Resumen ejecutivo
El Camino de acceso a la mina La red de caminos es un componente crítico y vital para las operaciones mineras. Los costos de transporte por camión pueden representar hasta 501 TP3T del total de los costos operativos de una mina a cielo abierto. Un mal funcionamiento de un camino de acarreo impactará de inmediato en la productividad y los costos de la mina. La seguridad operativa, la productividad y la vida útil de los equipos dependen de caminos de acarreo bien diseñados, construidos y mantenidos.
La adopción de la nanotecnología Renolith en la construcción o mejora de caminos de acceso a minas permite obtener un pavimento delgado, resistente y rígido con múltiples ventajas de rendimiento. Esto puede reducir significativamente tanto los costos de capital como los costos operativos.
Transporte de material minero: objetivos, requisitos y desafíos
Las operaciones de transporte de minerales seguras y eficientes son esenciales para la viabilidad de la mina. Hay muchos costos a considerar:
Figura 1: Componentes de los costos para los usuarios de la carretera (Según Chatti y Zaabar, 2012)
Con las opciones tecnológicas adecuadas, es posible reducir todo costos. Para simplificar, nos centraremos en los más importantes.
Los costos operativos de los equipos de minería pesada están fuertemente influenciados por el consumo de combustible. Incluso la más pequeña mejora en la economía del combustible tiene un gran impacto en el costo operativo total. Esto también tiene un efecto secundario, ya que se puede reducir la contaminación total emitida (Roche y Mammetti 2015).
En Diseño, construcción y mantenimiento de caminos de acceso Thompson describe los factores clave para la optimización del diseño de las carreteras de transporte minero:
La red de caminos de acceso a la mina es un componente crítico y vital del proceso de producción. Por lo tanto, un mal funcionamiento de un camino de acceso tendrá un impacto inmediato en la productividad y los costos de la mina. Seguridad operativa, productividad y durabilidad de los equipos. son todos dependiente en caminos de transporte bien diseñados, construidos y mantenidos.
Costos de transporte por camión pueden representar hasta 50% del total de los costos operativos Los costos incurridos por una mina a cielo abierto y cualquier ahorro generado por un mejor diseño y gestión de las carreteras benefician directamente a la empresa minera como un costo reducido por tonelada de material transportado. Un aspecto central del costo del transporte por camión es el concepto de resistencia a la rodadura (expresada aquí como un porcentaje de la masa bruta vehicular (MBV)). Es una medida de la resistencia adicional al movimiento que experimenta un camión de transporte y está influenciada por la flexión de los neumáticos, la fricción interna y, lo más importante, la carga de las ruedas y las condiciones de la carretera. Estimaciones empíricas de resistencia a la rodadura basado en la penetración de los neumáticos especificar Normalmente, un aumento de 0,6% en la resistencia a la rodadura por cada centímetro de penetración del neumático en la carretera., además de la resistencia mínima de 1,5% (conjuntos de ruedas radiales y dobles) a 2% (conjuntos de ruedas simples o de capas cruzadas). Además de la penetración del neumático, deflexión de la superficie de la carretera o la flexión también generará resultados similares, con el neumático del camión girando en "ascenso" a medida que la onda de deflexión empuja delante del vehículo.
En pocas palabras, para lograr la mina más eficiente, el objetivo es minimizar los costos totales de construcción, operación y mantenimiento optimizando la resistencia a la rodadura.
Figura 2: Objetivo: minimizar los costes totales optimizando la resistencia a la rodadura.
En Una revisión de los procedimientos de diseño de caminos de transporte minero en Australia Strack explica la relación entre la resistencia a la rodadura, el consumo de combustible y los costos operativos del vehículo. Los costos de combustible aumentan y la producción disminuye con el incremento de la resistencia a la rodadura. La penetración de los neumáticos depende principalmente de la capa de rodadura, mientras que la deflexión del pavimento está determinada por la rigidez de la base.
Figura 3: Transporte de mina – Resistencia a la rodadura
Un pavimento es 'una superficie de carretera que puede soportar adecuadamente el peso del tráfico que la atraviesa sin un deterioro excesivo de la superficie causado por el tráfico'.Kaufman y Ault 1977Un pavimento típico consta de una capa de rodadura, una base, una subbase y una capa de subrasante. Todas las capas trabajan juntas para proporcionar una carretera adecuada.
Las deformaciones inducidas en pavimentos flexibles son mayormente elásticas (es decir, recuperables); sin embargo, no todas las deformaciones verticales son completamente recuperables. Por lo tanto, después de muchas repeticiones de carga, se acumulan deformaciones permanentes en el nivel de la subrasante y en todas las capas del pavimento. Estas deformaciones pueden verse en forma de surcos a lo largo de la trayectoria de la rueda y rugosidad de la superficie (Jameson 2012).
Los materiales no ligados son susceptibles a la deformación permanente. En aplicaciones de transporte minero, se requieren múltiples capas gruesas para distribuir las cargas en la subrasante.
Figura 4: Transporte de mina – Distribución de esfuerzos
Existen diversos métodos de diseño para caminos de acceso a minas. El siguiente gráfico muestra el método Kaufmen Aults, un método mecanicista conservador. Observe el espesor necesario de la subbase del pavimento con materiales no ligados, especialmente si el terreno es deficiente y los vehículos son pesados.
Figura 5: Curva de cobertura de diseño CBR de BMA (Grupo de Proyectos de BMA, 2012)
Diversos métodos de diseño
- Análisis estructural (deformaciones o tensiones críticas)
- Método de Kaufman y Ault: método empírico de razonamiento basado en casos (CBR).
- Método de Ahlvin – Espesor sobre el CBR de la subrasante
- Método de Tannant y Regensburg: Deformación crítica / Módulo de resiliencia
- Método de Thompson – Mecanicista
- Subestratificación de Austroads
- CIRCLY – elástico en capas
Según la Guía de Austroads sobre tecnología de pavimentos, Parte 4A: Materiales de base y subbase granulares (AGPT04A-24):
Las funciones de una capa de subbase granular en un pavimento son las siguientes:
- Proporcionar la rigidez suficiente para distribuir las cargas de tráfico transmitidas a través de la base del pavimento, reduciendo su intensidad a un nivel que no cause una deformación permanente excesiva de la subrasante.
- Proporcionar una plataforma de trabajo sobre la cual los materiales base puedan ser transportados, colocados y compactados según los estándares requeridos.
- Según los requisitos de diseño del pavimento, se debe drenar la base y/o proteger la subrasante de la infiltración de humedad; por ejemplo, la subbase inferior puede ser relativamente impermeable, mientras que la subbase superior puede ser más permeable, siempre que se construya junto con un drenaje subterráneo adecuado.
El comportamiento de los materiales granulares en servicio está regido por muchos factores relacionados con lo siguiente:
- las propiedades intrínsecas de las partículas gruesas, incluyendo la dureza, la fricción superficial y la contaminación, así como el origen geológico y la historia de la roca de la que se deriva el material.
- Las propiedades de los agregados manufacturados, como la forma, el tamaño y la textura superficial de las partículas, la distribución del tamaño de las partículas, las caras fracturadas, la naturaleza y la cantidad de partículas finas y los rellenos, son factores relacionados con los procesos utilizados durante la fabricación para producir el producto final.
- propiedades de la capa compactada, como la densidad, el contenido de humedad y la orientación de las partículas, que a su vez están relacionadas con los procesos de construcción y compactación.
- Las condiciones límite, como los regímenes de humedad y temperatura in situ, y las tensiones aplicadas en los límites del pavimento construido, son influencias externas que afectarán tanto al comportamiento a corto como a largo plazo.
Figura 6: Requisitos de materiales para pavimentos
La construcción de una base para caminos de transporte granulares no ligados exige mucho de las propiedades del material. A veces se encuentra material adecuado cerca de la mina, a veces no.
Figura 7: Curso de desgaste: requisitos y opciones convencionales
La superficie de la carretera es ligeramente diferente a las demás capas del pavimento. No solo debe proporcionar una superficie de rodadura cómoda (lisa), sino que también debe tener en cuenta el control del polvo, la tracción y la resistencia a la rodadura. Una buena superficie de rodadura evitará un aumento de los costes de mantenimiento y del vehículo y ayudará al vehículo a recorrer de forma segura la ruta diseñada (Strack, 2015Todas las opciones convencionales tienen limitaciones importantes.
Carreteras de transporte minero nanoingenierizadas
La estabilización cementicia mejora la resistencia de los materiales de pavimentación y reduce la deflexión del pavimento. Sin embargo, la tendencia de los materiales cementados a agrietarse debido a la retracción por secado impone limitaciones al diseño. Los materiales cementados mejorados con nanotecnología Renolith logran un mejor rendimiento y tienden a no agrietarse, incluso con un alto contenido de cemento. Ver https://renolith.com.au/crack-free-roads/.
Esto significa que se pueden formar capas base de alta resistencia y gran cohesión a partir de una amplia gama de materiales. La resistencia a la tracción, la resistencia a la compresión y el módulo de elasticidad de los materiales con gran cohesión mejorados con Renolith son mucho mayores que los de los materiales sin cohesión o con poca cohesión. En aplicaciones de carreteras de acceso, esto significa que el pavimento puede ser a la vez delgado, duro y rígido.
Los pavimentos delgados son más económicos de construir. Los pavimentos duros y rígidos presentan baja penetración de neumáticos, baja deformación y baja resistencia a la rodadura. Una baja resistencia a la rodadura implica menores costos operativos.
Se pueden reducir tanto los costes de capital como los costes operativos.
Además, la nanoingeniería permite combinar la capa de rodadura, la capa base y la subbase en una sola capa monolítica. Esto reduce aún más los costos, mejora el rendimiento y soluciona las principales desventajas de los materiales compactados sin ligantes.
Tabla 1: Superficie de la carretera de transporte de la mina: granular no ligado frente a nanoestructurado.
Conclusión
La red de caminos de acceso a la mina es un componente crítico y vital para las operaciones mineras. Por lo tanto, un mal funcionamiento de un camino de acceso impactará de inmediato en la productividad y los costos de la mina. La seguridad operativa, la productividad y la vida útil de los equipos dependen de caminos de acceso bien diseñados, construidos y mantenidos.
Adoptar Nanotecnología de Renolith En la construcción o mejora de caminos de acceso a minas, se logra un pavimento delgado, resistente y rígido con múltiples ventajas de rendimiento. Esto puede reducir significativamente tanto los costos de capital como los costos operativos.
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