Diseño Minero

Workshop AMTC

25 de abril de 2013

Block Caving Seismicity Production level design Continuum mining systems Development of Syscave Block Caving Engineering Certificate

Selective underground mining Pilar and stope design Blasting Development of a large database of selective underground systems

Model

Lab

Field

Resources 2 Faculty researchers

2 Full time researchers

Graduate and

undergraduate students

Laboratorio de Block

Caving

Achievements since

2010 •Grants: MUS$ 1,5 since 2010

•Graduates: 12

•Block Caving Certificate: 56

•Patents:2

•ISI Publications: 4

Industry sponsors • Codelco Chile • IM2 • Agnico Eagle • MMTII Project • Yamana • Freeport • Corfo Innova

Nuestra meta es crear y transferir conocimiento a los procesos de extracción minera para un diseño y planificación efectiva de las operaciones

subterráneas.

Nuestro Equipo

Investigador Grado Especialidad

Javier Vallejos Doctor Geomecánica

Raúl Castro Doctor Ingeniería de Minas

Eleonora Widzyk-Capehart Doctor Ingeniería de Minas

Sebastián Valerio Ingeniero Ingeniería Eléctrica

Estudiantes Magíster

Estudiantes Doctorado

Investigación y Desarrollo

Minería Masiva Subterránea Flujo Gravitacional

Syscave

MudFlow

Minería Continua

Minería Selectiva Subterránea

Instrumentación para Minería Subterránea

Minería in-situ Lixiviación in-situ

Syscave Desarrollo de plataforma de diseño y

planificación integrada para Block/Panel Caving

- Integración de datos simulados con datos reales

- FlowSim (Uch) - Rebop (Itasca)

- Visualización de áreas - Gráficos de extracción - Exportación por punto - Modelo de bloque

- Extracción de mineral - Información de puntos

Carácterísticas de Syscave

Datos de operaciones de B/P Caving

Análisis de datos mina

Preparación de datos para simulaciones

Análisis de error de simulaciones Simulación de Flujo

gravitacional (FlowSim)

Syscave

Etapa 1: Creación e implementación de Syscave Generación de herramienta para:

Análisis y visualización de datos históricos en minería de block caving

Generación de archivos para simulaciones de flujo gravitacional

Reconciliación de datos entre datos reales y simulaciones

Etapa 2: Traducción y Optimización de FlowSim para Syscave Traducción de código para FlowSim desde Matlab a C++

Optimización de velocidad y uso de memoria

Integración de FlowSim en Syscave

Syscave

Etapa 3: Mejoras a modelo numérico de simulación Planteamiento de nuevos mecanismos de simulación (2D)

Integración a FlowSim

Validación de mejoras

Etapa 4: Integración con sistemas en línea Sistema Trazador Inteligente

Desarrollo de un simulador de flujo de agua para minería

subterránea (Mudflow)

Descripción del problema

El bombeo de puntos de extracción y piques corresponde a un evento repentino que lleva en si un alto contenido de agua, capaz de fluir sin control en las labores mineras.

Consecuencias: Seguridad

Recuperación de reservas

Becerra, C. (2011) Tapia, C. y Martínez, C. (2011)

Impacto en minería block/panel caving

Eventos de bombeo Fatalidades en PT Freeport Indonesia (Jakubec et al, 2012).

Eventos múltiples de fatalidades por eventos de bombeo de agua-barro alcanzan la cifra de 90 fatalidades a la fecha (Ross y , 2012).

Se han reportado desde 1989 al 2010 7 eventos de bombeo en División El Teniente, uno de ellos implicando la pérdida humana de un operador (Becerra, 2011).

Existen registros desde el 2002 a la fecha en División Andina, contabilizando 8 ocurrencias de bombeo (Tapia y Martínez, 2011).

