Portada » Economía » Planificación y Diseño de Explotación a Cielo Abierto: Guía Completa
Las expansiones se hacen para pasar de una fase a otra y permiten consumir las reservas explotables. Estas se llevan a cabo a través de una serie de tronaduras. Los objetivos son: cumplir con exigencias de producción, maximizar el VAN, desarrollo armónico del rajo. El diseño está sujeto a restricciones económicas (precio producto a comercializar, costos, tasa de descuento y costos de oportunidad) y operativas.
El diseño de expansión se hace de manera tal que no interfieran entre ellas, pudiendo explotar varias simultáneamente para cumplir con las exigencias de la planta.
Para el diseño de expansión, se debe considerar los siguientes parámetros:
La determinación se realiza para evaluar la factibilidad económica del proyecto, con esto se ve si es realizable o no. La determinación del pit final en el largo plazo es una determinación aproximada, sin tantos detalles, ya que el pit final varía con el tiempo, lo cual depende de ciertas variables como el precio y los costos asociados a la explotación. Un pit final en el presente puede no serlo en el futuro, ya que si el mercado termina un precio mayor, se ampliará el rajo al incluir bloques que antes eran considerados como estéril. También es importante el cambio de la tecnología, la cual nos permite accesar y procesar bloques que antes eran considerados estéril.
Esta determinación se realiza para estimar reservas y establecer los límites de las zonas de explotación, para luego diseñar las fases y expansiones del pit. También es importante para definir la ubicación de infraestructura de apoyo como plantas, garajes, campamentos y botaderos, los cuales deben en una posición estratégica respecto al pit final, para disminuir al máximo los costos de traslado.
Ventajas |
Desventajas |
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Chevron |
Windrow |
Descarga material formando capas, una sobre la otra. Necesita de un equipo mecanizado el cual bascula ßà para obtener pilas alargadas. Ventaja: – Solo una dirección de llenado. – Armado de pilas fácil y rápido. Desventaja: – Alta segregación, se forma “carga muerta”. colgarse el material. – Potencial desmorono a los 37°. |
Llenado similar al Chevron. El equipo mecanizado bascula tanto ˄˅ como ß à. Se obtienen varias pilas, una sobre la otra. Ventaja: – Menor segregación, debido a que es un conjunto de pilas. – Material menos propenso a colgarse. – Existe un mayor control de desmoronamiento. Desventaja: – Dos direcciones de llenado. |
Explique en forma clara la determinación de la envolvente de pit final para una sección transversal cualquiera de u yacimiento, empleando el método manual si se sabe que el fondo de pit quedará en mineral.
En primer lugar se realizará el análisis del diseño por plantas, estas son realizadas con cierta distancia (cota) que por lo general son las alturas de banco. En cada planta se representan los sectores mineralizados, de las cuales se elige la más representativa (o la más baja), para generar el ancho de fondo de pit, donde idealmente esté la mayor cantidad de mineral. Luego se trazan las envolventes en las zonas a explotar a planta y en seguido se dibujan las crestas y patas (desde la planta elegida a las plantas superiores e inferiores). Se realiza también el proceso en todas las plantas, para luego verificar los ángulos y mejorar el diseño. Esto también puede realizarse mediante el uso de bloques. Para finalizar, es necesario cubicar los minerales. Otra alternativa es realizarlo por perfiles, utilizando el set de plantas de geológicas, se ubica mediante geometría el CG de la zona mineralizada de cada planta por separado, se traza por CG un eje longitudinal que divida en dos partes iguales cada planta.
Los ritmos de extracción sirven para planificar la producción a corto y largo plazo, de modo de conocer las velocidades con que extraerá el material de la expansión.
Estos se obtienen primero diseñando los polvorazos o tronaduras que se realizarán, primero se realiza el polvorazo de rampa, con el cual se logra el acceso a la expansión, luego se realizan la apertura de banco para así darle a los equipos de carguío y transporte el ancho necesario para trabajar eficientemente.
Luego se diseñan los polvorazos de producción para extraer el material, polvorazos de control, para lograr las condiciones de estabilidad necesaria, y por último, se realiza el polvorazo de expansión. Una vez establecidas cuáles serán las tronaduras, se cubica el material y por medio de una carga Gantt se asignan recursos (equipos) para trabajar en el sector con lo que se obtienen los ritmos de extracción tomando en cuenta los rendimientos, y ciclos de trabaja de cada equipo permitiendo así una adecuada calendarización de la explotación.
