Ingeniero Civil de Minas / Este trabajo ha sido parcialmente financiado por Enaex Servicios S.A. / 03/05/2023

Magíster en Minería. Ingeniero Civil de Minas / Hoy en día, las minas a cielo abierto están siendo cada vez más profundas, lo que hace cada vez más atractivo el recuperar las reservas restantes mediante métodos subterráneos, tanto en las partes más profundas del pit como en sus zonas circundantes. Por lo tanto, estas operaciones han empezado a desarrollar nuevas estrategias para extraer el mineral mediante operaciones subterráneas. Para cuerpos masivos, los métodos más rentables son los que consideran el hundimiento de la roca, en particular, los métodos de block/panel caving, debido a sus bajos costos operacionales y alta productividad con respecto a otros métodos subterráneos de extracción. Las metodologías aplicadas para definir el periodo óptimo de transición desde la mina a cielo abierto a la subterránea son casi siempre limitados o sesgados, debido a que tienden a darle prioridad a la primera, que no necesariamente resulta en el VAN óptimo. En este trabajo, se propone una nueva metodología para maximizar el VAN basado en la secuencia de agendamiento para el caso conjunto cielo abierto a panel caving. Primero, se calculan las envolventes económicas para la mina a cielo abierto y la mina de panel caving, considerando potenciales pilares coronas entre ellos a modo de estabilidad. Después, se realiza el secuenciamiento de bloques y la maximización del VAN, considerando restricciones operacionales y geomecánicas para estudiar su influencia en el agendamiento. Este modelo de optimización ha sido aplicada tanto a modelos de bloques sintéticos y aquellos de escala minera. Los planes de producción, cambios en el periodo óptimo de transición, el secuenciamiento de los bloques, la alimentación a planta y las variaciones del VAN se analizan basados en los diferentes grupos de parámetros y variantes de extracción para suplir el ramp-up de la mina subterránea. Dichas variaciones en el caso de estudio tienen un impacto importante en el periodo óptimo de transición (pasando desde el año 31 hasta el año 50), enfrentando bajas importantes en la alimentación a planta en los planes de carácter secuencial durante la transición. El VAN, por su parte, no difiere de manera importante al analizar el proyecto desde su inicio (variación cercana al 1.2\% entre el peor y el mejor caso). Sin embargo, si se toma el año inicial para el análisis del VAN en un periodo posterior, como lo es el año 30 de la extracción, las diferencias son de mayor importancia (cercano al 93\% entre el peor y el mejor caso). Esta metodología es una herramienta que puede ayudar al planificador a observar diferentes casos durante la transición. Sin embargo, se recomienda incluir más componentes al modelo, como es la incorporación de un modelo geomecánico extenso tanto para la mina a cielo abierto como la subterránea, además de la integración de fases e interacción entre ellas en este primer método, y la integración de sectores o paneles en el segundo. / Este trabajo ha sido parcialmente financiado por CSIRO y AMTC

Tesis para optar al grado de Magíster en Gestión y Dirección de Empresas / 26/06/2022

Memoria para optar al título de Ingeniero Civil de Minas / El método de perforación y tronadura es vastamente usado en las operaciones de excavación subterránea a lo largo del mundo para el desarrollo de túneles y galerías. Debido a la gran incidencia de la calidad de la perforación en los costos, resultados de esta operación y en el resto de las actividades del ciclo, es necesario desarrollar y evaluar nuevas tecnologías que hagan más eficiente la operación. El control computarizado en la perforación es una tecnología muy utilizada en las últimas décadas en obras civiles, que ha ido ganándose su puesto en las operaciones mineras del mundo, ya que permite un mejor control del contorno del túnel, mayor eficiencia de disparo, obtener frentes más lisas y mejorar los rendimientos tanto de la perforación como del ciclo completo de perforación y tronadura. Epiroc es una empresa líder en el desarrollo de nuevas tecnologías para equipos mineros, con una gran importancia en el mercado a nivel mundial. La empresa desarrolló un sistema de control computarizado de la perforación, que se ha estado introduciendo al mercado nacional en los últimos años con buenos resultados. Con el fin de analizar esta tecnología en aspectos técnicos, económicos y operacionales, se realizaron levantamientos de datos en dos minas de Chile. El principal estudio se realizó en El Teniente, donde una gran flota de equipos operada por la empresa contratista Salfa Montajes, que cuentan con este sistema, están realizando labores de perforación para desarrollar el Proyecto Nuevo Nivel Mina. El estudio muestra que, con los mismos equipos, para el mismo tipo de roca, diagrama de disparo y tipo explosivos, la implementación del control computarizado en la perforación para desarrollos horizontales reduce la sobre excavación de 22% a 11% y aumenta la eficiencia de disparo de 85% a 90%.

