INTRODUCCIÓN A MINAS III LA ENERGÍA EN LA MINERÍA • a) b) c) d) e) Necesidades De Energía En La Minería. Básicamente en la minería se aplica la energía en los procesos necesarios para extraer, transformar y transportar el mineral hasta el mercado. para esto siempre es preciso utilizar varias formas de energía. Para el arranque Para la carga Para el transporte Para los servicios Para las plantas de beneficio a) Para el arranque (perforación, voladuras o arranque directo por medio de maquinas) b) Para la carga (excavadoras, rotopala, pala. etec) c) Para el transporte (interno, externos y exterior) ( trenes, volquetes. Cintas transportadoras, tuberías, pozos, barcos, etc. ) d) Para los servicios (desagüe, ventilación, acceso, mantenimiento, iluminación, control, transporte de personas y mandos) e) Para las plantas de beneficio (trituradoras, molinos, electrolisis, fusión, transporte de residuos a los botaderos o presas) El desarrollo histórico minero ha coincidido con la aparición de nuevas formas de energía en el periodo desde 1776 a 1990 se utilizaron preferiblemente y combinadamente entre si las siguientes formas de energía: Siglo XVIII mano de obra y animales< hidráulica y madera Siglo XIX vapor < aire comprimido < electricidad <explosivos< Siglo XX diesel < olehidraulica y experimentalmente la nuclear FUENTES DE ENERGÍA Las fuentes de energía que se pueden utilizar en la minería son las siguientes: COSTOS DE LA ENERGÍA En la moderna Minería a Cielo Abierto el costo energético debe de suponer entre un 15 y un 25% del costo operativo total. En el caso de la minería subterránea el consumo puede y debe de ser mayor específicamente, aunque representa un porcentaje menor por la mayor incidencia del coste del personal, debido a la menor productividad y un menor grado de mecanización. LA ENERGÍA COMO MEDIDA DEL GRADO DE TECNIFICACIÓN Precisamente el tipo y la cantidad de energía consumida en una explotación puede permitir una cierta medida del grado de la tecnificación, que viene a ser su nivel de automatización y de mecanización, con ello de su productividad. CLASIFICACIÓN DEL GRADO DE TECNOLOGÍA SEGÚN EL TIPO DOMINANTE DE LA ENERGÍA EL AGUA EN LA MINERÍA Cuando hablamos de agua en la minería es conveniente separar y diferenciar dos aspectos: a) El agua como una necesidad para la infraestructura. b) El agua como un problema técnico a resolver a) El Agua Como Necesidad: • Será una necesaria para la infraestructura • Es un mineral que consume la sociedad y la misma minería en cantidades importantes (minería metálica) • En la minería a cielo abierto utilizada para el riego y mantenimiento de vías, consumo humano. • Es también portadora de algunos valores mineros solubles que pueden tener contenidos aprovechables( Cu ,Au ,Ag ,U Sales) b) El Agua Como Un Problema: Será un problema por los efectos que causa en las estructura y la operación, deberá utilizarse como una salida y que creara inevitablemente los siguientes y diferentes problemas: • Técnicos • Seguridad • Geomecánicos • económicos Técnicos dificulta el trabajo, producirá barro y baches en las pistas, cámaras, bancos, niveles de transporte y en caminos Seguridad. el agua por encima del nivel de trabajo podrá llegar a perjudicar notablemente la producción y afecta la siniestralidad y con ello la seguridad del trabajo Geomecánicos. crea una cierta inestabilidad en los techos, de las cámaras y en los taludes pudiendo afectar al propio diseño. Económico. Existe un costo en el desagüe y el drenaje, que en algunas ocasiones serán uno de los mayores problemas. La potencia necesaria será igual a la altura por el caudal y el costo minero de la energía. LA SOLUCIÓN MINERA IDEAL ES: 1) Equilibrar el balance hidrológico. 2) Aprovechar el agua como un mineral o como un útil de trabajo. 3) Creación de stocks. 4) Depuración del agua contaminada para su venta exterior a ciudades, otras plantas e industrias, como para la agricultura, ganadería o la pesca, forestal u otras aplicaciones. SOLUCIONES PRACTICAS FRENTE AL AGUA Un plan de actuaciones recomendado para la defensa contra los problemas creados por el agua en una explotación minera podrán ser los siguientes: 1. 2. 3. 