplosiva. hacenmedidasdel tiempode Se desplazamiento puntode choquea uno o ms betectodel res colocados la tierra.Los estudios en pueden ssmicos ser usadosparadelerminar profundidad y la calidad la a, de, la rocafirme;para localizar superficies superiores o cnaderoscompactos profundos; paralocalizar y eslratos petrolferos.

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Mineralizacin secundaria

Perforacinen superticle para exploracln nicial I

Barrenos perforadoscon dlamante

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.,.i:.....iilr,:.;, . ,,'.'i:: Exploracin sublerrneade eraderosms profundosGalerfa de exploracin

Exploracin ubterrnea etallada e un nivel s d d

Fig. 3. Exploracin una muestra de mineralcon perforacin de testigo,de sunrficie y subterrnea. 40351-l de

Extraccin testigos de por sondeoEl estudiogeofsico puedeproducirindicaciones clarasde una mineralizacin,.pero pruebasno son ni delinitivas las nr sultctentemente paradenominarla cornpletas como un criadero. mineronecesila El eslarseguro.Es necesario saber exactamente minerales encuentran qu se ah,y la ley o contendo metales stas. de en Ademsdebedemostrar que la mineralizacin de extensin es suficiente parajustific a r u n ae m p r e s a e m i n e r a . d El primerpasoparacomprobar indicaciones las geofsicas serde buscarun afloramiento la mineralizacin. de Donde el sueloestcubiertopor lierra,se cavanzanjaspor la zona que se sospecha. estasinvestigaciones resultados S dan positivos, entonces pasosiguiente de marcarcon ms el es detalleel contorno la mineralizacin comprobar exde y su tensinde profundidad con perforacin testigos. de La perforacin testigopuedeexplorar rocacercadecon la bajode la superficie como a profundidades as ms grandes. La perforacin tesligoproduceun testgo roca con de cilndrico, una pruebade la tierrapor la cual penetrala broca. Los testgos dan un trazadode informacin la geolode ga,y son analizados parabuscarmetales paraconfiimar cualessecciones puedenser calificadas como minerales. La exploracin un criaderorequiere programa de un exlenso de perforacin testigos muestreo. perforacin con y La se arreglanormalmente pa(acruzarla zona mineralizada con variosbarrenos dislintas profundidades el misrno a en perfilvertical, figura3. ver La perfoiacin con lestigos usa muchotambinen mise nas en funcionamiento. el instrumenlo Es paraobstandard tenerinformacin adelantado por sobrelas condiciones del mineraly la roca.Estainformacin adelantado de por es importancia vitalparala planificacin desarrollo la del de m r n aa l a r g op l a z o . Todoslos testigos colocannormalmente cuidadoen se con caasy son marcados paramoslrarla profundiclaramente dad de las cualeshan sidosacados. barrenode proUn speccinrepresenta altainversin capital.Se debe una de obtenerla cantidad mximade informacin ste.Los de perforados barrenos puedenser usadosparamedidas geofsicaso "registro datos";estospuedendar frecuende tementeinformacin sobreyacimientos mineraltambin de cuandoel barrenode prospeccin pasa por el yacino miento.Medio de barrido

Unn gmloris de agua BBslidor de desrden

Bulo y unldad de rolacn' Eomb. de barrldo {o compresor) Table.o d mandos Soporte d bafms

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Tubo d9 revestimlon

BarE de pe racn(long de36m)

Acoplamle d barms d perfoacn

Tubo sacatestgos

Escarlrdot hueco Broca gaca. tesl9os

Fig. 4. Equipo bsico parala perforacin de festigos c'on diamantes.

Fig. 5. Todoslos fesflgos soncolocados cuidadosamente en caas.

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' I "3"ExDlotacln a cielo ablerto

Recubrimlento rl.l.il.ijiiil.:rr::

Explotacin a cielo .i...,i,.

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Sala de bombas

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Pozo InleriortJ

delestlgos :

Estacin de carga de sklps

Caldera del pozo

Fig. 6. Dispo:ticintpica de la preparacin de una mna. 40SSt_z

Preparacin la mina deLa explotacin subterrnea significa tcnicade recuperar la minerales yacirnientos de debajode la superficie la tierra. de La mina subterrnea necesilaun sislemade excavaciones en la rocaparaconseguir accesoa las reasmineralizadas, para cumplr con el objetir,o antesmencionado. La mina subterrnea requiere una red extensay cuidadosa, menteplanificada paraque estasexcavaciones puedanfun0onar correctamente, que se conocecomo trabajos prelo de paracin. Estosincluyen pozoque conectala parle subterel rneacon la superficie, galeras pozoal criaderoas las del como la chimeneaal tajo del minero.La figura6 presenlauna disposicin tpicade la preparacin una mina subterrnea, en luntocon notasaclaralorias. La preparacin una mina puedeser clasificada dos cade en tegoras. Todaslas minasnecesitan algunasexcavaciones bsicasde preparacin. Estasincluirn pozo,la galera el de transporte criadero, sala de bombas,el deposto al la de agua,etc.La preparacin bsicaes necesaria parael estableclmlentosubterrneo general,paraposibilitar abertura en la de todaslas instalaciones que se requieren auxiliares adems de la extraccin mineralde un t4o. La disposicin de de la preparacin bsicadependede las condiciones alrededor del criaderoy la manerade abordarla explotacin, factores que son distintos una minaa otra. de La segundacategora preparacin de estntimamente conectadacon el mtodode explolacin. Todoslos mtodosde explotacin requieren modeloespecfico excavaciones un de que de preparacin, se disponenen una faseseparada, antes de la produccin mineral.Estafaseclela preparacin de se describeen conexin con las discusiones sobrelos mtodos de exolotacin.

