evaluación técnica y económica de la secuencia de explotación en pc convencional bajo distintos...
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Trabajo de titulacionTRANSCRIPT
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SANTIAGO
2014
UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE
FACULTAD DE INGENIERA
DEPARTAMENTO DE INGENIERA EN MINAS
EVALUACIN TCNICO Y ECONMICA DE LA SECUENCIA DE EXPLOTACIN
EN PANEL CAVING CONVENCIONAL BAJO DISTINTOS ESCENARIOS
GEOMECNICOS
DIEGO A. SILVA CALQUN
Trabajo de Titulacin presentado en conformidad a los requisitos para obtener el Ttulo de Ingeniero Civil en Minas.
Profesor Gua y Tutor: Sr. Patricio Cavieres Rojas
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AGRADECIMIENTOS
Quisiera en esta instancia agradecer sinceramente a todas aquellas personas que me han
acompaado, apoyado y que finalmente han contribuido a que cumpla con los desafos en esta etapa
de mi formacin como profesional. Especialmente mencionar a:
Profesor Patricio Cavieres
Profesor Eduardo Contreras
Profesor Edgar Adam
Germn Flores
Mara Jos Salas
Alejandro Muoz
Daniel Huaco
Mis compaeros y profesores del Departamento de Ingeniera en Minas
Mis Padres Francisco Silva y Alicia Calqun
Y muchos otros que directa o indirectamente estuvieron a mi lado
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RESUMEN
Considerando que la secuencia de explotacin corresponde al orden en el cual las columnas
comienzan a ser extradas a partir de la envolvente econmica (footprint), naturalmente cuando
determinamos dicha secuencia de explotacin, se busca los mejores beneficios para los primeros
aos, a modo de impactar positivamente los ndices de rentabilidad del proyecto. Pese a esto, existen
lineamientos geomecnicos que permiten mitigar riesgos asociados a inestabilidades (colapsos,
estallido de rocas, cada de bloques, sobre-excavacin de galeras, subsidencia), lo cual permite
iniciar el Caving bajo un concepto de administracin del riesgo geomecnico.
En funcin de lo anterior, el presente Trabajo de Titulacin tiene como objetivo realizar una evaluacin
tcnico-econmica de la secuencia de explotacin de un Panel Caving convencional, bajo distintos
escenarios geomecnicos y a partir de un mismo polgono de reservas.
En esta lnea, se presentan dos escenarios distintos. Uno es iniciar la explotacin en la zona de altas
leyes con geomecnica menos favorable dado un caving virgen y con mayor altura de columna insitu
(en adelante llamado CASO A) y otro, iniciar la explotacin en la zona de leyes ms bajas con
menor altura de columna insitu y geomecnica favorable, en la zona contigua a un sector ya explotado
que cuenta con caving conectado (en adelante llamado CASO B).
El trabajo se basa en un modelo de 108,780 bloques de 10x10x9m, el cual fue valorizado con precios
de 2.8 US/lb Cu y 13 US/lb Mo, se seleccion un piso (cota centroide 2025.5), se diluy mediante
Laubscher al 40%, se revaloriz, se determinaron las alturas y beneficios mximos por columna,
posteriormente se determin el footprint el cual fue de 280x450m, un rea mnima de extraccin segn
radio hidrulico de 7,200 m y un perfil de velocidades de extraccin recomendadas y diferenciadas
para caving virgen y conectado para el 30% de columna de mineral primario (197 m).
Realizado el proceso de planificacin, se lograron los respectivos planes a 20 aos de duracin y a
tasa de produccin en rgimen de 14,000 tpd, la diferencia en los planes radica en que el caso A, para
dar cumplimiento con el rea mnima de socavacin de 7,200 m2 ms la zona de seguridad de 60
metros con fortificacin definitiva, debe preparar al primer periodo 21,000 m2, lo que toma 2.6 aos,
generando una merma en el ramp-up y mayor tiempo requerida en etapas previa a la entrada en
produccin en relacin al plan del caso B el cual no requiere rea mnima porque es una continuacin
de caving conectado y solo toma 1 ao en preparar la zona de seguridad. Una segunda diferencia
viene dada por el rea a hundir por periodos mediante simulaciones, donde el caso A requiere hundir
8,000 m2/ao y el caso B 11,000 m
2/ao, lo cual impacta en los flujos dado que hay una diferencia en
el costo de preparacin que se posterga en el tiempo en el caso A.
Finalmente a la vista ambos planes, y en base a lo antes sealado, el resultado de la evaluacin
econmica muestra el caso A como la opcin preferida con un VAN de 238 (MUS$), TIR de 24(%) y
PRC 7 (aos), a la vez que la opcin menos favorable es el caso B con un VAN de 213 (MUS$), TIR
de 23(%) y PRC 8 (aos).
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INDICE DE CONTENIDOS
CAPTULO I: GENERALIDADES Y PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.....15
1.1. INTRODUCCIN...15
1.2. OBJETIVOS DEL ESTUDIO...16
1.2.1. OBJETIVO PRINCIPAL16
1.2.2. OBJETIVOS ESPECFICOS16
1.3. ALCANCES Y LIMITACIONES DEL ESTUDIO..17
1.4. LIMITACIONES DEL ALCANCE...18
1.5. METODOLOGA DE TRABAJO.18
1.6. JUSTIFICACIN DEL ESTUDIO...19
CAPTULO II: MTODO PANEL CAVING Y SUS VARIANTES.20
2.1. INTRODUCCIN...20
2.2. EL MTODO PANEL CAVING...20
2.3. PANEL CAVING CON HUNDIEMIENTO CONVENCIONAL....23
2.3.1. PANEL CAVING CONVENCIONAL ESTADO TENSIONAL..24
2.4. PANEL CAVING CON HUNDIMIENTO PREVIO25
2.4.1. PANEL CAVING CON HUNDIMIENTO PREVIO ESTADO TENSIONAL25
2.5. PANEL CAVING CON HUNDIMIENTO AVANZADO.26
2.5.1. PANEL CAVING CON HUNDIMIENTO AVANZADO ESTADO TENSIONAL.27
2.6. PANEL CAVING CON HUNDIMIENTO AVANZADO AL LMITE27
2.6.1. PANEL CAVING CON HUNDIMIENTO AVANZADO AL LMITE ESTADO
TENSIONAL...28
CAPTULO III: DESCRIPCIN DE LOS LINEAMIENTOS DE PLANIFICACIN....29
3.1. PROCESO DE PLANIFICACIN A LARGO PLAZO DE UN PANEL CAVING...29
3.2. El MODELO DE BLOQUES.......30
3.3. EL PROCESO DE DILUCIN....33
3.3.1. MTODO DE DILUCIN DE LAUBSCHER....34
3.4. VALORIZACIN DEL MODELO DE BLOQUES.......37
3.4.1. INGRESOS......38
3.4.2. COSTOS......39
3.5. SELECCIN DEL PISO DE HUNDIMIENTO...41
3.5.1. METODOLOGA UTILIZADA EN LA BSQUEDA DEL PISO DE HUNDIMIENTO..42
3.6. DEFINICIN DE LA ENVOLVENTE ECONMICA...43
3.7. ALTURA DE COLUMNA EXTRAIBLE.....44
3.8. TASA DE EXTRACCIN........45
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3.9. SECUENCIA DE EXTRACCIN....46
3.10. PLAN DE PRODUCCIN.....47
3.11. DISEO MINERO......48
3.12. EVALUACIN ECONMICA...49
3.12.1. INGRESO BRUTO.....50
3.12.2. COSTOS......50
3.12.3. INVERSIONES.......51
3.12.4 OTROS......51
CAPTULO IV: DESCRIPCIN DE LINEAMIENTOS GEOMECNICOS.52
4.1. RIESGOS GEOMECNICOS EN OPERACIONES EXPLOTADAS POR PANEL CAVING..52
4.1.1. INTRODUCCIN....52
4.1.2. SISMICIDAD INDUCIDA POR LA MINERA...52
4.1.3. ESTALLIDOS DE ROCA..54
4.1.4. COLAPSOS A ESCALA MAYOR Y COLAPSO DE GALERAS..56
4.1.5. PLANCHONEO Y SOBREEXCAVACIN DE LABORES.....57
4.1.6. FORMACIN Y CADA DE BLOQUES ESTRUCTURALES.....59
4.1.7. SUBSIDENCIA...60
4.2. COMPORTAMIENTO GEOMECNICO DE SECTORES QUE CONVERGEN.62
4.2.1. INTRODUCCION....62
4.2.2. SOBRE MINA TENIENTE 4 SUR62
4.2.3. COMPORTAMIENTO DE LA CONVERGENCIA DEL PILAR NUDO ISLA....64
4.2.4. ANALISIS DE LA EVOLUCION DE LA GEOMETRIA DEL PILAR DE
CONVERGENCIA..68
4.2.5. COMENTARIOS FINALES Y CONCLUSIONES..71
4.3. CONTROL DE LA SISMICIDAD INDUCIDA....71
4.3.1. INTRODUCCION....72
4.3.2. COMIENZOS DE LA EXPLOTACIN DE MINERAL PRIMARIO.72
4.3.3. TRANCISION A MINERAL PRIMARIO, SECTOR SUB 6..73
4.3.4. PUESTA EN MARCHA DEL SECTOR SUB 6..73
4.3.5. MARCO CONCEPTUAL PARA LA SISMICIDAD INDUCIDA...74
4.3.6. PLAN EXPERIMENTAL TENIENTE SUB 6..75
4.3.7. ESTADO POSTERIOR AL PLAN EXPERIMENTAL...77
4.3.8. ANALISIS DE LOS RESULTADOS....77
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CAPTULO V: ANLISIS DEL CASO ESTUDIO.......79
5.1. INTRODUCCIN.....79
5.2. PRESENTACIN DEL CASO...79
5.3. CARACTERSTICAS DEL MODELO DE ESTUDIO.....81
5.3.1. CATEGORIA DE RECURSOS81
5.3.2. COORDENADAS DEL BLOQUE...83
5.3.3. LEYES DE BLOQUE....83
5.3.3.1. LEYES DE COBRE TOTAL.83
5.3.3.2. LEYES DE MOLIBDENO..88
5.3.3.3. LEYES DE ARSNICO.....90
5.3.4. DENSIDADES DE BLOQUE...91
5.3.5. PARMETROS GEOMETALRGICOS92
5.3.5.1. RECUPERACIN GLOBAL.92
5.3.5.2. DUREZA O WORK INDEX (NDICE DE TRABAJO DEL MATERIAL)...93
5.4. VALORIZACIN PRELIMINAR DE LOS BLOQUES93
5.5. SELECCIN DEL PISO DE HUNDIMIENTO..97
5.5.1. VISUALIZACIN DEL MODELO98
5.5.2. BENEFICIO MARGINAL POR COTAS...102
5.5.3. METAL RECUPERADO POR COTAS103
5.6. DILUCIN DEL MODELO DE ESTUDIO..104
5.7. RE-VALORIZACIN DE LOS BLOQUES CON EL MODELO DILUIDO....106
5.8. DETERMINACIN DE BENEFICIOS Y ALTURAS MXIMAS EXTRABLES..106
5.9. CONFECCIN DEL REA DE EXTRACCIN...109
5.10. REA MNIMA DE EXTRACCIN...111
5.11. SECUENCIA DE EXPLOTACIN...113
5.11.1. CRITERIO DE SECUENCIA CON PLANTA DE BENEFICIOS POR TONELADAS DE LA
COLUMNA .....113
5.11.2. CRITERIO DE SECUENCIA CON PLANTA DE BENEFICIOS POR ALTURAS DE LA
COLUMNA..114
5.11.3. CRITERIO DE SECUENCIA SEGN ASPECTO TCNICO Y OPERATIVO...115
5.12. SUAVIZAMIENTO DE LAS COLUMNAS...115
5.13. PLAN DE PRODUCCIN..116
5.13.1 CAPACIDAD DE PRODUCCIN...116
