El diseño de mina desde el interior hacia afuera
25 junio 2018
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Ya sea diseñando una mina subterránea usando lápiz y papel o sofisticados paquetes de software, el mejor enfoque es comenzar por dentro de la mina y luego avanzar hacia el exterior. Observar el yacimiento - el interior de la mina propuesta - permite que el plan de minado se centre en lo que realmente importa: la recuperación económica de los minerales.
La preparación de un diseño de mina implica tres elementos clave: el yacimiento, el plan de mina y la infraestructura. El diseñador comienza desde el interior y diseña hacia afuera: el yacimiento (proporcionado por la naturaleza e interpretado por los geólogos) es la base del plan de la mina (el método de extracción, la secuencia de recuperación y la capacidad productiva). El plan de la mina es sustentado por la infraestructura de la mina para su funcionamiento (mineral / manejo de desechos, ventilación, sistemas eléctricos / mecánicos, etc.). Estos elementos clave se deben abordar en secuencia para que la mina sea exitosa, eficiente y rentable.
Yacimiento
Típicamente, a los diseñadores de la mina se les proporciona un modelo de bloques tridimensionales desarrollado a partir de un recurso mineral con un tonelaje y distribución de grados asociados. El modelo de bloques proporciona una impronta en términos de extensión lateral y vertical del recurso. A partir de los datos, se puede determinar una distribución de toneladas por metro vertical que suele ser un indicador temprano de la capacidad productiva del recurso, utilizando diversas guías o principios. (Consulte el libro “The Hard Rock Miner’s Handbook Rules of Thumb”, cuyo autor es Jack de la Vergne, P.Eng., y es publicado por Stantec Consulting Ltd.)
Debido a que los depósitos a menudo se pueden extraer utilizando varios métodos diferentes, el objetivo del diseño de la mina es determinar los métodos que optimizan el valor actual neto del recurso. Las actividades iniciales de diseño toman en consideración los aspectos geológicos y geomecánicos, que incluyen la geometría, la proximidad a la superficie, la huella, el grosor, las fallas, los diques, la resistencia a la compresión del recurso y de la roca huésped, etc.
Plan de mina
Para una mina subterránea, hay tres categorías principales de métodos de minería a considerar; espeleología, a granel y selectiva, con múltiples subconjuntos para cada categoría. Un enfoque para el diseño de la mina consiste en establecer una larga lista de todos los posibles métodos de minería. Para cada método, se prepara una lista de ventajas y desventajas a efectos de descartar o eliminar ciertos métodos mientras se identifica otros métodos en una lista corta. Con base en la información geológica / geomecánica / ambiental provista, algunos métodos se descartarán temprano en el proceso de diseño.
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Mineralization in the ground before the mine design begins.
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De la lista breve de métodos de minería potenciales, se puede preparar una serie de tablas de clasificación ponderadas para reducir la lista a fin de seleccionar un método de minería de caso base para fines de estudio posterior. Para llegar a un caso base, es posible que se requiera un estudio comparativo para revisar, con más detalle, las características de cada método de lista corta.
Con base en la economía preliminar, se determina la ley de corte y se la usa para establecer el recurso a partir del modelo de bloques. En función del método de minería del caso base y el recurso del modelo de bloques, se pueden usar herramientas especializadas del software optimizador de formas de tajeo para determinar las toneladas y leyes recuperables in situ, incluida la dilución planificada. Los resultados son se presentan como un modelo tridimensional de malla con formas de tajeo independientes. A partir de aquí, el software proporciona la capacidad de evaluar diferentes métodos de extracción, dimensiones del tajeo, leyes de corte y luego comparar los resultados.
Los resultados iniciales del optimizador se consideran de "alto nivel" y no las formas finales de extracción, sin embargo, los resultados permiten una comparación temprana de los métodos de extracción, incluida la recuperación y la dilución, y una confirmación del método de extracción seleccionado que establece la base para el diseño posterior de la mina. En esta etapa, se pueden completar revisiones por pares para confirmar aún más el método de minería.
El diseño de la mina ahora puede comenzar conformando tajeos de alto nivel y ajustando los contornos del tajeo a formas más finitas mientras que se analiza el grado y la distribución del tonelaje dentro del modelo. El valor del recurso está en el suelo, y el "valor temporal del dinero" proporciona un enfoque para recuperar las áreas de mayor valor del depósito al principio de la vida de la mina, siempre que sea posible. Esta información se usa luego para desarrollar la secuencia de recuperación, es decir, usando minería ascendente o descendente, o minería en horizontes únicos o múltiples simultáneamente.
