Joel Cabrera Laura Noviembre 2017

Transcripción

1 Aspectos geotécnicos del relave cementado en la aplicación del método minado sublevel stoping Joel Cabrera Laura Noviembre 2017

2 Índice 1. Introducción 2. Características del relave cementado 3. Influencia de la geometría del tajo y secuencia de minado 4. Comportamiento de la resistencia en el tiempo 5. Dosificaciones de cemento 6. Ensayos de resistencia in-situ 7. Retro-análisis de estabilidad física 8. Diseño de resistencia requerida y estabilidad física 9. Conclusiones

3 1. Introducción La principal función del relleno de relave cementado es ayudar a manejar la estabilidad del minado subterráneo, ayudar a flexibilizar las estrategias de extracción del mineral y permite una mayor recuperación del yacimiento mineral. Recuperación de pilares de mineral. Plataforma o piso de trabajo. Soporte del macizo rocoso. Minado en la parte superior, al lado o bajo relleno. Asimismo, permite retornar a interior mina los residuos de relave evitando la generación de nuevos espacios en los depósitos de relaves.

4 2. Características del relave cementado Granulometría del relave Relación agua/cemento Tipo de cementante (cemento, escoria, ) Aditivos Calidad del agua

5 2. Características del relave cementado Granulometrías típicas de diferentes rellenos en pasta en el Perú Porcentaje que pasa Muestra 1 Muestra Tamaño de Particula (micras) Curvas granulométricas del relave en pasta (mina Cerro Lindo) Curvas granulométricas del relave en pasta (mina San Rafael)

6 2. Características del relave cementado Variabilidad de la granulometría del relave de Zn. Variabilidad del porcentaje de finos bajo la malla N 200 del relave de la mina Cerro Lindo

7 3. Influencia de la geometría del tajo y secuencia de minado El tamaño de los tajeos y la secuencia de minado influye directamente en la estimación de la resistencia de relleno requerida. A continuación se muestra una secuencia de minado de tajeos primarios y secundarios, con relleno cementado. Etapa 1 Etapa 2 Etapa 3

8 3. Influencia de la geometría del tajo y secuencia de minado Explotación de la mina Cerro Lindo, secuencia de minado de tajeos primarios y secundarios, con dos y tres niveles de explotación. Resistencia de relleno requerida 620 kpa (0.62 MPa) para dos niveles y 680 kpa (0.68) para tres niveles Tajeos rellenados Tajeos sin relleno o vacío

9 3. Influencia de la geometría del tajo y secuencia de minado Explotación del sector Block 10 de la mina San Rafael, secuencia de minado en retirada con dos niveles de explotación. Resistencia de relleno requerida 450 kpa (0.45 MPa) Sección típica con secuencia de minado Vista Isométrica

10 4. Comportamiento de la resistencia en el tiempo Evolución de la resistencia del relave cementado para diferentes edades de fraguado. La influencia de factores químicos o físicos puede llevar a incrementar o disminuir la resistencia en el tiempo. GRÁFICO DE RESISTENCIA TAJO 014BN OB5B Resistencia (MPa) Edad (Dias) 26/11/ /11/ /11/2015 TJ 014_Laborat. Muestra en Laboratorio Muestra Inalterada del Tajo Evaluación de la evolución de la resistencia a la compresión simple del relave en pasta (Cerro Lindo)

11 5. Dosificaciones de cemento Es importante conocer el incremento de resistencia que puede generar diferentes dosificaciones de cemento, para aplicar recetas de diseño de mezcla especificas en cada uno de los tajeos, con la finalidad de optimizar costos Resistencia a la compresión UCS en kpa 1000 UCS kpa 900 Polinómica (UCS kpa) % 1.0% 2.0% 3.0% 4.0% 5.0% 6.0% 7.0% 8.0% 9.0% Porcentaje de Cemento (%) Resultados de resistencia de relleno en pasta a los 28 días de fraguado, con cemento (100%) Mina San Rafael

12 5. Dosificaciones de cemento Con la finalidad de reducir costos, se puede adicionar cementantes de bajo costo como es la escoria. En la figura siguiente se muestra resultados de resistencia para diferentes dosificaciones de cemento y escoria, realizadas en la mina San Rafael. Resistencia a la compresión UCS en kpa UCS kpa 28 Días Polinómica (UCS kpa 28 Días) % 1.0% 2.0% 3.0% 4.0% 5.0% 6.0% 7.0% 8.0% 9.0% 10.0% 11.0% 12.0% 13.0% Porcentaje total de Cemento (80%) más Escoria (20%) Resultados de resistencia de relleno en pasta a los 28 días de fraguado, con cemento (80%) y escoria (20%) Resistencia a la compresión UCS en kpa UCS kpa 28 Días Polinómica (UCS kpa 28 Días) 0 0.0% 1.0% 2.0% 3.0% 4.0% 5.0% 6.0% 7.0% 8.0% 9.0% 10.0% 11.0% 12.0% 13.0% 14.0% Porcentaje total de Cemento (60%) más Escoria (40%) Resultados de resistencia de relleno en pasta a los 28 días de fraguado, con cemento (60%) y escoria (40%)

13 6. Ensayos de resistencia in-situ Es importante realizar ensayos in situ o pruebas de resistencia a partir de muestras inalteradas para conocer su resistencia real y su variabilidad. El grafico muestra la variabilidad de la cohesión y ángulo de fricción para el relleno en pasta con dosificación de cemento de 3%. Resultados de ensayos triaxiales UU del relleno en pasta, con muestras inalteradas de 5 tajeos (mina Cerro Lindo)

14 6. Ensayos de resistencia in-situ Se puede realizar ensayos SPT para estimar la resistencia del relleno cementado a lo largo de la profundidad del tajeo Análisis de la variabilidad de la resistencia a la compresión estimada a partir de los ensayos SPT (mina Cerro Lindo)

15 6. Ensayos de resistencia in-situ La humedad de los tajeos se mantiene uniforme a lo largo del tiempo de fraguado. Análisis de la variabilidad de la humedad del relleno con relación al tiempo de fraguado (mina Cerro Lindo)

16 7. Retro-análisis de estabilidad Para validar la resistencia in situ del relave cementado es necesario realizar retro análisis de estabilidad. En la figuras muestran un resumen de retro análisis de estabilidad en 14 tajeos que fallaron en la mina Cerro Lindo. Donde se estimó que para un Phi de 22 se tiene una cohesión promedio de 112 kpa (mescla con 3% cemento). Resistencia a la Cohesión kpa Estimación de la Cohesión para un Phi= N Tajeos Simulación de retro análisis de estabilidad (mina Cerro Lindo) 112 kpa

17 7. Retro-análisis de estabilidad Algunos casos de colapso de taludes de relleno cementado (mina Cerro Lindo)

18 8. Diseño de resistencia requerida y estabilidad física La resistencia a la compresión simple es uno de los parámetros que usualmente se controla para conocer la calidad del relleno cementado. La complejidad de los modelos de estabilidad física y la necesidad de optimizar costos genera la necesidad obtener parámetros de ángulo de fricción, cohesión, propiedades elásticas, etc. En algunos casos cuando la resistencia de relleno requerida es baja, es importante descartar el riesgo de potencial de licuación por efecto de voladuras o micro sismicidad inducida.

19 8. Diseño de resistencia requerida y estabilidad física Metodologías de evaluación de la estabilidad física de taludes. Criterio generalizado de Li (2014) Criterio generalizado con grietas de tensión Li y Aubertin (2012) Criterio generalizado de Mitchell (1982)

20 8. Diseño de resistencia requerida y estabilidad física Metodologías de evaluación de la estabilidad física de taludes. Análisis de equilibrio límite o modelo numéricos 2D Análisis de equilibrio límite o modelo numéricos 3D

21 9. Conclusiones La disposición relave cementado en interior mina ofrece múltiples beneficios operativos y oportunidades de optimización de costos de operación. El consumo de cemento representa entre el 50 a 80% del costo de operación del relleno cementado, razón por la cual es necesario realizar diseños óptimos. Los diseños deben ajustarse a la dispersión de los insumos, condiciones operativas y conversar con el plan de minado, para garantizar una adecuada aplicación de relleno cementado.