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Dise�o del sistema de explotaci�n para yeso del �rea minera �Manuel Salvador Vega�, c�digo 690344, ubicada en la Parroquia Malacatos, Cant�n y Provincia de Loja

 

Design of the exploitation system for gypsum from the "Manuel Salvador Vega" mining area, code 690344, located in the Malacatos Parish, Canton and Province of Loja

 

Projeto do sistema de explora��o de gesso da �rea mineira "Manuel Salvador Vega", c�digo 690344, localizada na Freguesia de Malacatos, Cant�o e Prov�ncia de Loja

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Correspondencia: david.gonzalez@unl.edu.ec

 

Ciencias T�cnica y Aplicadas ���

Art�culo de Investigaci�n

��

* Recibido: 23 de marzo de 2023 *Aceptado: 12 de abril de 2023 * Publicado: �13 de mayo de 2023

 

1. Egresado de la Universidad Nacional de Loja, Ecuador
2. Ingeniero de minas, Docente de la carrera de Minas, Universidad Nacional de Loja, Ecuador.
3. Ingeniero en Minas, M�ster en Metalurgia, Docente de la carrera de Minas, Escuela Superior Polit�cnica de Chimborazo, Ecuador.�������
4. Ingeniero de minas, Docente de la carrera de Minas, Universidad Nacional de Loja, Ecuador.
5. Ingeniero en Agroindustrias, Docente de las carreras: Ingenier�a en Zootecnia y Ambiental, Escuela Polit�cnica Superior de Chimborazo Ecuador.
6. Ingeniero Mec�nico, Docente de la Carrera de Tecnolog�a Superior en Mec�nica Industrial, �Instituto Superior Tecnol�gico Carlos Cisneros�, Ecuador.

Resumen

El presente trabajo se ha desarrollado con el fin de dise�ar el sistema de explotaci�n para yeso del �rea minera �Manuel Salvador Vega� ubicada en la parroquia Malacatos. La investigaci�n parte de la observaci�n al desarrollar las actividades de exploraci�n, explotaci�n, sin una valoraci�n del yacimiento, de manera artesanal y sin una planificaci�n de labores mineras, lo cual genera una incertidumbre de rentabilidad. El planteamiento del sistema de explotaci�n se desarroll� en funci�n de las caracter�sticas del yacimiento (geol�gicas, estructurales y propiedades f�sico-mec�nicas de los materiales que componen al yacimiento). Este estudio inicio con el levantamiento topogr�fico del �rea minera, posterior a ello se desarroll� la geolog�a local del yacimiento, mediante el levantamiento y descripci�n de afloramientos y calicatas. Determinando dos estratos de Yeso de inter�s econ�mico Y1 (20m potencia) y Y2 (12m de potencia) sobre los cuales se centr� todo el desarrollo de esta investigaci�n y con ello se logr� obtener los vol�menes y con ello el tonelaje de est�ril y mineral a extraer siendo 37430.925 Ton de reservas probadas y 29803.2 Ton de probables, para est�ril un total de 91714,5 Ton.

Palabras Clave: Dise�o; Reservas; Geolog�a; Par�metros Mineros.

 

Abstract

The present work has been developed in order to design the exploitation system for gypsum in the "Manuel Salvador Vega" mining area located in the Malacatos parish. The investigation starts from the observation when developing the activities of exploration, exploitation, without a valuation of the deposit, in an artisanal way and without a planning of mining works, which generates an uncertainty of profitability. The exploitation system approach was developed based on the characteristics of the deposit (geological, structural and physical-mechanical properties of the materials that make up the deposit). This study began with the topographical survey of the mining area, after which the local geology of the deposit was developed, through the survey and description of outcrops and pits. Determining two strata of Gypsum of economic interest Y1 (20m power) and Y2 (12m power) on which the entire development of this research was focused and with this it was possible to obtain the volumes and with it the tonnage of waste and mineral to be extracted. being 37430.925 tons of proven reserves and 29803.2 tons of probable, for sterile a total of 91714.5 tons.

Keywords: Design; Bookings; Geology; Mining Parameters.

Resumo

O presente trabalho foi desenvolvido com o objetivo de projetar o sistema de explora��o de gesso na �rea mineira "Manuel Salvador Vega" localizada na freguesia de Malacatos. A investiga��o parte da observa��o ao desenvolver as atividades de prospec��o, lavra, sem valoriza��o da jazida, de forma artesanal e sem planejamento de trabalhos mineiros, o que gera uma incerteza de rentabilidade. A abordagem do sistema de explora��o foi desenvolvida com base nas caracter�sticas do dep�sito (propriedades geol�gicas, estruturais e f�sico-mec�nicas dos materiais que comp�em o dep�sito). Este estudo iniciou-se com o levantamento topogr�fico da �rea mineira, ap�s o que se desenvolveu a geologia local da jazida, atrav�s do levantamento e descri��o de afloramentos e cavas. Determinando dois estratos de Gesso de interesse econ�mico Y1 (pot�ncia 20m) e Y2 (pot�ncia 12m) sobre os quais se concentrou todo o desenvolvimento desta pesquisa e com isso foi poss�vel obter os volumes e com isso a tonelagem de rejeitos e minerais a serem sendo 37430,925 toneladas de reservas comprovadas e 29803,2 toneladas de prov�veis, para est�reis um total de 91714,5 toneladas.

Palavras-chave: Projeto; Reservas; Geologia; Par�metros de Minera��o.

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Introducci�n

Actualmente en Ecuador la miner�a ha venido evolucionando, con el pasar de los d�as, en �mbitos de creaci�n de entidades reguladoras, leyes, que hacen que el desarrollo de estas actividades vaya tomando una mayor responsabilidad social y ambiental al momento de extraer recursos minerales. Por ende, el dise�o de sistemas de explotaci�n es uno de los procesos m�s importantes dentro de la actividad minera debido a que nos permite tonelajes de mineral y est�ril, forma final del minado vida �til y rentabilidad.

