INTRODUCCIÓN

Todo proyecto minero, inicia con operaciones cuyos objetivos es perforar la corteza terrestre en busca de parámetros que permitan entregar datos orientativos que resulten imprescindibles para las decisiones del proyecto. Los llamados sondajes, son perforaciones de pequeño diámetro de suma importancia para las labores mineras e indispensable para el reconocimiento y evaluación de un deposito mineral, además para la cualificación y cuantificación de los minerales presentes de manera de poder determinar si existen las condiciones para explotar el depósito y más aún si es explotable económicamente.

hoy en día, el auge de los equipos de sondeo en chile demuestra la relevancia de estos para la minería, desde el punto de vista de la seguridad, constituye una herramienta útil para realizar estudios geotécnicos que permitan identificar el nivel de fractura de la roca y poder clasificar el macizo rocoso de manera que posibilite a las mineras contar con un diseño minero estable y que además permita una operación sustentable, donde los trabajadores puedan realizar sus labores un lugares estables evitando accidentes debido a posibles derrumbes.

En la actualidad los equipos de sondaje permiten perforar tanto en superficie como en interior mina, también llegar a zonas de difícil acceso para la obtención de muestras, facilitar la eficiencia y rapidez de los estudios de suelos y mecánica de los mismos.

Los sondajes, sobre todo los realizados durante la etapa de exploración representan un porcentaje alto de las inversiones de los proyectos mineros por otra parte entregan información valiosa sobre el deposito mineral.

1. Primera etapa: Exploración básica

¿Cuál es el objetivo?

En esta primera etapa se efectúa un reconocimiento general de un área extensa (decenas a cientos de kilómetros) con el fin de identificar algunas características favorables que puedan indicar la presencia de un yacimiento.

¿Quién la realiza? ¿Cómo se lleva a cabo?

El geólogo o la geóloga estudia diferentes antecedentes y aplica técnicas específicas (mapas geológicos, imágenes de satélite, geofísica, etc.) para seleccionar las áreas donde desarrollar la exploración básica.

Una vez identificada el área, el equipo se dirige a terreno para registrar las características de las rocas (color, textura, estructura, presencia de minerales indicativos) y su ubicación, y para recoger muestras que permitirán determinar el contenido de los elementos interesantes en una explotación, tales como cobre, oro, hierro, molibdeno, etc.

Esta información es relevante para tomar la decisión de seguir adelante con la exploración o descartar el área y comenzar en otra.

2. Segunda etapa: Exploración intermedia

¿Cuál es el objetivo?

El objetivo de esta etapa es confirmar la existencia de mineralización de cobre en profundidad, de acuerdo con la información recogida en la etapa anterior.

Una vez localizada el área de interés, se realizan con mayor detalle trabajos geofísicos tales como magnetometría, gravimetría, resistividad, entre otros, y trabajos geoquímicos como la obtención y análisis químicos de muestras de superficie. Junto con estos análisis se interpretan las características que interesan en diferentes mapas, lo que permite aumentar la precisión y reducir el radio de búsqueda del mineral.

La información recolectada permite diseñar la perforación de algunos sondajes exploratorios para extraer muestras de distintas profundidades y determinar la posible continuación de la mineralización bajo la superficie.

¿Qué se obtiene?

El resultado del trabajo de la etapa de exploración intermedia es la identificación de un posible yacimiento, ubicado en un área más o menos definida, de dimensiones aproximadas entre 500 metros y 5 km por lado.

Muestra representativa Detritus o Cutting

El detritus es el material ya perforado y que queda depositado en la boca del pozo en forma representativa de lo que tenemos debajo de nuestros pies.La información que nos puede entregar el detritus mediante el muestreo es muy valiosa ya que mediante pruebas podríamos determinar lo que nuestro ojos no pueden ver, podríamos determinar el tipo de material perforado, Su ley y la cubicación para una planificación de la extracción.

Si consideramos que  los pozos están distribuidos en una malla de perforación en formas geométricas y además que cada pozo tiene una ubicación única en la superficie terrestre determinada por sistema de GPS, podemos concluir que los valores geológicos que entrega el detritus se podrían utilizar para generar una Vista en tres dimensiones de los materiales incluidos en la cubicación de de la malla ya perforada.Si lo pensamos más detenidamente podríamos darnos cuenta que todas las proyecciones de extracción se planifican de acuerdo a esta información, es lógico pensar que mientras más malla se perforen más datos geológicos, por lo tanto tu estimación es más real al predecir la dirección  del mineral.

El detritus, también les sirve a los operadores de perforadoras, me explico, como dijimos el detritus es la representación gráfica del proceso de perforación, al ver su granulometría podremos detectar la calidad de la perforación:

Detritus muy fino: nos demuestra que los parámetros de la perforación no fueron adecuados, este material tipo polvillo nos refleja el poco peso aplicado a la broca y mucha rotación de perforación. El daño producido en nuestra broca es considerable, los insertos se gastan en forma prematura o se quiebran y en realidad toda su estructura es dañada, debemos cuestionarnos ¿será la broca adecuada para este terreno? Muchas veces el perforar terrenos duros con brocas diseñadas para terrenos blandos provoca estos efectos, y la broca? Como lo mencionábamos, su muerte es prematura. Además podríamos detectar un problema en el compresor.

Detritus con buena granulometría: Esto nos demuestra que el tipo de broca es la adecuada para el terreno y los parámetros fueron muy bien aplicados por el operador. El tamaño del detritus es aproximadamente  entre 0,2 y 0,5 centímetros.

Detritus gredoso: terreno bastante complejo de perforar ya que requiere que la cantidad de agua inyectada sea la adecuada un leve exceso genera barro difícil de evacuar y presenta problemas de atrapamiento de barras.

3. Tercera etapa: Exploración avanzada

¿Cuál es el objetivo?

En esta etapa se determina con mayor precisión la forma y extensión del yacimiento y la calidad del mineral encontrado, es decir, la ley de mineral que corresponde al contenido del o de los elementos de interés.

¿Cómo se realiza?

Las determinaciones de forma y ley de mineral se realizan mediante la perforación de más sondajes, distribuidos en una malla regular (cada 200 o 400 m, por ejemplo), los que atraviesan el mineral (zonas de óxidos y de sulfuros).

Mediante los sondajes se pueden reconocer características del yacimiento tales como la ley de cobre y de otros elementos, los tipos de mineral, alteración, estructuras, densidad, dureza, fracturamiento, etc.

¿Qué información se obtiene? ¿Qué se hace con ella?

Los resultados de las características del yacimiento, el tipo de mineral y la ley constituyen la primera información fundamental para el diseño de una futura explotación, ya que permiten estimar el comportamiento geotécnico y geometalúrgico, así como el posible rendimiento económico del mineral.

La información obtenida permite hacer una estimación de los recursos de mineral contenidos en el cuerpo mineralizado, en miles o millones de toneladas, con una ley que normalmente fluctúa entre 0,2% y 3% en peso de cobre total contenido. Esta información es analizada por los ingenieros de minas, quienes mediante metodologías especializadas determinan el sistema de explotación, realizan un diseño preliminar de la mina e instalaciones de planta y calculan las expectativas económicas y la vida útil de la futura operación.

Toma de muestra y análisis químico real minera Radomiro Tomic (Ejemplo)

Las técnicas más utilizadas actualmente para el estudio del subsuelo y para la evaluación de los depósitos, son los sondeos Diamantina. Estas son perforaciones de pequeños diámetros (entre 2 y 5 pulgadas) pero de gran longitud (hasta 2 kilómetros) que pueden llegar a zonas inaccesibles desde la superficie. A través de esta actividad se puede obtener muestras llamadas testigos que son determinantes para la futura rentabilidad del proyecto minero.

Además de entregar información sobre la calidad de los minerales que se pretenden extraer, que minerales y que cantidad hay bajo la superficie de la tierra, los sondajes también están destinados a la prospección de aguas y a la definición del comportamiento geotécnico de las rocas.

La tecnología con respecto a los sondajes no ha tenido grandes progresos en los últimos años, El principal enfoque hoy en día en la innovación, es para aumentar la seguridad personal como ambiental.

ETUDIOS GEOTECNICOS

La geotecnia se define como “La rama de la geología aplicada que se encarga del estudio de las propiedades mecánicas, hidráulicas e ingenieriles de los materiales provenientes del medio geológico, y de determinar sus propiedades para poder diseñar las cimentaciones para estructuras tales como edificios, puentes, presas y centrales hidroeléctricas, estabilizar taludes, construir túneles y carreteras, estructuras de contención, etc. De esta definición podemos destacar la importancia de estos estudios para la estabilización de los taludes mineros y la resistencia de las minas subterráneas, aspectos asociados directamente con la seguridad de los trabajadores y la sustentabilidad de los procesos productivos.

Contar con un diseño minero estable que permita una operación sustentable es beneficioso para las labores mineras. De forma contraria; Si no se realizaran estudios geotécnicos y las condiciones de estabilidad no fuesen las apropiadas, se darían las condiciones para que sucediera derrumbe, hecho que se traduciría en grandes costos asociados a la remoción del material colapsado y en el retraso del plan de producción, esto causaría un impacto negativo al disminuir los ingresos en el tiempo esperado. Ahora, si el material no pudiese ser removido, las pérdidas serían mucho mayores.

Contar con información oportuna, con la que se pueda crear un modelo geotécnico del yacimiento, permitirá desarrollar de forma continua, todas las actividades asociadas a la extracción de los materiales desde la mina con los beneficios ya planeados.

Los testigos producto de los sondajes con perforadoras diamantinas permitirán efectuar una caracterización geotécnica de calidad, basada en mapeos geológico-geotécnicos, litología, alteración, zona mineral, estructuras y frecuencia de fracturas. Con todos estos parámetros ya es posible generar mapas de riesgo geotécnico, dominios estructurales, zonificación geotécnica, modelo de dureza y frecuencia de fracturas, de tal manera de poder evaluar y clasificar los

macizos rocosos a través de los distintos métodos de clasificación geo mecánica (RMR, RQD, GSI,etc.). Estas herramientas son esenciales para desarrollar un rajo seguro.

Sondaje por diamantina

El testigo de perforación primero se lava y se registra por un geólogo calificado, y luego se divide por la mitad para obtener una muestra para los análisis geoquímicos. Para obtener un testigo de sondaje se requiere gastar mucho tiempo, esfuerzo y dinero, por lo que su estudio y registro debe hacerse con mucho cuidado. Se utiliza un formulario de registro normalizado para mapear el testigo. El formulario tiene columnas para cada uno de los tipos de información que se registra, con marcas de graduación indicando el metraje. La información generalmente incluye el % de recuperación, litología, alteración, mineralización, los datos de calidad de la roca (RQD), y detalles estructurales. A pesar que el rumbo y manteo de estructuras planas, como estratos, foliación, fallas y vetas respecto al eje del sondaje no se conocen, el ángulo de estas estructuras con respecto al eje del sondaje se registra, ya que proporciona información valiosa acerca de la geometría de las estructuras en sub-superficie. También se pueden realizar pruebas de minerales, incluyendo prueba de fluorescencia (para scheelita), pruebas de efervescencia con HCl diluido (carbonato de alteración), o tinción de minerales (feldespatos o carbonatos). A menudo, el sondaje también se fotografía para un registro gráfico. El % de recuperación es el cociente entre la longitud del testigo real comparado con el intervalo de perforación indicado. Los 3 huecos y zonas de fractura pueden causar una pobre recuperación. Por ejemplo, si una perforación de 3 m obtiene 2,4 m de testigo, la recuperación es del 80%. Los logueos de sondajes se utilizan para construir las secciones de perforación (secciones que muestran los sondajes), las que ilustran la geometría del subsuelo del yacimiento. La tendencia actual es la creación de registros de perforación en formato digital o de hoja de cálculo, lo que facilita la construcción de tramos de perforación mediante computador. En algunos casos el registro se realiza directamente en un “Tablet PC” y es transferido directamente a una base de datos central evitando errores de transcripción de los datos de logueo. El testigo se divide mediante una sierra diamantada o por un partidor (“splitter”) de impacto. Siempre existe el problema de obtener una fracción representativa del testigo y debe tenerse gran cuidado para evitar este problema. A veces el testigo se analiza en su totalidad para evitar este problema, pero por lo general se conserva la mitad en una testigoteca como evidencia. En algunos casos, una serie de pequeños chips o fragmentos se recogen a lo largo de la longitud del testigo para formar un "esqueleto" con fines de archivo

Sondaje por aire reverso

Las muestras de roca molida proveniente de la perforación se recogen generalmente en intervalos de 1,5 o 2 m. El gran diámetro de la perforación se crea un gran volumen de material para cada muestra, que suele ser dividida en terreno para obtener un volumen razonable de manejar y enviarla al laboratorio para su análisis. En condiciones de perforación en seco (por encima del nivel freático) se utiliza un cuarteador para dividir la muestra en terreno

Extracción de muestras y cuarteo de muestras en perforación de aire reverso; (A) en condiciones secas y (B) con agua.

