Ingeniero Civil Eléctrico / El bombeo de barro corresponde a un ingreso repentino de mineral saturado a labores subterráneas. Este puede causar diversos daños y retrasos en la producción. Según estudios anteriores, una de las principales variables que determina el estado crítico es la cantidad de agua presente en el material fragmentado, y hoy en día todos los análisis de la cantidad de agua presente en el mineral fragmentado son realizados a través de un experto, el cual entrega una observación cualitativa del material. El presente trabajo tiene por objetivo seleccionar y diseñar un sensor capaz de medir el contenido volumétrico de agua presente en el mineral fragmentado en los puntos de extracción para block caving, con el fin de obtener mediciones cuantitativas y caracterizar el material. De la revisión bibliográfica se encuentran cuatro tecnologías candidatas, estas son infrarrojas de espectro cercano, reflectometria de microondas en el dominio de la frecuencia, reflectometria de microondas en el domino del tiempo y radar de penetración terrestre. Se realiza un proceso analítico jerárquico para determinar la tecnología más adecuada. Gracias al gran área que cubre el radar de penetración terrestre, fue escogida dicha tecnología. Para su utilización se desarrolla un método de inversión basado en la impedancia eléctrica del suelo, el cual estima la permitividad eléctrica de este. Los dos pasos más importantes de la inversión se basan en deconvoluciones para obtener las señales de interés. Además se utiliza una aproximación polinómica de tercer grado para estimar el contenido de agua tras obtener la permitividad eléctrica. También se identifican los problemas y se muestra como debe ser empleado el sensor en un entorno minero, entregando las especificaciones de la capacidad de medición para distintos tamaños de este. Para verificar la validez del esquema de inversión se desarrollan dos simulaciones con escenarios distintos. Luego se verifica si tras el esquema de inversión se logra llegar a los parámetros de entrada de la simulación. Los resultados arrojan que el método es capaz de recuperar dentro de un plano el contenido volumétrico de agua con una incertidumbre de 1%. Se concluye que el método es adecuado teóricamente para detectar la humedad en el punto de extracción. Se recomienda continuar el estudio con mediciones en terreno y mejoras en la reducción de ruido

Ingeniero Civil de Minas / El objetivo de esta memoria es proponer y evaluar distintas formas de operar equipos LHD tele-asistidos para extraer el agua/barro en minería de caving. Los eventos de agua/barro son definidos como una mezcla de material de granulometría fina con agua, que tiene un potencial para escurrir repentinamente de puntos de extracción u otra excavación subterránea. Estos eventos pueden presentarse como una amenaza a la seguridad en minas subterráneas, por lo que se prohíbe la extracción de sectores que presenten esta condición con LHD manuales (Samosir, et al, 2008). La forma de operar será llamada modelo operacional o estrategia de extracción de agua/barro y es definido por las siguientes reglas operacionales que serán evaluadas en un nivel de producción: razón de mezcla en el pique de traspaso, número de turnos de estabilización y chequeo, número de equipos LHD tele-asistidos disponibles y velocidad de extracción mínima, máxima diaria y promedio mensual. El modelo operacional es evaluado en simulaciones de eventos discretos, para un sector representativo de 3 calles (41, 43 y 45) de la Fase II de la mina Diablo Regimiento y los periodos de simulación corresponden a un mes (30 días). Los resultados del modelo operacional corresponden al tonelaje mensual extraído, la uniformidad y la velocidad de extracción promedio para los puntos en estado seco, limitado y agua/barro. La comparación del modelo de simulación con la realidad se realizó en base a las horas de trabajo por pala en un turno. Se utilizó la base de datos de extracción de octubre 2013 con extracción manual y el resultado fue de 5 horas con un error del 2% al predecir el tonelaje extraído del mes. Se selecciona este mes debido a que se extraen 81.377 toneladas, valor más cercano al promedio de extracción del sector evaluado que corresponden a 92.460 toneladas. En una etapa posterior se realizó la comprobación del modelo donde se muestra que es capaz de predecir con un error de un 5 ± 6% el tonelaje real extraído para meses futuros con la extracción de equipos LHD manuales. Las herramientas de planificación actuales presentan un error de un 22 ± 4% para los periodos simulados. En base a este resultado se concluye que la simulación presenta un error cuatro veces menor que el sistema de planificación actual. En una última etapa se realizó la evaluación de las estrategias de extracción de agua/barro con equipos LHD tele-asistidos. La principal ventaja de las estrategias propuestas son la posibilidad de recuperar reservas de agua/barro con velocidades de extracción promedio que van de 0,10 a 0,29 [t/m2-día]. Por otro lado, en base a un estudio de los eventos de agua/barro de mina Esmeralda, se determinó que la extracción por sobre un 50% de uniformidad disminuye el riesgo de un evento de agua/barro, los resultados del estudio muestran que con 2 LHD tele-asistidos ésta se encuentra en el rango de [48-78%]. Por lo tanto, se minimiza la ocurrencia de un evento de agua/barro. Finalmente se concluye que el resultado más importante del estudio es una guía de planificación que permite escoger aquel modelo que minimice el riesgo de eventos de agua/barro y entregue los mejores resultados de acuerdo al tonelaje de mineral extraído. Las principales recomendaciones de este estudio son: Colectar información de eventos de agua/barro para poder construir una matriz de riesgo de producir uno y ser implementada en la simulación. Implementar la simulación como herramienta de planificación que permita tener una mejor estimación de la producción que se puede alcanzar. / 03/04/2022

Magíster en Minería / Los bombeos de barro son un ingreso repentino de mineral barro dentro de instalaciones mineras subterráneas. Pueden causar daños a personas y equipos, retrasos de producción, dilución, y cierre de minas. El objetivo de este trabajo es caracterizar a través de ensayos geotécnicos de laboratorio el barro de una mina de block/panel caving para proporcionar razones mecánicas para la falla fluida de este material mientras es extraído. Además se busca desarrollar un método para establecer pautas de decisión y aplicarlas a muestras de barro. Se ha utilizado muestras de mineral proveniente de puntos de extracción cerrados por potencial riesgo de bombeos de barro en la mina Diablo Regimiento, El Teniente, las muestras representan tres tipos de mineral barro presentes en la mina. De la caracterización se obtiene que las muestras tienen tamaños de partícula correspondientes a grava, arena, limo y arcilla, en donde las partículas finas se clasifican como limo y arcilla de baja plasticidad. Las muestras presentan leves diferencias una de otra en cuanto a contenido de finos, densidad y empaquetamiento. La resistencia del mineral a condiciones no confinadas es evaluada variando la densidad y el grado de saturación, esto permite observar que la densidad relativa es la variable más importante que gobierna la resistencia no confinada. Ensayos triaxiales consolidados saturados muestran una relación lineal entre la resistencia deviatórica y el esfuerzo confinante efectivo, esta relación es encontrada para las muestras evaluadas. La resistencia deviatórica se relaciona con la capacidad de fluir ante condiciones triaxiales, en consecuencia podría estar relacionado con los bombeos de barro. Ensayos triaxiales no consolidados saturados muestran una baja resistencia deviatórica máxima muy baja, seguida de licuación estática, lo que resulta en valores de resistencia residual cercanos a cero. Llevados a la minería estos resultados se relacionan con la tasa de extracción y las condiciones de saturación: Una alta tasa de extracción puede generar condiciones no consolidadas, haciendo que la resistencia del mineral tenga valores cercanos a cero, mientras que una baja tasa de extracción generaría condiciones consolidadas, en donde el mineral puede expulsar la presión de poros y tener mayor resistencia. Si el mineral se encuentra en condiciones no saturadas presenta un riesgo menor, ya que desarrolla incluso resistencia uniaxial. El cono de Abrams se utiliza para desarrollar ensayos de asentamiento a muestras de barro y caracterizar la consistencia del mineral ante distintas condiciones de saturación y densidad. La resistencia no confinada también se evalúa para distintas condiciones de saturación y densidad. Estos resultados permiten establecer una relación entre la consistencia y la resistencia no confinada: las condiciones para una consistencia fluida en el cono de Abrams son las mismas que generan una baja resistencia no confinada. También se encontró el contenido de humedad al cual cada muestra cambia su consistencia de plástica a suave de acuerdo a los ensayos de asentamiento. Estos valores fluctúan de 12.2% a 16.9% de humedad dependiendo de la muestra. Finalmente se define un factor de seguridad a la fluidez para diseñar una pauta de extracción basada en humedad a las muestras evaluadas. Se concluye que un mineral altamente compactado no tiende a fluir, además las propiedades fluidas del mineral dependen fuertemente de las propiedades específicas de cada tipo de mineral, en consecuencia un criterio específico debe ser desarrollado para cada tipo de mineral en una misma mina.

