Métodos de Explotación Minera: Subterránea y Cielo Abierto

Métodos de Explotación Minera

Introducción

Las propiedades de la roca intacta (discontinuidades) no definen al macizo rocoso. Las inestabilidades pueden ser controladas por las estructuras (gravedad) y los esfuerzos (resistencia de la roca y esfuerzos a los que está sometida). Es necesario escalar las propiedades de las rocas a las del macizo rocoso.

Métodos de Clasificación

Un macizo rocoso es difícil de "medir". Se consideran los factores que influyen en el comportamiento a escala de macizo rocoso.

Parámetros que influyen en el comportamiento del macizo rocoso:

• Resistencia de la roca intacta
• Estructuras presentes:
  • Frecuencia
  • Relleno
  • Resistencia del relleno
  • Orientación
• Características geológicas de la roca:
  • Origen
  • Estructura (grado de alteración)
• Presencia de agua
• Dirección / tamaño / vida útil de la excavación

Se puede definir el refuerzo en función de la calidad del macizo rocoso.

Método de Explotación

Es la estrategia global que permite la excavación y extracción de un cuerpo mineralizado del modo técnico y económico más eficiente.

• Define los principios generales según los que se ejecutan las operaciones unitarias.
• Define criterios con respecto al tratamiento de las cavidades que deja la extracción.

Una primera clasificación de los métodos se refiere a si la explotación se realiza siempre expuesta a la superficie o si se desarrolla a través de labores subterráneas.

• Métodos de explotación a cielo abierto
• Métodos de explotación subterránea

Cielo Abierto (Open Pit)

Es el método que más se ve en Chile, particularmente en la explotación de yacimientos de metales básicos y preciosos.

• Cantera (Quarry): Explotación de mineral que puede utilizarse directamente en aplicaciones industriales (sílice, caliza, piedra de construcción).
• Lavaderos o placeres: Explotación de depósitos de arena en antiguos lechos de ríos o playas para recuperar oro, piedras preciosas u otros elementos.
• Otros:
  • Disolución: Extracción de azufre o sales solubles mediante la incorporación de un solvente.
  • Minería costa afuera: Extracción de nódulos de manganeso en el fondo del océano.

Método Subterráneo

• Métodos autosoportantes o de caserones abiertos: Dejan la cavidad vacía (caserón estable en forma natural o con escasos elementos de refuerzo). Ejemplos: Room and Pillar, Stope and Pillar, Shrinkage Stoping, Sublevel Stoping, Vertical Crater Retreat.
• Métodos soportados o de caserones que requieren elementos de soporte para mantenerse estables y/o que se rellenan con algún material exógeno. Ejemplos: Cut and Fill Stoping.
• Métodos de hundimiento: Las cavidades generadas por el mineral extraído son rellenas con el material superpuesto. El hundimiento y relleno de las cavidades se produce simultáneamente a la extracción del mineral. Ejemplos: Longwall Mining, Sublevel Caving, Block / Panel Caving.

Criterios de Selección

Características Espaciales

Tamaño, forma, disposición, profundidad (Rajo vs Subterránea). Afectan la tasa de producción, el método de manejo de material y el diseño de la mina en el depósito.

Condiciones Geológicas e Hidrológicas

Drenaje, mineralogía, petrografía, composición química, estructuras, planos de debilidad, uniformidad, aguas subterráneas e hidrología, tanto del mineral como de la roca de caja. Afecta la decisión de usar métodos selectivos o no selectivos.

Consideraciones Geotécnicas

Propiedades elásticas, comportamiento plástico o viscoelástico, estado de los esfuerzos, consolidación, compactación, competencia, otras propiedades físicas. Influyen en la selección del método (soporte necesario) y la hundibilidad.

Consideraciones Económicas

Reservas, tasa de producción, vida de la mina, productividad, costo de mina de métodos posibles de aplicar. Determinan el éxito del proyecto. Afectan la inversión, los flujos de caja, el periodo de retorno y el beneficio.

Factores Tecnológicos

Porcentaje de recuperación, dilución, flexibilidad a cambios en la interpretación o condiciones, selectividad, concentración o dispersión de frentes de trabajo, capital, mano de obra, mecanización. Se busca la mejor combinación entre las condiciones naturales y el método.

Factores Medioambientales

Control de excavaciones para mantener la integridad de las mismas, subsidencia y efectos en la superficie, control atmosférico, fuerza laboral. No sólo físico, sino también económico-político-social.