FACULTAD DE INGENIERIA DE MINAS, GEOLOGIA Y METALURGIA.

Contenido
INTRODUCCION ........................................................................................................................ 2
MINADO HUNDIMIENTO POR SUBNIVELES ...................................................................... 3
CONDICIONES DE APLICACIÓN.-.................................................................................... 3
PRINCIPIOS.- ......................................................................................................................... 4
DESARROLLOS.- .................................................................................................................. 5
ARRANQUE.- ......................................................................................................................... 5
MANEJO DEL MINERAL.- ................................................................................................... 6
CARACTERÍSTICAS GEOMECANICAS DEL CUERPO MINERALIZADO.- ............. 7
Aspectos Geotécnicos: .................................................................................................. 7
Indice de hundibilidad: ................................................................................................... 7
Relación entre el RQD y la hundibilidad de la roca................................................. 7
Coeficiente de hundibilidad.- ........................................................................................ 8
PRINCIPIO DEL FLUJO DE GRAVITACIÓN.- ................................................................. 8
Los Elipsoides de Movimiento. .................................................................................... 9
Dilucion. .............................................................................................................................. 9
VENTILACIÓN.- ................................................................................................................... 11
FORTIFICACIÓN.- ............................................................................................................... 11
VENTAJAS.- ......................................................................................................................... 12
DESVENTAJAS.- ................................................................................................................. 12

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INTRODUCCION

La explotación por hundimiento se basa en que tanto la roca mineralizada como

la roca encajadora esté fracturada bajo condiciones más o menos controladas.

La extracción del mineral crea una zona de hundimiento sobre la superficie por
encima del yacimiento. En consecuencia es muy importante el establecer un
proceso de fracturación continuo y completo, ya que las cavidades subterráneas
no soportadas, presentan un riesgo elevado de desplomes repentinos que
originan graves efectos a posterioridad en el funcionamiento de la explotación.

Las características de la roca constituyen el factor esencial del comportamiento

del mineral frente al hundimiento. Es necesario no solamente que el hundimiento
ocurra, sino que además el mineral presente una granulometría adecuada.

La roca circundante, o más específicamente la superpuesta, debe ser poco

competente, de modo que se derrumbe con facilidad ocupando el vacío dejado
por la extracción de la roca mineralizada.

Es deseable que la roca mineralizada y el material estéril superpuesto sean

fácilmente diferenciables y separables, en el sentido de minimizar su mezcla y
por consiguiente la dilución del mineral.

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MINADO HUNDIMIENTO POR SUBNIVELES

SUBLEVEL CAVING – SLC

CONDICIONES DE APLICACIÓN.-

En el método Sublevel Caving se desarrollan típicamente, galerías paralelas

separadas generalmente de 9 a 15 m. en la horizontal, conocidas como galerías
de producción (llamadas comúnmente también cruzados de producción XP).

Los subniveles se ubican a través del cuerpo mineralizado en intervalos

verticales que varían, en la mayoría de los casos, de 8 a 13 m. La explotación
queda de este modo diseñada según una configuración geométrica simétrica.

Generalmente, el acceso a los subniveles es por medio de rampas.

Los subniveles están comunicados además por medio de piques de traspaso con
un nivel de transporte principal que generalmente se ubica bajo la base del
cuerpo mineralizado.

Las galerías de producción correspondientes a un mismo subnivel se conectan

en uno de los extremos por una galería de separación o slot y en el otro extremo
una galería de comunicación, en esta última, se encuentran los piques de
traspaso.

La galería de separación sirve para construir chimeneas que permiten la

generación de una cara libre al inicio de la producción de la galería.

El método Sublevel Caving se aplica generalmente en cuerpos subverticales

como vetas, brechas y diques. También puede ser aplicado en cuerpos
horizontales o sub horizontales que sean de gran potencia. La configuración de
los subniveles se puede adecuar a los distintos cuerpos y a formas irregulares;
se distinguen dos configuraciones principales: en cuerpos anchos se usa una
configuración transversal; cuando el cuerpo es angosto esta configuración es
impracticable, por lo que las galerías deben girarse en la dirección del cuerpo
adoptando una configuración longitudinal.

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PRINCIPIOS.-

En general el concepto de método por hundimiento implica que el material estéril

superpuesto se derrumba y rellena el vacío que va dejando la extracción del
cuerpo mineralizado. Este proceso se debe propagar hasta la superficie, creando
así una cavidad o cráter.
Consiste en dividir el cuerpo mineralizad en subniveles especiados verticalmente
entre 10 a 20 m. En cada subnivel se desarrolla una red de galerías paralelas
que cruzan transversalmente el cuerpo, a distancias del orden de 10 a 15 m.
Las galerías de un determinado subnivel se ubican entremedio y equidistantes
de las galerías de los subniveles inmediatamente vecinos. De este modo, toda
la sección mineralizada queda cubierta por una malla de galerías dispuestas en
una configuración romboidal.
Las operaciones de arranque, carguío y transporte del mineral, se realizan a
partir de estos subniveles en una secuencia descendente.

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DESARROLLOS.-

Una rampa que comunica y permite el acceso a todos los subniveles.

Galerías de cabecera en cada uno de los subniveles, emplazadas en la roca

yacente (footwall), por lo general orientadas según el rumbo y siguiendo el
contorno del cuerpo mineralizado.

Galerías de arranque y extracción del mineral en todos los subniveles, según la

disposición indicada previamente. Estas galerías, de gran sección, constituyen
la mayor parte de los desarrollos requeridos y su excavación puede llegar a
representar hasta un 20% de la capacidad productiva de la mina.

Piques de traspaso que se conectan a todos los subniveles y que permiten la

evacuación del mineral arrancado hacia un nivel de transporte principal.

ARRANQUE.-

La operación de arranque se inicia en el subnivel superior, en retroceso desde el

límite más alejado o pendiente (hanging wall) del cuerpo mineralizado hacia el
límite yacente (foot wall).

Desde cada galería del subnivel se perforan tiros hacia arriba, según un
diagrama en abanico que cubre toda la sección de roca de forma romboidal
ubicada inmediatamente encima.

La longitud de los tiros es variable pudiendo alcanzar hasta unos 40m. El

diámetro de perforación se ubica en el rango de 50 a 90 mm. Se utilizan jumbos
electrohidráulicos diseñados para perforación radial.

La perforación se realiza anticipadamente como una operación continua e

independiente de la tronadura. Cada tronadura involucra entre dos y cinco
abanicos por galería.

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MANEJO DEL MINERAL.-

El material arrancado se maneja con equipos LHD de gran capacidad, los cuales
cargan el mineral en la frente de producción y lo transportan a través de las
mismas galerías de perforación para vaciarlo en los piques de traspaso que se
conectan a las galerías de cabecera.
Este sistema operativo alcanza una alta eficiencia. Una misma pala puede
mantenerse continuamente en operación sirviendo simultáneamente a varias
galerías.

A medida que se extrae el mineral tronado, el material estéril superpuesto rellena

el vacío dejado por la explotación, mezclándose parcialmente con el mineral
arrancado. La extracción continúa hasta que la introducción de material estéril
supera un cierto límite pre-establecido.

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CARACTERÍSTICAS GEOMECANICAS DEL CUERPO MINERALIZADO.-

Aspectos Geotécnicos:

Aceptable Optimo
Resistencia (Techo) <100 MPa <50 MPa
Resistencia (Mena) <100 MPa <50 MPa
Fracturación (Techo) Media – Alta Alta
Fracturación (Mena) Media – Alta Alta
Campo Tensional In- <1000 m <500 m
situ (Profundidad)
Comportamiento Elástico Elástico
Tenso-Deformacional

Indice de hundibilidad:

La hundibilidad es uno de los aspectos críticos para la factibilidad de explotación

por el método Block Caving, por ello existe un índice para predecir ésta
hundibilidad. Resulta obvio que un índice de éste tipo debe estar basado en el
mecanismo que controla el proceso de hundimiento y factores geomecánicos de
mayor relevancia, los cuales para su utilización en el índice, deben ser medidos
y cuantificados.

Relación entre el RQD y la hundibilidad de la roca:

R.Q.D (%) Calidad de la roca

0 - 25 muy mala
25 - 50 mala
50 - 75 regular
75 - 90 buena
90 - 100 excelente

R.Q.D. (%) Hundibilidad

75 Roca muy mala hundibilidad
51 - 74 Roca mala hundibilidad
27 - 50 Roca regular hundibilidad
6 - 26 Roca buena hundibilidad
0 -5 Roca excelente hundibilidad

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Coeficiente de hundibilidad:
Es la capacidad de un bloque para colapsar y hundirse después del disparo.

Coeficiente Clasificación
0 - 4.5 Muy bajo
4.6 - 6.5 Bajo
6.6 - 8.5 Mediano
8.6 - 10.5 Alto
10.6 - 12.0 Muy alto

PRINCIPIO DEL FLUJO DE GRAVITACIÓN.-

La teoría del flujo gravitacional fue dada por Kvapil y Janelid (1956).

 Para construir silos eficientes era necesario del material almacenado.

 El flujo gravimétrico en SLC es mucho más complejo que el flujo en los
silos
 La geometría y dimensiones del SLC no pueden ser seleccionadas
aleatoriamente, sino deberían ser planeadas con respecto a las leyes del
flujo gravitacional de materiales gruesos.
 Debemos darnos cuenta que el flujo gravitacional de materiales gruesos
es completamente diferente al flujo de líquidos.

De acuerdo al principio de flujo gravitacional, la extracción del material quebrado

por un punto genera sobre él, un volumen en movimiento en forma de elipsoide
de revolución.

Después de la extracción de cierto volumen, el material remanente reemplaza

esta perdida por su desprendimiento. Formando un elipsoide de desprendimiento
y hay un relación entre el volumen de material extraído y el elipsoide de
desprendimiento.
El tamaño y la forma de este elipsoide se incrementan con el volumen de material
dependiendo de las propiedades del material; este elipsoide de desprendimiento
puede tener entre 14 y 16 veces el volumen del material extraído.

Sabemos que si extraemos cierta cantidad de material se formara un elipsoide

de desprendimiento.

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Los Elipsoides de Movimiento.

* Elipsoide de esponjamiento o movimiento es el elipsoide que marca el entre

roca in situ y quebrada

* El elipsoide de extracción es aquel que representa la extracción de material en

n tiempo determinado

La existencia de un elipsoide de extracción puede ser demostrada por varios

métodos diferentes. Una posibilidad es hacer un modelo tridimensional donde se
coloquen ciertos marcadores en el material granular bajo un patrón determinado.

La posición original de los marcadores es conocida antes de la extracción, los

marcadores extraídos junto con el material extraído definirán el elipsoide de
extracción.

La relación de alturas es de 1:2.5

La relación de volúmenes es de 1:15

Dilucion.

Se muestra El proceso ideal de dilución desarrollado en SLC como una función

el volumen de mineral y el volumen total extraído.

Teóricamente la mejor extracción 100% está definida por la línea OA. imposible
en la práctica.
La extracción óptima puede tener diferentes valores dependiendo de los factores
económicos.

En la fig. Asumimos que la extracción para después de extraer 110% del volumen
del Tajeo.

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Como una guía para la evaluación de la extracción (asumiendo una extracción

de 110 % de material) se puede usar las siguientes clasificaciones:

 Clase I: la extracción es buena mineral 80% y desmonte 30%

 Clase II; la extracción es aceptable mineral 75% y desmonte 35%
 Clase III: la extracción es pobre mineral 65% y desmonte 45%

La dilución total se puede definir al comienzo del proceso de dilución. Por

ejemplo

Si depuse de extraer 71% de material tenemos 60% de mineral, podemos

esperar que cuando hayamos extraído 120% de material 77% sea de mineral

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VENTILACIÓN.-

El uso intensivo de cargadores LHD diesel exige disponer de una buena

ventilación en las galerías de producción. Considerando que tales labores son
ciegas, se debe recurrir a sistemas auxiliares de ventilación.

La solución más socorrida consiste en inyectar el aire fresco por la rampla. El

aire accede así a la galería de cabecera donde se instala una puerta de control
dotada de un ventilador soplante inyector.
A partir de esta puerta, el aire sigue su recorrido hacia las galerías de producción
por el interior de una red de ductos de acero o material plástico, que rematan en
los frentes de trabajo.

El aire retorna ventilando las galerías de producción hacia la galería de cabecera,

de donde es evacuado por una chimenea – dotada de un ventilador extractor –
ubicada al interior de la puerta de control.

FORTIFICACIÓN.-

Este método implica el desarrollo de una gran cantidad de labores de gran

sección, específicamente las galerías de producción de 4 a 5 m de ancho, que a
su vez tienen una vida relativamente corta. Ambos sentidos apuntan en sentido
contrapuesto en cuanto a satisfacer de modo eficiente las condiciones de
estabilidad de tales excavaciones.

Si se trata de una roca competente no se requiere de elementos de fortificación

adicionales.

En presencia de rocas medianamente competentes, se pueden utilizar

elementos de refuerzo provisorios tales como enmaderado, pernos cementados
y malla de alambre.

El principal problema se presenta en la mantención del frente de extracción o

visera. La presencia de roca de mala calidad requiere de elementos de

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fortificación semi-permanentes tales como malla de acero, shotcrete o incluso

marcos de acero, situación que puede afectar seriamente las posibilidades de
aplicación del método.

VENTAJAS.-

 El SLC es un método de alta capacidad productiva; su disposición general

(layout) es bastante simple, regular y esquemática; y no requiere de
excavaciones e instalaciones demasiado complejas.

 Las operaciones involucradas – desarrollo, arranque y manejo de mineral

– se realizan en sectores o niveles distintos, con escasa interferencia, lo
que permite una secuencia fluida e independiente de cada una de estas
operaciones.

 Tales condiciones permiten una intensiva utilización de equipos

mecanizados de alta productividad pudiendo así alcanzar el proceso un
gran nivel de eficiencia y altos estándares técnicos.

 Es un método seguro. Las dimensiones de la galería de producción son a

lo mas 5m ancho y 4 m de altura.

 Alta mecanización: debido a la independencia de las operaciones

unitarias.

 Tiene un costo de producción relativamente bajo.

DESVENTAJAS.-

 La principal debilidad de este método es la alta dilución a la que queda

expuesto permanentemente el mineral arrancado durante el proceso de
extracción.

 La perforación y voladura debe estar muy bien controlada, para poder

obtener adecuados fragmentos de mineral que permitan el flujo
gravimétrico.
 Perdida de mineral en las zonas pasivas.

 En SLC, todo el mineral debe ser fragmentado para poder utilizar el flujo
gravimétrico.

 La dilución, a su vez, afecta la recuperación de las reservas. Cuando la

ley del material extraído alcanza el valor mínimo económico estimado
aceptable (ley de corte), la extracción se interrumpe y parte del mineral
arrancado se pierde.

 Requiere un gran volumen de desarrollos, que si bien es cierto en gran

medida son en mineral, de todos modos los costos involucrados inciden
de modo significativo en el costo operacional del proceso productivo.

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ANEXOS.-

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