Tesis para optar al grado de Magíster en Minería / Los proyectos mineros conocidos como Super Caves traen consigo nuevos desafíos en términos de control y gestión de la preparación minera. Estudiar los indicadores actuales resulta relevante para definir metodologías y finalmente los sistemas constructivos. A pesar de su importancia para las operaciones de caving, a la fecha aún no se conoce a cabalidad la variabilidad de los indicadores que influencian la constructibilidad en las variantes. El objetivo de esta tesis, es determinar una metodología que permita estimar el tiempo de construcción de una batea, tiempos de ciclo y actividades críticas. El estudio se realiza a partir de los resultados obtenidos en el periodo 2006 a 2012, mediante un back-análisis de indicadores en sectores que actualmente están en explotación, utilizando herramientas de planificación y de preparación de minas (software). La elección de la variante de explotación, su método y estrategia de socavación hacen diferencia sobre los tiempos requeridos para incorporar una batea a la producción. En la investigación desarrollada, el sector Diablo Regimiento con hundimiento avanzado presentó un tiempo de ciclo de incorporación de 4,1 meses promedio, distinto del sector Esmeralda Bloques 2 y 1 con hundimiento convencional, los cuales presentaron un tiempo de ciclo de incorporación de bateas de 5,2 a 5,7 meses promedio respectivamente. Lo anterior, demuestra diferencia significativa en las productividades de las actividades de preparación minera estudiadas que se puedan asociar a la elección de la variante de Hundimiento. Las armadas, la construcción de puntos de extracción, el armado de muros y la socavación, concentran el 64% del tiempo de ciclo total de incorporación de una batea a la producción. Finalmente la variante convencional presenta un mayor número de actividades en zona de transición respecto de la variante avanzada (perforación y tronadura), situación que aumenta la exposición al riesgo del personal que realiza labores en esta área.

Magíster en Minería. Ingeniero Civil de Minas / En general, la planificación minera se lleva a cabo para el desarrollo de planes de producción utilizando parámetros fijos, que ofrecen poca flexibilidad para cambiar estos planes en caso de eventos no planificados. Por ejemplo, el layout de la mina crece, pero es muy común que la productividad del equipo se calcule con parámetros fijos que no consideran el avance de los nuevos desarrollos y no utilizan el cambio de rendimiento de los equipos. Por lo tanto, es importante introducir variables durante el proceso de planificación, que permiten una mejor alineación con las condiciones reales de minería y permitiría disminuir la incertidumbre operativa hacia el desarrollo de un plan de producción más ágil. La metodología propuesta plantea la retroalimentación entre un modelo matemático o de optimización y un modelo de simulación, con los cuales se desea construir un plan minero operativo, el que cuenta con actividades de preparación y explotación, simultáneamente, y que considere ciertos parámetros geomecánicos que afecten los rendimientos de los equipos. Los resultados muestran que la metodología propuesta genera un cambio de agendamiento y secuenciamiento en las actividades resultantes de un plan de producción inicial, y que el proceso iterativo tiende a estabilizar la variación obtenida mientras se realizan nuevas iteraciones. Además se logra insertar parámetros geomecánicos como la dilución y la calidad de roca, con lo cual las tareas toman cantidades de tiempo distintas para ser finalizadas, afectando el plan de producción. La presente metodología permite un aumento de la adherencia al plan de producción, considerando así la variabilidad operacional referida a las actividades unitarias, por lo que se logra caracterizar la incertidumbre operacional existente. Finalmente, permite elaborar planes de producción que mezclan un modelo de optimización matemático y un modelo de simulación operativo, permitiendo generar un plan productivo de mayor información. / Este trabajo ha sido parcialmente financiado por AMTC / 26/05/2020

En el presente trabajo se analizaron 46 muestras de agua subterránea provenientes de pozos. Los métodos usados fueron Numeración de Coliformes Totales y Termotolerantes por el método de Tubos Múltiples (NMP) y Recuento en Placa de Bacterias Mesófilas Aerobias (APHA, 2005). Los indicadores usados para la determinación de la calidad bacteriológica del agua subterránea fueron: Coliformes Totales, Coliformes Termotolerantes y Bacterias Mesófilas Heterótrofas. De los 46 pozos muestreados entre los meses de Abril y Junio del 2012 en los que presentaron un agua para el consumo humano fueron: para recuento de bacterias heterotróficas 2%, para coliformes totales 54% y para bacterias termotolerantes 11%. De estos pozos 21 (46%) se encontraron bacteriológicamente aptas para el consumo humano, 25 (54%) no aptas.