5.13.2. PERFIL DE VELOCIDADES DE EXTRACCIN.117
5.13.3. REA HUNDIDA POR PERIODO..118
5.13.4. RESULTADOS PLAN DE PRODUCCIN..121
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5.13.4.1. PRIMERA SIMULACIN PLAN DE PRODUCCIN CASO INICIO CAVING
VIRGEN...121
5.13.4.2. SEGUNDA SIMULACIN PLAN DE PRODUCCIN CASO INICIO CAVING
VIRGEN...125
5.13.4.3. PRIMERA SIMULACIN PLAN DE PRODUCCIN CASO INICIO CAVING
CONECTADO129
5.13.4.4. SEGUNDA SIMULACIN PLAN DE PRODUCCIN CASO INICIO CAVING
CONECTADO...133
CAPTULO VI: EVALUACIN ECONMICA DE LAS ALTERNATIVAS...137
6.1. INTRODUCCIN137
6.2. CONSIDERACINES DEL DISEO..137
6.3. CONSIDERACINES OPERATIVAS137
6.4. CONSIDERACIONES ECONOMICAS...138
6.5. EVALUACIN TCNICO-ECONMICA CASO A..139
6.6. EVALUACIN TCNICO-ECONMICA CASO B..141
CAPTULO VII: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES143
7.1 CONCLUSIONES143
7.2 RECOMENDACIONES..145
CAPTULO VIII:REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS..146
ANEXOS A: Informacin de tablas y grficos..148
ANEXOS B: Informacin de diseo.....156
ANEXO C: Informacin de la evaluacin tcnico-econmica..158
ANEXO D: Planificacin del esponjamiento de bateas y socavacin162
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INDICE DE FIGURAS
FIGURAS DEL CAPTULO I: GENERALIDADES Y PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Sin Figuras
FIGURAS DEL CAPTULO II: MTODO PANEL CAVING Y SUS VARIANTES
Figura 2.1: Estado del macizo rocoso..22
Figura 2.2: Vista perfil de Panel Caving Convencional y su secuencia de desarrollos.24
Figura 2.3: Estado tensional en Panel Caving Convencional....24
Figura 2.4: Vista perfil de Panel Caving con Hundimiento Previo y su secuencia de
desarrollos....25
Figura 2.5: Estadio tensional en Panel caving con Hundimiento Previo26
Figura 2.6: Vista perfil de Panel Caving con Hundimiento Avanzado y su secuencia de
desarrollos26
Figura 2.7: Estadio tensional en Panel Caving con Hundimiento Avanzado.27
Figura 2.8: Vista perfil de Panel Caving con Hundimiento al Lmite y su secuencia de
desarrollos....28
Figura 2.9: Estado tensional en Panel Caving con Hundimiento Avanzado al lmite..28
FIGURAS DEL CAPTULO III: DESCRIPCIN DE LOS LINEAMIENTOS DE PLANIFICACIN
Figura 3.1: Esquema del proceso de planificacin largo plazo de un Panel Caving...29
Figura 3.2: Simulacin del proceso de dilucin mediante trazadores....33
Figura 3.3: Ejemplo proceso de dilucin.....33
Figura 3.4: Mezcla de la extraccin.......34
Figura 3.5: Representacin del punto de entrada de dilucin (PED).......35
Figura 3.6: Nemotcnica del modelo de Laubscher.........36
Figura 3.7: Ejemplo de clculo, dilucin de Laubscher.......37
Figura 3.8: Pronstico precio del cobre mediano plano.....38
Figura 3.9: Pronstico precio del cobre mediano plano a largo plazo........39
Figura 3.10: Representacin de la seleccin de la altura de columna extrable en nmero de
bloques..44
Figura 3.11: Representacin grfica de las etapas de un plan de produccin.....47
Figura 3.12: Malla de extraccin tipo cuadrada.48
Figura 3.13: Malla de extraccin tipo teniente....48
Figura 3.14: Malla de extraccin tipo Henderson..49
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FIGURAS DEL CAPTULO IV: DESCRIPCIN DE LINEAMIENTOS GEOMECNICOS
Figura 4.1: En el esquema de la figura de la izquierda, situacin de Caving Inicial o Virgen. En el
esquema de la figura de la derecha, situacin Caving Conectado en que la respuesta ssmica
del macizo rocoso es ms favorable.53
Figura 4.2: Proceso estndar que genera la sismicidad inducida por la minera.54
Figura 4.3: Esquema general para el surgimiento de actividad ssmica relevante que podra
derivar en un estallido de roca.......55
Figura 4.4: Esquema ilustrativo de mecanismos para la generacin de Colapsos.56
Figura 4.5: Sobre-excavacin en NH en sector Ten 3 Isla de Mina El Teniente, CODELCO
Chile...58
Figura 4.6: Sobre-Excavacin de bloques controlados estructuralmente en interseccin Drift-
Zanja, Sector Ten 3.59
Figura 4.7: Esquema ilustrativo con parmetros asociados al fenmeno de Subsidencia y de la
morfologa del crter. Tomado de Pardo C., Subsidencia en Mina El Teniente,1999..61
Figura 4.8: Panel Caving con Hundimiento con Convencional.63
Figura 4.9: Representacin tridimensional de la zona de convergencia, Ten 4 Sur e Islas..63
Figura 4.10: Actividad ssmica sector Ten 4 Sur (2001)...64
Figura 4.11: Actividad Ssmica Ten 4 Sur (2006)...65
Figura 4.12: Actividad ssmica mensual de Enero 2001 a Diciembre de 2006, Pilar Nudo Isla.65
Figura 4.13: Actividad ssmica relevante (Mw>1.0) de Enero 2001 a Diciembre de 2006, Pilar
Nudo Isla...66
Figura 4.14: Energa media generada por actividad ssmica relevante (Mw>1.0) de Enero 2001 a
Diciembre de 2006, Pilar Nudo Isla....67
Figura 4.15: Volumen aparente (deformacin ssmica) en Pilar Nudo Isla en 2003 y 2004
respectivamente..68
Figura 4.16: Fracturas y cambios en los lmites del crter en Pilar Nudo Isla en Noviembre
2006....69
Figura 4.17: Seccin SE-NO, representando flujo de esfuerzos en Pilar Nudo Isla y la
actividad ssmica asociada (efecto alta montaa, ao 2006).....70
Figura 4.18: Zona de quiebre y concentracin ssmica en Pilar Nudo Isla, Agosto de 2006.70
Figura 4.19: Sector Sub 6 a Junio de 1996..78
FIGURAS DEL CAPTULO V: ANLISIS DEL CASO ESTUDIO
Figura 5.1: Representacin ilustrativa (perfil oeste-este) del caso a analizar con la condicin de
caving para ambas alternativas de secuenciamiento (desde caving virgen y desde caving
conectado)....80
Figura 5.2: Participacin de recursos del modelo por categora......81
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Figura 5.3: Isomtrica Modelo de Bloques con Tipos de Recursos........82
Figura 5.4: Isomtrica Modelo de Bloques con Recursos Medidos e Indicados......82
Figura 5.5: Histograma de Leyes de Cobre.....84
Figura 5.6: Curva Tonelaje Ley Cobre Total....85
Figura 5.7: Histograma de Leyes de Cobre con recursos medidos.....86
Figura 5.8: Curva Tonelaje Ley Cobre Total con recursos medidos....87
Figura 5.9: Histograma de Leyes de Cobre con recursos medidos e indicados......87
Figura 5.10: Curva Tonelaje Ley Cobre Total con recursos medidos e indicados...88
Figura 5.11: Histograma de Leyes de Molibdeno..89
Figura 5.12: Curva Tonelaje Ley Molibdeno....89
Figura 5.13: Histograma de Leyes de Arsnico.90
Figura 5.14: Curva Tonelaje Ley Arsnico...91
Figura 5.15: Histograma de Frecuencia de Densidades......92
Figura 5.16: Pronostico de precios de commodities (Fuente: Consensus)...94
Figura 5.17: Histograma de frecuencia realizado a los Ingresos por Bloque....95
Figura 5.18: Histograma de frecuencia realizado a los Costos por Bloque...96
Figura 5.19: Histograma de frecuencia realizado a los Beneficios por Bloque....97
Figura 5.20: Modelo de Bloques del Estudio con Leyes por bloques..98
Figura 5.21: Modelo de Bloques del Estudio con Leyes por bloques sobre ley 0.3 %Cu..98
Figura 5.22: Perfil Este-Oeste en Y= 4215 de Leyes por Bloques.....99
Figura 5.23: Perfil Este-Oeste en Y= 4355 de Leyes por Bloques ..100
Figura 5.24: Perfil Este-Oeste en Y= 4485 de Leyes por Bloques ..101
Figura 5.25: Beneficio Total Por Cotas.....102
Figura 5.26: Beneficio Total acumulado por Cotas...102
Figura 5.27: Planta 2,025.5 con Beneficios Mximos extrables por columna107
Figura 5.28: Isomtrica de Altura de Columnas mximas extrables vista 1...108
Figura 5.29: Isomtrica de Altura de Columnas mximas extrables vista 1...108
Figura 5.30: Tendencia de la razn entre la altura de la columna (H) y el ancho (B) de la
envolvente. (Tomado de Current practices and trends in cave Mining, Massmin 2004)....109
Figura 5.31: Planta envolvente de extraccin seleccionado110
Figura 5.32: Tendencia de la razn entre el largo (L) y el ancho (B) de la envolvente. (Tomado de
Current practices and trends in cave Mining, Massmin 2004)...111
Figura 5.33: baco de Laubscher (modificado por Karzulovic, 1999)...112
Figura 5.34: Beneficio Proporcional por tonelada de columna...113
Figura 5.35: Beneficio Proporcional por altura de columna....114
Figura 5.36: Isomtrica de Altura de Columnas extrables suavizadas.116
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Figura 5.37: Niveles de produccin y correspondientes reas agotadas por ao por mtodo
agotamiento continuo.118
Figura 5.38: Produccin por periodo (aos) Simulacin 1 caso caving virgen......121
Figura 5.39: reas del plan de produccin Simulacin 1 caso caving virgen. ..122
Figura 5.40: Velocidades de Extraccin Simulacin 1 caso caving virgen.....122
Figura 5.41: Leyes Medias de Molibdeno por Periodo Simulacin 1 caso caving virgen....123
Figura 5.42: Leyes Medias de arsnico por Periodo Simulacin 1 caso caving virgen124
Figura 5.43: Participacin de recursos y reservas por periodo del plan caso caving virgen.....124
Figura 5.44: Produccin por periodo Simulacin 2, caso caving virgen..125
Figura 5.45: reas del plan de produccin Simulacin 2 caso caving virgen........126
