Métodos de Dimensionamiento de Elipsoides

Geodesia

Métodos de Dimensionamiento de Elipsoides

METODO SUBLEVEL CAVING

HISTORIA Y EVOLUCION DEL METODO

El método Sub Level Caving nació originalmente como un método aplicable a roca incompetente que colapsaba inmediatamente después de retirar la fortificación. Se construían galerías fuertemente sostenidas a través del cuerpo mineralizado, se retiraba la fortificación y el mineral hundía espontáneamente para luego ser transportado fuera de la mina. Cuando la dilución llegaba a un punto excesivo, se retiraba otra corrida de fortificación y se repetía el proceso. Este método tenia alta dilución y poca recuperación, pero fue el único aplicable a ese tipo de roca en esos tiempos dada la tecnología involucrada.

En épocas recientes, el método ha sido adaptado a roca de mayor competencia que requiere perforación y tronadura. Evidentemente dejó de tratarse de un método de hundimiento en referencia al mineral, pero el nombre original ha perdurado.

3.2.- DESCRIPCION DEL METODO

3.2.1.- Descripción General

3.2.1.1.- Configuración Típica

En el método Sub Level Caving se desarrollan 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 comunicadoras.

Los subniveles están comunicados además por medio de piques detrás paso 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, sé en encuentran los piques de traspaso.

La galería de separación sirve para construir chimeneas de ranura que permiten la generación de una cara libre al inicio de la producción de la galería.

El método Sub Level Caving se aplica generalmente en cuerpos subverticales como vetas, brechas y diques. También puede ser aplicado en cuerpos horizontales o subhorizontales 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.

3.2.1.2.- Operación del Método

La operación consiste básicamente en la perforación de tiros en abanico desde los subniveles hacia arriba, atravesando el pilar superior, la posterior tronadura de las perforaciones, el carguío y transporte secundario del mineral tronado hasta los piques de traspaso y su posterior transporte desde los buzones de descarga del nivel de transporte principal hacia su lugar de destino. En la Figura N° 4.1 se aprecian las distintas etapas involucradas.

AI comienzo de la explotación, se debe producir el hundimiento desde el nivel superior, este se consigue generando un área de radio hidráulico superior al que resiste la roca o induciendo el hundimiento por medio de explosivos. Para conseguir un radio hidráulico adecuado, se puede construir el subnivel superior similar al método de Caserones y Pilares y posteriormente extraer los pilares.

A medida que se extrae el mineral, el estéril adyacente hunde, rellenando el espacio creado y llegando a producir subsidencia en la superficie. De esta forma, el mineral in situ se ve rodeado por tres caras de material hundido (cara, frente y costado). El flujo masico parcial (B), tiene contacto con el plano vertical de la frente del subnivel, mientras que la zona restante del elipsoide (A) tiene un flujo gravitacional normal (Figura N" 4.2).

AI producirse la extracción en los frentes de las galerías de producción, se produce el escurrimiento del mineral y del material quebrado; este escurrimiento se comporta según lo que se conoce como flujo de material grueso.

La extracción desde un frente de galería de producción, llamado también punto de extracción, continua hasta que ingresa estéril en una cantidad tal que la ley extraída ya no es económica, en este momento, sé trona la corrida de abanico contigua y se repite el proceso.

La producción en este método proviene, tanto de los frentes de extracción, como de las labores de desarrollo realizadas en mineral; generalmente, entre un 15 a un 20% de la producción proviene del desarrollo de nuevos subniveles.

Se ha podido demostrar que el ingreso de estéril va en aumento a medida que progresa la extracción y aparece generalmente luego de extraer un 50% del tonelaje total tronado, sin embargo, existen numerosos factores que pueden apresurar o retardar su aparición.

Para un buen control de la dilución se requieren viseras fuertes y una buena fragmentación. La visera es la esquina formada por el extremo superior de las galerías de producción y el frente de éstas, entonces, para tener estas condiciones el mineral debe ser lo suficientemente competente como para autosoportarse sin- excesiva fortificación y debe permitir la perforación y tronadura de tiros de más de 15 m. de largo, para generar así viseras resistentes.

El estéril o roca de caja debe ser lo suficientemente incompetente como para quebrarse espontáneamente y hundir. Para conseguir una menor dilución es aconsejable que el estéril quiebre con una fragmentación mayor que la del mineral tronado.

3.2.2.- Ventajas y Desventajas- del Método

Las principales ventajas de este método se detallan a continuación

- El método puede ser aplicado en roca "de muy competente a moderadamente competente".

- Puede adecuarse a cuerpos irregulares y angostos.

- Es un método seguro ya que todas las actividades se realizan siempre dentro de las galerías debidamente fortificadas y nunca en caserones abiertos.

- Dadas las características de configuración y de operación, este método es altamente mecanizable, permitiendo importantes reducciones de costos operativos.

- Todas las actividades que se realizan son especializadas, simplificándose el entrenamiento y mano de obra requerida.

- AI no quedar pilares sin explotar, la recuperación puede ser alta.

- El método es aplicable a recuperación de pilares en faenas ya explotadas.

- Las galerías se distribuyen según una configuración uniforme.

- Se puede variar el ritmo de producción con facilidad permitiendo gran flexibilidad.

- La estandarización y especialización de las actividades mineras y del equipamiento permite una alta flexibilidad de las operaciones y una utilización de los equipos en distintos niveles.

- Las actividades mineras son de fácil organización ya que existe poca interferencia entre ellas.

- Se puede llevar la perforación adelantada lo que da holgura en caso de imprevistos.

- Efectuar los desarrollos en mineral, permite obtener beneficios en el corto plazo e incluso en el periodo de preparación. Además permite un mejor reconocimiento del cuerpo mineralizado y disponer de mineral para efectuar pruebas y ajustes de los procesos metalúrgicos involucrados.

Las principales desventajas del Sub Level Caving son:

- Se debe admitir un cierto grado de dilución del mineral.

- Se debe implementar un control de producción acucioso.

- Existen pérdidas de mineral; al llegar al punto límite de extracción, el mineral altamente diluido remanente se pierde, además se pueden generar zonas pasivas, es decir, sin escurrimiento, lo que implica pérdidas.

- El método requiere un alto grado de desarrollos.

- Al generarse el hundimiento, se produce subsidencia, con destrucción de la superficie, además, las labores permanentes como chimeneas de ventilación y rampas deben ubicarse fuera del cono de subsidencia requiriéndose mayor desarrollo.

3.3.- FUNDAMENTOS DEL DISEÑO MINERO

La principal interrogante en el diseño de un Sub Level Caving es la determinación de la geometría, la cual debe satisfacer tanto como sea posible los parámetros de flujo gravitacional. Esto significa determinar el ancho y el espesor del elipsoide de extracción para una cierta altura de extracción. Naturalmente estos parámetros pueden ser determinados por pruebas in situ, pero generalmente los datos no estan disponibles a tiempo para el diseño.

Hasta ahora, ningún método implícito para cálculos de ingeniería ha estado disponible, esto debido a la heterogenidad del material y a la complejidad de los factores envueltos en el flujo gravitacional.

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. Este elipsoide de altura h y ancho W, crece en dimensiones a medida que la extracción aumenta, manteniendo una relación de excentricidad prácticamente constante, e igual a:

Con a y b semiejes mayor y menor, respectivamente. En rigor la excentricidad aumenta con la altura.

La excentricidad (E) varía de acuerdo al tipo de material (granulometría, viscosidad, humedad, etc.).

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