chuqui subterranea

2013

PROYECTO CHUQUICAMATA SUBTERRANEO NOMBRE: MARCELO IBACETA PULGAR UNIVERCIDAD LA REPUBLICA ASIGNATURA: MINERIA SUBTERRANEA PROFESOR ASIGNATURA: SANTIAGO ZAPATA CACERES

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Índice

Índice_______________________________________________________________________________________ 2 INFRAESTRUCTURA____________________________________________________________________________ 5 Infraestructura Subterránea y en Superficie _______________________________________________________________ 5 Insumos y Servicios Relevantes _________________________________________________________________________ 8 

Energía Eléctrica ________________________________________________________________________________ 8



Combustible ___________________________________________________________________________________ 8



Hormigón / Shotcrete____________________________________________________________________________ 8



Explosivos y Accesorios de Tronadura_______________________________________________________________ 9



Agua Industrial _________________________________________________________________________________ 9



AGUA POTABLE_________________________________________________________________________________ 9



Sistema de Agua Servidas _______________________________________________________________________ 10



Sistema de Drenaje_____________________________________________________________________________ 10

EXPLORACION _______________________________________________________________________________ 11 CARACTERÍSTICAS DEL YACIMIENTO ____________________________________________________________________ 11

EXPLOTACIÓN _______________________________________________________________________________ 13 Diseño de socavación ________________________________________________________________________________ 17 Malla de extracción __________________________________________________________________________________ 18 Sistema de manejo de mineral _________________________________________________________________________ 19 RECURSOS EXTRAÍBLES _______________________________________________________________________________ 21

PARAMETROS DE PLANIFICACIN ________________________________________________________________ 23

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Uso del Pre-Acondicionamiento ________________________________________________________________________ 23 Indicador de Certidumbre para Definición de Envolventes de Explotación__________________________________ 23 Altura de Columnas __________________________________________________________________________________ 24

RITMO PRODUCTIVO _________________________________________________________________________ 25 Ramp Up ___________________________________________________________________________________ 26 Punto de Entrada de la Dilución ________________________________________________________________________ 27

DISEÑO MINERO _____________________________________________________________________________ 29 Ubicación y Emplazamiento de Infraestructura de Nivel_____________________________________________________ 29 Barrios Cívicos y Talleres ______________________________________________________________________________ 30

ACCESO MINA _______________________________________________________________________________ 31 Acceso y Medio de Transporte Mina ____________________________________________________________________ 31 Número de Rampas y de Vías en Acceso Mina ____________________________________________________________ 31 Trazado y Pendiente _________________________________________________________________________________ 32

DISEÑO PARA SISTEMA DE TRANSPORTE PRINCIPAL ________________________________________________ 33 Pendiente Túnel de Transporte Principal _________________________________________________________________ 33 Trazado del Sistema de Transporte Principal ______________________________________________________________ 33 Capacidad de Diseño del Sistema de Transporte Principal ___________________________________________________ 33

DISEÑO PARA SISTEMA DE VENTILACIÓN _________________________________________________________ 34 Dimensionamiento de las Vías del Circuito de Ventilación Principal ___________________________________________ 34 Emplazamiento de Portales Circuito de Inyección Principal __________________________________________________ 34 Control de Polvo en el Sistema de Traspaso_______________________________________________________________ 36 Control de Contaminantes en Túneles de Acceso Mina y de Transporte Principal ________________________________ 37

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Cálculo de requerimientos de ventilación ________________________________________________________________ 38

CONCLUCION________________________________________________________________________________ 40 BIBLIOGRAFIA _______________________________________________________________________________ 41

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INFRAESTRUCTURA

Infraestructura Subterránea y en Superficie

El proceso productivo de la Mina Chuquicamata Subterránea requiere para su funcionamiento contar con unidades de apoyo en el interior mina y en superficie, las cuales constituirán un conjunto de instalaciones que permitirán asegurar un servicio integral para su operación. La infraestructura subterránea estará compuesta principalmente por los barrios cívicos en cada nivel, los cuales estarán emplazados a cota del nivel de producción, uno en el sector norte y el otro en el sector sur, con una superficie total de construcción de 6.650 m2. Cada barrio cívico contará con la siguiente infraestructura:  Oficinas, 1 sala de reuniones para 30 personas y 1 sala de capacitación para 40 personas, 

Comedor para 480 personas y área de manejo alimentos (cocina),



Servicios higiénicos,



Posta de primeros auxilios



Plantas de tratamiento primario de aguas.

El barrio cívico propiamente tal, además cumplirá con la función de área de refugio de seguridad en caso de emergencia, el cual se dotará con los elementos indispensables que garanticen la sobrevivencia de las personas afectadas por un tiempo mínimo de al menos 48 horas. La infraestructura de mantenimiento constará con Naves para la mantención y servicio de las flotas de equipos, tanto de producción como de desarrollo y preparación, ocupando una superficie construida total de 11.000 m2. Para ello se habilitarán talleres de mantenimiento, de lubricación, de lavado, cambio de neumáticos, sala eléctrica, de instrumentación, sala de compresor, estructura de apoyo (pañol, baños, estacionamientos). Para apoyar e implementar las funciones de producción y servicios de las operaciones de la mina, se ha proyectado una bodega mina para cada nivel, con una superficie de 1.400m2 aproximadamente, planta de hormigón y shotcrete de 10 y 15 m3 por hora de capacidad, explosivos

de

capacidad

polvorines

para el almacenamiento

de

25t equivalentes a de dinamita 60%, estacionamientos para buses de transporte de

personal, etc. La infraestructura de superficie fue proyectada para dar apoyo a la mina subterránea y

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Considera fundamentalmente

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una casa de cambio, con capacidad

para 3.600 personas y con 5.800 m2 de

construcción, siendo uno de estos módulos de uso del personal femenino de la mina. En la siguiente figura se muestra la disposición de la casa de cambio.