Magíster en Minería. Ingeniero Civil de Minas / La evolución de la minería subterránea a yacimientos de mayor profundidad ha conllevado a un aumento significativo de la ocurrencia de interferencias operacionales asociadas a la sismicidad inducida producto de la actividad minera. Estos eventos sísmicos pueden causar estallidos de rocas, los cuales pueden generar consecuencias para los trabajadores, equipos y la sustentabilidad del negocio minero. El presente trabajo propone utilizar modelos estadísticos para estimar el peligro sísmico asociado a la minería de Panel Caving. Se emplean dos modelos; el primer modelo corresponde a una regresión logística en función de variables geo-mineras, y el segundo corresponde a un índice que es una combinación lineal de parámetros geotécnicos pre-minería. Como caso de estudio se utiliza la minería de panel caving realizada en el sector Reservas Nortes (RENO) de la Mina El Teniente, CODELCO-CHILE, considerando el periodo 2000-2010. En base a una zonificación que considera aspectos geotécnicos y mineros, se definen cinco zonas de análisis en la mina y utilizando una escala temporal mensual, se genera una base de datos estandarizada de 660 casos con variables geo-mineras que incluyen: área socavada, área incorporada, ancho del frente, velocidad de extracción, ángulo de extracción, presencia de fracturamiento hidráulico, Fallas geológicas, condición de esfuerzos, unidades litológicas y geotécnicas. De estos 660 casos, 52 casos presentan eventos sísmicos con magnitud de momento mayor, Mw ≥1.0. Los modelos son calibrados utilizando la base de datos generada. El modelo de regresión logística permite estimar la probabilidad de ocurrencia de eventos Mw ≥1.0 utilizando como input las variables geo-mineras, mientras que, el índice ambiental permite categorizar de manera relativa, zonas de mayor peligro sísmico. El mejor ajuste del modelo de Regresión Logística alcanza una tasa de aciertos (TPR) de 74%, y una precisión de 67%. La categorización de zonas sísmicas obtenida del índice ambiental se realiza mediante curvas de distribución acumulada de la magnitud de momento, mostrando consistencia entre las clases definidas. Se concluye, que este tipo de modelos podrían ser parte de un set de herramientas de manera de integrar el peligro sísmico en el proceso de planificación y diseño minero. Como resultado y aporte del estudio se conceptualizan, implementan y testean algoritmos matemáticos en herramientas computacionales que permiten replicar y estandarizar el uso de la metodología desarrollada en otras operaciones mineras. Se recomienda incluir modelos tridimensionales de las unidades litológicas, zonas geotécnicas, fallas estructurales y modelamiento numérico, de modo de mejorar el análisis e interpretación de la sismicidad inducida, las bases de datos y los modelos estadísticos calibrados.

