Tópicos de Ingeniería en Minas a Rajo Abierto

Vista previa del material en texto

TABLA DE CONTENIDOS 
 
"Tópicos de Ingeniería en Minas a Rajo Abierto" 
Dr. Peter N. Calder 
 
 
CAPÍTULO 1: Conceptos Básicos de Diseño de Minas a Rajo Abierto 
 
1.1 Introducción 
1.2 Introducción a Equipos para Minas a Rajo Abierto y Costos 
1.3 Palas 
1.4 Camiones 
1.5 Cargadores Frontales 
1.6 Perforadoras 
1.7 Costos de Extracción 
1.8 Importancia de la Determinación Física 
1.9 Consideraciones Básicas de Diseño 
1.9.1 La Altura de Bancos 
a) Eficiencia en la Perforación 
b) La Eficiencia de la Pala 
c) Control de Pendientes y Dilución 
1.9.2 Caminos de Transporte, Ubicación y Pendiente 
1.9.3 Pendiente del Suelo del Pit 
1.9.4 Ancho e Intervalo de Bermas 
1.9.5 Angulos de pendientes Totales del Pit 
1.9.6 Ubicación de las Plantas de Superficie 
1.10 Topografía y Planimetría 
1.11 Representaciones Gráficas de las Minas a Rajo Abierto 
 
 
CAPÍTULO 2: Técnicas de Diseño y Planificación de Minas 
 
2.1 Conceptos Básicos de la Secuencia de Extracción 
2.1.1 Análisis del Límite Final del Pit 
2.1.2 Programa de Extracción 
 
a) Método de Razón Estéril Mineral Declinante 
b) Método de Razón Estéril Mineral Ascendente 
c) Método de Pendientes de Trabajo 
d) Secuencia de Extracción en Fases 
 
2.2 Métodos para el Diseño del Límite del Pit 
 
CAPÍTULO 3: Evaluación de la Flota de Camiones y Palas 
 
3.1 Redes Básicas de Transporte 
3.2 Modelos de Simulación Basados en Estudios de Tiempos 
3.3 Modelos de Simulación basados en Cálculos de Rendimiento 
3.4 Los Tiempos de Ciclo del Camión y la Compatibilidad de Equipos 
3.4.1 Ejemplo 3.1 
3.4.2 Factores que Controlan la Velocidad del Camión 
3.4.3 Los Tiempos de Ciclo del Camión y el Factor de Compatibilidad 
3.4.4 La Modelación con Información de Tiempo Real 
3.4.5 Evaluación de la Flota Utilizando la Simulación 
3.5 El Sistema de Simulación Pit_S 
3.5.1 Sistema de Control con Archivos 
3.5.2 Resultados del Estudio de Simulación 
3.5.3 Atrasos Operacionales 
3.5.4 Despacho de Camiones 
3.6 Estudios de Casos con Pit_S 
3.6.1 Sistemas de Despacho Automatizados vs. Fijos 
3.6.2 La Flota Combinada de Camiones 
3.6.3 Estudios de Factores de Compatibilidad 
3.7 Comparaciones entre las Estimaciones de Estudios de Ciclo y la 
Simulación de Turnos en cuanto a la Producción de la Flota 
3.8 Conclusiones del Estudio de Simulación 
3.9 Aspectos de la Minería a Rajo Abierto en Altura 
3.9.1 Los Efectos en las Máquinas 
3.9.2 Los Efectos en las Personas 
3.9.3 Los Efectos de la Reducción de la Capacidad Máxima del Motor 
en los Tiempos de Ciclo de un Camión 
3.9.4 Desarrollando Estrategias Adecuadas 
3.9.5 Resumen y Conclusiones de las Consideraciones de la Gran Altura 
3.10 Estimación de la Productividad de las Palas 
 
CAPÍTULO 4: Selección de Equipos y Estimación de la Producción 
 
4.1 Objetivo 
4.2 Mano de Obra 
4.3 Estimación de la Productividad de las Palas 
4.4 El Factor de Compatibilidad 
4.5 Requerimientos de los Camiones 
4.6 La Utilización de Pala-Excavadora 
4.7 Disponibilidad y probabilidad 
4.8 Distribuciones Combinadas de Equipos 
4.9 Ejemplos de Cálculos 
4.10 Observaciones 
 
 
CAPÍTULO 5: Planificación Minera a Largo Plazo 
 
5.1 Objetivo 
5.2 Modelo de Estudio de la Mina Eagle Canyon 
5.2.1 El Yacimiento y el Modelo de Bloques 
5.2.2 Parámetros Básicos para el Diseño del Pit 
5.2.3 Costos Operacionales y Otros Parámetros 
5.2.4 Costos en Procesamiento 
5.2.5 leyes de Relaves y Recuperación 
5.2.6 Consideraciones de Procesamiento y Capacidad de la Planta 
5.3 Clasificación de Materiales Explotados por Destino 
5.4 Estimaciones de Leyes de Corte 
5.4.1 Leyes de Corte del Caso Base y Estimaciones de Ingresos para la 
Mina Eagle Canyon 
5.5 Descripción de las Fases de Eagle Canyon 
5.6 Desarrollando un Plan Minero 
5.6.1 Planteamiento 
5.6.2 generando Secuencias de Extracción 
5.6.3 El Uso de los Stockpiles 
5.6.4 Período de Pre-Producción 
5.6.5 Plan Minero Final - Fases 1 hasta 5 
 
 
CAPÍTULO 6: Planificación Estratégica de Minas 
 
6.1 Objetivo 
6.1.1 Objetivos de Aprendizaje 
6.2 Antecedentes 
6.3 Modelo Financiero para una Mina de Cobre a Rajo Abierto 
6.3.1 Modelo geológico de Tonelajes y Leyes de Corte 
6.3.2 Aspectos Geométricos de El Toro 
6.3.3 Cálculo de la Ley de Corte con Ingreso Cero para la Planta 
6.3.4 Leyes de Corte Variables 
6.4 Creación de un Modelo de Plan de Extracción para Mina El Toro 
6.4.1 Apuntes sobre la creación de Tabla 6.4 
6.4.2 Apuntes sobre cálculos de stockpiles utilizados en Tabla 6.3 
6.5 Evaluación de Estrategias utilizando el modelo de El Toro 
6.5.1 Leyes de Corte Variables 
6.5.2 Tasa de Producción Óptima 
6.5.2.1 Estimaciones de Costos Capitales 
6.5.3 VAN del ^Proyecto incluyendo los Costos Capitales 
6.5.3.1 El Tamaño Óptimo de la Planta 
6.5.3.2 Leyes de Corte Óptimas versus Tamaño de la Planta 
6.5.3.3 Precio de Productos 
6.5.3.4 Tasa de Interés 
6.6 Conclusiones 
CAPITULO 7: Análisis de Estabilidad en el Tipo de Rica Fracturada 
 
7.1 Introducción 
7.2 Conceptos Básicos 
7.3 Modelo de Bloque de Deslizamiento Simple 
7.3.1 Mecanismo de Fallas 
7.3.2 Sistemas de Apoyo Artificial 
7.3.3 Influencia del agua subterránea y las vibraciones en la estabilidad 
de deslizamientos 
7.4 Fallas de Cuña 
7.4.1 Modelos Estereográficos 
7.4.2 Fórmulas de Deslizamiento de Cuñas 
7.4.3 Fórmulas de Area-Peso de Cuñas 
7.4.4 Problema demostrativo para el deslizamiento de cuñas 
7.4.5 Soporte Artificial para Cuñas 
7.5 Estudios de Caso para el Refuerzo de Taludes 
7.5.1 Estudio de Caso 1, Refuerzo de un Dique de Diabasa Principal 
7.5.2 Estudio de Caso 2, Diques Transversales que forman una Cuña 
7.5.3 Estudio de Caso 3, Refuerzo de un Camino de Acceso Principal, 
socavado por estructuras geológicas 
7.6 Diseño de Botadero de Estéril con Fundación en Arcilla 
 
CAPÍTULO 1
Instrucciones para Uso de Indice de Capítulo Nº 1:
El Indice para Capítulo 1, funciona por medio del sistema de
"Marcadores" dentro del programa Adobe Acrobat.
Para obtener acceso a estos Marcadores, por favor, siga los
siguientes pasos:
1) Ir a Menú "Ventana" o hacer 1 click con el mouse en el
borde izquierdo de la pantalla
2) Seleccionar opción "Mostrar Marcadores" o Tecla F5 (en
caso que entre al Menú "Ventana")
3) Aparecerá de manera inmediata, un listado a la izquierda
de la pantalla de temas dentro del texto, Figuras, Tablas,
Gráficos.
4) Seleccionar con el cursor el tema o punto de interés, Figura,
Tabla o Gráfico.
5) De este modo, Ud. obtendrá acceso rápido y fácil al Indice
de Capítulo 1.
6) Si desea volver desde un tema en particular, Figura, Gráfico
o Tabla donde Ud. se encuentra a la posición original,
deberá presionar con el cursor sobre la flecha ubicada en
el borde superior (ÍÍÍÍ), o también presionando el botón
derecho del mouse y seleccionar "Volver".
Tópicos de Ingeniería de Minas a Rajo Abierto, Capítulo 1___________ P. N. Calder 2
CAPITULO 1
CONCEPTOS BÁSICOS DE DISEÑO DE MINAS A RAJO ABIERTO
1.1 INTRODUCCION
Una mina a rajo abierto es una excavación superficial, cuyo objetivo es la extracción de
mineral. Para alcanzar este mineral, usualmente es necesario excavar grandes cantidades
de roca estéril. La Figura 1.1, muestra un dibujo tridimensional realizado en computador
de una mina a rajo abierto. Se indica el límite final del pit, incluyendo el camino de
transporte, el yacimiento, con diferentes leyes de mineral y áreas de estéril.
La Figura 1.2 es una vista de plano convencional del mismo pit Eagle Canyon, una mina
de oro a rajo abierto ficticia pero realista, la cual se utilizará para este texto como modelo
demostrativo. Para dar a conocer las dimensiones y cantidades involucradas en una gran
mina a rajo abierto típica, podemos observar en la Tabla 1.1 un listado de reservas de la
Mina Eagle Canyon. Este pittiene una longitud de 1.5 km. aproximadamente y una
profundidad máxima de 450 metros.
La selección de los parámetros físicos de diseño, tales como los taludes, la planificación
del programa de extracción de mineral y estéril, constituyen una labor ingenieril
desafiante y de gran importancia económica.
La Figura 1.3, es un gráfico de flujo del proceso de diseño, en donde se muestran los
pasos principales que involucran usualmente la creación de una serie de planes mineros
alternativos, la evaluación de planes y selección del mejor programa. El primer paso
consiste en la construcción de un modelo de base de datos del yacimiento, incluyendo su
información topográfica, geológica, geotécnica y de costos.
Esto es seguido de una etapa conceptual en la cual se consideran las alternativas de
diseño. Por ejemplo, un sistema de transporte de materiales convencional que utilice
camiones de transporte, resultará en un diseño minero distinto de un sistema de
transporte y chancado dentro del pit. La Figura 1.4A, muestra este sistema de transporte
y chancado dentro del pit, el cual se utiliza para una gran operación en una mina a rajo
abierto. La secuencia de extracción se debe diseñar tomando en cuenta la ubicación del
TABLA 1.1 - RESUMEN DE RESERVAS PARA EAGLE CANYON
 