Figura 5.46: Velocidades de Extraccin Simulacin 2 caso caving virgen.....126
Figura 5.47: Leyes Medias de Molibdeno por Periodo Simulacin 2 caso caving virgen127
Figura 5.48: Leyes Medias de arsnico por Periodo Simulacin 2 caso caving virgen...127
Figura 5.49: Participacin de recursos y reservas por periodo del plan caso caving virgen.128
Figura 5.50: Incorporacin de columnas por periodo. Secuencia desde el N-O........128
Figura 5.51: Agotamiento de columnas por periodo. Secuencia desde el N-O......129
Figura 5.52: Produccin por periodo Simulacin 1 caso caving conectado...130
Figura 5.53: reas del plan de produccin Simulacin 1 caso caving conectado....130
Figura 5.54: Velocidades de Extraccin Simulacin 1 caso caving conectado..131
Figura 5.55: Leyes Medias de Molibdeno por Periodo Simulacin 1 caso caving conectado....131
Figura 5.56: Leyes Medias de arsnico por Periodo Simulacin 1 caso caving conectado...132
Figura 5.57: Participacin recursos y reservas por periodo del plan caso caving conectado...132
Figura 5.58: Produccin por periodo Simulacin 2 caso caving conectado.......133
Figura 5.59: reas del plan de produccin Simulacin 2 caso caving conectado........133
Figura 5.60: Velocidades de Extraccin Simulacin 2 caso caving conectado.....134
Figura 5.61: Leyes Medias de Molibdeno por Periodo Simulacin 2 caso caving conectado....134
Figura 5.62: Leyes Medias de arsnico por Periodo Simulacin 2 caso caving conectado135
Figura 5.63: Participacin recursos y reservas por periodo del plan caso caving conectado...135
Figura 5.64: Incorporacin de columnas por periodo. Secuencia desde el N-E....136
Figura 5.65: Agotamiento de columnas por periodo. Secuencia desde el N-E......136
FIGURAS DEL CAPTULO VI: EVALUACIN ECONMICA DE LAS ALTERNATIVAS
Figura 6.1: Flujos de caja descontados acumulados CASO A....140
Figura 6.2: Anlisis de sensibilidad CASO A, proyecto puro..140
Figura 6.3: Flujos de caja descontados acumulados CASO B....141
Figura 6.4: Anlisis de sensibilidad CASO B, proyecto puro..142
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FIGURAS DEL CAPTULO VII: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Sin Figuras
FIGURAS DEL CAPTULO VIII: REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS
Sin Figuras
FIGURAS DEL ANEXO A: INFORMACIN DE TABLAS Y GRFICOS
Sin Figuras
FIGURAS DEL ANEXO B: INFORMACIN DE DISEO
Figura B.1: Perfil esquemtico de la disposicin de niveles en el caso estudio...157
Figura B.2: Malla de extraccin tipo Teniente 15x20 m.157
FIGURAS DEL ANEXO C: INFORMACIN DE LA EVALUACIN TCNICO-ECONMICA
Sin Figuras
FIGURAS DEL ANEXO D: PLANIFICACIN DEL ESPONJAMIENTO DE BATEAS Y SOCAVACIN
Figura D.1: Representacin del rea mnima a socavar....163
Figura D.2: Plan de produccin de esponjamiento de batea y socavacin de 20 (m) en rea
mnima de socavacin, CASO A......165
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NDICE DE TABLAS
TABLAS DEL CAPTULO I: GENERALIDADES Y PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Sin Tablas
TABLAS DEL CAPTULO II: MTODO PANEL CAVING Y SUS VARIANTES
Tabla 2.1: Mtodo de explotacin usado en distintas minas de El Teniente23
TABLAS DEL CAPTULO III: DESCRIPCIN DE LOS LINEAMIENTOS DE PLANIFICACIN
Sin Tablas
TABLAS DEL CAPTULO IV: DESCRIPCIN DE LINEAMIENTOS GEOMECNICOS
Tabla 4.1: Campo de esfuerzos Sector Ten 4Sur previo a la minera..63
Tabla 4.2: Resumen eventos ssmicos y estallidos de roca Pilar Nudo Isla(2001-2006)64
Tabla 4.3: Ratio Es/Ep de eventos ssmicos en Pilar Nudo Isla entre 2003 y 2006..67
Tabla 4.4: Reduccin de rea en Pilar Nudo Isla, entre 2001 y 2006....69
Tabla 4.5: Produccin y estallidos de roca relevantes en Ten Sub 6..76
Tabla 4.6: Velocidad extraccin mxima (tpd/m2) segn porcentaje de extraccin del 1rio
..77
TABLAS DEL CAPTULO V: ANLISIS DEL CASO ESTUDIO
Tabla 5.1: Parmetros de coordenadas X, Y, Z..83
Tabla 5.2: Dimensiones del modelo de bloques....83
Tabla 5.3: Parmetros estadstico Cobre Total (%)......84
Tabla 5.4: Parmetros Estadsticos de Recursos Medidos de Cobre Total...86
Tabla 5.5: Parmetros Estadsticos Molibdeno.....88
Tabla 5.6: Parmetros Estadsticos Arsnico....90
Tabla 5.7: Parmetros Estadsticos Densidad de Bloques.91
Tabla 5.8: Parmetros Estadsticos Recuperacin de los Bloques..92
Tabla 5.9: Parmetros Estadsticos Dureza de los Bloques......93
Tabla 5.10: Resumen Parmetros Econmicos Valorizacin de Reservas93
Tabla 5.11: Estadstica descriptiva Ingresos por bloque....94
Tabla 5.12: Estadstica descriptiva Costos por bloque...95
Tabla 5.13: Estadstica descriptiva Beneficios por bloque.....96
Tabla 5.14: Pisos potenciales con mejores de beneficios acumulados...103
Tabla 5.15: Resultado planes para pisos potenciales (Actualizacin @8%)...104
Tabla 5.16: Estadstica descriptiva Ingresos por bloque diluido....105
Tabla 5.17: Estadstica descriptiva Costos por bloque diluido...105
Tabla 5.18: Estadstica descriptiva Beneficios por bloque diluido....105
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Tabla 5.19: Resultados capacidad productiva propuesta segn Taylor...117
Tabla 5.20: Velocidades de extraccin en base a 197 (m) de altura total de primario.................118
Tabla 5.21: reas Proyectadas a Hundir iniciando secuencia por caving conectado.............120
Tabla 5.22: reas Proyectadas a Hundir iniciando secuencia por caving virgen..120
Tabla 5.23: Estadsticas del plan de produccin.121
TABLAS DEL CAPTULO VI: EVALUACIN ECONMICA DE LAS ALTERNATIVAS
Tabla 6.1: Parmetros econmicos a considerar para evaluacin econmica...139
Tabla 6.2: Resumen de Inversiones del Proyecto, CASO A.....139
Tabla 6.3: Indicadores econmicos del Proyecto, CASO A..139
Tabla 6.4: Resumen de Inversiones del Proyecto, CASO B.....141
Tabla 6.5: Indicadores econmicos del Proyecto, CASO B.....141
TABLAS DEL CAPTULO VII: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Sin Tablas
TABLAS DEL CAPTULO VIII: REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS
Sin Tablas
TABLAS DEL ANEXO A: INFORMACIN DE TABLAS Y GRFICOS
Tabla A.1: Plan de produccin final, caso secuencia desde caving virgen.....149
Tabla A.2: Plan de produccin final, caso secuencia desde caving conectado.....149
Tabla A.3: Simulacin de la extraccin secuencia iniciada por caving virgen...150
Tabla A.4: Simulacin de la extraccin secuencia iniciada por caving conectado...150
Tabla A.5: Datos Curva Tonelaje Ley Cobre ....151
Tabla A.6: Datos Curva Tonelaje Ley Cobre completo recursos medidos...151
Tabla A.7: Datos Curva Tonelaje Ley Cobre completo recursos medidos e indicados...152
Tabla A.8: Datos Curva Tonelaje Ley Molibdeno (%).152
Tabla A.9: Datos Curva Tonelaje Ley Arsnico (%)....153
Tabla A.10: Datos Histograma de densidad..153
Tabla A.11: Datos Histograma de recuperacin..154
Tabla A.12: Datos Histograma de dureza..154
Tabla A.13: Clculo tiempo de conexin del primario en rea mnima de socavacin.155
TABLAS DEL ANEXO B: INFORMACIN DE DISEO
Tabla B.1: Cota de los niveles a desarrollar en la explotacin....157
TABLAS DEL ANEXO C: INFORMACIN DE LA EVALUACIN TCNICO-ECONMICA
Tabla C.1: Contrato de venta para concentrado de cobre y molibdeno.......159
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14
Tabla C.2: Desglose de desarrollos proyectados verticales y horizontales....160
Tabla C.3: Equipos de minera subterrnea y caractersticas.....161
TABLAS DEL ANEXO D: PLANIFICACIN DEL ESPONJAMIENTO DE BATEAS Y SOCAVACIN
Tabla D.1: Informacin del rea mnima a socavar.....163
Tabla D.2: Parmetros de diseo de batea...164
Tabla D.3: Calculo tonelaje de extraccin 30% del esponjamiento, CASO A..164
Tabla D.4: Plan de produccin de esponjamiento de batea y socavacin, CASO A.165
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CAPTULO I
GENERALIDADES Y PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
1.1. Introduccin
Uno de los tipos de yacimiento que genera mayor inters por parte de las compaas son los prfidos
cuprferos dado que contienen grandes cantidades de mineral, aunque con menores leyes, y
diseminadas en el volumen del cuerpo. En respuesta a este tipo de yacimientos, cuando se
encuentran en profundidad, es que han sido desarrollado los mtodos de explotacin por hundimiento,
y en especfico cuando se explota en roca del tipo primaria (de mayor dureza y fragmentacin ms
gruesa) ha sido ampliamente utilizado el mtodo Panel Caving en sus distintas variantes, el cual
debe mitigar mltiples problemticas asociadas a las condiciones particulares del macizo rocoso, tanto
geolgicas, como geotcnicas, geomtricas y geomecnicas (GEO4).
Dentro de la estrategia del consumo de reservas son mltiples los parmetros que entran en juego y
que son materia de discusin para los planificadores. Dentro de estos parmetros estn los
incontrolables (distribucin de leyes, alturas de columna in-situ, presencia de cavidades existentes,
entre otros) y los controlables (punto de inicio y secuencia de explotacin, entre otros).
