Ingeniera Civil de Minas / Hasta la actualidad, la planificación minera se ha realizado con la utilización de parámetros fijos, los cuales conducen a un plan determinista e inflexible que no permite capturar el real valor de la operación. El valor que se obtenga de dicha evaluación, en la práctica puede tener baja probabilidad de ocurrencia. Es por esto, que las investigaciones actuales relacionadas con la planificación minera incorporan en este proceso una cantidad mayor de información y variables no determinísticas para poder así obtener resultados robustos en términos de productividad y valor esperado del plan. Con la realización de esta memoria se busca validar la incertidumbre operacional minera del modelo de evaluación de riesgos GEM|REEM (creado por la empresa GEM) y del modelo de simulación para incertidumbre operacional DSim Open Pit (creado por el laboratorio de planificación minera Delphos de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad de Chile) a través del análisis del plan minero de producción con escala quinquenal para una mina a rajo abierto. Los objetivos específicos de este trabajo son presentar las variables operacionales relevantes que componen el modelo de evaluación de riesgos GEM|REEM, en conjunto con la realización de simulaciones con el modelo DSim Open Pit caracterizada por las principales incertidumbres operacionales en base al plan minero quinquenal real de la mina y con esto realizar una comparación entre las dos metodologías de análisis de incertidumbre para planes mineros, enfocados en la incertidumbre operacional. Se realizaron simulaciones con ambos modelos para incertidumbre operacional en dos meses específicos del plan minero quinquenal, donde se generaron distribuciones de probabilidad tanto para el movimiento total desde banco como para el mineral enviado a planta. Se compararon las medias de las distribuciones obtenidas con los valores del plan minero determinístico. Para los meses de enero de 2016 y enero 2017, la diferencia porcentual entre el plan y el modelo GEM|REEM para el mineral enviado a chancado es de 10,6% y 1,6%, respectivamente. Mientras que la diferencia entre el plan quinquenal y el modelo DSim Open Pit para ambos meses es de 8,5% y 8,1%, respectivamente. Por otro lado, la comparación entre los resultados obtenidos de ambos modelos de incertidumbre, muestra que la diferencia entre estos es menor al 11% en todos los casos. A partir de estos resultados, se observa que el plan minero determinístico tiene poca probabilidad de ocurrencia, donde se le da mayor prioridad al envío de mineral a planta, lo que puede afectar a futuro la explotación de la mina. Además, se puede decir que ambos modelos representan la realidad operacional de acuerdo a los valores reales de desempeño de la mina.

Ingeniero Civil de Minas / El diseño de rampas en minas a cielo abierto es un paso clave en el proceso de planificación minera, en el que las envolventes económicas obtenidas por técnicas y algoritmos de optimización se transforman en volúmenes operativos (fases) aptos para la extracción. Sin embargo, aunque existen herramientas para ayudar al diseño de la rampa, el proceso sigue siendo muy complejo y requiere mucho tiempo. Esto implica que hay pocas oportunidades de explorar diferentes configuraciones y, por lo tanto, la calidad del diseño resultante depende de la experiencia del ingeniero y la disponibilidad de tiempo. El objetivo de este trabajo es comparar los resultados técnico-económicos del diseño operativo de fases, al utilizar el estado del arte actual, versus una metodología semiautomática, que utiliza programación matemática para la optimización económica del diseño de pit con rampa. El procedimiento consistió en una serie de pasos: primero, se diseñó un pit final óptimo en base a la metodología tradicional de planificación a largo plazo. Luego, se procedió a incorporar la geometría de rampas mediante dos alternativas; la primera denominada como óptima, introduce modelos matemáticos a través de una herramienta computacional que asiste al proceso de diseño operativo de fases, modelando una ubicación geométrica de rampa a nivel de bloques, que maximiza el beneficio económico reportado por los límites del pit con rampa. Esta ubicación sirvió como guía en el diseño final, entregando el punto de partida, sentido de giro y posicionamiento de la rampa en el talud minero. La segunda alternativa utilizó el arte del diseño actual empleado comúnmente para modelar rampas en los límites de rajo. Finalmente, se evaluó el impacto técnico-económico en las reservas del pit al incorporar el diseño geométrico de rampa de acuerdo a las alternativas mencionadas. Al introducir el modelo matemático, se lograron resultados muy similares en relación al estado del arte actual para el caso de estudio, con un aumento del 1.59 [%] del beneficio económico y un 1.40 [%] de las reservas disponibles para la extracción. Los resultados indican que esta herramienta entrega una mayor robustez al proceso de planificación; al permitir analizar distintos escenarios de diseño en un limitado periodo de tiempo, asegurando un diseño óptimo económico. / Este trabajo a sido parcialmente financiado por Advanced Mining Technology Center, Universidad de Chile

Ingeniero Civil Industrial / La planificación de las operaciones mineras subterráneas en el largo plazo es un problema con un alto nivel de complejidad debido a la gran cantidad de variables y restricciones que se deben tomar en cuenta. Es por esto que actualmente CODELCO utiliza un modelo de optimización de planes mineros para apoyar la toma de decisiones. Este modelo matemático es capaz de determinar el momento en que el mineral se debe extraer de los puntos de extracción, una vez estos han sido habilitados, con el fin de obtener el mayor beneficio económico. Sin embargo, este modelo no determina el plan óptimo de habilitación de puntos de extracción, sino que lo recibe como un dato de entrada. En este trabajo se expandió el sistema de planificación anterior, añadiéndole la capacidad de determinar el plan de habilitación de puntos de extracción, es decir, el periodo cuando cada punto de extracción debe ser comenzado a explotar (lo cual conlleva la realización de obras civiles de preparación), respetando una secuencia de apertura de puntos dada. Esto se logró mediante la modelación de la extracción de columnas como un flujo en redes. La formulación de la extracción de mineral de una columna como un flujo en redes se basa en crear estados posibles a lo largo de los periodos de planificación (nodos) y arcos que permiten pasar de un estado a otro en periodos consecutivos. Esta nueva formulación permitió fortalecer la solución relajada del problema de planificación, obteniendo resultados menos fraccionarios y con garantías de ser enterizados mediante heurísticas para obtener soluciones factibles aceptables. Además, permite implementar la capacidad de determinar el plan de apertura de puntos de extracción agregando más arcos o posibilidades de solución, al costo de elevar la dificultad del problema y, por lo tanto, los tiempos de resolución. Para paliar el aumento en los tiempos de resolución, se ha incorporado una metodología de agregación del recurso minero que puede generar reducciones importantes en estos tiempos sin afectar de manera significativa la evaluación económica del negocio. Esto se sustenta en la característica particular de la extracción por hundimiento, donde los puntos de extracción cercanos deben ser explotados de manera similar, por lo tanto, agruparlos en un mismo recurso no afecta de manera sustancial su explotación individual. Finalmente, los resultados arrojan que el modelo de planificación de área variable es efectivamente capaz de determinar el plan de habilitación económicamente más conveniente y que puede producir mejoras en los beneficios netos del negocio. En un ejercicio de prueba, se han contrastado las soluciones del modelo de área fija con el de área variable y este último ha producido mejoras en el VAN del orden del 3%. Estas mejoras son debidas principalmente al ahorro por postergación de los costos de habilitación de puntos de extracción y a la mejora de los ingresos por el aumento en la flexibilidad de la solución.

Autor no autoriza el acceso a texto completo de su documento hasta el 31/8/2020. / Magíster en Minería / Ingeniero Civil de Minas / La actividad minera está sujeta a distintos tipos de incertidumbre: mercado, geológica y operacional. Las incertidumbres antes mencionadas provocan diferencias entre los resultados del plan minero real y el plan esperado. La correcta evaluación del impacto de cada una de ellas en los resultados del plan minero podría permitir identificar las que mayor impacto tienen y tratar de gestionarlas mediante planes de acción. En este contexto, la presente investigación tiene por objetivo la evaluación del impacto de la incertidumbre geológica y operacional en los resultados del plan minero a corto plazo en una faena a cielo abierto. Con respecto a la incertidumbre operacional, se identifican tres tipos: asociados a los parámetros operacionales, a los eventos operacionales y a la reasignación de componentes operacionales. La asociada a parámetros operacionales tiene relación con los tiempos, velocidades y capacidades de los componentes mineros. La asociada a eventos operacionales tiene que ver con los eventos de no disponibilidad y finalmente la asociada a la reasignación operacional tiene relación con la estrategia de operación ante cambios de no disponibilidad de componentes mineros. Con respecto a la incertidumbre geológica, se desarrollan simulaciones condicionales de la ley de cobre total, cobre soluble y razón de solubilidad a partir de datos de pozos de tronadura, usando el método de bandas rotantes. Para la evaluación de la incertidumbre, se toma un caso de estudio correspondiente a una faena minera a cielo abierto ubicada en el norte de Chile. El yacimiento explotado corresponde al del tipo pórfido cuprífero y actualmente se encuentra en la zona de mineral de óxidos de cobre. Para soportar la integración los tipos de incertidumbre operacional, se desarrolla y utiliza un modelo de simulación que emula la lógica de operación de un sistema de manejo de materiales de una faena minera a cielo abierto. Una vez que el modelo es satisfactoriamente verificado y validado contra datos reales, es usado para evaluar el impacto de estas dos fuentes de incertidumbre. Se observa que, a partir del caso de estudio, la incertidumbre geológica asociada a las leyes de cobre total y cobre soluble en la alimentación a chancado no es significativa para un plan de movimiento de material fijo. Con respecto a la incertidumbre operacional asociada a los parámetros operacionales, se concluye que no hay diferencias significativas en los resultados del plan cuando se caracterizan por medio de medias o distribuciones de probabilidad. En cambio, la incertidumbre asociada a los eventos operacionales y a las reasignaciones operacionales es la que más impacta en los resultados del plan minero. Como recomendaciones, se deben realizar esfuerzos para poder replicar en forma consistente la realidad de la operación minera para así obtener estimaciones más cercanas a su real desempeño.

Magíster en Minería / Diversos modelos geoestadísticos permiten simular tipos de roca o, más generalmente, unidades geológicas en los yacimientos, entre los cuales se cuenta el modelo de simulación plurigaussiana y el de simulación secuencial de indicadores. Estos modelos se basan en la definición de reglas de contacto entre unidades geológicas y/o modelos de correlación espacial de sus variables indicadores. El presente trabajo plantea entonces abordar los vínculos existentes entre las relaciones de contacto entre unidades geológicas y los variogramas de sus indicadores, y ver en qué medida estas relaciones de contacto pueden ser reproducidas al fijar los variogramas de indicadores, y recíprocamente, cómo los variogramas de indicadores son reproducidos al fijar relaciones de contacto. Más específicamente, interesa examinar la existencia o no de contactos, así también si el contorno de la unidad geológica en extensión, es continuo o no. Se cuenta con datos reales de cuatro yacimientos tipo pórfido. Para realizar el análisis se trabajó mediante dos etapas, la primera donde se despliegan los datos (litología, alteración y mineralización) del modelo de bloques, que es una interpretación geológica, y los datos de muestras de sondajes. Mediante el análisis de los mapas se deducen las propiedades esperadas de los variogramas de indicadores en el origen. Luego en la segunda etapa se determina las relaciones de contacto a partir de los variogramas experimentales de indicadores del modelo de bloques, donde además se corrobora las propiedades deducidas en la anterior etapa y, de esta forma, la consistencia del modelo interpretado, comparando casos con los variogramas de indicadores calculados a partir de las muestras de sondajes. En los resultados de este trabajo se muestra que existe una relación entre los variogramas de indicadores y los contactos geológicos (tipo de roca, alteración y mineralización), mediante el análisis del comportamiento en el origen de los variogramas directos y cruzados de indicadores se logra validar la consistencia entre un modelo de bloques interpretado y datos experimentales. Además, en la práctica, si solo se tiene datos de sondajes, es sencillo calcular variogramas de indicadores y así deducir propiedades que debería tener el modelo interpretado, lo cual ayuda en la consistencia al momento de construir dicho modelo.

Ingeniero Civil de Minas / En el último tiempo, el precio del cobre se ha estado transando con una tendencia sostenida a la baja, lo que ha conllevado implementar un conjunto de medidas a nivel nacional e internacional, para lograr una reducción de costos e incrementos en la productividad de los procesos. Actualmente, los sistemas de asignación dinámica como Jigsaw o Modular no se encargan del reabastecimiento de combustible, el cual es llevado a cabo de manera manual, y este es realizado cuando el equipo notifica que está cercano a la reserva. Por otra parte, estos softwares una vez asignado a descarga el material, no analiza las características de la carga que se transporta en cada camión, por lo que este proceso consiste en que el primero en llegar es el que realiza la actividad. Este trabajo se centró en recuperar tiempos perdidos de los camiones de extracción en las operaciones a cielo abierto de la gran minería, para mejorar el proceso productivo. Esto se logra mediante la implementación de modelos de redes neuronales, usados para la predicción de información, y modelos de optimización, los cuales usarán lo predicho para mejorar el transporte, en los procesos de chancado y abastecimiento de combustible. Para el caso de estudio se tomó una base de datos de 6 meses, contados a partir de febrero del 2015, de una faena donde el movimiento de material es de aproximadamente 450 KTPD y cuenta con una flota efectiva de 54 CAEX. En cuanto al proceso de optimización de chancado, se logró que mediante una red neuronal se predijera el tiempo de proceso de cada carga y luego, se reorganizara el sistema de descarga teniendo en consideración este nuevo parámetro. Considerando un circuito de 5 km de distancia y con una flota 11 CAEX, se consiguió incrementar la utilización de los equipos de transporte en un 1,9% y el tonelaje procesado en un 2,4% en promedio, con una desviación estándar de 0,4% y 0,6% respectivamente, para 10.000 simulaciones, esto implica un ingreso adicional de 16,8 MUS$/año por cada chancador en faena de características similares. En el caso de que se aumentará el largo del circuito, se deberá incrementar el número de camiones, para conseguir los mismos resultados. Para el proceso de abastecimiento de combustible, la red neuronal predice el consumo del equipo, para posteriormente con un modelo de asignación dinámica, crear un proceso autónomo de envió a las diferentes estaciones. En un escenario de 60 CAEX en circulación y con dos petroleras, se generó una reducción de un 65% aproximadamente en la espera de cada camión para reabastecer. Adicionalmente, disminuye el número de recargas necesarias en periodos mayores a una semana, gracias a rellenar más litros por visita. Lo anterior, significó un incremento de un 3,2% en la utilización de los camiones de extracción. Para asegurar la fidelidad de los resultados presentados anteriormente, se realizó un test de confianza al 95%, para descartar que los beneficios fueron aleatorios. De este se concluyó que los valores señalados son estadísticamente significativos. Por último, con estos desarrollos una faena puede recuperar de manera rápida, gracias a algoritmos de predicción y optimización, y a un bajo costo de implementación y operación, tiempos perdidos en sus activos, con lo que se generará mayores ingresos para el negocio. / The copper mining industry is currently experiencing a low-price crisis, which has led to a series of measures at national and international level, to reduce costs and improve productivity in operational processes. Currently, dynamic allocation systems as Jigsaw or Modular is not responsible for the refueling, which is carried out manually and is performed when the operator notifies that his equipment is close to the reserve. Moreover, this software once assigned the discharge point, does not analyze the type of material carried in each haul truck, so this process is the first to arrive is the one who performs the activity. This work focused on recovering some of the wasted time of haul trucks in large open pit operation to improve the production process. This is achieved by implementing neural network models used for forecasting information, and optimization models, which will use this predicted data to improve transport in the processes of crushing and refueling. For the case study it was used a database of 6 months, from February 2015. The mine company has a production of approximately 450 KTPD material and an effective fleet of 54 CAEX. As for the crushing optimization process, this was succeeded using a neural network that predicted the processing time of each charge. Then, with this information the discharge order was reorganized in crushing in view of this new parameter. Now, considering a 5 km circuit and a fleet of 11 trucks, there was an increase of the utilization of the equipment’s on that circuit by 1.9% and 2.4% of extra throughput tonnage, with a standard deviation of 0.4% and 0.6%. This implies an additional income of 16.8 MUS $ / year for each crusher in the mine. In the case the circuit length increase, the same needs to happen with the truck fleet to achieve the same results. For the refueling process, the neural network predicts the fuel consumption of the equipment. Later a dynamic allocation model, create an autonomous sending process to different fuel stations. If it is consider a case with 60 haul trucks in circulation and two available stations. This results in a reduction of approximately 65% of the waiting of each truck to restock. Further on, it was also decreases the number of loads, thanks to fill more liters per visit. Finally, this means an increase of 3.2% in the utilization of haulage equipment. To ensure that the results presented above, has a 95% of confidence, it was performed a test to determinate that the benefits were not randomized. This test concluded that the indicated values are statistically significant. With these improvements, a mine company can recover quickly, thanks to predictive and optimization algorithm, and for a low cost strategy, wasted time in their assets and improve revenues for the business.

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Magíster en Minería / Ingeniera Civil de Minas / La elaboración de planes de producción es una labor que, dada su complejidad, se ha tenido que realizar de manera desagregada, es decir, no se evalúan en conjunto la totalidad de los componentes del proceso minero para su elaboración. Esto ha traído como consecuencia que los resultados obtenidos tengan dificultades a la hora de llevarlos a la operación, ya que se asumen consideraciones que se escapan de las reales condiciones del proceso. Este problema se ve reflejado con más fuerza cuando se habla de la extracción minera mediante el método de minería selectiva, donde la alta cantidad de factores involucrados en el proceso hacen muy difícil su integración. Es así, como la elaboración de los planes de producción se ha transformado en una labor que tiene un alto costo de tiempo con resultados que no necesariamente se acercan a la solución óptima del proceso y que está fuertemente influenciada por la experiencia del usuario que lo realiza, impidiendo además la posibilidad de generar mayor análisis de los procesos involucrados. Por tanto el siguiente trabajo tiene como objetivo establecer una metodología que provea de distintas alternativas de secuenciamiento para minería subterránea selectiva, en función de multicriterios para su evaluación. Cuando se habla de multicriterios se refiere a poder integrar diversas variables propias del proceso en una misma evaluación, permitiendo así analizar su interacción y comprender de mejor manera el comportamiento del proceso minero. Es así como se evalúa para el estudio una serie de casos que permitan observar la tendencia del plan de producción y su respectivo secuenciamiento. Para ello se realizan planes de producción limitados por el tonelaje de extracción, m3 de relleno y metros a perforar, en diferentes periodos de tiempo mensuales, buscando responder al objetivo planteado. Se considera en forma particular el criterio correspondiente a la dilución, el cual se evalúa en función del ELOS de acuerdo a la variación del tamaño de los caserones. Los resultados demuestran que efectivamente existe una interacción entre los criterios a evaluar en un mismo plan de producción, ya que imponiéndose restricciones específicas para cada criterio de manera independiente se suele llegar a soluciones infactibles, siendo necesario ajustar los distintos factores de manera que interactúen entre si y logren cumplir con las restricciones impuestas y la secuencia de extracción establecida. Además es posible integrar la dilución como un criterio más dentro de la evaluación, pudiendo analizar su impacto en base a dimensiones del caserón, donde se llegó al resultado que la decisión de diseño (largo caserón) varía al evaluar la dilución en el plan. Finalmente, es posible establecer una metodología de elaboración de planes de producción, que integra diferentes criterios en su evaluación, entregando resultados en base a evaluaciones de modelos matemáticos y que proporcionan al planificador una herramienta de análisis, comprensión y toma de decisiones del proceso de planificación.

Ingeniero Civil de Minas / El actual escenario económico ha propiciado que las compañías mineras apliquen sistemas de gestión en sus procesos para contrarrestar la disminución del precio del Cobre y el aumento sostenido de costos de servicios. La operación Los Bronces se ha alineado con esta estrategia y ha considerado emplear la metodología del aseguramiento y control de calidad. Esta técnica de gestión busca prevenir defectos en los procesos y controlar la calidad de los productos en pos de la satisfacción de los clientes. Para que ésta dé resultados requiere apoyarse en un sistema de gestión que contribuya a la eficacia y eficiencia de la organización. Esto debe estar respaldado por la metodología del mejoramiento continuo, que le dará un carácter sustentable al proyecto en el tiempo. Particularmente, en esta investigación se aborda el proceso de perforación, reconociendo actividades clave para su intervención, relacionadas con la implementación en terreno del diseño de perforación. Luego, a partir del análisis de su situación actual en Los Bronces, se propone un sistema de gestión que considera 3 etapas: planificación de procesos, control de gestión y gestión del mejoramiento. La planificación involucra la creación de indicadores clave de desempeño a partir de las oportunidades identificadas, para lograr las conductas y prácticas que aseguren un proceso de excelencia. Posteriormente, el control de gestión determina cómo se analizará la información de los indicadores, es decir, generará alarmas ante incumplimientos de los requerimientos establecidos para el equipo de perforación; y definirá horizontes de tiempo para la intervención de los sub-procesos y asignará responsables y plazos de control. Finalmente, en la etapa de gestión del mejoramiento, se determinan los grupos de tareas, el rol de la jefatura y las herramientas de gestión para cumplir con una cartera de proyectos. La investigación concluye evaluando el aporte del sistema de gestión en la compañía, al estimar la influencia del cumplimiento de cada indicador de desempeño, consiguiendo un ahorro de 10,9 MUS$ anuales. El ahorro calculado no sería efectivo de no lograrse un liderazgo y participación activa de todos los integrantes del proceso. Ambos conceptos combinados y ligados a la estructura del sistema de gestión, permiten de manera estructurada y sistemática, cambiar las prácticas e ir instalando una cultura de excelencia en las operaciones.

Ingeniero Civil de Minas / El estudio de flujo gravitacional es fundamental en la minería subterránea por block/panel caving debido a su directa relación con la planificación minera, entregando información como el tipo y cantidad de material extraído, secuencia de extracción, leyes y recuperación. Debido a lo anterior, contar con herramientas computacionales que permitan modelar este fenómeno es de gran ayuda para realizar de la mejor manera las operaciones mineras. Dentro del ámbito del modelamiento de flujo gravitacional, Flowsim es un simulador basado en el concepto de autómatas celulares implementado en lenguaje C++, el cual permite realizar trabajos de forma más sencilla, rápida y con una gran calidad en los resultados. En el presente trabajo se utiliza esta herramienta con el objetivo de evaluar su funcionamiento y resultados mediante el modelamiento de diferentes casos de estudio a nivel experimental y a nivel industrial. Además se utilizan nuevas características del simulador para el trabajo con trazadores y se agrega un nuevo mecanismo para el modelamiento de la subsidencia. Los casos de estudio tratados son el análisis de trazadores recuperados a nivel mina, resultados experimentales obtenidos a partir de modelos físicos y simulaciones predictivas de 370 puntos de extracción pertenecientes a la mina Esmeralda, división El Teniente, focalizando el estudio en el funcionamiento de Flowsim para el cálculo de zonas de extracción, leyes, punto de entrada de material quebrado, y el tiempo de simulación. Los resultados muestran que Flowsim es capaz de replicar los resultados de zonas de flujo obtenidos con trazadores inteligentes en mina con diferencias de 9.7 [%]. Los casos experimentales e industriales analizados con el simulador calibrado muestran una leve tendencia a sobreestimar el punto de entrada de quebrado. Las simulaciones se realizan un 50 [%] más rápido a lo realizado por Rebop, simulador de flujo gravitacional desarrollado por Itasca, mientras que los valores entregados para las variables analizadas son muy similares entre ambos simuladores, variando en porcentajes menores al 5[%]. Las nuevas funciones de Flowsim, como el trabajo con trazadores y el mecanismo de rilling, aumentan las capacidades del simulador, pudiendo llevar a cabo nuevos análisis para la planificación minera. Los trazadores permiten establecer la recuperación para diferentes mallas de extracción y estudiar el comportamiento de los elipsoides de extracción. El mecanismo de rilling permite comprobar la morfología de la superficie y los resultados de su implementación muestra diferencias menores al 2 [%] con respecto a los resultados de modelos físicos. Finalmente, los resultados muestran que Flowsim es una potente herramienta de planificación en desarrollo, que, debido a su versatilidad, permite trabajar e implementar nuevos mecanismos como el trabajo con trazadores y el concepto de rilling, entregando resultados de forma rápida, simple y eficaz.