Hay cuatrocomponentes bsicosde excavacin rocaque de se tratanen la preparacin normalde una mina, profundiza cin de pozors, perloracin de galerias, perforacin de chimeneas y avancede rampas.Todasestasoperaciones producenuna aberturaalargada la roca,avanzando en haci abajo,horizontalmente haciaarriba. o

Profundizacin pozos de

El objetivode un pozo es de dar acceso a las laboressubterrneas.El pozo se puede usar para dislintosservicios,l extraccln rocay mineral, de y para materiales personal, ventilar mina,elc. la El pozode la mina es generalmente vertical. perfilpued El ser rectangular, circular o elptico.Los pozoscircularesda una buenaresistencia la presinde la rocay son fciles a de revestir con hormign, se usan frecuentemente. y El pozode una mina se profundiza normalmente una pro a fundidadque asegurar muchosaosde produccin er ya las fasesiniciales preparacin. profndizacin po de La de zos es por esto una tareararaen la vida til de una mina. incluida slo en la planificacin largoplazo. a La profundizacin pozoses, en comparacincon otras de operacionesde preparacin,un procedimiento complejo. La profundizacin requiere juegocompleto maquina un de ria especial, adaptada proyecto. profundizacin pc al La de zos se trata frecuentemenle esto como un proyecto por especal es asignadoa un contratsla. y

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Fig. 7.lnstalaciones de superficie paraexplotacinsubterrnea.La mina Stekeniokk Botiden en el norte de de Suecia.4001044.

Fig. B. Seccin de galeracon instalaconespara transporte sobrecarriles

Fig. 9. Seccin de galera en roca blanda con arcos de apoyo

Perforacin galeras deLas galeras un sislemade preparacin una mina en de puedenservirmuchospropsitqs, transporte mineral, de paraexploracin, Lasgaleras accesoal criadero, etc. son y horizontales estnsituadas elevaciones a verticales deparalransporte accesode pery terminadas. galeras Las principales, estn sonalson reconocidas y como niveles conectadas pozode la mina.Los subniveles al eslnsituay dos enlre los nivelesprincipales, perlenecen la preparaa cin que estrelacionada el mtodode explotacin. con para una finalidad Todaslas galeras estndimensionadas paraacomodar especfica, normalmente equiposque se desplazarn funcionarn o dentrode las mismas.Eslo concluye una relacin enlre las dimensiones equipoy el del perfilde la galera. Lasgaleras eslnas diseadas alrededor de las mquinas, lomandoen consideraiin espacio un y fibrerequerido paredes techo,espacioparapasaderas, a conduclos ventilacin lneasde servicio. y cle Los lamaosde galeras normales tienenuna seccin transversal entre5 y 25 m2.La galerade 5 m2es sufide cienteparaacomodar tamaoms pequeo palacarel de gadora,mientras que se necesila una de 25 m2paraun equipograndede perforacin produccin. de Los tamaosde galerasen operacionesde explotacin han aunientado duranlelos ltimosaos.debidoal cambio de equipossobrecarriles mquinas a con ruedasde goma. La mayor parte de las mquinasy equiposde transporte sobrecarrilesfuncionarn una seccintransversal en de 10-12 m2mientras que un jumboo una cargadora sobre ruedasde goma puedenecesitar m2o ms para un fun15 cionamienlo conveniente. Las galeraspequeasson de forma reclangularmienlras que las secciones ms grandesestndiseadas con un techo en forma de arco,para mejorarla resistencia de apoyode la roca. Dondela rocano tieneresislencia apoyose debe realide zar un apoyoartificial perfilde la galera. del Las galeras en minasde carbnson fortificadas normalmente ar. con cos de acero,montadosde seccionesde vigas acanaladas prefabricadas. Los arcos de apoyose doblarny cedern para absorberla presinde la roca. y necesario La preparacin galeras un componente de es f recuente un programa desarrollo una mina.La en de de por mayorpartede las minaseslnorganizadas estopara por llevara cabo la preparacin galeras personal de separadocon su equipoespecial. eleccin equiposreLa de q i e r ei n l e g r a c i c o n c o n d i c i o n ee n l a m i n a ,q u e s o nd i s n s que son distintas un sitioa otro. tintas, de

Fig. 10.Perforacinde galerasen roca blanda. Mina de carbn Emil Mayrisch, Repblica Federalde Alemania.40191-3.

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