1 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, y la forma en que se efectúa y progresa la explotación propiamente tal (Alpaya, 2009). Los métodos mineros subterráneos son adaptados a los cuerpos mineralizados y a las condiciones de la roca, forma y dimensiones del yacimiento, entre otros aspectos. Los métodos subterráneos más selectivos que los métodos a cielo abierto, exceptuando a los métodos por hundimiento. 

El método seleccionado para cierto proyecto dependerá del tamaño y de la forma del cuerpo mineralizado, las características de la roca alrededor y del mineral (Newman, 2010), se han propuestos diversos métodos cualitativos para la selección del método más adecuado como el método propuesto por Nicholas (1981) pero en años recientes se han aplicado redes neuronales para realizar el proceso (Qinglin, 1996).Los métodos se pueden agrupar en tres categorías de explotación según Hartman (2002)

1. soportados por pilares

2. Artificialmente soportados o relleno

3. Hundimiento 

 

1.1 Soportados por pilares

Son aquellos métodos de operación en que se transfieren las tensiones (campo  gravitacional), a los pilares que lo sostienen. Se puede utilizar algún sistema artificial  y adicional para sostener el hueco, como es el empleo de pernos o cables para  mantener el techo, pero la mayoría de las tensiones son soportadas por las propias  columnas creadas en los huecos producidos por la explotación. Se explotan las cámaras de mineral y se dejan de explotar deliberadamente una serie  de áreas y / o volúmenes de mineral o roca para conseguir el sostenimiento del  conjunto.

Los pilares pueden ser de una sección más o menos cuadrada o rectangular, aunque  en algunos casos son redondeados y suelen dejarse entre techo y muro en los  yacimientos sedimentarios de una potencia o espesor limitado. No existe una recuperación total del yacimiento y el porcentaje recuperado es  función, para unas condiciones determinadas, del correcto estudio geomecánico que  determine, con un margen razonable de seguridad, el ancho del pilar y la estabilidad  del conjunto.

 

1.2 Artificialmente soportados o relleno

Se trata de un método en el que se sustituye el mineral arrancado por un material  estéril más o menos preparado (estéril exterior, residuos de flotación, mezclas  preparadas y cementadas, etc) para que sostenga el hueco generado. 

 

1.3  Sin soporte o hundimiento

Se trata de un método en el que no se actúa sobre el hueco generado dando lugar,  en un momento determinado, al hundimiento del techo de la cámara de explotación,  llevándose a cabo un cierto autorellano por el material colapsado. La esencia del arte minero del método está en el adecuado control del momento, la  magnitud y el lugar del hundimiento. Existen las siguientes variantes:

 

2 Parametros de los metodos de explotacion 

 

2.1 Recuperación Mina

La recuperación minera planificada es aquella porción de la envolvente económica  que se extrae como parte de un diseño.  La recuperación depende de la calidad de la  roca de caja y el método de explotación aplicado, siempre se tiene como objetivo la  máxima  recuperación del mineral, en forma eficiente, económicamente rentable y  manteniendo las condiciones de trabajo seguro para el personal. 

En algunos métodos la recuperación es baja  producto de requerir el uso de pilares, losas. En algunas ocasiones es posible aumentar la recuperación del yacimiento, realizando procesos de recuperación de pilares.

 

2.2  Dilución

Se define como la contaminación del Mineral con material Estéril durante los  procesos de explotación, material que no es económicamente rentable para su  proceso. lo que provoca una degradación en la ley del mineral. Para efectos de planificación, la dilución puede ser de dos tipos:

• Dilución planificada o Primaria
• Dilución no-planificada o Secundaria

La dilución Primaria, es aquella dilución inherente al método de explotación usado; puede considerarse  como una dilución planificada, y que corresponde al material estéril incluido dentro de  del diseño propuesto.  La dilución primaria se presenta con mas fuerza en depósitos angostos. Depende de la tecnología aplicada para realizar la minería, equipos de perforación.  Esta dilución se puede  cuantificar en los diseños propuestos al cubicar respecto al modelo de bloques.

Dilución Secundaria es aquella dilución que involucra material fuera de las dimensiones del diseño; es decir, es una dilución no planificada. Las principales causas por las cuales se produce la dilución secundaria o sobre-excavación son:

• Condiciones geométricas estructurales.
• Diseños no adecuados
• Mala Operación, mal diseño y/o ejecución de PyT
• Inestabilidad por condiciones geotécnica

Producto de las operaciones mineras, el material estéril además diluye la mena al  entrar en contacto con ella, reduciendo la ley a planta, aumentando los costos de  transporte al trasladar lastre a la planta de beneficios y aumentando también los  costos de procesamiento y de obtención de los metales, haciendo menos eficiente los  sistemas productivos. Otras  consecuencias de la dilución secundaria o Sobre- excavación son:

• Aumenta el Costo del Transporte
• Aumenta el Costo del Proceso de la planta
• Aumento de los incidentes por caída de roca 
• Baja recuperación de mineral
• Bajo cumplimiento de los planes 
• Perdida de la ley del mineral 
• Perdida de reservas minables
• Baja recuperación metalúrgica 
• Aumenta gasto de explosivo

 

Es posible predecir la dilución secundaria aplicando métodos empíricos como ELOS, propuestos por diferentes autores,  para que este efecto sea considerado en las reservas que serán parte del plan de producción. Pero recién iniciada la explotación de un  caserón, es posible cuantificar la sobre-excavación utilizando métodos de escaneo de caserones como el sistema CMS. 

 

3 Selección del  metodos de explotación 

La selección del método de explotación depende de muchos factores, siendo los más  relevantes la ubicación, forma (cuerpo tabular vertical o sub-vertical, cuerpo tabular  horizontal o sub-horizontal, cuerpo masivo de forma irregular), tamaño, topografía de  superficie, profundidad de la mineralización, tipo de mineral (oxidado, sulfurado,  mixto; roca primaria, secundaria), regularidad de la mineralización, calidad del macizo  rocoso desde un punto de vista geomecánico, etc.

Las técnicas que más se han utilizado para seleccionar el método de explotación optimo corresponde a un conjunto de etapas las cuales son:

• Método de Nicholas o  el método de la University of British Columbia (UBC): son metodologias simples que permiten descartar metodos no viables de aplicar en el yacimiento, ya sea por la forma de mineralizacion o las propiedades mecanicas de la roca mineralizada o esteril. El mñetodo UBC es una versión mas completa en comparación a Nicholas. 
• Matriz Delphi: es una tecnica que permite considerar  parametros como seguridad, imapcto en el medio ambiete, para los métodos no descartados en la etapa anterior.  
• Análisis Detallado: es una evaluación rapida de los métodos que presentan una mayor puntuación en la etapa anterior, se realiza una comparación por los indicadores de rentabilidad como VAN, IVAN, entre otros. 

 

3.1 Metodo Nicholas. 

El procedimiento propuesto por Nicholas (1981), consiste en determinar el método de  explotación mas apropiado para un proyecto minero, por medio de un ranking numérico  cuantitativo basado en un conjunto de tabulaciones con puntuación establecidas por  sus estudios. Para ello se utilizan 4 tablas que consideran los factores del tipo de yacimiento,  condiciones geotécnicas del mineral; condiciones geotécnicas de la pared colgante y  condiciones geotécnicas del muro yacente

Cada una de estas tablas, contiene diferentes columnas con una puntuación  establecida, asociada a diferentes características del factor evaluado. De acuerdo con  esto, se considera que valores de 1 y 2 indican que la característica es probablemente  adecuada para el método, valores de 3 y 4 indica que las características son  preferenciales para el método de explotación, el valor de 0 denota que la característica  no promueve el uso del método de explotación y un valor de -49 señala que no se  considerara este método de explotación.

Para cada característica definida, se realiza la sumatoria lineal de la puntuación  tabulada en cada columna, posteriormente cada uno de estos valores se multiplica por  el respectivo factor de peso establecido. Finalmente en la columna resultante se ubica  el valor numérico mas alto, el cual define el método de explotación mas apropiado para  dicho deposito.

 

3.2 Matriz Delphi

Es un étodo utilizado para el análisis cualitativo de Métodos de Explotación. En general, se  consideran los siguientes pasos:

• Se forma un equipo de trabajo a cargo de todo el proceso.
• Se elige a un conjunto de expertos en el tema a decidir.
• Mediante un cuestionario, se solicita a los expertos que den su opinión respecto de todos los métodos de explotación factibles de aplicar.
• Se analiza estadísticamente las respuestas y se sacan conclusiones.
• Se entregan los resultados a los expertos y se convoca a una sesión de trabajo para ajustar los puntos de vista.

Con los resultados se construye la Matriz Delphi, el objetivo de los cuestionarios sucesivos, es disminuir el espacio intercuartil, esto es,  cuánto se desvía la opinión del experto de la opinión del conjunto, precisando la  mediana de las respuestas obtenidas.

Características

• No debe existir contacto entre los expertos durante la ronda de consulta escrita.
• Se pueden realizar tantas encuestas como sea necesario hasta lograr el consenso de los expertos (mayor al 75%)
• El Líder controla la circulación de información.
• Todas las respuestas deben ser factibles de representación estadística: promedios y grados de dispersión.
• En caso de respuestas cualitativas debe aplicarse alguna  técnica para transformar respuestas ordinales a escalas numéricas.

 

3.3  Estudio detallado

El análisis económico requiere un estudio detallado del método. Por lo tanto, se utiliza  para los métodos de explotación seleccionados en instancias anteriores. Las  principales variables a evaluar son:

• Tamaño y disposición de Unidades de Explotación.
• Metros en Desarrollos y Preparación
• Tasa de Producción (Mineral y Fino) y Vida Útil
• Tecnología y eficiencia (Equipamiento e Infraestructura)
• Inversión y Costos
• Beneficios del Proyecto (Recuperación y Dilución)

El objetivo basico en la seleccion del metodo de explotacion para un deposito es seleccionar el metodo mas sustentable bajo las condiciones del sector, esto puede interpretarse como lograr la mayor rentabilidad con el metodo seleccionada.