Modelación física de flujo de mineral en puntos de extracción de minas explotadas por hundimiento

Abstract

La minería subterránea es un técnica de extracción de minerales que se realiza bajo la superficie terrestre, a diferencia de la minería a cielo abierto que opera en la superficie. Esta metodología de extracción resulta ser indispensable para acceder y explotar depósitos de minerales que se encuentran en formaciones geológicas de grandes profundidades o en áreas en que la minería a cielo abierto ya no resulta ser una opción viable debido a factores ambientes, económicos o sociales. El proceso de minería subterránea involucra varias etapas importantes, donde incluye el proceso de perforación y voladura para romper el mineral fracturándolo hasta lograr un tamaño manejable para la posterior extracción por puntos de extracción estratégicos y por consiguiente el transporte de dicho mineral hacia la superficie mediante sistemas de transportes especializados. Es en el método de la disposición de los puntos de extracción en minas explotadas por métodos de hundimiento en que este estudia está orientado, ya que dicha disposición resulta ser clave para rentabilidad de este tipo de minería, resultando tener relación directa por el grado de eficiencia de recuperación de las reservas de mineral. Este trabajo experimental se realizaron un serie de casos de estudio de la zona de extracción aislada (ZEA) con una escala de estudio de 1:100, en donde se dispusieron 2 puntos de extracción contenidos en una pared vertical, la cual incidió de forma directa en la elipsoide de extracción generada por cada punto, conllevando un desplazamiento significativo de dicha elipsoide a escala real. Al reconocer las zonas de extracción aislada (ZEA) y con respecto a la forma que se formó dentro de la batea, se obtuvo un volumen y forma de extracción semejante a una elipsoide, donde el volumen teórico y experimental fueron muy semejantes. También se tiene que la presencia de las paredes fijas produce una pequeña deformación en la forma de la ZEA provocando que desde una vista superior dicha zona pase de una forma circular a una elíptica, disponiéndose el eje mayor de forma paralela a la pared fija y siendo esta un 12% de mayor longitud que el eje menor. Por último, después de realizado una serie de casos en que el distanciamiento entre los dos puntos de extracción fue disminuyendo, se obtuvo que para un distanciamiento igual al diámetro de la elipsoide extraída (1DZEA) se produce una interacción negativa o fusión de las elipsoide conllevando con ello una extracción del 35% menos de material granulado y una baja eficiencia de recuperación de este con respecto a los otros casos analizados. Por otro lado, para un distanciamiento iguala 1,4DZEA el comportamiento de las elipsoides fue muy positivo dado a una pequeña interacción entre ambas, resultando con ello una tasa de extracción igual a la que se venía dando para distanciamiento mayores, sin embargo, para este caso el porcentaje de eficiencia de recuperación del material granulado fue muy alto, siendo este caso de mejor eficiencia de recuperación de dicho material. Subway mining is a mineral extraction technique that takes place below the earth's surface, as opposed to open-pit mining that operates on the surface. This mining methodology is indispensable to access and exploit mineral deposits found in deep geological formations or in areas where open pit mining is no longer a viable option due to environmental, economic or social factors. The subway mining process involves several important stages, which include the drilling and blasting process to break the ore by fracturing it to a manageable size for subsequent extraction by strategic extraction points and consequently the transport of the ore to the surface by means of specialized transport systems. It is in the method of the disposition of the extraction points in mines exploited by sinking methods in which this study is oriented, since this disposition turns out to be key for the profitability of this type of mining, having a direct relation with the degree of efficiency of recovery of the mineral reserves. In this experimental work, a series of case studies of the isolated extraction zone (IEZ) were carried out with a study scale of 1:100, where 2 extraction points contained in a vertical wall were arranged, which had a direct impact on the extraction ellipsoid generated by each point, leading to a significant displacement of this ellipsoid at real scale. By recognizing the isolated extraction zones (IEZ) and with respect to the shape formed inside the pan, a volume and shape of extraction similar to an ellipsoid was obtained, where the theoretical and experimental volume were very similar. Also, the presence of the fixed walls produces a small deformation in the shape of the IEZ, causing that from a top view this zone goes from a circular to an elliptical shape, the major axis being arranged parallel to the fixed wall and this being 12% longer than the minor axis. Finally, after a series of cases in which the distance between the two extraction points was decreasing, it was obtained that for a distance equal to the diameter of the extracted ellipsoid (1DZEA) a negative interaction or fusion of the ellipsoids was produced, leading to an extraction of 35% less granular material and a low recovery efficiency with respect to the other cases analyzed. On the other hand, for a spacing equal to 1.4DZEA, the behavior of the ellipsoids was very positive due to a small interaction between them, resulting in an extraction rate equal to that occurring for larger spacings, however, for this case the percentage of recovery efficiency of the granular material was very high, being this case of better recovery efficiency of such material.