Considerando que la secuencia de explotacin corresponde al orden en el cual las columnas
mineralizadas comienzan a ser extradas a partir de la envolvente econmica (footprint), se debe tener
claro que sta considerar la mineralizacin, los sectores productivos contiguos en operacin o
agotados, la infraestructura, la altura de bloques (extrable in-situ), la dilucin, la seguridad a las
personas / equipos / infraestructura, la vida til, factores econmicos y lineamientos geomecnicos a
ser incorporados a la evaluacin econmica del proyecto. Es as como determinado un polgono de
reservas extrables es posible dirimir la manera en como este comenzar a ser consumido en trminos
de los parmetros antes mencionados.
En funcin de lo anterior, es que surge este estudio para buscar el escenario ms favorable de
secuenciamiento de explotacin que maximice la rentabilidad del proyecto, a travs de la
consideracin de los parmetros antes sealados, y bajo un concepto de administracin del riesgo
que sea tolerable (aceptado) para las personas, equipos e infraestructura asociada, con un fuerte
enfoque desde la geomecnica.
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1.2. Objetivos del estudio
1.2.1. Objetivo principal
Realizar una evaluacin tcnico-econmica de la secuencia de explotacin de un Panel Caving
convencional, bajo distintos escenarios geomecnicos y a partir de un mismo polgono de
reservas.
1.2.2. Objetivos especficos
Proponer una metodologa de trabajo o forma de abordar decisiones de secuenciamiento.
Consolidar antecedentes asociados a los lineamientos para secuenciamiento minero.
Analizar la viabilidad tcnico-econmica de la opcin de iniciar la extraccin desde sectores con
altas leyes pero con condiciones geomecnicas menos favorables.
Analizar la viabilidad tcnica-econmica de la opcin de iniciar la extraccin desde sectores con
bajas leyes pero con condiciones geomecnicas ms favorables.
Para cada una de las opciones antes mencionadas, considerar aspectos tcnicos y econmicos
que permitan mostrar las diferencias entre ambas bajo un concepto de evaluacin de proyectos.
Esto es, basado en ndices de rentabilidad (VAN, TIR, otro). En todo caso, considerando la
Seguridad de las personas-equipos-infraestructura como un aspecto que no es transable.
Evaluar el trade-off entre las dos opciones antes mencionadas (alta ley-mayor riesgo geomecnico
versus baja ley-menor riesgo geomecnico) y el impacto econmico que tendra en la etapa de
crecimiento de la produccin hasta alcanzar su rgimen (madurez de la operacin).
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1.3. Alcances y limitaciones del estudio
El presente estudio se considera un ejercicio de tipo acadmico, en el cual a partir de un modelo
de bloques que ha sido trabajado para representar un caso en el cual se debe tomar le decisin
de secuenciamiento, existan dos escenarios claros para iniciar la explotacin, uno desde buenas
leyes pero con condiciones geomecnicas menos favorables y otros con leyes menores pero con
geomecnica ms favorable.
El estudio abarca todo el trabajo desde validar el modelo de bloques, hasta generar un plan de
produccin para cada uno de los escenarios a desarrollar, con una mirada desde el punto de vista
de la geomecnica y con una evaluacin econmica de las opciones.
La limitacin del estudio es el hecho inherente de ser uno de tipo ejercicio, donde el mayor
aporte de valor es la forma en que se dirime la secuencia de explotacin, desde una mirada
geomecnica.
Se considera en el anlisis y evaluacin de este proyecto, los criterios ms utilizados y aceptados
como estndares de la industria minera nacional e internacional, para la determinacin de una
secuencia de explotacin (preparacin minera y operacin mina). Centrndose principalmente en
el criterio econmico y considerando lineamientos geomecnicos, a fin de mitigar riesgos
especficos asociados a inestabilidades por sismicidad inducida por la minera.
Se considera como principales fuentes de informacin los siguientes aspectos:
- Antecedentes geolgicos, geotcnicos, geomtricos y geomecnicos proporcionados a travs
de un modelo de bloques.
- Lineamientos geomecnicos para la planificacin minera.
- Antecedentes de proyectos similares a modo de benchmarks.
- Informacin de fuentes bibliogrficas disponibles (publicaciones, tesis de grado, entrevistas
con expertos).
La profundidad del estudio terico ser a nivel de Ingeniera Conceptual (Pre-factibilidad).
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1.4. Limitaciones del alcance
Se encuentra fuera del alcance de la presente tesis, el proceso mediante el cual se construye el
modelo de bloques correspondiente al yacimiento.
Se encuentra fuera del alcance de este trabajo determinar si el yacimiento pudiera tener viabilidad
tcnica y econmica de explotacin superior mediante rajo abierto, luego se asume que la mejor
alternativa es la explotacin subterrnea.
Se encuentra fuera del alcance de este trabajo la estimacin del punto de entrada de dilucin para
aplicar la metodologa de Laubscher.
Al mismo tiempo, no se considera tratar en el presente Trabajo de Ttulo la forma en que se
estableci el precio a largo plazo del cobre, al igual que los costos mina, planta, de fundicin
refinacin o de desarrollo.
No se contempla la realizacin de un diseo minero correspondiente a los casos de estudio,
anteriormente detallados, nicamente estimaciones de los metrajes de labores.
La realizacin de la evaluacin econmica de este trabajo, que finaliza el proceso de planificacin
estratgica de un Panel Caving, se considera una del tipo acadmica.
1.5. Metodologa de trabajo
La metodologa del anlisis realizado contempla las siguientes etapas:
Definicin del objetivo del trabajo:
-Definicin acabada sobre donde se dirige el anlisis, la forma y los resultados esperados
(entregables).
Recopilacin de antecedentes
-Solicitacin de informacin de profesionales, acadmicos y cualquier ente que pudo facilitar
informacin a modo de generar los input para el trabajo.
-A partir del modelo de bloques, se hizo los ajustes necesarios para que incluya toda la
informacin necesaria para resaltar el foco bajo anlisis que se pretende mostrar.
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Anlisis e interpretacin de la informacin
-De la informacin recopilada, se seleccion aquel material que result relevante y se orden
convenientemente para facilitar el entendimiento y desarrollo del trabajo.
-Se determin el polgono de reservas y se realizar la propuesta de secuenciamiento de
explotacin que se quiere evaluar para efecto del presente anlisis.
Anlisis y discusin de resultados
-Procesamiento de la informacin con las distintas herramientas y lineamientos involucrados a
modo de ser capaces de generar un plan que comprometa tonelajes, reas a incorporar, ritmos de
extraccin, leyes, categora de recursos y reservas del plan.
-Anlisis los impactos de las secuencias de explotacin contempladas.
Conclusiones y recomendaciones
-Elaboracin de un reporte final a modo de entregable de todos los anlisis y evaluaciones
desarrolladas con sus respectivas etapas.
1.6. Justificacin del estudio
Naturalmente cuando determinamos la secuencia de explotacin dentro de un polgono de reservas,
se busca los mejores beneficios para los primeros aos, a modo de impactar positivamente los ndices
de rentabilidad del proyecto. Pese a esto, existen lineamientos geomecnicos que permiten mitigar
riesgos asociados a inestabilidades (colapsos, estallido de rocas, cada de bloques, sobre-excavacin
de galeras, subsidencia), lo cual permite iniciar el Caving bajo un concepto de administracin del
riesgo geomecnico, que identifique y mitigue aquello que podran afectar a las personas, equipos e
infraestructura.
Considerando lo antes sealado, se presentan dos escenarios opuestos, uno que es iniciar la
explotacin en la zona de altas leyes con mayor riesgo geomecnico dado que se encuentra en caving
virgen y con mayor altura de columna insitu (en adelante llamado CASO A) y el otro, es iniciar la
explotacin en la zona de ms bajas leyes con mayor altura de columna insitu y menor riesgo
geomecnico en la zona contigua a un sector ya explotado que cuenta con caving conectado (en
adelante llamado CASO B)
Ambos escenarios se deben traducir a aspectos tcnicos y econmicos, que permitan realizar una
evaluacin bajo ndices de rentabilidad, para que el dueo del negocio minero tome la mejor decisin.
Es relevante sealar que la Seguridad de las personas, equipos e infraestructura no son transables en
el anlisis de ambos escenarios. De lo contrario, el proyecto no es sustentable.
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CAPTULO II
MTODO PANEL CAVING Y SUS VARIANTES (1) (2)
2.1. INTRODUCCIN
Los mtodos de explotacin por hundimiento pueden definirse como un conjunto de operaciones
mineras destinadas a cortar la base de sostenimiento del bloque o panel de mineral, asegurndose
que no queden puntos de apoyo, de tal forma que la base interior de dicho bloque o panel se
comporte como una viga simplemente apoyada y gracias a la accin de las fuerzas externas,
principalmente la gravitacional, produzcan una primera socavacin y posteriormente el desplome
completo del bloque o panel, de tal manera que los fragmentos de mineral generados debido al
progreso del hundimiento en altura puedan ser manejados y transportados de acuerdo al diseo
minero del sector productivo en cuestin.
Los mtodos han ido evolucionando de manera condicionada al medio en que se desarrollan, por
ejemplo, el cambio de mena secundaria a primaria se tradujo en cambios importantes en la
metodologa del hundimiento. En un principio el caving se utilizaba en mineral secundario, lo que
corresponde a un mineral ubicado en la porcin superior del yacimiento, el cual presenta una mayor
ley, menor rigidez, baja dureza y fragmentacin ms fina, comparado con la mena primaria ubicada a
mayor profundidad.
Posteriormente, el mtodo de Hundimiento por Bloques (Block Caving) usado en material secundario
dio paso al Hundimiento por Paneles (Panel Caving), desarrollado en material primario, el cual ha
evolucionado notablemente, existiendo una gama de variantes.
2.2. EL MTODO PANEL CAVING
El Panel Caving es un mtodo de explotacin masivo, donde se socava mediante perforacin y
tronadura la base de un panel de produccin, con un frente de avance comnmente llamado frente de
hundimiento o socavacin, que define el ingreso de rea a produccin y es planificado
coordinadamente con el rea que se va agotando. El diseo minero incluye un Nivel de Hundimiento o
Socavacin (UCL o Under Cut Level), un Nivel de Produccin (NP), un Sub-Nivel de Ventilacin
(SNV), un Nivel de Acarreo (NA) y un Nivel de Transporte (NT).
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Ventajas
Minera a gran escala.
Alta recuperacin de reservas (90% a 125%).
Alta tasa de produccin (10,000 a 45,000 TPD por sector).
Alta productividad (200 a 250 t/hombre-turno).
Mtodo con los menores costos de operacin (aprovecha la gravedad).
Permite el manejo de materiales mecanizado.
Permite una operacin estandarizada.
Desventajas
Las variantes de socavacin avanzada o de socavacin previa disminuyen la flexibilidad del
mtodo, ya que las distancias entre los frentes de socavacin, de construccin y de extraccin
deben mantenerse dentro de ciertos rangos (tpicamente la distancia entre los frentes de
socavacin y de extraccin no puede exceder de los 80 a 100m).
