INTRODUCCION A LA MINERIA

MINERIA SUPERFICIAL Y DEL CARBON

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN CRISTOBAL DE HUAMANGAFACULTAD DE INGENIERIA DE MINAS GEOLOGIA Y CIVIL

ESCUELA DE FORMACION PROFESIONAL DE INGENIERIA DE MINAS

JULIO ZAGA HUAMAN

MINERIA SUPERFICIAL

La minería a cielo abierto o minería superficial para la extracción de minerales metalíferos, permite recuperar los minerales de baja ley, es decir aquellos que están diseminados en varios kilómetros a la redonda.

PERU. Explotación superficial

Minería nacional método subterráneo -----------40% métodos superficial ------------60%

Aspectos Generales

METODOS DE EXPLOTACION A CIELO ABIERTO

Profundidad tipo de explotación

Resistencia de

las rocas

Sistema de

arranque

Geometría Método

Superficial a cielo abierto

Consolidadas con cualquier resistencia

Mecánicos - cualquier forma e inclinación , potente de grandes dimensiones

Corta, cantera, descubierta, terrazas, contorno,

Inconsolidadas o permeables

hidráulicos - tabular, tumbado, pequeña potencia, potente, inclinación grandes dimensiones

Monitor hidráulico, dragado, minería por sondeos, lixiviación.

PRINCIPALES MINAS DE OPEN PIT

Toquepala Marcona Cuajone Cerro de Pasco Cerro verde B.H. Tintaya Pierina Yanacocha Antamina Toromocho Quelloveco

Metales: cobre fierro y oroAgregados: grabas arenas y piedraMineral de fierro: magnetita, limonita y hematinaNo metálicos: fosfato de Bayobar

CORTAS En yacimientos masivos o de capas inclinadas, la explotación se lleva a cabo tridimensionalmente por banqueo descendente, con secciones transversales en forma troncocónica.

DESCUBIERTASSe aplica en yacimientos tumbados u horizontales donde el recubrimiento de estéril es inferior, por lo general, a los 50 m. consiste en el avance unidireccional de un modulo con un solo banco desde el que se efectúa el arranque del estéril y vertido de este al hueco de las fases anteriores, el mineral es entonces extraído desde el fondo de la explotación, que coincide con el muro del deposito.

TERRAZAS Este método se bases en una minería de banqueo con

avance unidireccional. Se aplica a depósitos relativamente horizontales de una o varias capas o estratos de mineral y con recubrimientos potentes que obligan a depositar el estéril en el hueco creado, transportándolo alrededor de la explotación.CONTORNO

En yacimientos semi horizontales y con reducida potencia, donde la orografía del terreno hace que el espesor del recubrimiento aumente de forma considerable a partir del afloramiento del mineral, se realiza una minería conocida como de contorno. Consiste en la excavación del estéril y mineral en sentido transversal hasta alcanzar el límite económico.

ESPECIALES Este grupo de métodos se aplica en aquellos

depósitos en que, por sus características, se llega muy rápidamente al límite de explotación por minería a cielo abierto

CANTERAS Canteras es el término genérico que se utiliza

para referirse a las explotaciones de rocas industriales y ornamentales. Se trata, por lo general, de pequeñas explotaciones.

GRAVERAS Los materiales de aluvión, situados en las terrazas de

los cauces, y constituidos por arenas y cantos rodados poco cohesionados se extraen en estas explotaciones en forma de gravas o zahorras naturales.

DISOLUCION Y LIXIVIACION Algunos yacimientos de sales, como la glauberita, la

thenardita, etc., se explotan procediendo primero a la descubierta del estéril superficial, para después fragmentar el mineral mediante voladuras y seguidamente efectuar su disolución mediante la circulación de agua, que es recuperada como una salmuera que, mediante un sistema de tuberías y bombas, se lleva hasta la planta de mineralurgía en la que se encuentran unos cristalizadores que permiten obtener el producto final.

DRAGADO En mineralizaciones especiales, como son las metálicas

de oro, casiterita, etc., contenidas en aluviones, resulta interesante la aplicación del método de dragado, inundando previamente la zona de explotación.

Este método es económico cuando la propia agua de inundación se utiliza en el proceso de concentración, como ocurre con la separación gravimétrica, las dragas, además del sistema de extracción que utilicen, cangilones, cabeza de corte, etc., capaces de tratar grandes volúmenes de material y de un sistema de evacuación de material y de un sistema de evacuación de los estériles a la zona ya explotada.