Ingreso
Tons. Onzas Bruto OZ / TON
Sulfuro Lixiviado 116.810.600 5.696.296 $993.784.473 0,049
Sulfuro Flotado 13.735.200 3.542.269 $641.768.941 0,258
Oxido Lixiviado 45.705.700 2.099.027 $487.343.543 0,046
Oxido Flotado 45.641.900 12.122.633 $2.784.929.138 0,266
Total Mineral 221.893.400 23.460.225 $4.907.826.095 0,106
Estéril 291.180.824
Razón Estéril/Mineral 1,31 
Tópicos de Ingeniería de Minas a Rajo Abierto, Capítulo 1___________ P. N. Calder 3
sistema de correas transportadoras y el de la chancadora in-pit, los cuales se deberán
trasladar hacia diferentes puntos cada cierto tiempo. En Figura 1.4B, se puede ver la
correa transportadora entrando a un túnel por donde se transporta el mineral hacia la
superficie. El número de camiones requerido en el pit, dependerá del tipo de transporte
que se seleccione. Existen siempre muchas alternativas para crear una mina a rajo abierto
y cada una de éstas resultará en un plan de extracción y flujo de caja distintos.
La ubicación y el tamaño de las instalaciones son extremadamente importantes para el
proceso de diseño final subsiguiente. Por ejemplo, el tamaño de la planta procesadora y
de la chancadora, determinarán la capacidad de producción máxima de la mina. La
capacidad de producción, juega un rol primordial en la determinación del flujo de caja, el
que puede afectar toda la estrategia económica de la propiedad minera. La ubicación de la
chancadora y los botaderos, tendrán un mayor efecto en los requerimientos de los
sistemas de transporte y los costos operacionales.
La etapa de diseño en sí es un proceso iterativo. Inicialmente, se deberá llevar a cabo una
optimización de los límites económicos del pit basados en la maximización del ingreso.
Los métodos de diseño de los límites del pit se describen en el Capítulo 2. La ubicación
de los límites económicos del pit dependen de alguna forma de los aspectos del flujo de
caja y, por lo tanto, podría resultar necesario evaluar otros límites económicos, distintos
de aquéllos inicialmente estimados para incluir el flujo de caja en la determinación de la
ubicación de los límites del pit. Cabe señalar que, a pesar de que las cargas de interés no
se incluyen a menudo en la determinación de la ubicación del límite final del pit, el flujo
de caja constituye un punto central para la evaluación del proyecto. Este tema se discutirá
posteriormente en el Capítulo 2.
Luego, se deberá desarrollar una secuencia de extracción para los diversos sistemas de
transporte y tasas de producción, etc. Se desarrollarán los requerimientos de equipos
para cada una de las alternativas, y se creará un análisis de flujo de caja para todo el plan.
Para cada sistema de transporte, capacidad de producción, etc. a ser considerados, se
debe crear un diseño completo, incluyendo el programa de producción, la selección de
equipos y flujos de caja con el objeto de seleccionar la mejor alternativa.
1.2 INTRODUCCION A EQUIPOS PARA MINAS A RAJO ABIERTO Y
COSTOS
Las palas, camiones de transporte, máquinas cargadoras y perforadoras, constituyen
unidades primordiales en las minas a rajo abierto. Los equipos auxiliares típicos incluyen
tractores, máquinas niveladoras, camiones de servicio, transportadores de explosivos,
perforadoras secundarias y grúas. A continuación, se muestra una breve descripción de
los equipos principales típicos, incluyendo información sobre productividad y costos.
Tópicos de Ingeniería de Minas a Rajo Abierto, Capítulo 1___________ P. N. Calder 4
1.2.1. Palas
Existen dos tipos principales de palas, las mecánicas y las hidráulicas. Ambos tipos
pueden tener la misma capacidad desde el punto de vista eléctrico, utilizando un cable
alimentador o mediante un motor diesel. Las unidades operadas mediante motores diesel,
tienen costos operacionales y de mantención considerablemente más altos, pero tienen la
ventaja de no requerir de un elaborado sistema de distribución de energía eléctrica para
alimentarlos. Se utilizan principalmente en áreas distantes en donde la energía no se
encuentra disponible a un costo razonable, o en aquéllas áreas cuyas condiciones
climáticas y/o topográficas son severas y, por lo tanto, resulta difícil o imposible
mantener un sistema de distribución de energía. La Figura 1.5A, muestra una pala
mecánica típica cargando un enorme camión de transporte. La flecha vertical indica la
altura de la polea de punto ascendente, dimensión a menudo utilizada para definir la
altura máxima y segura del banco operativo, lo que constituye un parámetro de diseño
básico e importante y que se discutirá posteriormente. La Figura 1.5B, es un ejemplo de
un banco, el cual es demasiado alto para la pala que se utilizó para extraerlo. Se pueden
distinguir las marcas de los dientes de la pala. La pala es incapaz de alcanzar el nivel
superior del banco. El área de la cresta no puede ser controlada por la pala, lo que resulta
en condiciones operativas difíciles. Figura 1.5C, es otra vista de una pala mecánica
realizando una operación de carga. Aquí el camión se encuentra en posición, con tal de
minimizar el ángulo de rotación, lo que resulta en una operación de carga muy eficiente.
Los métodos para calcular la productividad de la pala, incluyendo el efecto del ángulo de
rotación, se discuten en Capítulo 4.
Figura 1.6, es una vista de una pala hidráulica cargando un camión de transporte.
Las palas mecánicas se han empleado por muchos años. Las palas hidráulicas grandes
son relativamente nuevas. Las palas mecánicas, son más sólidas y confiables. Su acción
excavadora consiste en un movimiento de empuje, recoge y movimiento ascendente (Ver
Figura 1.7A).
Las palas hidráulicas grandes son relativamente nuevas, pero se han hecho muy
populares. Estas, son capaces de variar la inclinación del balde (Ver Figuras 1.7A y
1.7B), lo cual estimula la eficiencia de la excavación. Los dos tipos de palas son
tractores-orugas armadas y pueden rotar 360 grados en un círculo de rodillo (Ver Figura
1.7A).
El Cuadro 1.2, entrega un listado de los costos operativos y costos capitales típicos para
ambos tipos de palas. Las estimaciones más comunes de productividad también se
muestran aquí para aplicaciones en roca resistente.
Tópicos de Ingeniería de Minas a Rajo Abierto, Capítulo 1___________ P. N. Calder 5
TABLA 1.2
DATOS DE LA PALA
TIPO CAPACIDAD
MTS. 3
COSTO CAPITAL
US$
COSTO
OPERATIVO -
US$/HR.
TONS. POR HORA
OPERATIVA (*)
MECÁNICA 9.2 $2,250,000.00 $ 80.00 1150
MECÁNICA 15.3 $3,500,000.00 $140.00 1910
MECÁNICA 26.0 $6,750,000.00 $230.00 3250
MECÁNICA 42.0 $7,000,000.00 $275.00 5250
HIDRÁULICA 8.4$1,500,000.00 $100.00 1050
HIDRÁULICA 26.0 $5,000,000.00 $275.00 3250
GENERACIÓN
POTENCIADA
POR MOTORES
DIESEL
35.0 $7,250,000.00 $450.00 4370
(*) En base a un 80% de disponibilidad mecánica y un 80% de utilización.
1.2.2 Camiones
Existen dos tipos principales de camiones en la industria minera, los mecánicos y los
eléctricos. Los camiones eléctricos utilizan motores armados en los cubos de las ruedas.
Estos son operados normalmente mediante motores diesel, pero también pueden
funcionar por medio de barras colectoras similares a las de los trolleys. La energía es
transmitida para hacer rotar la rueda por la armadura del motor sobre la cual se monta el
neumático.
La Figura 1.8, es una ilustración esquemática de un sistema típico de transmisión de
energía para un camión con ruedas eléctricas. Durante la acción de frenado, la energía
eléctrica generada por el movimiento del camión, se alimenta dentro de un banco de
resistores y se disipa como calor. Estos camiones también tienen un sistema de frenos
convencional para el uso de bajas velocidades y cualquier situación de emergencia. La
transmisión eléctrica de la energía es normalmente más uniforme y eficiente, con menos
desgaste natural de los componentes.
Durante varias décadas pasadas, los camiones más grandes utilizados en la industria, han
sido del tipo eléctrico, pero los camiones mecánicos han vuelto a este mercado sólo ahora
último y con bastante éxito. La Figura 1.9, muestra un dibujo esquemático, ilustrando el
tren generador de un gran camión mecánico. La Figura 1.10, es una foto de dos camiones
de 220 toneladas, los cuales están siendo cargados por una pala mecánica de 30 metros
cúbicos, utilizando el método de doble reverso. Este método permite que un camión entre
en posición mientras otro camión está siendo cargado, mejorando mayormente la
eficiencia de la operación de carga.
Tópicos de Ingeniería de Minas a Rajo Abierto, Capítulo 1___________ P. N. Calder 6
Figura 1.11, es una vista de una gran pala hidráulica, realizando una operación de carga
en un camión de 320 tons.
TABLA 1.3
DATOS DEL CAMIÓN DE TRANSPORTE
TIPO CAPACIDAD
TONELADAS (M)
COSTO CAPITAL
 US$
COSTO OPERATIVO -
US$/HR.
MECÁNICO 77 $ 900,000.00 $ 60.00
MECÁNICO 177 $2,000,000.00 $120.00
ELÉCTRICO 177 $2,000,000.00 $120.00
MECÁNICO 218 $2,500,000.00 $140.00
ELÉCTRICO 218 $2,500,000.00 $150.00
1.2.3 Cargadores Frontales
Las Figuras 1.12A, B y C, son fotos de grandes cargadores frontales típicos y articulados,
diseñados para realizar excavaciones en roca. La diferencia principal entre estos tipos de
máquinas y los dos tipos de palas descritas anteriormente es que éstos son de goma
neumática armada con oruga armada y no rotan en un círculo de rodillo. La Figura 1.13,
es una ilustración esquemática de un cargador frontal típico, indicando los movimientos
de excavación y carga.
Tienen algunas ventajas sobre las palas, incluyendo una mayor movilidad y un costo
capital más bajo para una capacidad de producción equivalente. La movilidad aquí
constituye una gran característica en el sentido de ser capaz de trasladarse hacia otras
áreas dentro de la mina para la mezcla de materiales, etc. Por ejemplo, un cargador frontal
podría desplazarse 2 km. hacia el interior de la mina en menos de 5 minutos, en tanto que
una oruga armada podría tardar 5 horas, dependiendo de cada situación en particular.
Algunas unidades muy grandes se utilizan actualmente en la industria, incluyendo el
Caterpillar 994 y Letourneau 1800, cuya capacidad de balde, se encuentra en el rango de
los 40 metros cúbicos. El tiempo de carga de camiones y el tiempo entre cargas, son
mucho mayores al compararlo con el de las palas. Más que simplemente rotar sobre un
círculo de rodillo, como es el caso de la pala, el cargador frontal debe maniobrar una
operación, como se ilustra en Figura 1.13.
En general, los camiones no pueden tomar posición como ocurre con el método de doble
reverso de palas y camiones. Esto es por razones de seguridad, en que el cargador frontal
se desplaza hacia su punto operativo. La capacidad de excavar pies resistentes y generar
un suelo nivel, no constituye una muy buena operación, y los costos de mantención y
operacionales tienden a ser más altos.
Tópicos de Ingeniería de Minas a Rajo Abierto, Capítulo 1___________ P. N. Calder 7
TABLA 1.4
DATOS DEL CARGADOR FRONTAL
CAPACIDAD
METROS 3
COSTO CAPITAL
US$
COSTO OPERATIVO - US$/HR.
8.4 $1,000,000.00 $ 80.00
16.8 $2,500,000.00 $130.00
26.0 $3,000,000.00 $180.00
1.2.4 Perforadoras
Existen dos tipos principales de perforadoras de producción, las de percusión y de
rotación. Las Figuras 1.14 A y B, son fotos de una perforadora rotatoria de gran diámetro
y una broca, respectivamente.
Las perforadoras de rotación mantienen una presión sobre la broca, obligándola a llegar
hasta el fondo del pozo, mientras rota la perforadora. Esto resulta en una especie de
"astillas" de roca en proceso de ejecución. El material no es simplemente chancado. La
barrena rotatoria de tres conos, utilizada para formaciones en roca sólida, contiene
insertos de acero al carburo tungsteno. Para formaciones más débiles, se utilizan barrenas
con dientes de acero.
Las perforadoras a percusión utilizan un martillo como herramienta para impactar de
manera repetitiva la barrena mientras rota la perforadora. En unidades más grandes, el
martillo se coloca generalmente dentro de la perforadora rotatoria por debajo del pozo,
justamente arriba de la broca.
Normalmente, las aplicaciones de diámetros más grandes de pozos (+ 25 cms.) y las
formaciones de roca más sólida, favorecen la perforación rotatoria mientras que aquélla a
percusión se torna competitiva para tamaños de pozos más pequeños. Figura 14C, es una
foto de una perforadora rotatoria de gran diámetro, capaz de operar en pozos con tamaños
