Relleno de Roca Cementada (CRF) en Minería Subterránea
Por Edwin Paredes Mendoza, Ing. Senior de Relleno de Minas – INCIMMET
Dentro del diseño de una mina subterránea se rigen diferentes factores: Geometría del depósito y distribución de leyes, propiedades geomecánicas del mineral, factores económicos, limitaciones ambientales y condiciones sociales. Teniendo en cuenta estos factores se selecciona el método de explotación tales como: Bench & Fill, Sublevel Stoping (SLS), así como también el tipo de relleno idóneo en caso aplique. Una vez determinado que la explotación va a requerir relleno, es relevante la selección de los materiales a usar en la preparación de las mezclas.
El primer paso para la selección del mejor tipo de relleno es definir cuál es el requerimiento de la resistencia de la pared que se va a exponer en caso sea el método que utiliza pilares primarios y secundarios. Posteriormente, establecer los criterios de diseño para el relleno y los parámetros operacionales para el sistema de relleno que ayudarán a una eficiente implementación de las operaciones de relleno en mina.
No todos los tipos de relleno son los adecuados, para su selección deben considerarse diversos factores como:
- Disponibilidad del material de relleno (roca estéril).
- Limitaciones de áreas para realizar la disposición de la roca estéril en superficie.
- Impactos ambientales positivos con la reutilización de la roca estéril como relleno.
- Tipo de transporte y disposición el relleno en los tajos ya sea por bombeo o transporte en la tolva de los camiones.
- La estabilidad del macizo rocoso y control de subsidencias.
- Reducción del volumen de roca estéril en los depósitos de estériles.
- Optimización de la producción de mineral, con la recuperación de pilares o tajos secundarios.
- Viabilidad económica de toda la operación.
Relleno de Roca Cementado (CRF)
El primer paso en la implementación del relleno de roca cementado (CRF), es identificar sus fuentes y recursos disponibles, así como la roca estéril producto de la construcción de la infraestructura de mina, material de cantera y relave filtrado. Igualmente, se debe definir el método de minado aplicado, la evaluación geotécnica del macizo rocoso. Y los puntos de acceso con el material de relleno hasta los tajos. Del mismo modo, se requiere determinar la tecnología del concreto para el diseño de la planta de mezclado del relleno conforme a los requerimientos de mina.
La pequeña y mediana minería requiere aplicar métodos de explotación masivos para asegurar la rentabilidad y seguridad de la operación. De esta forma se asegura la producción de mineral, por lo mismo que al realizar aberturas de mayores dimensiones y por seguridad, se tiene la necesidad de contar el alcance de la tecnología de un relleno consolidado que nos brinde valores de resistencia mayores a 1 MPa a los 14 días de fraguado para estabilizar el macizo rocoso. Para lo anterior, una de las alternativas es el relleno consolidado seco, también denominado CRF, que es una mezcla de agregado de roca, ya sea triturado o zarandeado, con una granulometría definida a un pasante de la malla de 3” (76.2 mm) y cemento (% en peso); al mismo tiempo, debe permitir exponer caras libres de CRF para la recuperación de mineral en tajos secundarios o pilares de manera segura y con una dilución menor al 10%.
Aplicación de Relleno de Roca Cementada (CRF)
El CRF es una mezcla de agregado de roca triturada o zarandeado (Ø < 3”), aglutinante (cemento, puzolanas o escorias), agua y aditivo, que se aplica para mejorar ciertas propiedades mecánicas del relleno. La preparación del CRF se realiza en una planta mecanizada, capaz de producir una mezcla pastosa de relleno con un asentamiento entre 3 a 4 pulgadas, la cual facilita el transporte en la tolva de camiones mineros desde planta hasta las cavidades abiertas en mina donde se realiza la disposición final a los tajos por medio de cargadores. El cemento actúa como aglutinante, mejorando la trabajabilidad e influye directamente en el valor de la resistencia a la compresión del material [MPa].
Para el equipo técnico y profesional de INCIMMET, el éxito de la aplicación del CRF en minería, depende de factores como: la granulometría del agregado, sus propiedades físicas y mecánicas, el diseño de mezcla y tipo de cemento seleccionado. El % de cemento en el diseño de mezcla determina la influencia entre el valor de la resistencia [MPa] del relleno vs el costo de un metro cubico de relleno producido.
Diseños de mezcla del CRF
Los diseños de mezcla del CRF se pueden optimizar de acuerdo a: (i) a la recomendación de geotécnica para el uso de la resistencia mínima requerida, asegurando la estabilidad del relleno; (ii) optimización de las variables de mezcla para producir valores mínimos de resistencia con el menor uso de cemento (%); (iii) implementación de procedimientos de control de calidad con el desarrollo de los ensayos de caracterización de propiedades físicas del material de relleno (granulometría, gravedad especifica, densidad aparente, humedad, % pasante en malla N° 200, elasticidad, cohesión), ensayos del relleno estado fresco (diseño de mezcla, asentamiento, temperatura) y ensayos del relleno endurecido (compresión simple, compactación, triaxial UU).
La estimación de la resistencia del CRF depende del método de explotación, secuencia de minado entre tajos primarios y secundarios, geología del yacimiento. Diseño de perforación, secuenciamiento en la voladura y los posibles modos de falla.
Según Mitchell & Roettger (1989), los principales modos de falla del tajo rellenado con CRF son: (i) deslizamiento, por baja resistencia a la fricción con la pared rocosa. (ii) aplastamiento, cuando el esfuerzo excede la resistencia a la compresión uniaxial. (iii) flexión, debido a baja resistencia a la tracción. Y (iv) derrumbe, provocado por fallas de arco y rotacionales por baja resistencia al corte.
Conclusiones
Podemos decir que el CRF tiene una alta performance para dar respuesta a la sostenibilidad del proceso de explotación en minería subterránea en métodos como Bench & Fill, SLS, entre otros; garantizando una estabilidad global del macizo rocoso de la mina. Adicionalmente, el CRF asegura un mayor cumplimiento en la secuencia de explotación y mejor productividad de la operación. Finalmente, esta tecnología innovadora mitiga el impacto ambiental al reutilizar el estéril de la mina, evitando que permanezca en superficie. Por lo tanto, el CRF se convierte en una alternativa versátil para diferentes métodos de explotación minera.