La secuencia de extracción es la programación sincronizada de las operaciones unitarias que intervienen en la explotación. Del desarrollo de la secuencia de explotación se obtienen los ritmos de explotación por período que es de gran importancia en la confección de los planes de producción. Los equipos necesarios se determinarán a través de la programación de los polvorazos involucrados.
El número necesario de equipos de carguío dependerá fundamentalmente de la geometría de la expansión y el nivel de avance de la explotación. Para realizar la secuencia de explotación es necesario determinar las variables técnicas y operativas que controlan dicha secuencia. Entre estas variables se tiene: ancho mínimo de carguío, productividad de los equipos según polvorazo, ancho y largo expansión, tonelaje de la tronadura y distancia mínima entre los equipos de carguío.
La ley de corte de planificación es una ley que define que material será destinado a planta y cuál se destinará a stock o botadero. Para la determinación de esta se proponen dos criterios, Lane y Vickers.
Lane |
Vickers |
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|
Escogería Lane porque considera el valor del dinero en el tiempo y se obtiene la ley óptima que determina el mayor valor presente. Rechazaría Vickers porque no considera el costo de oportunidad, ni el valor del dinero en el tiempo, solo el máximo beneficio de la expansión.
El análisis marginal de una expansión consiste en llevar a cabo un estudio que permita decidir entre una explotación a cielo abierto y el mejor método de explotación subterráneo alternativo. Este análisis se lleva a cabo con el objetivo de decidir en una etapa de transición cielo abierto- subterránea. El análisis se realiza evaluando una combinación rajo-subterránea, de manera de explotar hasta una determinada expansión mediante rajo y desde ahí en adelante continuar con minería subterránea. Finalmente, la combinación que entregue el mayor VAN total decide hasta qué expansión se efectuará la explotación a cielo abierto, y luego se continua con minería subterránea.
Whittle obtiene los pits anidados mediante sensibilización del precio, que es la variable relevante ya que depende del mercado. La sensibilización de dicho parámetro se realiza mediante el uso del Revenue Factor. Se tiene lo siguiente
Vb = Metal*recovery*Price*RF – mena*”Cp”-Rock*CostM-Metal*recovery*CRv
Con la anterior fórmula Whittle valoriza los bloques y de acuerdo al RF se generan los distintos pit anidados para luego encontrar el pit óptimo. El paso de RF se obtiene luego de estimar proyecciones del precio a largo plazo (optimista, pesimista y más probable) lo que permite obtener un rango de precios esperados, de esta manera y ed acuerdo a un número dado de pit, se tiene:
ΔRF = (RFmáx-RFmin)/N°depits
La familia de pits estará compuesta por pits óptimos por si mismos, y por lo tanto, luego de haber seleccionado el pit final (Milawa) y de acuerdo a políticas de la empresa (como la vida del proyecto, tiempo máximo y mínimo de duración por capacidades de mina y planta), se escoge el grupo de pits que entreguen el mejor VAN.
Para determinar el ancho de expansión se deben considerar aspectos técnico-operacionales, como por ejemplo, las dimensiones de los equipos, el sistema de carguío (pala-camión, pala-2camiones), se debe considerar que el ancho de la expansión debe ser dimensiones iguales o superiores que el ancho mínimo de carguío. El ancho de expansión también se puede ver modificado por la mala de perforación.
Después de obtener el pit final, el procedimiento siguiente es obtener las fases de explotación. La cantidad de fases es definido por la empresa (duración aprox 3-4 años) por lo que cuando se sabe que la cantidad de pit anidados que forma el pit final, se divide por cantidad de fases señaladas por la empresa.
Luego, entre las fases obtenidas se debe buscar su mejor secuencia de extracción, observando específicamente el VAN, el que entregue mejor VAN entonces corresponderá a la secuencia de explotación
EJ:
Secuencia de explotación |
VAN |
35 10 45 (Mayor VAN) |
El algoritmo de Milawa es una herramienta computacional de planificación, diseñado para generación de un Plan Minero de Extracción a largo plazo. En concreto, el algoritmo es capaz de obtener la secuencia de extracción y el número óptimo de pit anidados del proyecto. Así, la utilidad de este algoritmo es determinar la secuencia de extracción óptima y maximizar el VAN, según los requerimientos de faena en lo que respecta a capacidad y productividad.