Autor no autoriza el acceso a texto completo de su documento hasta el 21/12/2019. / Ingeniero Civil de Minas / El bombeo de barro corresponde a un ingreso repentino de mineral saturado a labores subterráneas. Puede provocar daño a las personas y equipos, retrasos en producción, dilución y cierre de faenas. El presente trabajo tiene por objetivo caracterizar mediante ensayos geotécnicos de laboratorio, el mineral con potencial a producir bombeos de barro en la Mina Diablo Regimiento, División El teniente, Codelco, Chile. De la revisión bibliográfica y de antecedentes se identifican 2 posibles mecanismos que podrían generar un estallido de barro. Estos corresponden a: exceso de humedad y falla de flujo. En el presente estudio, se evalúa el mecanismo de exceso de humedad. Se cuenta con 3 muestras provenientes de puntos de extracción cerrados por peligro de bombeos de barro en Diablo Regimiento, que representan los 3 tipos de mineral saturado fino que se encuentran en la mina. Se realiza ensayos de granulometría, gravedad específica, densidad, límites de consistencia, consolidación edométrica, compresión no confinada y, asentamiento. Se identifica los minerales evaluados como gravas y arenas bien graduadas con contenido de limos y arcillas. Se obtiene la gravedad específica, densidades máximas y mínimas, y se obtiene los límites de Atterberg líquido y plástico, que corresponden a las humedades para las cuales los finos del mineral cambian su comportamiento de sólido a plástico y de plástico a líquido. Además de la caracterización geotécnica, se evalúa la resistencia del material ante condiciones no confinadas, variando la densidad y la humedad. Esto permite observar que la variable de más relevancia en cuanto a la resistencia del mineral es la densidad, puesto que además de influir directamente en la resistencia, limita la cantidad de humedad que el mineral puede albergar, por lo que la densidad controla parcialmente la humedad. Se utiliza clasificaciones de la resistencia y asentamiento de materiales para definir límites de humedad líquidos y plásticos análogos a los de Atterberg, pero que cuentan con la ventaja de clasificar materiales con mayor tamaño máximo que estos. Se concluye que el método utilizado por El Teniente para prevenir bombeos de barro, puede ser actualizado y mejorado. Se recomienda continuar el estudio con el comportamiento confinado del mineral, lo que permitiría evaluar también el mecanismo de falla de flujo.

Autor no autoriza el acceso a texto completo de su documento hasta el 21/11/2019. / Ingeniera Civil de Minas / La ocurrencia de bombeos o escurrimientos en los puntos de extracción es identificada como uno de los 5 principales peligros operacionales a los que se expone la minería de block/panel/sublevel caving, es por esta razón que existe un gran interés sobre el entendimiento y comprensión de su génesis con el fin de tomar decisiones apropiadas en cuanto al control y manejo de este fenómeno. A pesar de que existen investigaciones que abordan esta problemática, a la fecha aún no es claro qué condiciones son determinantes en el desencadenamiento de estos eventos, existiendo sólo teorías no probadas. El eje central de esta memoria será caracterizar el ingreso de agua-barro, a partir de un estudio de la data histórica de variables asociadas al fenómeno. Para ello, se utiliza como sector de aplicación la mina Reservas Norte de División El Teniente, Codelco, que desde inicios de su operación ha presentado problemas de agua-barro. Este estudio incorpora un análisis general del ingreso de material saturado al sector, análisis de eventos históricos de bombeos y escurrimientos, como también una comparación con el sector Diablo Regimiento. La caracterización del ingreso de barro de Reservas Norte y posterior comparación con Diablo Regimiento permite establecer que el origen del barro proviene de la conexión con labores antiguas concentradoras de barro histórico, es más, los primeros puntos afectados se ubican en la zona donde se dio inicio al caving. Luego, la propagación es en dirección del avance de la frente de hundimiento, en donde al cerrarse uno o más puntos de la vecindad se generan planos preferenciales de flujo y al encontrarse los elipsoides traslapados, el material saturado diluye a través de los intersticios de la columna quebrada en movimiento. Dicho lo anterior, es que todo proyecto minero que utilice métodos de hundimiento debe incluir una caracterización hidrogeológica que permita determinar el riesgo potencial de una descarga de agua/barro a la que estará expuesto, definiendo e implementando tempranamente las medidas de mitigación y control. De esta manera la operación se puede llevar a cabo en forma segura y las consecuencias en cuanto a pérdidas de reservas pueden ser reducidas. En cuanto a los nuevos proyectos de DET, Nuevo Nivel Mina y Nuevo Nivel Profundo, ambos se ubican bajo labores que se encuentran afectadas por barro, por lo que se vuelve necesario crear políticas apropiadas para su control antes de comenzar la operación, entre las que se proponen: buscar alternativas a la conexión tipo domo, generar perfiles de extracción de columnas que desciendan de la manera más uniforme posible, para lo cual se debe contar con área disponible, la frente de hundimiento debe ser angosta para permitir flexibilidades operativas, no permitir la sobre extracción de los puntos y contar con políticas de drenaje. Este trabajo forma parte del proyecto MudFlow ejecutado por el Laboratorio de Block Caving del Departamento de Ingeniería de Minas de la Universidad de Chile.