Estrategias de Optimización y Planificación en Minería: Cono Flotante y Block Caving

Optimización en Minería a Cielo Abierto: El Método del Cono Flotante

Criterios de Optimización del Cono Flotante

• ¿Cuándo es óptimo? El Cono Flotante es óptimo cuando:
  • Se maximiza el beneficio total (Ingresos - Costos).
  • Se maximiza el Valor Actual Neto (VAN).
  • Se maximiza la extracción a través de la relación estéril/mineral (REM).

Objeciones y Limitaciones del Método del Cono Flotante

1. Pérdida de Combinaciones de Bloques con Ley: Los bloques son revisados individualmente. Un solo bloque de ley puede no justificar su extracción debido a la sobrecarga, pero un conjunto de bloques adyacentes sí podría hacerlo.
2. Desalineación con la Intuición: El método del Cono Flotante no siempre está alineado con la intuición del planificador.
3. El Pit Final es Mayor que el Pit Óptimo: El método solo requiere que el beneficio de un bloque individual y los bloques superiores sea $\geq 0$. Esto puede resultar en la inclusión de bloques de bajo valor, lo que potencialmente disminuye el VAN global.

Planificación y Operación del Método Block Caving

Descripción General del Block Caving

El método Block Caving implica:

• Explicación del concepto.
• Proceso de hundimiento (caving).
• Métodos de extracción (parrilla y LHD).
• Equipos e infraestructura clave: LHD, parrillas, chancadores, correas transportadoras, camiones y trenes.

Planificación y Flujo Gravitacional

La planificación se centra en el control del flujo gravitacional del mineral:

• Conceptos Clave: Elipsoide de extracción, elipsoide en movimiento, tiraje de estiramiento (drawdown).
• Variables de Diseño: Columna de extracción, punto de extracción.
• Fragmentación (Primaria y Secundaria): Se definen los equipos, el tipo de zanjas y el tipo de parrilla a utilizar.
• Velocidad de Extracción.

Mecanismos de Hundimiento (Caving)

El modelo de Laubscher (1994) establece criterios para el hundimiento:

• Laubscher observó que el macizo rocoso (MX) se hunde en función del Radio Hidráulico (RH) y el Rock Mass Rating (RMR), y la relación entre ambos.
• Identificó zonas de Panel Caving, Block Caving y una zona de transición.
• Fórmula del Radio Hidráulico: RH = Área / Perímetro.

Diseño de Puntos de Extracción y Zanjas

La distancia entre zanjas determina el número de zonas de interacción. Las zonas altas del elipsoide creado generalmente no se extraen.

• Laubscher propone distancias específicas entre cada elipsoide y entre zanjas.
• Relación Distancia-Producción: Distancias más pequeñas implican mayor interacción, lo que resulta en mayor producción (tiraje interactivo) y zonas de alta presión.

Control de Fragmentación Secundaria

La fragmentación secundaria es crucial para la viabilidad de la producción:

• La presencia de colgaduras (hang-ups) provoca taponamiento y sobretamaño, afectando la producción.
• El sobretamaño debe tratarse con explosivos.

Velocidad de Quiebre (Vq) vs. Velocidad de Extracción

Existe una interfaz crítica entre la velocidad de quiebre (Vq) y la velocidad de extracción:

• La extracción debe ser en régimen controlado.
• Si la extracción es más lenta que la Vq, puede ocurrir un "efecto pistón" donde la presión del macizo rocoso baja sin control.

Nota: Para el diseño, se utiliza la extracción, no el movimiento del material.

Parámetros Clave en el Diseño de Block Caving

• DTA (Diámetro de Tiraje Aislado): Representa el diámetro máximo que crecerá el tiraje si se extrae de forma aislada.
• HIZ (Altura de Interacción): Altura a la cual ocurre la interacción entre puntos de extracción adyacentes.
• Distancia Crítica: Una distancia entre puntos de extracción cercana a la crítica provoca una interacción que supera la HIZ. Esto puede causar que la roca (RX) se fracture y salga, haciendo que la HIZ sea más pequeña.

Impacto del Diseño de Pilares

Un diseño con pilares más grandes implica:

• Mayor distancia entre puntos de extracción.
• Menos puntos de extracción.
• Mayor abarque de material por punto, debido a la mayor capacidad de los equipos.

Maximización del Valor Actual Neto (VAN)

El VAN se maximiza mediante:

• Extracción interactiva.
• Diseño de malla interactiva.
• Estudios de planificación efectivos.

Recuperación Típica

La recuperación en Block Caving oscila entre el 75% y el 80%, quedando el 20% al 25% del material en los pilares.

Control de Extracción (Draw Control) y Dilución

El Draw Control Factor busca retrasar la dilución. Es fundamental extraer de manera uniforme (tirar parejo) para evitar la entrada prematura de dilución.

• La dilución depende directamente de la zona de movimiento.
• El punto de extracción es el punto más cercano, aunque no siempre sea la mejor opción en términos de ley.

Secuencia de Extracción (Edad de los Pilares)

La secuencia de extracción se puede visualizar por la "edad" de los pilares:

• Primer Pilar: El más viejo en edad de extracción.
• Bloque: Material que se está extrayendo actualmente.
• Triángulo: Material nuevo por extraer.
• Segundo Pilar: Material que aún no ha sido activado (no ha "nacido").

El método de extracción automático (auto) generalmente sigue la secuencia: Del más viejo al más nuevo.