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Al momento de elegir un mtodo de explotacin subterrneo, lascaractersticas a considerar son las relaciones entre el mtodo, laspropiedades del yacimiento que definen la aplicabilidad de esemtodo y las propiedades del macizo rocoso que son esenciales

para la sustentacin del mtodo.

Referente a la sustentacin del mtodo de explotacin, existe unaclasificacin que permite agrupar los distintos mtodos deexplotacin subterrneos (Brady & Brown, 2004). Los mtodos nosoportados o mtodos por hundimientos

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Especficamente en block/panel caving tanto el mineral como la rocade caja hunden bajo la influencia de la gravedad y la redistribucindel esfuerzo in-situ una vez que el cuerpo mineralizado ha sido

cortado de forma suficiente en su parte inferior. Tanto el mineralcomo la roca de caja hundidos se comportan como un materialdiscontinuo

el cuerpo mineralizado completo o un bloque mineral escompletamente cortado en su parte inferior para iniciar el

hundimiento (socavacin). El material quebrado es extrado desde un nivel de produccin o

extraccin, el cual est construido debajo del nivel de hundimiento yest conectado a este mediante una batea o zanja por donde elmineral hundido cae, debido a la gravedad, hasta los puntos deextraccin del nivel de produccin

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Para entender de mejor manera las primeras fases de lafragmentacin de roca en block caving, se proceder a explicar los

fundamentos del hundimiento para entender el origen delhundimiento seala que hay tres mecanismos principales del caving:

Gravity or Stress release caving: trabaja bajo condiciones deesfuerzos de tensin, adems la orientacin y resistencia de las

discontinuidades en el macizo rocoso deben ser tales que losbloques caigan o se deslicen desde el cave-back debido a losesfuerzos de tensin.

Stress caving: Producido principalmente por esfuerzos compresivos,tan altos como para producir un deslizamiento en las

discontinuidades pre-existentes o para fracturar la roca intacta

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Subsidence caving:

Produce que una gran masa de roca hunda rpidamente como el

resultado de una falla de cizalle en los bordes verticales del bloque.Etapas del hundimiento

Este modelo esta compuesto de cinco regiones :

Caved zone zona hundida): Zona compuesta por los bloquesque cayeron desde el cave back. Esta zona provee soporte alas paredes del hundimiento.

- Air gap vaco de aire): Durante el hundimiento la altura delvaco ser dependiente de la tasa de extraccin del materialhundido

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Zone of discontinuous deformation zona de deformacin

discontinua): Esta zona ya no provee soporte al macizo rocosocircundante. Ac es donde ocurre los desprendimientos de roca .

Seismogenic zone zona ssmica): Frente ssmico activo debido aldeslizamiento de las discontinuidades y fallas frgiles de la roca. Seproduce lo anterior debido a los cambios de las condiciones deesfuerzos causados por la socavacin y el progreso del hundimiento

Surrounding rock mass macizo rocoso circundante):

Ocurre deformacin elstica en el macizo rocoso delante del frente

ssmico y el hundimiento circundante.

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La fragmentacin tiene una gran influencia en el desempeo de unamina de block/panel caving. Laubscher propone que los parmetrosde diseo y operacin influenciados por la fragmentacin delmineral son :

Tamao y espaciamiento de los puntos de extraccin. - Seleccin de equipos.

- Procedimientos de control de tiraje.

- Tasas de produccin.

- Entrada de dilucin.

- Colgaduras y reduccin secundaria. - Procesos de conminucin posteriores

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Algunos autores sealan que es. posible identificar tres niveles o tipos

de fragmentacin en una mina de block caving: Fragmentacin in situ: Corresponde a los bloques intrnsecos que

posee el macizo rocoso debido a sus discontinuidades previas a lasocavacin del macizo. En general, las dimensiones de estos bloquesse pueden estimar desde informacin confiable de sondajes

Fragmentacin primaria: Cuando el macizo rocoso empieza a sersocavado, la roca que se encuentra inmediatamente arriba de lasocavacin (cave back) comienza a fracturarse debido a laredistribucin de esfuerzos en el macizo rocoso

Fragmentacin secundaria: producida por los movimientos de losbloques a travs de la columna de extraccin hasta llegar a los puntos

de extraccin.

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Existen distintas metodologas para predecir el tamao de losfragmentos de bloques en minera por hundimiento, algunas slopermiten predecir fragmentacin in-situ, otras primaria o inclusollegar a predicciones de fragmentacin secundaria. En general estosmtodos utilizan como informacin de entrada datos provenientesdel macizo rocoso a estudiar, siendo primordial la caracterizacin de

estructuras del macizo rocoso y el estado tensional de ste.

