Magíster en Gestión y Dirección de Empresas / El objetivo de esta tesis consistió en desarrollar y fundamentar herramientas metodológicas que, al utilizarse a futuro, posibilitarán y generarán una significativa reducción de los costos y tiempos de evaluación de los yacimientos minerales, especialmente en su etapa de reconocimiento básica. Como resultado, la presente tesis aporta, entonces, herramientas novedosas para lograr una mejor asignación de los recursos humanos, técnicos y económicos aportados por las empresas mineras o compañías, de cualquier tamaño, durante la etapa de exploración temprana de los yacimientos mineros. El costo y la oportunidad de la inversión en un yacimiento, el que por su naturaleza puede llegar a presentar fuertes variaciones en la calidad de sus recursos geológicos, representan serios obstáculos para empresas de pequeño capital, las que requieren que éste sea usado lo más adecuadamente posible, buscando entonces liberarse de casos exploratorios fallidos. Con ello se crean nuevas oportunidades de exploración en otros blancos o depósitos alternativos. Considerando las ventajas que presentan las herramientas generadas en el marco de esta tesis, se ha conformado una empresa que, mediante el uso de dichas técnicas y de las metodologías anexas a ellas, brindará a sus clientes consistentes ventajas derivadas del ahorro directo en los recursos invertidos para lograr las definiciones requeridas durante la etapa exploratoria temprana del reconocimiento de un yacimiento. Con ello, además, se disminuye el tiempo usado para fundamentar una decisión relacionada a aportar y/o redirigir recursos para el yacimiento a otras zonas en exploración o a otros de los proyectos avanzados de la compañía. Es así que las herramientas que se ponen ahora a disposición de los usuarios, vía una gestión de servicios generada bajo la modalidad spin off respecto de una conocida prestadora de servicios de ingeniería, Core Mining Studies, permiten definir adecuadamente, a menor costo y en un marco de tiempo reducido, las características del depósito que está siendo evaluado, en especial, aunque no únicamente, en las etapas tempranas de su reconocimiento, anticipando su calidad y variabilidad geológica. Las herramientas desarrolladas fueron probadas en un caso de estudio, en un yacimiento real pero modificado, para mantener la confidencialidad del depósito original. Se obtiene en este ejercicio (caso de estudio), la definición del potencial tonelaje/ley y evaluación económica temprana del depósito y finalmente se realiza un comparativo de los costos de las metodologías tradicionales vs las herramientas desarrolladas en esta tesis, consiguiéndose un ahorro significativo. Es posible concluir entonces, que las herramientas desarrolladas en el marco de esta tesis permiten a las compañías que destinan fuertes recursos a la exploración de depósitos minerales, anticipar los resultados técnicos de los proyectos en evaluación. Con ello pueden lograr una mejor distribución y aplicación de sus recursos financieros y establecer más claramente sus prioridades.

Ingeniero Civil de Minas / El insesgo condicional es una propiedad deseada en un modelo de estimación de recursos. Esta propiedad indica que los recursos (leyes, tonelaje y metal) recuperados sobre cierta ley de corte, son iguales a los recursos estimados. Los estimadores geoestadísticos como el kriging generalmente producen estimaciones condicionalmente insesgados, dependiendo del tamaño y diseño de la vecindad de búsqueda. Poco se conoce sobre el sesgo condicional en un contexto multivariable, cuando el interés recae en la estimación conjunta de varias especies minerales. Para abordar este problema se analiza un caso de estudio correspondiente a un yacimiento ubicado en el norte de Chile. Los datos consisten en muestras de testigos de sondajes, con información sobre las leyes de cobre y arsénico. Estas leyes se encuentran altamente correlacionadas debido a que la mineralización ocurre principalmente en forma de enargita y tenantita. Además, a diferencia del cobre, falta la información de arsénico en algunos puntos de muestreo, lo que hace que el enfoque multivariable (cokriging) particularmente adecuado para esta estimación de recursos. La metodología considera los siguientes pasos. Primero las leyes de cobre y de arsénico son simuladas de manera conjunta, para crear modelos de referencias con los cuales se harán las comparaciones. Luego, usando las muestras de sondajes, las leyes serán estimadas separadamente mediante kriging y en conjunto mediante cokriging, usando una vecindad móvil que considera distintos números de datos en cada estimación. También son consideradas estimaciones mediante media de simulaciones y de cosimulaciones. Finalmente, el sesgo condicional es cuantificado aplicando leyes de corte de cobre o de arsénico (o de ambas especies) para mostrar la dependencia entre las variables estimadas. Para cuantificar el sesgo condicional se utilizan dos curvas, la primera muestra la ley media (estimada y real) en función de la ley de corte y la segunda muestra el tonelaje (estimado y real) en función de la ley de corte. Los resultados indican que el sesgo condicional es considerable cuando la vecindad tiene pocos datos, independiente del tipo de estimación (kriging o cokriging). También se observa una disminución del sesgo condicional cuando se utiliza cokriging en vez de kriging. Las estimaciones realizadas mediante simulación y cosimulación muestran un bajo sesgo condicional.