FiguraN0 1: Planta disposición Casa de Cambio

Junto con esto, se proyectó un barrio cívico en superficie con 4.000 m2 construidos, para la instalación de las oficinas administrativas del proyecto, sala multiuso, sala de control centralizado, casino para 300 personas y área para el estacionamiento de vehículos. Su disposición se muestra en la Figura N0 2

FiguraN0 2: Planta Disposición Barrio Cívico en Superficie

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Los servicios de apoyo proyectados constituyen una construcción de aproximadamente 20.000 m2

y estarán

conformados por un taller de mantención mayor, muestrera de geología y laboratorio químico, bodega principal de materiales, infraestructura de arriendo de equipos y su mantenimiento, unidad de rescate mina, policlínico para la atención primaria de salud y estación meteorológica. Emplazado en superficies importantes y alejados del barrio cívico, se encontrarán el patio de materiales de salvataje y stock de áridos (55.500 m2), polvorines (22.000 m2) y la planta de tratamientos de aguas (6.000 m2). En la Figura NO: 3 se muestra la disposición de la Infraestructura de superficie.

O

Figura N 3: Disposición Infraestructura en Superficie

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Insumos y Servicios Relevantes

Los insumos y servicios relevantes considerados como básicos para el funcionamiento del proyecto fueron los siguientes:

 Energía Eléctrica La demanda máxima eléctrica requerida por el proyecto es de 160 [MVA] y será proporcionada a la Subestación Eléctrica (S/E) Principal Mina Subterránea (proyectada), mediante dos líneas de 220 kV, desde las SubEstaciones Eléctricas Salar y Radomiro Tomic. La S/E Principal Mina Chuquicamata Subterránea, en la cual el voltaje se transformará desde 220 kV a 33 kV, suministrará energía a las otras S/E ubicadas en los distintos sectores de la mina: S/E Ventilación Principal Inyección y Extracción, S/E Correas Overland, S/E Acopio en Superficie, S/E Transferencias 1 y 2, S/E Acopio Centralizado Subterráneo, S/E Niveles 1 al 4, S/E Chancadores Primarios Niveles 1 al 4, S/E Drenaje y S/E Accesos.

 Combustible La infraestructura para el almacenamiento de combustible (petróleo diesel)

en superficie se ha proyectado

considerando dos estanques con una capacidad de 270 m3 cada uno y ubicados a 1.350 m al noreste del portal de acceso. Al interior de la mina y en cada nivel, existirán dos estanques de acero con una capacidad de 135 m3 cada uno, los cuales permitirán abastecer mediante un sistema de cañería las distintas bombas surtidoras que se ubicarán a lo largo del nivel. El consumo de combustible, para la operación en régimen se estimó en alrededor de 12.000 m3/año, con un máximo de 16.000 m3/año. Para la etapa de construcción y puesta en marcha se prevé un consumo medio de 6.100 m3/año, con un máximo de 10.000 m3/año.

 Hormigón / Shotcrete El hormigón y shotcrete se fabricará en el interior de la mina y las plantas de fabricación

se encontrarán

emplazadas en el primer y tercer nivel de explotación, lugares que contarán con silos para el almacenaje de

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las materias primas. El consumo de hormigón durante la operación en régimen de producción de 140 ktpd, alcanza en promedio 25.000 m3/año, con un máximo de 67.000 m3/año. El consumo de shotcrete durante la operación en régimen de producción de 140 ktpd, alcanza en promedio 22.000 m3/año, con un máximo de 38.000 m3/año. Las plantas de hormigón y shotcrete en interior mina tendrán una capacidad de fabricación de 10 y 15 m3/h respectivamente

 Explosivos y Accesorios de Tronadura Para atender la demanda de explosivos, se ha proyectado polvorines tanto en superficie como en interior mina, 2 en cada nivel de producción. Los polvorines de interior mina tiene una capacidad de almacenamiento de 25 toneladas equivalentes a dinamita 60% cada uno, stock suficiente para medio mes de operación. El polvorín ubicado en superficie tiene una capacidad de almacenamiento de 51 toneladas equivalentes a dinamita 60%. El sistema de abastecimiento de explosivos comienza con el suministro de los explosivos y accesorios de tronadura por parte de las empresas proveedoras y termina en los camiones distribuidores que suministran a los distintos frentes de consumo al interior de la mina. El requerimiento medio de explosivos en régimen de producción de 140 ktpd será aproximadamente de 3.400 t, con un máximo anual de 4.500 t.

 Agua Industrial El consumo de agua industrial, para el trabajo en régimen será cercano a los 750.000 m3/año con un máximo de 940.000 m3/año. Para la etapa previa de construcción se estimó un consumo promedio de 300.000 m3/año con un máximo de 410.000 m3/año. La demanda total que tendrá el sistema de suministro de agua industrial asociado al PMCHS consideró los consumos de los equipos de producción y preparación minera, sistemas supresores de polvo, colectores de polvo, agua para los distintos talleres de mantenimiento de equipos y riego de caminos, entre otros.

 AGUA POTABLE El consumo de agua potable, para el trabajo en régimen será cercano a los 110.000 m3/año con un máximo de 140.000 m3/año. Para la etapa previa de construcción se estimó un consumo promedio de 72.000 m3/año con un máximo de 146.000 m3/año.

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La demanda total que tendrá el sistema de suministro de agua potable asociado al PMCHS consideró el requerimiento de agua para la preparación de shotcrete y hormigón, además del consumo para campamento y faena, el cual se estimó en 100 litros por persona por día.

 Sistema de Agua Servidas El sistema de tratamiento y manejo de aguas servidas considera la infraestructura necesaria para su captación, limpieza y conducción durante la etapa de producción de la mina. Al interior de la mina, se ha proyectado una red de colectores y ramales que conducirán las aguas servidas a través de caminos proyectados de acceso y/o galerías de ventilación hacia el punto más bajo de cada nivel, en donde se ubicará una planta elevadora que impulsará las aguas hasta el acopio centralizado subterráneo. En este sector, se ubicará la planta elevadora central, desde la cual se impulsarán las aguas residuales hasta superficie, donde se juntarán con las aguas servidas provenientes de la casa de cambio, oficinas y acopio de superficie, para finalmente conducirlas hasta la planta de tratamiento de lodos activados convencional proyectada en superficie.

 Sistema de Drenaje El sistema de drenaje considera la infraestructura necesaria para la captación, limpieza y conducción de las aguas infiltradas hacia el interior de la mina y de las utilizadas en las etapas de preparación y explotación minera. El caudal de agua por concepto de infiltraciones estimado en cada nivel de la mina fue de 692 m³/día (8,0 l/s). En cuanto a las aguas industriales residuales, se ha considerado para efectos de dimensionamiento del sistema, que debe ser extraída la totalidad del gasto máximo demandado promedio diario en aguas industriales al interior mina, es decir 3.100 m³/día. Para efectos de diseño, se considera un caudal total de extracción de aguas residuales de 4.200 m³/día.

