El tajeo por bancos se usa para extraer vetas, lentes, filones relativamente angostos y con buzamiento empinado o cualquier depósito estratiforme que se extiende en dos dimensiones (a lo largo del rumbo y buzamiento abajo). El método involucra el minado inicial tanto de una galería de perforación como de extracción en toda la longitud y anchura del yacimiento (Figura 2.23). Se crea
41 FIGURA 2.22
Secuencia total de extracción y sección transversal mostrando el refuerzo de perno de cable.
un arranque agrandando una chimenea de corte (o pique ciego) situado cerca de la lapa del yacimiento. El arranque creado se usa como un vacío de expansión en cuyo interior se forma el resto del tajeo por bancos mediante la voladura secuencial de taladros de producción. En la mayoría de los casos, los taladros de producción se perforan en anillos paralelos al buzamiento del yacimiento entre las dos galerías (Figura 2.24).
El tajeo se realiza mediante el disparo secuencial de anillos de taladros descendentes (o ascendentes) en el vacío que avanza, y después se limpia el mineral remotamente a lo largo del yacimiento desde el horizonte de extracción (Figura 2.25). La probabilidad de dilución de mineral aumenta si se deja el mineral dentro del piso del tajeo por largos períodos de tiempo y las fallas de muro pueden causar pérdida de mineral o daño de unidades de limpieza.
El éxito del tajeo por bancos reside en la estabilidad de los tramos expuestos sin sostenimiento, la capacidad para proporcionar sostenimiento con empernado de cable y relleno, el estrecho control de la perforación y disparo, así como la aplicación de tecnología de limpieza remota (Villaescusa et al., 1994). Las geometrías de tajeo por bancos descendentes están conectadas a las secuencias generales de extracción buzamiento arriba conjuntamente con el relleno. Los tajeos por bancos ascendentes a menudo se extraen sin el empleo de relleno, y retroceden de arriba para abajo junto con pilares permanentes no recuperables.
En la mayoría de operaciones mineras, las alturas de banco se fijan durante las etapas iniciales del desarrollo de mina, y la estrategia de extracción es la única variable que puede usarse para optimizar la economía del tajeo por bancos. En los bancos descendentes, a la extracción le sigue el llenado de los vacíos con desecho, relleno de arena hidráulico, o agregado hasta el piso de la galería de perforación, que se convierte en la nueva galería de extracción en la capa siguiente buzamiento arriba. Se ha considerado un número de estrategias para el banqueo descendente
42 FIGURA 2.23
FIGURA 2.24
Vista de sección transversal típica y resultados de tajeo de bancos descendentes excepcional.
FIGURA 2.25
FIGURA 2.26
Extracción longitudinal de mineral junto con sostenimiento de relleno.
(Villaescusa y Kuganathan, 1998). Las más comunes involucran el uso de una masa de relleno seco continua (roca de desecho que tenga un ángulo de escalón entre 38º y 42º) que siga una cresta de tajeo de bancos que avanza a una distancia fija (sin exceder una longitud de rumbo sin sostenimiento) a lo largo de toda la longitud del banco (Figura 2.26).
También puede extraerse bancos usando relleno hidráulico, con los tajeos extendidos hasta una longitud máxima de rumbo estable sin sostenimiento, seguido de relleno junto con cerramiento de ladrillos. Después del relleno viene la recuperación de pilares y se repite el proceso a lo largo de toda la longitud del banco (Figura 2.27). Aunque esta estrategia se relaciona principalmente con el relleno hidráulico, el empleo de relleno cementado aseguraría que se experimente una dilución mínima de relleno luego de la recuperación de pilares. El relleno cementado sólo puede justificarse durante la extracción de yacimientos de muy alta ley. Aplicaciones recientes de relleno en pasta cementado están reemplazando el uso del relleno hidráulico, minimizando así la necesidad de cerramientos de ladrillo.