El siguiente paso en el diseño es desarrollar los niveles de la mina que permitirán el acceso al depósito, así como la capacidad de transportar mineral, desechos, personal y materiales en los horizontes mineros. En esta etapa, el planificador de la mina considera accesos con muro de pie o muro colgante (o ambos), o ubicar el desarrollo del nivel directamente en el mineral para minimizar las excavaciones en la roca de desecho.
Infraestructura Minera
A continuación el diseño pasa del diseño de la excavación a la infraestructura general, y el manejo del mineral / residuos y la ventilación son dos sistemas principales que requieren una consideración temprana. Se requieren sistemas de manejo de materiales para eliminar la roca estéril que permite el acceso al mineral. Además, la capacidad de producción determinada para el recurso determinará la velocidad a la que se debe transportar el mineral. La ventilación es necesaria para satisfacer las necesidades de la operación y considera los contaminantes del equipo correspondientes al escape, calefacción, enfriamiento, recirculación / reutilización cuando corresponda, o dirigiendo el aire usado directamente a un sistema de expulsión.
Otros sistemas de mina incluyen distribución eléctrica, comunicaciones, desagüe, relleno (si corresponde) y mantenimiento. A medida que los sistemas principales que rodean el depósito comienzan a evolucionar dentro del diseño de la mina, pueden ahora incluirse sistemas secundarios que apoyan la explotación minera en los horizontes activos, por ejemplo, suministro y drenaje de agua de proceso, aire comprimido, distribución de rellenos, almacenamiento y distribución de explosivos, refugios y salidas secundarias.
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Observing the deposit allows the mining plan to focus on what really matters: mineral recovery.
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Los tajeos, el desarrollo de niveles y los sistemas de infraestructura deben conectarse a la superficie donde se iniciará el desarrollo de la mina. En función de la profundidad y la extensión lateral del depósito, el acceso podrá incluir una rampa, eje, combinación de rampa / eje, múltiples rampas o múltiples pozos. Todas las aberturas a la superficie deben ser adecuadas para los sistemas de manejo de minerales / desechos, movimiento de personal / materiales, distribución eléctrica y tomas y descargas de ventilación.
Cierre
Con una visión de cómo se desarrollará la mina desde la primera voladura de desechos hasta el primer tajeo en el mineral, se puede preparar un cronograma que integre desde el desarrollo inicial de la mina hasta la producción estable. El traslado del valor de los minerales del suelo a la superficie determina los resultados de los cálculos del valor actual neto. Utilizando el software de programación apropiado, junto con los datos de ley / tonelaje proporcionados por las formas de tajeo, se pueden analizar varias iteraciones de desarrollo de mina y la producción tajeo por tajeo para optimizar el VAN, pudiendo ser necesarias varias iteraciones antes de que se logre el diseño final de mina.
Para la programación, tenga en cuenta que las tasas iniciales de avance de desarrollo están determinadas por la cantidad de galerías / frentes disponibles y la capacidad del equipo utilizado para completar el desarrollo. La ventilación forzada a través de ductos es necesaria en los frentes ciegos, y el diseño de la mina debe considerar el tamaño del rumbo para proporcionar el nivel adecuado de ventilación. A medida que el desarrollo de la mina continúa, el diseñador debe considerar preguntas como:
- ¿En qué etapa de desarrollo será posible establecer otra abertura a la superficie para proporcionar un sistema de flujo continuo y aumentar el volumen del aire de ventilación hacia el subsuelo?
- ¿El desarrollo de desechos está limitado por el transporte de camiones o el izado mediante un acuerdo temporal? ¿En qué momento será posible establecer el manejo de desechos de alta capacidad ya sea a través de múltiples camiones, sistema de transporte por faja (lateral, inclinado o vertical), sistema de elevación (contenedores individuales o múltiples con disposición de bolsillo de carga) o alguna combinación de estos?
¡Liberar el valor de los minerales en el suelo es una perspectiva apasionante! Para hacerlo, el proceso de diseño de la mina se facilita en gran medida comenzando por dentro y continuando hacia afuera, todo mientras se enfoca en el producto final.
El artículo original fue publicado en la revista Tecnología Minera.
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