4. Previsión Defensa Adelantamiento control Las aguas subterráneas en una explotación minera podrán ser: INSTALACIONES MINERAS • Uno de los problemas a resolver en el diseño de la infraestructura es que debe estar dispuesta de acuerdo a la trascendencia de la explotación en el futuro. La ubicación de las plantas de los servicios y de los accesorios necesarios para la buena operación minera. • Las instalaciones mineras están condicionadas principalmente por la ubicación y situación topográfica del yacimiento. A diferencia de las industria que podrán ser ubicadas cerca del mercado o lugares alternativos • Se debe lograr la correcta distribución de las instalaciones, para efecto de ocupar el menor espacio posible y que tendrá una duración que debe contemplar las futuras expansiones de la explotación, sin estorbar por encontrarse sobre zonas mineralizadas INSTALACIONES MINERAS NECESARIAS PARA LA OPERACIÓN DE UNA MINA 1. La propia explotación 2. Las plantas de tratamiento 3. Los talleres 4. Los almacenes y polvorines 5. Las oficinas y las comunicaciones 6. Los accesos generales vías y puertos ferrocarriles 7. Los Botaderos y Centros de acopio 8. El abastecimiento eléctrico 9. El abastecimiento de agua 10. campamentos, residencia de técnicos, obrero Alternativas posibles • Dentro de los esquemas mineros existen tres alternativas posibles de las instalaciones: • Monomina • Es la explotación independiente, aislada o separada de otras explotaciones, por lo que deberá tener toda su propia infraestructura de servicios. • Polo o cuenca Es un esquema más avanzado con instalaciones en común de servicios, trabajos, control y suministro a varias explotaciones de una cuenca minera. • combinado Son las grandes instalaciones mineras que contienen no sólo la explotación y el mismo tratamiento del mineral, sino la utilización posterior del mineral en las industrias transformadoras como Centrales térmicas, Refinerías, Siderúrgicas, Fundiciones. CLASIFICACIÓN DE LOS MÉTODOS DE EXPLOTACIÓN • La determinación del método y el sistema minero, es una parte integrante del proceso para lograr una correcta elección de los equipos. Así, los criterios básicos que definen el método, el sistema de explotación. Condiciones del Entorno Altitud Temperatura Precipitaciones Vientos Tipo de terreno Accesibilidad Infraestructura Disponibilidad mano de obra Talleres/almacenes o bases de distribuidores de maquinaria Proximidad a áreas habitadas Parámetros de la explotación Límites de propiedad Dimensiones de la excavación Alturas de banco y anchura de Vias y bermas Organización del trabajo Ritmo de producción Selectividad minera Vida del proyecto Disponibilidad de capital Programa de Restauración de terrenos afectados por la mina IMPORTANCIA DE LA SELECCIÓN DEL MÉTODO DE EXPLOTACIÓN En el pasado, la selección de un método minero para explotar un yacimiento nuevo se basaba en la revisión de las técnicas aplicadas en otras minas y en las experiencias conseguidas sobre depósitos similares, dentro de un entorno próximo. • Actualmente, como las inversiones de capital para abrir una nueva mina son muy elevadas, y la influencia que tienen estos costos de extracción son muy importantes, es necesario que dicho proceso de selección responda a un análisis sistemático y global de todos los parámetros específicos del yacimiento • geometría del depósito. • distribución de leyes. • propiedades geomecánicas del mineral y rocas encajantes. • factores económicos. • limitaciones ambientales. • condiciones sociales, etc. Los métodos mineros los podemos definir como el conjunto de sistemas, procesos y maquinas que, en una forma ordenada, repetitiva y rutinaria, extraerán el mineral del yacimiento, existen tres métodos que son: • Minería a cielo abierto • Minería subterránea • Minería por sondeo La Minería A Cielo Abierto Es el conjunto de operaciones mineras que tiene como objetivo llevar acabo la extracción de las rocas y minerales desde la superficie. • Se caracteriza por los grandes volúmenes de materiales que se deben mover. • La disposición del yacimiento y el recubrimiento e intercalaciones de material estéril determinan la relación estéril/mineral con que se debe extraer este último. Configuración de las minas a cielo abierto Arranque, Cargue, y Transporte, etc….. Minería subterránea Este método esta definido por el acceso a