Requiere sincronizar adecuadamente todas sus fases (Desarrollo, Construccin, Socavacin,
Extraccin).
Los frentes de avance de gran extensin generan avances lentos de la socavacin, lo que afecta a
la infraestructura entorno del frente de socavacin.
Dependiendo de la variante del mtodo, se podra originar una concentracin importante de
actividades en una misma zona, lo que implica una interferencia operacional.
Alto costo de preparacin (el costo es mayor en el caso del panel caving con socavacin previa).
El control del tiraje es crtico para el xito del mtodo.
Presenta dilucin, tpicamente entre 20% y ms.
Riesgo de colapsos si la actividad minera (socavacin y extraccin) no es bien realizada.
Riesgo de ocurrencia de colgaduras, las que eventualmente pueden generar airblasts.
Riesgo de generar una excesiva sismicidad inducida, siendo el estallidos de roca su expresin
mxima, si la actividad minera (socavacin y extraccin) no es bien conducida (minera en roca
primaria).
Bajo ciertas condiciones existe el riesgo de ocurrencia de daos en los puntos de extraccin antes
del trmino de su vida operacional (ocurrencia excesiva de sobre tamaos, presencia de
estructuras desfavorablemente orientadas, extraccin poco regular, etc.). La experiencia a la fecha
indica que este riesgo seria mayor en el caso del mtodo convencional.
Alto costo de reparacin de pilares sobre-cargados en el NP.
Genera subsidencia a gran escala, lo que implica una interferencia sustancial hacia los niveles
superiores.
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La extraccin minera y especficamente el secuencia miento operacional de la explotacin, genera una
serie de cambios en la condicin geomecnica del macizo rocoso, entre lo ms importante est el que
se produce a nivel de esfuerzos principales, los que sufren paulatinos cambios tanto en magnitud
como en orientacin respecto de la posicin relativa al frente de socavacin. Por lo que el
desplazamiento del frente de socavacin genera una modificacin en la distribucin espacial de los
esfuerzos inducidos que afectan el entorno de las excavaciones, originando zonas diferenciables a
nivel de estados tensinales (Ver Figura 2.1), entre stas se distinguen las 3 zonas principales:
Zona de Pre-Minera: En esta zona el macizo rocoso se encuentra alejado de la minera asociada al
avance del frente de socavacin, por lo que no siente el efecto del frente de socavacin, por lo tanto,
el estado tensional y en s el macizo rocoso no son afectados por el efecto de la minera extractiva.
Zona de Transicin (o zona de Abutment Stress): Es la zona del macizo rocoso, en donde el
estado tensional presenta continuos cambios (en cuanto a magnitud y orientacin). En esta zona de
abutment la magnitud de los esfuerzos aumentan y adems stos rotan. Esto sucede, como
consecuencia del avance de la actividad minera y afecta notoriamente a la condicin geomecnica de
la roca.
Zona de Relajacin: En esta zona el marco rocoso se encuentra bajo zona hundida y fuera del efecto
generado por el frente de socavacin, en ella los esfuerzos han variado, lo cual es gratificado por una
disminucin paulatina del esfuerzo principal mximo y de confinamiento, pudiendo provocar esta
nueva condicin geomecnica el inicio del fracturamiento de la roca.
Figura 2.1: Estado del macizo rocoso.
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Una de las razones bsicas para la evolucin del mtodo de Panel Caving (en sus variantes), es que
en su secuencia operacional, la Zona de Transicin ubicada en la vecindad del frente de socavacin,
afecta la inestabilidad de las labores bajo su influencia como el NP y zonas bajo ste. Con el propsito
de mejorar esta condicin, se han desarrollado las variantes del mtodo, las cuales no eliminan la
Zona de Transicin pero si la alejan del frente de produccin, donde el personal y equipos transitarn
durante la vida til de la mina.
A la fecha se reconocen cuatro variantes de Panel Caving que son: El Panel Caving con Hundimiento
Convencional (la que utiliza en anlisis de esta trabajo), el Panel Caving con Hundimiento Previo, el
Panel Caving con Hundimiento Avanzado y finalmente el Panel Caving con Hundimiento Avanzado al
Lmite.
La Tabla 2.1, muestra los sectores productivos para el caso de Mina El Teniente que estn en mena
primaria y sus respectivos mtodos de explotacin:
Tabla 2.1: Mtodo de explotacin usado en distintas minas de El Teniente. (2)
2.3. PANEL CAVING CON HUNDIMIENTO CONVENCIONAL
Este mtodo presenta la siguiente secuencia operacional: (a) los desarrollos estn adelantados
respecto al frente de socavacin, a una distancia que depende de las caractersticas de cada sector
productivo, pero que usualmente vara entre 100 y 150 [m], las construcciones tambin estn
adelantadas respecto al frente de socavacin y evidentemente retrasadas respecto al frente de
desarrollo, a una distancia que depende de las caractersticas de cada sector productivo, pero que
usualmente vara entre 50 y 100 [m]; (b) la tronadura de zanja se efecta por delante del frente de
socavacin; (c) contina la fase de apertura de bateas, por lo tanto (d) el avance del frente de
socavacin va retrasado respecto a la preparacin. (Ver Figura 2.2)
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Figura 2.2: Vista perfil de Panel Caving Convencional y su secuencia de desarrollos.
2.3.1. PANEL CAVING CONVENCIONAL ESTADO TENSIONAL
En este mtodo los frentes hundimiento y de extraccin prcticamente coinciden. Las labores de Nivel
de Produccin estn desarrolladas por delante del frente de hundimiento, por lo que son afectadas por
la Zona de Transicin (abutment stress) que se forma adelante del frente de hundimiento
(esquematizada con flechas rojas verticales). Las trayectorias de los esfuerzos principales mayores
(indicadas con flechas negra en lnea punteada) afectan la zona del Nivel de Produccin que se ubica
adelante del frente de hundimiento, produciendo una primera degradacin del Crown-pillar y los
pilares del Nivel de Produccin, comprometiendo la estabilidad de las excavaciones (Ver Figura 2.3).
Posteriormente, la apertura de las bateas de extraccin aumentar el dao al macizo rocoso, el cual
ser finalmente afectado por un nuevo avance del frente de hundimiento.
Figura 2.3: Estado tensional en Panel Caving Convencional.
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2.4. PANEL CAVING CON HUNDIMIENTO PREVIO
Se caracteriza por desarrollar la socavacin antes de que se desarrollen las labores del NP y presenta
la siguiente secuencia operacional: (a) se desarrollan las labores del UCL; (b) se socava el UCL,
avanzando con el frente de socavacin hasta que ste se ubica a cierta distancia por delante de los
futuros frentes de extraccin y de preparacin; (c) se desarrollan todas las labores del NP, que ahora
se ubican bajo rea socavada; (d) se realiza la apertura de las bateas de extraccin, bajo rea
socavada; se inician las actividades de extraccin de mineral, a una cierta distancia de los frentes de
socavacin y de preparacin (Ver Figura 2.4).
Figura 2.4: Vista perfil de Panel Caving con Hundimiento Previo y su secuencia de desarrollos.
2.4.1. PANEL CAVING CON HUNDIMIENTO PREVIO ESTADO TENSIONAL
Esta variante del mtodo de panel caving busca alejar la Zona de Transicin del frente de extraccin,
y desarrollar todas las labores del Nivel de Produccin bajo rea socavada, de modo de lograr la
mxima seguridad operacional. Operacionalmente, el frente de socavacin va adelantado respecto al
frente de extraccin y las labores del Nivel de Produccin no se terminan de desarrollar ni se abren las
bateas hasta que se ubican bajo rea socavada y a cierta distancia detrs del frente de socavacin.
La Zona de Transicin se forma adelante del frente de socavacin (esquematizada con flechas rojas
verticales) y tiene un mucho menor efecto sobre las labores del Nivel de Produccin (el rea abierta es
mucho menor). Las trayectorias de los esfuerzos principales mayores (indicadas con flechas negra en
lnea punteada) no afectan el Nivel de Produccin. Adems, como la apertura de las bateas se
produce despus del paso del frente de socavacin, el dao final inducido en los pilares del Nivel de
Produccin es mucho menor que en el caso del Panel Caving Convencional. (Ver Figura 2.5)
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Figura 2.5: Estadio tensional en Panel caving con Hundimiento Previo.
2.5. PANEL CAVING CON HUNDIMIENTO AVANZADO
Este mtodo se caracteriza por desarrollar la socavacin adelantada respecto al desarrollo de las
zanjas y presenta la siguiente secuencia operacional: (a) se desarrollan las labores del UCL y slo
algunas labores de los niveles inferiores (calles en el NP); (b) se socaba el UCL, avanzando con el
frente de socavacin hasta que ste se ubica a cierta distancia por delante del futuro frente de
extraccin; (c) se desarrollan las restantes labores del NP, en el sector que se ubica ahora bajo rea
socavada; (d) se realiza la apertura de las batear de extraccin, bajo rea socavada; (e) se inician las
actividades de extraccin de mineral, a una cierta distancia de los frentes de socavacin y de
preparacin (Ver Figura 2.6).
Figura 2.6: Vista perfil de Panel Caving con Hundimiento Avanzado y su secuencia de desarrollos.
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2.5.1. PANEL CAVING CON HUNDIMIENTO AVANZADO ESTADO TENSIONAL
Esta variante del mtodo de panel caving tambin busca alejar la Zona de Transicin del frente de
extraccin. En ste el frente de hundimiento va adelantado respecto al frente de extraccin y algunas
labores del Nivel de Produccin estn desarrolladas por delante del frente de hundimiento, pero las
bateas no se abren hasta que se ubican bajo rea socavada y a cierta distancia detrs del frente de
socavacin.
La Zona de Transicin se forma adelante del frente de socavacin (esquematizada con flechas rojas
verticales) y tendr un menor efecto sobre las labores del Nivel de Produccin y bajo stas. Las
trayectorias de los esfuerzos principales mayores (indicadas con curvas de trazos) afectan la zona del
Nivel de Produccin que se ubica delante del frente de socavacin; sin embargo, como la apertura de
las bateas se produce despus del paso del frente de socavacin, el dao final inducido en los pilares
del Nivel de Produccin es menor que en el caso de Panel Caving Convencional (Ver Figura 2.7).
Figura 2.7: Estadio tensional en Panel Caving con Hundimiento Avanzado
2.6. PANEL CAVING CON HUNDIMIENTO AVANZADO AL LMITE
Esta nueva variante de Panel Caving, toma aspectos del Hundimiento Convencional y del
Hundimiento Previo. Al igual que en el Panel Caving Convencional, en ste la totalidad de los
desarrollos y construcciones del NP se realizan delante del frente de socavacin, y al igual que en el
Hundimiento Previo, se realiza una socavacin baja con incorporacin de la batea, detrs del frente de
socavacin.
Esta variante presenta la siguiente secuencia operacional: (a) se desarrollan las labores del UCL y las
labores de los niveles inferiores; (b) se socava el UCL, avanzando con el frente de socavacin hasta
que ste se ubica por delante del futuro frente de extraccin; (c) se realiza la apertura de las bateas de
extraccin, bajo rea socavada; (d) se inician las actividades de extraccin de mineral, a una cierta
distancia de los frentes de socavacin y de preparacin (Ver Figura 2.8).
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Figura 2.8: Vista perfil de Panel Caving con Hundimiento al Lmite y su secuencia de
desarrollos.
Otra de las aristas de esta gama de variantes, condicionada por el medio en que se desarrolla est el
Panel Caving con nivel de forzamiento, el cual se asegura el hundimiento en roca an ms
competente que la tradicional mena primaria.
2.6.1. PANEL CAVING CON HUNDIMIENTO AVANZADO AL LMITE ESTADO TENSIONAL
En esta variante los desarrollos y construcciones se ejecutan completamente delante del frente de
socavacin, excepto la apertura de bateas, que se hace bajo rea socavada mediante tiros largos
perforados desde el nivel de produccin. El desfase del frente de extraccin respecto al frente de
socavacin o losa es menor que en las otras variantes, donde la losa es de mayor tamao porque
requieren ms espacio para realizar los desarrollos y construcciones bajo sombra. Como resultado
de lo anterior, en esta variante se obtiene una franja de seguridad o distancia con fortificacin
definitiva tambin menor, lo que trae como consecuencia que la exposicin de las labores a la zona de
Abutment Stress sea menor, concentrando el dao en las labores de los niveles expuestos, dentro de
una franja ms reducida. Las trayectorias de los esfuerzos principales mayores afectan la zona del
Nivel de Produccin ubicado delante del frente de socavacin, degradando los pilares (Ver Figura 2.9).
Figura 2.9: Estado tensional en Panel Caving con Hundimiento Avanzado al lmite.
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CAPTULO III
DESCRIPCIN DE LOS LINEAMIENTOS DE PLANIFICACIN (3) (4) (5) (9) (10)
3.1. PROCESO DE PLANIFICACIN A LARGO PLAZO DE UN PANEL CAVING
El proceso de planificacin a largo plazo consta de mltiples etapas, en el presente captulo se explica
de manera genrica dichas etapas, comenzando por la valorizacin del modelo de bloques, pasando
por todas las etapas que conforman el proceso de planificacin del proceso a largo plazo, tal como la
simulacin de la dilucin, la definicin del nivel de hundimiento y la definicin de la altura extrable,
hasta llegar a la etapa final de dicho proceso, que es la evaluacin econmica del proyecto (Ver
Figura 3.1). Cada una de estas etapas es vital en la planificacin de una mina explotada mediante
Panel Caving, ya que a medida que se pasa cada una de estas etapas, se tiene mayor certeza sobre
las caractersticas ms relevantes del depsito y permiten traducir la informacin relativa a las leyes
minerales y tonelaje de mineral del yacimiento en indicadores econmicos relativos al proyecto, tal
como el Valor Neto Presente o VAN, la Tasa Interna de Retorno o TIR, entre otros indicadores, que
finalmente permiten tomar decisiones correctas.
Figura 3.1: Esquema del proceso de planificacin largo plazo de un Panel Caving.
Modelo de bloques
Simulacin de Dilucin
Valorizacin
Definicin Piso UCL
Definicin envolvente
Alturas extraibles
Tasa de produccin
Secuencia extraccin
Plan de produccin
Diseo Minero
Inversiones, costos e ingresos
Evaluacin Econmica
Economa
Medio Ambiente
Ambien
Tecnologa
Recursos
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3.2. El MODELO DE BLOQUES
La bsqueda de un nuevo yacimiento utiliza diversas tcnicas para su definicin, geofsica,
geoqumica, entre otras, pero para confirmar la existencia de yacimientos y definir con un grado mayor
de confianza sus caractersticas es que se realizan sondajes exploratorios, los cuales a su vez puede
ser por aire reverso (esta tcnica se utiliza en las primeras etapas de la perforacin, donde la prioridad
es establecer qu minerales se encuentran en la roca y su ley) o diamantina con recuperacin de
testigo (se utiliza en una etapa posterior a la perforacin con aire reverso, ya que al recuperar un
testigo de roca, entrega una mayor de informacin sobre el yacimiento, como por ejemplo tipos de
estructuras, o el relleno de las mismas).
Finalizada la campaa de sondajes, se recopila la informacin, donde mediante la interpretacin de
los gelogos es posible construir un modelo de bloques, que con ayuda de la geoestadtica permite
extrapolar la informacin de los sondajes a cada bloque del modelo, mediante tcnicas como el
inverso de la distancia, el mtodo de los polgonos o Kriging.
El modelo representa la informacin correspondiente al yacimiento, mediante un ordenamiento
tridimensional de los bloques, donde cada uno de ellos cuanta con atributo con informacin como:
Coordenadas: corresponden a la una designacin mediante nmeros que se utiliza para sealar
ubicacin de un bloque, con respecto a un eje tridimensional. Comnmente las coordenadas de un
bloque se encuentran referidas a su centroide, y permiten la individualizacin del mismo, ya que
en un mismo modelo de bloques no existen dos bloques con exactamente las mismas
coordenadas.
Leyes minerales: se considera ste como uno de los atributos ms relevantes de la informacin
del modelo de bloques, ya que en base a esta es que se realizar el proceso de planificacin
estratgica y finalmente se tomar la decisin si el proyecto es o no factible desde el punto de
vista econmico. El modelo de bloques puede contar con la informacin sobre leyes minerales de
ms de un elemento, dependiendo del yacimiento. Es un hecho comn que un yacimiento
presente ms de un elemento de inters, presentndose en un mismo modelo de bloques por
ejemplo Cobre y Molibdeno o Cobre, Oro y Plata.
Impurezas: se considera impurezas a aquellos minerales o elementos qumicos que acompaan
de forma indisoluble a los minerales de inters econmico, y que al ser explotado el mineral o
cuando el mismo atraviesa aquellos procesos que permiten su concentracin, las impurezas
generan cierto perjuicio, tal como el arsnico o el antimonio. Es sabido, que incluso en algunos
casos, ciertos sectores de un yacimiento no son factibles de ser explotados debido al nivel txico
que alcanzan la presencia de estas sustancias.
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Litologa: esta informacin es relevante dentro del modelo de bloques, ya que pueden conformar
distintos dominios geolgicos, los cuales pueden presentar desde distinta resistencia hasta distinta
concentracin de minerales, como es el caso de la mina El Teniente, en donde en la roca de tipo
brecha, no existe presencia de minerales de cobre.
Densidad: por lo general se asocia a las litologas presentes, sin embargo, puede variar de
bloque a bloque, pero con una dispersin menor si se considera el valor promedio de las
densidades del yacimiento.
Dureza o Work Index: corresponde a un parmetro que indica la dureza de cierto tipo de roca,
relacionndolo con la energa requerida en operaciones de chancado, para reducir el tamao de
las colpas de roca.
Informacin geotcnica: es importante conocer la informacin geotcnica, ya que las fracturas
por metro que presente el macizo rocoso adems de influir en la estabilidad del mismo, en la
fortificacin a ser utilizada con el fin de evitar siniestros geomecnicos, incluso puede influir en la
decisin del mtodo de explotacin ptimo a utilizar. Adems de la fracturas por metro que posee
el macizo rocoso, por lo general se informa tambin el ndice RQD o el ndice RMR, con el fin de
establecer la calidad de la roca, en una primera instancia.
Informacin metalrgica: tal como la recuperacin, el consumo de cido, entre otros. La
recuperacin metalrgica es uno de los parmetros que permite la estimacin del fino que se
generar en la explotacin del yacimiento.
Categorizacin de los recursos: corresponde a la categorizacin impuesta al recurso, de
acuerdo a la informacin sobre su continuidad y caractersticas. Segn el Cdigo JORC, publicado
por el Instituto de Ingenieros en Minas, el recurso minero es una concentracin u ocurrencia de
material natural, slido, inorgnico, u orgnico fosilizado terrestre de tal forma, cantidad, y calidad
que existe una razonable apreciacin acerca de su potencial tcnico-econmico. La localizacin,
tonelajes, contenidos, caractersticas geolgicas, y el grado de continuidad de la mineralizacin es
estimada, conocida, o interpretada a partir de especficas evidencias geolgicas, metalrgicas, y
tecnolgicas ... De acuerdo al grado de confiabilidad existente, los recursos se clasifican en
Medidos, Indicados, e Inferidos. A continuacin se describen cada uno de ellos.
- Recurso Inferido: es aquella porcin del recurso minero para el cual las estimaciones de tonelaje
y ley estn afectas en exactitud y precisin debido a muestreos fragmentarios, limitados, y a
percepciones asumidas sobre su continuidad geolgica, y a extrapolaciones de carcter ms bien
subjetivo sobre la naturaleza de los controles de la mineralizacin. Debido a las incertidumbres
asociadas con el Recurso Inferido no existe certeza de que todo este mineral o una porcin de l
se convierta, en definitiva, a la categora de recurso indicado o recurso medido como resultado de
un reconocimiento adicional.
-
32
La confiabilidad en la estimacin de estos recursos es insuficiente para garantizar una aplicacin
significativa de parmetros tcnicos y econmicos asociados con ellos o para posibilitar una
evaluacin sobre su viabilidad econmica a fin de informarla sustentada y pblicamente. Por lo
mismo, se debe tener un cuidado muy especial al incluir, en forma apropiada, eventual, limitada, y
plenamente identificada el recurso inferido en anlisis de tipo econmico.
- Recurso Indicado: es aquella porcin del recurso minero para el cual tonelaje, densidades, leyes,
caractersticas geolgicas, geometalrgicas, y geotcnicas han sido estimadas y caracterizadas
con un razonable nivel de confianza. Razonable significa, en este caso, la apreciacin equivalente
que dos o ms observadores independientes puedan otorgar a un parmetro de inters
seleccionado utilizando la misma base de informacin. Estas caracterizaciones y estimaciones
estn basadas en reconocimientos, muestreos, y anlisis realizados en lugares representativos de
la mineralizacin origen de esos recursos. Estos lugares generan una malla de informacin tal que
la continuidad y caracterizacin geolgica as como el contenido de metal puede ser estimado con
un aceptable grado de confiabilidad. Aceptable, en este caso, explicita variaciones de esas
caractersticas que resultan en una desviacin mxima (por ejemplo, en el caso del cobre una
desviacin menor al 7% anual) en los contenidos de un plan minero a un nivel de confianza
determinado (por ejemplo, 90%). La estimacin del recurso indicado debe ser de tal calidad que le
permita sustentar escenarios productivos alternativos preliminares los cuales puedan servir de
base para una toma decisional significativa acerca del escenario ms promisorio desde el punto
de vista tcnico-econmico.
