ALTERNATIVAS DE EXPLOTACION

3. ALTERNATIVAS DE EXPLOTACION

Para realizar el diseño de un método de explotación es necesario conocer las características geológicas y estructurales del yacimiento, además  se deben tener en cuenta factores técnicos y económicos los cuales son muy importantes y permiten elegir la opción que más se adecue a las condiciones mineralización.

3.1. CARACTERISTICAS GEOLOGICAS DE LOS MANTOS INFERIOR Y SIETE VETAS

Espesor. El manto Inferior tiene un espesor de 2,4m sin intercalaciones, considerándolo un manto de mediana potencia.

Para el manto Siete vetas se tiene un espesor de 3,35m presenta varias intercalaciones de roca con espesores que van de 0,05m hasta 0,15m; un manto de mayor potencia influye en el tratamiento al espacio vacío, arranque y sostenimiento (ver plano 2).

Direcciones y buzamientos. Dentro de la licencia ambos mantos tienen una dirección que varía entre N45°E buzando entre 50° a 60°NW. Siendo así su buzamiento promedio de 56°NW. Considerándose los mantos de fuerte buzamiento, este factor es de gran influencia en la seguridad del personal, además de los esfuerzos que se generan en la actividad de explotación (ver anexo A).

Respaldos. Los respaldos tanto en techo como en piso para ambos mantos están dados por Arcillolita. Este respaldo es considerado de baja resistencia lo que influye directamente al momento de seleccionar el método de explotación.

3.3. MÉTODOS DE EXPLOTACIÓN PROPUESTOS

3.3.2. Alternativa 1: Método de explotación por pilares con asentamiento

        gradual del techo.

Descripción. El método consiste en dividir el yacimiento en bloques de 30m en el buzamiento por dos vías, una galería la cual es una vía de servicios y una sobreguía que se utiliza en la evacuación del mineral, además, en el sentido del rumbo se divide el manto en bloques de 30m por tambores de preparación donde se inicia el arranque del manto mineral (ver figura 11).

Condiciones de aplicación. Este método se emplea en mantos con espesores que oscilan entre 1 y 5m (para este caso 2,4m y 3,35m respectivamente), con buzamiento de 35° en adelante (56° promedio para ambos mantos), el carbón debe poseer una dureza media y los respaldos no deben poseer demasiada resistencia para que permitan el asentamiento gradual.

Ventajas

• No es necesario el relleno.
• El rendimiento por hombre – turno es alto.
• La seguridad del personal es buena debido al sostenimiento que se utiliza en el espacio vacío.
• Los trastornos menores del yacimiento no constituyen un obstáculo importante.

Desventajas

• Se necesita personal con buena experiencia.
• La ventilación es muy compleja.
• Alta inversión en labores preparatorias.
• Alto consumo de madera.
• Baja recuperación del mineral.

3.3.1.1. Labores de desarrollo. Para este método se requiere un inclinado principal y uno auxiliar, los cuales servirán para crear un circuito de ventilación, y sería importante para el descargue y salida a superficie del mineral. En cada labor se proyecta un machón de protección de aproximadamente (30x6)m2.

3.3.1.2. Labores de preparación. La explotación se realizará avanzando subniveles unidos por tambores hasta el límite de la explotación y arrancando el mineral en toda la longitud de los frentes preparados, es decir, realizando franjas de 1m, el sentido de la explotación será en retroceso y descendente, lo que permitirá tener siempre una buena cantidad de bloques preparados por si en algún momento se necesita un aumento en la producción, en el frente quedaran dos calles por día de trabajo, una para las canales negras y otra para el personal.

3.3.1.3. Análisis geomecánico del frente de explotación. En el análisis geomecánico de este método se calcula el ancho de la cámara (ver en la figura 13) y la razón de explotación más viable y segura (ver figura 14).

Para el diseño del ancho de la cámara se necesita que los estratos del techo de la cámara no sean sometidos a tensiones de flexión superior al módulo de rotura por flexión^[1] (Ro). La relación de explotación en función de la profundidad y la comprensión uniaxial del techo inmediato nos entrega el siguiente resultado.

                      (9)[pic 1]

Donde,

Ra  =  Relación de explotación.

Fs  =   Factor de seguridad estimado por la práctica (3).

H   =   Profundidad (130m).

ﻻ    =   Densidad del techo inmediato (1,71t/m3).

   =   Resistencia a la compresión del techo (1820 t/m2).[pic 2]

Ra = 0,6 * 100% = 60%

Figura 11. Método de explotación por pilares con asentamiento gradual del techo.

[pic 3]

Fuente. Datos de estudio.

Figura 13. Elementos para el cálculo del ancho de la cámara.

[pic 4]

Fuente. Métodos de explotación bajo tierra, Cap IV. Jaime w. Jojoa.

Para el cálculo del ancho de cámara se debe tener en cuenta el esfuerzo de tensión máxima de la losa de techo.

              (10)[pic 5]

Donde,

Wo     =  Ancho de la cámara (m)

E        =  Espesor del techo inmediato, Acerías a través de estudios realizados  

              a la Formación Guaduas ha determinado que esta altura es igual a  

              dos veces el espesor del manto ( 6 m)

 ﻻ       =  Peso específico del techo (1,71 t/m3)

 α       =  Buzamiento del manto (56°)

Fs      =  Factor de seguridad estimado por la práctica (3)

max =  Resistencia a la flexión máxima del techo (8,6 Ton/m2)[pic 6]

Wo     = 6m

3.3.1.4. Diseño del método de explotación. Para un correcto diseño de los pilares de explotación es necesario tener en cuenta la influencia del buzamiento dado que la distribución de los esfuerzos que se generan es asimétrica, debido a esto el debilitamiento del pilar no sigue una secuencia ortogonal al piso y techo como en un yacimiento horizontal donde comienzan las esquinas y se propagan uniformemente hasta su centro. La distribución tensional en los pilares inclinados viene definida por la suma de una componente vertical (Pv), debida al peso del estrato y una segunda componente horizontal (Ph) debida al empuje de terrenos, para calcular los esfuerzos que se generan sobre el pilar se utiliza la teoría del área tributaria** y como se descomponen estos esfuerzos.

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