Por lo general, se recoge 1/8 del total recogido. El cuarteador se compone de niveles, cada uno de los que divide la muestra a la mitad. Después de la división tercer nivel 1/8 de la muestra total original permanece, que se recoge en un recipiente o un cubo. Cuando la perforación llega a la profundidad del nivel freático, se puede utilizar un cuarteador rotativo "húmedo". El separador húmedo gira y divide la muestra utilizando una serie de aletas, de forma similar a las aletas de una turbina. Estas dirigen los materiales a una tubería que los canaliza hacia un balde. Pequeñas muestras representativas de los cuttings se recogen de forma continua durante el proceso de muestreo, se lavan en un colador y se colocan en cajas de plástico con compartimientos llamados "bandejas de cuttings". Los cuttings son cuidadosamente observados y registrados por un geólogo competente. Por supuesto, algunos tipos de información, como detalles estructurales, no son posibles de obtener en ausencia de roca sólida. A pesar de esta desventaja, todavía se puede obtener una gran cantidad de información valiosa de los fragmentos de roca o cuttings. Por ejemplo, los cuttings son mucho más fáciles de examinar con una lupa binocular y pruebas de la fluorescencia o efervescencia se logran fácilmente.

Secciones de sondajes

Los datos de sondajes se interpretan mediante la construcción de secciones, que muestran los sondajes en un perfil vertical análogo a secciones geológicas. La construcción de la sección comienza de la misma manera como un perfil geológico, mediante la creación de un perfil topográfico. Entonces las ubicaciones de los "collares" (lugares donde el taladro penetra en el suelo) se plotean a lo largo del perfil topográfico. Una perforación vertical (descenso = -90 grados) se trazará como una línea vertical y los sondajes inclinados en ángulo que muestra la inclinación adecuada. La longitud de la línea(s) que ilustran los sondajes están determinadas por la escala de la sección. Por ejemplo, si la escala de la sección es de 1 cm = 10 m, un sondaje con una profundidad total de 100 m será representado por una línea de 10 cm de largo.

Los sondajes que no están situados exactamente a lo largo de la línea de la sección pueden ser "proyectados" sobre el plano de la sección (a una distancia razonable) (Fig. 4). La proyección se realiza a lo largo de una línea perpendicular a la línea de la sección de perforación. Si un sondaje inclinado no se hunde directamente en el plano vertical de la sección de perforación su inclinación en la sección aparecerá como un manteo o buzamiento aparente. El ángulo de inclinación aparente es siempre menor que la inclinación verdadera. El buzamiento aparente es función de la inclinación verdadera del sondaje y el ángulo entre la línea de la sección y el azimut del sondaje en planta

Mapa mostrando la ubicación de los collares y la proyección de varios sondajes en una línea de una sección de sondajes.

Si un sondaje cruza una zona mineralizada tabular o de la capa de roca en un ángulo de 90 grados, entonces el espesor de la zona o capa medido en el sondaje o registrados en el logueo del sondaje representa el espesor "verdadero". Si la perforación cruza la zona o capa en cualquier ángulo inferior a 90 grados, entonces el espesor observado es llamado "el espesor aparente". El espesor real de la zona mineralizada debe ser conocida a fin de calcular el volumen de la zona (volumen = largo x ancho x grosor). Si se conocen la inclinación de la zona mineralizada y la inclinación de la perforación, entonces el espesor real se puede calcular utilizando la trigonometría simple.

Cada sondaje en la sección debe tener su nombre y la profundidad total (Fig. 5). En este punto, hay que tomar la decisión en cuanto a qué información se mostrará en la sección. 8 Normalmente, cada sondaje muestra los interceptos significativos o que contengan mineral con leyes económicas. A menudo esto se hace destacando estos intervalos. Ahora, el geólogo puede interpretar la geometría de la zona mineralizada mediante la extrapolación entre los agujeros de perforación, que es una cuestión de conectar la parte superior e inferior de la zona mineralizada de un sondaje a otro. La geología se puede interpretar de diferentes maneras por diferentes geólogos. Para ayudar en la interpretación, se construyen secciones adicionales, que muestran diferentes aspectos de los datos de perforación. Por ejemplo, otra sección de perforación puede mostrar una alteración específica o tipo de mineralización.

Sección de sondajes mostrando interceptos de mena y geología.