Utiliza dos métodos:
Primero se debe determinar las potenciales zonas de ubicación del botadero (una vez establecido el pit final), lo que incluye definir áreas de ubicación, alturas máximas, capacidad de almacenamiento, calcular tiempos de duración, prever condiciones del entorno y definir el punto de comienzo de vaciado (PCV) del botadero. Además, se debe definir el punto de salida del rajo (PS), considerando la menor distancia de transporte para así minimizar los costos asociados.
La simulación de secuencia de llenado se realiza de la siguiente manera:
Perfil Planta
Perfil Planta
A continuación se cubica cada módulo de llenado con la finalidad de obtener la capacidad de cada uno. Para botaderos de terraza, todos los módulos son cúbicos, exceptuando aquellos que se encuentran en la parte inferior del botadero en contacto con la topografía del sector. Así, el volumen de la mayoría de los módulos es: V= Ancho*Alto*Largo[m3].
Para los módulos inferiores, se calcula con Autocad.
Así se determinan los volúmenes V1, V2 y V3. Finalmente se suman para determinar cuánto es capaz de almacenar el módulo de llenado.
A continuación se determinan los baricentros de cada módulo de llenado (centro de gravedad) y de los bancos, para así determinar las distancias de transporte.
Dt = Ruta de transporte + Perfil de transporte = RT + PT
En función delas distancias se determinarán los tiempos de transporte:
Tt = Tviaje + Tcarga + Tdescarga + Tmaniobras.
Luego se establecen los costos de transporte [en USD/ton].
Ct =
%IMAGE_1%
Finalmente se establece la secuencia de llenado, privilegiando aquellos módulos de llenado que poseen un menor costo de transporte. Es decir, se define la secuencia más conveniente desde el punto de vista económico.
Lo recomendaría si las distancias de transporte hacia el botadero fueran demasiado largas, haciendo el proceso poco eficiente. Esta decisión debe ser respaldada por un estudio de evaluación económica que indique que la opción de botar estéril en el rajo es económicamente más rentable que transportarlo al botadero.
Ej: Caso de exDisputada de las Condes, donde se concluyó que sería más conveniente depositar el estéril dentro del pit final, para luego removerlo, que transportarlo, debido a las distancias a botadero que se manejaban en el momento.
Los criterios que se utilizan para diseñar y terminar las fases de producción son 4; tienen directa relación con la función que se establece para la valorización de los bloques y los parámetros incluidos en ella.
B = I –C = (p-Crf*)*L*r – Cm – Cp à L = (B + (Cm + Cp))/ (p- Cfr*)*r
Luego si B=0 à
%IMAGE_2%
.
Criterio |
Descripción |
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Permite incrementar el VAN en las zonas de extracción de leyes altas, pero las fases se construyen con REM muy diferentes. El problema se presenta cuando las leyes altas no se encuentran arriba. |
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Permite estabilizar el VAN debido a que el algoritmo busca leyes altas ( o bajas) dependiendo si el precio es bajo (o alto). También construye fases con REM muy diferentes. |
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Debido a que se busca que las fases sean de tamaños similares, y razones W/O similares, la selección de beneficios debe ser por prueba y error. |
El plan minero se optimiza con el fin de maximizar los beneficios actualizados, y se realiza a través de los siguientes pasos:
Se obtiene un vector de leyes de corte decreciente.
El algoritmo de Lane permite obtener un vector de leyes de corte decrecientes en el tiempo, los cuales permiten optimizar el VAN de la explotación de un cuerpo mineralizado.
Este criterio analiza la faena como tres etapas productivas, con costos específicos independientes; mina-planta-refinería. El cálculo de ley de corte se basa en el supuesto de que estas etapas pueden controlar el ritmo de la explotación.
Una de estas leyes proporciona el mejor aporte al valor presente de la explotación:
Estos gráficos representan las leyes de corte económicas. En cada caso, se considera que cada unidad productiva es independiente. Por ende, cada una es limitante de la operación.
Ej: Mina- concentradora
La solución óptima, según Lane, se da para la mediana de las 3 leyes respectivas, Gm. Esta mediana es la ley de equilibrio entre ambas etapas Mina – Concentradora. Cuando se consideran los tres procesos, se calculan las tres leyes económicas y las tres leyes de intersección. La ley de corte óptima es la mediana de estas tres últimas
Sistema de drenaje: El botadero puede emplazarse en lugares con flujos de agua, en zonas lluviosas que ponen el peligro la estabilidad del botadero.
