Magíster en Minería / La División el Teniente a cargo de la Gerencia de Obras Mina (GOBM), pasa por un proceso de reformulación de la preparación minera, cuyo objetivo principal es aumentar la productividad y la eficiencia en la ejecución de desarrollos horizontales. Dentro del problema identificado se encuentra; los bajos tiempos productivos en postura, producto de esta deficiencia se tiene que hoy en día el tiempo productivo de trabajo por turno en postura es 4,94 hrs (Green ingeniería, 2014). Esta investigación se enmarca particularmente en la Mina Esmeralda. Para esto se analizaran los procesos de excavación horizontal (Ciclo de minado) y sus variables asociadas mediante la Filosofía LEAN, con la herramienta Mapeo de Cadena de Valor (MCV). La aplicación de esta herramienta permite representar la secuencia de actividades en un mapa de flujo, se divide en 4 etapas. La primera etapa desarrolla las adaptaciones al MCV definiendo como y que datos se recopilan en terreno y los cálculos que se realizarán. En la segunda etapa se realiza el Mapeo del Estado Actual donde se recopilan los datos en terreno del ciclo de minado en una frente y multifrentes, los resultados establecen que el tiempo del ciclo total de las excavaciones horizontales es de 22,1 hrs. En la tercera etapa se desarrolla el Mapeo del Estado Futuro donde se realiza el diagnóstico y posibles causas de las actividades identificadas como de menor rendimiento. En la cuarta etapa se realiza la implementación del Estado Futuro, donde se propone el plan de optimización de las actividades de menor rendimiento, se propone cambiar el explosivo AnFo por Emulsión bombeable. Esto significa reducir la sobre excavación hasta 18%, mayor eficiencia de avance hasta el 95% y reducir el tiempo de emisión de gases pos tronadura hasta 20 min. La aplicación del MCV en terreno fue práctica y se comprueba que eligiendo indicadores adecuados a medir, la herramienta permite elaborar un diagnóstico certero y acabado del estado de producción actual. Las mejoras propuestas y sus recomendaciones de implementación se basaron principalmente en las filosofías Lean Manufacturing , esta constituye estados de producción factibles y de gran optimización para la productividad.

Ingeniero Civil de Minas / El presente trabajo tiene por objeto desarrollar una metodología para definir las fases de un rajo abierto en base a un secuenciamiento de bloques que comprende restricciones de capacidad y de mezcla. Se estudia el impacto de este método en el proceso de planificación de largo plazo, comparando sus resultados con la metodología tradicional de definición de fases (es decir, de acuerdo a la tendencia de crecimiento de un conjunto de pit anidados) y se implementan dos casos de estudio. Usando parámetros reales en cada caso (tanto económicos como de procesos) se genera, por un lado, un set de pits anidados de Lerchs y Grossman (en Whittle®), y por otro, se origina el secuenciamiento de bloques a través de la resolución del problema de optimización denominado Precedence Constrained Production Scheduling Problem (PCPSP). A partir de estos resultados se construyen las fases en el software Vulcan® de acuerdo a las secuencias de extracción sugeridas por los pits anidados y por el agendamiento de los bloques. Luego se calculan los planes de producción respectivos de forma manual utilizando Virtual Mining Machine, VMM. Los resultados indican que la diferencia en el valor final entre los planes estimados manualmente es mínima para los dos modelos estudiados, a pesar de que la secuencia sugerida por los pits anidados y por el agendamiento de bloques es distinta, y por lo mismo, la secuencia de construcción de fases. En efecto, para el primer caso de estudio, la diferencia es de sólo un 3% entre un VAN y otro (1,507 [MUSD] y 1,558 [MUSD] para el plan calculado con las fases diseñadas según los pits y agendamiento, respectivamente). Para el segundo caso de estudio, la diferencia es aún menor, llegando sólo a un 1% (3,644 [MUSD] en el plan según la metodología tradicional y 3,665 [MUSD] en el plan calculado según la metodología propuesta). Además, resultados como el mineral enviado a proceso, la producción de finos y el valor en las restricciones de mezcla son semejantes. Si se realiza la comparación con los planes generados mediante la herramienta VMM, tampoco existen diferencias importantes entre los planes, especialmente en el segundo caso de estudio. Se concluye que la implementación de la metodología propuesta no produce mayores diferencias respecto a la metodología tradicional de definición de fases, tanto en valor como en la factibilidad de generar planes que alimenten al(los) proceso(s) correspondiente(s). Así entonces, no hay motivo que avale el uso de este método debido a la incerteza sobre la utilidad de su implementación. Sin embargo, analizar la promesa de cumplimiento en el corto plazo es una arista no abordada y es un aspecto interesante de análisis futuro. Esto permitiría complementar el trabajo realizado (debido a la holgura que posee el largo plazo en el cálculo de un plan) y así concluir con mayor base sobre la utilidad de la metodología propuesta.

Ingeniera Civil de Minas / Uno de los principales problemas de la minería corresponde a la determinación de la dilución operativa, la cual genera un impacto en el beneficio económico, haciendo que muchas veces se incurra en menores retornos de los esperados. Existe un sinfín de causales de dilución, partiendo por las características inherentes de la roca mineral a explotar (como la geología y geomecánica del sector); la selección de equipos mina; la altura de los bancos del rajo (en el caso de minería a cielo abierto) y la inclinación del mineral respecto de la horizontal, lo que repercutirá en el desplazamiento producto de la voladura; la interacción con otras estructuras de la mina (fallas, cuñas y cavidades); y no olvidar la experiencia y conocimiento de los operadores de equipos. El objetivo general del presente trabajo es analizar diferentes focos de dilución en la mina El Soldado, cuantificando su importe en la dilución global y estudiando posibles soluciones para disminuirla. Asimismo, se pretende entender la forma de operar una faena a cielo abierto, donde existen muchísimas dificultades de operación (cuñas, poco mineral, cuerpos mineralizados aislados, etc.), además de complicaciones económicas por las pérdidas millonarias que se producirán en El Soldado en los próximos años. La metodología de la experiencia consiste en: presentación del problema, análisis de antecedentes operacionales de la faena, revisión bibliográfica de la temática en estudio, identificación y análisis de los puntos de dilución en la operación, finalizando con una evaluación económica. Los focos de dilución a estudiar son: modelo geológico, definición de polígonos de extracción operativos, tronadura, forma de carguío, selectividad de equipos de carguío, caserones rellenos, error de muestreo geológico, caminos y rampas y prácticas operacionales. La distribución inicial de la dilución en la operación es la que se muestra a continuación: Dilución Planificada (5%) - Definición de polígonos de extracción (40%) - Modelo geológico (60%) Dilución Operacional (5%) - Tronadura (29%) - Forma de carguío (31%) - Selectividad de equipos (10%) - Caserones rellenos (9%) - Muestreo geológico (11%) - Caminos (3%) - Prácticas operacionales (7%) Se concluye que, disminuyendo la dilución a un 5% (valor asociado al modelo geológico), se obtienen ganancias de $9,25 MUSD.

Ingeniero Civil de Minas / El proceso de planificación minera de largo plazo para minas de cielo abierto comúnmente se aborda en etapas, debido a la gran cantidad de variables que hacen del problema uno complejo de resolver. El objetivo de este trabajo es estudiar la etapa de diseño de fases para un depósito cuprífero, lo que consiste en operativizar los pits anidados que son generados ya sea mediante el algoritmo de Lerchs & Grossmann o el Modelo de Secuenciamiento de Bloques propuesto por Johnson, utilizando distintos criterios de diseño empíricos y cuantificando su impacto en desviaciones de tonelaje y el resultado económico del agendamiento de la producción mediante el algoritmo Milawa. De los resultados experimentales, se concluye que los criterios de diseño empíricos basados en tonelajes de fase no presentan por si solos una ventaja o desventaja desde el punto de vista operacional y económico, lo que queda demostrado al ser sobreseídos por el resultado del algoritmo Milawa. En segundo lugar, el proceso de diseño afecta en la evaluación económica, pero no de manera correlacionada con las desviaciones de tonelaje. Adicionalmente, se destaca que el modelo de Secuenciamiento de Bloques obtiene un mejor VAN que el de Lerchs & Grossmann para los planes de este yacimiento. Este trabajo refuerza la idea de que el enfoque de la planificación minera de largo plazo debe avanzar hacia metodologías que permitan integrar las variables del problema, para así reducir las distorsiones entre etapas, la necesidad de iteraciones entre éstas, y por sobre todo comprender el impacto económico de los criterios y decisiones que deben ser tomadas.

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 Gestión de Operaciones / Ingeniero Civil Industrial / Debido a la alta volatilidad en el precio del cobre y lo sensible que es la planificación minera al precio del metal, se ha propuesto un modelo de optimización estocástica que considere incertidumbre en el precio del cobre, representada en árboles de precios, y que en consecuencia entregue como solución un árbol de planes mineros, cada uno asociado a su serie de precio correspondiente. El gran problema que conlleva este nuevo enfoque es que, debido a la gran cantidad de escenarios, y por consiguiente de planes mineros, en la práctica es muy difícil de auditar, en término mineros, la solucion entregada, y que aumenta su dificultad de verificar y comprender a medida que crece el número de escenarios considerados. Se propone una metodología para la comparación entre planes mineros estocásticos y determinísticos que cumple con los siguientes requisitos: (i) Tome poco tiempo en comparar los resultados estocástocos con los deterministas, (ii) Se explique la mayor parte de la diferencia en VAN entre ambas soluciones. Esta metodología consiste principalmente en agrupar los planes mineros que sean similares y luego escoger un plan representativo de cada grupo, dicho plan representativo se compara con el plan determinístico para explicar las diferencias en VAN entre los planes del grupo correspondiente con el plan determinista. El porcentaje de la diferencia que se explica con la metodología depende principalmente de qué tan bien agrupados se encuentren los planes mineros estocásticos. Se proponen y evalúan tres algoritmos de agrupamiento: (1) k-means, (2) k-medoids, (3) Modelo de optimización basado en k-medoids. Los tres algoritmos de agrupación tienen ventajas y desventajas, donde se destaca que los dos primeros algoritmos son de rápida ejecución, mientras que el tercero es considerablemente más lento; y que los algortimos 2 y 3 logran explicar una mayor parte de la diferencia en VAN, sobre el 82% con sólo 5 grupos de planes mineros, mientras que el primero presenta un peor desempeño. Los resultados obtenidos son muy satisfactorios, en particular para el algoritmo 2, que presenta bajos tiempos de ejecución y logra explicar gran parte de la diferencia en VAN entre los planes mineros estocásticos y determinísticos considerados. Además, el algoritmo 2 mantiene su alto rendimiento al realizar variaciones en todos los parámetros del modelo, lo que indica que es un algoritmo robusto. Finalmente, se tiene que la metodología propuesta es adaptable a cualquier problema que presente la misma estructura que el problema considerado, es decir, que la incertidumbre sea representada en árboles de escenarios, ya que la metodología propuesta está exclusivamente sujeta a la estructura de las soluciones entregadas por el modelo de optimización estocástico, y no al problema en particular que éste modela.

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.

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.

