Influencia de fino y humedad en flujo gravitacional confinado

Abstract

En minas de block/panel caving las características del flujo gravitacional del material afectan fuertemente la recuperación y productividad de un yacimiento. Debido a esto, es que las características de flujo del material hundido juegan un rol fundamental en la determinación, a nivel ingenieril, del diseño óptimo de la malla de explotación. Hasta el momento se han realizado pocos estudios sobre la fluidez del material en minería de caving, por lo que resulta trascendental estudiar esto. El objetivo de esta investigación es el plantear una metodología capaz de predecir las características de flujo de materiales compuestos por finos y gruesos, y con presencia de humedad bajo confinamiento, en un modelo escalado, con tal de replicar el estado de esfuerzos presente en minas de block/panel caving. La fluidez del material puede ser cuantificada por medio de las colgaduras observadas en los puntos de extracción de una mina, al igual que en el modelo experimental, donde los factores que afectan son la distribución granulométrica y su relación con el tamaño de apertura de los puntos, la presencia de finos y agua, la carga vertical, el ángulo de fricción del material, e inclinación de las paredes del punto de extracción. Por medio del análisis de Janssen-Walker, es posible calcular, de forma teórica, los esfuerzos en las paredes de un bunker completamente lleno de una sección transversal cualquiera con un material no cohesivo, el cual sería el caso del modelo, pudiéndose así escalar los esfuerzos presentes en una mina. Los experimentos realizados utilizaron mineral con la granulometría esperada de Chuquicamata Subterránea escalada a 1:75, con y sin carga vertical, probando distintas presencias de finos (0, 20 y 40 [%]) y viendo el efecto de la humedad. Dentro de las principales conclusiones se tiene que, las grandes colpas son el principal factor de colgaduras en los puntos de extracción y que la fluidez disminuye (aumento de colgaduras) al incrementar el confinamiento y el porcentaje de finos presente, y al haber presencia de humedad. En presencia de finos y humedad se tiene que el flujo disminuye considerablemente, pudiendo observarse experimentos donde el flujo de material debió ser asistido y otros donde simplemente, el flujo era inexistente. También, durante los experimentos de flujo confinado, se encontró la formación de colgaduras en altura, las cuales eran imposibles de descolgar y daban por finalizados los experimentos. Estas colgaduras varían de altura y diámetro dependiendo de la presencia de humedad y finos, siendo de menor altura, las que presentan mayor porcentaje de los factores antes mencionados.