Ingeniera Civil de Minas / Autor no autoriza el acceso a texto completo de su documento hasta el 23/12/2020. / La cuantificación de los recursos existentes en depósitos minerales es un proceso clave para las etapas posteriores de planificación y diseño minero. Actualmente, la distribución de los recursos dentro de los yacimientos es compleja ya que considera una alta cantidad de variables de interés y diversas relaciones entre los elementos de interés y tipos de roca. El presente trabajo aborda el problema de la cuantificación multivariable de los recursos existentes en un yacimiento ferrífero, donde las variables de interés corresponden a las leyes de cinco elementos (fierro, sílice, manganeso, fósforo, aluminio), pérdida de fuego y la fracción granulométrica del material superior a 6.3 [mm]. La información proviene de una malla de sondajes pseudo-regular con dimensiones de 50x50 [m] a 100x100 [m]. La cuantificación de los recursos se realiza mediante un modelo propuesto de cosimulación, utilizando el modelo multigaussiano con algoritmo de bandas rotantes. Esta investigación se distingue por dos razones. La primera de ellas se refiere a la definición de los dominios geológicos. La práctica habitual consiste en dividir el cuerpo mineral en unidades geológicas, donde las propiedades de las variables a simular son espacial y estadísticamente homogéneas. En el presente estudio, sin embargo, la definición de las unidades geológicas depende de la variable de interés, lo que resulta en un conjunto de unidades que pueden ser iguales, disjuntas o traslapadas al comparar distintas variables. Como resultado de ello, la ley de una variable puede ser discontinua al cruzar un límite geológico, mientras que en otra variable es probable que sea continua a través del mismo límite. El segundo rasgo distintivo corresponde a que todas las variables, incluso cuando se definen en unidades geológicas que no traslapan, se suponen con correlación cruzada. Lo anterior requiere el cálculo y ajuste de pseudo-variogramas directos y cruzados que permitan modelar la estructura de correlación. Por consiguiente, la presencia de un límite geológico duro no descarta la influencia de los datos entre un lado y otro de la frontera. A través del modelo propuesto se generaron cien realizaciones de una sección del depósito, que permitió obtener la distribución de las leyes medias, varianzas y correlaciones. Adicionalmente, se elaboraron curvas tonelaje-ley, con las cuales es posible conocer los recursos recuperables a una ley de corte económica y determinar escenarios para dicho inventario. A través de los resultados obtenidos, es posible apreciar la relación directa que existe entre la generación de leyes simuladas y los litotipos a las cuales se asocian. La validación del modelo de cosimulación planteado y sus parámetros se efectuó mediante validación cruzada. Este proceso permitió reproducir de forma adecuada las estadísticas de los datos condicionantes, con errores promedio cercanos a cero. Por otro lado, se verificó el cumplimiento de la exactitud y precisión del modelo, validando así la capacidad del modelo propuesto de predecir las variables sin sesgo y medir su incertidumbre. Finalmente, se concluye que la cosimulación de las variables de interés responde de forma adecuada en términos estadísticos, de continuidad y de reproducción de las distribuciones, generando diversos escenarios posibles de la realidad del yacimiento estudiado. La metodología propuesta se presenta como alternativa en la determinación de leyes en un yacimiento polimetálico, incorporando la información de las variables continuas y también su relación con las variables categóricas.

Ingeniera Civil de Minas / En la actualidad, los modelos geológicos son generalmente construidos de modo determinístico, imposibilitando la cuantificación de la incertidumbre asociada. Si bien en la minería se le da mayor enfoque a variables continuas como las leyes minerales, un estudio previo de variables categóricas provee subdivisiones con mayor homogeneidad geológica y estadística. Además se es capaz de agregar información importante sobre procesos mineros posteriores. El kriging de indicadores con proporciones localmente variables posee una limitante teórica que se pretende mejorar con este estudio. Este método utiliza sólo un variograma global para cada indicador. Dada la influencia que se tiene de las medias de los indicadores sobre su varianza, la meseta del variograma varía con esta media, lo que no se está considerando. Se propone un método que sí considere estas variaciones, utilizando una variable indicador transformada, más específicamente, a la variable indicador se le resta su media variable para centrar en cero, y además se estandariza para eliminar el efecto del cambio de varianza. El análisis se lleva a cabo a través de dos casos de estudio. El primer estudio consta de la estimación por kriging de indicadores tradicional y con la mejora propuesta, sobre una base de datos sintética con un indicador. A este caso también se le realiza un análisis de sensibilidad para revisar los resultados. El segundo caso de estudio consta de la simulación secuencial de indicadores sobre una base de datos real de una veta, contando con información de un muestreo por canales. Se comparan ambas metodologías y se validan los modelos a través de jack-knife. De las estimaciones resultantes del primer caso, se hace un estudio de los errores promedio y varianza del kriging promedio. Los resultados para ambas metodologías son similares, a excepción de la varianza del kriging, la cual para el método propuesto presenta menores valores y una alta influencia de la media del indicador. Este resultado se mantiene a pesar de disminuir los datos muestreados y cambiar el variograma de los datos sintéticos. Las simulaciones del caso de estudio real, en ambas metodologías, resultaron similares. De acuerdo a un análisis de errores cuadráticos, se simularon más bloques con menor error para la metodología propuesta que en la tradicional. Mediante un jack-knife se validan los modelos y se comparan sus porcentajes de aciertos. Ambas metodologías poseen porcentajes de aciertos iguales, incluso con distintos modelos variográficos. En conclusión, si bien el método propuesto muestra mejoras respecto al método tradicional, estas no son lo suficientemente significativas como para declararlo mejor método. Ambas metodologías presentan resultados de alto porcentaje de acierto, pero entre sí son muy similares. A pesar de esto, el nuevo método presenta las ventajas de tener mayor respaldo teórico, menores tiempos de simulación y una mejor cuantificación de los errores de estimación a través de la varianza del kriging.

Ingeniero Civil de Minas / Los plegamientos en yacimientos de minerales son procesos estructurales causados por diferentes factores (esfuerzos axiales, fallas, zonas de esfuerzo trishear, entre otras). Los procesos de deformación en yacimientos minerales pueden modificar la geometría original de estos mediante mecanismos de fallamiento y/o plegamiento. En el caso de plegamientos, la utilización de las herramientas clásicas en la evaluación de recursos para estos casos no considera las distancias geodésicas producto de la deformación, lo que lleva a un resultado erróneo, poco realista y estimación con mayor incertidumbre. La metodología propuesta consiste en retornar el yacimiento a la geometría original y realizar la evaluación de recursos en estas condiciones donde las herramientas clásicas de geoestadística son aplicables dado que se basan en el cálculo de distancias euclidianas. Se están desarrollando diferentes técnicas para realizar geoestadística en estas condiciones, como estadística Multi-punto, generación de campos LVA (Locally Varying Anisotropy), transformaciones espaciales de unfolding, entre otras. El objetivo del estudio es la una metodología de reconstrucción de la geometría original de un yacimiento, previo a su deformación, para efectos de realizar estimaciones de recurso en función de las condiciones de anisotropía original, y así llevarlo nuevamente al estado actual. El ejemplo se realiza con un cuerpo de geometría original de tipo tabular. La metodología propuesta consiste en generar una superficie de referencia (triangulación) a partir de un modelo geológico interpretado. Esta superficie puede ser aplanada con métodos de proyección o utilización de técnicas más complejas como MDS, que conserva el área inicial de la superficie al aplanarla. El modelo de bloques discretizado se ancla a la superficie triangulada para ser aplanado y generar el modelo geológico tabular en las condiciones de deposición inicial (cuerpo tabular plano). Una vez aplanado tanto modelo de bloques discretizado como compósitos con su respectiva información de leyes, fino, tipo de roca, etc., se realiza la metodología convencional de evaluación de recursos (estudio exploratorio de datos, variografía, estimación y categorización) para obtener un modelo de leyes estimadas. Finalmente el modelo de bloques discretizado estimado se restituye a la geometría plegada para el posterior rebloqueo. Las ventajas de utilizar esta metodología es que la estimación de las leyes se realiza de forma verosímil, y la clasificación de recursos mejora debido al cálculo de la varianza de bloque en el espacio transformado y el aumento de la correlación espacial de los datos del variograma. Para poder validar esta metodología, se requiere conocer un modelo de referencia original con las respectivas leyes pre-deformación. Para ello, se construyó un modelo a partir de simulaciones geológicas y de leyes que considere los procesos de geología estructural que afectan a los cuerpos plegados y la correlación espacial de las leyes. Finalmente se aplicó esta metodología a un caso de estudio real, donde se aumentó la categorización de recursos medidos e indicados en 1.28 Mton, aumentando la cantidad de finos en 19.2 Kton, lo que corresponde a un 16.8 %. Esto trae importantes consecuencias en la planificación minera y en la valorización de los activos de la compañía, ya que un aumento de los recursos medidos e indicados podría implicar un cambio en el ritmo de mina y procesamiento de planta.

Ingeniero Civil de Minas / Una de las principales interrogantes en la minería corresponde a la estimación del recurso geológico que, en la etapa evaluativa, determina la cantidad de reservas y condiciona el potencial económico del yacimiento. Debido a que las inversiones son cuantiosas, la necesidad de contar con información confiable es primordial. Para el caso de yacimientos de vetas, la evaluación de recursos se hace más problemática debido a la continuidad variable que presenta este tipo de yacimientos. El objetivo de este trabajo de memoria es el estudio de la incidencia de la cantidad de muestras en la reconstrucción de cuerpos geológicos con distintas características geométricas, mediante la estimación realizada incorporando un campo de direcciones variable. La primera parte de este trabajo consiste en una descripción del formalismo geoestadístico, técnicas de estimación y simulación geoestadística. Además, se hace una revisión bibliográfica de lo realizado en cuanto a incorporar la geología en la evaluación de recursos mineros. Se presenta en detalle la metodología desarrollada para estudiar las variables más importantes a la hora de realizar una estimación de cuerpos sinusoidales, elaborados de manera sintética. Finalmente, se desarrolla un caso de estudio para ilustrar el impacto que tiene el aumento progresivo de sondajes como datos de entrada para la estimación. Se utilizan datos reales de un pórfido cuprífero, donde se generan realizaciones con la metodología convencional, con una sola dirección principal de anisotropía, y con la que incluye direcciones variables, a modo de comparar las precisiones obtenidas bloque a bloque contra la realidad. Los resultados del caso de estudio realizado muestran que la metodología convencional dista mucho, en términos de precisión, de la metodología con direcciones variables, y que las variación de un 30% más de información resultó en una reducción de la sobre estimación del contenido de metal desde un 50% a sólo un 0.6%.

Magíster en Minería / Ingeniero Civil de Minas / La planificación minera ha evolucionado a través del tiempo para entregar soluciones a problemas de minería cada vez más complejos, que involucran cada vez más variables y a horizontes temporales mayores. En las últimas décadas, el foco ha sido la incorporación de la incertidumbre en el proceso de planificación, para hacer frente a las variables y parámetros inciertos involucrados en estos problemas a raíz de los tres tipos clásicos de incertidumbre encontrados en minería: la incertidumbre de mercado, operacional y la geológica. Con respecto a la incertidumbre geológica, es necesario considerar que la planificación de largo plazo se realiza en base a modelos con información limitada del yacimiento, pero posteriormente, a medida que avanza la explotación de este, la información aumenta producto del muestreo de los pozos de tronadura. Esta información es incorporada en el corto plazo con el fin de corregir las decisiones consideradas anteriormente. Sin embargo, la antelación con la que llega esta información entrega poca flexibilidad para modificar decisiones más complejas como el cambio de secuencia minera. Dado este escenario, en esta tesis se buscó medir el efecto de tener esta información de manera prematura en el agendamiento minero de corto plazo en minería a cielo abierto, y verificar si es rentable adelantar la campaña de muestreo para poder tomar mejores decisiones. Para esto, se utilizó un modelo de agendamiento con programación estocástica en dos etapas. En el caso de estudio propuesto, se verifica que para un horizonte de 5 meses en un solo banco, el obtener la información de manera prematura no impacta significativamente en el valor del agendamiento, ni en los indicadores de material procesado ni en la ley media del plan. Esto ocurre pues las decisiones de secuencia tienen poca relevancia en el valor del agendamiento dado el corto horizonte temporal estudiado. Por otro lado, la posibilidad de reasignar los destinos una vez conocida la información del pozo de tronadura mostró ser un factor clave en el valor del plan, independientemente de la secuencia considerada. El uso de la programación estocástica implica la incorporación de diversos escenarios de modelos de bloques dentro del problema de optimización, lo cual repercute fuertemente en los tiempos de ejecución computacional. Por otro lado, es necesario utilizar suficientes escenarios para obtener un resultado confiable considerando la variabilidad del depósito. Por este motivo, se implementó un algoritmo que genera simulaciones antitéticas, para generar escenarios con correlación negativa y utilizar un menor número de éstos para representar la variabilidad del depósito. Las pruebas mostraron que este tipo de simulaciones aceleran la convergencia del problema de agendamiento estocástico, obteniendo resultados más precisos con un número menor de escenarios, comparados a los algoritmos tradicionales de simulación.

Magíster en Minería / Cuantificar la incertidumbre geológica en un depósito mineral permite tomar decisiones informadas en etapas mineras posteriores, lo que además permite incorporar la variabilidad real del fenómeno natural que se busca determinar. El presente trabajo aborda el problema de la cuantificación multivariable de leyes y tipos de roca existentes en un yacimiento ferrífero, donde las variables de interés corresponden a las leyes de cinco elementos (fierro, sílice, manganeso, fósforo, aluminio), la pérdida de fuego, la fracción granulométrica del material superior a 6.3 [mm] y los tipos de rocas. La información proviene de una malla de sondajes pseudo-regular con dimensiones de 50x50 [m] a 100x100 [m]. La cuantificación de los recursos se realiza mediante un modelo multigaussiano para la determinación de leyes, pérdida de fuego y granulometría, y un modelo plurigaussiano para la determinación de tipos de roca. La metodología de trabajo considera una primera etapa donde se generan distintos escenarios geológicos mediante simulación plurigaussiana de los tipos de roca, para luego efectuar la cosimulación de leyes en los dominios simulados, mediante simulación multigaussiana. En este último punto se utilizan dos modelos de cosimulación, uno que considera las variables originales y otro que se plantea con variables transformadas. Esta metodología es distintiva por tres razones. La primera es la definición de unidades geológicas propias a cada variable de interés, la segunda es la interpretación de correlación cruzada entre todas las variables a simular, incluso cuando se definen en unidades geológicas que no se encuentran en contacto, y la tercera corresponde a la generación de un modelo de cosimulación capaz de reproducir la relación estequiométrica existente entre las variables de interés. La primera característica permite generar un conjunto de unidades geológicas que, en determinados casos, podrán ser iguales, disjuntas o traslapadas, dando paso a contactos diferentes a través de la misma frontera, según cual sea la variable considerada. La segunda particularidad permite capturar información geológica, incluso cuando las variables se definen en unidades diferentes, permitiendo que el modelo de incertidumbre capture información adicional. La simulación de los tipos de roca permitió generar veinte escenarios que reproducen la continuidad espacial, contactos, proporciones locales y la información de los sondajes condicionantes, en realizaciones que presentaron baja variabilidad, produciendo así una pequeña incertidumbre en dicho atributo. La cosimulación de leyes se efectuó de forma análoga en los dos modelos planteados, obteniendo veinte realizaciones del yacimiento de interés. Estas realizaciones permitieron determinar la distribución de las leyes medias y correlaciones de cada una de las variables. A través de los resultados obtenidos, es posible apreciar la relación directa que existe entre la generación de leyes simuladas y los tipos de roca a las cuales se asocian. Finalmente, se concluye que la cosimulación de las variables de interés responde de forma adecuada en términos estadísticos, de continuidad y de reproducción de las distribuciones, generando múltiples escenarios posibles de la realidad del yacimiento estudiado. La metodología propuesta se presenta como alternativa en la determinación de tipos de rocas y leyes en un yacimiento polimetálico, incorporando la información de las variables continuas y también su relación con las variables categóricas.