través de pozos o galerías u otro tipo de labores o excavaciones en el interior, que dan lugar a la extracción de la masa, capa o filones sin necesidad de mover el recubrimiento de la formación. Caracterizada por: • La extracción de estéril es prácticamente insignificante a lo largo de la vida de la mina, pues sólo procederá de las labores de acceso y preparación. • En este método, el control de los huecos, una vez extraído el mineral, es una de las consideraciones más importantes que interviene en la forma de explotar un yacimiento. escudos auto marchantes derrumbe dirigido Sostenimiento en maderas Configuración de una mina subterránea En la minería por sondeos Este método lleva a cabo por la extracción de la sustancia mineral por la ejecución de una serie de barrenos a techo de la formación para provocar, mediante una depresión o por bombeo, la salida del fluido bien por la presión de este o por la gasificación, liquefacción y/o activación del mineral. • En función de las características del yacimiento la explotación incluirá Descubrimiento Arranque Transferencia de estériles Sondeos Extracción Rampas Túneles Bancos y taludes SISTEMA DE OPERACION Se entiende como sistema minero al conjunto interrelacionado de técnicas y procesos que llevan a cabo la extracción de los minerales en una forma repetitiva, y rutinaria. Dependen fundamentalmente de la resistencia que las rocas oponen a su fragmentación o arranque y posteriormente a su transporte. Palas y camiones Palas y camiones Bandas transportadoras Minero ductos Bandas transportadoras Operaciones auxiliares exploración sostenimiento muestreo Perforación y voladuras Trituración y molienda ventilación mantenimiento CLASIFICACIÓN DE LOS YACIMIENTOS MINEROS EXPLOTABLES Los minerales extraídos de la corteza terrestre, serán utilizados por aquellas industrias que permitirán una subdivisión de estos en: Minerales Energéticos Minerales Metálicos Minerales Industriales Rocas Para La Construcción Desde el punto de vista morfológico los yacimientos minero podrán ser clasificados por sus características geométricas en: • ISOMÉTRICAS Son depósitos masivos con características similares en todas las direcciones eje: Grandes minas de hierro, graveras de áridos y depósitos de bauxita ALUMINIO (BAUXITA) • HORIZONTALES O CAPAS Son depósitos que serán preferentemente extendidos en dos de las dimensiones eje: Yacimientos de carbón y fosfato sales. • FILONES O ESTRUCTURAS COLUMNARES: Son aquellos que se extienden en una sola dirección preferentemente de forma vertical eje los filones y metales preciosos cinabrio • COMPLEJO Son los depósitos que tiene dislocaciones geológicas, que lo doblaran en sinclinales y anticlinales • EXTRUCTURAS INTERMEDIAS Estas estructuras pueden presentar las siguientes características: lentes, escamas, filones, dobladas, fallados tectónicamente complicados, además existen una variada representación de combustibles metales o minerales en estructuras cada ves mas difíciles y complejas como las mencionadas anterior mente. • 1. 2. 3. 4. • • Con relación a la superficie o al relieve topográfico de un deposito los yacimientos podrán clasificarse o subdividirse en: Llanos Inclinados Montañosos Bajo el agua (aluvial y submarina) La posición relativa entre el deposito mineral y la superficie en cuanto a su profundidad permitirá clasificar los depósitos en: Yacimientos superficiales y profundos • Yacimientos superficiales: Son aquellos que afloran o presentan profundidad pequeña, de 30 hasta 50m • Yacimientos profundos: son aquellos que aflorando o no se extenderán a profundidades superiores de 50m y podrán llegar hasta 500m, será la denominada minería a cielo abiertos (open pit mining) o requerirá el uso de la minería subterránea. Para mas de 3000m de profundidad hay que pensar en minería por sondeos. También podrán clasificarse los yacimientos por su situación sobre el nivel principal de la topografía como: • Yacimientos de montaña Son aquellos que están localizados por encima del nivel del principal acceso topográfico. • Yacimientos subterráneos son aquellos localizados por debajo del nivel principal del acceso del transporte • Otra posible clasificación de los yacimientos mineros será por el ángulo de buzamiento de la masa o del filón como: