1

Introducción a la Ingeniería de Minas

2011 - 1

GEOLOGÍA

2

¿Qué es la exploración minera?

Es la primera etapa del ciclo minero y consiste en la búsqueda y evaluación de recursos minerales.

El objetivo de la exploración es encontrar una nueva fuente de minerales o yacimiento que pueda ser explotado.

“Actividad que busca demostrar las dimensiones, posición, características mineralógicas, reservas y valores de los yacimientos minerales” (Ley General de Minería, D.S. 014-92-EM).

3

Cada mina fue un proyecto de exploración, sin embargo, no todos los proyectos de exploración llegan a ser minas, la gran mayoría de los proyectos de exploración no llegan a la fase de explotación.

La exploración involucra, generalmente, un alto riesgo económico, ya que los montos invertidos solo se recuperarán en caso de concretarse la explotación minera.

Es una etapa de inversión y por esto no esta sujeta al pago de impuestos a la renta, ni regalías mineras.

4

Índice de Éxito y Duración de la Exploración Minera

La tasa de éxito de la exploración minera, en áreas sin antecedentes de descubrimientos, es muy baja

De todos los proyectos de exploración que hayan descubierto yacimientos, se estima que solo 1 sobre 10,000 se convierte en mina.

Al principio de la exploración, las concesiones son grandes, a medida que la exploración avanza se va reduciendo y se va liberando parte de las áreas concesionadas

Si se llega a la etapa de explotación, el área de la mina es muy pequeña comparada con las concesiones originales que tuvo la etapa exploratoria

La exploración es un proceso largo, por lo general, una vez encontrado un yacimiento, pueden pasar entre 7 y 10 años hasta que la mina empieza entre en operación

5

Yacimientos según su Forma

1.- Yacimientos Masivos

2.- Yacimientos Tabulares

Mantos

Vetas

66

TIPOS DE YACIMIENTOS

Veta

Manto

Masivo

7

• POTENCIA : espesor

• MANTEO o BUZAMIENTO : inclinación con respecto a la horizontal

• CORRIDA : longitud

• RUMBO : dirección de corrida c/r a norte

• PROFUNDIDAD

PARAMETROS DE UN YACIMIENTO

8

Etapas de la Exploración Minera

Tres son las principales etapas de la Exploración

Cateo Prospección Exploración

9

Cateo

Actividad intuitiva Identificación de indicios de mineralización en el

campo (alteración, zonas con fuerte oxidación, anomalías de color, etc)

Toma de muestras de rocas/minerales)

10

Prospección

Actividad sistemática apoyada por equipos y metodologías propias para esta actividad

Reconocimiento geológico (cartografía geológica a escala distrital: 1:25,000; 1:10,000)

Muestreo referencial de rocas, suelos, sedimentos, etc.

Esta actividad no requiere del permiso del MEM u otra autoridad y son libres en el territorio nacional

Sin embargo existen algunas restricciones: concesiones de terceros, zonas de no admisión de denuncios, terrenos cercados o cultivados (salvo que se cuente con el permiso del propietario), zonas urbanas o de expansión urbana, zonas de reserva nacional, zonas arqueológicas, bienes de uso público.

11

Prospección

12

Exploración Bates & Jackson (1984) definen a la “Exploración” como la

búsqueda de depósitos minerales útiles (económicamente valiosos) o de combustibles fósiles.

Hartman (1987) diferencia estos términos por sus objetivos, así “Prospección” es el reconocimiento general de un yacimiento mineral y “Exploración” se enfoca en el reconocimiento detallado (evaluación y dimencionamiento) del yacimiento mineral.

La Ley General de Minería establece que esta actividad incluye la toma de muestras de rocas u otros de manera sistemática, cavado de zanjas o trincheras, perforación, estudios geofísicos y otros.

13

Técnicas/Métodos de Exploración

Técnicas geológicas Técnicas geofísicas Técnicas geoquímicas Métodos eléctricos Métodos magnéticos Métodos electromagnéticos Métodos gravimétricos Métodos radiométricos Método Sísmico Sensores Remotos Fotos Aéreas Perforación

14

Método geológico

El método geológico es un método directo de prospección o exploración respectivamente (levantamiento geológico y estructural en el terreno) y la base para todos los demás métodos

Se constituye del levantamiento geológico y estructural de la superficie, de los afloramientos y como posible del subsuelo (sondeos, minas) en el área de interés

El levantamiento geológico en el terreno está apoyado por los análisis petrográficos, mineralógicos y geoquímicos en el laboratorio y por estudios estadísticos de los datos estructurales obtenidos en terreno. Por medio del método geológico se logra un reconocimiento de un depósito mineral en lo que concierne su estructura, su petrografía y mineralogía y los procesos de formación del mismo.