Reservas Extraíbles

PLAN Reservas

Mineras totales [Mton]

Ley Media Cu [%]

Diferencia [Mt]

Diferencia Finos [t]

Valorización [MUS$] (no considera costos

operacionales)

Caso Base 43,4 1,20 - -

Optimista 42,6 1,18 0,8 18.155 108

Probable 38,4 1,20 4,2 59.964 357

Pesimista 29,1 1,23 9,3 163.436 973

Desarrollo de un simulador de flujo de agua para minería subterránea (Mudflow)

Objetivo General El objetivo de este proyecto es desarrollar una herramienta de simulación

que integre la hidrogeología-geotecnia-minería para la planificación efectiva de la extracción de minería saturado.

Objetivos Específicos Desarrollar conocimiento ingenieril integrado las disciplinas

geotecnia/hidrogeología/minería que permitan las extracción de mineral saturado en minería de caving de manera segura.

Desarrollar un modelo integrado del fenómeno de flujo de mineral saturado durante saturado durante la extracción.

Desarrollar una herramienta que permita mejorar la estimación de entrada de barro en zonas/puntos de extracción.

Desarrollo de un simulador de flujo de agua para minería subterránea (Mudflow)

Etapa 1: Desarrollo y comparación de modelos conceptuales con caso de estudio Revisión bibliográfica exhaustiva y se desarrollo de modelos conceptuales de

geotecnia/hidrogeología/minería

Cada modelo se desarrolla independientemente dado a la diferentes aristas que involucra el problema

Se requiere un equipo interdisciplinario para ello

Etapa 2: Integración e implementación de simulador de agua barro

Se incorporan los modelos conceptuales desarrollados en la etapa 1 dentro de un software

Se define el código fuente y la implementación de interfaz para el usuario

Difusión y divulgación de resultados (Conferencias, Publicaciones, etc.)

Etapa 3: Difusión de resultados y transferencia tecnológica

Difusión de resultados del proyecto, lo cual incluye capacitación de

representantes de CODELCO

Minería Continua

Minería Continua

Objetivo General Desarrollar las bases conceptuales (diseño y operación) que permitan

fundamentar la operación óptima y la automatización del sistema continuo de manejo de materiales en las faenas de Codelco.

Objetivos Específicos Construir un módulo de minería continua automatizado a escala de

laboratorio que permita un control de la producción, identificar problemas operacionales y proponer soluciones previas a la construcción del sistema.

Establecer los fundamentos de la minería autónoma.

Probar los conceptos de minería autónoma en un modelo a escala de laboratorio.

Validar la automatización a escala industrial.

Minería Continua

Modelo Físico MC 2D

2009

Modelo Numérico MC 2D

2010

Modelo Físico MC 3D

2011

Minería Continua Autónoma

Contexto – manejo materiales mineral primario

1980 1990 2000 2005

Introducción LHD El Salvador

(1970)

2010

Des

arro

llo

Tecn

oló

gico

LHD 13yd3 Semiautomático

El Teniente (2004)

Prueba MC- Salvador (2008)

Pruebas Sizer Andina

1970

Introducción LHD 5yd3 El Teniente 4 Sur

Chacon et al (1982)

LHD 7,3 yd3 Esmeralda

El Teniente (1998)

MC ANDINA (2013---)

Introducción LHD Andina (1975)

Minería continua

Semiautom.

Minería autónoma

Mecanización

Año

Productividad

La minería continua se compone de dos equipos: Dozer

Productividad [t/ciclo]

Tiempo [min/ciclo]

Galería dozer [m]

Panzer

Productividad [t/h]

Velocidad, Vp [m/h]

Área disponible, Ap [m2]

Supuestos Tiempo ciclo dozer

constante.

Tonelaje por ciclo de dozer variable.

