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CONTENIDO
- RESUMEN…………………………………………………………………………………………………….
- INTRODUCCIÓN…………………………………………………………………………………………
- OBJETIVOS………………………………………………………………………………………………
- 2.1. Objetivo general…………………...…………………………………………………………………
- 2.2. Objetivos específicos…………………...……..……………………………………………………
- DESCRIPCION DE LAS HERRAMIENTAS Y FUNCIONES DEL MINESIGHT…………….…….
- 3.1. Data Manager (Administrador de Datos)……..……………......…………………………………
- 3.2. Viewer (visualizador)……………………...…………………………………………………………
- 3.3. Funciones CAD (Computer Aidded Design)………………………...……………………………
- 3.4. Template Editor (Editor de Plantillas)...……………………………………………………………
- 3.5. Point Editor (Editor de Puntos)………..…………...………………………………………………
- 3.6. Extrude/Expand tool (Herramienta de extrusión/expansión)……………………………………
- 3.7. Intersect Surfaces (Intersectar Superficies)………………………………………………………
- 3.8. Intersect Solids (Intersectar Sólidos)……………………...………………………………………
- 3.9. Volume Calculator (Calculador de Volumen)…………..…………...……………………………
- BOTADEROS DE DESMONTE Y PISTAS……………………………………………………………
- 4.1. Botaderos de Desmonte…………….………...……………………………………………………
- 4.1.1.Estabilidad de Botaderos…….………………...……………………………………………
- 4.1.2.Métodos de Construcción……………………………………………………………………
- 4.2. Pistas de Acarreo…….…………………...…………………………………………………………
- 4.2.1.Elementos del diseño geométrico…..………………………………………………………
- 4.2.2.Velocidad de diseño…...…………………..…………………………………………………
- 4.2.3.Distancia de parada y tiempo de reacción para frena.……………………………………
- 4.2.4.Distancia de visibilidad…..…………………...………………………………………………
- 4.2.5.Pendiente…………………...…………………………………………………………………
- 4.2.6.Sección transversal de las pistas……………………...……………………………………
- 4.2.7.Estabilidad de taludes de corte y relleno……...…………………...………………………
- DISEÑO DE BOTADEROS DE DESMONTE EN MINESIGHT………………………..……………
- 5.1. Operación de extrusión…..…………………...……………………………………………………
- 5.2. Calculo de volumen del Dump…..…………………...……………………………………………
- 5.3. Fusionando el Dump con la Topografía…...…………………...…………………………………
- 5.4. Reporte de volúmenes de corte y relleno por niveles……………………...……………………
- DISEÑO DE PISTAS DE ACARREO EN MINESIGHT………………………………………………
- 6.1. Trazado de la Línea Centro (centerline)…………………..…………………...…………………
- 6.2. Diseño de las superficies para el corte y relleno……………………………...…………………
- 6.3. Calculo de volúmenes de relleno por niveles………..…………………...………………………
- 6.4. Calculo de volúmenes de corte por niveles………………….…………………...………………
- 6.5. Balance de volúmenes de corte y relleno……………………...…………………………………
- 6.6. Interceptando la topografía con la pista de acarreo…...…………………...……………………
- CONCLUSIONES………………………………………………………………………………………...
- REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS…………….……..………………………………………………
“DISEÑO DE BOTADEROS DE DESMONTE Y CARRETERAS EN OPEN PIT USANDO
MINESIGHT”
RESUMEN
El presente trabajo tiene como objetivo demostrar la versatilidad y flexibilidad en el diseño en tres dimensiones de botaderos y pistas de acarreo en minería superficial. Después de diseñar el pit operativo, también es importante elegir la ubicación y capacidad de los botaderos con las respectivas pistas de acarreo, minimizar las distancias y crear las condiciones de seguridad necesarias en la operación. En la primera parte se describen las principales herramientas que harán posible este diseño, debido a que el MineSight dispone una amplia gama de recursos de evaluación y diseño de minas, solo mostraremos los más usados. En la segunda parte se darán conceptos básicos sobre botaderos de desmonte y pistas de acarreo y las consideraciones que se deben tomar en cuenta antes de elegir la ubicación, diseño y construcción de estas obras. En la tercera parte se demostrará el diseño paso a paso de un botadero, teniéndose previamente un diseño de pit operativo intersectado con la topografía. Además del cálculo de la capacidad de este botadero en metros cúbicos y por niveles. En la última parte se diseñará una pista de acarreo que hará posible la interconexión del botadero con la salida del pit. Para la construcción de esta pista se harán cálculos de volúmenes de corte y relleno, con la posibilidad de modificar su ubicación en el espacio para el respectivo balance de volúmenes en el movimiento de tierras.
1. INTRODUCCIÓN
Como se sabe el uso del software MineSight® es aplicado en cálculo de reservas, evaluación de pits económicos, planeamiento de las operaciones. Esta herramienta también es capaz de diseñar otros elementos de una mina superficial tales como botaderos de desmonte, pads de lixiviación, stockpiles, pistas y otras obras que sean requeridas. El rápido diseño de botaderos y pistas en tres dimensiones que se logra con MineSight nos permite tener varias alternativas en corto tiempo mediante las herramientas y funciones CAD que nos ofrece este programa, de esta manera tendremos una visión a futuro y podremos evaluar cual será la mejor ubicación y capacidad de botaderos con el respectivo balance de corte y relleno. El presente trabajo se basa en un proyecto creado en MineSight en el cual se ha modelado un yacimiento con su pit final operativo. Los archivos a usarse serán: 901 Contornos de nivel de la topografía tri901 Superficie triangulada de la topografía Horizontal Planes Cuadriculas de los planos horizontales E-W Sections Cuadriculas de las secciones Este-Norte Topo + Pit Superficie triangulada de la intersección de la topografía con el pit final operativo
Este visualizador se apoya en grupos de cuadriculas (gridsets) creadas por el usuario que definen planos horizontales, seccionales y no ortogonales para mostrar secciones en dichos planos. Se puede cambiar el modo de trabajo en 2D o 3D, filtrar planos y recortar vistas según requiera el diseño. Además se pueden crear varios visualizadores para obtener varias vistas del trabajo que se realiza. 3.3. Funciones CAD (Computer Aidded Design) Así como otros programas de diseño, MineSight dispone de funciones CAD que nos permiten el dibujo y edición de puntos y polylineas. Point: Create (Crear) Create at Center of Mass (Crear en el centro de masa) Add (Añadir) Move (Mover) Move (Locked Z) (Mover Z bloqueada) Adjust Elevation (Ajustar elevación) Delete (Eliminar) Group Move (Mover grupo) Group Delete (Eliminar grupo) General Gridder (Rejilla general)
Polyline: Create (Crear) Create Planar (Crear planar) Append (Anexar) Close (Cerrar) Convert 2D to 3D (Convertir 2D a 3D) Convert 3D to 2D (Convertir 3D a 2D) Compute area/length (Calcular area/longitud) Delete Segment (Eliminar segmento) Delete By Length (Eliminar ppor longitud) Delete By Area (Eliminar por area) Join (Juntar) Global Combine (Combinar global) Split / Splice (Dividir / Pegar) Clip (Recortar) Densify (Densificar) Thin (Entresacar) Fillet (Filetear) Smooth (Pulir/Suavizar) Contour Surface (Contornar superficie) Line (Línea) Substring (Subcuerda) Redefine (Redefinir) 3.4. Template Editor (Editor de Plantillas) El editor de plantillas provee una rápida y conveniente creación de secciones a lo largo de una polilinea. Tal como se crea para las superficies de corte y relleno en el diseño de una pista o para el diseño de labores subterráneas. 3.5. Point Editor (Editor de Puntos) Otra herramienta de diseño que es muy útil es el Point Editor, el cual nos permite ingresar y editar puntos con más precisión y versatilidad que cuando digitalizamos con el mouse.