Doctor en Ingeniería de Minas / Scientific and engineering efforts in mine planning theory are focused on improving the speed and size capacity of existing algorithms. They look for changing from minutes to seconds, and hundreds of thousands to million blocks of an ore body representation. However, mining practices are so full of manual work and personal decisions, that algorithmic solutions are changed considerably by the mine planner, lasting weeks in this process to achieve operative final results. This thesis proposes a different point of view, joining some of such hand work decisions, like design and ore body modeling. The developed work concentrates on parametric representations of mine design and an ore body model, through volumes and morphological tools, optimized by simulated annealing. It is shown that it is possible to model and optimize a final open pit, with road, benches and switch-backs design and to fit an ore body with parametric volumes, which include geological knowledge. The principal applications of such results are: mine design could be obtained in minutes instead of weeks, the project value will not change because of handmade decisions, mine operation and geological units will have a common language through parametric volumes, geostatistical predictions will depend on geological knowledge and fitted data, geological uncertainty would be modeled from parameter stochasticity, so stochastic optimization could be implemented from simulations. In fact, mine planning algorithm inputs would no longer be a block model, but directly drill hole data. Despite that some numeral examples were developed, real cases were not the scope of this thesis work. The value of this work concentrates on proposing ideas and a new field of investigation in mine planning, focused on more realistic mining needs and bringing different tools, as those that until today were the paradigm, and trying to join professional areas that work separately.

Ingeniero Civil de Minas / La simulación de estructuras complejas de variables continuas basada en algoritmos de simulación multipuntos es un campo que comenzó su exploración hace no más de 20 años. La aplicación de estas técnicas en la caracterización de recursos de yacimientos mineros es aun escasa. No obstante, la propiedad de no suavizar las leyes estimadas lleva a reproducir la realidad de forma más fidedigna y, por consiguiente, tomar decisiones técnico-económicas con mejores resultados en los planes mineros. Dentro de los algoritmos multipuntos, FILTERSIM utiliza la generación de patrones estructurales a partir de la aplicación de filtros sobre imágenes de entrenamiento. El objetivo de la presente memoria es analizar la sensibilidad de FILTERSIM a su conjunto de parámetros de entrada. Para ello se desarrolló un caso de estudio sintético considerando como criterios de análisis tanto el tiempo de cómputo como la calidad de los resultados. Los parámetros con mayor impacto fueron el tamaño de la grilla, que infiere los patrones de comportamiento estructural desde la imagen de entrenamiento, y la función que asocia dichos patrones a los eventos condicionantes en la grilla simulada. Basado en los parámetros óptimos, como resultado del caso de estudio sintético, se decidió llevar a cabo un caso de estudio real, representado por datos de sondajes y posos de tronadura de un yacimiento cuprífero. Los resultados de la simulación fueron contrastados con las estimaciones mediante kriging ordinario. Se observó que la media de las realizaciones no tiende a la estimación de kriging, contradiciendo lo esperado. Por otro lado, los mapas de probabilidad entregaron un comportamiento de la variable similar al de los valores estimados mediante kriging. Finalmente, se proponen dos alternativas para incorporar la media local al proceso de simulación utilizando FILTERSIM. La primera consiste en intervenir la forma en que se asocia el patrón estructural más cercano al evento condicionante. La segunda busca alterar el proceso de agrupación de los patrones inferidos de la imagen de entrenamiento.