- Recurso Medido: es aquella porcin del recurso minero para el cual tonelaje, densidades, leyes,
caractersticas geolgicas, geometalrgicas, y geotcnicas han sido estimadas y caracterizadas
con un significativo nivel de confianza. Significativo, en este caso, explicita variaciones de esas
caractersticas que resultan en una desviacin mxima (por ejemplo, en el caso del cobre una
desviacin menor al 7% trimestral) en los contenidos de un plan minero a un nivel de confianza
determinado (por ejemplo, 90%). Estas estimaciones y caracterizaciones estn basadas en
reconocimientos detallados, confiables, y verificables y en anlisis y pruebas representativas
ubicadas de acuerdo a una malla de informacin tal que la continuidad de leyes y de
caractersticas geolgico-metalrgicas permite su validacin. Esta categora requiere un alto nivel
de confianza en la interpretacin geolgica, en los controles de la mineralizacin, en el tipo de
litologa, alteracin, y mineralizacin, y en la definicin de sus unidades geometalrgicas. La
confianza en este tipo de recurso es tal que permite la aplicacin de conceptos tcnicos y
econmicos para la evaluacin de la viabilidad econmica de esos recursos.
-
33
3.3. EL PROCESO DE DILUCIN
Es un proceso de mezcla de materiales, donde el material de inters o mineral es contaminado con
material colindante in situ o estril, debido a la extraccin del mineral a travs de los puntos de
extraccin; por lo general este fenmeno natural tiene como efecto un aumento de tonelaje y una
disminucin en las leyes minerales. (En la figura 3.2 se puede observar el concepto de la mezcla de
materiales, que tiene lugar al comenzar la extraccin de mineral, desde la base de la columna).
Figura 3.2: Simulacin del proceso de dilucin mediante trazadores.
A modo ilustrativo (Ver Figura 3.3), si tenemos una columna de mineral la cual presenta una textura
gruesa y posee una ley de 1,5% de Cu en estado in situ; sobre sta columna existe estril de textura
fina y grano de tamao pequeo, una vez se comience a extraer mineral de la columna a travs de los
puntos de extraccin ubicados en la base de la misma, como es de esperarse ste material ms fino,
al comenzar la extraccin se mueve con mayor facilidad y rapidez que el material ms grueso y
comienzan un proceso de mezcla entre ambos materiales, con la consiguiente disminucin de la ley
de cobre apreciable al muestrear el mineral en el punto de extraccin.
Figura 3.3: Ejemplo proceso de dilucin.
Columna In Situ Columna con produccin iniciada
Ley esperada
en esta zona
es 1.5 % Cu
Ley esperada
en esta zona
es 0.9 % Cu
Material Fino
Extraccin
-
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En el proceso de dilucin influyen numerosas variables, tales como lo son:
Mtodo minero y tamao de los equipos.
Variabilidad de la ley en los lmites del cuerpo mineralizado.
Geometra y continuidad de la mineralizacin.
Ritmos de extraccin.
Dimensionamiento de los caserones, tales como radio hidrulico, RQD, dimensionamiento de
pilares.
3.3.1. MTODO DE DILUCIN DE LAUBSCHER
En el ao 1990, Laubscher estableci varias reglas que pueden ser aplicadas para simular el proceso
de mezcla que sufrir un bloque in situ, con la idea de predecir de mejor manera las leyes que se
obtendrn durante la extraccin de la columna de mineral. No es factible que el material en la columna
mineralizada sea extrado de forma ordenada, tal como estn dispuestos los bloques que la
conforman, pues tiende a mezclarse su contenido. Es decir al momento de extraer un bloque
cualquiera de la columna in situ, lo que realmente se est extrayendo es slo un porcentaje de ste, y
que el resto corresponde tanto a material de bloques inferiores, como de bloques superiores. En la
Figura 3.4, el bloque 5 muestra su composicin al momento de su extraccin.
Figura 3.4: Mezcla de la extraccin
-
35
El modelo de mezcla propuesto por Laubscher, permite determinar de manera sencilla la composicin
esperada de cada bloque a extraer. El modelo es lineal, de un slo parmetro conocido como el punto
de entrada de la dilucin (PED). Este parmetro hace referencia al porcentaje de extraccin de la
columna de mineral, en que material estril llega a la base de la columna, como se aprecia en la
Figura 3.5.
En teora, el PED simboliza la velocidad de mezcla de las partculas dentro de la columna, y
depende de las propiedades de estas, tal como su forma, rugosidad, altura, entre otros.
Figura 3.5: Representacin del punto de entrada de dilucin (PED)
La nemotcnica del modelo para diluir una columna es la siguiente:
Se generan rectas abatidas para cada altura de extraccin, donde el punto de la izquierda coincide
con el punto de entrada de dilucin para dicha altura y el punto de la derecha corresponde al
complemento.
Las reas generadas sobre cada bloque son proporcionales al aporte del bloque original sobre el
bloque diluido.
Todos los bloques se diluyen, incluso los ubicados bajo el punto de entrada de dilucin.
-
36
En la Figura 3.6, se representa la forma en que se calculan las leyes diluidas, segn este mtodo.
Figura 3.6: Nemotcnica del modelo de Laubscher
En la Figura 3.7, se presenta un ejemplo de clculo de la dilucin. En la parte izquierda de esta figura
se aprecia la proyeccin de cada curva, similar a lo presentado en la figura anterior. En esta columna
se destacan dos bloques: uno en amarillo que corresponde al primer bloque, es decir corresponde a la
base de la columna y otro, en color celeste, que corresponde al cuarto bloque de la columna. Estos
bloques son ampliados en el lado izquierdo de la figura, donde se incluye la participacin de cada uno
de los bloques en la definicin de la ley diluida de stos. El bloque amarillo es subdividido en tres
reas, por lo que su ley final estar compuesta por la ley ponderada de los bloques originales 1, 2 y 3
de la columna. Del mismo modo, la ley del bloque cuarto queda definida por las leyes in-situ de los
bloques 2 al 9.
-
37
Figura 3.7: Ejemplo de clculo, dilucin de Laubscher.
3.4. VALORIZACIN DEL MODELO DE BLOQUES
La valorizacin del modelo de bloques se lleva a cabo considerando los ingresos asociados a cada
bloque (por producto y subproducto) y los costos asociados a la extraccin del bloque, tales como el
costo mina, costo planta, costo de fundicin y refinacin, adems de los costos de inversin asociados
a cada bloque y el costo de desarrollo asociado a cada columna a ser extrada. En base a estos datos
se procede a calcular el beneficio segn la informacin perteneciente a cada bloque.
Para calcular los ingresos de cada bloque del yacimiento, se debe estimar en primer lugar el precio a
largo plazo que ser utilizado en el proyecto, que por lo general dista mucho del precio spot del
producto que ser vendido; la estimacin del precio a utilizar es una tarea difcil, ya que el cobre se
transa en la bolsa y por lo mismo su precio se puede ver afectado por mltiples factores.
Adems es importante considerar si existe ms de un mineral de inters, ya que existir un ingreso
asociado al producto y al menos un ingreso asociado al subproducto; en caso de que el yacimiento
posea dos minerales que aporten al ingreso en partes iguales, se les llamar coproductos.
B4 diluido
B1 diluido
-
38
En la valorizacin del modelo de bloques se debe considerar desde los costos asociados a la
construccin de labores de acceso o labores que servirn para la extraccin del mineral, hasta
aquellos costos asociados al producto final tal como lo son los costos asociados a la fundicin,
refinacin o incluso el costo de venta o gastos administrativos asociados a la venta del producto final.
3.4.1. INGRESOS
Para estimar el beneficio propio de cada bloque, se evala en primera instancia el ingreso, y teniendo
en cuenta si adems del cobre como producto principal del yacimiento, existe otro mineral que pueda
aportar su ingreso al ingreso total por bloque, como puede ser molibdeno, plata o incluso oro. Tanto
los ingresos se pueden calcular para producto como para subproducto, de la manera que se muestra
a continuacin.
metal "i" = "i" "i" ""
Tonelaje: Tonelaje asociado al bloque, en toneladas.
Ley: Ley del producto o subproducto, en tantos por uno.
Recuperacin: Recuperacin del producto o subproducto en tanto por uno.
Para calcular el ingreso que aporta cada bloque, se requiere conocer parmetros propios de modelo
de bloques, tal como lo son la ley mineral, la recuperacin metalrgica, y el tonelaje de cada bloque y
el precio del metal; ste ltimo parmetro es el ms difcil de estimar.
El precio es de difcil estimacin, ya que como es sabido, el cobre es un commodity, es decir es una
sustancia que se transa en la bolsa y que se caracteriza por las grandes fluctuaciones en sus precios,
tal como se presenta en las Figura 3.8 y 3.9, para el mediano plazo y el largo plazo.
Figura 3.8: Pronstico precio del cobre mediano plano. (9)
-
39
Figura 3.9: Pronstico precio del cobre mediano plano a largo plazo. (10)
Debido a lo anterior es que la estimacin del precio a largo plazo resulta difcil, ya que el precio se
puede ver afectado por las proyecciones de demanda de pases como China, conflictos blicos o
incluso volatilidades en otros commodities como el petrleo que ha tenido una tendencia a la baja en
el ltimo periodo y ha arrastrado a los dems commodities.
3.4.2. COSTOS
Los costos fueron agrupados en un costo total, de la siguiente manera.
(
) = ( + + +
+ ) +
Costo mina: corresponden a todos aquellos costos relacionados con la extraccin del mineral
desde la mina, tal como lo son la tronadura, la perforacin, el costo de transporte e insumos
necesarios, entre los cuales se encuentran luz, agua, aire comprimido.
Costo planta: corresponden a aquellos costos que son incurridos en el proceso de conminucin y
concentracin del mineral, insumos como luz, agua y reactivos son necesarios en esta etapa.
Costo fundicin o tratamiento de concentrado: para conocer este costo es necesario simular el
proceso de concentracin, de esta forma es posible estimar la cantidad de concentrado que es
producido en dicho proceso y dado que las toneladas extradas desde la mina son un dato de
conocido, se puede calcular la razn de concentracin . Se realiza este clculo, ya que el costo de
fundicin o tratamiento de concentrado se encuentra expresado en unidades monetarias por
toneladas de concentrado y se desea expresar en toneladas de mina.
-
40
=
Luego, el costo de fundicin est dado por:
($
) =
( $
)
(
)
Costo refinacin: al igual que el costo de fusin, se precisa conocer la razn de refinacin, ya
dicho costo se expresa en unidades monetarias por libras de cobre fino producido y se desea
expresar en trminos de unidad monetaria por tonelada de mina.
=
Luego, el costo de refinacin est dado por:
($
) =
($
)
(
) 2205 (
)
Costo inversin: corresponden a aquellos costos respectivos a la construccin de las labores
necesarias para realizar la extraccin del mineral, la construccin de la planta de concentracin,
instalaciones de superficie, entre otros. Para efectos de esta valorizacin se generalizo en
trminos unitarios en dlares la tonelada mina.