de más de 30 cms. Observe que la gran altura de la barra se asocia con la altura del
banco. Esta perforadora puede operar fácilmente hasta alcanzar una profundidad óptima
sin tener necesidad de añadir barras de perforación. Todo esto, aumenta de forma
considerable la productividad y reduce el costo operacional.
Tópicos de Ingeniería de Minas a Rajo Abierto, Capítulo 1___________ P. N. Calder 8
TABLA 1.5
DATOS DE LA PERFORADORA
TIPO DIÁMETRO DEL
POZO – CM.
COSTO CAPITAL
US$
COSTO OPERATIVO -
US$/HR.
A PERCUSIÓN 16.5 $1,000,000.00 $80.00
ROTATORIA 25 – 31.1 $1,600,000.00 $125.00
ROTATORIA 31.1 – 43.8 $1,800,000.00 $130.00
ROTATORIA DIESEL 31.1 $2,500,000.00 $240.00
1.2.5 Costos de Extracción
Los costos de mantención y costos operacionales de una mina a cielo abierto, se
encuentran normalmente en el rango de 0.70 a 1.00 dólares por tonelada. Dependen de la
dureza y lo abrasivo de la roca, los costos de energía y costos laborales locales, etc.
El gráfico que se muestra a continuación, entrega una clasificación de porcentajes
aproximados de las actividades principales a desarrollar:
CARGA
15%
TRANSPORTE
20%
INGENIERIÍA 
Y
ADMINISTRACIÓN
10%
SERVICIOS GRALES.
10%
CONTINGENCIA
10%
TRONADURA
20%
PERFORACIÓN
15%
Tópicos de Ingeniería de Minas a Rajo Abierto, Capítulo 1___________ P. N. Calder 9
1.3 IMPORTANCIA DE LA DETERMINACIÓN FÍSICA
Los yacimientos se dan bajo una gran variedad de determinaciones geológicas
estructurales y topográficas como se indica en las Figuras 1.15 y 1.16. Estas condiciones,
tienen una gran influencia en la planificación minera.
Los costos de transporte resultan ser un componente importantísimo entre los costos de
extracción totales de una mina a rajo abierto. Por lo general, tanto el mineral como el
estéril son cargados en camiones después de la tronadura y son dispuestos fuera del pit.
El mineral va a la chancadora y el material estéril es localizado directamente en los
botaderos. Asimismo, cuando existelixiviación en pilas, el mineral se deja normalmente
en la chancadora. Posterior a esto, se utilizan las correas transportadoras para transportar
los materiales por las diversas instalaciones procesadoras. Generalmente, las correas
transportadoras no se pueden utilizar antes del proceso de chancado. Algunas minas
emplean chancadoras móviles ubicadas en el pit para chancar el mineral y, en algunos
casos, material estéril, y de esta forma, las correas transportadoras se pueden utilizar
transportar material fuera del pit, como se muestra en Figura 1.4B. Existe una amplia
variedad de alternativas, incluyendo las correas transportadoras ubicadas en túneles
dentro de las paredes de pits, correas transportadoras de ángulo alto, las que viajan hacia
arriba de las paredes del pit, etc. Otras opciones incluyen un sistema de paso de mineral
ubicado en el interior o adyacente al pit para trasladar el mineral hacia un sitio de carga
subterráneo y/o planta de chancado. La planta, desde el punto de vista del transporte de
materiales, debería ubicarse cerca del pit. Para la mayor parte de los minerales,
incluyendo el oro, cobre y plata, el contenido mineralógico es un pequeño porcentaje del
tonelaje total del material procesado en la planta. Luego se procesa la porción de material
estéril (relaves). Por lo general, este material se torna muy fino durante la etapa de
procesamiento en la forma de fango con un contenido más alto de agua. Este material
normalmente debe ser dispuesto en represas. En el tipo de topografía resistente, como es
el caso de Los Andes, estas represas de relaves pueden requerir una altura de varios
cientos de metros y pueden superar los 100 millones de dólares. En este caso, puede
resultar más barato trasladar los relaves (algunas veces 100 km. o más) por tuberías hacia
terrenos menos resistentes en donde la represa de relaves resulte menos costosa.
A menudo, por una diversidad de razones, no es posible ubicar la planta cerca del pit. En
topografía resistente, podría no existir ningún espacio suficiente para la planta cerca del
pit. Si la planta está ubicada cerca del pit a gran altura y distante, dicha condición
dificultará muchos otros aspectos de la operación. Podría ser mejor en tales casos
trasladar la planta a un área de menor altura en donde el medio operativo sea mucho más
favorable, espacio suficiente y conveniente para la instalación y construcción de represas
de relaves, etc.
La Figura 1.15A, muestra una condición en la cual el yacimiento se extiende más allá de
la topografía de superficie regular creando una montaña de mineral. Esta resulta ser una
situación ideal para comenzar una mina a rajo abierto, al no existir ninguna extracción de
material estéril durante el período en que se está extrayendo la cima de la montaña. Es
Tópicos de Ingeniería de Minas a Rajo Abierto, Capítulo 1___________ P. N. Calder 10
posible que surjan algunas dificultades teniendo acceso a las áreas de extracción,
dependiendo de la topografía, y el comenzar los bancos iniciales, resulta a veces difícil.
A medida que la mina procede su excavación, el pit se torna convencional. Es posible
obtener un buen retorno del capital invertido en el primer período debido al hecho de que
gran parte de la extracción de material estéril podría postergarse.
La Figura 1.15B, ilustra una situación topográfica muy distinta, en la cual el yacimiento
es cubierto por una montaña de estéril. Esto podría requerir de una gran cantidad de
extracción de estéril de pre-producción, y como resultado, los aspectos de flujo de caja
para explotar este tipo de propiedad, no son tan favorables como en el ejemplo anterior.
Al planificar una mina a rajo abierto bajo este tipo de determinación topográfica, se
podría buscar un área de baja extracción de estéril, tal como se indica al lado izquierdo
del dibujo, y comenzar la extracción en ese lugar. Habiendo tenido acceso a una buena
superficie de extracción, parte de la extracción de estéril podría comenzar en los niveles
superiores en tanto que el mineral es explotado a niveles más bajos.
La Figura 1.15C, muestra otra condición topográfica, en la cual el yacimiento se
encuentra completamente enterrado y cubierto por un lago. El lago deberá ser desecado y
toda la sobrecarga inicial se deberá remover desde arriba del centro del yacimiento más
cercano antes del comienzo de la producción. Una gran cantidad del gasto de pre-
producción, está involucrado en el desarrollo de este tipo de propiedad, lo cual tiene un
impacto negativo sobre el flujo de caja.
Se muestran varias determinaciones geológicas en la Figura 1.16. El yacimiento puede ser
una grieta plana, como se muestra en la Figura 1.16A o una hendedura, la cual tiene un
manteo diferente al de la Figura 1.16B. Por otra parte, el yacimiento podría ser del tipo
masivo con un eje vertical, tal como se indica en la Figura 1.16C, o una estructura
sinclinal volteada, como se indica en la Figura 1.16D.
En el caso de una estratificación inclinada y una estructura masiva volteada, están
presentes una pared de pie y otra pared colgante distintas. Una buena estimación de la
estructura de la roca, la cual se encontrará a profundidad, se puede originar a partir de una
determinación geológica aproximada. Un buen nivel de comprensión sobre la geología
estructural básica, puede resultar de gran ayuda para los ingenieros de planificación de
minas.
La estrategia de planificación de minas, variará en forma dramática, dependiendo siempre
de las condiciones de las distintas determinaciones físicas, descritas arriba. La Figura
1.17, es una vista de una mina a rajo abierto ubicada en la Cordillera de Los Andes, en
Chile. Esta entrega cierta apreciación de los desafíos que se pueden presentar en una
topografía del tipo empinada.
Tópicos de Ingeniería de Minas a Rajo Abierto, Capítulo 1___________ P. N. Calder 11
1.4 CONSIDERACIONES BÁSICAS DE DISEÑO
En Figuras 1.2 y 1.18, se representa un plano y una sección transversal de una mina a rajo
abierto típica convencional, respectivamente. Se interrumpe un camino en la última
pared hasta alcanzar una profundidad en una pendiente determinada. Las bermas son
interrumpidas de igual forma en las paredes finales en intervalos regulares. Las
pendientes de superficie entre los caminos y las bermas se inclinan hasta alcanzar un
ángulo que se ajusta a las condiciones actuales.
La selección de los parámetros de diseño básicos, es extremadamente importante. Los
parámetros a ser evaluados son los siguientes:
1) Ancho y pendiente del camino de transporte
2) Plan del camino de transporte
3) Talud del suelo del pit
4) Ancho e intervalo de bermas
5) Pendiente total y pendiente local
6) Ubicación de la infraesctructura principal
En Figura 1.18, los parámetros básicos que se ilustran, incluyen una altura de banco de
15 mts., con 3 bancos por berma. Un talud de 81 grados, se puede combinar con un
ancho de camino de 30 mts. y un ancho de berma de 15 mts. El talud total resultante, es
de 54.6 grados. Un cambio de un grado en la pendiente total, puede resultar en un cambio
de toda la situación económica del proyecto dentro del rango de los 10 millones de
dólares. Los parámetros básicos de diseño, se discutirán ahora en forma individual.
1.4.1 La Altura de Bancos
La selección para la altura de bancos, se rige por el tamaño del equipamiento de
perforación y de carga a emplear y, en algunas ocasiones, por condiciones referidas a la
mezcla de minerales. La dimensión de altura máxima de perforación en una pala, es la
pauta primordial para determinar la altura de los bancos. Figuras 1.5A y B, ilustran la
capacidad máxima de excavación de una pala. La pala puede controlar el material en la
superficie hasta el área superior de la polea de punto ascendente, lo cual se deberá
considerar como la altura máxima segura del banco. Esta dimensión es en función de la
capacidad de la pala, la cual asu vez, está relacionada con la tasa de producción
estimada.
Como regla general, se espera un aumento en la altura de bancos. Las razones para esto
son las siguientes:
a) Eficiencia en la Perforación
Una mayor altura de bancos, reduce el tiempo de demora en montaje del equipo por
tonelada perforada. Además, para un tipo de perforación determinado, la perforación de
Tópicos de Ingeniería de Minas a Rajo Abierto, Capítulo 1___________ P. N. Calder 12
pasadura y los explosivos, se aplican uniformemente a fin de obtener un mayor tonelaje.
Mientras mayor sea la diferencia en la altura de los bancos, mayor será el ahorro en el
costo. Esto supone que una sola perforación simple, según se muestra en Figura 1.14C
(las barras de perforación no se añaden durante el proceso de perforado), pueda
mantenerse en la medida que la eficiencia operacional y la vida de la broca, puedan verse
afectadas al utilizar perforaciones con múltiples barras.
b) La Eficiencia de la Pala
Las reservas fragmentadas, que pueden generarse en la parte delantera de la pala, son
directamente proporcionales a la altura de los bancos. Un aumento de las reservas
fragmentadas, reducirá la frecuencia de tronadura y deberá esto reflejarse en una
reducción del tiempo de demora de la pala cargadora ocasionado por el requerimiento de
movimiento reducido. Adicionalmente, la mayor cantidad de desechos, reduce la
cantidad de movimiento requerido como para mantener el proceso de excavación
mientras se realiza la carga de camiones.
c) Control de Pendientes y Dilución
En algunos tipos de yacimientos, tales como los metales preciosos, la segregación de
zonas de alta ley durante la excavación y la minimización de dilución, son
particularmente importantes. Una altura de banco reducida favorece estos aspectos.
Algunas minas de oro grandes utilizan bancos de 7 mt. de mineral y bancos de 14 mt. de
material estéril. Figura 1.10, muestra este tipo de operación. Observe la altura de la polea
de punto ascendente de la pala, la cual guarda relación con la altura del banco.
En algunos casos, cuando la altura del banco inferior (7 mts.), se emplea para controlar la
dilución, igualmente se pueden realizar perforaciones de mineral, utilizando un banco de
14 mts. de altura, el cual se podrá excavar como dos bancos de 7.5 mts. cada uno. Todo
eso minimiza los costos totales de perforación.
1.4.2 Caminos de Transporte, Ubicación y Pendiente
Las minas a rajo abierto, requieren a lo menos de un camino de transporte y, en algunas
ocasiones, más de uno, dependiendo de la configuración del yacimiento a minar hasta
alcanzar la profundidad definitiva. La determinación de la ruta del camino de transporte
dentro del pit como para maximizar la recuperación económica de la reserva de mineral,
minimizar los costos de transporte y asegurar las condiciones operativas, es una actividad
de diseño enormemente desafiante.
El límite final de una mina a rajo abierto se determina inicialmente de acuerdo a los
algoritmos económicos computacionales, y estos no consideran a aquéllos asociados al
camino de transporte. La Figura 1.19, es un ejemplo de un diseño inicial de pit para
Eagle Canyon, sin incluir un camino, y la Figura 1.20 es el mismo pit incluyendo un
camino.
Tópicos de Ingeniería de Minas a Rajo Abierto, Capítulo 1___________ P. N. Calder 13
La Tabla 1.6 muestra un listado de reservas e ingresos para los dos casos. El costo neto
de crear este camino, es aproximadamente 70 millones de dólares. Existen muchas
alternativas para el diseño de caminos.
El punto de entrada a la mina (Ver Figura 1.20) para un camino de transporte, es un
aspecto de diseño importante. La selección de este punto de entrada afectará los
siguientes aspectos económicos y operacionales:
a) El levante vertical del material que sale de la mina. Costos en
transporte son directamente proporcionales al levante vertical.
b) El tiempo de ciclo que realiza el camión hasta la chancadora, los
botaderos de estéril, y las pilas de lixiviado.
c) La secuencia de extracción tanto para el mineral como para la estéril.
d) La ubicación de los límites finales del pit, incluyendo el camino de
transporte.
e) La reserva mineral del pit. Se requiere de una mayor extracción de
estéril para crear el camino de transporte. Parte del mineral se perderá
en el proceso.
Figura 1.21 es una vista de la mina Bingham Canyon, una de las minas de cobre más
grandes a nivel mundial. El sistema de caminos toma una forma espiral, que nace desde
el área superior, al lado izquierdo. Al determinar la ubicación definitiva del camino de
transporte, es necesario considerar los siguientes aspectos: el punto de entrada a la mina,
la pendiente del camino, la inclusión de curvas en “U” (Ver Figura 1.22A), y el radio
mínimo de curvaturas en los virajes.
Asimismo, se deberá considerar un diseño espiral alrededor de la mina, un camino a un
solo lado de ella con curvas en “U”, o una combinación de estos dos métodos. El tamaño
y la orientación del yacimiento, la ubicación de las reservas con mayor valor y las
condiciones geotécnicas dentro de las diversas áreas de la pared, determinarán esto
considerablemente. En Figura 1.22B, se ha creado una curva en "U" con relleno, a fin de
evitar aquellas áreas en que ha fallado la pared.
TABLA 1.6 - COMPARACIÓN DE UNA MINA A RAJO ABIERTO 
SIN Y CON CAMINO DE TRANSPORTE
SIN CAMINO CON CAMINO % Diferencia
Tons. Mineral, Milones 159 156 -1,89
Tons. Estéril, Millones 317 348 9,78
Ingreso Neto, US$, Millones 4799 4721 -1,63
Tópicos de Ingeniería de Minas a Rajo Abierto, Capítulo 1___________ P. N. Calder 14
Observe la Figura 1.23A, un pequeño pit a modo de ejemplo dentro de la topografía de
Eagle Canyon sin incluir un camino. El punto de entrada del camino se estaría ubicando
idealmente en el punto topográfico más bajo de la cresta del pit, dejando así que la
chancadora, los botaderos, etc., no superen esta altura.
El camino se puede crear ubicándolo 100% dentro del límite económico del pit como se
muestra en Figura 1.23B. Otra alternativa es ubicar el camino 100% más allá del límite
económico del pit, tal como se muestra en Figura 1.23C. El resultado económico de los
dos diseños será diferente y dependerá del valor y ubicación de las reservas en relación a
la ubicación del camino. Los aspectos económicos de cualquier diseño de camino en
particular, se puede evaluar comparando el valor económico del pit resultante con el pit
inicial sin camino(1). Esto implica una estimación de reservas entre los dos pits con un
sistema de planificación minera.
Una alternativa de diseño, que a menudo resulta atractiva, es ubicar el camino 100%
dentro de la pared arriba y trasladarlo de manera continua y gradual hacia el interior del
límite del pit para mantenerlo 100% dentro del pit en la superficie abajo. Esto se ilustra
en Figura 1.23C, mostrando un camino cuya orientación se asimila a los punteros del
reloj. En Figura 1.23E, se muestra un camino en el sentido de los punteros del reloj,
100% fuera del límite del pit arriba y 100% dentro del límite del pit abajo.
La Figura 1.23F, muestra un camino que entra al pit a partir del área superior, lado este.
Por lo general, tal condición se tratará de evitar en caso que aumente el levante vertical
requerido para salir del pit. Otras consideraciones incluyen las ubicaciones de la
chancadora, los botaderos, etc.
Figura 1.23G y H, ilustran la creación de una curva en “U” durante un proceso que consta
de dos tramos. Durante el primero, se ubica un camino descendente 100% fuera del
diseño del límite del pit. Para el segundo tramo, cambia la dirección del camino, y se
ubica 100% dentro del límite del diseño del pit.
Figuras 1.24A y B, ilustran el material adicional o las pérdidas de material que ocurren
cuando un camino de transporte se ubica fuera o dentro del límite económico del pit.
Condiciones de diseñoimportantes para las características de superficie de los caminos
de transporte, incluyen el ancho del camino, la creación de coronas y zanjas para el
drenaje, la selección de materiales de superficie, el peralte de las curvas del camino y el
diseño de las condiciones de seguridad, tales como bermas o rampas de emergencia. La
pendiente (inclinación) del camino es un aspecto de diseño muy importante de
considerar, que se estudiará en Capítulo 3.
1.4.3 Pendiente del Suelo del Pit
En muchas operaciones, el suelo de una mina a rajo abierto, se declina para facilitar el
drenaje en su superficie por períodos en donde las precipitaciones son mayores o por la
Tópicos de Ingeniería de Minas a Rajo Abierto, Capítulo 1___________ P. N. Calder 15
afluencia de aguas superficiales que se vierten en corrientes, como resultado del
derretimiento de la nieve. El suelo en una mina a rajo abierto, alcanza un declive del 1%
al 2% hasta lograr una velocidad de drenaje suficiente como para evitar cualquier
obstáculo o hundimiento en el suelo de la mina. La dirección de la pendiente debería ser
de tal forma que el agua escurra libremente hacia el área de trabajo. En algunos casos,
esto mismo podría requerir una doble declinación del suelo de la mina, si la entrada a uno
de los bancos se encuentra más bien en un punto medio y no al final o al otro extremo.
En minas a rajo abierto más grandes, la pendiente del suelo generará considerables
diferencias de altura entre un extremo del banco hasta el extremo del otro banco. Por lo
tanto, se recomienda generalmente identificar los bancos de trabajo en los planos de
minas no por su altura, como se acostumbra hacer, sino que por un nombre de banco. Al
relacionar la información del modelo geológico con el plan de extracción a corto plazo,
es necesario tener cuidado de considerar todas las diferencias de alturas de los modelos
que se estén usando.
1.4.4 Ancho e Intervalo de Bermas
Las bermas sirven como áreas de captación para el material de pérdida que se filtra por
las paredes de la mina. Además, sirven como puntos de acceso a lo largo de las paredes
de ella. El intervalo de la berma utilizado depende del tamaño del equipo que se emplea
para la excavación y el talud de la cara del banco. Si este talud es inferior a 45 grados y el
material de pérdida se acumula en forma de bloques, entonces el material tiende a
deslizarse más que a caer, condición en la cual, resulta común dejar una berma por cada
tres bancos. Bajo condiciones normales, en que el talud es de 75º a 80º, manteniendo una
adecuada tronadura de control y excelente operación de limpieza a medida que sobresale
la cara de cada banco, es común que haya una berma por cada dos a tres levantes. Figura
1.25A, es una muestra de los excelentes resultados en el control de paredes en la Mina
Sherman(2) , por medio del uso de la tronadura de pre-corte, empleando tres bancos por
berma. Figura 1.25B, muestra la operación de limpieza de bermas con rocas que ya han
caído (cleaning) y limpieza de rocas que están en riesgo de caer sobre la berma (scale),
para la cual se utiliza un tractor que arrastra una cadena de ancla de embarcación muy
pesada.
La práctica de dejar una berma por cada banco, hace que el ángulo total de la pendiente
alcance un valor bajo, fundamentalmente si la berma es considerablemente ancha. En el
caso de bermas angostas (Ej. 5-8 mts.), las condiciones normales de los pies y las
fracturas de crestas, usualmente producen una leve situación de pandeos u ondas en la
superficie de la pared, lo que carece de sentido práctico. La mejor estrategia es aumentar
el ancho de las bermas para que éstas puedan funcionar en forma uniforme, y luego
extender su intervalo, a fin de lograr un ángulo de pendiente total aceptable. Los anchos
de bermas entre los 12 a 18 metros son, por lo general, mejores, ya que permiten un
acceso razonable para el transporte de carga y los tractores pesados para la limpieza de la
berma.
Tópicos de Ingeniería de Minas a Rajo Abierto, Capítulo 1___________ P. N. Calder 16
1.4.5 Angulos de Pendientes Totales del Pit
El diseño de las paredes del pit, debe considerar los parámetros de resistencia del
material que conforma las paredes, la orientación de la estructura rocosa, intervalo y
ancho de la berma.
A menudo, el ángulo de la pendiente total del pit, se rige más por la elección de la altura
de un banco en particular, el intervalo de las bermas, su ancho y talud de cara, que por
cualquier otra consideración geotécnica, como se muestra en la Figura 1.18.
Suponga que se selecciona la altura de un banco de 15 mts., en base al tamaño de la pala
disponible. Debido a que la pared final contiene numerosos sistemas de fracturas, se
decide que el intervalo máximo de la berma será de 30 mts. (2 bancos), proporcionando
un excelente programa de tronadura de control mediante el uso de pre-corte. Dicho
programa deberá implementarse en combinación con la operación para la limpieza de
paredes (con rocas en riesgo de caer sobre la berma) 1, seguido de la exposición de cada
nueva área de trabajo (Figuras 1.25A y B) y del refuerzo de las paredes en áreas dañadas
o con problemas. Debido al tamaño del pozo seleccionado y el tipo de tronadura de
control programado, se estima que el diseño de la berma mínimo será de 15 mts.
Asimismo, y por una continua inclinación de la pared de pie de 75º a 80º, es evidente
que el talud entre bermas debería ser de 81º. Habiendo seleccionado los parámetros de
diseño básicos apropiados, el ángulo máximo resultante entre bermas es de 54.6º sin
considerar los aspectos geotécnicos, como son: la resistencia de la roca, la estructura,
presiones de aguas freáticas, etc., los cuales resultan importantes de considerar.
Es necesario realizar un análisis geotécnico para determinar si esta pendiente o ángulo
total es seguro de acuerdo a la profundidad de la mina planificada. En algunos casos,
este estudio indicará que las pendientes mucho más empinadas, resultarán estables,
condición de la cual no se puede sacar ventaja en caso que los parámetros discutidos son
determinados por medio de otras consideraciones, como se muestra en este ejemplo.
1.4.6 Ubicación de las Plantas de Superficie
Las plantas de superficie, incluyen cierta infraestructura, tales como los garajes de
mantención, oficinas, chancadoras, sistemas de traspaso de mineral por túneles, plantas
procesadoras de mineral, etc. Como regla general, estas plantas deberían mantenerse a
cierta distancia fuera de los límites del pit, de tal forma que estén seguras y protegidas de
cualquier derrumbe de rocas ocasionado por tronadura o movimiento vibratorio,
sirviendo el centro de gravedad como el mejor componente de toda la operación minera.
Si no se planifica incialmente la explotación de todo el yacimiento hasta alcanzar la
mayor profundidad posible, se podría considerar un ubicación a una mayor distancia
desde el límite de la excavación y de acuerdo a lo que se proyecta para una futura
expansión. Se deberá observar que para yacimientos muy grandes, es posible justificar
económicamente la construcción de algunas plantas dentro del límite definitivo del pit
 
1
 scale
Tópicos de Ingeniería de Minas a Rajo Abierto, Capítulo 1___________ P. N. Calder 17
del yacimiento. El ahorro potencial en los costos de operación, sería entonces una
compensación de estos costos para reubicar o reemplazar la planta en el futuro. La
ubicación de las plantas por las cuales deben circular los camiones de transporte, afectará
en gran parte los costos de operación.
1.5 TOPOGRAFÍA Y PLANIMETRÍA
El seguimiento topográfico inicial de la mina se hace usualmente utilizando
fotogrametría aérea. Los puntos de control topográficos del terreno son establecidos
utilizando técnicas convencionales de topografía. Para propósitos topográficos, se
establece usualmente unalínea de base topográfica local con una orientación conveniente
para el yacimiento.
La Figura 1.2, incluye un plano topográfico típico con líneas de base utilizado para el pit
Eagle Canyon. Las líneas transversales se establecen de manera perpendicular respecto
de la línea base en un espacio dependiendo de la naturaleza geológica del yacimiento.
Por ejemplo, a 8.000E, 8.500E, 9.000E, etc., para el caso de Eagle Canyon. El espacio se
deberá determinar por lo general por medio del uso de métodos geoestadísticos. La
perforación de diamantes, debería hacerse en base a estas líneas transversales.
Generalmente, se prepara una serie de secciones geológicas transversales, basándose en
la información de perforaciones de diamantes a lo largo de cada línea de sección. La
Figura 1.26, es un ejemplo de este tipo de sección.
A partir de las secciones transversales geológicas, se prepara una serie de planos de
bancos mostrando la geología del área minera para cada banco. Figura 1.27 es un
ejemplo de este tipo de mapa. Observe en esta Figura, el plano está asociado al banco
4650. Se deberá tener mucho cuidado al determina exactamente qué significa esto en
términos de la terminología específica utilizada en este sitio. Se podría referir a la altura
del suelo del banco, la altura a partir de la cual la excavadora extrae el mineral, o también
a aquella altura a la cual podría operar la perforadora. Puede que esto no implique que
todo el banco se encuentra a la misma altura, como es el caso del suelo del pit inclinado
para controlar el drenaje. Dado que no existen patrones para esto, es necesario definir lo
que se quiere indicar con el sistema que se emplea sobre referencias de bancos. Para las
nuevas propiedades mineras, se recomienda el uso de un sistema de nombres,
comenzando por Banco 1 arriba y siguiendo hacia abajo por orden alfabético.
La interpretación geológica de la información de perforación de diamantes se realiza
utilizando los métodos geoestadísticos en un computador. Las herramientas de cálculo
por asistencia computacional pueden emplearse para preparar los tipos de planos
descritos. Al realizar este tipo de trabajo, la topografía del área se almacena de manera
digital en la memoria del computador.
Si el plan de extracción tiene que realizarse usando un programa computacional, la áreas
de extracción se modelarán, por lo general, usando bloques. La altura de los bloques
Tópicos de Ingeniería de Minas a Rajo Abierto, Capítulo 1___________ P. N. Calder 18
normalmente coincide con la altura de los bancos. La Figura 1.28, ilustra el concepto, lo
cual se discute en detalle en el Capítulo 2.
La tecnología topográfica ha sufrido importantes cambios en los últimos años gracias a la
implementación de sistemas electrónicos precisos de medición de distancia, transmisión
de datos y sistemas de posicionamiento global. Es posible, hoy en día, utilizando el
sistema GPS kinético de tiempo real y una estación de referecnia real, para monitorear la
posición de traslado de camiones de transporte, cuyo grado de precisión es mayor a un
metro, y para ubicar perforadoras en los patrones de tronadura cuyo grado de precisión es
de unos cuantos centímetros. Al usar las relaciones de datos existentes entre el
equipamiento minero y los sistemas de planificación minera computarizados, es posible
actualizar planos de minas en tiempo real a medida que procede la excavación, e indicar
a las excavadoras qué material se deberá extraer próximamente.
Figura 1.29, es una vista de la Mina Chuquicamata en Chile, una de las productoras de
cobre más grandes a nivel mundial. El diseño y planificación de una operación de este
nivel, involucra el uso de tecnología de vanguardia.
1.6 REPRESENTACIONES GRAFICAS DE LAS MINAS A RAJO ABIERTO
En una mina a rajo abierto, tal como se discutió anteriormente, a menudo uno relaciona a
los bancos por su altura. Generalmente, se considera la altura del suelo. A modo de
ejemplo, el banco 862, debería atribuirse al material existente entre las alturas de los 862
y 874 metros para una altura de banco de 12 metros. La perforadora operaría desde la
altura 874 y, la pala, desde la altura 862 para extraer el banco 862. Algunas operaciones
tienen relación con los bancos de acuerdo a la altura máxima de la perforadora. En la
mayoría de los casos, los suelos en las minas a rajo abierto son diseñados en base a un
plano inclinado, por lo tanto, la referencia de altura no es precisa y sólo se utiliza como
dato de designación referencial. Posiblemente, un sistema de designación de bancos en
forma secuencial, por ejemplo: Banco A, Banco B o Banco 12, Banco 13, etc., resultaría
más simple, pero el sistema de referencia para alturas es ampliamente usado.
Las Figuras 1.30A, ilustra un segmento simple de una pendiente (recta) de una
excavación, en la cual se empleó un banco de 20 metros referido a bancos designados por
la altura del suelo. En este caso, la excavación es representada por líneas a lo largo de
los pies y crestas. A menudo, estas últimas se representan con líneas contínuas, y los
pies, con líneas discontinuas. Ambas usualmente son líneas de contorno, por ejemplo, las
líneas de altura constante en los planos del diseño.
La Figura 1.30, ilustra la inclusión de un camino de transporte de 40 mts. de ancho. La
cresta del camino y el pie, aparecen como líneas inclinadas (en tres dimensiones).
Figura 1.30B, ilustra cómo las bermas se cortan en el punto en que éstas cruzan el
camino de trasnporte a fin de alisar la ruta. Tal situación, no conlleva ningún efecto
Tópicos de Ingeniería de Minas a Rajo Abierto, Capítulo 1___________ P. N. Calder 19
sobre los volúmenes de material totales. Sólo se deberá tener cuidado en no eliminar el
acceso de las bermas.
Figura 1.30C, ilustra mayormente la forma en que el corte de la berma alisa el camino en
la medida que atraviesa una altura de berma.
La mayor parte de los diseños de planificación minera, especialmente aquéllos generados
por asistencia computacional, no representan de manera precisa la superficie inclinada
del camino. La mayoría de los mapas, asistidos por computador, emplean contornos para
representar exclusivamente el pit. Todos los mapas del pit Eagle Canyon incluidos en
este Capítulo, son ejemplos de los diseños asistidos por computador con contornos de
medio banco utilizados para representar el pit.
En algunos casos, se utilizan tanto los contornos de pie como de cresta, lo cual implica
dibujar dos veces el número de líneas y tendencias a fin de retardar las operaciones
gráficas en el computador y obstruir el monitor, sin lograr a cambio ningún tipo de
beneficio práctico.
Para propósitos de planificación a corto plazo, se utiliza a menudo un plano topográfico
más detallado para la disposición de pozos para tronadura, etc. Las ubicaciones de las
crestas y los pies, las alturas reales, etc., se emplearían de acuerdo a los parámetros de
diseño detallados y topográficos.
La Figura 1.31, muestra el dibujo de una excavación representado por líneas de crestas y
pies, como también líneas inclinadas (de 3 dimensiones), representando los ejes del
camino. La mayor parte de los planos de pits generados por computadores, representan
el pit utilizando únicamente las líneas de medio banco, como se ilustra en Figuras 1.23
A, B, C, D, E, F y G, etc.
La Figura 1.32A, es una fotografía de un pit con líneas sobrepuestas que representan las
crestas (líneas continuas) y pies (líneas discontinuas). Este tipo de dibujo ingenieril
detallado, es requerido por los topógrafos para realizar de manera precisa los diseños de
tronadura y determinar los límites de excavación en el área. Tales mapas se deben ajustar
para asegurar la utilización de las correctas alturas.
La Figura 1.32B, es una fotografía similar de un pit mostrando las líneas sobrepuestas en
las ubicaciones de los medio-bancos. Estas serían sólo líneas que aparecenen un plano de
un pit con contornos de medio banco. Este tipo de mapa, se utiliza comúnmente para el
análisis de límites de pits y la planificación de la producción en el largo y corto plazo
La Figura 1.33, es una sección transversal ilustrando la distancia horizontal entre las
líneas de contorno de medio-banco al existir dos bancos por berma. Los dibujos de Eagle
Canyon son de este tipo, con dos líneas de contornos ubicadas a una estrecha distancia
entre sí y seguidas de un gran espacio, incluyendo la berma.
Tópicos de Ingeniería de Minas a Rajo Abierto, Capítulo 1___________ P. N. Calder 20
Referencias
1. CALDER, P.N., KONIARIS, E. & McCANN, "Diseño y Planificación de Minas a
Tajo Abierto con Q Pit". Revista Minería Chilena. Págs. 85-95. Nº 160, Octubre,
1995.
2. CALDER, P.N., TUOMI, J., "Control Blasting at Sherman Mine" Proceedings, 6th
Annual Conference of the Society of Explosives Engineers, Tampa, Florida. (1980).
Peter Calder
YACIMIENTO
Peter Calder
LIMITE DEL PIT
Peter Calder
ESTÉRIL
Peter Calder
ENTRADA nullDEL CAMINO
Dr. Peter N Calder
Figura 1.1 - Vista conceptual de tres dimensiones de una mina a rajo abierto, ilustrando el yacimiento original, el límite final del pit y el camino de transporte
Peter N Calder
Tópicos de Ingeniería de Minas a Rajo Abierto, Capítulo 1___________________ P. N. Calder
Peter Calder
Figura 1.2 - Vista de plano del pit Eagle Canyon 
Peter N Calder
Tópicos de Ingeniería de Minas a Rajo Abierto, Capítulo 1___________________ P. N. Calder
BASE DE DATOS DEL DISEÑO
- MODELO GEOLOGICO Y TOPOGRAFICO
- INFORMACION SOBRE COSTOS - OPERACION Y CAPITAL
- INFORMACION GEOTECNICA
CONCEPTUAL
- ALTERNATIVAS DE PROCESAMIENTO METALURGICO
- OPCIONES PARA MANEJO DE MATERIALES
- STOCKPILES Y BLENDING
- ALTERNATIVAS DE INFRAESTRUCTURA
- PARAMETROS DE DISEÑO ALTERNATIVOS
- DISEÑO DEL LIMITE DEL PIT
- DISEÑO DE LAS FASES
- PROGRAMA DE EXTRACCIÓN
- SECUENCIAS DE DESARROLLO PARA BOTADEROS
- SELECCION DE EQUIPOS
- ANALISIS FINANCIERO
COMPARACION CON ALTERNATIVAS Y
SELECCION DE LA MEJOR ALTERNATIVA
DISEÑO Y EVALUACION DE ALTERNATIVAS
 ESPECIFICAS
Figura 1.3 El proceso de diseño de minas a tajo abierto
Peter Calder
Figura 1.3 - El proceso de diseño de minas a rajo abierto
Peter N Calder
Tópicos de Ingeniería de Minas a Rajo Abierto, Capítulo 1___________________ P. N. Calder
Peter N Calder
 
Peter Calder
Figura 1.4A - Camión descargando en una chancadora primaria semi-móvil, ubicada dentro del pit Bingham Canyon
Peter N Calder
Tópicos de Ingeniería de Minas a Rajo Abierto, Capítulo 1___________________ P. N. Calder
Peter Calder
Figura 1.4B - Correa transportadora alimentándose desde la chancadora in-pit ( Fig. 4A ), y trasladándose hasta una segunda correa transportadora, que pasa por un túnel en la pared del pit, alcanzando la superficie
Peter N Calder
Tópicos de Ingeniería de Minas a Rajo Abierto, Capítulo 1___________________ P. N. Calder
Dr. Peter N Calder
Figura 1.5A - Ilustración de la altura de banco máxima controlable de una pala mecánica
Peter N Calder
Tópicos de Ingeniería de Minas a Rajo Abierto, Capítulo 1___________________ P. N. Calder
Peter Calder
Figura 1.5B - Marcas de los dientes, indicando la altura máxima de excavación de una pala mecánica
Peter N Calder
Tópicos de Ingeniería de Minas a Rajo Abierto, Capítulo 1___________________ P. N. Calder
Dr. Peter N Calder
Figura 1.5C - Operación de carga típica de un camión y una pala mecánica
Peter N Calder
Tópicos de Ingeniería de Minas a Rajo Abierto, Capítulo 1___________________ P. N. Calder
Dr. Peter N Calder
Figura 1.6 - Pala hidráulica realizando una operación de carga
Peter N Calder
Tópicos de Ingeniería de Minas a Rajo Abierto, Capítulo 1___________________ P. N. Calder
Peter Calder
Figura 1.7A - Movimientos de carga y excavación de la pala mecánica
Peter Calder
LEVANTAR
Peter Calder
EMPUJE
Peter Calder
RECOGE
Peter Calder
BAJAR
Peter Calder
PROPULSIÓNnullPERIÓDICA
Peter Calder
CARGAR
Peter Calder
ROTAR
Peter Calder
BOTADERO
Peter Calder
CAMIÓN
Peter N Calder
Tópicos de Ingeniería de Minas a Rajo Abierto, Capítulo 1___________________ P. N. Calder
Dr. Peter N Calder
Figura 1.7B - Movimientos de excavación de la pala hidráulica
Peter Calder
 