3.8. Intersect Solids (Intersectar Sólidos) El Intersect Solids es usado para intersectar dos o más sólidos cerrados. Los sólidos o grupos de sólidos pueden ser seleccionados directamente del viewer con el mouse o a través del uso del Object Contents Browser. Las operaciones son similares al del Intersector Surfaces: unión, diferencia e intersección. 3.9. Volume Calculator (Calculador de Volumen) Permite el cálculo de volúmenes de un solidó, entre dos superficies, y opcionalmente puede reportar los volúmenes por niveles definidos por un gridset. El cálculo de volumen puede ser ajustado usando dos métodos: Método de integración Método Analítico De los cuales el más preciso es el analítico ya que usa cálculos matemáticos basados en matrices y determinantes en 3D.
4. BOTADEROS DE DESMONTE Y PISTAS
4.1. Botaderos de Desmonte Un botadero de desmonte es un área en el cual una operación de tajo abierto puede disponer mineral de baja ley y/o áridos que ha sido removido del pit con el fin de exponer el mineral de alta ley. En algunos casos el material es removido por otras indirectas razones, tal como obras de estabilización y construcción de pistas de acarreo. Los más comunes tipos de botadero son: Botaderos en quebradas Botaderos en medio de valles Botaderos en laderas de cerros. Botaderos en zonas planas. El primer paso para diseñar un botadero es la selección de un sitio o sitios que serán apropiados para manejar el volumen de desmonte de roca a ser removido durante la vida de la mina. La selección del sitio depende de varios factores, de los cuales los más importantes son: Ubicación del Pit y tamaño a través del tiempo. Topografía. Volúmenes de Desmonte de Roca. Límites de la propiedad. Rutas de drenaje existente. Requerimientos de restauración. Condiciones de fundación. Equipos y maquinaria para el manejo del material. Todos estos parámetros serán considerados durante el proceso de selección del sitio. Una vez que un sitio o numero de alternativas de locaciones han sido seleccionadas, el diseño del botadero puede comenzar. Diseño de botaderos El objetivo del planeamiento del botadero es diseñar una serie de fases de disposición de desmontes que minimizará las distancias horizontales y verticales entre el pit y el botadero. Desde
Diseño de botadero 4.1.1.Estabilidad de Botaderos La estabilidad general del botadero depende de un número de factores como: Topografía del sitio. Método de construcción. Parámetros geotécnicos del desmonte. Parámetros geotécnicos del material de fundación. Fuerzas externas que actúan sobre el botadero (presencia de agua y sismos) Ratio de avance del botadero. Todos estos factores combinados en varias formas durante la vida del botadero de mina ayudarán en la estabilidad del botadero o para contribuir a su inestabilidad. La elección del sitio del botadero y su topografía usualmente es limitada con una distancia económica de la mina, la topografía usualmente viene a ser una condición fija. El aspecto crucial de la topografía es el talud existente del terreno natural donde el botadero será construido. Los análisis muestran que factores de seguridad empiezan a caer significativamente por encima de una inclinación de superficie de 20°, a pesar de los parámetros de esfuerzo de ambos el desmonte o material de fundación. 4.1.2.Métodos de construcción Los botaderos son usualmente construidos por uno de los dos métodos más comunes: en capas o descarga final. Descarga final es controlada por procesos de falla donde el desmonte es depositado formando un talud cerrado a su ángulo de reposo y el factor de seguridad es por consiguiente cerrado a uno. Desde que la cara del frente está siempre avanzando durante la vida del botadero, el talud no está estabilizado por la nivelación con equipos convencionales hasta el cierre del botadero. El monitoreo de la vida del botadero es recomendado y anticipado debido a las fallas de taludes. El botadero de mina construido usando una técnica de descarga final algunas veces son referidas como “construidos desde la parte superior”, mientras que, la descarga en capas son construidos “de abajo hacia arriba”. Los botaderos en capas o bancos pueden ser controlados, lo cual añade significativamente a su estabilidad general; sin embargo, ello requiere un talud de topografía relativamente suave y usualmente conlleva una distancia de acarreo más larga en los años más tempranos de la vida de la mina.