Modelling seawater intrusion (SWI) has evolved from a tool for understanding to a water management need. Yet, it remains a challenge. Difficulties arise from the assessment of dispersion coefficients and the complexity of natural systems that results in complicated aquifer geometries and heterogeneity in the hydraulic parameters. Addressing such difficulties is the objective of this thesis. Specifically, factors that may affect the flow and transport in coastal aquifers and produce heterogeneous salinity distributions are studied.First, a new paradigm for seawater intrusion is proposed since the current paradigm (the Henry problem) fails to properly reproduce observed SWI wedges. Mixing is represented by means of a velocity dependent dispersion tensor in the new proposed problem. Thereby, we denote it as "dispersive Henry problem". SWI is characterized in terms of the wedge penetration, width of the mixing zone and influx of seawater. We find that the width of the mixing zone depends basically on dispersion, with longitudinal and transverse dispersion controlling different parts of the mixing zone but displaying similar overall effects. The wedge penetration is mainly controlled by the horizontal permeability and by the geometric mean of the dispersivities. Transverse dispersivity and the geometric mean of the hydraulic conductivity are the leading parameters controlling the amount of salt that enters the aquifer.Second, the effect of heterogeneity was studied by incorporating heterogeneity in the hydraulic permeability into the modified Henry problem. Results show that heterogeneity causes the toe to recede while increases both the width and slope of the mixing zone. The shape of the interface and the saltwater flux depends on the distribution of the permeability in each realization. However, the toe penetration and the width of the mixing zone do not show large fluctuations. Both variables are satisfactorily reproduced, in cases of moderate heterogeneity, by homogeneous media with equivalent permeability and either local or effective dispersivities.Third, the effect of aquifer geometry in horizontally large confined aquifers was analyzed. Lateral slope turned out to be a critical factor. Lateral slopes in the seaside boundary of more than 3% cause the development of horizontal convection cells. The deepest zones act as preferential zones for seawater to enter the aquifer and preferential discharging zones are developed in the upwards lateral margins. A dimensionless number, Nby, has been defined to estimate the relative importance of this effect.All these factors can be determinant to explain the evolution of salinity in aquifers such as the Main aquifer of the Llobregat delta. Finally, a management model of this aquifer is developed to optimally design corrective measures to restore the water quality of the aquifer. The application of two different optimization methodologies, a linear and a non-linear optimization method, allowed (1) to quantify the hydraulic efficiency of two potential corrective measures: two recharge ponds and a seawater intrusion barrier; (2) to determine the water necessary to be injected in each of these measures to restore the water quality of the aquifer while minimizing changes in the pumping regime and (3) to assess the sustainable pumping regime (with and without the implementation of additional measures) once the water quality has been restored. Shadow prices obtained from linear programming become a valuable tool to quantify the hydraulic efficiency of potential corrective measures to restore water quality in the aquifer.

El presente trabajo de investigación tiene por objetivo la aplicación del Método de Holmberg implicando la mayor cantidad de variables para el mejoramiento de la malla de voladura. El desarrollo del mejoramiento de la malla de voladura aplicando el método de Holmberg en la Minera Aurífera Retamas S.A., implica la ejecución de una investigación que involucra la cantidad máxima de variables, y las condiciones geomecánicas. Como conclusión se encontró que el desarrollo del mejoramiento de la malla de voladura en la mina Marsa permite optimizar la distribución de energía, con mucha más precisión que de manera común o empleando otros modelos matemáticos. Palabras claves: malla de voladura, energía, taladros de alivio, burden, macizo rocoso, geometría del disparo, explosivo.

Sea water intrusion is the process by which the sea water in an aquifer displaces the sweet water as consequence of a sensitive reduction of the hydraulic head, either for natural actions or for anthropic activity Sea water intrusion takes place in the coastal aquifers mainly independently to the predominant lithology. In this work the scenario analysis is approached by studying the effects that sea water intrusion in dry years would produce to the supply of underground water to the City of Havana and Havana Province, when there would be high exploitation of the aquifers without maintenance of recharge works such as in South Dike.There would be a cartography of the scenario in danger to show the presage of the penetration expressed in the longitude of the marine intrusion wedge, taking as contour conditions the variable that may be unfavorable for their temporal variation, such as precipitation and depression. The thickness of the sheet of sweet water is considered constant. / La intrusión marina es el proceso por el cual el agua de mar desplaza en un acuífero el agua dulce como consecuencia de una reducción sensible de la carga hidráulica, ya sea por acciones naturales o por actividad antrópica.La intrusión marina tiene lugar principalmente en los acuíferos costeros independientemente a la litología predominante.En este trabajo se aborda el análisis del escenario que en el abasto de agua subterránea a la Ciudad de La Habana y Provincia Habana produciría la intrusión marina durante la ocurrencias de años secos, simultaneados, con altas explotaciones del acuífero y el no mantenimiento de obras de recarga como es el caso del Dique Sur.Se cartografía el escenario de peligro que muestra el pronóstico de la penetración expresada en longitud de la cuña de intrusión marina tomando como condiciones de contorno las variables que pueden ser desfavorables por su variación temporal, tales como la precipitación, explotación y abatimiento. Se considera constante el espesor de la lámina de agua dulce.

En este trabajo de título se estudia la validez del modelo cinemático para el problema de flujo gravitacional de partículas granulares no cohesivas. El flujo gravitacional es el mecanismo por el cual la roca fragmentada se moviliza en la minería por hundimiento (subterránea). El modelo cinemático es un modelo fenomenológico que queda definido por una ecuación de difusión de la velocidad vertical de las partículas, siendo el coeficiente de difusión el parámetro a calibrar a partir de datos experimentales. La solución analítica de este modelo ha sido utilizada de manera exitosa en otros estudios, lográndose obtener buenas concordancias con datos experimentales de modelos físicos. La solución analítica utiliza una serie de simplificaciones y no considera condiciones de borde adecuadas que le permitan predecir de manera correcta las geometrías de las zonas de flujo. En particular, no considera la condición impuesta por el ángulo de fricción interna del material granular. Además, no se ha validado para múltiples puntos de extracción interactuando entre sí. Se implementó el modelo numérico 3D, utilizando Comsol y MATLAB, considerando condiciones de borde derivadas de la observación de experimentos en modelos físicos y se procedió a la calibración utilizando resultados experimentales con un punto de extracción aislado. Luego se validó el modelo en los experimentos con múltiples puntos de extracción, donde las zonas de flujo interactúan entre sí. Los resultados de la validación corroboran el modelo, encontrándose errores cercanos al 10%, lo que es razonable para este tipo de modelos. La modelación contempló tanto un punto de extracción como la interacción entre múltiples puntos. Se concluye que el modelo resulta adecuado para describir el comportamiento de material granular extraído desde uno o varios puntos de extracción, haciéndolo candidato como herramienta para el diseño de minería por block caving. Se hace necesario en futuros trabajos considerar una validación a escala industrial (datos reales), considerar el efecto de subsidencia y la migración de finos. De este modo, el modelo resultará una completa y adecuada herramienta de apoyo en el diseño de minas por block caving.

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

La presente tesis titulada “Instrumentación geotécnica para monitorear el nivel freático y calidad del agua con sensores eléctricos en piezómetros de tubo abierto”, planteará las nuevas propuestas y actividades que se realizan para el monitoreo de las aguas subterráneas, que tiene como objetivo principal preservar los recursos hídricos y el ecosistema. La obtención de la serie de datos del nivel freático, permitirá conocer las variaciones bruscas de los niveles de agua durante el tiempo de operación; a su vez nos permitirá determinar si existen flujos de agua que alteren el comportamiento del mismo. Además en función a la información obtenida de los resultados de los ensayos físico-químicos y de los resultados de los ensayos de determinación de metales pesados realizados en laboratorios. Estos indicadores fueron comparados y nos permitieron conocer cuál es el estado de las aguas subterráneas en el momento de su evaluación. La metodología empleada es del tipo explicativa y cuantitativa, el diseño de la investigación será descriptivo, observacional y de corte longitudinal. Por ello la presente tesis pretende establecer una metodología de monitoreo de aguas subterráneas, que permita mejorar el comportamiento ambiental de las zonas de operación de una empresa dedica a la explotación de materia prima para el sector construcción; por lo cual se procesaron parámetros asociados a los aspectos ambientales establecidos en las herramientas de gestión y la legislación ambiental aplicable. Los resultados obtenidos respecto al nivel freático permitieron establecer aquellas épocas de incremento y disminución de los niveles de agua; además se lograron identificar posibles focos de contaminación del agua subterránea, presente en el área de influencia de las unidades de operación de una empresa cementera, concluyendo con la aceptación de las hipótesis planteadas. This thesis entitled as "Geotechnical instrumentation to monitor the phreatic level and water quality sensors in electrical piezometers open tube", raise new proposals and activities undertaken for monitoring groundwater, whose main objective is to preserve the water resources and the ecosystem. Obtaining the data series of the phreatic level, will reveal the abrupt changes in water levels during the time of operation; in turn will allow us to determine if water flows that alter behavior of the same. Also, according to information obtained from the results of the physicochemical and the results of tests of heavy metal determination tests conducted in laboratories. These indicators were compared and let us know what the status of groundwater at the time of evaluation. The methodology used is the explicative and quantitative type, the research design is descriptive and longitudinal. Therefore this thesis aims to establish a methodology for groundwater monitoring, which improves environmental performance of operational areas of a company engaged in the exploitation of raw materials for construction sector; whereby parameters associated with the environmental aspects set out in the management tools and the applicable environmental legislation is processed. The results regarding the phreatic level allowed to establish those periods of rising and falling water levels, they were also able to identify potential sources of groundwater contamination present in the area of influence of the operating units of a cement company, concluding with the acceptance of the hypotheses.