Magíster en Minería. Ingeniero Civil de Minas / La evolución de la minería subterránea a yacimientos de mayor profundidad ha conllevado a un aumento significativo de la ocurrencia de interferencias operacionales asociadas a la sismicidad inducida producto de la actividad minera. Estos eventos sísmicos pueden causar estallidos de rocas, los cuales pueden generar consecuencias para los trabajadores, equipos y la sustentabilidad del negocio minero. El presente trabajo propone utilizar modelos estadísticos para estimar el peligro sísmico asociado a la minería de Panel Caving. Se emplean dos modelos; el primer modelo corresponde a una regresión logística en función de variables geo-mineras, y el segundo corresponde a un índice que es una combinación lineal de parámetros geotécnicos pre-minería. Como caso de estudio se utiliza la minería de panel caving realizada en el sector Reservas Nortes (RENO) de la Mina El Teniente, CODELCO-CHILE, considerando el periodo 2000-2010. En base a una zonificación que considera aspectos geotécnicos y mineros, se definen cinco zonas de análisis en la mina y utilizando una escala temporal mensual, se genera una base de datos estandarizada de 660 casos con variables geo-mineras que incluyen: área socavada, área incorporada, ancho del frente, velocidad de extracción, ángulo de extracción, presencia de fracturamiento hidráulico, Fallas geológicas, condición de esfuerzos, unidades litológicas y geotécnicas. De estos 660 casos, 52 casos presentan eventos sísmicos con magnitud de momento mayor, Mw ≥1.0. Los modelos son calibrados utilizando la base de datos generada. El modelo de regresión logística permite estimar la probabilidad de ocurrencia de eventos Mw ≥1.0 utilizando como input las variables geo-mineras, mientras que, el índice ambiental permite categorizar de manera relativa, zonas de mayor peligro sísmico. El mejor ajuste del modelo de Regresión Logística alcanza una tasa de aciertos (TPR) de 74%, y una precisión de 67%. La categorización de zonas sísmicas obtenida del índice ambiental se realiza mediante curvas de distribución acumulada de la magnitud de momento, mostrando consistencia entre las clases definidas. Se concluye, que este tipo de modelos podrían ser parte de un set de herramientas de manera de integrar el peligro sísmico en el proceso de planificación y diseño minero. Como resultado y aporte del estudio se conceptualizan, implementan y testean algoritmos matemáticos en herramientas computacionales que permiten replicar y estandarizar el uso de la metodología desarrollada en otras operaciones mineras. Se recomienda incluir modelos tridimensionales de las unidades litológicas, zonas geotécnicas, fallas estructurales y modelamiento numérico, de modo de mejorar el análisis e interpretación de la sismicidad inducida, las bases de datos y los modelos estadísticos calibrados.

Este trabajo de tesis ofrece un resumen y perspectiva de las actividades que se desarrollan actualmente sobre el tema de simulación de fragmentación de roca por voladura bajo un enfoque sistémico e intenta repasar algunos alcances técnicos en cuanto al proceso de optimización de la voladura vía modelos de simulación de fragmentación y su influencia en la rentabilidad de la operación global (mina y molienda). Evaluando el papel que juega la distribución de la fragmentación de la roca por voladura en el desempeño eficiente del carguío, transporte, chancado y molienda con un énfasis en el uso adecuado de la energía, es decir de usar energía donde es mas eficiente (voladura), y conservarlo donde es menos (chancado). El enfoque sistémico esta referido al estudio o evaluación de un sistema (proceso) en su totalidad como conjunto. Enfoque holístico. Para realizar las evaluaciones se desarrollo primero bajo un enfoque sistémico un modelo de simulación de aproximación global al arranque (mina; perforación, voladura, carguio y transporte) y del procesado del mineral (chancado y/o molienda), que compara en base a los datos actuales, diferentes configuraciones de diseños de los sub-procesos e identifica los indicadores de rendimiento claves (KPI’s) como guías para la optimización del proceso de voladura, y con ello determinar la solución optima de reducción del tamaño de roca y distribución granulométrica que complementada a un segundo modelo de análisis económico financiero permita encontrar la mayor rentabilidad global de la operación mina-molienda, es decir el máximo valor por roca volada. El primer modelo evalúa la influencia de la fragmentación de la roca en los costos unitarios, implementando; para el análisis de fragmentación los modelos desarrollados por JKMRC (TCM y CZM), el modelo de Kuz Ram extendido con la función Swebrec y Rosin Rammler, corregidos en los parámetros de diseño de voladura y calibrados en la distribución de la fragmentación mediante el análisis digital de imágenes, y para el análisis de costos se implemento el modelo de conminución Bond que utiliza de entrada las distribuciones de fragmentación. El segundo modelo económico financiero que se enfoca básicamente en el 20% de las causas que generan el 80% de los costos de operación, usando el VAN y TIR como indicadores de rentabilidad para diferentes escenarios de distribución de fragmentación, evaluados del primer modelo (diferentes costos), determinando la rentabilidad optima de la operación. / Tesis

Esta tesis se titula "Reducción de los Costos Operativos en mina, mediante la optimización de los estándares de las operaciones unitarias de Perforación y Voladura" y tiene como objetivo exponer la factibilidad de la reducción de los costos operativos en una empresa minera, aplicando para ello estándares óptimos de trabajo en las principales operaciones unitarias de minado que son la perforación y voladura, asegurando de esta manera el éxito de todo el ciclo de minado. Éxito que se logra con un sistema de control y medición exhaustiva de las operaciones y que se sintetizan en la supervisión y capacitación continua en lo concerniente a la aplicación de estándares óptimos de trabajo en la operación. La implementación y aplicación continua de estos estándares de trabajo aseguran una operación económicamente más rentable, permiten tener un orden y estandarización de las operaciones e intensifica la seguridad en los trabajos. Sumándose a ello un "cambio" y compromiso del personal por mejorar el desempeño de su trabajo. El desarrollo de este trabajo expone inicialmente la situación de una mina ejemplo donde no existe un adecuado sistema de productividad, control y reducción de costos operativos mina y de optimización de las operaciones de minado en función a estándares objetivos de trabajo, obteniéndose un primer diagnostico de la situación mediante la supervisión y control en campo de las operaciones y la revisión de los presupuestos existentes de las operaciones y proyectos. La segunda etapa consiste en la propuesta de estándares objetivos de trabajo en función a estudios y pruebas ingenieriles relacionados al método de explotación de minado, la perforación y voladura idónea, el análisis de costos, la mecánica de rocas y a la seguridad laboral, considerando a todas las etapas del trabajo en mina como procesos que integran un solo sistema en el cual las operaciones de perfo.ración y voladura son el núcleo básico del sistema. Finalmente se exponen los beneficios que se obtienen con la implementación y el control continuo de los estándares adecuados de trabajo, beneficios reflejados en una reducción de los costos directos operativos y en general de todos los costos de las diversas áreas que integran una mina, acotándose como una de las recomendaciones la vital importancia que representa la capacitación continua al personal en las técnicas de perforación y voladura y sobretodo el rol que juegan estas como el núcleo de todo el sistema, del mismo modo la importancia de la motivación y retroalimentación al personal que ejecutan este núcleo sobre los avances que se obtienen y lo importante de su desempeño. / Tesis

Los insumos de voladura como fulminantes o explosivos usados en la minería y construcción pueden presentar problemas debido a procesos de producción inadecuados, condiciones ambientales adversas y mala manipulación en el transporte y almacenaje. La velocidad de detonación, llamada comúnmente VOD (Velocity of Detonation), es la velocidad a la cual las ondas de detonación viajan a través de un producto explosivo y es uno de los principales métodos para determinar las prestaciones de los explosivos y fulminantes. / Tesis

Dentro del ciclo de minado las operaciones unitarias de perforación y voladura son las que tienen mayor incidencia en el costo y la eficiencia de las siguientes operaciones y por consiguiente en el éxito del ciclo de minado. El alumno realizará un diagnóstico de la Mina Huarón describiendo los procesos unitarios de perforación y voladura que se realizan para las labores de exploración, labores de preparación y desarrollo y de explotación, con la finalidad de identificar los diversos factores que influyen en la realización de un trabajo eficiente. Seguidamente realizará una investigación bibliográfica sobre los principios y fundamentos de la calidad en diversos aspectos que incluyan definiciones de calidad y discalidad, control de calidad, gestión de costos relativos a la calidad, para luego aplicar estos conceptos en la identificación de los relativos a la calidad mediante estudios de tiempos y movimientos y un análisis operacional de los procesos. Con la información obtenida del alumno formulará estrategias para disminuir los costos proponiendo mejoras en los procedimientos de trabajo para las operaciones de perforación y voladura. Finalmente, de manera general se propondrá la implementación de estas estrategias identificando las prioridades, recursos, presupuesto y control, que tengan como finalidad obtener una operación con un alto nivel de calidad y rentabilidad. / Tesis

Magíster en Minería / Las capacidades productivas, una vez iniciada la explotación de minas con métodos de hundimiento de bloques o paneles, suelen verse afectadas por interferencias no predecibles de flujo de mineral, producidas por grandes colpas que generan atascamientos en altura dentro de las zanjas recolectoras y otras, que logran llegar hasta la salida del punto y obstaculizan el carguío de la pala. Los atascamientos en altura conocidos como colgaduras de zanjas, son eventos de interferencia frecuentes en la extracción de mineral que involucran alto riesgo en la operación realizada para darles solución y además, dada la metodología manual utilizada en la actualidad, los resultados para un 56% de los casos son insatisfactorios, debido a que la carga explosiva queda mal posicionada, tanto en ubicación dentro de la colgadura, como en orientación del impacto del explosivo, lo que obliga a repetir la operación las veces que sea necesario hasta lograr el descuelgue, con los riesgos y costos que esto significa. La presente investigación recomienda una alternativa tecnológica para el desarrollo de esta operación, consistente en el diseño conceptual de un equipo que permite colocar la carga explosiva adosada a la roca y luego retirarse a una posición segura antes de realizar la tronadura. Esta solución presenta grandes ventajas desde el punto de vista del negocio minero, ya que mejora los estándares de seguridad de esta práctica, disminuye los costos operacionales del método y permite aumentar la capacidad productiva, mejorando el uso de los recursos. Adicionalmente a lo anterior, su compatibilidad con sistemas de automatización, permiten considerar viables cambios tecnológicos en el método de explotación, como son la Minería Continua y Minería de Transición, que corresponden a nuevos enfoques para explotar yacimientos subterráneos, orientados al uso de sistemas de manejo de materiales altamente automatizados, con bajos costos y altas productividades, los que actualmente se ven limitados por la práctica manual para solucionar las colgaduras de zanjas. Mediante herramientas computacionales, se pudo constatar la factibilidad de fabricación del prototipo, a partir de la integración de distintas componentes existentes en el mercado, siendo recomendable concretar esta propuesta y validarla en terreno.

Magíster en Minería / Existe suficiente evidencia que asegura que las tronaduras de incorporación de área en roca primaria generan sismicidad inducida, éstas elevan los niveles de peligro sísmico en sistemas de caving, como es el caso de la mina El Teniente, Codelco. El control integral del peligro sísmico resulta fundamental no sólo desde el punto de vista económico, sino también de la amenaza que representa sobre la integridad física de los trabajadores e instalaciones. Es importante analizar la sismicidad e incluso configurar modelos causa-efecto que permitan estimar confiablemente la probabilidad de generar sismos de magnitud relevante (momento magnitud mayor igual a 0,7) luego de una tronadura en la mina Reservas Norte (RENO). Con el uso de modelos analíticos, es posible conocer el periodo de reingreso necesario cuando el sistema se encuentra en alerta sísmica. Por otra parte, mediante la utilización de regresión logística, es factible conocer qué variables geológicas y mineras son las más relevantes en la caracterización del sistema e influencian el aumento del peligro sísmico. Los resultados del presente estudio indican que la aplicación de estos modelos analíticos, entregan una alternativa adecuada para estimar periodos de aislación y proponer un espacio-tiempo óptimo de análisis de secuencias sísmicas. Con esto, es posible ajustar modelos causa-efecto, cuya utilización genera una utilidad económica considerable, cuando el tiempo real de aislación es cercano a 8 horas (utilizado comúnmente en RENO). Por otro lado, las variables geológicas y mineras más importantes en la estimación del peligro sísmico, son las estructuras geológicas principales y el área incorporada o tamaño de la tronadura. En definitiva, este trabajo permitió ajustar distintos modelos con un alto desempeño, cada uno con diferentes características y aplicabilidad dependiendo del usuario.

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / Realiza un estudio comparativo entre los resultados de los proyectos tomados como línea base y la pruebas con Stem Charge, así demostrar que se puede mejorar notablemente la fragmentación resultado de voladura, medido mediante el análisis de la eficiencia de carguío de las palas y el work índex de planta concentradora. Los resultados muestran que para para los niveles Nv 2800 y Nv 2785 donde se llevan a cabo las pruebas se obtiene una reducción de entre el 46% al 34% en el índice de P80. Además, según datos obtenidos de las Reuniones de Mejora Continua (RMC de las semanas: 2786. 2785 y RMC 2784) en donde muestran la toma de tiempos de carguío de los diferentes frentes de la Pala 2, se tiene una disminución de aproximadamente 30% con el uso del tipo de carguío Stem Charge vs Iniciación simple. Asimismo, en el análisis en el proceso de chancado y molienda, se observa las mejoras en un orden del 6.7 %. / Tesis

Ingeniero Civil de Minas / La tronadura es un proceso clave dentro de cualquier faena minera, por lo cual se hace necesario su entendimiento global para minimizar los costos de las operaciones posteriores: carguío, transporte, chancado y molienda. Actualmente la faena minera El Soldado de Anglo American está probando alternativas de diseño en perforación y tronadura, lo que dio origen a este estudio, cuya finalidad es cuantificar los resultados del proceso, para luego obtener las variables que entreguen el mayor beneficio global mina-planta. En el presente informe se cuantificó el resultado de un conjunto de tronaduras mediante la medición granulométrica y su incidencia en los procesos aguas abajo. Específicamente se cuantificó la variación del rendimiento efectivo de las palas y la variación de las toneladas por hora del molino SAG. Usando el software Split se logró medir la granulometría en todos los rangos de tamaños. El rendimiento de las palas y las toneladas por hora del SAG se obtuvieron de la base de datos y del dispatch de la mina. Mediante el estudio de los resultados de la tronadura en conjunto con un análisis estadístico, se obtuvieron las variables relevantes del proceso, que son: la litología, la zona, el taco, pero la más importante es el factor de carga. Se obtuvieron modelos granulométricos y de rendimiento de las palas, en base a las variables relevantes, principalmente en torno al factor de carga. Mediante dichos modelos y teniendo la información de los requerimientos óptimos de carguío y de la alimentación al molino SAG, se calcularon las variables de diseño de perforación y tronadura que maximizan el beneficio neto mina-planta. Finalmente, se realizó un análisis económico, comparando el actual escenario de operación con el escenario propuesto. La recomendación principal es usar un explosivo más denso y distintas configuraciones de mallas, dependiendo de la fase y del sector a perforar. Otra recomendación complementaria es el cumplimiento del diseño propuesto en terreno; vale decir, asegurar el factor de carga por pozo y por disparo.

Ingeniero Civil en Minas / El trabajo realizado consistió en evaluar el desempeño de los "conos activadores de tacos" (CATs), dispositivo desarrollado por el autor, para mejorar la capacidad de soporte de los "tacos" en una tronadura. Con este propósito, a partir de la información obtenida de pruebas realizadas por Minera Escondida, se compararon estos resultados utilizando como caso base el correspondiente a una tronadura convencional. En el actual estado de la técnica, la evaluación del desempeño de las tronaduras se realiza comparando las distribuciones granulométricas obtenidas en la operación de fragmentación. Ello resulta insuficiente, ya que sólo considera la información de entrada y de salida, sin tomar en cuenta sus procesos. En el presente trabajo, para superar esta limitación, se desarrolló y aplicó un modelo del comportamiento de las tronaduras basado en el desplazamiento de los tacos durante el tiempo de proceso. Su aplicación permitió correlacionar las distribuciones de fragmentación medidas en terreno con los niveles de "energía efectiva" disponible, en función del comportamiento de los "tacos". El modelo desarrollado requirió para su conceptualización de algunos supuestos, siendo los más relevantes los que se indican a continuación: Los sistemas explosivo-roca pierden energía al exterior debido, solamente, a la expansión de la cámara que contiene los gases generados por de la detonación del explosivo. El trabajo de fragmentación de la roca es proporcional a la "energía efectiva total" disponible. Las pérdidas de energía se van dan dando a medida que avanza el frente de quiebre. Los resultados teóricos, en cuanto a la energía efectiva total entregada por el modelo, indicaron una buena correlación con los tamaños característicos de las distribuciones de fragmentación medidas en terreno. Esto avala al modelo como una herramienta promisoria para evaluar el desempeño de las tronaduras, pero se requiere contar con mediciones reales del desplazamiento de los tacos, en cada caso, para definir totalmente la situación modelada. Con las reservas debidas a la calidad, cantidad y confiabilidad de la información disponible para este trabajo, se pudo concluir, a partir de un ejercicio teórico realizado con una de las tronaduras de prueba suponiendo condiciones de entrada similares que la "energía efectiva total" disponible en las tronaduras con activadores "CATs" supera en una cifra del orden de un 35 % a la del caso base. Asimismo, se puede inferir un 25 % de menor consumo de explosivo, disponiendo de la misma "energía efectiva total". Las ventajas técnicas y económicas detectadas en las pruebas con "conos activadores de tacos" (CATs), los convierte en una herramienta eficaz para mejorar el desempeño de las operaciones de tronadura.