Influencia de la distancia de transporte de materiales granulares en la fragmentación secundaria.

Abstract

En el método de explotación de Block Caving, se denomina fragmentación secundaria al proceso de reducción de tamaño de material que ocurre después de su desprendimiento del macizo rocoso, a medida que los fragmentos descienden a través de la columna de extracción. Este proceso depende, entre otros parámetros, de la distancia que recorren los fragmentos de material y de cómo interactúan entre ellos; y se ve influenciado por los esfuerzos compresivos y de corte presentes en la columna. El presente trabajo cuantifica la fragmentación por el efecto del transporte de tres materiales mediante un modelo físico a escala en una proporción de 1:30. En los ensayos de utilizó material granular de adocreto, cuyos datos fueron comparados con ensayos previos realizados a dos materiales: grava y arcilla. Para comparar el comportamiento de los tres materiales, estos fueron caracterizados mediante la obtención de una serie de propiedades intrínsecas de cada uno de ellos, así como mediante obtención de las distribuciones de tamaños antes y después de los ensayos. Los resultados muestran que la reducción de tamaño ocurre principalmente producto de la abrasión, y si bien posee una tendencia lineal en los tamaños de fragmento menores, esta tendencia cambia a una relación logarítmica a medida que aumenta la distancia de transporte. También se pudo apreciar que tanto la esfericidad como la redondez del adocreto variaron su tendencia al alza en una relación logarítmica, siendo los fragmentos más angulosos los más afectados por la abrasión. La fragmentación no resulta ser directamente proporcional al UCS, siendo esta última mucho más marcada para el caso de la arcilla en relación a los otros materiales; lo anterior es corroborado mediante los factores de fragmentación de Hardin (Br), que es de 0.190 para la arcilla, en comparación con 0.050 obtenidos para el adocreto y los 0.038 obtenidos para la grava para los ensayos de 6 metros. Se estimó que las distancias de transporte en donde los materiales dejaron de fragmentarse significativamente fueron de 46.8 metros para el adocreto, 60 metros para la arcilla y 38.6 metros para la grava; en tanto las distancias de ensayo en donde ocurre la mayor variación del aumento de la fragmentación se estimaron en 2.087 metros para el adocreto y 3.924 para la grava. Finalmente, se formularon ecuaciones que permiten relacionar la distancia de transporte (L) con el factor Br; particularmente para el caso del adocreto, la ecuación corresponde a L = 0.0221 ln (Br) + 0.0143.

In Block Caving mining method, secondary fragmentation is known as the process of material size reduction that undergoes after it detaches from the rock mass, as fragments descend through the draw column. This process is related, among many other parameters, to the travel distance of the granular material and the interaction between individual fragments as they travel through the column; and is influenced by compressive and shear stresses associated with the draw column. This report attempts to quantify granular material fragmentation due to the effect of transportation distance of three materials by using a reduced-scale model on a scaled ratio of 1:30. Tests were conducted using concrete granular material, and the data obtained was compared with previous tests carried out on two materials: gravel and clay. To compare the behavior of the three materials under these conditions, they were characterized by obtaining a series of intrinsical properties of each of them, as well as by obtaining size distributions before and after the tests. Results show that fragment size reduction occurs mainly because of abrasion, and although it has a linear trend in smaller fragment sizes, it shifts to a logarithmic trend as transport distance increases. It was also noted that both the sphericity and the roundness of concrete fragments varied their upward trend in a logarithmic relationship, with the most angular fragments being the most affected by abrasion. Fragmentation is not directly proportional to the UCS, being much higher in clay granular material; this can is shown by comparing Hardin fragmentation factor (Br) of each material, which is 0.190 for clay, compared to 0.050 obtained for concrete and 0.038 obtained for gravel for the 6-meter tests. It was estimated that the transport distance where the materials stopped fragmenting significantly were 46.8 meters for concrete, 60 meters for clay and 38.6 meters for gravel, while test distances where the greatest variation on fragmentation increase were estimated at 2.087 meters for concrete and 3.924 for gravel. Finally, a series of equations which relate travel distance (L) to Br were formulated; particularly for concrete material, the obtained equation was L = 0.0221 ln (Br) + 0.0143.