Construcción de botadero por bancos o capas 4.2. Pistas de acarreo Las pistas son los caminos por los cuales se realiza el transporte habitual de materiales dentro y fuera de la explotación, es decir, por los que circulan las unidades de acarreo. Algunas consideraciones que deben hacerse en el momento de proyectar los caminos de acarreo en una explotación minera son las siguientes: Punto de salida del pit, que dependerá de la localización de la planta de tratamiento y/o botaderos para el vertido del estéril. Pistas temporales o semipermanentes. Número de carriles en pistas principales o auxiliares. Pendientes medias y por tramos, tanto favorables como desfavorables, para el transporte. Sentido del tráfico, etc. 4.2.1.Elementos del diseño geométrico Los elementos que definen la geometría de la pista son: a) La velocidad de diseño seleccionada. b) La distancia de visibilidad necesaria. c) La estabilidad de la plataforma de la pista, de las superficies de rodadura d) La preservación del medio ambiente. En la aplicación de los requerimientos geométricos que imponen los elementos mencionados, se tiene como resultante el diseño final de un proyecto de pista estable y protegida contra las inclemencias del clima y del tránsito. Para el buen diseño de una pista se consideran claves las siguientes prácticas: Evitar la alteración de los patrones naturales de drenaje.
Tabla 4.1. Distancia de parada o frenado Peso del Vehículo (libras) Distancia máxima de parada del servicio de frenado a 20 mill/hr. (pies) < 100,000 60 100,000 – 200,000 90
200,000 – 400,000 125 400,000 175 El tiempo necesario para hacer actuar a los componentes del sistema de frenos está definido por: Tabla 4.2. Tiempo de reacción Peso del Vehículo (libras) Tiempo de reacción de frenado (seg) < 100,000 0. 100,000 – 200,000 1. 200,000 – 400,000 2. 400,000 4. 4.2.4.Distancia de visibilidad Se denomina distancia de visibilidad de parada a la mínima necesaria para que un vehículo pueda detenerse antes de colisionar con un obstáculo que se halle en su trayectoria, sin dar lugar a deceleraciones inadmisibles. Determinado el tiempo de parada necesario, la distancia de visibilidad de parada será proporcional a la velocidad del vehículo. Es, por tanto, necesario definir una velocidad de proyecto o velocidad mínima, que han de poder mantener los vehículos durante todo el ciclo de transporte. Esta velocidad es, por supuesto, inferior a la máxima que puede llegar a desarrollar los volquetes y debe establecerse en función de estudios económicos relativos a la explotación, los costes de operación y los de construcción y conservación de la pista. 4.2.5.Pendiente El primer criterio de diseño es el relativo a que no son deseables los tramos con gran inclinación longitudinal, sobre todo si son largos, por la reducción que provocan en la velocidad de los vehículos al subir, que afecta a la producción horaria, y por incidencia desfavorable en: La seguridad, mayores distancias de frenado al bajar. Los costes de operación, mayor consumo de carburante y mayores tiempos de recorrido. Los costes de conservación, aparición de roderas. Tampoco interesan, sin embargo, tramos horizontales que puedan dar lugar a problemas de evacuación de aguas pluviales. Atendiendo a criterios puramente mecánicos, las pendientes que pueden remontar y descender los volquetes son superiores al 20 %; sin embargo, por cuestiones de seguridad, el límite hay que situarlo en el 15 % e, incluso, en valores menores en zonas en las que sea posible la formación de placas de hielo. Introduciendo consideraciones de tipo económico, se ha comprobado que, salvo zonas muy localizadas, las pendientes en continuo no deben superar el 7 a 9 %. En cuanto a la inclinación mínima, el mínimo absoluto se recomienda fijarlo en el 0,5 % (este mínimo debe ser del 1 % en zonas de transición de peralte, en las que la pendiente transversal de la pista llega a anularse).