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EXPLORACION

CARACTERÍSTICAS DEL YACIMIENTO

Chuquicamata es un yacimiento de cobre diseminado que está delimitado al Oeste por una falla regional denominada Falla Oeste, presentando una secuencia de alteración de las rocas en el sentido Oeste-Este con una gran persistencia en la vertical. Esto se traduce en una fuerte intercalación de rocas más y menos competentes en el lado Oeste del yacimiento, diversidad que decae gradualmente hacia el lado Este, donde las rocas presentan características más uniformes. La presencia de mineralización es más intensa en las rocas con mayor alteración, con una gradación hacia el Este. La Figura Nº 4 ilustralas características del yacimiento.

Figura Nº 4: Caracterización del Yacimiento

PRINCIPALES DECISIONES

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La caracterización geotécnica del yacimiento muestra un campo de esfuerzos insitu con una componente vertical de 20 MPa y una componente horizontal de 25 MPa aproximadamente. Estos valores son significativamente inferiores a los que se registran en los distintos sectores de la mina El Teniente y comparables a los registrados en el Sector Inca de la División Salvador y al Tercer Panel de la División Andina. La condición del macizo rocoso está caracterizada como un conjunto de rocas medianamente competentes con indicadores de frecuencia de fracturas (FF) entre 2 y 4 fracturas por metro e indicadores de calidad del macizo rocoso RMR (Rock Mass Rating) entre 40 y 55 (en una escala de 100). Estos valores son menores que los de las actuales minas de El Teniente y Andina, en donde las rocas tienen índices entre 50 y 70 y levemente inferiores a los que se verifican en Salvador, entre 45 y 60. Los recursos minerales emplazados en profundidad están reconocidos hasta la elevación 1.200 msnm, es decir, aproximadamente 900 m más abajo del actual fondo de la mina Rajo Abierto y 750 m bajo el fondo del pit final de Chuquicamata, conteniendo unos 4.100 millones de toneladas de recursos remanentes a este pit final. La Figura N° 5 ilustra el tamaño y distribución de los recursos minerales del yacimiento Chuquicamata.

Figura Nº 5: Recursos Minerales del Yacimiento Chuquicamata

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EXPLOTACIÓN

El proyecto minero está formulado a partir de cuatro niveles de explotación, caracterizados por las cotas de los respectivos niveles de hundimiento en las elevaciones 1.841 m, 1.625 m, 1.409 m y 1.193 m, generando 216 m de altura de columna media de mineral in situ entre niveles. El nivel de explotación superior (1.841) presenta columnas de mineral in situ que varían entre 100 m y 650 m, debido a la topografía resultante de la explotación Rajo Abierto, en consecuencia, las columnas de reservas extraíbles asociadas en este nivel varían entre 100 m y 400 m de altura, dejando mineral remanente que no se ha considerado en las cubicaciones ni en los planes de producción. La extensión del área explotable es de unos 2.500 m en el eje Norte-Sur y 250 m en promedio en el eje Este-Oeste. La Figura N° 6 muestra la localización de los niveles de explotación seleccionados.

Figura Nº 6: Niveles de explotación

La macro secuencia de explotación del cuerpo, se inicia en el nivel superior y secuencialmente avanza en profundidad a los niveles siguientes. Cada nivel alcanzará su régimen de producción estipulado, sin embargo, habrá períodos de transición en que la producción de 2 niveles deberá coexistir debido al agotamiento del nivel superior y

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crecimiento de producción del nivel inferior. Esta disposición de niveles de explotación, ofrece la mejor combinación económica en los planes de producción, generando la disponibilidad de área suficiente para absorber la subsidencia y mantener la capacidad de producción de régimen para un rango amplio de ritmos productivos (hasta 155 ktpd). Así también, ofrece la oportunidad de modificar en el futuro las envolventes de explotación predefinidas para cada bloque, por ejemplo, sobre la base de cambios en las condiciones de mercado que se verifiquen en un período determinado. La selección de esta disposición en cuatro niveles de explotación, fue el resultado del análisis de distintas opciones, evaluando configuraciones de uno a cinco niveles. Los resultados en términos de reservas extraíbles, alturas de columna, estabilidad de ritmo productivo, perfiles de cobre fino y grado de reconocimiento de las reservas sustentan la opción seleccionada. Cabe mencionar que la variable técnica de mayor relevancia, que marca esta definición, es el ángulo proyectado de subsidencia

total entre

niveles

contiguos,

el cual se ha estimado en 50°, a pesar que modelamientos

y

antecedentes de comportamiento de éste en otras faenas, sugeriría que pudiera ser mayor. Sin embargo no es posible asegurar con 100% de certeza cuál será dicho ángulo para valores por sobre el definido y sólo será posible medirlo una vez que la explotación haya avanzado algunos años. Asumir que el ángulo sea mayor, implica en la práctica, que con la configuración definida permite aumentar el ritmo máximo productivo de régimen. La Figura Nº 7 muestra en forma esquemática las opciones analizadas y los principales resultados se indican en la Tabla Nº 1, en que se incluyen indicadores característicos de cada caso.

Figura Nº 7: Opciones de configuración general de la Explotación

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Tabla Nº 1: Análisis de opciones de configuración de la Mina

Las altas columnas extraíbles de las opciones de uno y dos niveles junto con el retraso en la explotación de los recursos de mayor valor hacen que se descarten estas opciones. La opción de tres niveles no permite configurar planes de producción con capacidad estable, debido a las interferencias de subsidencia que se generan entre niveles al profundizar la explotación. La opción de cinco niveles ofrece similares facilidades de planificación que la opción de cuatro niveles con menor cobre fino extraíble y un mayor costo. La implementación del método de explotación por hundimiento de bloques se realiza en unidades de explotación que se ha denominado Macro Bloques, debido a que cada uno de ellos tiene una superficie mayor a la de máximos bloques explotados en la década de los´80s (15.000 m2). Los Macro Bloques tiene tamaños que varían entre 21.600 m2 y 55.200 m2, siendo su extensión

en el sentido

Norte-Sur

de 120 m y variando

con el ancho económico del

yacimiento, en el sentido Este-Oeste. Entre Macro Bloques se ha considerado dejar un pilar de 20 m para disminuir el efecto, habitualmente dañino, del frente de esfuerzos inducidos (abutment stress), por la influencia del hundimiento de un bloque

hundido

en producción

PRINCIPALES DECISIONES

sobre su vecino

en preparación

y para minimizar

la interferencial

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operacional entre las operaciones del bloque en producción y su vecino en preparación. Será parte de los análisis de la Factibilidad definir en definitiva si este pilar se corta a nivel de hundimiento o no, sin embargo, en el estudio de Prefactibilidad se ha considerado todos los costos de preparación y hundimiento asociados a realizar esta operación. En cuanto al diseño minero, éste se sustenta en la caracterización geotécnica del macizo rocoso establecida para el desarrollo de la Ingeniería Conceptual. El nivel principal para la operación del método es el de producción, donde se construyen las labores que definen la malla de extracción (dimensiones que caracterizan los espaciamientos entre puntos de producción o extracción). Sobre el nivel de producción, 18m, se construye el nivel de hundimiento, donde

se desarrolla las obras que permiten realizar las operaciones de socavación. Por debajo del nivel de

producción se emplazan las obras de los niveles de chancado, transporte y ventilación. La Figura Nº 9 ilustra la distribución en la vertical de las obras asociadas a cada nivel de explotación. Los aspectos más relevantes del diseño de explotación son: el diseño de socavación, la malla de extracción y el sistema de manejo de minerales. Éstos se complementan con los suministros y servicios para las operaciones de producción y preparación, por ejemplo, ventilación que requiere de obras especiales, energía, agua, drenaje y otros que utilizan generalmente las obras existentes para la instalación de las canalizaciones respectivas.

Figura Nº 9: Distribución de las obras que conforman un Nivel de Explotación

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Diseño de socavación Los antecedentes geológicos y geotécnicos disponibles indican que no se requiere implementar un sistema de socavación previa en los niveles superiores, por lo que el diseño del nivel de hundimiento para los niveles 1.841 y 1.625, es convencional con perforación de abanicos, utilizando la batea ya excavada como cara libre en la fase de tronadura. Para los niveles 1.409 y 1.193 el diseño del nivel de hundimiento considera socavación previa, con un esquema crinkle cut de corte angosto, con galerías de hundimiento ubicadas en los extremos de la batea a 18 m sobre el nivel de producción. En el sistema de hundimiento previo, la tronadura de socavación se hace previamente a la excavación de la batea y de la construcción de parte de las obras del nivel de producción, secuencia que se invierte en hundimiento convencional. La Figura Nº 10 muestra el diseño de la socavación tanto para el caso convencional como para la socavación previa (crinkle cut). El espaciamiento de las labores es coherente con el dimensionamiento de la malla de extracción.

Figura Nº 10: Diseño de Socavación

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Malla de extracción El tamaño de la malla de extracción está relacionado con las características geotécnicas de los distintos tipos litológicos establecidos en el modelo geomecánico. Estos valores determinan la conveniencia de mallas de extracción con tamaños entre 200 m2 y 270 m2. La disposición de las obras para establecer la malla de extracción sigue el patrón denominado “malla tipo Teniente” que ofrece facilidades constructivas y es apta para la utilización de equipos LHD diesel. La dimensión de la malla de extracción para el proyecto Mina Chuquicamata Subterránea es de 240 m2 por cada punto de extracción y se ubica en rango de mallas medianas para equipos LHD, ilustrándose en la Figura N°11. El equipo de extracción seleccionado es con balde de 9 yd3, que permite combinar productividad con menor tamaño de galería y malla.

Figura Nº 11: Malla de Extracción Mina Chuquicamata Subterránea

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Sistema de manejo de mineral El transporte del mineral desde el punto de extracción hasta el chancado primario, requiere de equipos y obras adecuadas a la fragmentación de la roca en el proceso de hundimiento. En el nivel de producción operan equipos de carguío LHD (Load – Haul – Dump) que cargan y transportan el mineral hasta los puntos de vaciado. Si fuera necesario para reducir el sobre tamaño, el mineral es fragmentado vía perforación y tronadura, para lo cual intervienen equipos de reducción secundaria (Jumbos). En los puntos de vaciado operan martillos móviles que complementan el trabajo de reducción, lo que permite asegurar que las rocas de mineral tengan el tamaño adecuado para ser traspasadas por los piques y alimentadas al chancador primario. La Figura Nº 12 muestra en forma esquemática las operaciones del sistema de manejo de mineral en el nivel de producción.

Figura Nº 12: Operaciones para la extracción del mineral en el Nivel de Producción

El traspaso del mineral desde el nivel de producción hasta el chancado primario se hace por el sistema de piques de 3,3 m de diámetro efectivo y aproximadamente 33 m de largo emplazados debajo de cada punto de vaciado. Éstos conducen el mineral hasta tolvas de alimentación al chancador.

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Cada Macro Bloque tiene al menos dos chancadores. Las salas de chancado se emplazan a unos 70 m por debajo del nivel de producción, recibiendo en cada una de ellas producción desde las cuatro galerías de producción del bloque. La Figura N° 13 muestra en forma esquemática la disposición del sistema de traspaso.

Figura Nº 13: Esquema del Sistema de Traspaso

Los principales equipos requeridos para la producción son los:  Cargadores LHD  Jumbos de reducción  Martillos picadores móviles  Chancadores de mandíbula  Correas transportadoras

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La cantidad de equipos LHD en operación a régimen será de 26 unidades distribuidos en 12 Macro Bloques, los jumbos y martillos son entre 5 y 6 unidades de cada tipo y los chancadores alcanzan a 30 unidades operando. Actualmente en mina El Teniente se opera con 60 equipos LHD que trabajan repartidos en 6 sectores productivos para alcanzar la producción programada. La mayor productividad esperada en el proyecto se debe a la mayor utilización de los equipos, considerando la configuración de cuatro turnos de 5 hrs operativas por turno.

