Curso Block Caving & Panel Caving
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7/21/2019 Curso Block Caving & Panel Caving
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Introduccin a los Mtodos de Explotacin
Block Caving / Panel Cavingy sus variantes
Preparado por: Patricio Cavieres
Profesor part-time USACH
Preparado para: Tpico Especial USACH
2 Semestre 2007
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Material Bibliogrfico del Curso
Evolucin de los mtodos de Explotacin en la Mina El Teniente ,Tarea de Diplomado en Geotecnia y Geomecnica, U. de Chile, 1999,P. Cavieres.
Block Caving Geomechanics , The International Caving StudyStage I 1997-2000, JKMRC, Universidad de Queensland-Australia,2003, E. T. Brown.
Underground Mining Methods , SME, 2001, W. Hustrulid & R.Bullock Edits.
Techniques in Underground Mining , SME, 1998, R. Gertsch & R.Bullock Edits.
Proceedings del MassMin aos 2000 (Australia) y 2004 (Chile).
Dimensionamiento de distancias entre Puntos de Extraccin yNiveles de Produccin-Socavacin para Mtodo Panel Caving enRoca Primaria Mina El Teniente , Tesis de Grado Ing. Civil Minas,Universidad de Santiago, 2002, Juan C. Arce.
Parametrizacin y Criterios de Diseo aplicados al Sistema deTraspaso en Mina El Teniente , Tesis de Grado Ing. Civil Minas,
Universidad de Santiago, 2001, Karin Romn.
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Introduccin El BC y PC corresponden a mtodos de
explotacin por hundimiento gravitacional masivo.
Son mtodos de bajo costo y alta productividad,lo que los hace econmicamente atractivos.
Permiten un alto grado de mecanizacin con
tecnologas probadas. Mediante tecnologainnovadora permiten automatizacin (equiposLHD, trenes, camiones, correas transportadoras).
Muchos proyectos nuevos estn hoy siendodiseados con BC/PC.
Muchas minas de rajo abierto migrarn a faenassubterrneas con BC/PC.
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0
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140000
160000
1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000 2020 2040
YEAR
TON
NESPERDAY
Bingham Canyon
Climax
Salvador
Kiruna
Mount Isa
San Manuel
El Teniente
MiamiRidgeway
Emergenceofmodernmining
geomechanics.Foundingof
I
SRM
International
CavingStudy
ImperialCollege
underground
excavationsproject
Olympic Dam
Andina
Freeport IOZ/DOZ
Henderson
Malmberget
Palabora
PremierKidd Creek
Brown (2004)
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1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000 2020 2040
YEAR
TON
NESPERDAY
Bingham Canyon
Climax
Salvador
Kiruna
Mount Isa
San Manuel
El Teniente
MiamiRidgeway
Emergenceofmodernmining
geomechanics.Foundingof
I
SRM
International
CavingStudy
ImperialCollege
underground
excavationsproject
Olympic Dam
Andina
Freeport IOZ/DOZ
Henderson
Malmberget
Palabora
PremierKidd Creek
Brown (2004)
Minas y Proyectos explotados por mtodos subterrneos
Las mayores capacidades de produccin son BC/PC
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Conceptos fundamentales
El mtodo de BC/PC se basa en hacer un corte basal
(inferior) horizontal al macizo rocoso (socavacin).
Aprovecha la energa gravitacional para propagar elhundimiento en altura.
Realiza la extraccin desde la infraestructura existentebajo el rea socavada.
Cuenta con un sistema de manejo de materiales para
transportar el mineral hasta exterior mina.
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Mtodo BC/PC: Propagacin del hundimiento en altura
Subsidencia: es el quiebre del macizo rocoso en altura por efecto de la socavacin yposter ior extraccin de mineral , lo cual produce una cavidad de mineral f racturado, cuyamanifestacin inicial en la superficie topogrfica es la depresin del terreno yposteriormente la generacin de una gran cavidad, llamada Crter de Subsidencia .
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Mina Climax, USA (1945) Mina Blyvoorui tzig, Sudfr ica (03.08.64)
Mina Henderson, USA (1987) Mina Ro Blanco, Chile (1989)
Efecto de la subsidencia en superficie (Karzulovic, 1999)
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Mtodo BC/PC: Efecto de la subsidencia en superficie
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socavacin
Propagacin del hundimiento
Extraccin del mineral
Hundibilidad (asegurar la propagacindel hundimiento en altura)
Fragmentacin
Subsidencia
Sismicidad (roca dura)
Colgaduras
Mtodos de induccin
Asegurar la socavacin basal
Estabil idad del nivel
Flujo gravitacional
Diseos ad-hoc para lagranulometra mineral
Estabil idad del nivel
Manejo de materiales
Conceptualizacin del BC/PC
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100
MiningRockMassRating,
MRM
R
Hydraulic radius of the undercut area,H
R (m)
Caving zone
Stable zone
Transi
tionalz
one
INCA OESTE SECTOR
NORTHPARKES
ELTEN
IENT
ESCU
RVE
(PRIMARYORE
)
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MiningRockMassRating,
MRM
R
Hydraulic radius of the undercut area,H
R (m)
Caving zone
Stable zone
Transi
tionalz
one
INCA OESTE SECTOR
NORTHPARKES
ELTEN
IENT
ESCU
RVE
(PRIMARYORE
)
Hundibilidad: Nomograma de Laubscher
Flores & Karzulovic, 2003 b
HR = Area / Permetro
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Indices IRMR-MRMR (Laubscher y Jakubec)
INTACT ROCK STRENGTH
IRS
SPACING BETWEEN STRUCTURES
JS
CONDITION OF THE STRUCTURES
JC
GEOLOGICAL-GEOTECHNICAL INPUT
VOLUME (0.8)
PRESENCE OF STRUCTURES MINOR (0.6 to 1.0) PRESENCE OF CEMENTED STRUCTURES (0.7 to 1.0)
ADJUSTMENTS
REQUIRED
TOEVALUATE
IRMR
WEATHERING
(0.3 to 1.0)
MINING
INDUCED
STRESSES
(0.6 to 1.2)
RATING: 0 to 25 RATING: 0 to 35 RATING: 0 to 40
STRENGTH OF THE BLOCKS
THAT FORM THE ROCK MASS
BS
IN SITU ROCK MASS RATING (0 to 100)
IRMR
RATINGSTHAT
DEFINE
IRMR
ORIENTATION
OF THE
STRUCTURES
(0.63 to 1.0)
BLASTING
(0.8 to 1.0)
WATER
(0.7 to 1.1)
MINING ROCK MASS RATING (0 to 100)
MRMR
ADJUSTMENTS
REQUIRED
TO
EVALUATE
MRMR
INTACT ROCK STRENGTH
IRS
SPACING BETWEEN STRUCTURES
JS
CONDITION OF THE STRUCTURES
JC
GEOLOGICAL-GEOTECHNICAL INPUT
VOLUME (0.8)
PRESENCE OF STRUCTURES MINOR (0.6 to 1.0) PRESENCE OF CEMENTED STRUCTURES (0.7 to 1.0)
ADJUSTMENTS
REQUIRED
TOEVALUATE
IRMR
WEATHERING
(0.3 to 1.0)
MINING
INDUCED
STRESSES
(0.6 to 1.2)
RATING: 0 to 25 RATING: 0 to 35 RATING: 0 to 40
STRENGTH OF THE BLOCKS
THAT FORM THE ROCK MASS
BS
IN SITU ROCK MASS RATING (0 to 100)
IRMR
RATINGSTHAT
DEFINE
IRMR
ORIENTATION
OF THE
STRUCTURES
(0.63 to 1.0)
BLASTING
(0.8 to 1.0)
WATER
(0.7 to 1.1)
MINING ROCK MASS RATING (0 to 100)
MRMR
ADJUSTMENTS
REQUIRED
TO
EVALUATE
MRMR
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Definiciones bsicas (after Brown, 2004)
Block Caving (BC): un mtodo de explotacin de
hundimiento gravitacional masivo, en el cual el bloquemineralizado se prepara (desarrollo y construccin),socava y, posteriormente, se extraen las reservasmineras. Dependiendo del tamao del yacimiento,
dicho bloque puede representar el plan minerocompleto de la mina. Frente de explotacin esttico .
Panel Caving (PC): una forma de explotacin masiva
por hundimiento gravitacional, en la cual el yacimientose prepara, socava y extrae progresivamente en tajadas (paneles paralelos). Frente de explotacindinmico.
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Mtodo Block
Caving tpico
Desarrollo &Construccin
1
Socavacin
2
Extraccin
3
Agotado
4
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Mtodo PanelCaving tpico
Desarrollo & Construcc in1
Socavacin2
Extraccin3
Agotado4
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Mtodo PanelCaving tpico
Mina Henderson
(MassMin-2000)
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Secuencia general de explotacin en PC: Mina Henderson (MassMin-2000)
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Historia del BC
Shrinkage Stopping
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Historia del BC
Pillar Caving
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Historia del BC: sin pilar de proteccin
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Historia del BC: con pilar de proteccin
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Historia del BC
Evolucin del BC ySistemas de Traspaso
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Historia del BC
Mtodo BC actual
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Historia del BC: mtodo con scrapers
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Panel Caving y Variantes de Explotacin
Razones del cambio desde BC a PC
El BC se adapta a minerales de fragmentacin fina amedia (scrapers) y de menor dureza.