4.2.6.Sección transversal de las pistas La sección de las pistas es función de las dimensiones de los volquetes, de manera que sea suficiente para que la operación de transporte se lleve a cabo con continuidad y en condiciones de seguridad. En cuanto al número de carriles en que ha de subdividirse la anchura total, las pistas mineras son diseñadas, generalmente, con solo dos carriles, debido, por un lado, a la baja intensidad de tráfico y, por otro, a la escasa disponibilidad de espacio. Excepcionalmente, puede recurrirse a un solo carril con apartaderos. Sin embargo, los tramos exteriores de las pistas que conducen a los vertederos o a las chancadoras primarias suelen diseñarse con más de un carril en cada sentido. Diseño de una pista de dos carriles para volquetes de 85 t. 4.2.7.Estabilidad de taludes de corte y relleno
5. DISEÑO DE BOTADEROS DE DESMONTE EN MINESIGHT
El diseño de botaderos depende del espacio que se tenga en quebradas o zonas planas cercanas a la mina.
La capacidad de botaderos es un factor importante que puede incidir en el rediseño del pit, debido a que no se cuenta con la capacidad necesaria para abastecer los materiales debajo de la ley de corte económica o se tienen distancias de acarreo demasiado largas que conducen a un costo mayor de transporte y, por consiguiente, de minado. El diseño de esta obra consiste primeramente en elegir una ubicación adecuada sobre la topografía del terreno cercano al pit, para ello se trabajará con el siguiente plano: Para tener organizado los objetos que nos servirán en el diseño, crearemos una nueva carpeta en el Datamanager denominada “DUMPS”, hacemos clic derecho sobre la carpeta, elegimos New/Geometry Object y lo nombramos “D4345” que será la polilinea cerrada inicial la que posteriormente será extruida hacia abajo con un ángulo de - 45° (ángulo de reposo), esta polilinea debe trazarse en el nivel 4345 con la ayuda del gridset “Horizontal Planes”. 5.1. Operación de extrusión A partir de la polilinea procederemos a extruirla hacia abajo con un talud de 45° grados que es un valor referencial, ya que la elección de este ángulo depende de los estudios geotécnicos previos de la zona elegida y de las propiedades físicas y químicas del material de desecho. Crear el geometry “D4345solid” y poner en modo de edición Abrir el “D4345” y seleccionarlo con Abrir la herramienta Extrude, desde Surface/Create/Extrude (para la versión 4.0-4.5) Procedemos a extruir la polilinea con una distancia de 200 metros con un talud de extrusión de 45° a una dirección de – 90° y lo fijamos como un solidó cerrado activando “Along”. En la pestaña Advanced limitaremos la extrusión con la superficie de la topografía, activando “Limit” y picando la superficie “topo + pit”.
5.2. Calculo de volumen del dump Utilizando el calculador de volúmenes procederemos a estimar la capacidad de nuestro botadero en metros cúbicos. Abrir el Volume Calculator del menú Surface Seleccionar “In a Solid” Clic en el “D4345solid” Usar el método analítico Apply También se puede calcular de una manera rápida y sencilla usando la opción del query
5.3. Fusionando el Dump con la Topografía Es necesaria la creación de un modelo de superficie del dump, el cual es requisito para la fusión con la topografía. Crear el geometry “D4345surface” y poner en modo edición Abrir y seleccionar el “D4345” Realizamos similar operación de extrusión para solidó, pero esta vez se extruirá como sólido abierto en la base (superficie) Desactivar “Along” del Extrude tool En la pestaña Advanced desactivar “Limit” Para la versión 4.5 del minesight, en la ficha general debe llenarse así:
