metodos de explotacion

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Profesor: José Muñoz Villalobos

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Minería a cielo abierto

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Profesor: José Muñoz Villalobos

INTRODUCCION

El gestor de una empresa minera que se desarrolla en el tiempo debe conocer la estructura de la industria, los tipos y tamaños de empresa que existen, las partes del ciclo de vida de los metales que cubren.

Es también preciso conocer el negocio desde la exploración hasta la comercialización de los productos mineros.

Hay que comprender el objetivo de la exploración y su rol en una empresa minera, los riesgos asociados a ella, las etapas y fases de la exploración, cómo se va pasando de una fase a la siguiente, la identificación de las oportunidades, la valorización de los descubrimientos, los diversos tipos de negocios mineros que surgen, así como las estrategias que se pueden seguir. En seguida se requiere conocer las etapas que existen desde la exploración hasta la producción de la mina, proceso que pasa por las diversos tipos de ingeniería, con riesgos bien distintos en cada uno de ellos.

La valorización de las oportunidades requiere un conocimiento del mercado o de los mercados involucrados. Por ejemplo en el caso del cobre, se requiere poder evaluar la competitividad del yacimiento, así como sus vulnerabilidades, para lo que es preciso determinar su ubicación en la curva de costos de la industria, la que es significativamente más desigual que la curva de costos de una industria manufacturera tradicional. Para ello es necesario tener las nociones básicas de la determinación del precio tanto de los metales como de sus subproductos. Esta determinación puede ser de corto o largo plazo dependiendo si se requiere proyectar las utilidades del año o bien los beneficios del proyecto a través de la vida del yacimiento.

Una vez en marcha la operación minera, hay que cumplir con las metas de producción, cuidando que el plan minero se adecúe a las condiciones de mercado existentes, sin que ello implique desaprovechar los recursos mineros a ser explotados en el futuro. La organización y marcha de la empresa de acuerdo a las metas fijadas, así como el control de calidad de los productos, la seguridad en el trabajo, la armonía en las relaciones laborales, el desarrollo de las personas, el control de los costos, la realización de las inversiones necesarias, la protección del medio ambiente y el desarrollo de programas con la comunidad, son aspectos claves en la gestión operacional y de sustentabilidad.

El uso de la información disponible en el mercado es clave para completar la información que pudiese faltar en la empresa, así como para comparar diversos aspectos operacionales y estratégicos. Finalmente el conocimiento de las mejores prácticas en cada ámbito o etapa productiva de la industria es esencial para calibrar adecuadamente la gestión propia.

¿Qué se entiende por proyecto minero?

Un conjunto de procesos técnicos y económicos y financieros orientados a descubrir, evaluar y

comercializar un recurso mineral.

El proyecto minero requiere elevar los ´´recursos´´ minerales la categoría de ´´reservas´´ en cantidad suficiente para sustentar la viabilidad económica

El análisis del Ciclo de Vida es la base de sustentabilidad de un proyecto

Consideración desde el principio de todos los aspectos de un proyecto minero en el Ciclo de Vida, minimiza los efectos adversos de cualquier contingencia.

Considerar los impactos ambientales negativos no como un problema sino como oportunidad.

Adoptar con diligencia las acciones de remediación legal/socialmente exigibles.

Las fases del ciclo de vida

El ciclo de vida es una herramienta conceptual que concibe el proyecto como la integración de diversas etapas, donde la toma de decisión debe tener en cuenta los efectos y consecuencias ´´aguas abajo´´

El proceso de reducción de incertidumbre (Riesgo) se caracteriza por:

Inversión aprobada para una sola fase.Cada fase reduce riesgo y crea de valor.La intensidad de inversión crece en cada fase.La decisión al final de cada fase.

Las siete cuestiones del proyecto minero

1. ¿Qué recursos minerales tenemos?2. ¿Cómo obtener producto vendible?3. ¿Qué venderemos y a que precio?4. ¿En que costos incurriremos?5. ¿Cómo construiremos el proyecto?6. ¿Cuál es la que rentabilidad?7. ¿Cómo financiar la inversión?

En fase conceptual, la decisión se basa en:

• Recursos geológicos• Modelo de yacimiento preliminar• Método minero preliminar• Proceso metalúrgico preliminar• Ingeniería conceptual

En fase conceptual el objetivo es…..

• Potencial económico del proyecto• Áreas se oportunidad/riesgo a estudiar• Orden de magnitud de los costos (+-40%)• Aspectos que requieren mas investigación• Recursos, tiempo, y costo para llegar a la

decisión de factibilidad final

Y la cuestión a decidir…..

¿ABANDONAMOS O SEGUIMOS CON EL PROYECTO?

En la fase de pre factibilidad la decisión se basa en:

• Recursos geológicos• Modelo de yacimiento definido• Ingeniería conceptual del método minero• Ingeniería conceptual de procesamiento• Costos de ‘’Orden de magnitud´´

En la fase de pre-factibilidad el objetivo es…

• Alternativas (layouts, métodos, procesos, ritmos…)

• Escenarios (óptimo y más probable, pesimistas…)

• Identificar riesgos• Evaluar potencial económico• Planear la fase de factibilidad

Y la cuestión a decidir es…

¿AVANZAMOS A LA FASE DE FACTIBILIDAD FINAL?

En la fase de factibilidad final el objetivo es

• Configuración final del proyecto• Perfil de riesgo y acciones de mitigación• Plan de construcción detallado• Organización para la fase de operaciones• Evaluación económica y del riesgo• Plan de financiación del proyecto• Licencia social

Al final de este proceso se debe conseguir:

• Reservas probadas suficientes• Una ingeniería básica probada• Abarcar el ciclo de vida del proyecto• Riesgos cuantificables y gestionables• Plan de construcción detallado• Plan financiero realista• Una estructura organizativa• Licencia social

Para que podamos avanzar se requiere:

• Factibilidad técnico - económica probada• Plan de construcción detallado• Financiación asegurada• Ingeniería de detalle disponible• Terrenos y permisos asegurados

El informe final de factibilidadEstándar de contenido

Comentarios finales…. (1)

• La ingeniería y la evaluación económica de un proyecto minero debe abarcar todo el ciclo de vida de la mina, desde la exploración hasta el post-cierre

• El objeto fundamental de los proyectos mineros es transformar recursos en reservas útiles para la sociedad, reducir el riesgo y agregar valor

Comentarios finales… (2)

Los proyectos mineros se gestionan en tres fases (conceptual, pre-factibilidad y factibilidad

final), cada una con incremento de orden de magnitud en la inversión y menor riesgo

2. Metodología general de evaluación de proyectos mineros

ObjetivosAnalizar el alcance de la etapa de Factibilidad final

de un proyecto minero, su gestión y su evaluación económica

Temas a tratar:• Estructura organizativa de la etapa de

Factibilidad final• Procesos tecnológicos y de gestión de la fase de

Factibilidad final• El proceso de evaluación económica

Alcance de la fase de factibilidad(aspectos técnicos)

• Definición conceptual• Ingeniería y diseño básico• Acciones de reducción del riesgo• Gestión de permisos• Licencia social• Plan de construcción

En resumen…

En sus fases conceptual y de pre-factibilidad el proyecto minero es un proceso en etapas evaluacion-reduccion de riesgo, en el que cada etapa requiere costos de orden de

magnitud superior a la precedente, y concluyen en un informe final en el que se

recomienda bien la continuación del proceso inversor o el abandono del proyecto.

En resumen…

La etapa de Factibilidad final, que puede requerir hasta 2 años de trabajo y fuertes

inversiones, concluyen con un informe final cuya función principal es presentar hechos y

datos que permitan al propietario y a terceros interesados (bancos, socios, etc..) cuantificar

el riesgo y la rentabilidad de la inversión.

TEMAS RELACIONADOS

Definición conceptual del proyecto

• Datos generales del proyecto• Reservas probadas• Método de explotación• Proceso metalúrgico• Capacidad de producción• Aspectos críticos a investigar

Datos generales del proyecto

• Antecedentes técnico económicos• Condiciones del emplazamiento• Aspectos legales y políticos• Objetivos del estudio de Factibilidad

Datos generales del proyectoI. Antecedentes

• Antecedentes históricos• Trabajos realizados• Información geológica disponible• Evaluaciones realizadas• Inversiones ya efectuadas• Situación de los derechos mineros• Situación de permisos• Propiedad del suelo

II. Condiciones del emplazamiento• Condiciones del emplazamiento• Geográficas• Climáticas y sismográficas• Hidrológicas y oceanográficas• Accesos y transportes• Suministros (agua, electricidad…)• Servicios públicos• Industria e infraestructura• Otra actividad minera en la zona

Datos generales del proyecto

III. Aspectos legales y fiscales

• Legislación minera• Legislación ambiental• Legislación fiscal• Estabilidad política

Datos generales del proyecto

IV. Objetivos generales

• Planteamiento del Estudio de Factibilidad• Presupuesto del Estudio de factibilidad• Plan de trabajos• Fecha de comienzo• Otros objetivos

Datos generales del proyecto

Revisión final de la ingeniería conceptualLa ingeniería conceptual es la configuración del proyecto, es

punto de partida de la ingeniería básica y de detalle

• Bases de diseño• Listas de equipo• Diseño minero conceptual• Diagramas de flujo de proceso• Lay-out de plantas e instalaciones fijas• Datos preliminares de consumos

Ingeniería básicaIngeniería de proyecto con detalle suficiente para la estimación de costos de capital y operación con error inferior al 15%

Para estudio de factibilidad

• Diseño minero de detalle• Ingeniería de proceso de detalle• Ingeniería de diseño básico• Especificación productos vendibles• Bases para el control

Acciones de reducción del riesgo• Sondeos de definición• Ensayos piloto (mina y/o planta)• Estudio geoestadistico (recursos)• Ensayos de proceso (molienda, filtrado…)• Estudio hidrogeológico• Estudio geotécnico (diseño minero)• Estudios medio ambientales• Estudios de organización (RRHH)• Estudios de mercado

Gestión de permisosObtención de los permisos oficiales y licencias

necesarias para la puesta en producción del proyecto

• Declaración de impacto ambiental (D.I.A)• Dirección de minas (concesión explotación)• Autoridad local/comuna (licencia obras)• Patrimonio histórico (arqueología)• Industria (líneas eléctricas)• Otros (uso de agua, vertidos, costas, etc…)

Plan y cronograma de construcción

• Tareas (ingeniería, compras y construcción con desglose adecuado para control día a día del proyecto.

• Cada tarea se caracteriza por fechas, relaciones de procedencia, recursos requeridos, costos y responsabilidad ejecución.

• Hitos: fechas claves, decisiones claves, entrega equipos críticos, finalización de áreas, condiciones de entorno, etc…

La licencia socialPacto – explicito o implícito – entre la empresa minera, las

comunidades afectadas y otros participes, que ha de preservarse en el tiempo

Es tan necesaria como la licencia legal de las administraciones publicas

COMO LOGRARLA Y MANTENERLA

• Implicar a los participes, ganar su confianza• Conocer sus expectativas• Actuar en consecuencia

Jerarquía de estimaciones

• Estimación Final conceptual: clase 5• EF preliminar: clase 3• EF bankable: clase 2 (+/-15%)• EF final aprobado: clase

Calculo de cash flow

• Solo recursos propios• Recursos propios y deuda• Con o sin inflación

Calculo de cash flow

Calculo de cash flow

Los tres métodos de aplicar la inflación

No inflación: moneda constante, presupone que costos e ingresos sufrirán inflación idéntica, separa valor intrínseco de proyecto de otros efectos, pero no sirve como plan financiero.

Inflación en fase pre-produccion: inflación hasta puesta en producción, moneda constante después. Realista en la estimación de inversión, muy usado por inversores.

Inflación en toda la vida del proyecto: el mas realista en la predicción de CF. Requiere deflactar los CF a una tasa fija para obtener VAN en moneda corriente y alcanzar un consenso sobre tasas de inflación futuras.

Costo de capitalClase 1: riesgo bajo, para capital de sostenimiento

en operaciones mineras en producción. Costo de capital

Clase 2: riesgo medio, para proyectos de expansión en operaciones mineras en producción. Costo de capital + 5%

Clase 3: riesgo alto, proyectos de nuevas minas. Costo de capital + 10%

¿Qué significa ´´bancable´´?• Concepto única, completa y detallada• Optimizada y firme en el técnicos y comercial• Con información suficiente para ser auditado y

avalado por expertos independientes nombrados por los inversores, muy especialmente en cuanto a riesgo

• Plan de construcción y presupuestos con detalle adecuado para la gestión de la ejecución

• Suficiente como documento de referencia a los contratos de préstamo

¿Dónde ven la incertidumbre los bancos?

Diagnóstico (ejemplo)

Diagnóstico (ejemplo)

Fuentes de riesgo e incertidumbre (ejemplo)

Áreas de impacto (ejemplo)• Recursos• Dilución• Método de explotación• Planificación mina• Ritmo de producción mina• Ritmo de tratamiento• Recuperación metalúrgica• Calidad de producto• Impacto ambiental• Costo de capital• Costo de operación• Fecha de puesta de producción• Impactos cualitativos (Social, política)• Variables caso base (precio, tipo cambio, impuestos)

PLANIFICACIÓN MINERA

ES UN DOCUMENTOBANCABLE

PROCESO DE INGENIERÍA DE MINAS QUE TRANSFORMA EL RECURSO MINERAL EN EL MEJOR NEGOCIO PRODUCTIVO

DEFINE UNA PROMESA PRODUCTIVA

YACIMIENTOMINERAL

PLANES DEPRODUCCIÓN

MERCADOBOLSA DE METALES

J.RUBIO

DESARROLLO DE PROYECTOS INTEGRALES PARA MAXIMIZAR LA

RENTABILIDAD DEL ACTIVO MINERO, ENFOCAR LOS ESFUERZOS A:

• DESARROLLO BASE RESERVAS

• MAXIMIZAR LA RENTABILIDAD DEL NEGOCIO (VAN)

• PLANES ROBUSTOS Y SUSTENTABLES

• BUSQUEDA PERMANENTE DE OPTIMIZACIÓN DE LA PLANIFICACIÓN

MINERA A TRAVES DE:

– MEJORES PRACTICAS DE LA INDUSTRIA

– INTEGRACIÓN DE UNIDADES DE GEOLOGIA, GEOTÉCNIA,

DISEÑO, OPERACIONES Y PLANIFICACIÓN MINERA

DESAFÍOS DE LA PLANIFICACIÓN MINERA

• MERCADO- CLIENTES – PRODUCTOS

• DUEÑOS ACCIONISTAS- BOLSAS

• PAÍS DONDE SE DESARROLLA EL NEGOCIO MINERO : LEGISLACIÓN PERMISOS –

COMUNIDADES – MEDIO AMBIENTE

• SEGURIDAD – SALUD – CALIDAD SGI

• ASPECTOS TÉCNICOS DEBE SER ROBUSTO ALTOS ESTÁNDARES DE DISEÑO,

CONTROL E INNOVACIÓN TECNOLÓGICA, DEBEN SER AUDITADLES Y CONSTAR CON

BASES DE DATOS ROBUSTA CONFIABLES

LOS PLANES DEBEN RESPONDER

UN EJEMPLO

• SERIE DE PRECIOS

• RITMO DE PRODUCCIÓN

• BASES DE RESERVAS AUDITABLES BAJO CODIGOS INTERNACIONALES

• PARAMETROS GEOTECNICOS AUDITABLES

• PARAMETROS METALURGICOS

• METODO DE EXTRACCIÓN

• NIVELES DE INVERSIÓN

• ESTRATEGIA DE EXPLOTACIÓN PROPIA Y/O TERCEROS

• HITOS

• SENSIBILIDADES ( PRECIO, LEYES, COSTOS, INVERSIONES, RECUPERACIONES

ETC)

• SERNAGEOMIN

• CONAMA, SAG, COREMA, OTROS

• COMUNIDADES

• SEGURIDAD – SALUD – CALIDAD

PLANESMINEROS

TOPOGRAFIA EXPLORACIONES

BASESGEOTÉCNIA

BASESGEOLOGICAS PROVEEDORES

MERCADO

NIVEL DE ACTIVIDADES

FLOTASDE EQUIPOS

ESTANADARESOPERACIONALES

PARAMETROSPLANTA

MODELOECONÓMICO

INDICESOPERACIONALES

INVERSIONES

INSUMOS

COSTOS INDICADORESECONOMICOS

INFRAESTRUCTURA

VECTOR DEPRODUCCIÓN

BASES DE DATOS

PLAN MINEROLARGO PLAZO

PLANQUINQUENAL

PLANANUAL

PLANMENSUAL

HITOSCONTROL DE

GESTIÓN

DOTACIONES

PARAMETROSDISEÑO

GEOTECNICO

MODELORECURSOS

PARAMETROSDISEÑOMINERO

DISEÑOMINERO

Métodos de extracción Ritmos de explotaciónSecuencia de producción Leyes de corte

BASESGENERALES

CONTENIDO DE UN LIFE OF MINE (LOM)

1. Resumen ejecutivo2. Geología3. Estimación de recursos minerales4. Métodos de minería y diseño de mina5. Procesos metalurgia y lógica de plantas6. infraestructura física, planta y equipos7. Recursos humanos8. Seguridad, Salud y Medio Ambiente (SHE)9. Ambiente Ley10. Marketing y Ventas11. Finanzas y Administración12. Dirección13. Programas Producción, Costos y Flujo de caja 14. Programas Capital15. Sensibilidades16. Plan de negocio17. Apendices - Presupuesto - Informe de recursos minerales - Informe de reservas minerales - Modelo Financiero

ETAPAS DE UN PROYECTO MINERO

•PROSPECCION•EXPLORACION•EVALUACION DEL PROYECTO•DESARROLLO Y CONSTRUCCION•PRODUCCION O EXPLOTACION•CIERRE

CONDICIONES PARA SU DESARROLLO

• Marco Legal Adecuado

• Potencial Geológico

• Seguridad Jurídica

• Licencia Social

FORMALIZACIÓNLa formalización es el proceso que permite desarrollar cualquieractividad económica dentro del marco legal que la regula. En el

caso de la actividad de la minería, se busca que los titulares:

• Cuenten con un derecho minero que respalde sus actividades.• Puedan gozar de beneficios que otorga la ley de

formalización.• Desarrollen las actividades mineras seguras.• Se tome conciencia de la necesidad de mitigar los impactos

negativos que genera el desarrollo de sus operaciones.• Protejan el medio ambiente, buscando el desarrollo de una

minería sostenible.

CONSTITUCIÓN DE CONCESIONES MINERAS DE EXPLORACIÓN

PEDIMENTO: es un escrito (documento) mediante el cual una persona natural o jurídica solicita un determinado sector con ubicación geográfica específica, con el objeto de explorar sustancias minerales concesibles.

• Este documento va dirigido al Juzgado de Letras, correspondiente a la comuna donde se ubica el punto medio de la zona de interés.

CONSTITUCIÓN DE CONCESIONES MINERAS DE EXPLOTACIÓNMANIFESTACIÓN:

• Es un escrito (documento) mediante el cual una persona natural o jurídica solicita un determinado sector de interés con el objetivo de explotar sustancias minerales concesibles.

• Este documento va dirigido al Juzgado de Letras correspondiente a la comuna donde se ubica la manifestación (punto de interés) y se puede hacer de dos formas, dependiendo esto de la cantidad de hectáreas manifestadas. A continuación se presentan los dos modelos.

ESTUDIO DE IMPACTO AMBIENTAL (EIA) Y DECLARACIÓN DE IMPACTO AMBIENTAL (DIA)

DESCRIPCIÓN: • El Sistema de Evaluación de Impacto Ambiental (SEIA) es uno

de los instrumentos más importantes para prevenir el deterioro ambiental en el país y su administración está a cargo del Servicio de Evaluación Ambiental (SEA).

• Todo proyecto o actividad susceptible de causar impacto ambiental, incluidas sus modificaciones, sólo se puede ejecutar o modificar previa evaluación de su impacto ambiental, mediante la presentación de una Declaración de Impacto Ambiental (DIA) o un Estudio de Impacto Ambiental (EIA).

ESTUDIO DE IMPACTO AMBIENTAL (EIA) Y DECLARACIÓN DE IMPACTO AMBIENTAL (DIA)

DESCRIPCIÓN: • Someter un proyecto o actividad al SEIA permite acreditar el

cumplimiento de la normativa y obtener las autorizaciones ambientales respectivas. En el caso de los estudios de Impacto Ambiental, permite además determinar si el proyecto o actividad se hace cargo de los efectos ambientales que genera, mediante la aplicación de medidas de mitigación, reparación y/o compensación adecuadas.

• Luego del proceso de evaluación, la Comisión de Evaluación de la respectiva región, o el Director Ejecutivo del SEA, según corresponda a un proyecto regional o interregional, emite una Resolución que califica ambientalmente el proyecto.

DECLARACIÓN DE IMPACTO AMBIENTAL

• Antecedentes generales del proyecto• Descripción del proyecto.• Antecedentes que acrediten que no requiere de la

presentación de un Estudio de Impacto Ambiental.• Documentación y antecedentes que acrediten el

cumplimiento de la normativa ambiental aplicable.• Documentación y antecedentes que acrediten el

cumplimiento de los Permisos Ambientales Sectoriales.• Descripción de la relación del proyecto con políticas, planes y

programas de desarrollo regional y comunal.• Compromisos ambientales voluntarios si los considera.

AUTORIZACIÓN DE INICIACIÓN DE UNA FAENA MINERA

DESCRIPCIÓN:• Resolución que autoriza el inicio de una faena minera o

reinicio de trabajos, previo informe de la empresa, por escrito anticipando el inicio respectivo de las actividades de la faena al Sernageomin.

EN QUE CONSITE:• Toda empresa que inicie una faena minera o que reinicie los

trabajos, debe informarlo por escrito al Servicio, dando su ubicación política y geográfica (U.T.M), el nombre del propietario y el de su Administrador, a lo menos 15 días antes de iniciar los trabajos.

AUTORIZACIÓN DE INICIACIÓN DE UNA FAENA MINERA

DOCUMENTOS REQUERIDOS:• Carta informativa de la iniciación de actividades de la faena

minera en oficina del Sernageomin correspondiente.• El resultado es la Resolución que autoriza el inicio de una

faena minera o reinicio de trabajos.

MARCO LEGAL:• Reglamento de Seguridad Minera, DS N°72 de 1985. (Art. 21

del nuevo Reglamento de Seguridad Minera).

APROBACIÓN DE MÉTODOS DE EXPLOTACIÓN MINERA

DESCRIPCIÓN:• Aprobación a la presentación de la empresa sobre su método

de explotación o cualquier modificación mayor al método aceptado, con el que se haya proyectado la explotación inicial de la mina y el tratamiento de los minerales.

EN QUE CONSISTE: • Toda empresa minera elaborará y enviará en duplicado al

Sernageomin, para su aprobación, el Método de Explotación de la faena minera, o en su defecto, cualquier modificación mayor al método inicialmente aceptado, con el que se haya proyectado la explotación de la mina y el tratamiento de los minerales, incluyendo el Plan de Cierre.

APROBACIÓN DE MÉTODOS DE EXPLOTACIÓN MINERA

• Esta presentación deberá incluir la Ingeniería Básica y de Detalle para proceder a revisar las condiciones de seguridad, según el “Reglamento de Seguridad Minera”. Sólo podrá operar después de obtener la conformidad del Director Nacional del Servicio, por medio de una Resolución. Se entenderá que la aprobación ha sido otorgada si el Director no remite sus objeciones dentro de los 60 días siguientes a la fecha de la comunicación.

DOCUMENTOS REQUERIDOS:• Las empresas mineras deberán presentar al Servicio un

Proyecto de Explotación del yacimiento en duplicado.MARCO LEGAL:• Reglamento de Seguridad Minera, Decreto Supremo N°72 de

1985 (Art.22 del nuevo Reglamento de Seguridad Minera).

SERVIDUMBRES MINERAS• La exploración o explotación minera y el beneficio de sus

productos requieren necesariamente el asentamiento en los terrenos superficiales en que aquella actividad se realiza.

• Define la ley a la servidumbre como un gravamen impuesto sobre un predio en utilidad de otro predio de distinto dueño (art. 820 del Código Civil).

• La ley faculta para imponer servidumbres al concesionario de exploración o de explotación, al titular de un establecimiento de beneficio y a aquel que ejerce la facultad de catar y cavar.

• Las servidumbres pueden recaer en un predio o en una concesión minera.

• Antes de iniciar la construcción de un método de explotación, debemos evaluar entre los diferentes métodos, aquel que en términos de geometría, distribución de leyes y propiedades de mecánica de rocas sea posible construir, para ello se realiza un ranking y seleccionamos aquellos que posteriormente deberán considerarse con mucho mayor detalle.

• La manera más simple de hacer esto es definiendo aquellas características que requiere cada método, para que su aplicación sea óptima y determinar posteriormente si las características del depósito son adecuadas. No obstante, ningún método de explotación es tan restrictivo que se pueda usar solamente bajo un conjunto de características dadas.

• El Ranking realizado, nos entrega el resultado final en el que cada método de explotación ha sido ordenado de acuerdo a la conveniencia de su geometría, su distribución de leyes y su característica de mecánica de rocas.• Con el ranking, se procede a estudiar y seleccionar en forma definitiva el método de explotación a partir de los métodos preseleccionados. • Para esto se debe analizar en forma detallada cada método de explotación, incluyendo en su estudio un análisis de costos, ritmo de producción, tipo y disponibilidad de personal, aspectos legales y ambientales, seguridad, etc.

• Posteriormente se realiza una comparación económica entre los diferentes métodos para determinar el óptimo.

Una primera clasificación de los métodos se refiere a si la explotación se realiza siempre expuesta a la superficie o si se desarrolla a través de labores subterráneas. Así, debemosprimero separar:

• Métodos de explotación a cielo abierto• Métodos de explotación subterránea

• Cielo abierto, rajo abierto o tajo abierto (llamado Open Pit en inglés). Es el método que más se ve en Chile, particularmente en la explotación de yacimientos de metales básicos y preciosos.

• Cantera (llamado Quarry en inglés). Este nombre se da a la explotación de mineral que puede utilizarse directamente en aplicaciones industriales, como es el caso de la sílice, caliza y piedra de construcción.

• Lavaderos o placeres. Corresponde a la explotación de depósitos de arena en antiguos lechos de ríos o playas, con el fin de recuperar oro, piedras preciosas u otros elementos químicos valiosos.

• Otros. Existen otros métodos poco convencionales para le extracción de algunos elementos de interés, como por ejemplo la disolución, que corresponde a la extracción de azufre o sales solubles mediante la incorporación de un solvente y posterior extracción del soluto de la solución recuperada, y la minería costa afuera, para la extracción de nódulos de manganeso presentes en el fondo del océano.

SoportadoPor Pilares

Artificialmente Soportado con Relleno

Sin soporte o Hundimiento

Room and PilarSublevel and

Longhole stoping

Bench and Fillstoping

Cut and Fill Stoping

Shrinkage Stoping

VCRStoping

LonwallMining

SublevelCaving

BlockCaving

Características Espaciales

Rajo vs SubterráneaAfectan tasa de producción, método de manejo de material, diseño de la mina en el depósito.• Tamaño (alto, ancho o espesor)• Forma (tabular, lenticular, masivo, irregular)• Disposición (inclinado, manteo)• Profundidad (media, extremos, razón de sobrecarga)

Condiciones Geológicas e Hidrológicas

Tanto de mineral como de roca de caja (o huésped)Afecta la decisión de usar métodos selectivos o no selectivos• Requerimiento de drenaje, bombeo, tanto en rajo como en subterránea• Mineralogía es importante para procesos• Mineralogía y petrografía (óxidos vs. Sulfuros)• Composición química• Estructura del depósito (pliegues, fallas, discontinuidades, intrusiones)• Planos de debilidad (grietas, fracturas, clivaje)• Uniformidad, alteración, meteorización (zonas, límites)• Aguas subterráneas e hidrología (ocurrencia, flujo, nivel freático)

Consideraciones Geotécnicas

Selección del método (soporte necesario)Hundibilidad• Propiedades elásticas• Comportamiento plástico o viscoelástico• Estado de los esfuerzos (originales, modificados por la excavación)• Consolidación, compactación, competencia• Otras propiedades físicas (gravedad específica, poros, porosidad, permeabilidad)

Consideraciones Económicas

Determinan el éxito del proyectoAfectan inversión, flujos de caja, periodo de retorno, beneficio• Reservas (tonelaje y ley)• Tasa de producción• Vida de la mina (desarrollo y explotación)• Productividad• Costo de mina de métodos posibles de aplicar

Factores Tecnológicos

Se busca la mejor combinación entre las condiciones naturales y el método• Porcentaje de recuperación• Dilución• Flexibilidad a cambios en la interpretación o condiciones• Selectividad• Concentración o dispersión de frentes de trabajo• Capital, mano de obra, mecanización

Factores Medioambientales

No sólo físico, sino que también económico-político.social• Control de excavaciones para mantener integridad de las mismas (seguridad)• Subsidencia y efectos en superficie• Control atmosférico (ventilación, control de calidad de aire, calor, humedad)• Fuerza laboral (contratos, capacitación, salud y seguridad, calidad de vida, condiciones de comunidad)

• Generalmente aplicado a yacimientos de baja ley y superficiales

• Ritmo de producción >20,000 tpd• Moderadamente selectivo ya que posee la

facilidad de vaciar el estéril en botaderos• Desafíos en el diseño

• Manejo de la razón estéril/mineral y su evolución en el tiempo

• Ubicación de las rampas de acceso y producción

• Diseño de las flotas de equipos • Estabilidad de las paredes del rajo

Banco: Cada banco corresponde a uno de los horizontes mediante los cuales se extrae el mineral. El banco se va cortando por el horizonte inferior, es decir hacia abajo, generando una superficie escalonada o pared del rajo. El espesor de estos horizontes es la altura de banco, la que generalmente mide de 10 a 18 m.

Berma: Es la franja de la cara horizontal de un banco, como un borde, que se deja especialmente para detener los derrames de material que se puedan producir al interior del rajo. Su ancho varía dependiendo de los equipos que circulen por ella.

Las bermas de seguridad o para la contención de derrames, se diseñan en función de la probabilidad de que ocurra algún siniestro geomecánico, como el desplazamiento de una cuña o volcamiento de roca (según sea el caso o la situación geomecánica), por lo que será de mucha importancia realizar un buen estudio de dicha probabilidad, ya que el ángulo de talud final de la zona estudiada depende de la longitud de berma recomendada.

Berma de seguridad o contención de derrames

Angulo de talud: el talud o pared de la mina es el plano inclinado que se forma por la sucesión de las caras verticales de los bancos y las bermas respectivas. Este plano presenta una inclinación de 45° a 58° con respecto a la horizontal, dependiendo de la calidad geotécnica (dureza, fracturamiento, alteración, presencia de agua) de las rocas que conforman el talud.

Ángulo de Talud Inter rampas: Representa la inclinación con que queda el conjunto de bancos que se sitúan entre una rampa y la rampa consecutiva. Este ángulo se mide desde la pata del banco superior donde se encuentra una rampa hasta la cresta del banco donde se encuentra la otra rampa.

Pata

Rampa 1

Ángulo inter Rampa

Cresta

Rampa 2

Ángulo de Talud de un conjunto de bancos: Representa la inclinación con que queda un grupo de bancos sin existir entre ellos alguna diferencia geométrica importante. Este ángulo se mide desde la pata del banco más profundo hasta la cresta del banco de cota mayor.

Ángulo de talud geomecánico

Pata

Cresta

Cara del banco

Ángulo de Talud Overall: Representa el ángulo de inclinación con que queda la pared final del rajo, incluyendo todas las singularidades geométricas existentes. Este ángulo se mide desde la pata del banco más profundo hasta la cresta del banco más alto de la explotación.

Ángulo Overall

Pata

Cresta

Influencia del Influencia del Angulo de Angulo de

Talud en la economía y Talud en la economía y Seguridad del RajoSeguridad del Rajo

Seguridad

Economía

Optimo

El ángulo óptimo está regulado por las

condiciones geomecánicas de la

roca, y el factor de seguridad Requerido para ella

¿Cuántos tipos de ángulo se perfilan en un Talud?¿Cuál es el más critico y de que dependen?.............

Definición de Angulos de TaludDefinición de Angulos de Talud

-Angulo inter-rampa, crítico, geomecánico

-Angulo promedio o de trabajo, depende de los esquemas operacionales y rampas

intercaladas en su diseño. -Angulo de Cara de Banco, depende

entre otros, de aspectos estructuales de la roca y de cuan acucioso seamos de

nuestras prácticas de perforación y tronadura.

Mineral

Estéril

ContornoDel rajo Final...?

ContornoDel rajo Final

Las herramientas computacionales:Las herramientas computacionales: Nos permite, con Nos permite, con rapidez, Orientar el diseño de las fases y obtener el Pit Final Optimo, rapidez, Orientar el diseño de las fases y obtener el Pit Final Optimo, como también su posible secuencia de leyes de corte operacionales como también su posible secuencia de leyes de corte operacionales

Tanto los diseños mineros como la confección de un plan minero siguen un criterio básicamente económico: Maximizar el VAN del proyecto obteniendo los mejores flujos en forma anticipada, por lo tanto la orientación económica está influenciada por variables de mercado y de operación como son precios y costos. En nuestro caso los precios han evolucionado desde el CB-Fact hasta el CB2009 acorde a lo que estima Antofagasta PLC, y los costos se ajustan a lo que la operación real está indicando.

Esta lógica económica define el diseño y orientación de las fases, teniendo dos consideraciones adicionales: mantener la estabilidad global del rajo (ángulos de talud) y rentabilizar los activos (equipos) de la mina a través de una operación eficiente (anchos de expansión).

La secuencia de extracción (mezcla de fases) y la estrategia de ley de corte operacional aseguran los flujos específicos de cada período, pagando inclusive en nuestro caso, el costo de oportunidad de las reservas remanentes que posee el yacimiento

Rajo final

Planta Concentrador

a

Botadero Baja Ley

Ley de corte crítica

Ley de corte operacional

F1F2

F4 F5F6

F3

Geometríaángulos

CostosPrecios

Ancho deFase

Software Whittle (utilizando un algoritmo económico de Lerchs y Grossman)

Software Opticut

Idealización Perfil característico de Fases en operación

Zanja: se construye con el fin de canalizar las aguas de drenaje. Al no canalizar dichas aguas se corre el riesgo de que estas dañen y corten los caminos. Las zanjas por lo general tienen un ancho de 1 metro por una profundidad de 50 cm, lo cual dependerá de las condiciones de drenaje de la zona (lluvias, escurrimientos superficiales o subterráneos).

Altura de cuneta

Distancia de

Seguridad

Berma o Cuneta hacia el

rajo

Pista

Zanja

Berma o Cuneta hacia el banco

Cuneta: tienen por objetivo detener o contener a los vehículos en caso de emergencia, por ello la cuneta que está hacia el rajo tendrá que ser más alta de modo que pueda detener efectivamente a cualquier vehículo en una emergencia sin que caiga. Comúnmente se utiliza como altura de cuneta hacia el rajo la mitad del diámetro de las ruedas en los equipos que transitan en el camino (camiones). Lo ideal es definir la altura considerando la pendiente del tramo, la resistencia a la rodadura, el tamaño de los equipos y en lo posible tener de referencia una prueba empírica de la situación.

Altura de cuneta

Distancia de

Seguridad

Berma o Cuneta hacia el

rajo

Pista

Zanja

Berma o Cuneta hacia el banco

Distancia de seguridad: considera el efecto visual que se produce al conducir un equipo de gran altura, lo cual hace que el conductor perciba los objetos a una distancia menor de la que en realidad se encuentran. Esta distancia de seguridad deberá ser mayor a dicha distancia de percepción.

Altura de cuneta

Distancia de

Seguridad

Berma o Cuneta hacia el

rajo

Pista

Zanja

Berma o Cuneta hacia el banco

Rampa: es el camino en pendiente que permite el tránsito de equipos desde la superficie a los diferentes bancos en extracción. Tiene un ancho útil dependiendo de los equipos que circularán por ella, de manera de permitir la circulación segura de camiones de gran tonelaje en ambos sentidos.

PISTAS PARA CRUCE DE CAMIONES O DOBLE VÍA

Berma o Cuneta hacia el

rajo

Pistas

Distancia de

Seguridad

Zanja

Berma o Cuneta hacia el banco

Pistas

ANCHO MÍNIMO DE OPERACIÓN (PERFORACIÓN, CARGUÍO Y TRANSPORTE)

Para la perforación podemos notar que el ancho mínimo de operación está dado por el área sometida a la perforación más un ancho necesario para el tránsito de los equipos ligados a la tarea de perforación y tronadura. Por lo general esta área es cubierta o satisfecha por los otros parámetros geométricos (por ejemplo el ancho mínimo de carguío).

Espacio Suficiente para la operación

BS

DSDS

AcRGc

DD

Ancho mínimo de Carguío = BS + DS + 0.5 x Ac + 2 x RGc + 0.5 x Ac + DS + DDAncho mínimo de Carguío = BS + 2 x DS + Ac + 2 x RGc + DD

- BS = Baranda de seguridad.- Ac = Ancho del camión.- DS = Distancia de Seguridad.- RGc = Radio de Giro del equipo de carguío o radio mínimo de operación.

- DD = Derrames

Fondo Optimo Económico: La definición de los límites económicos de explotación de un rajo, se basará en un modelo económico de beneficio nulo al extraer la última expansión marginal. Esquemáticamente lo podemos ver en la siguiente figura:

E1

M1

E2

M2

Última expansión marginal

B = I - CB:Beneficio neto esperado de la última expansión marginal

I:Ingresos por venta del producto

C:Costos para obtener el producto

Curvas Ton-Ley Leyes de Corte Cap. Máximas

Evaluación Económica

(VAN, IVAN))

Pit Final

Lerchs -GrossmanDefinición Reservas

SECUENCIA DE

EXPLOTACION

4

3

2

1

Modelo Valorado

Diseño Geotécnic

o

Diseño Operativ

o200

7

2006

20102016

Plan Minero

Modelo de Bloques

RECURSOS GEOLOGICOS

2005

PLANIFICACION MINERA DE UN RAJO

Botaderos: El material estéril extraído de la mina, debe ser dispuesto en lugares específicos y adecuados para este fin, por lo que tendremos que definir las características de estos lugares.Un buen lugar para un botadero lo constituirá el sector que cumpla de mejor manera todas las exigencias para su habilitación, tanto técnicas como económicas, de las cuales podemos mencionar las siguientes:• La distancia entre el punto de carga de los camiones en la mina y el lugar de descarga del material estéril (o botadero) debe ser la mínima posible, por una razón económica, ya que el rendimiento de los equipos de transporte es afectado por esta distancia.• El lugar donde se depositarán los escombros o estéril debe ser geológica y geomecánicamente apto para ello, ya que la gran cantidad de material a depositar puede generar siniestros geomecánicos en el sector mismo (hundimiento) o en sectores aledaños (distribución de esfuerzos).

MINERÍA SUBTERRÁNEA

INTRODUCCIÓN A LOS MÉTODOS DE EXPLOTACIÓN

Los métodos de explotación se definen como una forma geométrica usada para explotar un yacimiento determinado. Es el modo de dividir el cuerpo mineralizado en sectores aptos para el laboreo. La explotación de una mina se define como el conjunto de operaciones que permiten el arranque, carguío y extracción de mineral. Para que una operación sea normal es fundamental que funcionen en óptimo estado, todos los servicios anexos tales como:

– Ventilación– Fortificación– Drenaje– Suministro de Energía, Aire, Agua.

INTRODUCCIÓN A LOS MÉTODOS DE EXPLOTACIÓN

• El objetivo de la explotación de un yacimiento es la extracción de menas y sustancias minerales en forma sistemática, de manera que la comercialización de la sustancia mineral proporcione la utilidad esperada.

• La extracción del material se realiza siguiendo una secuencia de las siguientes fases u operaciones unitarias:

– Perforación– Tronadura– Carguío– Transporte

OPERACIONES BÁSICAS DE UNA MINA

• Todos los yacimientos mineros requieren un modelo específico de excavaciones de preparación, que se disponen en una fase separada, antes de la producción del mineral. Esta fase se efectúa en conexión con el método de explotación seleccionado.

• Existen componentes básicos de excavación de roca para la producción eficiente de un yacimiento mineralizado, y esta dado por:

– Accesos – Preparación de la mina – Métodos de Explotación: Los métodos de explotación son la forma o el

sistema asociado a la explotación del yacimiento, y dependerá de factores relacionados con la naturaleza del depósito mineralizado, y de consideraciones técnico económicas, siendo las principales: potencia del yacimiento, forma y extensión del cuerpo, distribución de la mineralización, propiedades geomecánicas, disposiciones generales, situación geográfica, etc.

DEFINICIONES BÁSICAS • Túneles: Corresponde a una labor horizontal o casi horizontal con inclinación de un 3% o 4%

generalmente de 0.5% a 1% que permite el escurrimiento natural de las aguas provenientes de los trabajos de perforación y de las filtraciones eventuales del terreno, en el cual se realiza una construcción. Normalmente se define como túnel, cuando existe salida a superficie por ambos extremos de la excavación.

• Socavón : Corresponde a una labor con las mismas características que los túneles, pero que cuentan con una sola salida a superficie. Este tipo de labor es muy utilizada en minería, por ejemplo, en yacimientos que por su geometría es necesario accesarlos por medio de socavones horizontales ubicados a diferente cota haciendo posible su explotación y remoción de la roca a superficie.

• Galería : Corresponde a una labor construida al interior de una mina que se inicia a partir de un socavón

principal, y que cumple funciones en la etapa de exploración o explotación de un yacimiento minero. Por ejemplo en las etapas de exploración es frecuente realizar galerías de reconocimiento que nos permitan conocer la longitud del cuerpo mineralizado estudiado o que nos permitan llegar a puntos estratégicos donde se pueda ubicar un equipo de sondajes y proseguir con las exploraciones. En la etapa de explotación de minas las galerías juegan un papel fundamental, actuando como galerías de transporte intermedio o principal, galerías de perforación en Block Caving, galería base en una explotación por el método Shrinkage y en una gran cantidad de alternativas.

Galería: Túnel sin salida al sol, que conecta sectores dentro de la mina.

Esquema Isométrico de una Galería

Sección Transversal

Techo

Caja

Piso

Drenaje (puede existir sólo uno)

Carpeta de

Rodado

Pendiente0.5 metros

0.5 a 1 metro

Art. 368º

Desquinche: Sobre excavación de una sección, en la cual la cara libre para la tronadura coincide con una de las paredes o techo de la sección original.

Estocada: Galería horizontal o sub horizontal que se construye a partir de otra galería mayor y que es relativamente corta. Esta puede ser utilizada para diversas actividades como estacionamiento de equipos por ejemplo.

Planta

Isométrico

Estocada Diagonal

Rampa: Galería de acceso a diferentes niveles. Su geometría puede ser elíptica, circular o en “8”. Se construyen en pendiente de modo que se pueda acceder a distintas cotas en la mina.

Radio de Giro interno

Radio de Giro externo

Radio de Giro

medio

Rampa en “8”

Rampa Circular

Rampa Elíptica

Pique: Galería vertical o sub vertical de secciones variables, construida desde arriba hacia abajo, pudiendo o no romper en superficie. Según su función se le asignan nombres. Pueden tener más de una función (Pique maestro).

Art. 386º: Topes o parrilla 50 cm. Sobre el piso en chimeneas de

traspaso

Chimeneas de Traspaso

Chimenea de Ventilación

Pilar: Bloques de roca que se dejan sin explotar para garantizar la estabilidad de la explotación. La forma y tamaño de ellos dependerán de las características del yacimiento y de la explotación.

Pilares entre

Estocadas

Pilares entre Caserones

Pilares entre Estocadas

CASERÓN

Accesos en Pilares entre

Caserones

Chimenea: Excavación o galería vertical o sub vertical de secciones variables, construida desde abajo hacia arriba. Según su función recibe su nombre y se define su vida útil (por lo general es corta). Según el artículo 335º no se deberá construir chimeneas que desemboquen en medio de la sección de un túnel o galería, por lo que su descarga tendrá que ser por un costado de dicha excavación. Según el artículo 339º las chimeneas construidas manualmente no podrán superar los 50 metros de longitud si son verticales y para construcciones sub verticales se tiene la siguiente tabla:

Losa: Bloque de roca que separa dos unidades de explotación contiguas en la vertical (una sobre otra), que se deja sin explotar con el fin de garantizar la estabilidad global del sector. Sus dimensiones están definidas por las características del yacimiento, la explotación y del macizo rocoso.

Losa de seguridad entre caserones

Caserón Superior

Caserón Inferior

• Estocada : Es una labor horizontal o casi horizontal que se inicia a partir de una galería interior mina, que es normalmente ciega, de corto desarrollo, y que cumple habitualmente funciones de servicio.

• Rampas : Son labores similares a las galerías, pero con una inclinación positiva o negativa sobre un 5% que permite servir de entrada principal a una mina accesando a los diferentes niveles de trabajo, que están a distintas cotas. Este tipo de labores se ha transformado en una solución muy conveniente para acceder a diferentes cotas, frente a la alternativa de construcción de un pique principalmente por: Tiene mayor flexibilidad en absorber aumentos de producción frente a un pique, en algunas

oportunidades, solo el aumento de unidades de perforación, carguío y transporte permite aumentar la extracción de minerales.

Permite una excavación más expedita que un pique ante una situación de emergencia. En una rampa, solo el reemplazo de una unidad de transporte permite mantener el nivel de

extracción, en forma más rápida, que reemplazar el equipo de extracción de un pique. De todas maneras la adopción de un sistema de rampa o pique dependerá del

análisis técnico económico del proyecto específico. En todos estos tipos de labores descritos, el método constructivo estará

condicionado a las variables de diseño y a la estrategia de construcción que se elija.

• Piques: Son excavaciones verticales o subverticales, construidas en descenso, de sección circular, rectangular o cuadrada, y que requieren una completa infraestructura de apoyo, superficial y subterránea, tanto para su construcción como para su operación posterior. En la construcción de piques es necesario realizar una serie de subproyectos para lograr una infraestructura adecuada.

• Chimenea: Excavación de labores verticales a subverticales, o inclinadas, generalmente con un ángulo mayor a 40°, de secciones circulares, cuadradas o rectangulares, y que cumplen diversas funciones en el trabajo minero tales como: ventilación de la mina, servir de acceso al personal, cara libre de explotación, exploración, traspaso de minerales de un nivel a otro, etc. Como se puede apreciar las chimeneas cumplen variadas e importantes labores en los trabajos mineros.

ACCESOS Y DESARROLLOS DE APERTURAS MINERAS

• Los accesos son labores mineras que abren el camino desde la superficie al cuerpo mineralizado para su explotación. Los accesos pueden ser:– Socavones– Piques verticales– Chiflones o piques inclinados

• Para desarrollar los accesos, se debe proceder de acuerdo a un plan bien determinado, basado en la información obtenida con anterioridad a la exploración, observando las siguientes situaciones que pueden presentarse: – Sacar mineral útil, implica hundimiento sino se fortifica. – En una labor horizontal de sección definida, solo puede transportarse una

cantidad limitada de mineral u otro elemento. – Una extracción mayor, significa desarrollar mayor número de labores – Tener presente que el costo por tonelada, en una labor de desarrollo es

más caro que al extraer una tonelada de mineral durante la explotación.

Los desarrollos pueden ser:

Desarrollo Productivo: el avance se realiza extrayendo mineral, lo que se utiliza bastante donde la mena es más blanda que el estéril en vetas de potencia media.

Desarrollo Improductivo: cuando el avance se realiza en estéril.

• Socavones: Labor minera horizontal o cercana a la horizontal, cuya función es acceder a la mina o hacia los distintos sectores productivos de una faena subterránea.

• Piques Verticales: Es una labor (galería vertical) que tiene una inclinación superior a 45º, que es diseñada para el traspaso de mineral y transporte de personal a la mina. Se desarrolla desde una cota superior a una cota inferior.Posición del Pique respecto a la veta:

Al pendiente Interceptando la veta Al yacente

Pique en el pendiente

Ventajas:Desarrollo ordenado, buenos pilares de protección. Permite encontrar vetas paralelas Desventajas: Costo excesivo, debido al desarrollo en estéril. Deslizamiento, al encontrar la veta. Se pierde estabilidad y el control del terreno. Se puede llegar a perder el pique.

Pique Interceptando la Veta

Ventajas: Fácil acceso al yacimiento. Genera rápido el flujo de caja. El costo de desarrollo inicial es menor. El desarrollo es más armónico en los niveles Desventajas:Problema de control del terreno Pilares de protección en mineral Alto costo de mantención.

Pique al Yacente

Ventajas:Tiene mayor preferencia. Seguridad y extracción más fácil aprovechando la gravedad. Más económico con respecto a los anteriores. Desventajas:A mayor profundidad, mayor será el avance por estéril.

PIQUES• Pique Inclinado :

Es una labor (galería inclinada) diseñada para el traspaso de mineral y transporte de personal a la mina. Se desarrolla desde una cota superior a una cota inferior.

• Pique inclinado por la veta: Es caro en su construcción y poco eficiente. Su inclinación puede ser uniforme, lo que nos dice que puede tener una mayor capacidad de

extracción. Las irregularidades de la veta entorpecen el transporte, cambios bruscos aumentan los costos de

extracción y disminuye su capacidad por una velocidad de arrastre menor. Requiere dejar pilares de protección para el pique.

• Pique Inclinado por la yacente: El manteo variable hace imposible la inclinación uniforme por el yacimiento y debe ubicarse en el

yacente por estéril. Carguío directo, poca mantención (poca fortificación), ya que si es por mineral, en las cajas del

mineral hay un mayor peligro de derrumbes. Es caro, requiere estocadas, estaciones en la roca No entrega informaciones del yacimiento, por correrse en estéril.

PREPARACIÓN O INFRAESTRUCTURA DE LA MINA

• La preparación se define como una red cuidadosamente planificada de desarrollos mineros como galerías, socavones, piques, chimeneas, rampas, o toda forma básica de excavación de rocas. La preparación está íntimamente conectada con los métodos de explotación y define la infraestructura de la mina. Las labores de preparación se pueden dividir en dos tipos según su finalidad:

Preparación General: depende de la forma y manteo del cuerpo.

Replanteo general de la mina, que comprende todos los desarrollos necesarios para el acceso, transporte y ventilación de las distintas zonas subterráneas.

• En yacimientos horizontales o pocos inclinados la preparación se hace mediante labores de transporte que dividen al cuerpo en paneles. Si el manteo es fuerte se utilizan esquemas de galería transversales ( que conforman los niveles ), que se determinan o definen por la potencia del cuerpo y el método de explotación proyectado, donde las labores trazadas en diferentes niveles se unen por medio de Rampas y Chimeneas.

Principales Labores Mineras• Desarrollos Horizontales

– Socavón – Galerías– Rampas

• Desarrollos Verticales– Piques– Chimeneas

• Construcciones– Punto de Extracción– Bateas– Punto de Vaciado– Carpeta de Rodado– Cavernas

Unidad de Explotación• Es una masa geológica, que tiene una forma geométrica bien

definida, por ejemplo un panel o un bloque. Es dividir el yacimiento, de manera que forme una unidad propia de explotación, que debe cumplir las siguientes características:

Que se puedan transportar fácilmente equipos y materiales. Que el arranque se pueda realizar en forma independiente. Facilidades en la extracción de menas. Ventilación independiente En casos de vacíos dejados por la explotación, estos puedan rellenarse

fácilmente.

• Los trabajos de las distintas unidades de explotación no deben perturbarse entre sí, la producción de la mina es la suma de la cantidad de mineral producida por cada unidad de explotación.

Principales reglas para dividir un Yacimiento

En La mayoría de los yacimientos se hace una división por niveles (excepto en yacimientos poco inclinados y de poca extensión).

Los niveles son caros, tanto en su construcción como su equipamiento y mantención, por lo tanto se debe obtener el mínimo costo (US$/TON) para el mismo número de niveles.

Los yacimientos verticales en niveles según la vertical, su explotación puede ser ascendente o descendente.

En la superficie se deja un pilar de protección para evitar filtraciones, dado que la extracción por piques es costosa.

La explotación se realiza según la corrida y en sentido horizontal (ascendente o descendente). La extracción se realiza por el nivel inferior principal. Si el manteo es fuerte la mena puede

dejarse caer por gravedad y transportar en sentido horizontal. Si La construcción de accesos es cara, por la existencia de plegamientos, se puede transportar en

forma ascendente por medio de correas transportadoras, rastras, etc. Lo que se trata de evitar es elevar el mineral (por el costo, tiempo perdido, etc.).

El laboreo en retirada es más conveniente para el arranque. Los piques de extracción deben quedar en zonas libres, no afectos a la explotación.

En yacimientos muy inclinados, el tráfico de personal se realiza desde el nivel superior al inferior a través de piques, chimeneas y rampas. Si el cuerpo es de poca inclinación el personal trafica por el nivel inferior y la salida es por labores inclinadas o rampas.

El tráfico de maquinarias, equipos, materiales, rellenos, se realiza desde labores superiores. La ventilación debe ser ascendente en las zonas de explotación (vetas muy inclinadas). En minas

profundas y calurosas debe ser descendente, en niveles superiores se calienta menos por auto compresión, es más refrigerado y seco que en los niveles inferiores.

Distancia entre Niveles

• En yacimientos con manteo moderado, la distancia entre niveles se mide según la pendiente. Generalmente se considera la distancia media vertical. En la separación entre niveles se aceptan valores múltiplos de 15. Lo normal es de 30 a 60 metros, aunque pueden variar (75, 90 o más metros).Los factores más relevantes que controlan el espaciamiento entre niveles son:

Factor Geológico: determinación de la profundidad del cuerpo. Se puede estimar mediante métodos científicos o por medio de sondajes.

Características Mecánicas de la Roca: de acuerdo a las características de la roca encajadora y de mineral, se seleccionan métodos de explotación posibles de realizarse.

Factores Económicos:

• Costos de desarrollos, tanto horizontales y verticales.• Costo de mantención y reparación de un nivel, de acuerdo al tiempo en que este se encuentre en

producción considerando dos aspectos importantes como lo son: la fortificación y mantención de los accesos.

• Capital disponible para construir el nivel en un tiempo determinado.• Requerimiento de producción (TON/DIA).• Costo de arranque o de explotación.• Recuperación de mineral.• Aspecto de seguridad.• En el nivel debe existir al menos reservas que amorticen los accesos y preparación.

Pilares de Protección• Es una cantidad de mineral, con espesor previamente definido, que no se

extrae durante la explotación y que sirve como una muralla, techo o piso de protección en los diferentes laboreos de desarrollo, preparación y extracción de la unidad de explotación. El espesor de este pilar depende de:

Potencia del cuerpo mineralizado Manteo Resistencia del mineral Espesor de recubrimiento o sobrecarga Velocidad de arranque

• El espesor debe ser mínimo para optimizar la recuperación, dada la mayor seguridad posible. La cantidad de mineral dejada en los pilares es menor en proporción cuando la distancia entre niveles es mayor.

• La recuperación de un pilar es un trabajo costoso, difícil y peligroso.

Disposición típica de la preparación de una mina

• Previo a describir los distintos métodos de explotación, es necesario ejemplificar los principales componentes de un complejo minero. En particular, en una mina subterránea, se cuenta con los siguientes elementos:

Infraestructura básica: Túneles de acceso de personal y/o transporte de minerales Piques de acceso de personal y/o extracción de minerales Rampas de acceso de personal y/o transporte de minerales Túneles y/o piques principales de ventilación Cámaras o estaciones de chancado subterráneas Piques principales de traspaso de mineral Cámaras o estaciones de aire comprimido Cámaras o talleres de mantención mecánica Polvorines Oficinas, comedores y posta de primeros auxilios

Labores de desarrollo: Galerías y rampas de acceso a los cuerpos mineralizados Galerías o subniveles de perforación Embudos o zanjas recolectoras de mineral Piques de traspaso de minerales Galerías y chimeneas de ventilación Galerías de transporte de mineral

Instalaciones: Puntos de extracción Parrillas de control de tamaño Estaciones de reducción de tamaño (martillos picadores) Buzones de carguío Subestaciones eléctricas Vías férreas Estaciones de bombeo

SECCIÓN ESQUEMÁTICA DE UN COMPLEJO MINERO SUBTERRÁNEO Y DETALLE DE UN SECTOR PRODUCTIVO

La siguiente figura muestra el esquema típico en una situación donde lo que se explotan son mantos. Se muestra, en particular como se realiza la explotación de un sector.

SECCIONES ESQUEMÁTICAS COMPLEJO MINERO SUBTERRÁNEO

A continuación, se muestra un complejo minero que consta de varias minas, todas ellas explotadas de manera coordinada, de modo de minimizar los costos de desarrollo de infraestructura (como piques, niveles de transporte, accesos) y mejorar la rentabilidad del negocio.

SECCIÓN ESQUEMÁTICA MINA RÍO BLANCOCODELCO CHILE-DIVISIÓN ANDINA

En la siguiente figura se muestra una sección típica de la explotación de la mina Río Blanco de División Andina. Se aprecian dos sectores principales, uno donde se explota por block caving con LHD (palas de bajo perfil) y otro donde el escurrimiento de la roca fragmentada se realiza con parrillas. Se puede ver que la organización general de la infraestructura permite la explotación de ambos sectores, con el mejor aprovechamiento posible de ésta.

SECCIÓN ESQUEMÁTICA PROCESO PRODUCTIVO SECTOR “ESMERALDA” CODELCO CHILE-DIVISIÓN EL TENIENTE

Con un método de explotación similar al de Andina, se muestra aquí una descripción esquemática de los distintos niveles de una mina operada por block caving. Este caso corresponde a El teniente, de Codelco Chile

SECCIÓN ESQUEMÁTICAPROCESO PRODUCTIVO MINA “MANTOS BLANCOS”ANGLO AMERICAN CHILE

Con un método de explotación diferente, en este caso un sublevel stoping, se ilustra en esta figura el proceso productivo de la mina Mantos Blancos de Anglo American Chile

PLANEAMIENTO GENERAL DE UNA MINA

• El actual concepto de “mina” supone una gran inversión de capital en un complejo industrial, lo que es bastante más que la simple apertura de un hueco en el terreno para extraer el mineral valioso y rentable dejando fuera algunos estériles o marginales y muy especialmente la necesidad de una fuerte inversión en una infraestructura y desarrollo del planeamiento de la mina, lo que cada vez es más frecuente en las modernas minas, que se desarrollan en zonas del planeta, como realmente fue siempre, alejadas de la civilización, y ello exige llevar esas a zonas los medios e infraestructuras de que carece por ser en general vírgenes y apartadas.

• Desde el punto de vista del diseño o ingeniería tres son los planteamientos necesarios de la infraestructura de cualquier mina y con cualquier método o sistema que vayamos a emplear: terrenos, agua y energía.

• Terrenos En primer lugar para poder llevar a cabo el proyecto minero hace falta la disponibilidad de unos terrenos.

Estos, además de ser los precisos para la mina con sus futuras expansiones, deben ser los necesarios para las plantas de tratamiento, talleres, oficinas, laboratorios, almacenes, vertederos, stocks de minerales o marginales, presas de residuos y de diferentes aguas buenas o tratadas por el proceso, estaciones de servicio y de abastecimiento eléctrico, depuradoras de agua, poblados, accesos de carreteras, aeropuertos o puertos, viviendas, poblados y un impreciso número de accesorios que se deben considerar y estimar.

• Agua En segundo lugar, la mina en su infraestructura inicial, necesita de una garantía de agua en el suministro, no

solo potable sino fundamentalmente industrial, a lo largo de toda la vida de la mina para lo cual no solo debe buscar y poseer la fuente de esa agua, sino que tendrá que tener los suficientes almacenes o presas para regular los caudales a lo largo de todo el año y muy especialmente disponer de la misma en el período seco.

La cantidad de agua que se debe disponer al día por tonelada de mineral tratado, en mediana minería, es demasiada y obliga a pensar desde la etapa del diseño del proyecto en la necesidad de una recirculación y recuperación del agua tratada, y obliga a diseñar y construir unas presas de residuos con recuperación del líquido por decantación de los sólidos y rebombeo hacia las plantas de proceso. Es buena práctica también la construcción de espesadores en la planta para la recuperación de las aguas en todas las fases de tratamiento por la recirculación de las mismas, que como están acondicionadas en sus características físico-químicas, supone un importante ahorro en agua y en reactivos.

El agua más económica es desde luego la de lluvia y la propia de la mina que debe desaguarse y aprovecharse en todas las etapas del proceso minero y muy especialmente en la planta de tratamiento y en el riego mediante el adecuado diseño de la adecuación de la calidad de la misma para no dañar ni el mineral ni las máquinas.

• Energía Las formas de energía más aplicadas en el momento actual en los métodos

mineros son la eléctrica y la de los motores Diesel en las máquinas móviles y muy especialmente en el transporte que es, en la operación minera, el proceso más consumidor de energía mientras que, una vez triturado el mineral o el estéril, es la eléctrica la forma dominante en los procesos de manejo y enriquecimiento o tratamiento del mineral.

Razonablemente y en la búsqueda de la mejor ingeniería debe tenderse a la utilización de la energía eléctrica, pero sin olvidar el empleo de la energía química que nos dan los explosivos para el arranque y los hidrocarburos para el transporte y los servicios por la gran flexibilidad e independencia que supone el empleo de la maquinaria accionada por motores Diesel. Por ello en la fase de diseño es preciso dar la debida importancia a la subestación eléctrica y a la estación de servicios para el abastecimiento de la energía

También es importante mencionar la importancia de la fortificación y ventilación en el diseño de la mina, ya que desempeñan un papel primordial en las etapas de esta.

• Fortificación En todas las excavaciones que se proyectan, ya sean, túneles,

desquinches de galerías, chimeneas, cavernas, piques, uno de los temas muy importantes en los diseños es conocer qué tipo de roca se va a excavar. El conocimiento obtenido de las características geomecánicas de la roca, nos permite visualizar la necesidad de soportarla o sostenerla, una vez que la excavación se haya realizado.

La fortificación en labores mineras tiene los siguientes objetivos básicos:

Evitar derrumbes Proteger a los trabajadores, equipos, herramientas y materiales Evitar deformaciones de las labores subterráneas

Clasificación de los Sistemas de Fortificación:

• Fortificación Activa– Rígidos

• Pernos con lechada de cemento• Split set• Swellex• Pernos de anclaje mecánico• Pernos con resina

– Cedentes • Cables tensados• Cables con lechada de cemento

• Fortificación Pasiva– Rígidos

• Marcos metálicos• Marcos de madera• Shotcrete

– Cedentes • Marco alemán• Mallas metálicas• Postes hidráulicos• Shotcrete con malla• Strap

• Ventilación Al trabajar en labores subterráneas se debe tener presente que hay que llevar

un caudal de aire, determinado, necesario y suficiente, que sea capaz de diluir gases tóxicos y explosivos a niveles permisibles, así como, de permitir la respiración de la gente que trabaja en las labores bajo tierra, buscando que se reduzca la temperatura del aire, especialmente en minas profundas.

El costo de la ventilación no es despreciable y merece que se le tenga en cuenta para controlarlo, pero él no da más que una idea muy fragmentaria de la importancia de esta operación en la explotación y de su incidencia en los costos totales.

Es inevitable que para asegurar un flujo suficiente de aire en todos los frentes de trabajo sea necesario dar a las vías de acceso dimensiones muy superiores a las que exigiría el transporte de personal y de material.

La ventilación tiene por meta mantener en la atmósfera de la mina una temperatura y un grado de humedad compatible con la seguridad, la salud y el rendimiento del personal. Lo anterior es indispensablemente necesario para:

Asegurar la respiración del personal minero Diluir los gases nocivos de la mina Reducir la temperatura, especialmente en las minas profundas

El sistema de ventilación escogido, para la mina, será probablemente una combinación de los métodos que se presentan a continuación:

Ventilación Natural: este aire se introduce por la bocamina principal de ingreso, recorriendo el flujo del aire por la totalidad del circuito de ventilación, hasta la salida del aire por la otra bocamina.

Ventilación Auxiliar: sistemas que haciendo uso de ductos y ventiladores auxiliares, ventilan áreas restringidas de las minas subterráneas, empleando para ello circuitos de alimentación de aire fresco y de evacuación del aire viciado que les proporcionan el sistema de ventilación general.

Uso de aire comprimido: por su alto costo, en relación a la ventilación mecanizada, el uso de aire comprimido para atender la aireación de desarrollos debe limitarse exclusivamente a aquellas aplicaciones donde no es posible por razones prácticas el utilizar sistemas auxiliares de ventilación como es el caso particular del desarrollo manual de chimeneas o piques inclinados.

DEFINICIÓN DE DISEÑO DE UNA EXPLOTACIÓN MINERA

CONCEPTO DE LA INGENIERÍA MINERA

• Entendemos como “Ingeniería minera” al conjunto de las operaciones y los procesos que van a permitir la planificación de la ejecución del proyecto de la mina a lo largo de su vida. Se divide esencialmente en tres campos de estudio, lo más detallados posibles, a partir del modelo del yacimiento y del conocimiento de los tipos de rocas que se van a encontrar a lo largo de la vida de la mina en:

• Diseño Geométrico– Hueco

• Preparación• Apertura • Banco o nivel

– Altura– Anchura– Longitud– Número

• Acceso o galería• Rampa o pozo

– Drenaje y Desagüe• Caudales• Bombas• Tuberías

– Vertederos• Exteriores• Interiores

– Restauración • Maquinaria

– Tipo de Energía. Primaria y secundaria– Capacidad y cantidad. Organización – Especificaciones y Conjuntos– Rendimientos y Limitaciones– Marca y/o Fabricante

• Personal – Técnicos y supervisores– Operadores– Mantenimiento

• El diseño básico del hueco de una explotación profunda, de acuerdo con las etapas de la Ingeniería minera, consiste en la definición geométrica del hueco, de los bancos y las rampas o pozos, con una idea preliminar o inicial de la maquinaria o del tamaño que se vaya a utilizar, para posteriormente seleccionar la maquinaria y formar el personal.

• Dentro del diseño geométrico del hueco, el punto más importante es la determinación de las características del banco o nivel de operación, que por su carácter repetitivo es la constante más importante que afecta a la eficiencia y a los costes de la mina y en segundo lugar, después, la determinación de la profundidad o cota final de la explotación. Como criterios recomendables para la geometría del banco o nivel pueden enunciarse los siguientes: La altura del banco debe estar en equilibrio con la dimensión de la máquina de arranque y carga. La anchura de la zona operativa del nivel debe tener una cierta altura, para que quepan “holgadamente” los

procesos de voladura, carga y el transporte más una mínima zona de seguridad. El número de bancos o niveles en operación no debe ser ni escaso ni excesivo siendo recomendable el número de

4: uno en investigación o reconocimiento, otro en apertura, otro en plena producción y el cuarto terminándose. La longitud total de banco (suma de las longitudes de todos los bancos abiertos) debe ser directamente

proporcional a la producción e inversamente a la altura del banco. Otro factor esencial del diseño minero es la rampa, pozo o camino de unión entre los bancos o niveles y los

puntos de descarga del mineral o estéril, cuya pendiente depende esencialmente del sistema de transporte a utilizar y cuya anchura, al igual que la del banco debe tener la necesaria para el módulo unitario del transporte.

• Como parte importante del diseño está la apertura inicial o descubrimiento del primer nivel de explotación o de la preparación necesaria para describir el primer mineral en una cantidad y calidad suficiente para garantizar la producción de los meses próximos.

DEFINICIÓN DE LAS FASES DEL PROYECTO MINERO

• Admitida la posibilidad de que un indicio minero pudiera llegar a ser explotable, deberán ser aplicadas las siguientes secuencias o fases de trabajo, y en el orden señalado, para lograr una correcta puesta en explotación del criadero, transformando, paso a paso, el yacimiento en mina, pues tan sólo merece este nombre aquella operación, que estando proyectada, produce el objetivo de explotar el máximo de las reservas con el mejor beneficio en cada momento.Las fases de ejecución del proyecto minero deben ser:

• Planificación

– Exploración y geología del depósito. Establecer el modelo geológico del yacimiento.– Evaluación de las reservas. Definición de mineral y de los tipos de rocas.– Estudio geomecánico de las rocas, estabilidad de los taludes y de los tipos de rocas.– Relaciones de escombro a mineral. Preparaciones.– Vida y ritmo de la explotación. Etapas.– Camino o secuencias de la explotación.– Medida del impacto ambiental.– Infraestructura general. Energía, agua, comunicaciones, terrenos e implementación.

• Diseño del método de explotación

– Definición de los métodos posibles. Selección previa.– Ingeniería de sistemas. Infraestructura minera.– Diseño previo de la geometría de bancos, niveles, cámaras, accesos, pozos, rampas, caminos y

vertederos.– Optimización de la explotación.– Plan de restauración ambiental. Limitaciones.

• Operación minera– Preparaciones, desmonte previo o infraestructura.– Arranque. Mecánico o directo. Perforación, voladura y explosivos.– Carga y transporte: maquinaria de carga y arranque directo. Sistemas de

transporte, interior y exterior. – Servicios para la mina. Desagüe, ventilación, mantenimiento de la mina y

maquinaria, entibación, iluminación, vestuarios, oficinas, etc.• Servicios generales

– Plantas y talleres principales y auxiliares.– Mantenimiento de la maquinaria. Plan de mantenimiento.– Control del proceso. topografía e Informática

• Estudio económico– Estudio del mercado y estimación de los precios de venta del mineral en

bocamina.– Inversiones de capital:

Conceptos de capital: terrenos, proyecto, maquinaria, instalaciones, plantas, infraestructura, preparaciones e investigación complementaria.

– Costos de la operación:• Costos de procesos: preparaciones, arranque, carga y transporte,

servicios mina y generales.• Costes de conceptos: personal obrero y técnico, energía, consumos y

repuestos de mantenimiento.• Costes de capital: amortizaciones, financieros y seguros.

– Estudios de viabilidad, de rentabilidad y de sensibilidad del proyecto con determinación de los índices de rentabilidad, recuperación del capital y competitividad de los costes con los precios de venta.

• Planos– Planos geológicos– Planos mineros de implantación y de labores

• a corto plazo y pequeña escala• a medio plazo y escala normal• a largo plazo y escala normal

– Planos de instalaciones, plantas y preparaciones.– Planos de talleres y almacenes.– Planos de vestuarios y oficinas.– Planos de vertederos y restauración de los terrenos.

• Anexos – Documentación y cálculo de las fases del proyecto.– Características de la maquinaria.– Plan de formación de personal y de selección de técnicos.– Manuales de operación de las máquinas y las plantas.– Planes de seguridad, evacuación e higiene.