Metodologas Simples : Barton (1974), para la fragmentacin in-situ

define el tamao de bloque usando la razn

RQD/Jn

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Metodologa Laubscher :

Laubscher (1994), propone un chart denominado Espaciamientomximo/mnimo de zonas de tiraje basado en dimetro de tiraje

aislado . En este chart aparece una primera prediccin de losrangos de tamaos de fragmentos (primarios) para distintos tipos demacizos rocosos (clasificados segn IRMR), donde se desprende queentre ms competente sea la roca, mayores sern los tamaos defragmentos.

La relacin entre fragmentacin de bloques y dimetro de tirajeaislado radica que entre mayor sean los tamaos de fragmentos,mayor ser la interaccin entre ellos y se tendrn mayores dimetrosde tiraje aislado.

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Recordando que el IRMR de Laubscher es una variante del RMRpropuesto por Bieniawski (1989), pero orientado especficamente adefinir calidad geotcnica del macizo rocoso, ya que el ndice deBieniawski va enfocado a evaluar condicin de estabilidad yrequerimiento de fortificacin en excavaciones

Adems, Laubscher , propone otro chart donde se conjuganvariables de altura de extraccin, fragmentacin primaria,fragmentacin secundaria y tipos de manejo de mineral

El grafico nos quiere decir que Para manejos de minerales ms finos

(parrillas grizzly) es donde se tiene la mayor disminucin entrefragmentacin primaria y secundaria (25% de disminucin) paraalturas de extraccin bajas (120 m). Respecto al manejo deminerales ms gruesos se muestra que existe una menor variacinentre las fragmentaciones, mximo un 15% para las colpas de 1 m3y de 10% para colpas de 2m3, a pesar de una altura de extraccin de

400 m.

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Block Caving Fragmentation BCF)

es un programa desarrollado para estimar el tamao de losfragmentos de roca reportados en los puntos de extraccin duranteel block caving. Este software usa una tcnica simplificada para

determinar bloques in-situ y reglas empricas para predecir cmo los bloques se reducirn. Actualmente BCF es el

mtodo ms amplio y completo para fragmentacin in-situ, primariay secundaria en block caving.

Contiene tres mdulos principalesFragmentacin primaria: Clculo de la fragmentacin de la roca querodea el macizo rocoso. El clculo est basado en orientacin yespaciamiento de discontinuidades y campo de esfuerzos existente

Fragmentacin secundaria: Calcula la ruptura de la roca mientras semueve durante la extraccin de la columna.

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Anlisis de colgaduras. Determina las colgaduras posibles en una

batea usando la fragmentacin secundaria como dato de entrada

Respecto a la informacin de entrada bsica para el software Block

Caving Fragmentation

Discontinuidades:

- Dip y Dip direction de cada set de discontinuidades (valor medio yrango).

- Espaciamiento mnimo y mximo de discontinuidades junto con eltipo de distribucin asociada.

Resistencia macizo rocoso: La resistencia del macizo rocoso esrequerida para calcular el potencial esfuerzo de desprendimientodurante la fragmentacin primaria y para determinar si los bloquesse dividirn cuando se forme el arco (cave-back) en la columna deextraccin

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Orientacin frente de hundimiento:

- Dip y Dip direction de la orientacin del frente de hundimiento

Esfuerzos: Los esfuerzos existentes en el frente de hundimiento sonnecesarios por el programa para decidir si la separacin decompresin, corte o tensin ocurrir a travs de la superficie de ladiscontinuidad que posiblemente es formadora de bloques.

BCF entrega un set de grficos que representan la distribucin detamaos y otras estadsticas de los bloques de roca en cualquieretapa de extraccin. Si bien es el software ms completo a la fecha,dado que considera mecanismos de ruptura para fragmentacinsecundaria, es de difcil manejo por la cantidad de datos de entrada

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Ventajas:

BCF es capaz de evaluar la rotura por divisin de la partcula y roturade los bordes. Adems permite evaluar Fragmentacin Primaria yColgaduras.

Es la nica metodologa que considera la tasa de extraccin comoparmetro de entrada

Desventajas:

Considera varios supuestos de los cuales los ms destacables son:

Bloques con alto radio de aspecto (esfericidad) se fragmentarn

ms fcilmente que bloques con bajo radio de aspecto.Considera una altura de ciclo la cual es la distancia que recorreel bloque antes que sufra fragmentacin.

