Desarrollo de herramientas de diseño para minería subterránea selectiva

Transcripción

1 Desarrollo de herramientas de diseño para minería subterránea selectiva AMTC, Universidad de Chile Javier Vallejos Herramientas de diseño actuales Método de estabilidad gráfico Método de estabilidad gráfico N ' = A B C Q' Superficie de diseño w h HR = 2 w + 2 h Mathews (1981), Mawdesley (2002) Potvin (1988), Nickson (1992) Numero de estabilidad, N Radio Hidráulico, R H (m) 2

2 Herramientas de diseño actuales Método de estabilidad gráfico Método de estabilidad gráfico Q'= 5, 1 50 m Altura, h = 20 m Relleno N Mathews Potvin 11,2 7,6 R H = 7,1m Numero de estabilidad, N Radio Hidráulico, R H (m) 3 Herramientas de diseño actuales Método de estabilidad gráfico Método de estabilidad gráfico Predisposición en el diseño hacia las condiciones mineras Canadienses/Australianas Necesario recolectar datos locales 4

3 Herramientas de diseño actuales Diseño de pilares/recuperación Yacimiento Oro: 0,15 Oz/ton Recurso totales: ton Longhole Rib pillars h 20 m, wp =? W eje 90 ~16 eje 1 5 Herramientas de diseño actuales Diseño de pilares/recuperación Lunder and Pakalnis (1994) S p C Pav ( 0,68 0,52κ ) = 0,44 UCS + 1 C κ = tan acos 1+ C = 1,4 w wp h p 0,46 log 0,75 Pav Pav + h Laubscher (1993) S p = DRMS w h 0,5 e 0,7 UCS: Resistencia a la compresión uniaxial roca intacta (MPa) wp: ancho pilar (m) h: altura del pilar (m) DRMS: Design Rock Mass Strength (MPa) w e : ancho efectivo del pilar (m) 6

4 Herramientas de diseño actuales Diseño de pilares/recuperación wp = 8 m; r = 0,57 wp = 4 m; r = 0,71 0 Factor de seguridad, FS Formula de Laubscher (1990) 0 Factor de seguridad, FS Formula de Laubscher (1990) 50 Formula de Lunder y Pakalnis (1994) FS=1,6 50 Formula de Lunder y Pakalnis (1994) FS=1,6 Profundidad, z (m) Profundidad, z (m) Δr Oz 7 Herramientas de diseño actuales Dilución ELOS (m) = volumen de sobre excavación en la pared área de la pared Dilution Clark (1988) 8

5 Herramientas de diseño actuales Dilución Yacimiento Oro Longitud de rumbo = 25m Ancho veta = 1,5m Q cabeza/patilla = 7 γ mineral = 3,5 tonnes/m 3 γ paredes =2,7 tonnes/m 3 Galerías = 3,5mx2,5m Diámetro perforación = 2 Longitud perforación = 16,5m Tronadura paralela 23,5 m 16,5 m 80 Estructuras paralelas in Ca/Pa Ca/Pa en estado de esfuerzos de relajación N N R H ' Ca ' Pa = 15 = 17 = 6,0 m 9 Herramientas de diseño actuales Dilución ELOS = 0 a 0,5 m Solo daño por tronadura Dilución = Tonnes estéril/tonnes mineral = 0% a 73% 10

6 Herramientas de diseño actuales Valores geotécnicos promedios? Sección N ELOS<0,5 m ELOS>0,5 m ELOS>1,0 m ELOS<0,5 m ELOS>0,5 m ELOS>1,0 m Eje 11 Razones para desarrollar este proyecto Mayor número de minas subterráneas en el país utilizan caserones abiertos como método de explotación. Métodos actuales de diseño no necesariamente validos para nuestra realidad. Accidentabilidad alta en minería mediana. Aumento de productividad/disminución de dilución y costos. 12

7 Problemática Las herramientas de diseño actuales (Estabilidad, Pilares, Dilución) son adecuadas para las condiciones minero/geotécnicas/geológicas Chilenas Como podría el daño por tronadura ser incorporado en el numero de estabilidad N? 13 Misión Industria Desarrollar herramientas de diseño validadas para la minería subterránea selectiva que reflejen las condiciones del macizo rocoso, y las prácticas operacionales de la minería Chilena y Sudamérica Investigación Generar investigación de excelencia para el sector de la mediana minería subterránea 14

