Ingeniero Civil de Minas / Magíster en Minería / En una serie de problemas de diseño relacionados con la mecánica de rocas tales como: la estabilidad de caserones y pilares, galerías, dilución de vetas, entre otros, se asume que el esfuerzo principal intermedio (σ2) no tiene impacto alguno en el diseño. En la literatura se ha comprobado que σ2 tiene varias implicancias en el comportamiento de la roca intacta y por ende podría influenciar en las decisiones del diseño minero En base a lo descrito anteriormente, el objetivo de esta tesis es desarrollar, calibrar, verificar y establecer los alcances de un modelo de elementos discretos basado en la mecánica de partículas que permita simular el comportamiento triaxial verdadero de la roca intacta. Para esto se utiliza el modelo Enhaced Bonded Particle Model disponible en el software Particle Flow Code 3D (PFC3D). En primera instancia se calibra y verificar el desempeño del modelo con respecto a datos disponibles en la literatura de ensayos triaxiales convencionales (σ2 =σ3) para la roca Westerly Granite. Una vez calibrado el modelo se procede a simular ensayos triaxiales verdaderos (σ2≠ σ3) de manera de evaluar el desempeño cualitativo y cuantitativo ante este tipo de solicitaciones. Los resultados de esta tesis indican que el modelo creado en PFC3D se ajusta de buena manera a los resultados experimentales tanto para el caso convencional como los verdaderos. En el primer caso los errores porcentuales entre los datos simulados y los de laboratorio son en promedio menores al 10%, obteniendo para el caso del módulo de Young una diferencia de un 1% y para los umbrales de daño un 10%. Para el caso de los ensayos triaxiales verdaderos se tiene que la diferencia entre el esfuerzo peak de los ensayos de laboratorio y los simulados son en promedio 14%, un 3% para el caso del Módulo de Young, un 8% para los valores del inicio de la dilatancia (σcd). Si bien los datos disponibles en materia de ensayos triaxiales verdaderos son escasos, se tiene que los resultados de PFC3D siguen las tendencias esperadas. También se tiene que PFC3D se adapta de buena forma a los criterios de falla no convencionales, especialmente al criterio modificado de Lade, en donde las diferencias en los valores de la envolvente de falla son menores al 10%. Además, se ratifica que el esfuerzo principal intermedio tiene implicancias en el comportamiento de la roca, tales como la resistencia peak y los umbrales de daño, y por lo tanto en una serie de problemas del diseño minero. Sin embargo, el modelo presenta limitaciones representando el comportamiento post-peak y la razón de Poisson, las cuales no pueden ser ajustadas debido a que no se puede obtener al mismo tiempo valores razonables de estos y un comportamiento frágil. Por lo tanto es necesario comprobar el modelo con versiones futuras de PFC3D que permitan solucionar estos problemas o simplemente, utilizar otros modelos. Este estudio abre el paso al análisis de problemas en minería los cuales hasta el momento no eran abordados, ya que de poder simular el comportamiento de la roca intacta y posteriormente incluir las discontinuidades al modelo, se podrían simular problemas a escala de macizo rocoso de una forma más real.

Ingeniero Civil de Minas / Autor no autoriza el acceso a texto completo de su documento hasta el 31/7/2020. / Un entendimiento más adecuado sobre el comportamiento del flujo gravitacional es un aspecto clave para el diseño, operación y éxito de los métodos por caving. Dentro de la literatura, el fenómeno del flujo de material fragmentado ha sido tema de investigación por bastantes años. Sin embargo, el entendimiento actual se ha obtenido a través de modelamiento físico y numérico, y un limitado número de pruebas a escala mina. Codelco-Chile ha ejecutado pruebas experimentales utilizando la tecnología de trazadores inteligentes. Estas pruebas se implementaron en Bloque-2 de mina Esmeralda, División El Teniente, que corresponde a un sector emplazado en roca competente y explotado por panel caving con hundimiento convencional. Mina Esmeralda también ha considerado cambiar el diseño actual, desde un espaciamiento entre puntos de extracción de 20 m a 24 m, para aumentar la estabilidad del nivel productivo. Los datos de la prueba se comenzaron a registrar desde agosto de 2012 hasta enero de 2015. Los objetivos principales de esta investigación son examinar la geometría de la zona de extracción y su evolución, junto con obtener datos que permitan entender el flujo gravitacional para mejorar aspectos del diseño minero y control de tiraje. La metodología de trabajo incluye la recopilación y análisis de datos de extracción, trazadores recuperados y granulometría. La información desde trazadores se procesa empleando una interpolación lineal de la posición inicial de los marcadores y el tonelaje acumulado de extracción en cada zanja. Aproximadamente el 53 por ciento de los marcadores ha sido recuperado de la región de prueba (159 marcadores registrados). Los resultados experimentales sugieren que el flujo gravitacional es más o menos regular dependiendo del tonelaje extraído y la diferencia de fragmentación observada en los puntos de extracción. Este hallazgo muestra que el material removido no sólo tiene un impacto significativo en el comportamiento del flujo y su crecimiento, sino que también influye en el movimiento de diferentes tamaños de partículas dentro de la columna de mineral. Además, los resultados indican que el espaciamiento actual entre puntos de extracción entrega las condiciones necesarias para la interacción entre zonas de flujo adyacentes. El valor promedio para la altura de interacción y ángulo de flujo se estimó en 26 m y 67 grados, respectivamente, permitiendo que el mineral sea extraído desde el pilar mayor y pilar menor. Finalmente, este estudio complementa el actual estado del arte relacionado al flujo gravitacional. Más aún, la prueba en Bloque-2 de mina Esmeralda valida la aplicación de la tecnología de trazadores inteligentes para proyectos futuros, y se evidencia que los resultados de esta investigación son claves para el diseño del nivel de producción y el control de la extracción para Mina El Teniente.

Memoria para optar al título de Ingeniera Civil de Minas / Al definir fases en rajo es trascendental la intervención del planificador, mas no existe un respaldo teórico o lineamientos documentados para tomar esta decisión, lo que se traduce en la aplicación de criterios subjetivos o comunes conocidos como reglas de dedo . El objetivo del trabajo es estudiar el impacto del uso de este tipo de criterios de definición y diseño de fases comunes en la industria y concluir acerca de las preconcepciones asociadas existentes versus sus reales efectos. Para esto el trabajo se divide en dos partes, la primera concierne a la definición de volúmenes de fases para dos rajos, que cumplan con criterios de control de tonelaje (mineral cte. o tonelaje total cte.) por fase, siguiendo la secuencia de Lersch y Grossman, REM constante o REM creciente para tres periodos de tiempo distintos. Con ellos se generan 32 escenarios diferentes indicados en la figura inferior. FIGURA - ESCENARIOS DE ESTUDIO (X: 1.5,2,3 AÑOS) PARA CADA YACIMIENTO Se realizan los planes de extracción de los 32 escenarios con envolventes suavizadas y sus evaluaciones cualitativo-económicas para comparar el desempeño que cada criterio tiene en los distintos casos, identificando el mejor para cada yacimiento. Como segunda parte, se realiza sobre estos últimos el diseño minero y su plan operativo. Finalmente se evalúan los resultados obtenidos entre la disposición teórica de fases y los diseños finales, comparando su interrelación, fidelidad, alteración y los efectos de la integración del diseño minero. De los escenarios generados se concluye que definir fases con REM cte. es técnicamente difícil, requiere alta inversión de tiempo con un producto que no promete necesariamente un mejor negocio comparativo, genera planes con menor flexibilidad, menor y más errático número de fases en extracción por periodo y de más alto riesgo económico. Al contrario, el criterio de REM creciente se evidencia beneficioso en estos mismos ámbitos. Por otra parte, el control de mineral contribuye positivamente a la economía del proyecto, muy por sobre el control de tonelaje, al asegurar una cantidad de mineral en cada fase y vuelve el plan más robusto ante imponderables. Mientras el criterio de REM libre presenta resultados menos predecibles y sin tendencia clara. De los escenarios diseñados se concluye que generar un mayor número de fases contribuye positivamente al VAN siempre que sus contenidos de mineral sean más bien homogéneos, sus tamaños no sean distalmente diferentes y el diseño permita su operatividad efectiva.

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Magíster en Minería. Ingeniero Civil de Minas / En la actualidad, el proceso de diseño operativo de fases en minería a cielo abierto toma una gran cantidad de tiempo y es considerado un arte dentro de la industria. Este se lleva a cabo de manera iterativa probando escenarios de aciertos y errores hasta llegar a un diseño que sea adecuado y operativo. Por tanto, el planificador minero resuelve este problema mediante el arte del diseño utilizando criterio experto, invirtiendo una gran cantidad de tiempo en la elaboración de los diseños y sin asegurar que se esté optimizando el beneficio económico de la envolvente económica. Además el diseño final depende fuertemente de su criterio. El objetivo del presente trabajo es crear una metodología de diseño que permita la generación semi automatizada de rampas en múltiples fases que respete restricciones técnicas, operativas y sean óptimas desde un punto de vista económico. Esta herramienta permitirá acelerar y fortalecer el proceso de planificación, al mismo tiempo que otorgar valor en la evaluación de proyectos en minería a cielo abierto con respecto a la metodología de diseño actual. La presente investigación se basa en un trabajo previo que permite abordar el problema de rampa en un solo pushback. Para poder afrontar el presente problema de diseño de múltiples fases este se divide en dos tipos de geometría: fases concéntricas y fases direccionadas. Para ambas se establece una metodología que utiliza como motor principal un modelo matemático que permite resolver el diseño de rampas para una sola fase, el cual es adaptado de acuerdo con los requerimientos que permitirán extender esta herramienta a múltiples fases. La metodología se basa en un modelo de optimización que es iterativo, en donde se pueden ir visualizando las soluciones parciales de rampa mediante una interfaz gráfica. También es posible realizar conexiones entre rampas y decidir, en la medida de la disponibilidad de espacio geométrico, el tipo de rampa a generar. La metodología se aplica a un caso de estudio el cual demuestra ser factible traspasar este diseño a nivel de bloques a un diseño en un software de diseño minero. La metodología desarrollada permitiría ahorrar una alta cantidad de recursos, tiempo del planificador y robustece el proceso de planificación. Esto pues permite realizar un análisis exhaustivo de distintas configuraciones de rampa a un modelo de bloques con fases operativas. Además, sirve como guía al momento de realizar un diseño en un software, en donde es posible conocer la envolvente con diseño de cada fase junto a las distintas ubicaciones de donde comienzan, se conectan y terminan las distintas rampas de las fases. / Este trabajo ha sido parcialmente financiado por CONICYT y AMTC