Los métodos de explotación subterráneos Block/Panel Caving poseen componentes de infraestructura de producción tales como puntos de extracción, cruzados de producción piques de traspaso y cruzados de transporte. Estos están sujetos a ser interrumpidos debido a diversos tipos de eventos geotécnicos tales como sobretamaños, colgaduras, desplomes, reparación de carpetas de rodado, falla de martillos picadores, entre otros. Existe evidencia que la productividad de la mina y sus componentes de infraestructura dependen del número de eventos a experimentar en un periodo de tiempo. La productividad de la mina depende de la productividad de cada componente, siendo los piques de traspaso fundamentales en definir esta productividad. El objetivo del presente trabajo, es cuantificar el efecto del sistema de traspaso en la confiabilidad de un programa de producción minero, en particular en la productividad de cruzados de producción. El estudio se centra en el análisis de la mina DOZ de la compañía PT Freeport Indonesia, quienes cuentan con información histórica de producción e interferencias operacionales de los piques de traspaso del año 2006. Con estos se construyen curvas de productividad y frecuencia de eventos por pique, siendo las colgaduras el evento más frecuente (7 por mes) y los eventos mecánicos casi constantes durante todo el periodo (2 por mes). La producción de la mina se sostiene en los piques más maduros (80 – 130 Kt/mes) los que están relacionados con el cruzado de transporte 2. La modelación de la producción permite definir curvas de frecuencias de eventos (Curva U) las que muestran la relación entre la frecuencia de ocurrencia de eventos y el tonelaje acumulado de una componente y curvas de productividad (Curva de Producción Característica) la que describe las toneladas/período de un componente de la infraestructura minera, en función del número de eventos experimentados Con las Curvas U y de producción características alimentan de modelos simulación de eventos discretos en Arena software para cuantificar la influencia de las interferencias operacionales de los piques en el cruzado de producción. En estas se aprecia que para una calle de producción, las productividades disminuyen si el número de eventos en los piques es mayor (diferencias de productividades de hasta 35 Kt para piques sin eventos y piques que fallan cada 7 Kt). En resumen, se propone considerar en la elaboración del plan de producción las interferencias operacionales ocurridas en los piques de traspaso, ya que como se demostró la influencia de estas puede ser significativa a la hora de extraer lo que indica el plan.

La investigación y el desarrollo de modelos de flujo gravitacional de roca durante los últimos 100 años han sentado las bases del diseño y la planificación de minas que utilizan la metodología de hundimiento. Sin embargo, todavía no se ha comprendido por completo la física que define el flujo gravitacional. El presente trabajo de título tiene sus orígenes en la aparición de un cráter en un botadero ubicado dentro de la zona de subsidencia de la mina III Panel del yacimiento Rio Blanco, de la División Andina de Codelco, atribuible a la sobre extracción de un sector de la mina subterránea y la consecuente generación de un cono de extracción en superficie. Debido a esta interferencia operacional, se planteó la interrogante acerca de la relación existente entre la manera en que se produce la extracción de material y la ocurrencia de estos conos. Para abordar este problema, se propuso estudiar el desempeño de los Índices de Uniformidad sobre la extracción que reflejara la situación real y permitiera predecir eventos tales como el ocurrido en Andina. Como los resultados no fueron satisfactorios utilizando índices existentes, se desarrolló un nuevo índice de uniformidad denominado Slope Uniformity Index (SUI*), creado por el autor, el cual se define como la varianza de las tangentes entre la máxima diferencia de tonelajes de un punto y sus vecinos más cercanos. Utilizando datos históricos de Andina para el cálculo de este índice, se confirmó la hipótesis de la existencia de una estrecha relación entre el cono generado y la uniformidad de la mina, clasificando el índice SUI* a la extracción como desuniforme al momento de ocurrir el cono en Andina. Cuando SUI* es mayor a 0,02 la extracción es desuniforme, generándose un cono cuando se supera el valor 0,04. Entre 0,01 y 0,02 la extracción se determinó semiuniforme, mientras que para valores menores a 0,01, la extracción es uniforme. Adicionalmente, se propuso validar REBOP (Rapid Emulator Based on PFC), una reciente herramienta de modelación matemática que muestra el comportamiento del flujo en función de la extracción. Con el fin de evaluar su desempeño, se simuló la condición de conos ocurrida en Andina. Los resultados obtenidos determinaron que este modelo no fue preciso en identificar estos eventos, debido probablemente a la falta de componentes determinantes en el fenómeno de flujo gravitacional, como la gravedad. Sin embargo, REBOP requiere ser validado en otros aspectos, ya que representa una oportunidad interesante de aplicación en el desarrollo y planificación de minas de Block y Panel Caving. En escenarios como el del III Panel, el índice SUI* se proyecta como un parámetro adicional de entrada en el diseño y planificación minera, permitiendo anticipar eventos de extracción. Si bien los resultados obtenidos utilizando este índice son específicos para los datos y condiciones particulares de la mina en estudio, su aplicación se muestra prometedora para identificar este tipo de fenómenos. Se requieren pruebas adicionales con datos de otras minas para evaluar la generalización del uso de este índice en la predicción de eventos asociados a la extracción ante condiciones diferentes a las aquí evaluadas.

