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

1

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

2

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).

3

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

4

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

5

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

6

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

7

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

8

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

9

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

10

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

11

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

12

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

13

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

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

15

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.

16

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).

17

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).

18

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.

19

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.

20

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).

21

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.

22

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.

23

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)

24

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.

25

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)

26

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.

27

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).

28

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.

29

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

30

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.

31

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

34

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