El presente estudio enfoca la aplicación del método de explotación por subniveles en minería subterránea mediante tecnologías modernas que hoy en día resulta una herramienta valiosa para afrontar los constantes cambios en el precio de los metales y los elevados costos de explotación. Es por ello que se desarrolla el estudio en las vetas Karina y Ramal 3 “Por subniveles” en la mina Animon con la finalidad de ser analizado y estudiado el método de minado y la implicancia de la aplicación de dicho método en los resultados de operación.

El siguiente estudio propone la optimización del sistema de ventilación principal de una minera polimetálica ubicada a 4500 msnm, la cual no cuenta con un modelo computacional actualizado que le permita llevar el control operativo de los flujos de aire circulantes dentro de su red subterránea. La metodología a desarrollar incluye la recolección de data específica (mediciones en campo de las condiciones termo ambiental del flujo de aire en mina), diagnóstico de condiciones actuales y propuestas de optimización. La simulación computacional fue realizada utilizando el software de ventilación VentSim Visual 4. El estudio busca cumplir con todos los requisitos y parámetros normados en el Reglamento de Seguridad Minera DS 024-2016-MEM (MEM, 2016) En la optimización, se evalúan dos alternativas de mejora; primero mediante la construcción de dos ductos “raise borer” principales de gran diámetro y longitud que aseguren la demanda de aire en la profundización de la veta principal, que es, a largo plazo, el futuro de la mina; segundo mediante la eficiencia en el uso de energía de los ventiladores principales mediante la optimización de la demanda de aire de acuerdo al requerimiento total de mina considerando la alternativa de uso de variadores de frecuencia de voltaje en los ventiladores principales de extracción, que tienen una capacidad de extracción de 300 000 CFM. Estas optimizaciones logran reducir el costo operativo en más del 60%, dando un margen de ahorro de más de US$ 200 000 anuales y reduciendo la cantidad de agentes químicos en el aire en un 30%. / Tesis

El acuífero freático en la región pampeana representa una fuente importante para el abastecimiento de agua a poblaciones. Un factor limitante de su uso lo constituye la presencia de flúor, cuya ingestión prolongada genera alteraciones en la salud. Su existencia es asignada a procesos de lixiviación de cenizas volcánicas contenidas en los sedimentos loéssicos que constituyen los acuíferos. Sin embargo es probable que otros componentes mineralógicos de la zona no saturada (ZNS) jueguen un rol significativo como fuente de aporte de fluoruros. Este trabajo establece el rol de la ZNS como fuente de flúor y cuantifica y relaciona los contenidos de este elemento en agua subterránea e intersticial, sedimentos, vidrio volcánico y tosca asociados con el acuífero. Para su realización se implementó el estudio de la ZNS de la cuenca del arroyo Napostá Grande (Buenos Aires, Argentina) mediante el monitoreo de pozos cavados siguiendo la dirección de una línea principal de flujo del agua subterránea. Se obtuvieron muestras de agua de la zona saturada (ZS), determinándose in situ diversos parámetros físicoquímicos. Se colectaron muestras de sedimento de la ZNS para la obtención de agua intersticial sobre las que se determinaron humedad gravimétrica, granulometría y mine-ralogía por difractometría de rayos X. Sobre las mismas se realizó tamizado en seco efectuándose análisis químicos en la fracción fina ( 63 m), sobre la cual también fue determinada el área BET. Adicionalmente se llevó a cabo el análisis químico de muestras de tosca de los mismos sitios de muestreo. Se evaluaron diversos métodos para la extracción del agua intersticial entre los cuales el de desplazamiento con líquidos inmiscibles resultó el más adecuado. A partir de la fracción > 63 m de sedimentos seleccionados se obtuvieron concentrados de vidrio volcánico utilizando soluciones de politungstato de sodio. Sobre los concentrados de vidrio volcánico se efectuaron análisis químicos completos. Se evaluaron las relaciones entre las concentraciones de ciertos elementos en el material litológico con valores guías. Fue establecida la relación del contenido de elementos entre cada tipo de material litológico analizado. Se efectuaron ensayos batch para establecer la relación entre la capacidad de liberación de fluoruros y arsénico de sedimentos loéssicos, fracciones finas y vidrios volcánicos, en función del tiempo de contacto con el agua. Mediante análisis del agua de lluvia de la cuenca superior se evaluaron tres posibles fuentes de sus componentes: la corteza terrestre, la superficie oceánica y los procesos antropogénicos. Se determinaron las concen-traciones de elementos mayoritarios, minoritarios, traza y ultratraza del agua intersticial y del agua subterránea. Se evaluó la presencia de ciertos elementos de interés ambiental y la distribución de las especies presentes en el agua sub-terránea y se calcularon sus índices de saturación respecto de diversos minerales. Se evaluó la calidad del agua sub-terránea destinada al consumo del ganado, para consumo humano y con fines de riego. Se estudió la movilidad de fluoruros y elementos de interés ambiental en ZNS y ZS. Se analizaron las correlaciones establecidas entre el flúor y los demás elementos en las fases sólidas y líquidas. / The phreatic aquifer in the Pampean region represents one important source for water supply to the population. A limiting factor for its use constitutes the fluorine presence, whose prolonged ingestion generates health consequences. Its presence is assigned to leaching pro-cesses from volcanic ashes, which are contained in the loessic sediments that constitute the aquifer. Neverthe-less, it is probable that other mineralogical components of the unsaturated zone (UZ) also play a significative role as fluoride source. This work establishes the role of the UZ as a fluorine source and quantifies the contents of this element in groundwater, soil solution, sediments, volcanic glass and calcretes associated with the aquifer. To accomplish its objectives, a study of the Napostá Grande watershed (Buenos Aires, Argentina) unsaturated zone was implemented. Boreholes were monitoring, in the direction of a main groundwater flow line. In those wells, water samples were obtained, determining in situ various physical-chemical parameters. To obtain soil solution, UZ sediments were collected. Gravimetric humidity and granu-lometric composition of sediments were evaluated and their mineral composition was determined by means of xrays difractometry. Dry sieving was performed on their samples, chemical analyses over fine fraction ( 63 m) were carried out and BET area was appraised. In addition chemical analysis of shallow calcrete was carried out Several methods for the extraction of soil solution were evaluated for the study of UZ water among which the displacement with immiscible liquids was revealed like most suitable for the extraction. Volcanic glass concen-trates were obtained from the fraction > 63 m of selected sediments by means of separation with sodium politungstate solutions. Complete chemical analyses were performed on the volcanic glass concentrates. The relationships between maximum concentrations of certain elements in the litho-logic material and the guiding values were evaluated. The relationship among the element content for each type of analyzed lithologic material was investigated. A series of batch tests aimed at establishing the relationship between the capacities of liberation of fluorides and arsenic from samples of loessic sediments, fine fractions and volcanic glasses, based on the time of contact with the water was carried out. Rainwater samples in the upper basin of Napostá Grande watershed were analyzed. In order to deter-mine the origin of its components, three possible sources were evaluated: the terrestrial crust, the oceanic surface and the anthropogenic processes. Chemical analysis of soil solutions and groundwater samples, determining the con-centrations of majority, minority, trace and ultratrace elements were carried out. The presence of certain ele-ments of environmental concern and the distribution trend of the species present in the groundwater of the watershed were evaluated and their saturation indexes with respect to diverse minerals were calculated. The quality of the water aimed for the consumption by cattle and for human consumption and for irrigation was evaluated. The mobility of fluoride and elements of environmental concern in UZ and SZ was studied. The correlations established among fluorine and other elements in the solid and liquid phases were analyzed.

Ingeniero Civil de Minas / La selección de un buen sistema de manejo de materiales en minería subterránea es clave para que los proyectos sean competitivos en la industria. En ellos interactúan un conjunto de variables que se relacionan entre ellas, por lo que saber qué aspectos son los más relevantes y como es su comportamiento adquiere gran importancia. Actualmente la división El Teniente se encuentra en el desarrollo de nuevos proyectos en cartera, denominado Plan de Desarrollo Alternativo (PDA), el cual busca darle flexibilidad al negocio divisional, asegurando el desarrollo de su Plan de Negocios y Desarrollo (PND). Los dos primeros proyectos corresponden a sector A y sector B, ambos en etapa de pre-factibilidad. En este trabajo se recopila información interna de la división referente al sistema de manejo de materiales de distintos sectores de la mina El Teniente, siendo estos: sector 1, sector 2, sector 3, sector 4, sector 5 y sector 6. Se comparan los costos de capital y operacionales estimados en su etapa de factibilidad, con los costos efectivamente realizados en la fase pre-operacional para los costos de capital y costos efectuados el año 2016 para los costos de operación. También, mediante un benchmarking, se comparan los distintos sistemas de los sectores mencionados, esto con el objetivo de reconocer las principales semejanzas y diferencias entre ellos, para posteriormente enmarcar con los proyectos A y B del PDA. Según esta comparación los ítems que presentan mayor relevancia en los costos son preparación e infraestructura para el capital, y extracción y transporte intermedio para la operación, que a su vez son los que presentan las diferencias de estimación más grandes. Los equipos LHD son comunes a todos los sectores, variando sus capacidades con tendencia al alza si las condiciones lo permiten. Se aprecia como en zonas en que se puedan generar estallidos de rocas o colapsos, o que poseen proyecciones de expansión, se privilegia la flexibilidad otorgada por los camiones en el nivel de acarreo, con inversiones menores, pero costos operacionales más altos. Finalmente, contextualizando lo realizado con los proyectos PDA, se observa como A y B son altamente competitivos en sus costos de operación. Poseen costos de capital más altos a otros sectores asociado a mayores estándares de construcción como también al cambio del criterio en la definición de capital. Sin embargo, aun considerando lo anterior, hay una mejora en la eficiencia de capital en relación a las reservas comparándola con los últimos proyectos realizados por la división. Se sugiere poner atención en las estimaciones de costos de extracción y transporte intermedio, junto con profundizar este trabajo añadiendo aspectos geomecánicos. / 13/04/2022

Los inversionistas de proyectos mineros y gerentes de las operaciones mineras buscan siempre poseer la mayor rentabilidad de las inversiones que realizan en el sector de la explotación de recursos con altas leyes de mineral. La ley de corte o cut-off grade toma un papel preponderante a la hora de toma de decisión respecto la viabilidad económica por parte de un inversionista o gerente. En el presente trabajo de investigación se establece la ley de corte óptima de un cuerpo mineralizado hipotético con el objetivo maximizar el valor presente neto de la operación subterránea, determinando como afecta el cambio de ésta en el planeamiento de la mina. El trabajo de investigación se desarrolla haciendo uso fundamentalmente de la fórmula matemática planteada por K. Lane como base de la metodología. Conjuntamente, se hace una revisión bibliográfica de trabajos relacionados con el tema, que sirvieron como guía para la elaboración de este documento. Basados en la distribución de la curva ley-tonelaje del cuerpo mineralizado hipotético se elabora el plan de explotación de la mina subterránea con la ley de corte obtenida generando una variación del algoritmo original. Para llevar a cabo la optimización de cut-off grade y obtener el mayor beneficio económico durante el LOM es importante trabajar con la relación del valor presente neto y el cut off grade. Se hará una comparativa de resultados entre el modelo tradicional (Modelo Break-Even) y el propuesto por nosotros modelo Moderno (Lane- Heurístico) donde se debe analizar su viabilidad económica por medio de una evaluación económica usando el VPN y TIR como indicadores. Finalmente, se muestran las conclusiones con respecto al valor presente neto de la mina con un análisis de sensibilidad, conseguidas al contrastar los resultados obtenidos con este enfoque moderno y los obtenidos usando el método tradicional para el cálculo de la ley de corte. Los softwares utilizados en este trabajo será el MineSight para el Modelamiento de bloques y optimización en cada tajeo, Economic Planner que es un módulo de Minesight para la optimización de la ley de corte y Ms Excel para el procesamiento de datos.

Ingeniero Civil de Minas / En minería de hundimiento, el movimiento del material fragmentado a lo largo de la columna de mineral, impacta directamente sobre la recuperación y dilución, afectando así el negocio minero. Con la intención de aumentar las tasas de recuperación de mineral y disminuir las tasas de dilución, se desarrollan simuladores que buscan predecir el comportamiento del flujo para servir como una herramienta complementaria para el diseño y la planificación de la mina. En este contexto se presenta FlowSim 1.0, un simulador de flujo gravitacional basado en autómatas celulares y desarrollado en lenguaje Matlab. Debido a la lentitud en los procesos y a la poca capacidad en el manejo de datos, el algoritmo se transcribe a C++ (FlowSim 2.0), un lenguaje computacional más potente. El presente trabajo busca desarrollar FlowSim 3.0 con el objetivo de mejorar la capacidad de predicción del ingreso de dilución en puntos de extracción. Para lo anterior, se implementa un mecanismo llamado flujo preferencial y se propone un algoritmo para la predicción de colgaduras en bateas. El mecanismo de flujo preferencial busca representar la tendencia del flujo gravitacional de privilegiar zonas de menor calidad. Por esto, también es posible representar la mayor capacidad de movimiento que poseen los fragmentos finos en la columna de mineral (migración de finos). La implementación del flujo preferencial considera la escritura del código, su indexación a FlowSim 3.0 y análisis de resultados de simulaciones. Los resultados de las simulaciones permiten determinar que el mecanismo de flujo preferencial es implementado de manera exitosa, ya que se observa una mayor preferencia del flujo en privilegiar zonas de menor calidad. Además, la implementación del mecanismo en FlowSim 3.0 permite reproducir de manera consistente las hipótesis realizadas por Laubscher (1994) en el ingreso de dilución producto de la variación del espaciamiento entre puntos de extracción y del grado de heterogeneidad del material presente en la columna de mineral. Por último, se concluye que el mecanismo de flujo preferencial implementado tiene el potencial de representar de mejor forma el comportamiento del flujo gravitacional, ya que ayudaría a mejorar la capacidad de predicción del ingreso de dilución, sin embargo, es necesario un proceso de calibración y validación del simulador. La propuesta para el algoritmo de predicción de colgaduras considera sólo la escritura y su indexación en FlowSim 1.0 para una posterior implementación real en su versión 3.0. El algoritmo es creado con la finalidad de conocer el número de eventos de colgadura que se pueden producir en un punto, al extraer una cantidad determinada de mineral. Este dato es muy valioso para las faenas mineras ya que tienen la posibilidad de mejorar la planificación minera, conocer el porcentaje de área disponible para la producción, determinar el impacto en el flujo gravitacional debido a la interrupción del tiraje programado, distribuir de mejor forma a las cuadrillas de descuelgue y enviarlas a zonas que presenten mayor cantidad de colgaduras, entre otras cosas. El algoritmo está basado en el uso de curvas estimativas de frecuencia de colgaduras construidas a partir de resultados experimentales de flujo confinado. La poca cantidad de curvas existentes produce una nula o poca variabilidad en los resultados simulados, por lo tanto es necesario replicar estos experimentos para la construcción de nuevas curvas y obtener resultados más representativos.

Ingeniero Civil de Minas / Muchos de los grandes desafíos de los megaproyectos mineros subterráneos hoy en día, yacen en la confiabilidad del sistema minero, entendida como la probabilidad de que éste opere para producir una determinada cantidad de mineral. Esta confiabilidad se ve afectada por la coordinación e interacción que existe entre distintos niveles mineros, como producción, acarreo intermedio y transporte principal. En la operación, esto implica realizar diariamente una coordinación entre los distintos niveles, sin embargo, eventualidades ocurren en el turno a turno, impactando en la planificación minera. Debido a esto, es fundamental la integración de la incertidumbre en los modelos de planificación. La simulación es una herramienta que permite desarrollar un modelo abstracto, que representa un sistema minero real, permitiéndonos evaluar el comportamiento de éste bajo distintos escenarios y condiciones. Las ventajas de la simulación radican en disminuir los costos y riesgos que la experimentación en minería en circunstancias reales tendría. El presente se realiza la simulación de la operación de un sistema minero, de una mina subterránea que opera en la actualidad, explotada por el método de Block/Panel Caving, considerando los diseños, equipos, infraestructura y parámetros operacionales propios de ésta. Se determina su producción, el comportamiento de sus componentes y el impacto en la planificación, considerando la incertidumbre operacional. Se realiza el experimento de simulación para un caso base el cual considera las condiciones operacionales actuales de la mina y cinco casos de estudio, en los cuales se intervinieron parámetros de la operación (tiempo de falla de los equipos y número de equipos). En los resultados del caso base se aprecia que la producción promedio fue de 29.302 toneladas por día, un 25% menor que la indicada por el plan minero (39.000 toneladas). Se observa además que los piques de traspaso pasaban, en promedio, un 25% del tiempo lleno. Luego de realizar los experimentos para los distintos casos de estudio, se determina que en el mejor de los casos se obtuvo una producción promedio de 33.600 toneladas por día, lo que constituye un 13% más respecto al caso base. Además, en los resultados se observa que los piques de traspaso sólo se encuentran en promedio un 7% del tiempo lleno, es decir 18% menos tiempo con respecto al caso base. Los resultados muestran que se puede aumentar la eficiencia del sistema minero agregado por niveles, disminuyendo tiempos muertos producto de las interferencias operacionales, que se producen entre los niveles debido al trabajo independiente de éstos.

Ingeniero Civil de Minas / Uno de los problemas que ha afectado durante los últimos años a la División El Teniente (DET) es la acumulación del material generado por la excavación de los túneles (marinas) en las galerías de los distintos sectores al interior de la mina subterránea. Una de las causantes principales es que, pese a que la marina está considerada en los planes de producción de la DET, ésta no se integra en el manejo de materiales operacional debido a que la operación de producción privilegia el vaciado de mineral de los puntos de extracción, reduciendo la disponibilidad de sistemas de traspaso para el vaciado de marina. La acumulación de marinas impacta negativamente en la calidad ambiental de la mina y en los rendimientos de la operación, debido al aumento en la resistencia a los flujos de aire y por la menor disponibilidad de rutas de transporte, respectivamente. Lo que provoca un costo económico asociado. Otras minas explotadas por block/panel caving toman la opción de separar completamente o parcialmente el sistema de manejo de las marinas del mineral, evitándose las interferencias causadas por compartir facilidades de extracción. En base a este antecedente se determinó que una de las soluciones a ser evaluada es diseñar un sistema de manejo exclusivo para las marinas, proponiendo evacuarlas de la mina por los ADITs de extracción de aire viciado hacia el acopio del Rajo Sur. Se realizó un diseño que apunta a tener puntos de vaciado propios para las operaciones de excavación de túneles, ubicados en las orillas del footprint y que se acercan a las labores de preparación. El CAPEX en este nuevo sistema alcanza $2.25 MUSD siendo menor comparativamente al gasto realizado en re manejo de marina en el 2015. Por otra parte, el costo unitario de transporte en el nuevo sistema está entre los 16-25 USD/ton. La evaluación indica que transportar toda la marina por el sistema alternativo es más caro que lo planificado, pero utilizar el sistema alternativo para dar flexibilidad al sistema actual es una opción factible en el corto plazo para eliminar las interferencias que ocurren en la operación y, por lo tanto, asegurando una entrega de área eficiente para la extracción de mineral.

Ingeniero Civil de Minas / En el mundo existen varios ejemplos de minas subterráneas que utilizan rellenos, aplicado en su mayoría a minas de metales preciosos y yacimientos polimetálicos, tal como el caso de la mina de Leeville en que se agrega relleno cementado con el fin de aumentar la recuperación minera a través de un método seguro y que además reduce el impacto ambiental. Sin embargo, en Chile esta forma de extracción no se ha masificado, solo puede mencionarse un caso, y es la mina el Toqui, yacimiento de plomo-zinc, en donde el relleno cementado se emplea para recuperar los pilares en el método Room and Pillar. Entonces, en el Centro de Investigación JRI (CI-JRI), surgió la inquietud de diseñar y evaluar técnica y económicamente un caso real de explotación de un pórfido de cobre chileno (alojado en una roca caja de calidad geotécnica media-regular) usando relleno de relaves cementado. En particular en este trabajo de memoria el objetivo principal fue realizar el diseño de una mina subterránea utilizando relleno de relaves cementados para aumentar la recuperación de mineral con condiciones de estabilidad segura, extender la vida útil de la mina y minimizar la subsidencia ocasionada por la explotación minera. Se decidió explotar el yacimiento usando el método "Sublevel Stoping". Esto debido a la geometría vetiforme del yacimiento y a las propiedades geomecánicas de la roca que lo conforman. El diseño minero, análisis geomecánico y la evaluación económica se efectuó para dos escenarios, uno denominado caso base, en el que no se utilizó relleno y el otro caso de estudio en el que se aplicó el relleno de caserones con relaves cementados. Los resultados del estudio permitieron concluir que en el caso base las reservas son de 3,05 [Mton], con una ley media de cobre de 1,59 [%] y la vida útil de la mina son 7 años, mientras que en el caso en donde se rellenan los caserones las reservas mineras son de 6,68 [Mton], con una ley media de cobre de 1,61 [%] y una vida útil de 11 años. Además, al utilizar relleno cementado se tiene un beneficio medioambiental extra, el que está asociado a la disposición final de relaves en el interior mina como un relleno inerte. Se calculó que el 50,2 [%] del relave producido por la planta se aprovecha como relleno. La evaluación económica de ambos proyectos indicó que son viables, presentando ambos un VAN positivo. Para el caso base el VAN fue de 41,1 [MUS$] y para el caso en que se usó rellenos cementados se obtuvo un VAN igual a 54,8 [MUS$], lo que implica un aumento de un 33,3 [%] con respecto al caso base. La principal conclusión de este estudio es que el uso de relleno de relaves cementado en una mina de cobre chilena es factible, siendo posible implementarla en yacimientos de otros minerales y en otros lugares de Sudamérica. Además, esta tecnología agrega valor al negocio incrementando los beneficios económicos y la vida útil de la explotación, y reduce el tonelaje de relaves que debe conducirse y depositarse en tranques de relaves. Esto último implica una disminución en inversión, manejo y cierre de los depósitos de residuos mineros como también una disminución de los riesgos asociados (como la contaminación directa del suelo, agua y aire por derrames y por el propio tranque). Por tanto, el negocio es más sustentable.

Magíster en Minería. Ingeniera Civil de Minas / La presente investigación trata la obtención del diseño óptimo en minería subterránea auto-soportada, específicamente Sublevel Stoping (SLS) sin relleno. Se tiene como objetivo general la generación e implementación de un modelo de optimización que permita la obtención del layout óptimo de caserones. Esto, con el fin de maximizar el beneficio asociado a la extracción en cualquier proyecto a ser explotado por este método. Principalmente, se generó un modelo de optimización binaria en el cual se tiene como función objetivo la maximización del beneficio de los caserones a extraer. Asimismo, se incorporaron restricciones técnico-operacionales que corresponden a la imposición de no traslape de caserones, y las restricciones relacionadas con la incorporación de pilares y losas. Con el fin de comparar los resultados, se utilizó el modelo heurístico de diseño de caserones del autor D.S.S. Sandanayake, el cual genera una familia de sets únicos de caserones que cumplen con las restricciones impuestas anteriormente, incorporando una restricción al número de soluciones (Parámetro de la heurística) para la implementación computacional factible del modelo. Para estudiar lo anterior, se generaron 5 casos de estudio asociados a distintas cantidades de caserones factibles como input. Cada uno consistió a su vez en 10 modelos variantes en ley media, lo que se traduce en un total de 200 corridas; 150 asociadas a tres parámetros de la heurística distintos. Las restantes 50 se corrieron por medio del modelo lineal. Es de resaltar que estas realizaciones se generaron para archivos de caserones factibles con niveles predefinidos, por lo que sólo se activan las restricciones de traslape y pilares contiguos. Asimismo, se generó un caso de estudio general, el cual consistió en un modelo de caserones que se corrió de forma similar a los casos anteriores; sin embargo, se incorporó una corrida asociada al archivo de caserones sin predefinición de niveles para el modelo de Envolvente Económica (modelo lineal). Los resultados reflejan la eficacia del modelo lineal ya que permite asegurar la optimalidad de los resultados, y es posible correrlo en tiempos razonables. Se tiene que el modelo lineal con niveles genera un resultado 17.17% mayor en comparación al modelo heurístico, con tiempos de ejecución razonables (segundos-minutos en comparación a horas con el modelo de Sandanayake). A su vez, el modelo lineal libre entrega resultados 4.70% mejores que el modelo restringido a niveles; pero a un costo computacional mayor (66 [hrs] extra).