RECURSOS EXTRAÍBLES Las reservas extraíbles del proyecto superan 1.600 millones de toneladas en la configuración de mina para el ritmo más bajo, distribuidas en los cuatro niveles de explotación. material diluyente inherente

al método

En este volumen se considera cerca de un 15% de

de explotación

considerado.

La Tabla N° 2 presenta

las

cubicaciones de reservas extraíbles por cada nivel tanto para los polígonos utilizados en el plan de 100 ktpd como para los polígonos utilizados en los planes de 120 y 140 ktpd. Tabla Nº 2: Recursos extraíbles

Tabla Nº 2: Recursos extraíbles

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Este volumen de recursos extraíbles representa casi un 60% del volumen de mineral extraído por el rajo Chuquicamata desde el año 1915 hasta la fecha (aproximadamente 2.800 millones de toneladas de mineral). La Figura Nº 14 muestra la disposición general de los Macro Bloques diseñados, en que se observa que en el primer nivel (1.841 m), las alturas de columna varían desde el centro de la explotación hacia los extremos.

Figura Nº 14: Unidades de Explotación

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PARAMETROS DE PLANIFICACIN

Uso del Pre-Acondicionamiento

Se decidió incorporar la tecnología de Pre-Acondicionamiento Mixto (DDE+FH) como una forma de favorecer la hundibilidad al inicio de la explotación, la propagación del hundimiento en altura y la tasa de propagación del quiebre del macizo rocoso en la vertical. Adicionalmente, el Preacondicionamiento aporta una mayor flexibilidad, o cobertura al diseño, frente a posibles ajustes en la

información

geomecánica

base,

asumiendo

una

disminución del P80 de la granulometría in situ de 30%, Considerándose beneficios sólo por este último impacto. El diseño del Pre-Acondicionamiento para el PMCHS no considera obras especiales para la implementación de éste, debido a que se aprovechan las labores de los niveles de producción y hundimiento para hacer perforaciones ascendentes, tanto para aplicar la técnica de Debilitamiento Dinámico con Explosivos (DDE), como la de Fracturamiento Hidráulico (FH).

Indicador de Certidumbre para Definición de Envolventes de Explotación Para la definición de las envolventes de explotación se utilizó una herramienta complementaria al método convencional, denominado Método de Certidumbre, la cual consiste en realizar simulaciones de Montecarlo a las variables económicas con incertidumbre que intervienen en el proceso de integración de reservas. Con el objeto de obtener una definición de reservas extraíbles, más estable frente a las variaciones de precios, costos y cargos de tratamiento, en el proceso de integración de reservas fueron generadas funciones de distribución de probabilidad asociadas a estas variables del Proyecto y se establecieron rangos de variación para los parámetros económicos relevantes que participan en la definición de envolventes de los recursos explotables (ver Figura N° 5).

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V1

V2

V3

V1

V2

V3

V4

Variaciones Extremas

103

140

196

40%

Precio Cobre

¢US$/lb

61,8

Precio Molibdeno

V4

US$/Kg

6,6

11

17

23,8

40%

Costo Minco

US$/t

4,9

6,09

6,6

7,9

20%

Costo Inversión (*)

US$/t

0,9

1,11

1,41

1,7

20%

0,5

0,57

0,85

1

20%

Costo Preparación

US$/m2

950

1300

1600

2200

27%

TC

US$/t Conc

66,4

83

108

129,6

20%

RC

¢US$/lb

6,64

8,3

10,8

12,96

20%

Figura N° 15: Distribuciones de Precios, Costos y Costo de Tratamiento.

Al aplicar el Método de Certidumbre a una valorización tradicional de un modelo de recursos, se determina las reservas extraíbles en función del indicador de certidumbre de la columna mineralizada, que corresponde a la proporción de veces que esta columna genera un beneficio económico positivo. Con la metodología descrita anteriormente, se definió polígonos de explotación con un 90% de certeza para el nivel 1.841, con un 60% de certeza para el nivel 1.625 y con un 50% de certeza para los niveles 1.409 y 1.193 para el plan minero de 140 ktpd.

Altura de Columnas Se adoptó restricciones a los valores mínimo y máximo de la altura de columna económica. El mínimo, equivalente a 100 m, se encuentra condicionado por la restricción geomecánica del halo de seguridad desde la topografía de pit final del Rajo Chuquicamata. El valor máximo, de 400 m, fue establecido en función de estudios de benchmark y experiencias exitosas en faenas mineras con condiciones similares a las que presenta el PMCHS.

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RITMO PRODUCTIVO

El criterio adoptado para determinar la Velocidad de Extracción de mineral en un punto, corresponde a un valor diferenciado según la condición en la que se encuentra la columna respectiva. Así, durante el período de hundimiento, es decir, lo primeros dos años, la velocidad se estableció en un máximo de 0,2 t/m2-día1, período en el que principalmente se realizan faenas de extracción del esponjamiento del mineral socavado del macro bloque. A continuación, y hasta lograr el 25% de la extracción de la columna, la velocidad de extracción máxima se estableció en 0,39 t/m2-año. Se estima que al lograr la extracción del 25% de la columna se produce la conexión del caving a superficie o al material quebrado del nivel superior, según corresponda. Finalmente, para los puntos de extracción conectados, es decir, con una altura de columna extraída superior al 25%, la velocidad de extracción máxima se estableció en 0,60 t/m2-día (ver Tabla N° 3)

1

Para el primer año de explotación, la velocidad de extracción máxima promedio anual (360 días) se estableció en

0,1 t/m2-día, durante el cual se operará un total de 150 días en la extracción del esponjamiento. Esto es equivalente a una velocidad promedio de 0,2 t/m2-día durante el período efectivo de extracción, es decir, los 150 días.

Velocidad de Extracción t/m2‐día

Condición año 1 ‐ año 2

0,20

Altura Columna Extraída < 25%

0,39

25% < Altura Columna Extraída

0,60

Observaciones Durante Hundimiento En régimen

Tabla N° 3: Velocidades de extracción.

En general, estos valores obedecen a estudios de benchmark de experiencias exitosas en faenas mineras de características similares al PMCHS.

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Ramp Up

El Ramp-Up corresponde a un período de incrementos progresivos de producción, es decir, queda definido por el período comprendido entre el inicio de producción de un macro bloque hasta el momento que alcanza su régimen. Para la determinación de estos incrementos se consideraron estudios de benchmark asociados a experiencias exitosas en faenas mineras, cuyas características se asemejan a las condiciones del macizo rocoso y de explotación del PMCHS. Así, se estableció que el crecimiento anual promedio de la producción de un macro bloque durante el ramp up no debe superar las 7.000 tpd. (Ver Figura N°1 6) Incremento Producción Anual Corregida por Factores de Aprendizaje y Producción Diaria para MB Incremento Producción Anual Corregida por Factores de Aprendizaje y Producción Diaria para MB 7.000

25.000

6.000 20.000 5.000 15.000

Incremento Producción tpd

t p d

4.000 3.000

10.000

2.000 5.000 1.000 0

0 0

1

2 Producción Anual

3 Año

4

5

6

Inc.Prod.Corr.x Aprendizaje

Figura N° 16: Incremento Producción Anual y Producción Diaria por Macro Bloque

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Punto de Entrada de la Dilución

El Punto de Entrada de Dilución, corresponde al porcentaje estimado de extracción de la columna de roca, en el cual aparece la primera piedra de material diluyente en el punto de extracción. La condición del primer nivel, respecto de los tres niveles restantes, difiere en la ausencia de material diluyente por sobre la columna in situ donde se ubica el macro bloque, al momento del inicio de la explotación. Se estima que una vez que las columnas de mineral del primer nivel conecten a superficie, es decir, a un 25% de extracción (sin considerar efecto del PA) se comience a producir el derrame de material sin ley desde las paredes del rajo, para alojarse por sobre el bloque de mineral. Ante esta característica se concluye que la dilución del mineral del primer nivel se retardará respecto de la condición de los otros tres niveles, los cuales presentan al inicio de su explotación material diluyente por sobre el macro bloque resultante de la explotación del nivel superior, ya agotado. Estudios de benchmark en faenas de condiciones similares de tipo de roca, indican que el punto de entrada de dilución se encuentra entre un 40% y un 60% de la columna de roca extraída. Para el PMCHS, se ha establecido un 50% como punto de entrada de dilución para el primer nivel y un 40% para los tres niveles restantes. Para la caracterización del material diluyente, se realizó una estimación de las leyes promedio contenidas en un cuerpo definido por la proyección de la subsidencia hasta superficie, con un ángulo de subsidencia de 50°, a una envolvente de explotación definida en la cota 1.550 m.s.n.m. A la cubicación de dicho cuerpo se le descontó la cubicación del cuerpo contenido entre la proyección vertical de la periferia de la envolvente de explotación y la superficie, por corresponder, aproximadamente, al mineral a ser extraído durante la explotación de los niveles sobre dicha (Ver Figura N° 7). Al diferencial de ambas cubicaciones, material que se estimó como el futuro diluyente, se le calcularon las leyes de Cobre (0,1 %), Molibdeno (30 ppm) y

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Arsénico (20 ppm), las que para efectos de planificación minera fueron consideradas como leyes del material diluyente.

Material Diluyente

Material Diluyente Pit Final

Columna Mineralizada

1.550 m.s.n.m

Figura N°17: Material Diluyente

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DISEÑO MINERO Ubicación y Emplazamiento de Infraestructura de Nivel A objeto de cautelar la continuidad operacional de la Infraestructura de Nivel, ante un incremento en el área del polígono de explotación, producto de cambios en las condiciones futuras de precios, que favorezcan los resultados económicos del proyecto, se determinó ubicar esta infraestructura fuera del polígono de reservas generado a partir de un indicador de certidumbre2 equivalente al 25%.

500 m.

Proyección Subsidencia Global

Polígono con 25% de Certeza

Figura N° 18: Infraestructura Nivel 1.

A modo de ejemplo, en la Figura N° 8 se observa, en color rojo, el polígono de explotación con un 90% de certeza, el cual define las reservas extraíbles en el nivel, bajo las condiciones de evaluación de reservas del proyecto. La línea gris indica el contorno del polígono obtenido con (2 Para una descripción del Indicador de Certidumbre, ver punto 4.2 de este documento.) Un 25% de certeza que, en conjunto con las restricciones geomecánicas descritas en el punto 3.5 de este documento, limita la ubicación de la Infraestructura de Nivel.

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Barrios Cívicos y Talleres

Dado que la secuencia de explotación y agotamiento de las reservas de un nivel, con inicio en el centro del cuerpo y crecimiento en direcciones opuestas norte-sur, favorece el distanciamiento progresivo entre las áreas en producción de un nivel a partir del centro de éste, y a objeto de minimizar la distancia entre estas áreas y el Barrio Cívico y Talleres de Mantenimiento de Equipos, se determinó la configuración de la infraestructura de nivel con dos barrios cívicos y dos talleres de mantenimiento de equipos, uno norte y otro sur, ubicados en función del centro de masa de las áreas de producción configuradas al norte y sur del eje central del polígono de explotación. (Ver Figura N° 9).

Figura N° 9: Distribución Sector de Oficinas y Talleres.

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ACCESO MINA Acceso y Medio de Transporte Mina

La determinación de la configuración del Acceso Mina, es decir, la infraestructura minera y el medio de transporte del personal a interior mina, fue determinada en función de criterios técnicos y económicos. Los primeros consideraron la evaluación de los parámetros de tiempo de traslado, plazo de construcción, seguridad, flexibilidad para el ingreso de equipos y materiales, flexibilidad en caso de emergencia e impacto ambiental. Desde el punto de vista económico, se utilizó la determinación del valor actualizado de costos de inversión y operación. Ambos criterios fueron condensados en una matriz de evaluación que, en función de ponderadores, entregó la alternativa adecuada para el diseño de proyecto (Rampa / Bus).

Número de Rampas y de Vías en Acceso Mina

La determinación de un total de dos rampas para el Acceso Mina da cumplimiento al Artículo 79° del Decreto N°132/2002 Reglamento de Seguridad Minera, que textualmente indica: “En toda mina de explotación deberán existir, a lo menos, dos labores principales de comunicación con la superficie, ya sean piques, chiflones o socavones, de manera que la interrupción de una de ellas no afecte el tránsito expedito por la otra…..”. Adicionalmente, como criterios específicos del proyecto se estableció evitar eventos de alta congestión en períodos de máxima demanda de esta infraestructura; minimizar el tiempo de traslado en horarios de cambio de turno; otorgar

mayor

holgura

operacional

frente

a emergencias y planes de evacuación de la mina; facilitar el

mantenimiento y reparaciones mayores de los túneles y carpetas, disminuir el riesgo operacional de colisión al eliminar el tránsito en doble sentido y permitir, a través de un acceso expedito, alcanzar altos estándares de productividad en todas las actividades del proceso de producción como de desarrollos mina.