Memoria para optar al título de Ingeniero Civil de Minas / El éxito de una operación de Block/Panel Caving depende de las decisiones que se toman durante la planificación minera, durante la fase de ramp up se ponen a prueba los planes de extracción con desafíos asociados a mantener y gestionar la seguridad operacional, controlar la sismicidad, riesgos de air blast y estallidos de roca, todos los desafíos anteriores tienen en común el fenómeno de propagación de caving, cuya trayectoria de crecimiento define si el material disponible para ser extraído será dilución o mineral. El estudio de la propagación de caving en este trabajo se dividió en tres etapas comenzando por el estado del arte y los antecedentes de los casos de estudio, luego el análisis de las variables operacionales que influyen en la manera de propagación del caving y finalmente la incorporación del cave back en FlowSim BC a través del mecanismo de Cave Shape el cual define la interfaz del cave back periodo a periodo. Con respecto a los antecedentes de estudio se presentan los conceptos y fundamentos detrás del caving, identificando aquellas variables que son controlables a nivel operacional tal como la extracción y el pre-acondicionamiento (PA). Con respecto a los casos de estudio ambos corresponden a dos bloques adyacentes desfasados 194 m en cota, tienen en común ser yacimientos muy grandes y profundos llegando a alturas de columna extraíble de hasta 1000 m para el CASO 1 y una altura de columna de 750 m para el CASO 2, utilizando PA intensivo y PA con fracturamiento hidráulico (FH) respectivamente. Una vez que la socavación inicial ha comenzado, la única variable operacional que controla la propagación del caving es la extracción. Se realizó un análisis comparando la altura de cave back (HCB) con la altura de extracción (HOD) en ambos casos de estudio. Como regla general para ambos casos se cumple que a mayor HCB la altura de extracción equivalente aumenta manteniendo la razón HCB : HOD = 8:1, lo que corresponde a una razón mayor a lo establecido de forma empírica por Codelco cuando existe aplicación de PA (HCB : HOD = 5 : 1), dicha razón se debe a que existen puntos de extracción en donde el caving propaga mucho más rápido alcanzando razones de HCB : HOD = 12:1, esto se explica por la presencia de estructuras y fallas dominantes en el CASO 1, y producto de la interacción entre cavidad adyacente explotada previamente para el CASO 2. Por otro lado, existen puntos de extracción ubicados en el entorno del área de mayor propagación en donde es factible estimar la altura del cave back como un factor de 4.5 veces la altura de extracción. Se completa el estudio con un análisis de extracción en términos de leyes y trazadores para ambos casos a fin de comprender el comportamiento a nivel de flujo gravitacional. La última fase fue incorporar un nuevo mecanismo que represente el cave back en el simulador FlowSim BC, se simulan ambos casos de estudios y se observa una mejora en las estimaciones en términos de leyes y trazadores gracias al cave back. Se finaliza esta etapa mencionando las nuevas capacidades que se podrían implementar a FlowSim BC gracias a la incorporación del Cave Shape, tales como el cambio de porosidad en función de la fragmentación, control del volumen de air gap y cambios de la topografía, proponiendo los algoritmos que se debiesen seguir para el desarrollo futuro.