Ingeniera Civil de Minas / Actualmente, bajo las condiciones de costos en que se encuentra la industria minera, ésta requiere más que nunca que sus recursos sean utilizados eficientemente. Dentro de los factores que están en juego para aprovechar estos recursos, el costo de extraer mineral de un yacimiento es clave, ya que influye en la determinación del tonelaje total a remover. La necesidad de este análisis radica en que algunos proyectos mineros que han sido planificados con un valor fijo, muestran al término de la evaluación una notoria diferencia con los resultados de los costos obtenidos en los últimos años de la vida mina, lo que podría generar que se extraiga más tonelaje que aquel que maximiza el beneficio de los interesados. La metodología desarrollada propone distintos escenarios para definir pit final, secuencia y programa de producción para dos yacimientos. Estos escenarios se obtienen de combinar algunos factores en la evaluación: dos costos mina distintos como input, utilizar o no una tasa de descuento y considerar o no un ajuste del costo mina a medida que la extracción se profundiza. Luego de determinar los escenarios, se continúa con etapas de planificación minera, donde en forma simplificada se diseñan las fases y se construye un plan de extracción del material. Finalmente, se realiza una evaluación económica de los distintos casos, teniendo como resultado por un lado, un perfil de costos por año mejor estimados que los valores fijos usados como input y por otro lado, un valor de beneficio descontado, el cual sólo considera las inversiones asociadas a la mina. Los principales resultados muestran que el costo mina, en todos los casos, presenta un patrón similar en su evolución, teniendo una tendencia creciente a lo largo de los años. Este efecto del aumento del costo mina se ve afectado, principalmente, por la disminución del tonelaje de los últimos años y no por un aumento en el costo total. Además, se observa que las principales diferencias entre los distintos casos se dan en los últimos años. Por otro lado, al analizar la recuperación de metal y el beneficio descontado a lo largo del tiempo, se tiene que en periodos intermedios de la vida mina, los casos con menor volumen presentan un beneficio mayor, al extraer antes las reservas. Sin embargo, esta diferencia se pierde al tener que costear la extracción de estéril de las fases posteriores, disminuyendo la brecha de beneficio en los últimos años, ya que si bien agregan valor, no son de gran impacto dado el efecto de la tasa de descuento y el largo plazo que se está considerando. Para los proyectos en los distintos escenarios se tiene que las diferencias entre los VAN fluctúan, para un caso, entre 5% y 8% y para el otro entre un 3% y 13%, donde esta diferencia se puede atribuir al efecto sobre los ingresos y no debido al aumento del costo mina, ya que los costos totales descontados son similares en todos los casos a lo largo de la vida mina. Según los objetivos planteados y en base a la metodología realizada, no es posible afirmar que el aumento del costo mina en los últimos años, respecto del valor fijo utilizado como referencia, genere un impacto en la determinación del tamaño de una mina. Sin embargo, dado a que los ingresos sí presentan cambios bajo los escenarios evaluados, se recomienda para trabajos posteriores determinar qué factores son los más influyentes en este efecto. Además, se sugiere aumentar el número de yacimientos a estudiar con el fin de concluir sobre una mayor cantidad de casos.

El objetivo principal de este trabajo de tesis es desarrollar una metodología y una herramienta que permitan definir un pit final incorporando las restricciones de capacidad y las condiciones de incertidumbre asociadas al recurso geológico. El resultado metodológico consiste en un algoritmo de cálculo que incorpora heurísticas de definición de pit final como es la enunciada por Lerchs y Grossman (1964), en conjunto con heurísticas de secuenciamiento de bloques como son enunciadas por Gershon (1987). Dichas heurísticas son enlazadas dentro de un proceso iterativo en que se generan versiones de pit final y sobre las cuales se aplican las restricciones de capacidad por período y descuento intertemporal de acuerdo a una tasa de descuento. La implementación de esta metodología en una herramienta, es llevada a cabo con la validación sobre un estudio de caso donde se pueden apreciar los impactos de incorporar las restricciones de capacidad, reflejado en un importante aumento en el valor de los flujos de caja para cada capacidad estudiada. Las formas de los pits finales generados en cada caso muestran una fuerte dependencia con la restricción capacitaria impuesta. Por su parte, la incorporación de la incertidumbre geológica en la metodología de cálculo da lugar a una nueva dimensión del análisis en la planificación minera, donde se define una zona geométrica con la distribución de probabilidad de extracción de acuerdo a la variabilidad de las simulaciones geoestadísticas, la cual puede apoyar la toma de decisiones de acuerdo al nivel de riesgo que se esté dispuesto a tomar en el proyecto. La herramienta y la metodología desarrolladas en este trabajo de tesis representan un paso en la dirección a una nueva planificación minera integrada, donde se toma en cuenta con bases técnicas mineras el valor económico y el riesgo asociados a cada proyecto dentro del portafolio de potenciales negocios.