Modelo de fragmentación secundaria y colgaduras en minería de caving

Abstract

La minería subterránea masiva es cada vez más frecuente debido al agotamiento de las reservas mineras de superficie. En particular, la profundización en yacimientos explotados por métodos de block/panel caving incrementan las condiciones de esfuerzos bajo las cuales se lleva a cabo la extracción de mineral. Por otro lado, el flujo gravitacional presente en estas operaciones tiene un impacto directo en el diseño minero y por ende en el negocio; a causa de esto, se busca cuantificar en la presente investigación, la influencia que tiene el confinamiento asociado al peso de la columna de mineral en la fragmentación secundaria y en la capacidad de flujo que presenta la roca hundida. El objetivo de este trabajo consiste en acrecentar el conocimiento de parámetros importantes que forman parte de la minería de caving, a través de la realización de experimentos de flujo de material granular bajo altas condiciones de confinamiento. Modelando así la fragmentación secundaria y las colgaduras, a través de ensayos de laboratorio en donde es aplicada una carga vertical para simular la sobrecarga de mineral presente en una columna de extracción. En los experimentos realizados se observó que el esfuerzo vertical aplicado tiene un efecto considerable en la capacidad de fluir y en la fragmentación del material, así como también el efecto que ejercen el tamaño de partícula y las curvas granulométricas ensayadas. La fragmentación secundaria está influenciada principalmente por la carga vertical aplicada y la distribución del tamaño de la roca fragmentada. En cuanto a la generación de eventos de colgaduras, se ven principalmente influenciados por la carga vertical aplicada y el tamaño de los fragmentos. En base a los resultados obtenidos, se presenta un nuevo modelo de fragmentación secundaria conformado por un set de ecuaciones basadas en las características del material y las condiciones de operación. El modelo propuesto es capaz de predecir la distribución de tamaños de partículas a obtener en un punto de extracción. Este modelo es análogo al modelo de molienda continua en flujo pistón, basado en un balance de masa de la población de fragmentos al cual se le ha incorporado el efecto de la carga vertical. Por otra parte, en los experimentos realizados se encontró una relación exponencial entre la carga vertical aplicada y la frecuencia de colgaduras. Bajo este contexto, se cuantifica el impacto de la carga para altas condiciones de esfuerzos, y el tamaño de los fragmentos en los parámetros de ajuste. Como resultado el modelo entrega la frecuencia de colgaduras dada una carga vertical aplicada, requiriéndose un ajuste de los parámetros y una validación con datos de terreno. Los ensayos realizados pueden tener una directa aplicación en el diseño minero, al predecir la fragmentación a obtener en el nivel de producción e indicar la frecuencia de colgaduras para una configuración dada. Previamente, deben ser consideradas las restricciones del modelo y el factor de escala.