8 Objetivos específicos 1. Establecer el estado del arte de la minería subterránea selectiva a nivel nacional y Sudamericano 2. Establecer un modelo predictivo de diseño de caserones a partir de la experiencia proveniente de faenas mineras. 3. Establecer un modelo predictivo de diseño de pilares. 4. Establecer un modelo predictivos de dilución para distintas condiciones operacionales en minería subterránea selectiva. 15 Metodología Generación de base de datos para las minas participantes Estabilidad geotécnica, dilución observada, practicas de perforación y tronadura Análisis estadístico de estabilidad y dilución Modelación numérica Condición de esfuerzos Estabilidad caserones Estabilidad Pilares Modelo de dilución Ensayos a escala mina Yamana Gold (El Peñon) Las Cenizas (Cabildo) Freeport McMoran Ojos del Salado, Etc... SOFTWARE DE DISEÑO VALIDADO Modelo Causa efecto Modelos cuantitativos Validación 16

9 Resultados Benchmark operacional para minería por caserones empleados en Chile y Sudamérica (soporte subterráneo, tronadura producción, tipos de corte, chimenea cara libre, etc). Base de datos única de elementos de diseño. Manual de diseño. Herramientas de diseño de caserones y pilares aplicables a la minería por caserones nacional Modelo predictivo de dilución Encapsulamiento de modelos y base de datos en software pre-competitivo de apoyo al diseño y back análisis en operaciones mineras. 17 Aporte a la industria Transferencia de experiencias, prácticas y resultados entre los patrocinadores. Los patrocinadores serán parte del desarrollo de la primera versión del manual de diseño. Una licencia perpetua, sin costo, no-exclusiva para utilizar la Tecnología Desarrollada durante el Proyecto en sus operaciones mineras. Transferencia tecnológica en la forma de informes de avance y reuniones (cada seis meses). Workshop para la utilización de los productos del proyecto al final del proyecto. Aumento en recuperación de reservas y disminución de dilución. 18

10 Aporte a la industria Solo para patrocinadores principales: Proponer un sector especifico de la mina donde se medirán características de la operación minera (geotécnicos, geometría, tronadura, estabilidad de excavaciones y pilares). Desarrollo de herramientas e información para el diseño especificas para el sitio, y que hayan sido validadas por los ensayos a escala mina. Entrenamiento en el uso de la herramientas de diseño. Recomendaciones de la aplicación de las herramientas de diseño en otros sectores de la mina. 19 Potenciales Patrocinadores Chile Minera Ojos del Salado (FMI). Tres Valles (Vale) Minera Michilla (AMSA). Minera Las Cenizas. El Peñón y Florida (Yamana Gold) PUCOBRE. Otros Sudamérica Buenaventura, Milpo y Otros in Perú. Operaciones en Argentina, Brasil y México. Otros 20

11 Plazos y Costos Costo total estimado: US $ 1,890,000 Plazo: 3 años Patrocinador principal (4) : US$ 104,000 por año. Patrocinador Genérico (3) : US$ 52,000 por año Patrocinador Proveedor (1) : US$ 26,000 por año Informes de avance/reuniones cada 6 meses Versión preliminar del software termino año 2 21 Referencias Bawden, W.F. (1993). The use of rock mechanics principles in Canadian underground hard rock mine design. Comprehensive Rock Engineering Principles, Practice and Projects, (ed. Hudson), Oxford: Pergamon Press, 5, Clark, L. (1998). Minimizing dilution in open stope mining with a focus on stope design and narrow vein longhole blasting. MSc. Thesis, University of British Columbia, Canada, 316p. Hutchinson, D.J. and Diederichs, M.S. (1996). Cablebolting in Underground Mines.. Bitech Publishers Ltd., Vancouver. 416p Mathews, K.E., Hoek, E., Wyllie, D.C. and Stewart, S.B.V. (1981). Prediction of stable excavation spans at depths below 1000m in hrad rock mines. CANMET Report, DSS Serial No. OSQ Potvin, Y. (1988). Empirical open stope design in Canada. PhD Thesis, University of British Columbia. 22