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En conjunto, todos estos criterios configuran el Acceso Mina, con dos rampas paralelas, de dos vías o carriles cada una y tránsito unidireccional. La Figura N° 20 muestra una vista general del Acceso Mina.

Figura N° 20: Vista General Túneles de Acceso Mina.

Trazado y Pendiente Respecto del trazado de las rampas de Acceso Mina, el diseño de proyecto estableció la necesidad de configurar un trazado recto, con una pendiente máxima de 10%, a objeto de facilitar la construcción y mantenimiento de la vía, otorgar mayor seguridad al tránsito de equipo rodante y prolongar la vida útil de los equipos de transporte en general. Adicionalmente, se estableció que el trazado debería minimizar el tiempo de traslado y la cantidad de transbordos en el trayecto del personal desde Calama y conectar lo más próximo posible al Nivel de Producción del Nivel 1. Finalmente, el diseño del Acceso Mina debería, en lo posible, propiciar las sinergias constructivas con otras obras del Proyecto.

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DISEÑO PARA SISTEMA DE TRANSPORTE PRINCIPAL Pendiente Túnel de Transporte Principal Con el propósito de facilitar la construcción de los túneles y las labores de mantenimiento del sistema de transporte principal, se estableció una pendiente máxima para el túnel correa de 15%.

Trazado del Sistema de Transporte Principal Dado que los puntos de transferencia de mineral (chutes), dentro de una sistema de transporte por correas transportadoras, son las áreas más vulnerables y que originan la mayor cantidad de detenciones operacionales, se decidió definir una configuración de Transporte Principal por Correa con la menor cantidad de estaciones de transferencias, y un trazado en línea recta, sin curvas horizontales, de manera que dichos procesos de traspaso se lleven a cabo de manera fluida (en 180°), vale decir, sin cambios de dirección en el flujo de mineral.

Capacidad de Diseño del Sistema de Transporte Principal En vista que el sistema de transporte principal constituye una infraestructura estratégica dentro de la cadena productiva de la mina, cuyas dimensiones de equipos y complejidad de instalaciones, la caracterizan como una infraestructura poco versátil o adaptable ante un eventual y sostenido crecimiento de la producción de la mina, se optó por diseñar una configuración de transporte cuya capacidad instalada posea una holgura de producción de 20.000 tpd en régimen operacional. Lo anterior, redunda que el sistema de transporte principal proyectado para el plan de 140 ktpd es capaz de transportar a régimen 160 ktpd de mineral.

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DISEÑO PARA SISTEMA DE VENTILACIÓN Dimensionamiento de las Vías del Circuito de Ventilación Principal

El dimensionamiento de las vías del circuito de ventilación principal fue realizado a partir del cálculo de secciones económicas, integrando en el análisis los conceptos de velocidad de diseño y velocidad máxima para el aire en estas vías. La velocidad de diseño impone un límite para la operación técnicamente factible del circuito en el largo plazo, mientras que la velocidad máxima para el aire en las vías, asegura la factibilidad técnica en el corto plazo. A partir de este concepto se realiza el cálculo de la capacidad de diseño y máxima de las vías de ventilación que, en conjunto con el perfil de demanda de ventilación de la mina, calculado para toda la vida del proyecto, permite establecer la configuración del circuito en el tiempo, en otras palabras, el número de vías en operación para cada año del proyecto, por tramo del circuito. A partir de esta información y para diferentes combinaciones de secciones y diámetros de las vías de ventilación, se determinan los costos de inversión y de operación del circuito de ventilación principal,

cuyos

resultados

se

analizan

comparativamente a

objeto

de

establecer

la configuración que

represente los mejores resultados económicos para el proyecto. Las velocidades de diseño para piques, chimeneas y galerías de ventilación corresponden a 16 m/s, 16 m/s y 10 m/s, respectivamente; las velocidades máximas utilizadas son 20 m/s, 20 m/s y 12 m/s, respectivamente.

Emplazamiento de Portales Circuito de Inyección Principal A objeto de asegurar la calidad del aire de inyección a la mina, se adoptó como criterio para la identificación de zonas de captación de aire limpio, aquellas donde se asegure que, para los contaminantes presentes en el sector3 , la concentración promedio ponderada de ocho horas no sobrepase, en ningún momento del año, el 50% del Límite Permisible Ponderado estipulado por el DS 594, corregido a la altitud de emplazamiento de la faena. Para proyectar a futuro la concentración de los contaminantes en el área del proyecto, se desarrolló un modelo de dispersión atmosférica de las emisiones de SO2, As, MP10 y SiO2, que se proyecta provendrán de tres principales fuentes de emisión, a saber: la operación de la Fundición Chuquicamata, las faenas mineras que se proyecta en operaciones, de acuerdo al Plan Minero de la División Codelco Norte, y la descarga en superficie del circuito de Página 34 de 41

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extracción principal del Proyecto. En la Figura N° 21 se puede observar se puede observar la disposición, a nivel del suelo, del límite que separa las áreas con aire contaminado y fresco, según el criterio escrito anteriormente, donde la línea roja indica la envolvente 50% del LPP.

3

Los contaminantes identificados en el área de entorno del proyecto y que fueron incluidos en el modelo, corresponden a anhídrido sulfuroso (SO2), polvo respirable de tamaño menor a 10 micrones (MP10), polvo con contenido de sílice libre superior al 30% (SiO2) y arsénico (As).

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Figura N° 22: Zonas de Captación de Aire Limpio

Control de Polvo en el Sistema de Traspaso

Un problema habitual que se origina en el Nivel de Producción, es la contaminación con polvo producto de la descarga del mineral, desde los LHD a los puntos de vaciado.

Generalmente, la solución que aplica a esta

problemática es el control del contaminante en la fuente de origen, a objeto de evitar la extensión del área contaminada al resto del nivel, lo cual se logra con la implementación de sistemas que utilizan el agua como agente depresor del polvo.