Áreas a respetar: Pit, caminos públicos, líneas férreas, etc.
Abandono de botadero: Cierre de mina.
Para determinar los costos de transporte:
Al determinar el baricentro de cada módulo de llenado y de los bancos para obtener las distancias de transporte
Dt = Ruta de transporte + Perfil de transporte = RT + PT
En función delas distancias se determinarán los tiempos de transporte:
Tt = Tviaje + Tcarga + Tdescarga + Tmaniobras.
Luego se establecen los costos de transporte [en USD/ton].
Ct =
%IMAGE_23%
Ventajas à Aspecto económico (son más baratos), construcción simple (el camión está al mismo nivel que la parte superior del botadero)
Desventajas à Presentan problemas de estabilidad si la diferencia de cotas entre la pata y el borde de botadero es muy elevada. Requieren chequeos de contención en la pata, si bajo la ladera existen instalaciones. También, en ocasiones, se requiere de la construcción de diques de retención en la pata de botadero.
Para evitar inestabilidad geotécnica, se puede construir con fases adosadas a superficie, cuando el ángulo de reposo del material es cercano a 37-42°.
Caso normal Superposición
Se construyen cuando hay necesidad de depositar el estéril con prontitud. La altura máxima del piso se determina mediante análisis geotécnicos (estabilidad), pero la altura definitiva se establece económicamente, respetando las condiciones geotécnicas.
Parámetros técnicos:
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Parámetros económicos:
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Parámetros sociales:
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Una vez que se tienen los pits anidados obtenidos por Whittle se determina la secuencia de extracción.
Luego se obtienen dos casos:
Bench to Bench: Operacionalmente posible. Económicamente no conveniente (Worst Case).
Pit to Pit: Economicamente conveniente, operacionalmente imposible (Best case).
Real case: Caso intermedio que se determina a partir de una serie de parámetros, gráficamente, el cual si es operativo.
Es una aplicación computacional que se ejecuta a partir de la determinación del pit final, la cual valoriza los bloques a partir de:
Vb= Metal*recup*precio – Mena*costop-Roca*costom-Metal*recup*costor
La fórmula anterior se asusta partir de la inclusión de un factor llamado Revenue Factor (FR), el cual resulta de la sensibilización del precio del producto según las condiciones de mercado asociados a la oferta y demanda. Luego, la fórmula queda:
Vb= Metal*recup*precio*RF – Mena*costop-Roca*costom-Metal*recup*costor
El RF se acota a partir de un mínimo, máximo y diferencial al número de pits anidados generados por la variación del RF. Naturalmente, el pit mayor corresponde al RF mayor. De todos modos, de la familia de pits anidados generados por Whittle, se debe escoger la opción más conveniente. A partir de esta se tienen 3 casos:
Una vez determinado el pit final, se deben definir las fases de explotación, para lo cual se debe tener en consideración ciertas variables: aspectos económicos, políticas de la empresa (vida útil, n°de pits anidados, horizontes de extracción, etc). Por ejemplo: Si los horizontes son de 3-4 años para un rajo cuya vida útil ha sido estimada en 16 años, podemos deducir que deben realizarse como máximo 4*4 = 16fases, y como mínimo 3*4 = 12 fases. Si se tienen 44 pits anidados en el rajo, se tiene
Fase 1: 11-22-33-44 Van1
Fase 2: 11-20-33-44 Van 2
Fase 3: 11-22-31-44 Van 3
Fase 4: 11-20-31-44 Van 4
Se obtiene el correspondiente VAN asociado a cada una de las fases. Por lo tanto la secuencia será la entregue el mayor VAN.
Para establecer el ritmo de extracción en la explotación de un banco, se debe subdividir geométricamente los bancos de cada expansión, y así definir unidades de explotación que serán polvorazos dispuestos en una secuencia lógica de carguío. Para ello, vamos dando paso a la expansión de un banco clasificacando cada polvorazo como sigue:
Sin embargo, debido a las condiciones de encajonamiento, y a que los equipos no trabajan a su máximo ritmo de extracción no será tan significativo.
Tipos de desfase: