Autor no autoriza el acceso a texto completo de su documento hasta el 11/4/2021. / Ingeniero Civil de Minas / El Sublevel Stoping es uno de los métodos de explotación en minería subterránea más utilizados en la mediana minería Chilena, se caracteriza por ser un método seguro, mecanizado y capaz de alcanzar altas tasas de extracción con un mínimo de personal. Sin embargo, dadas las desfavorables condiciones de mercado que se presentan hoy en día, como la escasez de agua y energía, la baja en los precios del mineral, y la presencia de cuerpos mineralizados con leyes cada vez menores y más profundos, se ha vuelto progresivamente más complicado mantener la competitividad de las operaciones. Desde este punto de vista, una de las aristas a partir de la cual obtener ventajas competitivas es la optimización del proceso de diseño de caserones, logrando así minimizar las consecuencias negativas asociadas a diseños deficientes, tanto en términos económicos, operacionales y de seguridad. Por ello, el objetivo de este trabajo es presentar una metodología para la construcción de modelos numéricos tridimensionales aplicados a este tipo de minería, que sean capaces de incorporar la información geomecánica del sitio en donde será aplicada y los efectos inducidos por los avances programados en el plan de producción, entre otros; variables que son ignoradas por las metodologías tradicionales de diseño. Esta metodología se desarrolla a partir de la información de un caso real, específicamente del Bloque IV de mina Cinabrio, y básicamente consiste en tres pasos: recopilación de los datos de entrada, la construcción de un modelo de sólidos tridimensional de la mina y la construcción del modelo numérico como tal, a partir del cual se efectúan las simulaciones. Con el objeto de estudiar el comportamiento de las excavaciones antes de obtener los resultados del modelo, se efectúa un estudio para estimar el alcance que tendría la zona de sobre-excavación generada tras un colapso de las unidades de extracción cuando se recuperan los pilares. Los resultados indican que en caso de que se presente esta situación, es muy poco probable que la zona de daño llegue a conectar a superficie, sin embargo, esto es dependiente del esponjamiento que adquiera el material fracturado y de la forma que tome la zona dañada. Por otro lado, los resultados del modelo numérico muestran que con el avance de la secuencia minera se tienden a generar zonas de tracción sobre la pared colgante de los caserones, que aumentan su amplitud progresivamente y que la magnitud de estos cambios varía dependiendo de los avances en el plan de producción y del sector analizado. Se aprecia que la zona ubicada al Norte del pilar 1 está dominada por la extracción de este pilar, mientras que la zona presente entre los dos pilares se ve alterada por la extracción de ambos; finalmente, la parte al sur del modelo sufre importantes cambios inducidos por la expansión del 2015 y por la recuperación del pilar 2. Gracias a las observaciones hechas sobre el caso base (estable) del modelo numérico, se desprende que los caserones se mantendrían estables estando sometidos a tracciones inferiores a los -0.25 [MPa], a partir de lo cual se concluye que pese a los cambios antes mencionados, el sitio bajo estudio se mantendría estable pero con posibles zonas de sobre-excavación aisladas y acotadas. Finalmente, para refinar los resultados del modelo se recomienda incorporar información adicional con el fin de mejorar la conceptualización del macizo rocoso y los parámetros correspondientes a partir de los cuales se pueda establecer un criterio de sobre-excavación.

Magíster en Gestión y Dirección de Empresas / El desarrollo de los proyectos estructurales subterráneos de Codelco permitirá incorporar una nueva visión del negocio de minería subterránea masiva, basada en las tendencias observadas en cuanto a tecnología, gestión operacional, recurso humano y sustentabilidad. En este contexto es que la tesis propuesta participa, apoyando la implantación de una operación y gestión desde superficie de un proceso productivo importante como el que realiza el equipo LHD Semi Autónomo (LHD SA). Para ello, se desarrollan en esta tesis los aspectos formales que permitan implementar un sistema de asignación dinámica de tareas telecomandadas asociadas al carguío de puntos de extracción en la operación de minas subterráneas explotadas por hundimiento de bloques. Se estudia en particular la aplicación de este tipo de sistema para mejorar la productividad del sistema de extracción de mineral de las operaciones de la futura Mina Chuquicamata Subterránea (PMChS). Finalmente, se profundiza en algunos aspectos tecnológicos, de gestión, culturales y otros elementos que puedan representar factores de riesgo para la captura total o parcial del valor asociado a la propuesta. Como conclusión, se obtiene que el proceso conducido por los equipos LHD SA con Operadores en superficie sigue la forma de un proceso de cola y, por lo mismo, es posible aplicar gestión de tiempos de espera (o teoría de colas), de forma similar a como se realiza en otras industrias. En particular, desde el punto de vista teórico, el proceso del LHD SA se podría estudiar en base a un modelo markoviano del tipo M/M/c/FIFO/K. En efecto, la simulación detallada realizada en la Ingeniería Básica del PMChS y los resultados basados en un enfoque analítico son consistentes entre sí, lo que muestra la validez de los resultados obtenidos. Finalmente, el sistema de asignación dinámica propuesto para el proceso de operación de equipos LHD´s SA conlleva oportunidades de eficiencia y productividad que permiten optimizar el sistema por sobre los resultados que puedan lograrse utilizando sistemas de asignación estática. Los riesgos de una implantación exitosa están asociados principalmente a los aspectos culturales que conlleva su materialización. Además, es también importante el desarrollo de aspectos técnicos dentro de los próximos años, tales como la interoperabilidad de sistemas, la consolidación de una filosofía de operación adecuada y la implementación del centro integrado de operación y gestión del PMChS. / Este trabajo ha sido apoyado por la Vicepresidencia de Proyectos de Codelco

Ingeniero Civil de Minas / En los últimos años ha tomado fuerza el uso de métodos de hundimiento masivo, como block/panel caving, para explotar cuerpos mineralizados a gran profundidad, pero existe un riesgo asociado a la granulometría del mineral a fragmentarse. El impacto económico que tiene hacer una mala estimación, tanto de la fragmentación primaria como secundaria, es bastante alta, dada la influencia que tienen sobre parámetros de diseño y operación en la mina. Por esta razón, se ha hecho un gran esfuerzo en desarrollar modelos y softwares que permiten estimar de la mejor manera posible la fragmentación. El objetivo de esta investigación es construir un modelo predictivo de fragmentación secundaria para minería de caving, específicamente el Proyecto Mina Chuquicamata Subterráneo (PMCHS), a partir de estudios anteriores y mediante experimentos de flujo confinado a escala. Además, se estudia la fragmentación secundaria para los dominios geotécnicos seleccionados. Para cumplir con esto, se propone seguir una metodología experimental, planteada anteriormente por Gómez (2014), en la cual se emplea un modelo físico con escala 1:75. La primera parte consiste en la obtención de una curva experimental de fragmentación secundaria, para cada dominio geotécnico escogido de PMCHS, los cuales son PEK, QES y Q<S, sometidos a un esfuerzo vertical constante de 4 MPa. De la misma forma, se hace un experimento adicional para QES bajo 2 MPa. Estos ensayos se llevan a cabo con una prensa, ubicada en el laboratorio de Block Caving, de la Universidad de Chile. Posterior a esta etapa, se procede con la construcción del modelo predictivo de fragmentación secundaria para el dominio QES, mediante un proceso de ajuste aplicado a las dos curvas experimentales de esta unidad. Los resultados indican que, al someter los 3 dominios seleccionados, bajo un mismo esfuerzo, PEK resulta con la distribución granulométrica más gruesa, seguido por QES y finalmente Q<S. Por otro lado, al comparar las dos curvas de QES, queda claro que a medida que aumenta el esfuerzo vertical, mayor es el grado de reducción de las partículas. Se encuentra el set de parámetros que definen el modelo predictivo, de esta manera es posible estimar el grado y la variación de la fragmentación secundaria para el dominio escogido, variando el esfuerzo vertical. De este estudio se desprende en primer lugar que las propiedades de los materiales influyen en el proceso de fragmentación secundaria, esto fue demostrado al encontrar una relación directa con la resistencia a la carga puntual, el factor de forma también condiciona la fragmentación, a mayor redondez menor es la disminución de tamaño. En cuanto al modelo predictivo, se hace una comparación con el software más usado en la industria, BCF. Se analiza el escenario propuesto por este programa para el dominio C2 de PMCHS, en la cual se encuentra la unidad QES, y la estimación por parte del modelo elaborado. Los resultados indican que BCF considera una mayor reducción de tamaño para los gruesos, en cambio, hay un comportamiento más parejo en la estimación de finos. Además, se propone una nueva modalidad de uso para el modelo, que considera los porcentajes de extracción.

Autor no autoriza el acceso a texto completo de su documento hasta el 1/4/2021. / Ingeniera Civil de Minas / La División Andina de CODELCO tiene considerado para el año 2019 el inicio de un proyecto llamado III Panel Extendido, el cual actualmente se encuentra en el proceso de Ingeniería de Pre factibilidad / Factibilidad. Este proyecto contempla utilizar el método de explotación Panel Caving con hundimiento Convencional y tendrá una vida útil de 12 años, con una producción en régimen de 18 Kt/d. Una de sus características más importante es que el LHD cargará directamente sobre la tolva del camión. En este trabajo de memoria se realiza un análisis de los procesos operativos de carguío y transporte del proyecto, con el objetivo de evitar retrasos en su puesta en marcha. La metodología comienza con la recolección de la información, lo cual implica entrevistas con operadores y supervisores de la División Andina, registro de datos en terreno, recopilación de informes y asistencia a reuniones sobre el proyecto. Más adelante, se desarrolla un diagnóstico el cual corresponde a una revisión de las fortalezas y debilidades del proceso actual en el III Panel, con tal de utilizarlas como lecciones aprendidas en el proyecto que recién comienza. Con toda la información recopilada se determinan los parámetros operativos del proyecto a partir de los obtenidos en las pruebas de LHD semiautónomos y de los parámetros actuales de operación. Finalmente se realizan recomendaciones a los procesos de carguío y transporte, además de algunas recomendaciones que buscan mejorar el diseño minero. Los resultados indican que el carguío del camión debe realizarse mediante un remanejo del mineral que el LHD previamente ha acopiado en el frontón, debido a que esta opción es al menos 2 veces más eficiente que las otras existentes. El diseño de los niveles de producción y transporte debe plasmar las necesidades del proyecto, por consiguiente debe realizarse en favor de tiempos de ciclos más eficientes. Para esto en este trabajo se entregan algunas recomendaciones como: agregar curvas de alta velocidad y estocadas de acopio para la limpieza de pistas, incluir mejoras en el diseño de la zona de abastecimiento de petróleo, etc., además de algunas recomendaciones del proceso operativo en sí, como las zonas de confinamiento para los equipos de tecnología autónoma o semiautónoma. Como conclusión, la granulometría afectará directamente los procesos productivos del III Panel Extendido. Esto, sumado a la alta dependencia entre niveles que poseerá el proyecto, realza la importancia de realizar la coordinación necesaria entre procesos, de manera de evitar retrasos.

La estimación de la capacidad productiva del sistema de traspaso y transporte es una tarea compleja y relevante en el ámbito de la planificación de minas subterráneas, dado que en base a ésta proyección se sustenta el desarrollo de proyectos y valoración del negocio. En este sentido, la tendencia actual está orientada a la optimización de programas de producción en un ámbito de largo plazo, bajo el supuesto de que las capacidades productivas son conocidas con certeza para los distintos procesos. Sin embargo, es de interés poder aplicar estas técnicas en un contexto de corto plazo, tanto para evaluar las capacidades de los distintos procesos y sus interacciones para asegurar los excedentes del negocio. En el presente trabajo se formula una metodología de programación de la producción de corto plazo que involucra los sistemas productivos Mina, Transporte y Planta de manera integrada para el cálculo de la capacidad productiva de la División El Teniente Codelco Chile. A los modelos existentes en la División utilizados para determinar la capacidad de producción de manera aislada se les incorpora las modificaciones necesarias que permitan la integración de sus resultados al modelo de simulación del sistema de transporte principal Ferrocarril TTE 8 como eje central de planificación y gestión. La metodología planteada considera el carácter probabilístico del sistema de transporte entregando al programa de producción una probabilidad de cumplimiento como una red de flujo. Los resultados obtenidos muestran que para una escala de evaluación diaria es posible programar una capacidad máxima anual para el año 2009 de 126.450 [tpd] por medio del sistema productivo Ferrocarril Teniente 8 y procesos Colón con una probabilidad de cumplimiento de un 53%. El reemplazo de factores de disponibilidad y utilización por un programa de mantención entrega una diferencia en el valor máximo a programar de un 13% menor a nivel mina, mientras que para el sistema red de flujo esta diferencia alcanza a un 4.5% menor con respecto a la metodología de planificación actual. Como futuras líneas de estudio, se recomienda el incorporar las estadísticas de eventos operacionales en la evaluación de la capacidad de los procesos mina y planta, así como la implementación del modelo de programación de chancado molienda propuesto como herramienta de análisis útil para orientar la gestión y control de éste proceso.

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Autor no autoriza el acceso a texto completo de su documento hasta el 6/1/2021. / Ingeniero Civil de Minas / Los métodos de explotación de block y panel caving son formas de explotación por hundimiento en que el cuerpo mineralizado se derrumba naturalmente por efecto de la gravedad y de los esfuerzos locales generados luego de haber sido socavado en su base. La propagación del caving es un efecto de la inestabilidad interna del macizo rocoso, producto de la constante extracción del mineral desde el punto de extracción hacia los puntos de vaciado. Actualmente, cada vez los yacimientos minerales se encuentran a mayores profundidades y la roca es sometida a mayores niveles de esfuerzos, tanto in-situ como inducidos por socavación o extracción. Esto implica que las minas tengan una mayor probabilidad de sufrir eventos geomecánicos que pongan en riesgo la vida de personas y al negocio. La mayor parte de la investigación llevada a cabo hasta la fecha ha sido enfocada en el esfuerzo inducido por la socavación mientras se propaga el hundimiento, conocido como abutment stress. Sin embargo, la experiencia en la operación de minas explotadas por block/panel caving ha demostrado que la estabilidad del nivel de producción también depende de la extracción y de las condiciones de flujo. El objetivo de esta investigación es cuantificar los esfuerzos inducidos por flujo gravitacional en un pilar corona del nivel de producción de una mina operada por block/panel caving, a través de experimentos en un modelo físico a escala (1:200). Con el fin de cumplir el objetivo propuesto, se llevaron a cabo 12 experimentos para representar configuraciones de block caving (BC) y panel caving (PC). En el caso de BC, se realizaron experimentos para determinar la influencia de puntos de extracción cerrados (60 m y 30 m de ancho de zona sin extracción), del tiraje uniforme y del tiraje no ideal. Dos experimentos de PC se realizaron para cuantificar la distribución de los esfuerzos verticales en el pilar de producción a medida que se incorpora área a la producción. Se utilizó mineral fragmentado para la realización de los experimentos. Por lo cual, es asumido que a escala de mina, el hundimiento ya se ha propagado hasta la superficie. Para medir los esfuerzos verticales inducidos por la extracción, seis celdas de carga fueron instaladas sobre el pilar corona del modelo físico. El material utilizado en los experimentos fue sulfuro de cobre chancado y escalado (1:200) a partir de una curva de fragmentación primaria típica de un BC. Los esfuerzos verticales inducidos fueron cuantificados en términos relativos de acuerdo al esfuerzo vertical inicial (previo a la extracción), σ0. En general, los experimentos indican que los esfuerzos verticales sobre el pilar corona cambian debido a la extracción. Esto significa que dependiendo de la secuencia de tiraje, los esfuerzos se distribuyen entre las zonas de movimiento y no activas alcanzando valores mínimos y máximos en un período dependiendo de qué punto de extracción está siendo explotado. Si una celda de carga está ubicada por encima de un punto de extracción que se está explotando, obtiene un valor mínimo cercano a 0.4σ0. Si una celda está por encima de un punto que no está siendo extraído comienza a aumentar su carga hasta valores tan altos como 2.8σ0. La magnitud de los esfuerzos verticales inducidos en un lugar determinado del pilar corona depende de varias variables que incluyen: Masa extraída por punto de extracción, tamaño del área no incorporada a la producción y distancia desde el sector de interés del pilar corona hasta el punto de extracción explotado.

Autor no autoriza el acceso a texto completo de su documento hasta el 30/5/2021. / Ingeniero Civil de Minas / En el actual escenario de atraso de la puesta en marcha del Proyecto Nuevo Nivel Mina (PNNM), la División El Teniente se encuentra en la necesidad de evaluar diversos proyectos de contingencia que permitan mitigar el déficit de mineral que deberá enfrentar la División durante los próximos años hasta la puesta en marcha y ramp-up del PNNM Uno de los prospectos de mayor interés se encuentra al sur de la mina Esmeralda, dado que su ubicación permite explotar los recursos mediante la extensión de operaciones cercanas y a su vez a las campañas de sondajes ofrecen un 90% de reservas probadas, suficientes para realizar estudios a nivel de ingeniería de prefactibilidad. Dentro de este margen, se evalua la factibilidad técnica y económica de la explotación de Recursos Sur para así determinar la conveniencia de continuar los estudios del proyecto en etapas de ingeniería posteriores. Se recopilaron los antecedentes geológicos para identificar las reservas in situ, la litología presente, principales estructuras y el ambiente geotécnico del sector. Junto con esto se analizó la geomecánica del sector, determinándose que el proyecto se encuentra emplazado en un ambiente de esfuerzos similar al del sector de Diablo Regimiento. Utilizando como base los estándares para estudios de perfil, se analizó la explotación de los recursos mediante Rajo Abierto y Panel Caving. El resultado preliminar determinó que la explotación subterránea posee un mayor potencial económico por lo que se continuó el estudio enfocado el método subterráneo. Se generaron 4 opciones de explotación en función de la envolvente económica de las cuales, en función de su potencial técnico y económico, se eligieron 2; acoplada a Esmeralda denominada Continuidad de Bloques 4 y 5, y desacoplada explotando los recursos como un Caving Virgen. Dadas las alternativas de explotación, se generó el diseño minero para ambas opciones, el cual se utilizó para realizar un modelo de constructibilidad del sector, con objetivo de entregar la temporalidad del inicio y fin de los desarrollos, obras y construcciones junto con la puesta en marcha para cada estrategia. A su vez el modelo entregó las estimaciones de CAPEX requeridos para cada periodo de desarrollo del proyecto. Finalmente se realizó una evaluación económica del proyecto, obteniéndose resultados positivos de VAN para ambas estrategias analizadas entregando valores de 284,7 y 235,5 MUS$ para las opciones de Continuidad de Bloques y Caving Virgen respectivamente. En función de los antecedentes geológicos y geomecánicos, junto con la planificación, diseño, constructibilidad y análisis económico realizado a lo largo del estudio, se concluyó que la explotación subterránea del proyecto Recursos Sur presenta suficiente robustez técnica y económica para continuar sus estudios en la etapa de ingeniería de prefactibilidad. Se sugiere continuar los estudios de la opción de Continuidad de Bloques puesto que presenta mayor potencial económico y sinergias de constructibilidad extendiendo la vida de Esmeralda en 17 años. Se recomienda analizar el ambiente de esfuerzos esperado del acople de las cavidades de Esmeralda y Diablo Regimiento y junto con esto realizar campañas de sondajes para la etapa de ingeniería de factibilidad.

Ingeniera Civil de Minas / La planificación minera es un proceso iterativo, costoso en términos de tiempo y requiere de equipos de trabajo especializados. Tradicionalmente, el proceso de planificación es un proceso secuencial, es decir, se elabora un plan de producción el cual va siendo modificado o adaptado posteriormente, según los requerimientos de la operación. Esto se traduce en que las metas de producción originales no se cumplen, y el VAN final es menor al planificado. El objetivo principal de este trabajo es comparar y cuantificar el impacto que tiene la dilución no planificada, a través de dos modelos, sobre el plan de producción, la secuencia de extracción y en el VAN de la operación. Para esto, se realiza la planificación de una mina explotada por el método selectivo Bench & Fill, a través de un enfoque tradicional y un enfoque integrado, el cual incorpora un modelo de dilución. El impacto que tiene la dilución sobre el proceso de planificación puede ser observado a través de la comparación de ambos enfoques. Para la realización de este trabajo se utilizó el software agendador de actividades UDESS (Universal Delphos Sequencer and Scheduler), dado que es una herramienta robusta, flexible y que, además, posee la ventaja, por sobre otras herramientas, de entregar resultados optimizados. El secuenciamiento realizado por UDESS entregó las secuencias óptimas de extracción y los respectivos planes de producción para cada uno de los escenarios estudiados. En el proceso de planificación se incluyeron restricciones operacionales, tales como tasa de producción y movimiento de relleno, en conjunto con la valorización de ciertas actividades (desarrollos horizontales, extracción y relleno). Estas fueron utilizadas para determinar las restricciones de precedencia y el orden de la secuencia de extracción. Al comparar los resultados obtenidos se observó que incluir la dilución dentro del proceso de planificación produce un impacto directo sobre la secuencia de extracción, el VAN de la operación disminuye aproximadamente un 2% y, por ende, el plan de producción cambia. Finalmente, se concluye que la incorporación de los modelos de dilución como parámetro geomecánico al proceso de planificación impacta de manera directa los planes de producción, la secuencia de extracción y, de manera negativa, el VAN de la operación, sin embargo, la optimización del secuenciamiento realizado por el software permite que este impacto sea poco significativo. Además, la ventaja que tiene la incorporación de la dilución al proceso, es que permite obtener resultados más cercanos a la realidad operacional y menos susceptibles a cambios en etapas posteriores de la planificación minera. / 12/05/2020

Magíster en Gestión de Operaciones / Ingeniero Civil Matemático / En el primer Capítulo se describe el problema el cual consiste en modelar la planificación de una mina subterránea considerando la componente de riesgo sísmico, es decir, se busca encontrar cual es la capacidad a considerar para extraer con el fin de maximizar la utilidad incluyendo la sismicidad inducida por la propia minería. La aplicabilidad de este estudio es estratégica, con este trabajo se fundamenta la necesidad y valor agregado de invertir en estos temas. Además, sirve para tomar decisiones políticas a largo plazo. El Capítulo 2 es una Revisión Bibliográfica, donde se observan trabajos que abarcan distintos enfoques de modelos de planificación minera que van desde programación lineal, considerando incertidumbre en el precio del cobre, otros que consideran incertidumbre en la demanda, derrumbes, huelgas, desastres naturales, entre otros, hasta modelos bajo el marco teórico del Control óptimo Estocástico. Luego se formula un Marco Teórico, donde primero se repasan los avances que han sido desarrollado en Codelco El Teniente relativos a la sismicidad inducida, cuales son las medidas que se han ido aplicando, los datos que se han medido, etc. Segundo se revisa la Distribución de Pareto, la cual ha sido la ley más aceptada para representar la distribución de tamaños (momento) de los eventos. El Desarrollo de los Modelos se hace en el Capítulo 4, se comienza con un modelo simple, en el cual no se considera incertidumbre en ninguno de sus parámetros. A partir de este, los modelos se van complejizando al considerar incertidumbre en la demanda, en el riesgo y dependencia en la sismicidad a través de la capacidad a construir. El Capítulo 5 corresponde al Análisis de los Modelos, se analiza y comparan los resultados obtenidos en el desarrollo de los modelos, como el comportamiento de las capacidades óptimas obtenidas, los límites del negocio según el modelo considerado, los distintos casos a ocurrir y sus relaciones, entre otros Análisis de los Modelos. Finalmente a partir de datos reales en el contexto de la mina Codelco El Teniente, se realizan en el Capítulo 6 ejemplos numéricos que concuerdan con lo esperado según lo desarrollado en los capítulos anteriores, es decir, los modelos que consideran mayor incertidumbre en sus variables obtienen capacidades óptimas a construir menores y por ende, producciones promedios diarias también menores. Además se analizan los límites en los cuales el negocio deja de ser rentable. Se concluye que lo óptimo es considerar la incertidumbre inducida por la sismicidad con una relación entre sus parámetros lo más realista posible, que considerar modelos deterministas.