Magíster en Minería / Una práctica común en minería es descomponer el proceso de planificación en diferentes tareas y, por lo tanto, abordar el proceso general de forma desacoplada e independiente. Esto, trae consigo que el plan de producción no necesariamente captura el máximo valor de un proyecto pues, como las etapas en los procesos de planificación se llevan a cabo secuencialmente, las decisiones se van realizando con información desagregada en cada proceso y los modelos no capturan la complejidad de los próximos pasos aguas abajo, por lo tanto, las decisiones posteriores son sujetas a la inicial. Lo anterior, motiva a desarrollar una investigación que permita entender y proponer alternativas para resolver el desacople entre un programa de extracción y el agendamiento de preparación, más aún cuando este desacople causa un exceso de inversión en desarrollo minero y fortificación porque el área preparada no es usada en el periodo (G. Díaz y E. Morales, 2008) o la extracción planificada se ve afectada debido a la falta de área preparada. El objetivo es proponer una metodología de optimización que incorpore las actividades de preparación en un agendamiento de producción en una mina explotada por Panel Caving. La metodología considera la integración de los aspectos operacionales más relevantes en la construcción de un plan minero en una mina explotada por Panel Caving, usando programación entera mixta (MIP). Se crearon 2 casos de estudios. El primer caso tuvo por objetivo determinar una estrategia para optimizar los tiempos de resolución de los agendamientos de producción. De los 4 ejercicios del caso estudio 1, se determinó que las discretizaciones de columnas de bloques permiten disminuir los tiempos de cómputo sin perder de vista los aspectos técnicos que gobiernan el proceso de caving. El objetivo del caso estudio 2 fue integrar las actividades de preparación en un único problema de agendamiento. Para ello, se realizaron 3 ejercicios donde se compara la metodología propuesta por esta tesis con la manera tradicional de realizar la planificación en Panel Caving. De los resultados, la metodología tradicional de planificación arrojó resultados que podrían ser infactibles si las restricciones de preparación son incluidas en la planificación de la producción, debido a que no las considera como parámetros de entrada. En cambio, la metodología propuesta permite determinar la óptima apertura de puntos de extracción por periodo, donde se obtienen diferencias respecto a una estrategia operacional de apertura de puntos de hasta 33 %, en valor, lo que equivale a 100 millones de dólares de diferencias por este fenómeno. Las posibles extensiones de este trabajo son simular los resultados del agendamiento para evaluar la factibilidad del plan de producción y evaluar otras estrategias de constructibilidad como el tipo de hundimiento.

Ingeniera Civil de Minas / La División El Teniente de Codelco posee dentro de su cartera de proyectos el Nuevo Nivel Mina, el cual estará pre-acondicionado con fracturamiento hidráulico (FH), con el objetivo de facilitar la explotación del mineral primario (buena calidad geotécnica) y controlar el riesgo sísmico. Uno de los principales efectos del FH, es el mejoramiento de la fragmentación de los bloques de mineral extraídos, lo que a su vez permite disminuir la frecuencia de colgaduras y sobre tamaños en los puntos de extracción, reflejándose en un aumento de la disponibilidad de área abierta para producción. Además, se encuentra en estudio el efecto en la relación entre el mineral extraído y quebrado, la cual se proyecta que cambie de 1:3 a 1:5, reflejándose en una menor altura de liberación, pasando de un 30% a un 20%. Para conocer la potencial captura de valor de la modificación de los dos parámetros anteriormente descritos, se realizó un estudio en base al sector Andes Norte del proyecto Nuevo Nivel Mina. En primer lugar, se estimó el impacto de la fragmentación producto del FH en la disponibilidad de área, para lo cual se aplican a Andes Norte datos de un sector que actualmente está en explotación (Reservas Norte). El aumento estimado en la disponibilidad de área en quiebre es entre un 6% y 10%, y en el caso del área liberada es entre un 3% y 5 %, obteniendo un mayor impacto en la roca de buena calidad geotécnica. Considerando el efecto estimado del FH en la disponibilidad, se evalúa la variación de este parámetro junto al de la altura de liberación (20% con FH) en diferentes estrategias de explotación basadas en el precio del cobre. Para precio alto, se evalúa un aumento en la incorporación de área con respecto al plan original, y para precio bajo se evalúan 2 estrategias; en la primera se mantiene la incorporación de área del plan original, y en la segunda se disminuye la altura económica (con el objetivo de aumentar la ley media de cobre) y se aumenta la tasa de incorporación de área para mantener el control geométrico de la cavidad dentro de los rangos de ángulo de extracción recomendados para el sector (entre 30° y 45°). Uno de los principales resultados es el aumento entre un 12% y 20% en el ritmo de crecimiento en ramp up, sin embargo, un mayor impacto en la producción es restringido por la capacidad del sistema de manejo de materiales, principalmente del sistema de transporte intermedio, detectándose un cuello de botella estructural que debe ser gestionado a través del diseño. La evaluación económica de las estrategias planteadas permite concluir que la agregación de valor al VAN inicial producto de la modificación de la disponibilidad de área o altura de liberación es de un 20% (aumento de 120 MUSD$ en el VAN), y al evaluarlas en conjunto la ganancia es de un 23% (aumento de 134 MUSD$ en el VAN).

Ingeniero Civil de Minas / 12/04/2023

Memoria para optar al título de Geóloga / Un factor importante en la industria minera es el alto valor económico de las operaciones destacando los procesos de conminución. Los ensayos geometalúrgicos que estiman el comportamiento en molienda del procesamiento mineral y la energía en los molinos corresponde al Bond Work Index (BWI) y el SAG Power Index (SPI). Estos ensayos junto al Crusher Index (CI), permiten estimar la capacidad de tratamiento de la planta de molienda en tonelada por hora (TPH) optimizando de esta forma, la cantidad de materiales que ingresa al proceso. El objetivo principal del presente estudio es plantear una metodología para la predicción de variables geometalúrgicas a partir de características geológicas de un pórfido cuprífero mediante métodos de aprendizaje automáticos. Los métodos a utilizar son Support Vector Machine (SVM), Random Forest y Partial Least Squares (PLS). En este trabajo, se modela la variable geometalúrgica SPI usando datos de análisis QEMSCAN, análisis ICP, litología, alteración, mineralización y variables hiperespectrales (VNIR-SWIR). La zona de estudio corresponde a la minera Spence, un yacimiento tipo pórfido cuprífero con enriquecimiento secundario. Para predecir la variable SPI, se realizaron tres experimentos principales en cada método: utilizando todos los datos, seleccionando ciertos atributos y eliminando las variables hiperespectrales. En el caso del método Random Forest, se realizó una variación en la predicción al incluir las variables categóricas. En base a los resultados, los métodos que obtuvieron un menor error cuadrático medio fueron PLS y Random Forest. El método SVM siempre obtuvo los errores cuadráticos medios más altos en la predicción. Al eliminar las variables hiperespectrales de la base de datos, el error cuadrático medio (MSE) aumenta indicando la importancia que poseen estas variables en la predicción. Al incluir las variables categóricas, se observa un aumento leve del MSE. En las variables hiperespectrales, se observa que las bandas de mayor importancia son las que pertenecen al rango espectral VNIR. A este rango se le asocia minerales como la pirita, óxidos de Fe, alunita y crisocola. Los atributos principales en la predicción del SPI son el apatito, muscovita-sericita, V, Mg, caolinita, biotita, Sr y ortoclasa. Finalmente se tiene que el comportamiento reológico de los minerales junto a su estructura interna, son características importantes influyentes en el valor del SPI. También se debe considerar otros factores como la textura y la existencias de estructuras geológicas. / Laboratorio ALGES

