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.

El presente trabajo desarrolla un procedimiento general para la simulación por elementos finitos de dos ensayos destructivos contemplados en las normas ISO 3449, para el impacto de objetos en caída libre, y la ISO 3471, para volcadura de equipos móviles. El procedimiento propuesto abarca la compresión de la solicitud del diseño a evaluar (donde se realiza una lista de exigencias para tener claros los puntos de mejora y las restricciones del estudio), las evaluaciones preliminares (que permiten identificar las necesidades para la simulación), el tipo de simulación a realizar, la selección del programa computacional , la geometría de la estructura que se requiere analizar, la definición de las cargas, los apoyos y los materiales involucrados en el análisis, el preprocesamiento (donde se realiza la generación de la maqueta virtual, en la cual se asignan las propiedades del material, las generaciones de la malla en la estructura, los apoyos y cargas, estas últimas definidas en las evaluaciones preliminares), el post procesamiento (en donde se determina los resultados y graficas que se solicitará al programa) y la interpretación de los resultados. Para determinar la eficacia de este procedimiento se realizó el análisis de la estructura de un equipo móvil, el cual fue sometido a este procedimiento, determinándose que para el caso de la simulación para la norma ISO 3449 se requiere una simulación del tipo explicita por estar relacionado con el análisis de impacto y para el caso de la simulación de la norma ISO 3471 se requiere una simulación del tipo no lineal, tanto por superar los límites de fluencia del material como por tener grandes deformaciones plásticas. Los resultados obtenidos son coherentes con el resultado analístico y como el comportamiento esperado de la estructura, el cual se demuestra que el procedimiento propuesto cumple con el objetivo y permite hacer repetitivo el análisis hasta obtener resultados satisfactorios para el diseñador antes de someter la estructura al ensayo destructivo, reduciendo los costos y tiempo de mejora en las estructuras que requiere de dichos ensayos.