Peter Calder
Rotarnull(motores)
Peter Calder
Levantarnull(cilindros)
Peter Calder
Baldenulldescargandonull(cilindros)
Peter Calder
Pasadornullde Pistónnulldel Baldenull(cilindros)
Peter Calder
Empujenull(cilindros)
Peter Calder
Propulsiónnull(motores)
Peter Calder
 
Peter Calder
 
Peter N Calder
Tópicos de Ingeniería de Minas a Rajo Abierto, Capítulo 1___________________ P. N. Calder
 Dr. Peter N Calder
 
Dr. Peter N Calder
MICRO-PROCESADOR
 Dr. Peter N Calder
 
 Dr. Peter N Calder
MÓDULOnullDE ENERGÍA
 Dr. Peter N Calder
ALTERNADOR
 Dr. Peter N Calder
MOTORES
 Dr. Peter N Calder
 
Dr. Peter N Calder
Figura 1.8 - Sistema de energía para un camión eléctrico
Peter N Calder
Tópicos de Ingeniería de Minas a Rajo Abierto, Capítulo 1___________________ P. N. Calder
 Dr. Peter N Calder
 
Dr. Peter N Calder
Figura 1.9 - Tren de potencia mecánica Caterpillar
Peter Calder
Planetario
Peter Calder
Transmisión
Peter Calder
Convertidornullde Torsión
Peter Calder
Tren de potencia mecánica Caterpillar, 758B
Peter N Calder
Tópicos de Ingeniería de Minas a Rajo Abierto, Capítulo 1___________________ P. N. Calder
Dr. Peter N Calder
Figura 1.10 - Pala mecánica utilizando el método de doble reverso
Peter N Calder
Tópicos de Ingeniería de Minas a Rajo Abierto, Capítulo 1___________________ P. N. Calder
Dr. Peter N Calder
Figura 1.11 - Pala hidráulica (DEMAG 4855) con un camión eléctrico (KOMATSU 930E) de 320 toneladas
Peter Calder
 
Peter N Calder
Tópicos de Ingeniería de Minas a Rajo Abierto, Capítulo 1___________________ P. N. Calder
 Dr. Peter N Calder
 
 Dr. Peter N Calder
Figure 1.12A - 24 M3 Front End Loader ( Caterpillar 944 ) and 185 MT Mechanical Drive Haulage Truck ( Caterpillar ).
Peter Calder
Figura 1.12 A - Cargador frontal de 24 mts. cúbicos (Caterpillar 944) y camión de transporte con dirección mecánica de 185 toneladas métricas (Caterpillar) 
Peter N Calder
Tópicos de Ingeniería de Minas a Rajo Abierto, Capítulo 1___________________ P. N. Calder
Dr. Peter N Calder
Figura 1.12B - Cargador Caterpillar 944 descargando el balde en un camión de 185 toneladas métricas.
Peter N Calder
Tópicos de Ingeniería de Minas a Rajo Abierto, Capítulo 1___________________ P. N. Calder
Peter Calder
Figura 1.12C - Camión Titan de 200 tons. siendo cargado por un cargador frontalnullLe Tourneau L-1100 de 22 Yardas Cúbicas
Peter N Calder
Tópicos de Ingeniería de Minas a Rajo Abierto, Capítulo 1___________________ P. N. Calder
Peter Calder
Levantar
Peter Calder
 
Peter Calder
Pila de desechos
Peter Calder
Propulsión
Peter Calder
Manteo variable
Peter Calder
Bajar
Peter Calder
MOVIMIENTOS DE EXCAVACIÓN
Peter Calder
Superficie
Peter Calder
Hacia atrás
Peter Calder
Hacia adelante
Peter Calder
 
Peter Calder
Camión
Peter Calder
 
Peter Calder
Hacia atrás
Peter Calder
Hacia adelante
Peter Calder
Botadero
Peter Calder
MOVIMIENTOS DE CARGA
Peter Calder
Figura 1.13 - Cargador Frontal y Movimientos de Carga
Peter N Calder
Tópicos de Ingeniería de Minas a Rajo Abierto, Capítulo 1___________________ P. N. Calder
Dr. Peter N Calder
Figura 1.14A - Perforadora rotatoria (DM2) operando en una mina de cobre en Chile
Peter N Calder
Tópicos de Ingeniería de Minas a Rajo Abierto, Capítulo 1___________________ P. N. Calder
Dr. Peter N Calder
Figura 1.14B - Broca rotatoria
PeterN Calder
Tópicos de Ingeniería de Minas a Rajo Abierto, Capítulo 1___________________ P. N. Calder
Dr. Peter N Calder
Figura 1.14C - Perforadora rotatoria de gran diámetro, operando en la Mina Sherman, Temagami, Canadá
Peter N Calder
Tópicos de Ingeniería de Minas a Rajo Abierto, Capítulo 1___________________ P. N. Calder
Peter N Calder
Figura 1.15 - Ejemplos de las diversas determinaciones topográficas
Peter N Calder
MINERAL
Peter N Calder
300 m
Peter N Calder
MINERALnull
Peter N Calder
MINERAL
Peter N Calder
LAGO
Peter N Calder
Peter N Calder
Peter N Calder
Peter N Calder
A - A MONTAÑA DE MINERAL
Peter N Calder
B - A MONTAÑA DE ESTÉRIL
Peter N Calder
C - SUMERGIDO BAJO UN LAGO
Peter N Calder
Tópicos de Ingeniería de Minas a Rajo Abierto, Capítulo 1___________________ P. N. Calder
Peter Calder
SUPERFICIE
Peter Calder
SUPERFICIE
Peter Calder
A - ESTRADO PLANO
Peter Calder
B - ESTRADO INCLINADO
Peter Calder
C - EJE VERTICAL DEL YACIMIENTO MASIVO.
Peter Calder
D - SINCLINAL VOLTEADO MASIVO
Peter Calder
Figura 1.16 - Ejemplos de las diversas determinaciones geológicas
Dr. Peter N Calder
SUPERFICIE
 Dr. Peter N Calder
SUPERFICIE
 Dr. Peter N Calder
EJE
 Dr. Peter N Calder
EJE
Peter N Calder
Tópicos de Ingeniería de Minas a Rajo Abierto, Capítulo 1___________________ P. N. Calder
Dr. Peter N Calder
Figura 1.17 - La minería en las alturas de la Cordillera de Los Andes, constituye un aspecto realmente desafiante desde el punto de vista topográfico
Peter N Calder
Tópicos de Ingeniería de Minas a Rajo Abierto, Capítulo 1___________________ P. N. Calder
Dr. Peter N Calder
Figura 1.18 - Sección transversal de un pit típico, indicando los parámetros de diseño básicos del pit
Peter N Calder
Tópicos de Ingeniería de Minas a Rajo Abierto, Capítulo 1___________________ P. N. Calder
Dr. Peter N Calder
 
Dr. Peter N Calder
Figura 1.19 - Límite económico del pit sin incluir camino
Peter N Calder
Tópicos de Ingeniería de Minas a Rajo Abierto, Capítulo 1___________________ P. N. Calder
Peter N Calder
Figura 1.20 - En este ejemplo, la rampa entra al pit a más baja altura de la cresta. Hay dos rampas en la porción superior del pit. Se incluyen varios virajes en "U".
Peter N Calder
 
Peter N Calder
Tópicos de Ingeniería de Minas a Rajo Abierto, Capítulo 1___________________ P. N. Calder
Peter Calder
Figura 1.21 - Vista de la Mina Bingham Canyon
Peter N Calder
 
Peter N Calder
Tópicos de Ingeniería de Minas a Rajo Abierto, Capítulo 1___________________ P. N. Calder
Peter N Calder
Figura 1.21 - Vista de la Mina Bingham Canyon
Peter N Calder
Figura 1.22A - Al definir la ruta del camino dentro del pit, es posible crear un viraje en "U" (loop-back) en cualquier punto a fin de cambiar la dirección
 Dr. Peter N Calder
 
 Dr. Peter N Calder
 
Peter N Calder
Tópicos de Ingeniería de Minas a Rajo Abierto, Capítulo 1___________________ P. N. Calder
Dr. Peter N Calder
Figura 1.22B - Camino con loop-back creado con relleno para evitar un área en la cual la pared pueda presentar fallas
Peter N Calder
Tópicos de Ingeniería de Minas a Rajo Abierto, Capítulo 1___________________ P. N. Calder
Peter Calder
Figura 1.23A - Vista hacia el oriente de un pit simple, sin camino. La selección de la entrada del camino y la ruta dentro del pit, son aspectos muy significativos desde el punto de vista económico.
Peter N Calder
Tópicos de Ingeniería de Minas a Rajo Abierto, Capítulo 1___________________ P. N. Calder
Peter N Calder
 
Peter N Calder
Figura 1.23B - Camino en sentido de los punteros del reloj, construido 100% dentro del límite económico del pit (Figura 1.23 A)
Peter N Calder
Tópicos de Ingeniería de Minas a Rajo Abierto, Capítulo 1___________________ P. N. Calder
Peter N Calder
Figura 1.23C - Camino en sentido de los punteros del reloj, construido 100% fuera del límite económico del pit (Figura 1.23A)
Peter N Calder
OBSERVE EL PANDEO EN LA PARED, OCASIONADO POR LA CREACIÓN DEL CAMINO FUERA DEL LÍMITE DEL PIT
Peter Calder
Peter N Calder
Tópicos de Ingeniería de Minas a Rajo Abierto, Capítulo 1___________________ P. N. Calder
Peter N Calder
Figura 1.23D - Camino en el sentido de los punteros del reloj, creado 100% fuera del límite económico del pit (Figura 1.23 A) arriba, y 100% dentro del límite del pit abajo. Esta figura, es la mejor aproximación de diseño en comparación con las de Figuras 1.23 C y D.
Peter N Calder
Tópicos de Ingeniería de Minas a Rajo Abierto, Capítulo 1___________________ P. N. Calder
F IG U R E 1 . 2 3 E – C O U N T E R - C L O C K W I S E R O A D E N T E R IN G
F R O M L O W T O P O G R A P H Y N E A R T H E W E S T E N D O F T H E P I T .
Peter Calder
Figura 1.23E - Camino en sentido de los punteros del reloj, naciendo desde la topografía baja, cerca del punto final del pit, al lado oeste
Peter N Calder
Tópicos de Ingeniería de Minas a Rajo Abierto, Capítulo 1___________________ P. N. Calder
Peter N Calder
Figura 1.23F - Camino en sentido de los punteros del reloj, naciendo en la topografía alta, cerca del final del pit, al lado este
Peter N Calder
Tópicos de Ingeniería de Minas a Rajo Abierto, Capítulo 1___________________ P. N. Calder
Peter N Calder
Figura 1.23G - El primer paso para crear un viraje en "U". El segmento del camino en el área superior, es creado fuera del límite económico del pit
Peter N Calder
Tópicos de Ingeniería de Minas a Rajo Abierto, Capítulo 1___________________ P. N. Calder
Peter N Calder
Figura 1.23H - El segundo paso en crear un viraje en "U". Se construye un área plana en la cual los camiones deberán cambiar la dirección. El camino en el área abajo se construye dentro del límite económico del pit.
Peter N Calder
Tópicos de Ingeniería de Minas a Rajo Abierto, Capítulo 1___________________ P. N. Calder
 Dr. Peter N Calder
MATERIAL EXTRA
Dr. Peter N Calder
LÍMITE ECONÓMICO DEL PIT
Dr. Peter N Calder
Figura 1.24A - Camino creado 100% fuera del límite final del pit
Peter N Calder
Tópicos de Ingeniería de Minas a Rajo Abierto, Capítulo 1___________________ P. N. Calder
Dr. Peter N Calder
Figura 1.24B - Camino creado 50% fuera del límite económico del pit
 Dr. Peter N Calder
 Dr. Peter N Calder
 Dr. Peter N Calder
 
Dr. Peter N Calder
LÍMITE ECONÓMICO DEL PIT
Dr. Peter N Calder
MATERIAL EXTRA
Dr. Peter N Calder
MATERIAL PERDIDO
Peter N Calder
Tópicos de Ingeniería de Minas a Rajo Abierto, Capítulo 1___________________ P. N. Calder
Dr. Peter N Calder
Figura 1.25A - Pared de pre-corte con tres bancos de 12 MTS., corte en 80 grados. Mina Sherman, Temagami, Ontario, Canadá
Peter N Calder
Tópicos de Ingeniería de Minas a Rajo Abierto, Capítulo 1___________________ P. N. Calder
Dr. Peter N Calder
Figura 1.25B - Tractor limpiando la berma y la pared, y arrastrando una cadena de ancla de embarcación
Peter N Calder
Tópicos de Ingeniería de Minas a Rajo Abierto, Capítulo 1___________________ P. N. Calder
Peter Calder
Figura 1.26 - Sección Transversal Geológica Típica
Peter Calder
LÍMITE DEL PIT
Peter Calder
SUPERFICIE
Peter Calder
ESCALA DE EXPLORACIÓN DEL POZO 1: 1000
Peter Calder
CONTACTO CON LASTRE
Peter Calder
MINERAL DE BAJA LEY
Peter Calder
MINERAL DE ALTA LEY
Peter N Calder
Tópicos de Ingeniería de Minas a Rajo Abierto, Capítulo 1___________________ P. N. Calder
 Dr. Peter N Calder
11,000 N
 Dr. Peter N Calder
10,000 E
 Dr. Peter N Calder
Dr. Peter N Calder
Figura 1.27 - Plano Geológico para Banco 4650
Dr. Peter N Calder
Falla
Dr. Peter N Calder
BANCO 4650
 Dr. Peter N Calder
Pit Eagle Canyon 
Peter Calder
Mineral Oxido
Peter Calder
Mineral Sulfuro
Peter N Calder
Tópicos de Ingenieríade Minas a Rajo Abierto, Capítulo 1___________________ P. N. Calder
Peter N Calder
 1.28 - GEOLOGICAL BLOCK MODEL.
Peter Calder
Figura 1.28 - Modelo de bloque geológico
Peter Calder
 
Peter N Calder
Tópicos de Ingeniería de Minas a Rajo Abierto, Capítulo 1___________________ P. N. Calder
Dr. Peter N Calder
Figura 1.29 - Camión abandonando Mina de Chuquicamata. Observe que el camión toma mano izquierda en la ruta
Peter N Calder
Tópicos de Ingeniería de Minas a Rajo Abierto, Capítulo 1___________________ P. N. Calder
Peter Calder
PARED ORIGINAL CON TALUD DE CARA DE 75 GRADOS
Peter Calder
CAMINO DE 40 MTS. DE ANCHO 100% DENTRO DE LA PARED
Peter Calder
BERMA DE 15 MTS. DE ANCHO EN 30 MTS. DE ALTURA
Peter Calder
CAMINO CON PENDIENTE DE 10% ENTRANDO -10 MTS. DE ALTURA
Peter Calder
50 m Alt.
Peter Calder
-10 m Alt.null
Peter Calder
Figura 1.30A - Vista isométrica de un diseño de camino para un segmento recto, usando pies, crestas, con líneas de tres dimensiones
Peter N Calder
Tópicos de Ingeniería de Minas a Rajo Abierto, Capítulo 1___________________ P. N. Calder
Dr. Peter N Calder
Figura 1.30B - Bermas para alisamiento del camino
Dr. Peter N Calder
CAMINO 100% DENTRO DE LA PARED
 Dr. Peter N Calder
CORTE
 Dr. Peter N Calder
RELLENO
Peter N Calder
Tópicos de Ingeniería de Minas a Rajo Abierto, Capítulo 1___________________ P. N. Calder
Dr. Peter N Calder
Figura 1.30C - Dibujo ilustrando una curva en donde el camino de transporte cruza una berma. Las bermas aún proporcionan acceso. El volumen de material extraído para crear el camino no se ve afectado por las bermas
Peter N Calder
Tópicos de Ingeniería de Minas a Rajo Abierto, Capítulo 1___________________ P. N. Calder
Peter N Calder
Figura 1.31 - Vista isométrica de un pit, utilizando pies, crestas y líneas de 3 dimensiones ( Q'Plot Drawing by Dr. K.R.Notley )
Peter N Calder
Tópicos de Ingeniería de Minas a Rajo Abierto, Capítulo 1___________________ P. N. Calder
Dr. Peter N Calder
Figura 1.32A - Cresta (línea continua) y pie (línea discontinua). Los contornos pueden utilizarse para representar gráficamente un talud de pit
Peter N Calder
Tópicos de Ingeniería de Minas a Rajo Abierto, Capítulo 1___________________ P. N. Calder
Dr. Peter N Calder
Figura 1.32B - Los contornos de medio banco son generalmente usados con mapas asistidos por computador para representar taludes de pits
Peter N Calder
Tópicos de Ingeniería de Minas a Rajo Abierto, Capítulo 1___________________ P. N. Calder
Dr. Peter N Calder
Figura 1.33 - Ejemplo de un talud con dos bancos de 14 m por berma, representados por líneas de contorno de medio banco
Dr. Peter N Calder
contorno de medio banco
Peter N Calder
Tópicos de Ingeniería de Minas a Rajo Abierto, Capítulo 1___________________ P. N. Calder
CAPÍTULO 2
Instrucciones para Uso de Indice de Capítulo Nº 2:
El Indice para Capítulo 2, funciona por medio del sistema de
"Marcadores" dentro del programa Adobe Acrobat.
Para obtener acceso a estos Marcadores, por favor, siga los siguientes
pasos:
1) Ir a Menú "Ventana" o hacer 1 click con el mouse en el borde
izquierdo de la pantalla
2) Seleccionar opción "Mostrar Marcadores" o Tecla F5 (en caso que
entre al Menú "Ventana")
3) Aparecerá de manera inmediata, un listado a la izquierda de la
pantalla de temas dentro del texto, Figuras, Tablas, Gráficos.
4) Seleccionar con el cursor el tema o punto de interés, Figura, Tabla
o Gráfico.
5) De este modo, Ud. obtendrá acceso rápido y fácil al Indice de
Capítulo 2.
6) Si desea volver desde un tema en particular, Figura, Gráfico o
Tabla donde Ud. se encuentra a la posición original, deberá
presionar con el cursor sobre la flecha ubicada en el borde superior
(ÍÍÍÍ), o también presionando el botón derecho del mouse y
seleccionar "Volver".
Tópicos de Ingeniería de Minas a Rajo Abierto, Capítulo 2 ____________ P. N. Calder 2
CAPITULO 2
TÉCNICAS DE DISEÑO Y PLANIFICACIÓN DE MINAS
2.1 CONCEPTOS BÁSICOS DE LA SECUENCIA DE EXTRACCIÓN
El diseño de las minas a rajo abierto, tanto desde el punto de vista económico como el de la
Ingeniería, resulta ser una actividad sumamente compleja e interesante, la cual requiere del análisis
de gran cantidad de información. Siempre existirá una significativa e inevitable incertidumbre
respecto de la mayor parte de los parámetros más importantes de considerar.
La vida de una mina a rajo abierto, se extiende generalmente durante varias décadas. Las
condiciones de mercado existentes del producto, como es el caso de la oferta y la demanda, no se
pueden pronosticar con precisión durante este tipo de extensiones de tiempo. En el último tiempo,
se han dado numerosos ejemplos de grandes proyectos mineros nuevos, los cuales se han mantenido
almacenados y protegidos antes de introducirlos en el campo de la producción. De la misma forma,
podemos observar el caso contrario como el de aquellas minas, las cuales han experimentado
grandes expansiones no planificadas debido a que se han dado condiciones económicas mejores que
las pronosticadas. Probablemente, pueda resultar costoso y engorroso cuando se trata de trasladar
botaderos de estéril, torres televisivas, plantas procesadoras y, algunas veces, pueblos enteros.
Además de la incertidumbre económica, muchos parámetros importantes en el área de la ingeniería,
también están sujetos a un alto grado de incertidumbre. Estos involucran nuestro conocimiento
relativo a las condiciones geotécnicas y geológicas. Dichos parámetros se encuentran inicialmente
ocultos y sólo se pueden mostrar a pequeña escala.
El diseño óptimo de una mina a rajo abierto ha sido, durante mucho tiempo, tema de discusión entre
los Ingenieros y aquéllos involucrados en el tema de la evaluación de las propiedades mineras (Ref.1).
Los avances tecnológicos y en softwares existentes hoy en día, han creado el hardware requerido
para hacer del trabajo algo accesible a los ingenieros en planificación. Los elementos claves para
lograr un buen diseño, serán alcanzar objetivos económicos razonables en el corto plazo,
incorporando gran flexibilidad a fin de adaptarse a cualquier variación económica o física no
pronosticada, las cuales sin duda irán surgiendo en el transcurso de la vida operativa.
Antes de intentar realizar un diseño de pit, es necesario primero establecer muy claramente cuáles
son los parámetros económicos y los parámetros ingenieriles a considerar. Los parámetros básicos
de diseño de ingeniería se discutieron en el Capítulo 1. Los parámetros económicos básicos a ser
incluidos, son el ingreso que se generará durante el proceso de explotación del yacimiento, el valor
actual neto de las diversas alternativas de la secuencia de extracción, y la tasa retorno en el flujo de
caja de todo el proyecto y la recuperación porcentual de la reserva mineral.
2.1.1 Análisis del Límite Final del Pit
La Figura 2.1, muestra la relación entre la profundidad final del pit y el beneficio neto, tomando a
modo de ejemplo una simple sección geológica. Si se realizara una excavación relativamente
Tópicos de Ingeniería de Minas a Rajo Abierto, Capítulo 2 ____________ P. N. Calder 3
profunda de 60 metros, el beneficio neto generado sería lejos inferior al beneficio máximo posible.
El valor actual del pit, si tuviera que ser excavado sólo hasta alcanzar esa profundidad (60 mts.), de
igual forma sería mucho más bajo que el valor óptimo. Sin embargo, la tasa de retorno resultará ser
bastante alta por el hecho que sólo involucra una escasa cantidad extracción de estéril1, y los gastos
de capital en Planta y equipamiento se podrían minimizar. La recuperación del recurso natural, en
caso que se haya concluido el pit hasta este punto, será obviamente baja.
Si el pit tuviera una profundidad de 120 metros, el beneficio generado a partir del yacimiento tendrá
un valor