Tesis para optar al grado de Magíster en Minería / This research explores the underground excavation method of drilling and blasting on multiple faces with two objectives. First, through a global investigation of mine planning, the conventional excavation system using explosives is analyzed to quantify the efficiency of tunnel construction. Secondly, the drilling and blasting process is explored to compare advance performance when applying ANFO versus emulsion in the process. To achieve the first objective, discrete event simulation techniques were applied in the short-term planning process of horizontal developments in a case study of a mine operated by Panel Caving. The simulation model was built and calibrated in simulation software especially designed for mining: SimMine. The inputs for the model were obtained from the field in a previous study and included unit operation times, as well as interferences. In this particular case, field study showed that the excavation cycle was unnecessarily extended by the interference between unit operations. In fact, the interference found between unit operations represented the biggest losses of time. Then, to increase the forward performance of excavation, it was necessary not only to optimize the individual activities of the cycle, but also to reduce the time lost due to interferences. For the second objective, the role of explosives in the blasting of horizontal developments on multiple faces was analyzed. For this study, the use of ANFO and emulsion was contrasted in terms of the number of boreholes, dilution of toxic gases (which represents less ventilation time), advance per round and overbreak. The data for the comparative analysis is based on blasting tests carried out in both small- and industrial-scale tests. Results showed that using emulsion a greater efficiency of advance was reached, with fewer boreholes and less ventilation time needed than with ANFO. It was also observed that overbreak was influenced by the concentration of linear charge in the contour boreholes. In the first case, it was concluded that planning with variability in process times, as well as capturing the various interferences, yielded returns close to reality, making the simulation a support tool for decision-making in planning. In the second case, improvements were observed in the blasting operation and in advance performance in horizontal developments when using emulsion versus ANFO explosive. / Este trabajo de investigación versa sobre el sistema de excavación en roca mediante perforación y tronadura en múltiples frentes y considera dos enfoques: en el primero se investiga de manera global el sistema de excavación convencional con el uso de explosivos desde un punto de vista de planificación a fin de cuantificar la eficiencia del sistema constructivo de túneles. En el segundo se ahonda sobre el proceso de arranque mediante explosivos identificando para ANFO y emulsión el rol que tienen los explosivos en el avance y las interferencias. Se aplicaron técnicas de simulación de eventos discretos en el proceso de planificación de los desarrollos horizontales en múltiples frentes para un caso de estudio de una mina explotada por Panel Caving, encontrando que para este caso particular, el ciclo de avance está altamente influenciado por las interferencias entre operaciones unitarias, de forma tal que para aumentar el rendimiento de avance no solo es necesario optimizar las actividades del ciclo individualmente, sino que es preciso una disminución en los tiempos perdidos por interferencias. El modelo de simulación fue construido y calibrado en un software de simulación especialmente diseñado para minería: SimMine. Los inputs para el modelo fueron obtenidos en terreno en un estudio previo e incluyeron tiempos de operaciones unitarias, así como de interferencias, estos fueron representados a través de distribuciones de probabilidad triangulares para cada uno de ellos. Las interferencias halladas entre operaciones unitarias representan las mayores pérdidas de tiempo. En el segundo estudio, se analizó el rol del explosivo para el arranque de roca en los desarrollos horizontales en múltiples frentes. Con lo cual se pudo contrastar el uso de ANFO y emulsión en términos del número de tiros, dilución de gases tóxicos (lo que representa menor tiempo de ventilación), avance por disparo y sobre-excavación. Los datos para el análisis comparativo se basan en pruebas de tronadura realizadas en terreno a escala piloto e industrial, de las cuales se obtuvo que con la emulsión se alcanza una mayor eficiencia de avance, se necesita menor cantidad de tiros y menor tiempo de ventilación que con el ANFO. También se evidenció que la sobre-excavación está influenciada por la concentración de carga lineal en los tiros de contorno. Del primer caso, se concluye que planificar con variabilidad en los tiempos de proceso, así como captar las diversas interferencias, arroja rendimientos cercanos a la realidad, convirtiéndose la simulación en una herramienta de apoyo en la toma de decisiones en la planificación de los desarrollos horizontales en múltiples frentes. En el segundo caso, se evidenció que existen mejoras en la operación de tronadura en desarrollos horizontales, de acuerdo a las variables medidas, al comparar el desempeño de la emulsión con respecto del ANFO.