Las características particulares del proyecto, hacen prever que el polvo constituye

uno de los principales agentes contaminantes, a lo largo de toda la cadena productiva. A objeto de complementar el control del polvo en el Nivel de Producción, además de la habilitación de sistemas rociadores de agua en los puntos de vaciado, se adoptó como criterio de diseño la interconexión del sistema de traspaso al circuito de ventilación de extracción secundaria, con el propósito de generar un diferencial de presión negativa al interior del pique, respecto del nivel de ventilación, lo que generará un flujo descendente del aire a través de los piques de traspaso, impidiendo la salida de polvo desde el pique hacia el Nivel de Producción y complementando el control del contaminante en la boca del pique.

Esta conexión se logra por medio de la Página 36 de 41

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habilitación de un regulador de aire, en la galería constructiva del sistema de traspaso, la cual conecta a las galerías de ventilación de extracción secundaria.

Control de Contaminantes en Túneles de Acceso Mina y de Transporte Principal La ocurrencia de un incendio al interior de los túneles de acceso y de transporte principal del proyecto, constituye uno de los principales riesgos del proyecto, tanto por la carga de fuego existente en ambos sistemas y la probabilidad cierta de ocurrencia, como por los efectos que un evento de este tipo generaría en los trabajadores, ya que afectaría las principales vías de evacuación del personal. A objeto de minimizar el riesgo de contaminación de la mina ante un evento de este tipo, se determinó que el diseño del circuito de ventilación de esta infraestructura deberá garantizar permanentemente un flujo de salida desde la mina. En este mismo sentido y a objeto de minimizar el riesgo de contaminación de la mina por humos y gases de un eventual incendio que afecte instalaciones en superficie, se determinó que el diseño del circuito de ventilación de las galerías de acceso y de transporte principal, debe mantener permanentemente un flujo de salida de aire a través de los portales. La Figura N° 23 muestra esquemáticamente la distribución de flujos resultante de la aplicación de ambos criterios, en el diseño del circuito de ventilación de esta infraestructura.

Figura N° 23: Circuito de Ventilación de Galerías de Accesos y de Transporte Principal

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Cálculo de requerimientos de ventilación

El cálculo de requerimientos de ventilación, fue realizado en base a criterios de aplicación específica a cada una de las operaciones unitarias de la mina, tanto productivas, como de servicios y apoyo a la producción. A continuación, la resume los principales criterios de cálculo de requerimiento de ventilación utilizados.

Nivel / Área

Criterio

Observaciones

Hundimiento

Dilución de gases post tronadura

90.000 cfm para cada frente de hundimiento (máximo de por cada nivel).

Producción

2,83 m3/hp de LHD (diesel)

35.000 cfm por cada calle/equipo en producción.

Chancado

20 renov./hora

25.000 cfm por sala de chancado en operaciones.

Correa Intermedia

1 m/s con flujo Homotropal *

50.000 cfm por túnel en operación (5,5 x 4,5 m).

Correa Colectora

1 m/s con flujo Homotropal

65.000 cfm por túnel en operación (6,5 x 5,0 m).

Correa de Nivel

1,5 m/s flujo Homo y Antitropal**

130.000 cfm por tramo de túnel, con extracción en estación de transferencia

Stock Subterráneo

1 m/s con flujo Antitropal

205.000 cfm para galerías de correa.

Transporte Principal

2 m/s con flujo Homo y Antitropal

170.000 cfm por cada tramo del circuito.

Accesos Principales

2 m/s con flujo Homo y Antitropal

170.000 cfm por cada tramo del circuito.

Infraestructura

Ver Tabla N° 5

Tabla N° 4 Criterios de cálculo de requerimientos de ventilación, para operaciones unitarias

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* Corresponde a flujo de ventilación en la misma dirección de avance de la correa transportadora. ** Corresponde a flujo de ventilación en dirección contraria al avance de la correa transportadora.

Tipo de Infraestructura

Criterio

Volumen Unit.

Req. Unitario

Cantidad

Req. Total

Renov / hora

m3

cfm

un

cfm

Polvorín

6

3.200

12.000

2

24.000

Petrolera

15

2.500

23.000

3

69.000

SSEE

30

375

7.000

2

14.000

Estacionamiento buses

8

4.000

19.000

1

19.000

Bodega

5

4.000

12.000

1

12.000

Planta Trat. A. S. y Estanque Aceite Usado

8

3.200

16.000

1

16.000

Planta Hormigón

6

4.900

18.000

1

18.000

Planta Shotcrete

6

4.900

18.000

1

18.000

Estanque Almacenamiento Diesel

15

3.200

29.000

1

29.000

Barrio Cívico

10

6.400

38.000

2

76.000

Taller Mantenimiento

8

24.000

113.000

2

226.000

170.000

1

170.000

Red Vial Área Infraestructura Tabla N° 5 Criterios de cálculo de requerimientos de ventilación infraestructura de servicios.

Adicionalmente, al requerimiento calculado a partir de los criterios de operaciones unitarias, se agregó un 20%, como promedio, para cubrir las operaciones de desarrollo y construcción de nueva área del proyecto y un 10% adicional para cubrir las pérdidas o fugas del circuito de ventilación.

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CONCLUCION

Si bien es cierto, este proyecto es muy importante para el país ya que es unos de los proyectos más caros de la corporación del cobre. El proyecto mina Chuquicamata subterránea (pmchs) consta de varias etapas de construcción varias de ellas simultaneas entre si, en la actualidad se ejecutan barias obras tales como las galerías de acceso y transporte los túneles de ventilación y el primer nivel de la mina. En la ejecución de estas obras hay varias falencias una de ellas y la más importante a mi juicio es la calidad de los trabajos que se ejecutan actualmente en el proyecto. Me refiero por ejemplo que la durabilidad de los túneles de accesos y transporte de la mina por lo mínimo es de 50 años.

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BIBLIOGRAFIA CORPORACION DEL COBRE CRITERIOS ESPECÍFICOS DE DISEÑO MSC-ICO-VCPCHS-OOOO-GEN-CDI-290 ESTUDIO DE PREFACTIBILIDAD PROYECTO MINA CHUQUICAMATA SUBTERRANEA

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