El PC naci por la necesidad de manejar unafragmentacin de mayor tamao y una roca de mayor dureza.
Esto signific incorporar la mecanizacin en lasoperaciones unitarias con la introduccin deequipos LHD, martillos picadores, niveles de
reacarreo (trenes, camiones o correas). Se aument el tamao de las excavaciones y de la
malla de extraccin (distancia entre calles y zanjas
de produccin).
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Mtodo PC actual
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Variantes de Explotacin en PC
-10
10
30
50
70
90
-70 -20 30 80 130
Distancia al Frente [m]
EsfuerzosP
rincipales
[MPa]
S1
S2
S3
Distancia al Frente de Socavacin (m)
Esfuerzos
Principales(M
Pa)
-10
10
30
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70
90
-70 -20 30 80 130
Distancia al Frente [m]
EsfuerzosP
rincipales
[MPa]
S1
S2
S3
Distancia al Frente de Socavacin (m)
Esfuerzos
Principales(M
Pa)
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EXTRACCION SOCAVACION DESARROLLOS
NIVEL DE HUNDIMIENTO
ZONA DE
RELAJACION
ZONA DE
TRANSICION
ZONA DE
PRE-MINERIA
EXTRACCION SOCAVACION DESARROLLOS
NIVEL DE HUNDIMIENTO
ZONA DE
RELAJACION
ZONA DE
TRANSICION
ZONA DE
PRE-MINERIA
EXTRACCION SOCAVACION DESARROLLOS
NIVEL DE HUNDIMIENTO
ZONA DE
RELAJACION
ZONA DE
TRANSICION
ZONA DE
PRE-MINERIA
X
Variantes de Explotacin en PC
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PANEL CAVING CON HUNDIMIENTO CONVENCIONAL
DESARROLLO
D2
FORTIFICACIN DEFINITIVA
D3
PANEL CAVING CON HUNDIMIENTO CONVENCIONAL
DESARROLLO
D2
FORTIFICACIN DEFINITIVA
D3
PANEL CAVING CON HUNDIMIENTO PREVIO
DESARROLLOAREA
FORTIFICADA
D2
AREA SOCAVADA (Socavacin Previa)
D1
D3
PANEL CAVING CON HUNDIMIENTO PREVIO
DESARROLLOAREA
FORTIFICADA
D2
AREA SOCAVADA (Socavacin Previa)
D1
D3
PANEL CAVING CON HUNDIMIENTO AVANZADO
DESARROLLOFORTIFICACINDEFINITIVA
D2
AREA SOCAVADA
D1
D3
PANEL CAVING CON HUNDIMIENTO AVANZADO
DESARROLLOFORTIFICACINDEFINITIVA
D2
AREA SOCAVADA
D1
D3
Variantes de
Explotacin en PC
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UCL
EXL
VTL
RDL
M
INERA
LQUE
BRAD
O
AIRE
BATEA
PTO. EXT.