EQUIPOS DE ARRANQUE DISCONTINUO

TRACTORES DE ORUGAS

EXCAVADORAS DE CABLES

EXCAVADORAS HIDRAULICAS

PALAS CARGADORAS. DRAGALINAS MOTOTRAILLA

MAQUINARIA DE ARRANQUE

En minería a cielo abierto: Dragalina Pala excavadora Rotopala Mototrailla Bulldozer Minadores Monitor hidráulico

MAQUINARIA DE TRANSPORTE

VOLQUETE CAMIONES CON

DESCARGA POR EL FONDO

MAQUINARIA AUXILIAR

MOTONIVELADORAS TRACTORES DE ORUGA Y

RUEDAS CAMION DE RIEGO VOLQUETES RODILLO COMPACTADOR EXCAVADORA

HIDRAULICA VEHICULO TODO

TERRENO:

Some photos and machinery used in open-pit mining

?Dinky Toy?

Drilling in pit

Crushing in pit

Loading ore in pit

MINERIA DE CARBON

Aspectos Generales

Desde el punto de vista geológico el carbón es un sedimento orgánico depositado en cuerpos tabulares o estratos denominados mantos. Se trata de un gel no cristalino, formado a partir de restos vegetales preservados de la oxidación en zonas pantanosas. Junto con los restos vegetales se depositaron materiales no combustible que constituyen las cenizas y reducen su valor económico.

TIPOS DE CARBONO

La turba, la primera etapa en la formación de carbón, tiene un bajo contenido de carbono fijo y un alto índice de humedad.

El lignito, el carbón de peor calidad, tiene un contenido de carbono mayor. El carbón bituminoso tiene un contenido aún mayor, por lo que su poder calorífico también es superior.

La antracita, es el carbón con el mayor contenido en carbono y el máximo poder calorífico.

El grafito, se forma gracias a la presión y el calor adicionales, que es prácticamente carbono puro.

CLASIFICACIÓN Y ANÁLISIS

Los carbones se clasifican de acuerdo con el proceso de carbonización de la materia orgánica. Se forma primero las turbas, luego los lignitos y hullas y, finalmente, las antracitas. De acuerdo con sus propiedades coquificantes, las hullas pueden ser bituminosas y sub – bituminosas. El último eslabón de la carbonización es el grafito que, por tener características y usos completamente diferentes, no se considera carbón.

EXTRACCION DEL CARBON

TESTEROS .- Ha sido el método más usado tradicionalmente, en capas con pendientes superiores a los 35º.

FRENTE ÚNICO . - En capas por debajo de los 35-40º puede trabajarse todo el frente sin riesgo de caída del carbón al circular este por el muro. Las series suelen ser de 10 metros encargándose cada picador de atender su puesto de trabajo. Normalmente en este sistema el posteo es con mampostas hidráulicas y el relleno se realiza por hundimiento del techo.

ROZADORAS . - Se utiliza en capas con pendientes superiores a los 35º. La rozadora es una maquina que se desplaza a lo largo del frente arrastrándose sobre el muro, y es tirada por un cabrestante.

MECANIZACIONES INTEGRALES Hay casos en los que es posible una mecanización integral de la explotación. En pendientes inferiores a los 35º se puede utilizar maquinaria de arranque de distinto tipo con posteo autodesplazable, donde el trabajador no emplea la fuerza física, si no que por medio de palancas hidráulicas desplaza las pilas.

CEPILLOS . - Este sistema es usado en capas de baja pendiente con carbón no muy duro y una potencia de entre 0,5 y 2 metros. Es un útil de corte con una serie de picas sujeto a 1 ó 2 motores mediante una cadena para desplazarlo sobre el frente del carbón. En muchos casos la longitud del taller supera los 300 metros.

SUTIRAGE . - Palabra que proviene del francés “Sous-tirage” (sacar por debajo). En Asturias se emplea el sistema de rampones y subniveles. El de rampones esta en desuso por motivos de seguridad.

EXPLOTACIÓNSUBTERRÁNEA

Los métodos de extracción del carbón están determinados por las condiciones geológicas del yacimiento (tamaño, calidad, continuidad, geometría, inclinación, ubicación profundidad, competencia del mineral y las rocas adyacentes, etc.), por el valor del recurso, y por las restricciones ambientales y legales prevalecientes al momento del desarrollo del proyecto

SISTEMAS DE EXPLOTACION

TAJO LARGO. Es un sistema de explotación que se aplica en yacimientos horizontales, con espesores entre 1m y 2.5 m, desarrollando un sector, bloque o panel de explotación con un frente amplio y continuo, el cual se puede trabajar en avance o en retirada, presentándose derrumbe del techo en las áreas ya explotadas

