Definición General del Método de Explotación por Relleno

El mineral es arrancado por franjas horizontales y/o verticales, empezando por la parte inferior de un tajo y avanzando verticalmente. Cuando se ha extraído la franja completa, se rellena el volumen correspondiente con material estéril, que sirve de piso de trabajo a los obreros y, al mismo tiempo, permite sostener las paredes del caserón y, en algunos casos especiales, el techo.

Alternativas de Aplicación en Minería Subterránea

Este método abarca los siguientes aspectos clave:

• Preparación de la Base del Caserón
• Perforación
• Carguío del Mineral
• Construcción de Buitras
• Relleno
• Ciclo de Producción

Preparación de la Base del Caserón

Se debe delimitar el caserón con una galería base o de transporte, una galería superior y chimeneas.

a) Galería Base Protegida por un Puente de Mineral

Se deberá tomar en cuenta, en este caso, la precaución de que, una vez arrancada la primera tajada, se debe construir un piso de concreto delgado para separar el relleno del mineral del puente y evitar así que se mezclen al momento de recuperar el puente.

b) Galería Base con Techo Artificial

En este caso, se trata de evitar que el relleno del caserón se mezcle con el mineral del nivel inferior cuando este sea explotado. La precaución será la misma que la del caso anterior, con la diferencia de que aquí la losa de concreto debe ser mucho más resistente (concreto armado) para soportar el peso del relleno.

c) Galería Base Totalmente Artificial

En el caso de crear una galería base completamente artificial, se construirá un piso de concreto armado con los mismos fines del caso anterior.

En cuanto a las buitras de evacuación del mineral arrancado, la distancia entre ellas dependerá de dos factores fundamentales:

1. Sistema empleado en la evacuación del mineral (a mano o mecanizado).
2. Calidad del material con que están construidas.

No se debe vacilar en la construcción de buitras de buena calidad, preferentemente de concreto, puesto que, después de la explotación del caserón, serán estas mismas las que se utilizarán para abastecer los caserones inferiores, lo que permite reducir notablemente los problemas creados por el abastecimiento del relleno.

Se conservarán también estas buitras cuando la explotación sea llevada en forma ascendente, con el objeto de evacuar el mineral a un solo nivel de transporte intermedio, tomando en cuenta que dichas construcciones coincidan verticalmente.

Las buitras para relleno se deberán extender por el mineral a partir del techo del caserón hacia el nivel superior. Su distancia dependerá principalmente del ciclo de producción y de los medios disponibles para la colocación del relleno del caserón.

Perforación en el Método de Relleno

Se pueden perforar tiros horizontales, verticales e inclinados.

Tiros Horizontales

En el caso de tiros horizontales, no se tiene que vencer un empotramiento y el rendimiento por metro barrenado y uso de explosivo será mucho mejor. El inconveniente de la perforación horizontal reside en el hecho de que, en caserones estrechos, el perforista no puede disponer de suficientes lugares de trabajo.

Tiros Verticales

En los tiros verticales se tendrá siempre que vencer un empotramiento, por lo cual será necesaria una perforación con pasadura (sub-drilling), lo que disminuye el rendimiento por metro barrenado, aumentando consigo el uso de explosivo. La ventaja que posee es que deja suficiente lugar de trabajo al perforista, asegurando una buena utilización del tiempo.

Perforación Inclinada

Una solución intermedia consiste en la perforación inclinada, ya que es más ventajosa que la perforación vertical, pues el empotramiento que tiene que vencer es más fácil, disminuyendo consigo la pasadura y trayendo consigo las ventajas ya vistas anteriormente.

Carguío del Mineral

El mineral arrancado debe ser extraído totalmente y de forma regular del caserón. Esta evacuación se puede realizar de diferentes maneras:

a) Con Pala a Mano

Ya sea tirando directamente el mineral en buitras de evacuación, o llenando carros que se vacían en dichas buitras.

b) Con Scraper

Existen varias posibilidades de instalación. Una de ellas consiste en instalar todo el conjunto en el caserón mismo, con el riesgo de exponerlo a los disparos y derrumbes del techo, además de la pérdida de tiempo que significa cambiarlo de piso cada vez que se termina de explotar una tajada.

Otra posibilidad sería instalar el huinche con su motor en la galería base o en la galería superior. En este caso, los cables subirían o bajarían por una chimenea y el huinche se manejaría por control remoto. El inconveniente de esta alternativa es que la instalación del huinche en la galería base implica que los cables se deben extender por una chimenea suplementaria.

