Estudio experimental de colgaduras

Abstract

La minería de block/panel caving es considerada actualmente una de las mejores opciones para explotar yacimientos masivos a gran productividad y a bajo costo. Este método de explotación basa su funcionamiento en el flujo gravitacional del mineral, es por ello que resulta fundamental asegurar tanto el hundimiento de la roca como la continuidad de la extracción de la misma. Existen ciertos problemas en la continuidad operacional de una mina de caving, tal como la formación de colgaduras y la aparición de sobre tamaños, éstos interrumpen el flujo normal de mineral en los puntos de extracción y además, para solucionar el problema es necesario recurrir a explosivos, lo que implica un aumento de los costos e interferencias producidas por la tronadura de éstos. Numerosos estudios en silos y en piques de traspaso han sido realizados con el fin de predecir la formación de colgaduras, sin embargo, la información respecto a la formación de colgaduras en puntos de extracción es limitada. El laboratorio de Block Caving de la Universidad de Chile ha estudiado distintas variables que tienen un efecto en torno a la formación de colgaduras como lo son: esfuerzos verticales, finos, humedad, granulometría y variables de diseño para el sistema de extracción de minería continua (Fuenzalida, 2012; Orellana, 2012; Gómez, 2014 y Olivares, 2014). Todas las variables anteriores son de importancia para entender la formación de colgaduras considerando distintos escenarios, sin embargo, aún existen variables a las cuales no se les ha medido el impacto. El objetivo general de ésta investigación es cuantificar experimentalmente el efecto de las variables de diseño de las bateas y la granulometría en la frecuencia de colgaduras y sobre tamaños. Para cumplir ello se propuso una metodología experimental que consideró un modelo físico construido a partir de una búsqueda de información respecto de las bateas y equipos utilizados actualmente, así como la granulometría observada en puntos de extracción de la Mina Esmeralda de El Teniente. El plan experimental consistió en la realización de 7 experimentos a una escala 1:50, considerando tres distintos tipos de bateas, la primera considerada como caso base y dos más en las cuales se varió la longitud y la altura respectivamente. Para la batea del caso base, se consideraron tres granulometrías distintas (fina, intermedia y gruesa). Mientras tanto, para la batea corta como para la batea alta solo se utilizó la granulometría fina y gruesa. Además, se realizó un análisis de imágenes con el fin de comprender qué tipo de tamaños y que combinación de éstos son los que participan en la formación de un arco estable de una colgadura, para ello se analizaron imágenes de un punto de extracción en estado colgado y en estado normal. Las principales conclusiones fueron que: como se esperaba, la masa entre colgaduras aumentó a medida que la granulometría utilizada fue más fina, por otro lado, un aumento en el ángulo de la batea resultó en un aumento en la masa entre colgaduras y al reducir el largo de la batea la masa entre colgaduras aumentó. La masa entre sobre tamaños aumentó a medida que la granulometría utilizada fue más fina, por otro lado, no existió una correlación entre la aparición de sobre tamaños y la geometría de la batea y se corroboró que la aparición de sobre tamaños es muy variable. Respecto al análisis de imágenes, se concluyó que dentro de la batea existe un fenómeno denominado segregación, el cual consiste en el movimiento preferencial de finos y una acumulación de gruesos dentro de la batea, esto entrega nuevas condiciones para la predicción de colgaduras. Como regla se estableció que sobre un 25-30% de gruesos (tamaño medio sobre 28% del ancho punto de extracción) existe un 60% de probabilidad de no flujo.