EXPLOTACIÓN SUBTERRÁNEA

TAJO LARGO

CÁMARAS Y PILARES: Este método consiste en la extracción del mineral

dejando pilares de carbón con el fin de sostener el techo. Las cámaras son aberturas que se construyen en forma múltiple y paralelamente, y cuando se conectan con aberturas transversales, se forman los pilares de protección que sirven de soporte natural en la explotación. Las cámaras se hacen tan anchas como la seguridad lo permita, cuya limitación depende de las características y propiedades de resistencia de las rocas del techo, del piso y del mismo carbón. (Ver figura 1.2)

CÁMARAS Y PILARES

ENSANCHE DE TAMBORES

Este método se aplica en yacimientos inclinados y verticales (20° a 70°), con espesores de manto entre 0.6 m y 2.5 m, mantos y respaldos resistentes de tal forma que permitan el arranque seguro del carbón. El rendimiento de la explotación es alto, aproximadamente de un 80%.

A partir de las cruzadas o inclinados principales de transporte se dimensionan bloques por medio de dos niveles separados unos 60 m y preparados mediante tambores separados cada 80 m y la explotación se realiza en retroceso o en avance.

ESCALONES INVERTIDOSEste método solo se ha utilizado en las minas del Valle del Cauca y Cauca, y se emplea en yacimientos verticales, cuando los mantos de carbón presentan buzamientos muy altos, entre 50° y 90°, y espesores entre 0.4 m a 2 m. El rendimiento de la explotación es muy alto, mayor del 85%.

EXPLOTACIÓN A CIELO ABIERTO

Se comienza por retirar el material que recubre el yacimiento. Después se procede a la extracción del mineral y acto seguido, cuando se termina de sacar el carbón de yacimiento, se vuelve a cubrir el terreno para que no haya un gran impacto medioambiental.

Perforadora helicoidal. Después de retirar las capas superiores de una colina, una gigantesca perforadora rotativa taladra las laderas para llegar a las ricas vetas de carbón situadas por debajo. La perforadora puede penetrar hasta 30 m.

METODOS DE EXPLOTACION

Realización de sondeos con recuperaron de testigos y ensayos geomecánicos

Caracterización de sistemas de discontinuidad

Sísmica de refracción

Técnicas geofísicas de sondeos de investigación

Testificación de los barrenos de producción

Caracterización del macizo rocoso

Durante la perforación de barrenos

Los mas utilizados en nuestro paísPara la minería del carbón

Mayor inversión o costo mayor tiempo y comple_jidad

PARAMETROS ENCONTRADOS MEDIANTE LA APLICACON DE LOS DOS METODOS

ARENA SUELTA

ROCA DURA

ROCA DURACARGA

CARBON MINERAL

PARAMETROS:-VELOCIDAD DE PERFORACION.-VELOCIDAD DE RAVOLUCION-PRESION DEL AIRE COMPRIMIDO-TIEMPO DE PERFORACION-EMPUJE SOBRE LA ROCA

RELLENO

Testificación de los barrenos de producción

-Este método es relativamente rápido y sencillo-Solo requiere inversión en el equipo de testificación-Determinación de la posición de estratos .-Variación en la resistencia de las rocas

Caracterización de los macizos rocosos mediante perforación

-Evaluar el rendimiento del equipo y método de perforación a usar.-ubica las variaciones de rocas.

Generalmente cuando el carbón Se presenta en estrato.

Espesor de las capas que poseen resistencia

La profundidad exacta del estrato y muro del carbón

Estrato competente

Sedimentos blandos

CARGA

relleno

No debe hacerse una carga continua

La caída lenta de la presión del gas de la capa competente provocara una muy buena fragmentación

Capa de carbón

explosivo

Roca dura

Roca blanda

relleno

GALERIAS CON CAPAS DE CARBON

CUANDO SE ENCUENTRA A GRANDES PROFUNDDADES

Loas esquemas de perforación deben ser paralelos a la dirección de estratificación . Se rompe todos los barrenos cargados hacia el hueco libre creado en la capad carbón. Los cortes o cavidades pueden realizarse manualmente si el carbón es blando o como es mas habitual disparando

unos barrenos sobre el propio carbón. Esta forme de explotación permite unos mayores rendimientos en avance. En capas con desprendimientos súbitos de grisú se recomienda dar algún barreno sin carga para la desgasificacion

del carbón.

3.65 m

2,95 m

cortes

4.20 m

4,20 m

EXPLORACION

Cuya finalidad es definir las propie_dades de

los macizos rocosos

42.-Resistencia 2.-espaciamiento y 3.-litologias y direccion de la discontinuidad potencias de los estratos

4.-Velocidad de 5.-propiedades elasticas

propagacion y plasticas de las rocas

Que son mas comunes encontrar en los yacimientos de carbón que influyen mas directamente en

el diseño de la voladura ubicando primeramente el yacimiento

GRACIAS