Ha sido calibrado en mina Premier pero necesita de mayorvalidacin

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La fragmentacin de roca en block caving puedeser abordada desde diferentes ngulos. El rea quems ha sido desarrollada son los estudios depredicciones de fragmentacin y back-anlisis, en

este ltimo se comparan los modelos predictivosde fragmentacin de roca con datos reales defragmentacin obtenidos en faenas en operacin.

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Resumen estudios fragmentacin de roca - Divisin El Teniente - CODELCO

Chile

Prediccin

Medicin

Validaciones

Quebrada Teniente(1991,1992)

Extensin Norte Ten-5 Pilares (1993)Diablo Regimiento(1998, 2000)Reservas Norte(1999)Proyecto NNM (2005)

Teniente 4 Sur(1994)

Esmeralda (1999)

Teniente 4Regimiento (1999)Diablo Regimiento(2005 2007)Teniente 4 SurTonalita (2007)

Blondel et al. (1990)

Pereira (1995)Ingeroc (1998)Campos (2005)

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Referente a las predicciones, estos estudios sonnecesarios en las primeras etapas de ingenierade los proyectos de cada sector, dado que

ayudan a definir el diseo minero a utilizar(manejo de minerales, layout nivel deproduccin, entre otros). Al pasar los aos, eltipo y calidad de informacin van variando, lo

que permite realimentar los siguientes estudios(mediciones y validaciones).

En los estudios de medicin sealados en Tabladestaca un back-anlisis general que incluye las

mediciones realizadas el 2007 en los sectoresDiablo Regimiento, Reservas Norte y Teniente 4Sur Tonalita (Hurtado et al. 2007).

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Este estudio es el ms completo a la fecha y la motivacinradica en poder aumentar el grado de confianza de las curvasde fragmentacin predictivas para el proyecto Nuevo NivelMina

En general, se distinguen tres etapas principales en este estudio

recoleccin de datos en terreno

procesamiento de la informacin obtenida

anlisis de datos

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La informacin recolectada en terreno, durante 23 meses,considera tres partes principales: inspecciones en terreno(distribucin tamao fragmentos y estado del punto deextraccin), mapeo de colpas (dimensiones colpas) e

informacin de reduccin secundaria (altura colgadura,distribucin tamao bolones y tipo y cantidad de explosivo)

Respecto al procesamiento de datos, adems de generarplanillas con la informacin recolectada en terreno se agrega

informacin de produccin de los sectores muestreados(extraccin turno) e informacin del modelo de reservas(tonelaje extrable y altura de columna de extraccin para lospuntos de extraccin en estudios).

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S se corrobora que al aumentar la extraccin de mineraldisminuye el tamao de los fragmentos, representado en ladisminucin de colpas mayores y aumento de finos.

Tanto en 4-Sur como Reservas Norte, se generaron las curvasde fragmentacin con datos pertenecientes a alturas decolumnas bajas (menor a 50 metros), dado que son msrepresentativas de la fragmentacin primaria y se evita elefecto de la dilucin de otros puntos de extraccin vecinos.

Esto ltimo no es sujeto a anlisis en este estudio. En DiabloRegimiento, se consider hasta los 45 metros (zona sin pre-acondicionamiento).

Para la generacin de las curvas de fragmentacin, se utilizandos grupos de distribuciones de tamaos, la primera

obtenida a la informacin recopilada en la inspeccin a lospuntos de extraccin (puntos de extraccin abocados (sinventana) distribucin de tamaos fina) y la segundaobtenida de los anlisis de reduccin secundaria (distribucintamao bolones, relacionada a tamaos de gruesos)

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Si bien es una completa forma de generar la curva, en laoperacin diaria no se cuenta con este nivel de detalle. Adems,la distribucin de tamaos de las colgaduras no siempre estar

asociada slo a mineral grueso CONCLUCIONES: En este captulo se presenta una revisin crtica del estado del

arte del tema de fragmentacin de roca en block caving Se buscafundamentar el enfoque que se dar al tema de la fragmentacinde roca, mediante un anlisis crtico de los estudios realizados ala fecha

El programa Block caving fragmentation es una metodologaestndar en la prediccin de Fragmentacin Secundaria el Blockcavin fragmentation ha predicho histricamente resultados defragmentacin conservadores (o sea, granulometras msgruesas que las observadas). Una de las posibles razones es que

BCF no considera el parmetro de persistencia de unadiscontinuidad adems de asumir que la tasa de extraccin esconstante durante la operacin tal como fue explicado