Memoria para optar al título de Arquitecto

Geóloga / El estudio del presente trabajo de título tiene por finalidad conocer la ocurrencia, distribución y concentraciones de tierras raras en el yacimiento El Teniente. Las tierras raras son un grupo de 17 elementos químicos: escandio, itrio y los 15 elementos del grupo de los lantánidos (lantano, cerio, praseodimio, neodimio, prometio, samario, europio, gadolinio, terbio, disprosio, holmio, erbio, tulio, iterbio y lutecio). En este trabajo se presenta el resultado para los siguientes 14 elementos: lantano, cerio, praseodimio, neodimio, samario, europio, gadolinio, terbio, disprosio, holmio, erbio, tulio, iterbio y lutecio. Para este estudio se definieron 6 unidades monolitológicas, considerando el análisis químico de 405 muestras de sondaje, siendo las siguientes: Complejo de Brechas Braden, Complejo Máfico El Teniente, Brechas de Cuarzo y Anhidrita, Pórfido Dacítico, Pórfido Diorítico y Tonalita. Las tierras raras se presentan en fosfatos, carbonatos, óxidos y silicatos. Dentro de las litologías del yacimiento las concentraciones de REE ocurren en apatito, biotita y plagioclasa a nivel traza. Las REE no presentan relación con sulfuros de cobre. Se obtuvo como resultado que las seis principales litologías presentes en el yacimiento El Teniente presentan mayores concentraciones de tierras raras livianas con respecto a las tierras raras pesadas. Las tierras raras livianas están correlacionadas entre sí, así como las tierras raras pesadas. Dentro de las tierras raras livianas las concentraciones son similares en todas las litologías, mientras que existen dos grupos dentro de las tierras raras pesadas. Se propone la presencia de dos pulsos magmáticos distintos en diferentes períodos. Las concentraciones de tierras raras dentro del yacimiento son menores que aquellas determinadas en la roca caja, la formación Farellones. Existe un empobrecimiento de las REE en los concentrados, mientras que hay un enriquecimiento de estos elementos en los relaves. El yacimiento presenta bajas concentraciones de estos elementos, con respecto a yacimientos donde se explotan las tierras raras, con un promedio inferior a la centena de ppm, por tanto, su explotación no es viable. / 02/10/2020

Geólogo / Dentro de la mina El Teniente se producen sismos de magnitud Mw entre -2 y +2, en su mayoría inducidos por la explotación minera, y con mayor concentración en las unidades intrusivas félsicas. Dicha concentración se debería a un contraste de rigidez entre ellas y la roca de caja, a escala de macizo rocoso. En este estudio se busca asociar variables petrográficas con la rigidez a escala de probeta (E, Módulo de Young) de las distintas unidades del yacimiento. Además, se busca establecer diferencias con rocas porfídicas no pertenecientes al interior del yacimiento, que puedan tener menor alteración, mineralización y estructuras. Se cuenta con un total de 35 muestras con sección delgada y resultados de ensayos geotécnicos. De ellas, 17 fueron sometidas a ensayos de compresión uniaxial simple (CUS) en el marco de este trabajo, mientras que las 18 restantes fueron sometidas previamente a ensayos CUS y de compresión triaxial. Las secciones delgadas se confeccionaron a partir de las muestras ya ensayadas, y se realizó una descripción petrográfica de ellas. El Módulo de Young de las muestras varía aproximadamente entre 25 y 99 GPa. Este parámetro tiene una relación directa con la densidad, la resistencia a la compresión uniaxial, y aumenta en rocas cristal-soportadas (al considerar la textura glomeroporfídica como un soporte de cristales). También se estableció una relación inversa entre el tamaño del cristal más grande en muestras matriz-soportadas (usualmente plagioclasa, o biotita, de hasta 6 mm) con el Módulo de Young. Es decir, a mayor tamaño máximo de cristal, menor Módulo de Young. Esto puede deberse a una redistribución de esfuerzos al interior de la roca, generándose una anisotropía por la razón largo/ancho mayor a 2 de estos cristales. Las muestras del exterior del yacimiento no mostraron grandes diferencias con respecto a las del interior: tienen alteración (regional, calcita-epidota; o hidrotermal, sericita-clorita-opacos), y mineralización metálica de hasta un 5%, incluyendo esfalerita, magnetita, pirita, calcopirita y en algunos casos bornita. La diferencia que sí fue notoria, es la menor densidad de estructuras (vetillas, fracturas, etc.), lo que permitió obtener rupturas por matriz, como se buscaba. Este estudio no fue determinante sobre la mayor rigidez de los intrusivos félsicos. Sin embargo, se establecieron variables petrográficas que afectan los parámetros geotécnicos, tanto para las unidades intrusivas como para la roca caja. Por lo anterior, se recomienda sectorizar volumétricamente las rocas de El Teniente en función del soporte, el tamaño máximo de cristales, entre otros.

Ingeniero Civil de Minas / El objetivo principal de este trabajo es realizar una post evaluación técnica- económica de la recuperación de pilares mediante el método Front Caving en la mina El Teniente . La post evaluación se basó en la recolección, filtración y análisis de información y en un análisis económico del método, dada las condiciones de los sectores Teniente 1 Retram y Sector K de la mina El Teniente . Mina El Teniente decidió aplicar este método para explotar pilares mineralizados ubicados entre los niveles de ventilación y producción, en sectores en que se suspendió la extracción de mineral por colapso del nivel de producción. De los análisis y resultados operacionales se concluye que el método se caracteriza por ser adaptable a diferentes cuerpos mineralizados. Un gran porcentaje del mineral obtenido es producto de la tronadura, debido a lo cual un buen manejo operacional del proceso de perforación y carguío de tiros así como el control de la dilución son factores de mayor importancia para el éxito del método. En cuanto a la seguridad, es un método en que se extrae el esponjamiento del mineral tronado y que necesita una fortificación y control operacional riguroso en los puntos de extracción para limitar los riesgos. El análisis de los resultados económicos indica que es un método viable en las condiciones particulares de su aplicación en El Teniente. Dado que se ocupan obras preexistentes, se requiere una inversión menor, básicamente desquinches de túneles y otras obras menores. Es importante destacar que con adecuados controles operacionales se lograron índices económicos aceptables. Otro punto a considerar es que el método permite asegurar planes de producción pues es un método ágil y flexible y su puesta en marcha requiere de corto tiempo. Con ello se logró el reemplazo de producción de sectores con imprevistos operacionales. Resumiendo, el Front Caving es un método de explotación adecuado para recuperar sectores afectados por colapsos, e incluso podría ser competitivo en situaciones normales.

Ingeniero Civil de Minas / El proceso de fragmentación en minería de Block/Panel Caving es muy importante pues este influye fuertemente en el éxito y rentabilidad del proyecto a través de criterios de diseño, productividades, costos y rendimientos en la operación. Para el caso de mina el Teniente, esto es de particular importancia debido a la presencia de una roca masiva y competente. Esta roca se caracteriza por prácticamente no presentar discontinuidades abiertas aparte de las que conforman los sistemas de fallas, sin embargo, posee un enrejado polidireccional de vetillas o Stockwork en una alta frecuencia. Estas vetillas poseen un efecto importante en la resistencia y deformación del macizo, en particular, en el proceso de desarme de roca durante el hundimiento. Esto ha sido corroborado por diversos estudios de fragmentación en puntos de extracción, en donde se observa que la mayor parte de caras de colpas corresponden a estructuras geológicas preexistentes. Dentro de este marco, este trabajo propone el estudio del modo de ruptura de una configuración de probetas de material tipo Stockwork para distintas litologías, con el fin de observar la influencia de las vetillas en una condición de carga multicontacto similar a la ocurrida durante el proceso de fragmentación secundaria en la columna de material quebrado. Para esto, se desarrolla un total de 5 ensayos, 4 de estos sobre probetas de 10 cm de largo sobre las unidades CMET FW, CMET HW, Dacita y Diorita y un quinto ensayo sobre la unidad CMET HW con probetas de 3.9 cm de largo. Cada ensayo involucra la carga vertical de 16.52 MPa a 35 probetas en una configuración compacta, confinadas por un medio granular al interior de un cilindro de acero. Los resultados muestran que bajo las mismas condiciones de esfuerzos ciertas unidades presentan una mayor ruptura de probetas que otras y una mayor o menor influencia de las vetillas en su ruptura, generalmente a través de rupturas mixtas con participación de vetillas y matriz (tipo B). De esta forma se observa que la unidad CMET FW es el ensayo que logra la mayor ruptura de probetas seguidas por las unidades Dacita, CMET HW y Diorita, sin embargo, las vetillas poseen mayor relevancia en la unidad CMET HW con un 75% de las rupturas con influencia de vetillas seguidas por las unidades CMET FW y Diorita con un 66.7% y 63.1% respectivamente. Para el caso de la unidad Dacita se observa un 44% de las rupturas con influencia de vetillas. Junto con esto, se observa que para probetas con una razón de aspecto menor, disminuye la ruptura por vetillas y aumenta en gran medida la ruptura por roca, teniendo una gran influencia las zonas de contacto entre estas. Relativo a la ruptura de vetillas, no se observa una gran influencia de parámetros geométricos como son el JRC y el espesor en la ruptura, tampoco se observa alguna relación clara respecto del tipo o subtipo de vetilla, sin embargo, la mineralogía y la orientación de las vetillas en el ensayo presentan una gran relevancia. Respecto a la mineralogía, se observa una disminución del porcentaje de Cuarzo y un aumento en el porcentaje de Calcopirita, Anhidrita y Bornita en las vetillas con ruptura en comparación a estos valores para la población total de vetillas presentes en los ensayos. En relación a la ruptura de vetillas según el porcentaje de minerales duros presente en su relleno, se observa que en los ensayos CMET FW, CMET HW y CMET HW 2 existe una tendencia clara de ruptura de vetillas blandas, la cual es algo menos notorio para la unidad Diorita y que no es posible apreciar para la unidad Dacita. Respecto a la orientación, se observa una tendencia a la ruptura de vetillas con una disposición vertical por sobre vetillas sub horizontales dentro de la disposición del ensayo. De esta forma, este ensayo posee el potencial de ser una metodología complementaria para el estudio de la fragmentación secundaria.

Autor no autoriza el acceso a texto completo de su documento hasta el 21/12/2019. / Ingeniero Civil de Minas / El bombeo de barro corresponde a un ingreso repentino de mineral saturado a labores subterráneas. Puede provocar daño a las personas y equipos, retrasos en producción, dilución y cierre de faenas. El presente trabajo tiene por objetivo caracterizar mediante ensayos geotécnicos de laboratorio, el mineral con potencial a producir bombeos de barro en la Mina Diablo Regimiento, División El teniente, Codelco, Chile. De la revisión bibliográfica y de antecedentes se identifican 2 posibles mecanismos que podrían generar un estallido de barro. Estos corresponden a: exceso de humedad y falla de flujo. En el presente estudio, se evalúa el mecanismo de exceso de humedad. Se cuenta con 3 muestras provenientes de puntos de extracción cerrados por peligro de bombeos de barro en Diablo Regimiento, que representan los 3 tipos de mineral saturado fino que se encuentran en la mina. Se realiza ensayos de granulometría, gravedad específica, densidad, límites de consistencia, consolidación edométrica, compresión no confinada y, asentamiento. Se identifica los minerales evaluados como gravas y arenas bien graduadas con contenido de limos y arcillas. Se obtiene la gravedad específica, densidades máximas y mínimas, y se obtiene los límites de Atterberg líquido y plástico, que corresponden a las humedades para las cuales los finos del mineral cambian su comportamiento de sólido a plástico y de plástico a líquido. Además de la caracterización geotécnica, se evalúa la resistencia del material ante condiciones no confinadas, variando la densidad y la humedad. Esto permite observar que la variable de más relevancia en cuanto a la resistencia del mineral es la densidad, puesto que además de influir directamente en la resistencia, limita la cantidad de humedad que el mineral puede albergar, por lo que la densidad controla parcialmente la humedad. Se utiliza clasificaciones de la resistencia y asentamiento de materiales para definir límites de humedad líquidos y plásticos análogos a los de Atterberg, pero que cuentan con la ventaja de clasificar materiales con mayor tamaño máximo que estos. Se concluye que el método utilizado por El Teniente para prevenir bombeos de barro, puede ser actualizado y mejorado. Se recomienda continuar el estudio con el comportamiento confinado del mineral, lo que permitiría evaluar también el mecanismo de falla de flujo.

Autor no autoriza el acceso a texto completo de su documento hasta el 21/11/2019. / Ingeniera Civil de Minas / La ocurrencia de bombeos o escurrimientos en los puntos de extracción es identificada como uno de los 5 principales peligros operacionales a los que se expone la minería de block/panel/sublevel caving, es por esta razón que existe un gran interés sobre el entendimiento y comprensión de su génesis con el fin de tomar decisiones apropiadas en cuanto al control y manejo de este fenómeno. A pesar de que existen investigaciones que abordan esta problemática, a la fecha aún no es claro qué condiciones son determinantes en el desencadenamiento de estos eventos, existiendo sólo teorías no probadas. El eje central de esta memoria será caracterizar el ingreso de agua-barro, a partir de un estudio de la data histórica de variables asociadas al fenómeno. Para ello, se utiliza como sector de aplicación la mina Reservas Norte de División El Teniente, Codelco, que desde inicios de su operación ha presentado problemas de agua-barro. Este estudio incorpora un análisis general del ingreso de material saturado al sector, análisis de eventos históricos de bombeos y escurrimientos, como también una comparación con el sector Diablo Regimiento. La caracterización del ingreso de barro de Reservas Norte y posterior comparación con Diablo Regimiento permite establecer que el origen del barro proviene de la conexión con labores antiguas concentradoras de barro histórico, es más, los primeros puntos afectados se ubican en la zona donde se dio inicio al caving. Luego, la propagación es en dirección del avance de la frente de hundimiento, en donde al cerrarse uno o más puntos de la vecindad se generan planos preferenciales de flujo y al encontrarse los elipsoides traslapados, el material saturado diluye a través de los intersticios de la columna quebrada en movimiento. Dicho lo anterior, es que todo proyecto minero que utilice métodos de hundimiento debe incluir una caracterización hidrogeológica que permita determinar el riesgo potencial de una descarga de agua/barro a la que estará expuesto, definiendo e implementando tempranamente las medidas de mitigación y control. De esta manera la operación se puede llevar a cabo en forma segura y las consecuencias en cuanto a pérdidas de reservas pueden ser reducidas. En cuanto a los nuevos proyectos de DET, Nuevo Nivel Mina y Nuevo Nivel Profundo, ambos se ubican bajo labores que se encuentran afectadas por barro, por lo que se vuelve necesario crear políticas apropiadas para su control antes de comenzar la operación, entre las que se proponen: buscar alternativas a la conexión tipo domo, generar perfiles de extracción de columnas que desciendan de la manera más uniforme posible, para lo cual se debe contar con área disponible, la frente de hundimiento debe ser angosta para permitir flexibilidades operativas, no permitir la sobre extracción de los puntos y contar con políticas de drenaje. Este trabajo forma parte del proyecto MudFlow ejecutado por el Laboratorio de Block Caving del Departamento de Ingeniería de Minas de la Universidad de Chile.

Geólogo / El desarrollo de la tecnología minera subterránea en los últimos años ha permitido un rápido avance en la construcción de túneles y labores, lo que ha llevado a tener una menor cantidad de tiempo para levantar información geológica relevante. Esto último ha producido la existencia de zonas sin información de estructuras, lo que constituye potencialmente un riesgo no solo a la infraestructura sino también a la vida de las personas. En este contexto se enmarca la presente memoria de título, en la cual se busca, a partir de estructuras mayores mapeadas en zonas con alta resolución de información, calcular la densidad de estructuras (P21) para así poder complementar la información de aquellas zonas con baja resolución en la mina El Teniente. Los parámetros utilizados para los cálculos de P21 fueron: densidad de mapeo, largo de estructuras, espesor típico, amplitud, ondulación y efecto de la litología. La información fue obtenida de los mapeos históricos de las minas Reservas Norte (ReNo) y Esmeralda, en sus respectivos niveles de producción y hundimiento. Para analizar los resultados de P21 obtenidos, se dividió el problema en 3 casos comparativos: entre nivel de producción y hundimiento de una misma mina, entre dos zonas de una misma mina en un mismo nivel y entre dos minas distintas del yacimiento. Los resultados muestran que entre los niveles de producción y hundimiento ubicados a una diferencia de cota de 17 metros, se encuentran las mismas familias, orientaciones y espesores de estructuras. Sin embargo, lo anterior no se traduce en que los valores de P21 sean similares, lo que sugiere que estos dependen de variables estadísticas como número de mapeos y/o densidad de mapeos y no de variables geológicas. Por otra parte, las variaciones de P21 dentro de un nivel, estarían controladas por la cercanía a los sistemas de fallas y/o a los contactos litológicos, donde aquellos en que se involucra el Complejo Máfico El Teniente (CMET) suelen poseer valores más altos. Además, las dos minas a pesar de presentar litologías y características geométricas similares poseen densidades distintas (0,08 m/m2 y 0,15 m/m2 promedio). Si a lo anterior se le suma que la mina con mayor número de estructuras mapeadas (Esmeralda) posee un menor largo interpretado, indicaría que las diferencias se deben a una interpretación que subestima o sobrestima la información existente. En cuanto a relaciones geométricas, se obtuvo una relación lineal entre espesor y largo de fallas, que mejoró aquella creada anteriormente en El Teniente y que se acerca más a la existente en la literatura. Utilizando dicha curva y ocupando la información de diferencias de P21 en distintas minas es posible concluir que mina Esmeralda subestima la información, por lo que se recomienda realizar nuevos estudios que permitan mejorar dichas interpretaciones.

El objetivo de este trabajo es evaluar, desde una perspectiva técnica, el potencial uso de la Huella Hídrica (WFP, por su sigla en inglés), como un indicador de sustentabilidad en la minería del cobre en Chile, aplicado a la producción de concentrado de cobre en la División El Teniente (DET) de Codelco. La WFP es un indicador que determina la cantidad de agua consumida por un producto a lo largo de su cadena de suministro y posteriormente, mide los diferentes impactos asociados a estos consumos. Este indicador tiene tres componentes, dependiendo del origen del agua consumida y las alteraciones con que el agua es devuelta al sistema: la WFP Verde, la WFP Azul y la WFP Gris. Para aplicar este indicador, se usó la metodología propuesta por el Water Footprint Manual 2009 (HOEKSTRA, et al., 2009 a), a los procesos de producción del concentrado de cobre de la DET. Se desarrolló, además, un esquema simplificado de los procesos de la DET y su manejo de agua, se realizó un cálculo preliminar sobre la WFP del concentrado de cobre de la DET para los años 2008, 2009 y 2010, y se analizaron los resultados obtenidos. La WFP del concentrado de cobre varió entre los 40 y los 61 m3agua/tonelada de concentrado de cobre, dependiendo de los límites geográficos definidos. Del análisis realizado, se desprende que las principales contribuciones a la WFP del concentrado de cobre en la DET fueron: el agua con alto contenido de sulfato descargada al estero Carén (WFP Gris), el agua trasvasijada de cuenca hacia el tranque Carén (WFP Azul) y el agua evaporada (WFP Azul). En la aplicación de la metodología de la WFP en la DET se encontraron las siguientes limitaciones: las variaciones de su valor aplicado a la DET están influenciadas por la cantidad de lluvia caída, más que por cambios en el manejo de agua de la División,su metodología no es precisa en cuanto al criterio para delimitar los límites geográficos del sistema, su cálculo no considera la calidad de agua de las fuentes, aunque esto se podría considerar en la etapa de evaluación de impactos de la WFP, y las normas ambientales que rijan el sistema en estudio determinan el valor de la WFP Gris. Además, se determinó que su valor está influido por la ley del mineral, lo cual es una ventaja con respecto al make up, desde un punto de vista del uso sustentable de recursos. Se concluye que la WFP es una herramienta adecuada como indicador de consumo de agua. Sin embargo, se deben realizar nuevos estudios para adecuar la metodología de la WFP, referidos a definición de límites geográficos, consideración de calidad de agua de las fuentes y estandarización en la aplicación de diferentes normas ambientales. Además, se debe desarrollar por parte de la DET y la minería en general, sistemas de manejo de datos de consumo y gestión de agua, con el fin de mejorar el uso de este indicador en la industria minera, permitiendo una contribución al desarrollo sustentable del país.

Magíster en Ciencias, Mención Geofísica / Ingeniero Civil de Minas / Los eventos de sismicidad inducida en minas subterráneas han sido reportados como un peligro para los trabajadores, además de ser una interferencia operacional en la capacidad productiva afectando directamente el negocio minero. Es por esto que en minería es necesario establecer procedimientos que permitan manejar y gestionar de una mejor manera las causas y efectos de la actividad sísmica inducida por labores mineras, generando estados de alerta preventivos en caso de un aumento o disminución de la sismicidad. Estos procedimientos se basan en la información entregada por el sistema de monitoreo sísmico instalado en la mina, el que permite calcular indicadores que resumen en tiempo real la respuesta sísmica del macizo rocoso a la minería aplicada. El objetivo general de este trabajo es desarrollar y aplicar una metodología de análisis que permita evaluar de manera estándar el comportamiento y desempeño de indicadores sísmicos con la finalidad de minimizar las interferencias operacionales ocasionadas por la sismicidad inducida por la minería. En esta investigación se estudió el comportamiento y desempeño de cuatro indicadores sísmicos: frecuencia de eventos, tasa genérica de momento sísmico, probabilístico y aglomeramiento espacial. Para el cálculo de estos indicadores se utilizan datos de sismicidad inducida registrados en la Mina RENO, de la división El Teniente de Codelco, Rancagua, Chile para el período 2007-2011 y de la Mina Creighton, ubicada en Sudbury, Ontario, Canadá, en el año 2008. Para cada una de las minas estudiadas, se utilizó un conjunto de los datos para calibrar los parámetros de cada indicador, optimizando su desempeño. El resto de los datos fueron utilizados para verificar los parámetros definidos en la calibración. El desempeño de los indicadores fue cuantificado mediante matrices de contingencia y gráficos ROC. Los resultados obtenidos para cada indicador son levemente superiores a un desempeño aleatorio. El mejor desempeño se obtuvo con el indicador probabilístico, alcanzando valores de PSS = 0,44 en el caso de RENO y 0,19 en el caso de Creighton, sin embargo, cada indicador posee sus ventajas, desventajas y limitaciones. Por consiguiente, la utilización de estos no es exclusiva de sólo uno, sino que pueden utilizarse de manera conjunta, entregando información adicional a la hora de decretar o no un estado de alarma. Realizar la evaluación del desempeño de los indicadores sísmicos a través de la metodología desarrollada, cuantifica la efectividad que estos poseen, permitiendo tomar líneas de acción en caso que su desempeño sea deficiente y así garantizar de mejor manera la seguridad de los trabajadores y del negocio minero.