Existen tres alternativas, cada una con sus ventajas e inconvenientes:

b1) Chimeneas de Tres Compartimentos

En este caso, el compartimento del medio se utiliza para el movimiento de los cables y para el acceso; y los dos compartimentos laterales, para la evacuación de la saca. Su ventaja es que existen dos buitras de evacuación, experimentando así un menor desgaste y, en segundo lugar, el huinche permanece fijo. El inconveniente es que es una solución cara.

b2) Chimeneas de Dos Compartimentos

En este caso, se usan alternadamente las buitras para el movimiento de cables y para la evacuación del mineral, según el lado del caserón que se esté limpiando. Tiene la ventaja de ser una solución más barata y su desventaja es tener que cambiar constantemente la ubicación del huinche.

b3) Chimenea Independiente para el Movimiento de los Cables y el Acceso del Personal

Esta solución es la que nos parece más conveniente. Consiste en construir una buitra de concreto armado de sección circular y gran diámetro para la evacuación del mineral. Contigua a ella y desplazada en sentido perpendicular a la corrida de la veta, se construye otra buitra de rollizos para el movimiento de los cables y el acceso. Tiene la ventaja de ser una solución barata y eliminar los cambios de ubicación del huinche; sin embargo, la existencia de una sola buitra de evacuación es un inconveniente, pues experimenta un mayor desgaste.

c) Con Palas Mecánicas Cargando en Carros o Dumpers

Se pueden utilizar palas mecánicas pequeñas montadas sobre rieles cargando carros o palas montadas sobre oruga si se dispone de dumpers. Como la maquinaria trabaja sobre el mismo caserón, se deben prever las pérdidas de tiempo para los cambios de piso y protegerla en cada disparo.

d) Palas Autocargadoras (LHD)

Cuando la superficie de la labor es buena, se favorece el uso de equipo montado sobre ruedas de goma. La acción de transporte consiste en llevar el mineral al coladero de mineral, situado generalmente en el tajo mismo.

Construcción de Buitras

En la parte inferior, si estas buitras se construyen de rollizos, su número deberá estar en función de los rendimientos de la marina. Hay que tomar en cuenta que algunas buitras estarán clausuradas por mantenimiento, debido a que en este caso el desgaste es mayor que en el método shrinkage, puesto que por ellas pasa el 100 % del mineral arrancado, frente al 40 % del shrinkage.

Se debe cuidar de trabajar con las buitras siempre llenas, de modo de evitar así los golpes de los bolones contra la madera en la parte inferior de ellas.

Además, se debe forrar interiormente con tablones semielaborados que se clavan a los rollizos y rodearlos de una especie de pirca de piedra de tamaño regular antes de echar el relleno, para impedir que se escurra al interior de la buitra.

En caso de que se construyan buitras de buena calidad (concreto armado), se podrá estimar su número en función del rendimiento de la marina. Se tendrá así, por ejemplo, una buitra cada 60 o 30 metros, distancia óptima para los scrapers o palas autocargadoras (LHD).

Rellenos en Operaciones Mineras

a) Origen del Material de Relleno

El material de relleno puede estar constituido por roca estéril, procedente de las labores de preparación de la mina, las cuales se distribuyen sobre la superficie del caserón. También el material de relleno puede ser de relaves (desechos de plantas de concentración de minerales) o arena mezclada con agua, que son transportados al interior de la mina y se distribuyen mediante tuberías. Posteriormente, el agua es drenada, quedando un relleno competente al que a veces se le agrega cemento para conseguir una superficie de trabajo dura.

Ciclo de Producción del Método de Relleno

Es importante que, en este método de explotación, se organice el trabajo en los caserones de tal modo que no se produzcan atrasos por la colocación del relleno, factor que influye considerablemente en las posibilidades de producción de un determinado caserón.

Es evidente, entonces, que para ganar tiempo, se deberá empezar el arranque desde las chimeneas de relleno hacia el centro del caserón, de manera que, una vez evacuado el mineral arrancado, sea posible rellenar inmediatamente esa parte del caserón.

En caso de no existir mecanización, tanto la extracción del mineral como la colocación del relleno es lenta, por lo cual no hay problemas con su abastecimiento. Ahora bien, si existe mecanización, la distancia entre las buitras de evacuación del mineral es mayor y, por lo tanto, el volumen que se ocupará para el relleno será también mayor.

Características Generales del Método de Explotación por Relleno

a) Posibilidades de Aplicación

Este método tiene posibilidades de aplicación bastante amplias. Se aconseja especialmente en aquellos yacimientos donde las cajas no son seguras y las características mecánicas de la roca no son satisfactorias. Como se trabaja con una altura máxima equivalente a la altura de dos tajadas (2.5 – 3 metros), es posible controlar mediante apernado o acuñadura cualquier indicio de derrumbe.

b) Seguridad

Este método ofrece bastante seguridad en todo lo que se refiere al obrero contra desprendimientos de roca, ya sea del techo o de las paredes.

c) Recuperación

En general, es bastante buena, siempre que se tome la precaución de evitar pérdidas de mineral en el relleno. Cabe agregar que este método permite seguir cualquier irregularidad de la mineralización.

d) Dilución de la Ley

Puede existir una pequeña dilución de la ley al momento de cargar los últimos restos de mineral arrancado que queden en contacto con el relleno. Esto se puede evitar estableciendo una separación artificial entre el mineral y el relleno, solución que, en casos excepcionales (mineral de gran ley), resulta antieconómica. Entonces, se debe aceptar que algo de mineral se mezcle con el relleno.

e) Rendimientos

Sus rendimientos se pueden considerar satisfactorios. En caserones sin mecanización, se alcanzan normalmente rendimientos del orden de 4-8 ton/hombre, según el ancho del caserón. En caserones mecanizados, este rendimiento se duplica, es decir, se alcanza una cifra del orden de 14 ton/hombre, sin tomar en cuenta el abastecimiento del relleno. Si se trata de relleno hidráulico, con caserones mecanizados, se obtienen rendimientos netamente superiores.