Dozer 1

Dozer 2

Dozer 3

Dozer n

Ap

∆x: espacio a ocupar por tonelaje dozer

Vp

Distribución Productividad Dozer

0

50

100

150

200

250

Fre

cue

nci

a

Clase

Histograma T/ciclo del total de datos T/ciclo Frecuencia Frecuencia acum

0 0 0 0

5 100 100 0.24

10 220 320 0.79

15 55 375 0.93

20 20 395 0.97

25 5 400 0.98

30 5 405 1

Total 405

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

0 5 10 15 20 25 30 35

Fre

cue

nci

a A

cum

ula

da

Productividad [t/ciclo]

Minería Continua

Etapa 1 (2009-2010)

Modelo físico 2D

Modelo numérico 2D (Flowsim)

Modelación utilizando un punto de extracción

Etapa 2 (2011-2012)

Modelo físico 3D

Modelación utilizando un punto de extracción

Etapa 3: Minería Continua Autónoma

Diseño modelo físico

Construcción maqueta experimental

Implementación sistema automático

Experimentación

Resultados

Instrumentación para Minería Subterránea

Instrumentación para Minería Subterránea

Motivación Reducir la dilución en la extracción de

material en minería de block caving

Obtener el flujo de material desde una posición dada hasta el punto de extracción

Sistema Trazador Inteligente Estimar el flujo de material a partir del

desplazamiento de cada instrumento

Obtener la información del sistema en tiempo real

Instrumentación para Minería Subterránea

Etapa 1 Prototipo de sistema trazador inteligente aplicado a un modelo físico de

laboratorio

Dos memorias de título

Etapa 2 Diseño prototipo industrial

Sistema de Navegación por Inercia

Comunicación inalámbrica Through The Earth (TTE)

Tecnología de bajo consumo

Etapa 3 Validación en prueba industrial

SRM

Fragmentación en minería por caving

Contexto: En minas de Block Caving la efectividad del diseño

del layout minero al igual que varios procedimientos operacionales dependen de las estimaciones de la fragmentación primaria

Objetivo: Utilizar una estrategia integral, incluyendo: datos

geotécnicos, geológicos y modelamiento numérico (Synthetic Rock Mass-SRM) para evaluar la fragmentación resultante de trayectorias de esfuerzos no triviales aplicadas a distintos dominios de macizos rocosos de la mina El Teniente

Características Tiempo: 2 años (2011-2012) inicial

Financiamiento total: US$ 180.000 Fondecyt, El Teniente Codelco

Sismicidad inducida

Contexto: La sismicidad inducida es una respuesta del macizo

rocoso a la minería aplicada. En el caso de minería de Caving la sismicidad está relacionada principalmente con el proceso de propagación del Caving en altura y la redistribución de esfuerzos alrededor de las excavaciones.

Objetivos:

A. Desarrollar una metodología para evaluar el desempeño de indicadores sísmicos

B. Establecer un modelo causa-efecto que permita asociar las condiciones geológicas y las tronaduras de socavación con la ocurrencia de eventos sísmicos de magnitud relevante en la mina El Teniente

Características

Tiempo: 2 años (2011-2013) inicial Financiamiento total: US$ 120.000 El Teniente,

Codelco Equipo de proyecto: Grupo Diseño Minero

Fundamentos de minería in-situ subterránea

Fundamentos para la implementación de minería in-situ subterránea

Procesos claves: Lixiviación (LIX) + Minería Proceso hidrometalúrgico que permite obtener un

metal de interés desde el mineral que lo contiene, a través de la aplicación de una solución lixiviante.

Utilizado a escala comercial en la minería del uranio (45% de la producción mundial-2011), y a menor escala en la minería del cobre.

¿Por qué aplicar LIX cómo método?

Permite recuperar metales base y preciosos. Registra menores costos que la minería convencional

(no requiere carguío, transporte ni procesos posteriores de conminución), aumentando las reservas.

No genera residuos como pilas, botaderos o relaves, y elimina problemas por ruidos y polvo.

Reduce los riesgos en la seguridad y salud de los trabajadores.

Etapas

Etapa 1 Diseño y construcción de un modelo para el estudio de variables que intervienen en el

proceso de LIS (ventilación, temperatura, variación de densidad).

Proposición de un método para la aplicación de la lixiviación in situ.

Evaluación económica del método propuesto.

Etapa 2 Realización de estudio a una mayor escala, y análisis de sensibilidad de nuevas

variables

Etapa 3 Difusión de los resultados obtenidos en el proyecto

Etapa 4 Prueba a escala industrial

GRACIAS