CALLE PIQUES
Variantes de Explotacin en PC
PC con Hundimiento Convencional (Flores & Karzulovic, 2004)
-
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EXL
VTL
RDL
UCL
MINER
ALQUE
BRAD
O
BATE
A
CALLE
PIQUES
AIRE
Variantes de Explotacin en PC
PC con Hundimiento Previo (Flores & Karzulovic, 2004)
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EXL
VTL
RDL
MINER
ALQUE
BRAD
O
AIRE
UCL
BATE
A
CALLE PIQUES
Variantes de Explotacin en PC
PC con Hundimiento Avanzado (Flores & Karzulovic, 2004)
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Mtodos de Induccin de Hundimiento en PC - HC
Forzamiento desde sub-niveles superiores (Tesis J. C. Arce)
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Diseos Mineros: N. Hundimiento
Block Caving
Panel Caving
H. Convencional
H. Previo y H. Avanzado
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Socavacin en Block Caving
Diseo Geomtrico del Nivel de Hundimiento en BC
Mina El Teniente, MassMin-2000
Di G t i d l Ni l d H di i t PC
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Socavacin en Panel Caving con H. Convencional
Diseo Geomtrico del Nivel de Hundimiento en PC
Mina El Teniente, MassMin-2000
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Socavacin en Panel Caving con H. Previo/H. Avanzado
Diseo Geomtrico del Nivel de Hundimiento en PC
Mina El Teniente, MassMin-2000
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Drawbell
30 m
14 m
5 m
14 m16 m MajorApex
Tipo Crinkle-Cut en HP/HA
Diseo Geomtrico del Nivel de Hundimiento en PC
Mina NorthParkes, MassMin-2000
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Diseos Mineros del N. Produccin
(Tesis J. C. Arce)
Curvas de Fragmentacin de mineral
Elipsoide de Extraccin vs Fragmentacin del mineral
Disposicin geomtrica de los Puntos de Extraccin
Tamao de los Equipos
Batea define distancia entre N.Produccin-N.Hundimiento
(tamao del Crown Pillar) Metodologa para definir Mallas de Extraccin
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Geometras del Nivel de Produccin en PC
Curvas de Fragmentacin
CURVA GRANULOMTRICA
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 50 100 150 200 250 300
TAMAO EJE MAYOR (cm)
PORCENTAJ
ED
ES
OBRETAM
AO
Pereira, 1995
Factor de Forma = 1 : 0.7 : 0.5
G t d l Ni l d P d i PC
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Geometras del Nivel de Produccin en PC
Fragmentacin del Mineral y su relacin con el Elipsoide de Extraccin
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Geometras del Nivel de Produccin en PC
Dimetro del Elipsoide de Extraccin
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Malla Cuadrada
Geometras del Nivel de Produccin en PC
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Malla Tipo Teniente
Geometras del Nivel de Produccin en PC
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Malla Tipo Henderson Espina de Pescado
Geometras del Nivel de Produccin en PC
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Geometras del Nivel de Produccin en PC
Elipsoides Tangentes
Elipsoides Traslapados
G t d l Ni l d P d i PC
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Malla Terica 17 x 20 m Malla Operativizada 17 x 20 m
Geometras del Nivel de Produccin en PC
Operativizacin de la Malla de Extraccin: Largo del Equipo LHD
Diseo Geomtrico del Nivel de Produccin en PC
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Diseo Geomtrico del Nivel de Produccin en PC
Mina NorthParkes, MassMin-2000
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Ismetrico de la Batea y del Crown Pillar
Geometras de la Batea en PC
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Seccin vertical a lo largo de la Zanja
Malla Teniente 17 x 20 m, HP/HA
Geometras de la Batea en PC
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Seccin vertical perpendicular a la Zanja
Malla Teniente 17 x 20 m, HP/HA
Geometras de la Batea en PC
Puntos de Extraccin en N. Produccin
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Sistemas de Traspaso de Mineral
(Tesis K. Romn)
Puntos de Vaciado (N. Produccin)
Cmaras de Picado (N. Martillos)
Piques (N. Produccin-N. Martillos-N. Transporte) Buzones (N. Transporte)
Salas de Chancado (N. Transporte)
Sistemas de Traspaso tpicos en Panel Caving
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Sistemas de Traspaso tpicos en Panel Caving
Sistemas de Traspaso: Puntos de Vaciado en N. Produccin
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p
Vista en planta
Sistemas de Traspaso: Puntos de Vaciado en N. Produccin
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Vista en seccin vertical
PV.7
Sistemas de Traspaso: Cmaras de Picado en N Martil los
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Sistemas de Traspaso: Cmaras de Picado en N. Martil los
Vista en planta
Sistemas de Traspaso: Cmaras de Picado en N Martil los
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Sistemas de Traspaso: Cmaras de Picado en N. Martil los
Vista en seccin vertical
CP.4
CP.5
Sistemas de Traspaso: Piques cortos bajo el N Produccin
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Sistemas de Traspaso: Piques cortos bajo el N. Produccin
Sistemas de Traspaso: Piques largos bajo el N. Martil los
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Sistemas de Traspaso: Piques largos bajo el N. Martil los
Sistemas de Traspaso: Buzones en N. Transporte
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p p
Vista en planta
Sistemas de Traspaso: Buzones en N. Transporte
-
7/21/2019 Curso Block Caving & Panel Caving
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p p
Vista en seccin vertical
Sistemas de Traspaso: Buzones en N. Transporte
-
7/21/2019 Curso Block Caving & Panel Caving
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p p
Vista en seccin vertical
EB.1
EB.2
Sistemas de Traspaso: Salas de Chancado
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-
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Fin del Curso
Muchas gracias por vuestra atencin