Otra estrategia es dejar pilares permanentes (planeados) entre tramos independientes (sin rellenar) de cajas respaldo a lo largo de toda la longitud del banco. El relleno se realiza al terminar el banco usando ya sea relleno seco o hidráulico (Figura 2.28). En esta estrategia, es crítico establecer las distancias óptimas entre pilares a fin de minimizar el número de pilares requeridos, especialmente en yacimientos de alta ley. Las dimensiones de pilar son función de las condiciones del terreno, los niveles de esfuerzo esperados, y la extracción óptima de los piques ciegos adyacentes, En masas rocosas débiles, la estabilidad de los tramos sin rellenar puede ser afectada por la voladura en tramos contiguos a lo largo del rumbo del yacimiento, pues los tramos individuales pueden mostrar comportamiento dependiente del tiempo con deformación. La Figura 2.29 muestra una estrategia
FIGURA 2.27
Relleno hidráulico y recuperación de pilar.
FIGURA 2.28
FIGURA 2.29
Tramos sin sostenimiento y pilares permanentes en tajeo de bancos con buzamiento somero.
de extracción de bancos de arriba para abajo basada en una combinación de tramos sin sostenimiento y pilares permanentes.
Los tajeos de banco también pueden extraerse utilizando una técnica de relleno continuo y ajustado llamada Avoca. Inicialmente, el tajeo de banco se extrae hasta una longitud estable máxima, seguido por relleno ajustado hasta la cresta. Cualquier voladura posterior se hace después sin cara libre como se muestra en la Figura 2.30. El éxito de este método está en función
FIGURA 2.30
de la estabilidad del relleno después de la voladura. Esto se controla con la anchura y altura del yacimiento y la humedad y granulometría del material de relleno utilizado.
No se ha considerado la opción de extraer un banco más allá de sus límites estables y luego dejar un pilar (no planeado) para detener una falla de caja respaldo porque no representa buen diseño o práctica operativa. La opción de extracción mostrada en la Figura 2.27 se relaciona con la extracción del banco usando pilares que han sido diseñados en etapas muy tempranas, y se asume que los tramos entre pilares son estables e independientes (desde el punto de vista deformativo) entre sí. Los bancos de taladro ascendente a menudo se relacionan con secuencias de extracción de arriba hacia abajo donde los yacimientos se dividen en bloques separados por pilares de corona horizontales. Los bancos individuales de taladro ascendente se definen dentro de un bloque, y retroceden hasta un crucero central o de acceso de extremo. Las alturas típicas de perforación de taladro ascendente varían entre 15 y 25 m, y los anillos individuales se inclinan hacia adelante (70º) para promover una cresta segura para las cuadrillas de carga de taladros de voladura. El diseño de anillos de volcado delantero reduce también el lanzamiento de limpieza, lo que a su vez minimiza la limpieza remota. El refuerzo de la caja respaldo se proporciona desde las galerías de perforación. Además, en masas rocosas de buena calidad, se puede introducir el relleno luego de la extracción de un bloque de tajeo entero (Figura 2.31).
FIGURA 2.31
Esquema de secuencias de extracción de bancos ascendentes, Mina Osborne.
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Diseño de Tramos y Pilares
5.1 Antecedentes
El desarrollo de métodos de minado por tajeo abierto de subniveles ha mejorado la mecanización y aumentado la productividad de las operaciones de minado masivo subterráneo. A su vez esto ha conducido a optimizar el tamaño y forma de los tajeos abiertos a fin de maximizar la producción. Muchas operaciones de minado masivo se vieron plagadas por la dilución inaceptable de desecho, y los enfoques tradicionales de ensayo y error se volvieron económicamente inaceptables. Además, las metodologías de diseño inaceptables con frecuencia daban como resultado fallas de los tajeos secundarios con las consecuentes demoras de producción, incremento de costos y, en algunos casos, pérdida de reservas de mineral. En este capítulo, se discutirán metodologías modernas de diseño de pilares y tajeos. El minado prosigue con el disparo secuencial de los anillos de producción en el vacío que avanza con el mineral quebrado que se recupera de un horizonte de extracción específico (Figura 2.1). La sección siguiente describe las geometrías de tajeo requeridas para lograr producción con el tajeo abierto por subniveles.