En la prospección geológica una clasificación de los depósitos minerales es indispensable. La clasificación se basa en aspectos genéticos y económicos.

15

Métodos geofísicos

Los métodos geofísicos son métodos indirectos de prospección o exploración respectivamente

Por medio de ellos se puede identificar una anomalía geofísica. El término anomalía geofísica se refiere a una propiedad física de la

tierra, que en un volumen definido difiere apreciadamente con respecto a su valor común o normal correspondiente a esta área

En un caso favorable una anomalía geofísica corresponde a un depósito mineral

Una anomalía de gravedad puede ser causada por ejemplo por un depósito mineral de cromita o por un cambio lateral en la litología de una arenisca a una dunita

Si la anomalía geofísica detectada por un método geofísico está relacionada con un depósito mineral o con un otro fenómeno geológico o físico, se comprueba aplicando otros métodos de prospección como otros métodos geofísicos, el método geológico y el método geoquímico.

16

Métodos Geoquímicos La exploración geoquímica, también llamada Prospección

Geoquímica, es la aplicación práctica de los principios geoquímicos para la exploración minera

El objetivo específico es localizar nuevos depósitos de metales y no metales, o las acumulaciones de gas natural y petróleo, y localizar las extensiones de depósitos existentes, por el empleo de métodos químicos.

Los métodos usados involucran mediciones sistemáticas de uno o más elementos químicos o sus componentes, los cuales usualmente ocurren en pequeñas cantidades.

Las mediciones son hechas en rocas, sedimentos de arroyo, suelos, agua, vegetación o aire.

En ambos casos el objetivo es el mismo, esto es, encontrar algunas dispersiones de elementos o compuestos suficientemente arriba de lo normal y que son llamadas anomalías, las cuales pueden indicar mineralización o acumulación de hidrocarburos.

En todos los casos el factor principal es el reconocer algunos tipos de anomalías químicas las cuales podrían ser indicativas de mineralización de valor económico.

17

Métodos eléctricos

Se basan en el estudio de la conductividad (o su inverso, la resistividad) del terreno, mediante dispositivos relativamente simples: un sistema de introducción de corriente al terreno, y otro de medida de la resistividad/conductividad

Se utilizan para identificar materiales de diferentes conductividades: por ejemplo, los sulfuros suelen ser muy conductores, al igual que el grafito

También se utilizan mucho para la investigación de agua, debido a que las rocas que contienen agua se hacen algo más conductoras que las que no la contienen, siempre y cuando el agua tenga una cierta salinidad que la haga a su vez conductora.

18

Métodos magnéticos Basados en la medida del campo magnético sobre el terreno. Este

campo magnético como sabemos es función del campo magnético terrestre, pero puede verse afectado por las rocas existentes en un punto determinado, sobre todo si existen en la misma minerales ferromagnéticos, como la magnetita o la pirrotita

Estos minerales producen una alteración del campo magnético local que es detectable mediante los denominados magnetómetros

Principalmente el método magnético se aplica en las exploraciones mineras: La búsqueda de minerales magnéticos como magnetita, ilmenita

o pirotina. La localización de minerales magnéticos asociados con

minerales no magnéticos, de interés económico como minerales indicadores.

La determinación de las dimensiones (tamaño, contorno, profundidad) y estructuras de zonas mineralizadas cubiertas por capas aluviales o vegetales.

19

Métodos electromagnéticos

Tiene su base en el estudio de otras propiedades eléctricas o electromagnéticas del terreno

El más utilizado es el método de la Polarización Inducida, que consiste en medir la cargabilidad del terreno introducinedo una corriente eléctrica de alto voltaje en el terreno y al interrumpirse ésta se estudia cómo queda cargado el terreno, y cómo se produce el proceso de descarga eléctrica

Muy utilizado para prospección de sulfuros, ya que son los que presentan mayores cargabilidades

El método de la polarización inducida aplicado la primera vez el fin de la década 1940 ha sido utilizado frecuentemente en la búsqueda de depósitos de sulfuros diseminados. Durante la década 1960 se volvió el método más empleado de todas las técnicas geofísicas superficiales en la exploración minera

Otras técnicas: polarización espontánea, métodos magnetotelúricos, etc.

20

Métodos gravimétricos

Se basan en la medida del campo gravitatorio terrestre, que al igual que en el caso anterior, puede estar modificado de sus valores normales por la presencia de rocas específicas, en este caso de densidad distinta a la normal

El gravímetro es el instrumento que se emplea para detectar estas variaciones, que por su pequeña entidad y por la influencia que presentan las variaciones topográficas requieren correcciones muy detalladas, y por tanto, también muy costosas

Esta técnica ha sido utilizada con gran efectividad en la detección de cuerpos de sulfuros masivos en la Faja Pirítica Ibérica.

21

Métodos radiométricos Se basan en la detección de radioactividad emitida por el terreno, y se

utilizan fundamentalmente para la prospección de yacimientos de uranio, aunque excepcionalmente se pueden utilizar como método indirecto para otros elementos o rocas

Esta radioactividad emitida por el terreno se puede medir o bien sobre el propio terreno, o bien desde el aire, desde aviones o helicópteros

Los instrumentos de medida más usuales son básicamente de dos tipos: Escintilómetros (también llamados contadores de centelleo) o contadores Geiger. No obstante, estos instrumentos solo miden la radioactividad total, sin discriminar la longitud de onda de la radiación emitida

Más útiles son los sensores capaces de discriminar las distintas longitudes de onda, porque éstas son características de cada elemento, lo que permite discriminar el elemento causante de la radioactividad.

22

Método Sísmico

La transmisión de las ondas sísmicas por el terreno está sujeta a una serie de postulados en los que intervienen parámetros relacionados con la naturaleza de las rocas que atraviesan

De esta forma, si causamos pequeños movimientos sísmicos, mediante explosiones o caída de objetos pesados y analizamos la distribución de las ondas sísmicas hasta puntos de medida estratégicamente situados, al igual que se hace con las ondas sonoras en las ecografías, podemos establecer conclusiones sobre la naturaleza de las rocas del subsuelo

Se diferencian dos grandes técnicas diferentes: la sísmica de reflexión y la de refracción, que analizan cada uno de estos aspectos de la transmisión de las ondas sísmicas. Es una de las técnicas más caras, por lo que solo se utiliza para investigación de recursos de alto costo, como el petróleo.

23

SENSORES REMOTOS

Uno de los recursos relativamente novedosos de la geología es el uso de imágenes satelitales para observar diferentes rasgos y generalidades con ayuda de imágenes georeferenciadas en forma digital, con planos en 2D, estereoscópicas y en vistas 3D

Son sistemas de adquisición de información de la superficie terrestre, soportados sobre diferentes tipos de plataformas (terrestres, aéreas o satelitales), funcionan a través de la captura de la energía reflejada o radiada por la superficie, ya sea emitida por el sol (sensores pasivos) o por el mismo sensor (sensores activos)

Los productos que se obtienen al emplear estas herramientas son diversos y de diferentes especificaciones, entre ellos los más conocidos son las fotografías aéreas y las imágenes de satélite

Los datos obtenidos se emplean como herrmientas en las ciencias sociales, naturales, en la planeación, entre otros.

2424

ELECTROMAGNETISMO SISMOGRAFIA

POLARIDAD INDUCIDA EXPLORACION CON SONDAJES

PROSPECCIÓN GEOLÓGICA

25

Reconocimiento Aereo

Estudios Gravimétricosphoto by Sander Geophysics Ltd,

Canada

26

Exploración en Superficie y Subterránea

Trincheras Calicatas Perforación diamantina / RC Galerías Metalurgia Preliminar

27

Labores de Exploración en Superficie y Subterráneas

28

Trincheras

Es una técnica y/o método geológico de campo para investigar las características o propiedades del subsuelo, la cual consiste en una excavación superficial de 0,8 a 3metros de ancho o más, y de un (1) metro a 3,5 metros de profundidad, y longitudes variables.

Las trincheras geológicas se proyecta en el terreno perpendiculares a línea de fallao ramificación de la misma con un ángulo de proyección de 45° aproximadamente.

Esto último permite la identificación de las unidades litológicas afectadas,visualización del plano de falla, tipo de falla geológica, salto vertical y horizontal delmismo, entre otros.

29

Galerías

30

Perforación Diamantina

En la perforación diamantina se extrae un núcleo sólido cilíndrico o testigo desde la profundidad del pozo, para su examen en superficie.Su elemento clave es la broca diamantada, compuesta de diamantes industriales embutidos dentro de una matriz metálica. Durante la perforación la matriz se desgasta exponiendo los diamantes.La broca está montada en el extremo de una tubería de acero, la cual está conectada a una máquina de rotación.Se inyecta fluido de perforación en la tubería, para remover el sedimento del fondo del pozo, para enfriar y lubricar la broca y la tubería, para controlar presiones en el pozo, y para proteger la pared del pozo, evitando que este se derrumbe.

31

Perforación Diamantina

Las características más importantes del Fluido de perforación son:

• pH (7 a 9,5, pues fuera de esta zona aparece la floculación) • Agua libre • Densidad (de 1.2 a 1.4 g/cm3 ) • Viscosidad (de 30 a 70 centipoises) • Tixotropía (Propiedad del gel de pasar al estado líquido, al ser

agitado, volviendo al estado coloidal, cuando se deja en reposo)

3232

INTERPRETACION Y ESTIMACIÓN

3333

PERFORACION DE SONDAJES

34

Perforación Diamantina

Diámetros Estándar de Broca "Wire Line"

TamañoDiámetro Exterior Diámetro Interior

(taladro), mm (testigo), mm

AQ 48 27

BQ 60 36.5

NQ 75.8 47.6

HQ 96 63.5

PQ 122.6 85

35

Muestras de perforación

36

Perforación de Sondajes

37

Perforación Diamantina

38

Perforación RC

En la perforación por Circulación Reversa las esquirlas secas de la roca perforada viajan por dentro de la tubería para ser recuperadas en superficie con un ciclón. Un potente compresor de aire seca la roca del fondo del pozo, a la vez que activa un pistón neumático o martillo, el cual maneja la broca de acero-tungsteno de 5” a 8” de diámetro.Las máquinas perforadoras de RC pueden usan también agua para deducir el polvo, enfriar la broca y como ayuda para el transporte de las esquirlas hacia la superficie.El costo de perforación es menor al de la perforación diamantina.

39

Perforación RC

4040

INTERPRETACION Y ESTIMACIÓN

4141

• Según se avanza en la explotación del yacimiento, los tipos de minerales difieren.

• Ello afecta las condiciones del proceso metalúrgico

42

CICLO DE VIDA DE UNA MINA• EXPLORACION

• INGENIERIA DEL PROYECTO

- ESTUDIO TECNICO - ECONOMICO

- FINANCIAMIENTO

• ETAPA DE PRODUCCION

- DESARROLLO / PREPARACION

- EXPLOTACION

- PROCESAMIENTO MINERAL

• CIERRE DE OPERACIONES

43

PUESTA EN MARCHA

PERFIL

35% a 50% (aceptable ± 30%)

15% a 25%

5% a 10%

DESARROLLO PROYECTO

INGENIERIA CONCEPTUAL

INGENIERIABASICA

INGENIERIA DEDETALLE

CONSTRUCCION

PRUEBA DE COMPONENTES

Mayor Información

Mayor Costo

Menor Riesgo

Mayor Tiempo

Error aceptable >= 50%

PRODUCCION

44

ITEMES A CONSIDERAR

• Aspectos geológicos y geomecánicos

• Estimación de las reservas de mena

• Desarrollo de la mina• Explotación de la mina• Procesamiento de la mena• Estudios de mercado • Infraestructura del proyecto

- Aspectos fisiográficos- Recursos energéticos (e.e. y agua)- Mano de obra- Comunicaciones- Insumos

• Situación país- Estabilidad política y económica- Marco legal (laboral, ambiental, etc)

TECN-ECON

Y

FINANCIERO

45

EXPLORACION

CIERRE - REHABILITACION

INGENIERIA DEL PROYECTO

ETAPA DE PRODUCCION

46

RECURSOS MINEROS: concentración de minerales de los cuales existe una razonable apreciación acerca de su potencial técnico-económico.

RESERVAS MINERAS: porción de los recursos mineros que es económicamente extraíble de acuerdo a un escenario productivo, medioambiental , económico y financiero.

LEY DE CORTE: ley que define el destino de los materiales de una explotación minera, permitiendo distinguir entre mineral y estéril.

LEY CRÍTICA: ley mínima de mineral que hace conveniente la extracción y proceso de la mena.

47

Leyes comerciales promedio de menas

Material Unidad Baja Media Alta

CobreZinc FierroOro

PlataPlatino

%%%g/tg/tg/t

0,3 – 0,72,0 – 4,030 – 401 – 4

30 – 701 – 3

0,7 – 2,04,0 – 6,0 40 – 554 – 6

70 – 3003 – 6

> 2,0> 6,0> 55> 6

> 300> 6