La importancia de dise�ar sistemas de explotaci�n de acuerdo a las caracteristicas del yacimiento a explotar, como es el caso del �rea minera �Manuel salvador Vega� mismo que se desarrolla artesanalmente sin par�metros t�cnico mineros acordes para el desarrollo de actividades mineras, es por ello que existe la necesidad de dise�ar un sistema que brinde seguridad y mayor rentabilidad econ�mica.

 

Esta investigaci�n tiene el objetivo de aportar a esa exploraci�n de minerales de inter�s econ�mico en el pa�s, para tratar de contribuir a un cambio en la matriz productiva del pa�s y con ello su desarrollo econ�mico, esto de manera general y de manera local aportara con la informaci�n necesaria para que el titular minero desarrolle una correcta extracci�n de mineral de yeso lo que conllevara a tener mayor rentabilidad.

El alcance general de esta investigaci�n es plantear una soluci�n viable para disminuir la incertidumbre de explotaci�n, sintetizando en tiempo las actividades que se desarrollan en el �rea minera, desde la prospecci�n geol�gica, dise�o y explotaci�n del yacimiento, de esta manera ayudar a la toma de decisiones por parte del titular minero en torno al �mbito financiero.

 

Objetivos

• Dise�ar el sistema de explotaci�n para yeso del �rea minera �Manuel Salvador Vega� c�digo 690344, ubicada en la parroquia Malacatos, cant�n y provincia de Loja.
• Realizar la caracterizaci�n geol�gica sobre la base topogr�fica del �rea de estudio.
• Describir las actividades actuales que se desarrollan dentro del �rea de explotaci�n.
• Determinar las reservas minerales de yeso y calidad del mismo.
• Plantear un sistema de explotaci�n acorde a las caracteristicas del yacimiento, con el fin de mejorar el aprovechamiento de yeso.

 

Metodolog�a

La metodolog�a se la realiz� con base en los objetivos planteados en el presente proyecto de investigaci�n, y se describe secuencialmente el orden de los pasos que se ejecut� para alcanzar dichos objetivos:

 

�Realizar la caracterizaci�n geol�gica sobre la base topogr�fica del �rea de estudio.�

Trabajo de Campo: Para el cumplimiento de este objetivo se inici� con la recopilaci�n de informaci�n topogr�fica y geol�gica de fuentes secundarias, entre los principales documentos gu�a utilizados se encuentran: �PLAN DE DESARROLLO Y ORDENAMIENTO TERRITORIAL PARROQUIA MALACATOS �2015-2019�, carta geol�gica de �Gonzanama� a escala 1:100000, elaborada por el Instituto Nacional de Investigaci�n del Ecuador en el a�o 2017, y �L�xico Estratigr�fico de las Cuencas sedimentarias mioc�nicas del sur del Ecuador� elaborado por el Instituto de Investigaci�n Geol�gico y Energ�tico del Ecuador a�o 2020.

Para el trabajo de campo se procedi� a realizar el levantamiento topogr�fico mismo que se lo llevo a cabo mediante un dron modelo Phantom 4 Pro v2 y GPS diferencial Trimble R8 RTK. Para el levantamiento topogr�fico se hizo uso de la t�cnica de Fotogrametr�a. En cuanto a la Geologia se procedi� a hacer el levantamiento e informaci�n en campo mediante fichas de descripci�n de afloramientos, y fichas de descripci�n de calicatas, tomando en cuenta datos estructurales de afloramientos y caracter�sticas litol�gicas.

Trabajo de Gabinete: La informaci�n con el dron Phantom 4 Pro v2 y GPS diferencial Trimble R8 RTK, se proces� y export� al programa �Agisoft Metashape� para ordenar los datos obtenidos y generar la ortofoto del �rea de estudio posterior a ello generar las curvas de nivel, en este caso se las realiz� a cada metro (1 m.) a las curvas secundarias y (5m) para las principales, posteriormente se export� al programa ArcMap, donde se culmin� la realizaci�n del mapa topogr�fico.

Para la construcci�n del Mapa Geol�gico se hizo uso del programa ArcMap donde se delimito las litolog�as, estructuras, tramados y dem�s datos geol�gicos. Las columnas estratigr�ficas se realizaron en el programa Strater 5.

 

�Describir las actividades actuales que se desarrollan dentro del �rea de explotaci�n�

Trabajo de Campo: Se procedi� a recopilar informaci�n mediante fichas de descripci�n de actividades, y encuestas realizadas al titular minero con el fin de obtener la informaci�n necesaria para determinar el ritmo de producci�n actual.

Trabajo de Gabinete: Para describir las actividades realizadas en el �rea minera se las desgloso por etapas (Desbroce, Explotaci�n, Beneficio) y procedi� a detallar lo que realizan en cada una de ellas, en cuanto a uso de equipos, personal, maquinaria, esta informaci�n se represent� mediante un esquema de las actividades.

Con la informaci�n levantada en campo, se elabor� los resultados de las actividades mineras actuales, mediante Software AutoCAD, se confecciono los equipos usados para la extracci�n del mineral de yeso, al igual que el esquema de las actividades que se desarrollan en el �rea minera, con el prop�sito de tener datos cuantitativos de la producci�n actual.

 

Ritmo de Producci�n Actual y Costes de Producci�n

Los c�lculos respectivos sobre ritmos de producci�n y costes de producci�n se efectuar�n de acuerdo a los establecido por �Alejandro y Mora (1993):

Producci�n Mensual

����������� 𝑃𝑀=𝑃𝐴12 𝑚𝑒𝑠𝑒𝑠

Producci�n Diaria

𝑃𝐷=𝑃𝑀15 𝑑𝑖𝑎𝑠

Producci�n Mineral por Hora

Producci�n de Est�ril por Hora

Ki: coeficiente industrial (o medio) de Destape

Ki: Ve / Vm: Ki= 2.8

Donde:

Ve = Volumen de Est�ril.

Vm = Volumen de mineral.

Producci�n de Est�ril Mensual

Ingresos

Donde:

�       Pa: producci�n mensual

�       Pmine: precio de venta de mineral por tonelada (120$/Ton)

Egresos

 

 

 

�Determinar las reservas minerales de yeso y la calidad del mismo�

Trabajo de Gabinete: Para el c�lculo de reservas minerales del �rea minera se emple� el m�todo de perfiles mismo que se puede emplear siempre y cuando las caracteristicas del yacimiento lo permitan, de esta forma la construcci�n de los cortes geol�gicos del yacimiento se los realizo de manera perpendicular a al rumbo de las capas que componen al yacimiento.

La sucesi�n de c�lculo de reservas para este caso fue el siguiente:

�       Delimitaci�n del �rea general para construcci�n de perfiles.

�       Dibujo de perfiles, para el �rea anteriormente delimitada.

�       Dibujo de los bloques 1 y 2 de acuerdo a su rumbo.

�       C�lculo de �reas de cada uno de los perfiles construidos.

�       C�lculo de vol�menes de cada una de las �reas.

�       Estimaci�n de reservas presentes en los bloques 1 y 2.

Determinaci�n de Calidad de Yeso: La composici�n qu�mica de yeso fue obtenida mediante Fluorescencia de Rayos X (FRX), la mineralog�a del yeso se determin� mediante Difracci�n de Rayos.

�Plantear un sistema de explotaci�n acorde a las condiciones del yacimiento, con el fin de mejorar el aprovechamiento de Yeso.�

Antes del dise�o se establecer� el sistema de explotaci�n de acuerdo a las caracteristicas que presente el yacimiento, y con ello establecer ventajas y desventajas de los subsistemas de explotaci�n de miner�a a cielo abierto.

Para la determinaci�n de par�metros mineros y los c�lculos respectivos, se realizar�n de acuerdo a los mencionado por Noguel y Recio (2001) en su libro Trabajos a Cielo Abierto. De igual manera algunos de los par�metros t�cnico mineros se los har� seg�n lo establece (Gal�n, 2018):�

�  Profundidad De La Cantera

Este par�metro se define como la diferencia entre la cota m�xima y la cota m�nima de explotaci�n identificada durante el levantamiento topogr�fico.

• Altura De Banco:

En las condiciones de la cantera se determinar� la altura de los bancos en funci�n de la maquinaria a utilizarse, este par�metro se determina calculando mediante la siguiente f�rmula:

Donde:

Ab: alcance del brazo, y ser� utilizado viendo el cat�logo de la maquinaria a utilizarse.

• N�mero De Bancos

Para determinar el n�mero de bancos que deber�n conformarse para la profundidad del dep�sito, se utilizar� la siguiente relaci�n:

Ancho De V�a

Se calcula en funci�n del n�mero de carriles, con la siguiente expresi�n:

𝐴 = AC ∗ (0.5 + 1.5𝑛)

Donde:

• A = Ancho de la v�a.
• AC = Ancho del veh�culo.
• n = N�mero de carriles.

 

• Ancho De La Berma De Seguridad

Se calcula en funci�n de la altura del banco, mediante la expresi�n:

 

Donde:

• B = Ancho de la berma
• h = Altura del banco de trabajo

 

• Ancho De La Plataforma De Trabajo

Se calcula mediante la siguiente expresi�n:

Donde:

• T = Ancho de la plataforma de trabajo
• C = Espacio de maniobra de la pala cargadora (1.5 veces su longitud)
• A = Ancho de la v�a.
• B = Berma de seguridad

�ngulo De Talud De Banco

Se lo calcula de acuerdo al coeficiente de Protodyakonov el cual depende de la resistencia a la compresi�n simple de la roca.

∅ = 𝒕𝒂𝒏−𝟏 (𝒇)

Donde:

𝑓 = Coeficiente de Protodyakonov =

 

Tabla 1. Clasificacion de las Rocas Seg�n Protodyakonov

 

Volumen del Mineral

Es el volumen de mineral a explotarse una vez realizado el c�lculo de reservas. El volumen calculado como reservas probadas y probables es de:

Volumen Mineral: B1+B2

Volumen Mineral: m³

Volumen de Est�ril

Es el volumen a despejarse para poder permitir la explotaci�n de yeso, este volumen se lo ha calculado mediante los perfiles realizados para el c�lculo de reservas, este volumen ser� retirado por retroexcavadora seg�n se requiera.

VTE= m³

Coeficiente de Destape

Este coeficiente se determina mediante la relaci�n entre el est�ril y el mineral.

Cd: Ve/Vm

Producci�n de la Cantera

�La producci�n de la cantera se estableci� tomando como la base la actual producci�n mensual del �rea minera, y la demanda que tiene del yeso, de ello se plantea:

�       Producci�n Diaria: Ton

�       Producci�n Mensual: Ton

�       Producci�n Anual: Ton

 

Tiempo de Duraci�n de la Cantera

Viene dada por la siguiente formula:

Donde:

�       T: Tiempo de duraci�n de la cantera

�       Q: reservas probadas + probables����������

�       n: Peso volum�trico del mineral������������

�       P: producci�n anual�������������������������������

R�gimen de Trabajo

El r�gimen de trabajo de la cantera se lo establece de acuerdo a las fases mineras que se desarrollan.

Personal de Trabajo

�El personal de trabajo ser� el acorde a cada una de las actividades mineras que se desarrollen,

Proceso de cargu�o y transporte

Este proceso estar� en funci�n del volumen de material explotado.

Costos Econ�micos

 

Tabla 2. Costos por Etapas de Operaci�n

Fuente: (El Autor, 2022)

 

Ingresos

Se determino al multiplicar la producci�n anual por el precio de venta por tonelada de mineral este ingreso ser� de forma anual.

𝐼=𝑃𝑎∗𝑃𝑚𝑖𝑛𝑒.

Donde:

�       Pa: producci�n anual

�       Pmine: precio de venta de mineral por tonelada

Egresos

Se determino mediante el producto de producci�n mineral anual por el coste de operaci�n.

Donde:

�       Pa: Producci�n Anual

�       Co: Coste de Tonelada al A�o

Rentabilidad

 

 

 

 

 

Resultados

• Datos generales

Tabla 3 Datos generales

Fuente El autor

• Situaci�n geogr�fica

Tabla 4 ubicaci�n

Fuente El autor

• Coordenadas �rea Minera

Tabla 5 Coordenadas �rea minera

Fuente El autor

 

Figura 1 Limites concesi�n minera

Fuente El autor

 

• Acceso

El acceso hacia el �rea de investigaci�n se lo puede efectuar por diferentes medios.

Por v�a a�rea: desde Quito o Guayaquil hasta el aeropuerto �Camilo Ponce Enrique� del cant�n Catamayo perteneciente a la provincia de Loja; y de ah� hasta la ciudad de Loja por una v�a terrestre de primer orden.

Por v�a terrestre: mediante v�a terrestre desde Quito tomando la v�a Panamericana, de igual manera se puede acceder, desde Guayaquil pasando por Machala hasta llegar a Loja. El acceso se lo realiza por el sur de la provincia de Loja tomando la v�a Loja-Malacatos (asfaltada 32km); consecutivamente se toma el tramo vial de Malacatos- Catamayo (v�a intervalles), con un��� recorrido de 6 Km.

• Topograf�a

El �rea minera �Manuel Salvador Vega� tiene un �rea total de 1 hect�reas, se caracteriza por poseer una topograf�a irregular la cual comprende cotas de elevaci�n que van desde los 1640 msnm hasta los 1755 msnm.

Topografia superficial:

Figura 2 Mapa levantamiento topograf�a superficial �rea minera �Manuel Salvador Vega�

Fuente El autor

 

Pendientes

Figura 3 Mapa de Pendientes para Area Minera �Manuel Salvador Vega�

Fuente El autor

Seg�n los resultados obtenidos del mapa de pendientes, las elevaciones de mayor cota corresponden lomer�os ubicados en la zona nor oeste y sur-oeste, mientras que la cota m�s baja se ubica en la zona sur-este y pertenecen a zonas de peque�as elevaciones y se observan terrenos m�s planos los cuales son usados para zonas de cultivos y asentamientos humanos. Las pendientes que comprenden al �rea minera corresponden a las categor�as de media (12-25%) y fuerte (40-70%).

 

• Geolog�a

Geolog�a Regional: La zona de estudio se encuentra influenciada por la Frm. Santo Domingo que se divide en dos miembros; Miembro Yeso de litolog�a lutitas, areniscas y microconglomerados, con capas de yeso y n�dulos lut�ticos y carbonatados con envolturas de yeso fibroso, Miembro Carb�n posee una repetici�n de estratos de lutitas negras, limolitas e intervalos menores de areniscas. Tambi�n se reconoce las Formaciones San Jos� la cual se representa por intercalaciones de arcosas, limolitas, grawacas feldesp�ticas, brechas volc�nicas con matriz litaren�tica e intercalaciones de areniscas y conglomerado, y Frm. San Francisco secuencia de areniscas y limos marrones o gris-azulados, interrumpidos por cuerpos canaliformes formados por litarenitas y sublitarenitas de aporte metam�rfico.

Geolog�a Local: Alrededor del Area Minera se identific� dos Formaciones la Santo Domingo y San Jos�, de predominancia rocas sedimentarias como areniscas, lutitas, limolitas, se identific� el miembro Yeso y Carb�n de la Frm Santo Domingo. La acumulaci�n de niveles de yeso favorecidas por la entrada de lenguas marinas lagos en condiciones evapor�ticas, no totalmente definidas; ser�an restringidos debido a la morfolog�a preexistente y a las barras arenosas. Durante este ciclo de sedimentaci�n, se depositaron: lutitas, areniscas y microconglomerados: lutitas carbonosas y areniscas como lutitas, tobas areniscas y niveles de yeso, en el que la actividad volc�nica no ces�; lo que demuestra la presencia de niveles de tobas. ��La mineralizaci�n de yeso se representa por vetillas de yeso que van desde los 0.5 a 5cm y con vetas que van desde los 5cm a varios metros. Se evidencia una clara intercalaci�n de facies rocosas sedimentarias duras con otras m�s blandas en forma de FLYSCH.

 

 

 

Mapa geol�gico para el Area Minera

Figura 4 Mapa geol�gico �rea Minera �Manuel Salvador Vega�

Fuente El autor

 

• Geologia Estructural

De manera regional el �rea de estudio se encuentra influenciada por la Falla Picota con una direcci�n NW�SE y buzamiento al noreste que ha controlado el levantamiento de las secuencias sedimentarias. Regionalmente se tiene la falla inversa San Agust�n, con direcci�n NE�SW y buzamiento vertical, al nororiente de la cuenca se encuentra la falla inversa El Tambo, con direcci�n variable entre N�S y ENE�WSW y buzamiento entre este y noroeste, al occidente la falla inversa Solanda se presenta segmentada con direcciones entre N�S y NW�SE y buzamiento hacia el oeste. Localmente se identific� estructuras sedimentarias como pliegues, pero predominan pliegues, sinclinales, sinclinales tumbados.

Figura 5 Mapa geol�gico estructural regional

Fuente El autor

 

• Descripci�n de Actividades

Actualmente los trabajos de explotaci�n se realizan en forma artesanal existiendo una trinchera de grandes dimensiones que se encuentra en forma paralela al rumbo del cuerpo mineral. Dispone de una v�a de acceso a la trinchera y el material est�ril es sacado hacia el exterior y depositado al costado de la misma. �Los trabajos que se han realizado para extraer el mineral, han dejado taludes con un �ngulo mayor al �ngulo de estabilidad natural, generando gran riesgo de posibles deslizamientos debido al bajo grado de compactibilidad del material de sobrecarga.

Arranque de Mineral: En la fase de explotaci�n o extracci�n de mineral, as� como de carga y transporte no se emplea maquinaria industrial de ninguna clase, que asegure un proceso efectivo en estas etapas antes mencionadas. Para este caso se emplean equipos peque�os como: carretillas, retroexcavadora, barretas, palas que sirve para la extracci�n, carga y transporte del mineral y est�ril.

Carga y Transporte de Mineral: Para el cargado de mineral se utiliza palas y la mano del hombre ubic�ndolo en las carretillas; luego es transportado el mineral en estas carretillas, por tablones que permiten el deslizamiento hacia los camiones de transporte, donde se realiza el cargado �ltimo del mineral para el transporte hacia los lugares donde son requeridos el mineral. Las carretillas son cargadas en el frente de arranque y se traslada hasta sitios preestablecidos con distancias que van de 10 a 20 metros hasta donde llegan los camiones de los transportistas intermediarios

Almacenamiento de Mineral: El almacenamiento del mineral de yeso, se lo realiza en c�mulos cercanos al �rea de explotaci�n aprovechando la pendiente para realizar la carga.

Beneficio (Calcinaci�n de Yeso): Para la calcinaci�n del yeso se realiza posterior a la extracci�n del mismo, luego de los 15 d�as de labores de extracci�n se procede a la calcinaci�n que toma unos 10 d�as laborales, una vez hecha la calcinaci�n se procede a la molienda del mineral, esto con el fin de obtener yeso molido para ser comercializado en la ciudad de Cuenca para fines de construcci�n y abonos.

 

Figura 6 Diagrama de Actividades Mineras Desarrolladas en el �rea minera �Manuel Salvador Vega�

Fuente: El Autor

 

• Ritmo de Producci�n Actual

Para el c�lculo de la producci�n actual se cuenta con los siguientes datos:

• Producci�n cada 15 d�as: 8 Ton
• Producci�n proyectada anualmente (PA): 8Ton * 12 meses: 96 Ton
• Capacidad de carga de cada carretilla: 0.053 Ton
• Densidad del Yeso: 2.3 t/m3

 

Producci�n Mensual

Producci�n de Est�ril

 

Coste de Producci�n

Tabla 6 Resumen Costos de Producci�n

 

Ingresos

Egresos

 

Reservas Minerales de Yeso

Para la estimaci�n de reservas se separ� en dos bloques mineralizados, debido a que la potencia del yacimiento es variable, de esta manera la potencia para el bloque 1 en promedio es de 20m, con disposiciones intercaladas de lutitas, arenisca y limolita. La potencia para el bloque 2 es de 12m, de igual forma presenta intercalaciones de lutitas, arenisca y limolita siendo estas rocas las rocas de caja. Los estratos del bloque 1 mantienen los mismos elementos de orientaci�n en casi toda su extensi�n, de esta manera el azimut correspondiente es de N5W, con un �ngulo de buzamiento de 54� a 61�. Mientras que el bloque 2 sus elementos de orientaci�n son N49W con un �ngulo de buzamiento de 80� a 88�.

Las reservas evaluadas para este caso se consideraron como probadas hasta los 30m, la probables hasta los 60m. Para la estimaci�n de reservas se aplic� el m�todo cl�sico para estimaci�n de reservas denominado m�todo de perfiles. Para ello se construy� 7 perfiles horizontales de forma que corten los bloques mineralizados, a una distancia de 25m el uno del otro de esta manera se abarco los dos bloques mineralizados. La elaboraci�n de estos perfiles es con el fin de conocer el volumen de los mismos y con ello saber las reservas presentes en cada uno. Actualmente la explotaci�n de yeso se viene haciendo sobre el bloque 1 y el bloque 2 se encuentra en exploraci�n, por cuanto se ha considerado estos dos bloques como aquellos que ofrecen mayor rentabilidad.

 

Figura 7 Mapa de Perfiles para Estimaci�n de Reservas

Fuente: El Autor

 

Los resultados salieron toneladas de reservas de yeso entre bloque 1 y 2 de 67234.125 Ton de est�ril 91714.5 Ton; de desmonte 11801.62 Ton. Los resultados de los c�lculos de cada uno de los perfiles se muestran en la siguiente tabla.

 

Tabla 7 Resumen de C�lculo de Reservas

Fuente: El Autor

 

 

 

 

An�lisis Qu�mico del Mineral

La composici�n qu�mica de yeso fue obtenida mediante Fluorescencia de Rayos X (FRX), empleando el equipo Bruker S1 Turbo SD. En la siguiente tabla se presentan los valores de composici�n qu�mica:

 

Tabla 8 Resultados de Ensayo de Fluorescencia de Rayos X para Yeso del Area Minera �Manuel Salvador Vega�

Fuente El autor

 

Estos resultados corresponden a la composici�n qu�mica de la muestra expresada en elementos mayoritarios (>1%), minoritarios (<1 a 0,1%) y trazas (ppm). El ensayo FRX se realiz� en los Laboratorios del Departamento de Geociencias de la Universidad T�cnica Particular de Loja.

An�lisis Mineral�gico de Mineral (Difracci�n de Rayos X)

La mineralog�a del yeso se determin� mediante Difracci�n de Rayos X, con el fin de determinar los compuestos con cristalizaci�n presentes en la muestra mineral, mediante el empleo de Difract�metro D8 ADVANCE, y los programa DIFFRAC.EVA y TOPAS para la determinaci�n cualitativa y semicuantitativa de la concentraci�n y purezas yeso.� En la Tabla 9 se detallan los resultados:

 

Tabla 9 Resultados de Ensayo de Difracci�n de Rayos X para Yeso del Area Minera �Manuel Salvador Vega�

Nota: La muestra puede contener trazas de Wavelita (Al (PO)(OHF)3), que no se pudo semicuantificar. Este an�lisis mineral�gico semicuantitativo refleja la composici�n de la parte cristalina de la muestra. La misma puede contener fases amorfas. Fuente: El autor

Dise�o de Sistema de Explotaci�n

La determinaci�n de los par�metros de la cantera se realiz� en base a los trabajos geol�gicos de exploraci�n, al igual que tomando en consideraci�n las caracter�sticas del yacimiento mineral,� las cuales son; por su forma es un yacimiento en forma de capas, por su relieve es de laderas, por su posici�n respecto a la superficie es elevado y profundo, por su �ngulo de ca�da es del tipo abrupto con un �ngulo de buzamiento mayor a los 35�, por su estructura de cuerpo mineral es del tipo complejo es decir que conjuntamente con el mineral de importancia,� hay mineral sin las condiciones requeridas e intercalaciones de material est�ril. Para la determinaci�n del sistema de explotaci�n se lo realizo mediante una tabla comparativa de cada una de las caracteristicas de los m�todos de explotaci�n.

 

Figura 8 Descripci�n de M�todos de Explotaci�n en Miner�a Cielo Abierto

Fuente: El Autor

 

Una vez analizada las diferentes descripciones de los m�todos de explotaci�n en miner�a a cielo abierto se establece que el m�todo de explotaci�n m�s adecuado es mediante� canteras, debido a que estos m�todos se� realizan para las explotaciones de rocas industriales, ornamentales y de materiales de construcci�n, dentro de las cuales se encuentra el yeso y a su vez� nos permiten aprovechar la pendiente del terreno, t�cnicamente nos brinda condiciones de estabilidad y seguridad operacional favorables, un� aprovechamiento racional y secuencial del material.

 

Par�metros para el dise�o de la Cantera

Dimensiones de la Cantera

Estas dimensiones se establecieron con base a la superficie y fondo visible de la mineralizaci�n, y tomando en consideraci�n las dimensiones de los perfiles elaborados en el c�lculo de reservas. Estas dimensiones son:

 

Profundidad de la cantera

Donde:

�       Pc: Profundidad de la Cantera

�       C_max: Cota de elevaci�n m�xima

�       C_min: Cota de elevaci�n m�nima

 

Altura de Banco

Se lo establecido con base en la maquinaria de extracci�n de mineral que en este caso es una gallineta (CAT 420E) la cual su brazo de extensi�n llega a una longitud m�xima de 6.6m.

h= 7m

 

Numero de Bancos

Donde:

�       Pc: Profundidad de la cantera

�       h: altura del banco

�

 

�ngulos

De talud de trabajo:

Es el �ngulo que se forma entre la horizontal y el talud de avance de explotaci�n, este �ngulo puede ser variable de acuerdo al material que se encuentre.� Este �ngulo fue de 63�, determinado de acuerdo a la clasificaci�n de rocas de Protodyakonov.

De paramento:

El �ngulo entre la l�nea perpendicular a la direcci�n del borde y que une los contornos superior e inferior y la horizontal. Para este caso el �ngulo fue de 34�

 

Plataforma de Trabajo

Ancho de berma

Se calcula en funci�n de la altura de banco, mediante la expresi�n:

Donde:�

�       𝑊= Ancho de la berma.����

�       a = �ngulo del talud del banco (valor m�ximo = 90�)�

�       � = �ngulo del talud del banco de trabajo�

�       h = Altura del banco en trabajo�

 

Ancho de v�a

Se calcula en funci�n del n�mero de carriles, con la siguiente expresi�n:

𝐴 = 𝐴𝐶 *(0.5 + 1.5𝑛)

Donde:

A= Ancho de la v�a.

AC: Ancho del Veh�culo

n: N�mero de Carriles

EC: Distancia de Seguridad

𝐴 = 2.5m *(0.5 + 1.5(1))

𝐴 = 5m

Figura 9. Descripci�n de M�todos de Explotaci�n en Miner�a Cielo Abierto.

Fuente: El Autor

 

Volumen de Mineral

Es el volumen de mineral a explotarse una vez realizado el c�lculo de reservas. El volumen calculado como reservas probadas y probables es de:

Volumen Mineral: B1+B2

Volumen Mineral: 32016.25 m³

Volumen de Est�ril

Es el volumen a despejarse para poder permitir la explotaci�n de yeso, este volumen se lo ha calculado mediante los perfiles realizados para el c�lculo de reservas, este volumen ser� retirado por retroexcavadora seg�n se requiera.

VTE= 91714.5 m³

Coeficiente de Destape

Este coeficiente se determina mediante la relaci�n entre el est�ril y el mineral.

Cd: Ve/Vm

Cd: 32016.25 m³ / 91714.5 m³

Cd: 2.8

 

 

Producci�n de la Cantera

La producci�n de la cantera se estableci� tomando como la base la actual producci�n mensual del �rea minera, y la demanda que tiene del yeso, de ello se plantea:

• Producci�n Diaria: 15 Ton
• Producci�n Mensual: 330Ton
• Producci�n Anual: 3960 Ton

Tiempo de Duraci�n de la Cantera

Viene dada por la siguiente formula:

Donde:

�       T: Tiempo de duraci�n de la cantera

�       Q: reservas probadas + probables= 32016.25 m³

�       n: Peso volum�trico del mineral=2.10 Ton/m3

�       P: producci�n anual = 3960 Ton

 

 

R�gimen de Trabajo

El r�gimen de trabajo de la cantera se lo ha establecido de la siguiente manera:

Para el destape el trabajo se lo realizara mediante el alquiler de retroexcavadora (CAT 420E), la cual realizar� la remoci�n de 91714.5 m³ de est�ril el mismo que ser� removido de acuerdo al avance de explotaci�n o como se requiera.

Para el arranque del mineral se lo realizara mediante turnos matutinos de 8 horas con un total de 264 d�as en el a�o. Con el alquiler de retroexcavadora (CAT 420 E) y un volquete (HINO FT H500).

 

 

 

 

Personal de Trabajo

La explotaci�n del mineral se ejecutar� con la gu�a de un Ingeniero de Minas o afines. En los trabajos de desbroce y arranque de mineral se contar� con el aporte de 15 trabajadores, mismo que ser�n moradores del lugar, contando tambi�n con la ayuda del propietario del �rea minera.

 

Proceso de Cargu�o y Transporte

Este proceso estar� en funci�n del volumen de material explotado, por ende, se realizar� de la siguiente manera:

Luego de la extracci�n mec�nica mediante la retroexcavadora (CAT 420E) se procede al acarreo del material mediante carretillas, para su posterior acumulaci�n en un espacio adecuado que dispondr� de acceso para el volquete que se encargara de transportar hacia la siguiente etapa que es el tratamiento del mineral para la venta.

El cargu�o se lo realizara con ayuda de la gallineta a un volquete (HINO FT H500), el cual dispone de una capacidad de 20 Ton en su capacidad m�xima.� Considerando que el volumen explotado diariamente ser� de 18ton la capacidad del volquete es la �ptima para este proceso.

 

Costes Econ�micos

Tabla 10 Resultados de costes econ�micos por operaci�n

Fuente: El Autor

 

 

 

Ingresos

Se determino al multiplicar la producci�n anual por el precio de venta por tonelada de mineral este ingreso ser� de forma anual.

𝐼=𝑃𝑎∗𝑃𝑚𝑖𝑛𝑒.

Donde:

�  Pa: producci�n anual

�  Pmine: precio de venta de mineral por tonelada

Considerando el Coeficiente de destape 1:2.8

3960 ton / 2.8 = 1414.2 Ton de Mineral / A�o

 

Egresos

Se determino mediante el producto de producci�n mineral anual por el coste de operaci�n.

Donde:

�       Pa: Producci�n Anual

�       Co: Coste de Tonelada al A�o

 

Rentabilidad

 

Dise�o de Sistema de Explotaci�n

Para el dise�o de la cantera, se hizo uso del software minero RECMIN que es de car�cter gratuito mismo que permiti� dise�ar un modelo deseado de c�mo se vera la explotaci�n de los bloques mineralizados de yeso mediante el desarrollo de una cantera.

Figura 10 Vista en 2D del dise�o de cantera para el Area Minera �Manuel Salvador Vega�

Fuente: El Autor

 

Figura 11 Vista en 3D del dise�o de cantera para el Area Minera �Manuel Salvador Vega�

Fuente: El Autor

 

 

 

Figura 12 Vista en 2D del dise�o de cantera con proyecciones de bloques mineralizados para el Area Minera �Manuel Salvador Vega�

Fuente: El Autor

 

Figura 13 Vista en 2D del dise�o de cantera con v�a de acceso, para el Area Minera �Manuel Salvador Vega�

Fuente: El Autor

 

En el dise�o se proyecta, bloques de mineralizaci�n B1 y B2, la v�a de acceso a las labores mineras, dise�ado con un ancho de siete metros y una pendiente m�xima del 10% para que la maquinaria pueda acceder a la plataforma de trabajo y con ello el desarrollo de las actividades mineras.

 

 

 

Discusi�n de resultados

Los resultados han permitido plantear un sistema de explotaci�n con vista a potenciar el aprovechamiento de mineral, dicho sistema era el objetivo principal de esta investigaci�n. Para plantear el sistema de explotaci�n acorde a este proyecto minero, se ha tenido que estimar reservas minerales, evaluar el potencial econ�mico, determinar condiciones geol�gico, estructurales, topograf�a, dise�o de cantera haciendo uso de software minero, estos datos permitieron determinar un costo beneficio para la extracci�n de mineral de yeso si se desarrollase acorde a esta investigaci�n.

En lo que respecta a pendientes se reconoci� mediante la topograf�a lomer�os denominadas pendientes fuertes (40-70%) y terrenos planos denominados pendientes media (12-15%) esto concuerda con la informaci�n levantada en el PDOT Malacatos (2015).

En cuando a la determinaci�n de la geolog�a local mediante descripci�n de afloramientos y exploraci�n de calicatas dentro del �rea minera se encontr� niveles de yeso, con vetillas desde los 0.3 a 5cm y vetas desde los 5cm a m�s de un metro esto se encuentra en paquetes de rocas sedimentarias en una visible intercalaci�n entre rocas sedimentarias duras y blandas a manera de Flysch, estas rocas se identificaron como lutitas, limolitas, areniscas, niveles de yeso que pertenecen a la formaci�n Santo Domingo, tambi�n se evidenci� la presencia de conglomerados, arenisca, Microconglomerado, pertenecientes a la formaci�n San Francisco, esto concuerda con lo mencionado por el Instituto de Investigaci�n Geol�gico y Energ�tico (2022) a trav�s del �L�xico Estratigr�fico de las Cuencas sedimentarias mioc�nicas del sur del Ecuador�, donde se manifiesta que estas formaciones pertenecen al mioceno medio (15-11 Ma) a Tard�o (9Ma)� y que la caracter�stica principal de la formaci�n santo Domingo es que se divide en dos miembros Mb. Yeso y Mb. Carb�n, en este orden se evidencia la presencia de capas de yeso y n�dulos lut�ticos y carbonatados con envolturas de yeso fibroso, para el Mb. Carb�n se trata de una repetici�n de estratos de lutitas, limolitas e intervalos de areniscas.

Estructuralmente se evidencia la presencia de ripple marks, por acci�n de las corrientes de agua en algunas capas de arenisca, al igual que la presencia de estructuras como slumps, pliegues anticlinales sinclinales y tumbados en los estratos de lutita, arenisca, niveles de yeso, limolita.

Para cuantificar las reservas minerales se realiz� mediante el m�todo de perfiles, para lo cual se determin� un pol�gono de inter�s econ�mico� que se pudo identificar mediante calicatas, y descripci�n de afloramientos, este pol�gono fue dividi� en 7 perfiles los cuales fueron procesados en Software Gis,� para obtener el volumen de los bloques mineralizados y el volumen de material est�ril a extraer, estos vol�menes se los multiplico con la densidad del yeso con el fin de obtener las toneladas de mineral y est�ril� que ser�n fundamental a posterior en el dise�o de sistema de explotaci�n y evaluaci�n econ�mica del yacimiento. Conjuntamente con esto se determin� de calidad y mineralizaci�n del yeso por medio de (FRX) y Difracci�n de Rayos X respectivamente obteniendo en composici�n qu�mica en mayor porcentaje, S (29.8%), CaO (52.5%), y en mineralog�a un 100% de mineral de yeso.

�En cuanto al dise�o del sistema de explotaci�n se plante� mediante cielo abierto por el subsistema de cantera, para esto se calcul�; dimensi�n de la cantera, altura de banco, numero de bancos, �ngulo de talud, ancho de berma, ancho de v�a, volumen de mineral, volumen de est�ril, coeficiente de destape, producci�n de la cantera, tiempo de duraci�n de la cantera, r�gimen de trabajo, cargu�o transporte y costes econ�micos esto se puede corroborar con lo mencionado por los autores Noguel y Recio (2001), los cuales plantean las condiciones, y principales par�metros a determinar para el dise�o de trabajos a cielo abierto.

 

Conclusiones

�       La topograf�a del �rea minera corresponde a lomer�os en las elevaciones de mayor cota y las cotas de menor elevaci�n pertenecen a terrenos planos, existiendo un desnivel de 115 metros, quedando las pendientes conformadas por categor�as de media (12-15%) a fuertes (40-70%).

• La geolog�a del �rea minera �Manuel salvador Vega� comprende a rocas sedimentarias del mioceno medio (15-11 Ma) a Tard�o (9Ma), pertenecientes a las Formaciones Santo Domingo y San francisco con rocas representativas como lutitas, limolitas, areniscas, niveles de yeso y conglomerados, microconglomerados respectivamente. La acumulaci�n de niveles yes�feros se dio en un ambiente de sedimentaci�n supratidal, donde la entrada de lenguas marinas en un clima semi�rido hizo que se evaporaran estas aguas de mar, reaccionaran qu�micamente y formaran estos niveles yes�feros. Por otra parte, el yeso secundario, seria producto de la hidrataci�n de la anhidrita, pasando est� a una fase mineral estable denominada yeso.

• En cuanto a la geolog�a estructural al �rea minera le influencia regionalmente falla picota NW-SE misma que ha controlado el levantamiento de la sedimentaria, falla San Agust�n en direcci�n NE-SW, Falla el Tambo N-S/ ENE-WSW y la falla Solanda N-S/ NW-SE. Localmente se evidencia la presencia de una clara intercalaci�n de facies rocosas sedimentarias duras con otras m�s blandas en forma de Flysch, se evidencia la presencia de ripple marks, por acci�n de las corrientes de agua en algunas capas de arenisca. Por otra parte, se puede observar la presencia de estructuras como slumps, pliegues anticlinales sinclinales y tumbados en los estratos de lutita, arenisca, niveles de yeso, limolita.
• Las actividades de la actual explotaci�n se realizan en forma artesanal existiendo una trinchera de grandes dimensiones que se encuentra en forma paralela al rumbo del cuerpo mineral. Dispone de una v�a de acceso a la trinchera y el material est�ril es sacado hacia el exterior y depositado al costado de la misma, para ello se emplea equipos como; carretillas, pala, barretas, como maquinaria una retroexcavadora y para cargar un cami�n mula, con un personal de trabajo de 4-5 trabajadores y a la explotaci�n de realiza actualmente cada mes, y 10 d�as se los dedica a la calcinaci�n y molido del yeso para posterior venderlo a la ciudad de Cuenca. En cuanto a la producci�n actual se tiene una producci�n mensual de 21.74 m3 (5.8Ton) con un coste de 240$ por cada extracci�n.
• En cuando al c�lculo de reservas para el yacimiento mineral de yeso, corresponden a las calculadas para el dise�o de explotaci�n, correspondiendo a reservas probadas 37430.925 Ton�� y probables de 29803.2 Ton. En cuanto al volumen de est�ril a retirar para extraer el mineral corresponde a 91714,5 Ton.
• La calidad de mineral de yeso de acuerdo a los resultados de Fluorescencia de Rayos X (FRX) la composici�n qu�mica para el yeso del �rea minera �Manuel Salvador Vega� son: Al2O3 (7%), SiO2 (6.6%), S (29.8%), P2O5(2.3%), CaO (52.5%), mientras que la mineralog�a se determin� mediante Difracci�n de Rayos X, el cual arrojo un 100% de mineral de yeso, con elementos traza de Wavelita que no se pudo cuantificar.

El m�todo de explotaci�n sugerido para la extracci�n de yeso del �rea minera �Manuel Salvador Vega� es a cielo abierto mediante el subm�todo de Cantera, con avances mediante bancos descendentes. Los bancos de explotaci�n ser�n de 7 metros de altura un total de 9, con bermas de 3.5 metros de ancho, el �ngulo de talud de banco corresponde a 63�, de esta manera quedan conformados los bancos y la construcci�n de una v�a de acceso de 7 metros con el 10% de pendiente. En cuanto a la producci�n se prev� con este dise�o la explotaci�n de 3960Ton anuales, con un tiempo de vida de la cantera de 16 a�os, con un ingreso de 169704$/a�o y con egresos de 138102.5$/a�o con una ganancia libre de 31602$.

 

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� 2023 por los autores. Este art�culo es de acceso abierto y distribuido seg�n los t�rminos y condiciones de la licencia Creative Commons Atribuci�n-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional (CC BY-NC-SA 4.0)

(https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/).