El concepto de penalidad se refiere a un descuento que se hace a los ingresos generados por el
mineral; esto se debe a que al realizar el proceso de concentracin del mineral de inters, se
encuentran asociados elementos considerados impurezas. Por ejemplo en el caso de Codelco, se
considera que se pagar una penalidad, por las impurezas existentes, correspondiente a 0.25 US$ por
cada 100 ppm de Arsnico sobre los 2,000 ppm. Tambin se considerar que la recuperacin del
Arsnico es de 80%.
-
41
=( )
Finalmente, el beneficio por cada bloque del modelo de bloques entregado por el cliente se defini
como:
Para bloques que presenten una ley de Arsnico superior a 2,000 ppm.
= Descuento por impureza
Para bloques que presenten una ley de Arsnico inferior a 2,000 ppm.
=
El costo de preparacin se aplica a todas las columnas pertenecientes al modelo de bloques, aunque
no todas las columnas evaluadas sern efectivamente extradas, la idea es que cada columna pague
su desarrollo y ver si aun con este cargo flotan en trminos de su futura extraccin.
3.5. SELECCIN DEL PISO DE HUNDIMIENTO
El piso de hundimiento corresponde al lmite inferior de las reservas. En una mina explotada mediante
Block o Panel Caving, sta describe la cota superior desde donde debe desarrollarse la infraestructura
necesaria para la extraccin minera, en otras palabras en esa cota se emplazar el nivel de
hundimiento.
La importancia en la determinacin de este parmetro, recae en que es uno de los antecedentes que
permite definir lo que sern las reservas, ya que desde este punto se realizarn los clculos o
simulaciones necesarias en pasos posteriores al proceso de planificacin a largo plazo de un Panel
Caving.
Cabe sealar que el proceso de obtencin del piso de hundimiento, al igual que varios de los
conceptos involucrados en este trabajo, es un procedimiento iterativo, en el cual se deben realizar
varias pruebas, con el objeto de ir obteniendo el valor que optimice y complemente la informacin
necesaria para un buen resultado. Adems, en esta rutina, muchas veces el planificador se encuentra
con restricciones no solamente tcnicas, sino restricciones impuestas por la empresa, como lo son
exigencias de produccin, o el consumir aquellas reservas que presenten mayores leyes, para as
obtener mayores ingresos.
-
42
Existen variadas formas de seleccionar el piso de hundimiento, las que van desde la visualizacin del
modelo de bloques correspondiente al yacimiento, mediante la utilizacin de algn software minero
hasta metodologas que emplean el concepto de beneficio marginal, para estimar aquella cota de la
columna mineralizada que otorga mayor beneficio total.
3.5.1. METODOLOGA UTILIZADA EN LA BSQUEDA DEL PISO DE HUNDIMIENTO
En esta seccin se explica la forma en que habitualmente se selecciona el piso de hundimiento,
independiente de la herramienta que se utilice, es decir, se busca explicar el procedimiento que se
lleva a cabo para encontrar la cota ptima en la cual se debera emplazar el nivel de socavacin, sin
dar importancia a la herramienta utilizada en este proceso, ya sea un software minero de ltima
generacin o a travs de la utilizacin de planillas Excel y macros.
Se establece a priori las cotas que se desean analizar como posible nivel de hundimiento, estas
cotas pueden ser seleccionadas mediante la visualizacin del modelo de bloques; luego se
procede a simular el proceso de dilucin de las leyes minerales, de acuerdo al nivel que se est
analizando.
Se valoriza el modelo de bloques correspondiente al yacimiento que se desea explotar, calculando
el ingreso y los costos asociados a cada uno de los bloques, obteniendo de esta manera el
beneficio econmico que aporta cada una de estas unidades bsicas cbicas.
En seguida se debe calcular el beneficio marginal de cada columna, con el fin de establecer
aquella cota de la columna en que el beneficio acumulado comienza a disminuir, es decir, aquel
punto en el cual agregar un bloque ms a la explotacin de la columna resulta en una prdida
econmica.
Se procede a seleccionar una envolvente econmica o un polgono de extraccin en funcin de
aquellas columnas que generan ganancias; en algunas ocasiones las empresas establecen un
beneficio de corte o un beneficio mnimo que debe aportar una columna para que se considere su
explotacin. ste beneficio de corte debe a lo menos considerar el costo de preparacin, el cual
considera aquellas tareas necesarias para construir los puntos de extraccin necesarios para
explotar una columna.
Se elabora una secuencia de explotacin de la envolvente econmica, asegurando la extraccin
en los primeros periodos de operacin de la mina de aquellos sectores que posean leyes ms
elevadas y de esta manera conseguir los primeros aos de explotacin, ingresos ms elevados en
proporcin a la capacidad de produccin que se tiene.
-
43
Se desarrolla un plan de produccin teniendo en consideracin las reservas correspondientes a
ese piso de hundimiento, la secuencia de explotacin y las reas a hundir por periodo. ste se
puede considerar como un plan de produccin preliminar, ya que el plan de produccin final se
realiza una vez que se ha decidido cul ser el nivel de socavacin de la mina.
En base a los planes de produccin preliminares es que se realiza una comparacin entre
diversos pisos de hundimiento, primero en base al metal recuperado en la simulacin de la
extraccin de mineral de cada posible piso de hundimiento.
Otro parmetro relevante en la seleccin del piso de hundimiento es el fino actualizado, ejercicio en el
cual se trata de simular el efecto del tiempo en el metal extrado de la mina, ya que no es lo mismo
vender cobre en un par de aos ms a vender cobre en 30 aos ms, en cuanto al momento de
realizar una evaluacin econmica de un proyecto. Adems es recomendable comparar los niveles de
produccin que se puede alcanzar, de acuerdo a las reservas existentes en cada nivel de posible piso
de hundimiento.
Cabe finalmente acotar que la valorizacin y acumulacin debe beneficios marginales por columna,
tiene una restriccin de altura mxima, la cual a su vez est en funcin de estimaciones de dao de
puntos de extraccin dada una cantidad de produccin que ha pasado por dicho punto.
3.6. DEFINICIN DE LA ENVOLVENTE ECONMICA
El footprint, envolvente econmica o polgono de reservas es aquel que delimita el sector a ser
explotado. Dentro esta envolvente econmica quedan aquellas columnas pertenecientes al modelo de
bloques que aseguren un mejor negocio; aquellos recursos mineralgicos que queden dentro de la
envolvente econmica, pasan a ser reservas.
Por lo general, para trazar la envolvente econmica, se suele establecer un beneficio de corte, es
decir, se establece un beneficio mnimo que cada columna debe aportar; para algunas empresas cada
columna que ser explotada debe asegurar desde el milln o dos millones de dlares, para ser
considerada dentro de la envolvente.
Cabe sealar que las columnas con beneficio econmico para el negocio y se consideren dentro de la
envolvente econmica, tienen un costo asociado que no se consider en la valorizacin inicial que se
realiz del modelo de bloques, este costo es llamado costo de desarrollo y se refiere a aquellos costos
incurridos en el proceso de apertura y fortificacin de los puntos de extraccin que permiten la
explotacin de una columna de mineral, es por lo anteriormente descrito que este costo no puede ser
atribuido a todas las columna pertenecientes al modelo de bloques, ya que aquellas columnas que no
generan aquel beneficio de corte exigido por la empresa, no sern explotadas y por lo tanto no sern
construidos sus respectivos puntos de extraccin.
-
44
3.7. ALTURA DE COLUMNA EXTRAIBLE
La altura de columna se define como la altura de extraccin medida desde el piso de hundimiento
hasta el bloque que aporta el mximo beneficio, de acuerdo a la Figura 3.10, a modo de ilustracin.
Figura 3.10: Representacin de la seleccin de la altura de columna extrable en nmero de
bloques. (Tomado de Tpico M. Subterrnea, Edgar Adam).
La determinacin de altura extrable se realiza para cada una de las columnas del modelo de bloques,
luego se puede generar una vista en planta con la informacin de la variable que se desee analizar,
esto es: nmero de bloques en altura, beneficios por columna, entre otros. Logrado la altura ptima
para cada columna, esta tendr un beneficio mximo asociado, el cual visto en planta permitir
realizar el trazado o dibujo de la envolvente horizontal, tambin denominada footprint, donde se busca
encerrar en ella los mximos beneficios para lo cual se debe considerar una cantidad significativa de
variables, no solo econmicas, sino tambin geomtricas, geomecnicas, entre otras.
Una vez definida la altura para cada una de las columnas esta se debe suavizar, de modo que las
columnas cercanas o aledaas no presenten diferencias significativas, que finalmente generan la
entrada temprana de dilucin. Normalmente se usa una altura mxima de 400 m (Flores y Karzulovic),
aunque hoy en da existen opiniones que tienden a aumentar este mximo a sobre los 500 m, con la
aplicacin del pre acondicionamiento. Por otra parte se considera una altura mnima de 100 m.
Importante resulta hacer un primer anlisis sin restringir las alturas de columnas a un valor mximo
(400 metros) a modo de vislumbrar si estamos castigando la altura, dado que podra existir la
oportunidad de desarrollar el proyecto en dos niveles.
-
45
3.8. TASA DE EXTRACCIN
La tasa de extraccin es un parmetro importante de la planificacin de Panel y/o Block Caving, que
mide la tasa o velocidad con que se extrae una columna de mineral, expresndose habitualmente en
unidades de t/m2-da m/da. La primera unidad de medida, corresponde al cociente entre el tonelaje
extrado por da (tpd) y el rea activa, utilizados para sacar la produccin, siendo una medida directa
de la productividad media del rea activa. La segunda unidad de medida, corresponde al valor anterior
(tpd/m2), dividido por la densidad media del material extrado, y mide la altura de columna que es
consumida diariamente de forma linear y vertical. Ambas denominaciones se utilizan en la industria
minera, siendo ms comn la primera. Cabe destacar que la velocidad de extraccin puede estar
referida a un punto de extraccin o a agrupaciones de estos mismos.
= ()
(2)
Por otra parte, la experiencia prctica indica que las velocidades de extraccin aumentan a medida
que el tiraje se encuentra en alturas mayores de la columna, condicin que en general se atribuye a
conminucin, a causa del flujo y trayecto en la columna, o tambin por la mayor proporcin de
diluyentes en la mezcla extrada.
A modo general los parmetros que definen la velocidad de extraccin son:
Fragmentacin: como se puede esperar, si el material presenta un tamao pequeo de
fragmentacin, se puede extraer con tasas de extraccin mayores que si la fragmentacin fuera
gruesa.
Esfuerzos: si el macizo rocoso se encuentra sometido a un campo de esfuerzos alto, y la tasa de
extraccin de mineral tambin es alta, existe mayor probabilidad de que ocurra un siniestro
geomecnico, tal como un estallido de roca. Es por esto que el monitoreo ssmico tiene un rol tan
importante en la minera subterrnea.
Equipos: a mayor tamao del balde del LHD hay posibilidad de alcanzar una mayor tasa de
extraccin.
Diseo minero: la geometra del layout y la distancia entre los piques de traspaso (ore passes),
contribuyen significativamente a la tasa de extraccin. En el caso de una mina que emplea una
malla de extraccin