Factores Clave en el Diseño y Operación de Minas a Cielo Abierto

I. Parámetros de Equipos y Rendimiento Operativo

A. Dimensionamiento de Equipos

Factores cruciales para el dimensionamiento de equipos mineros:

• Torque: Fuerza de rotación del motor del equipo.
• Rimpull: Fuerza de tracción disponible en las ruedas o cadenas para impulsar el equipo.
• Resistencia a la Rodadura (RR): Fuerza que se opone al movimiento del equipo sobre la superficie.
• Pendiente: Inclinación del terreno que los equipos deben superar o descender.
• Tonelaje: Capacidad de carga o la cantidad de material que el equipo puede manejar.

B. Tiempo de Transporte

Elementos que influyen en la duración de los ciclos de transporte:

• Resistencia a la pendiente: Fuerza adicional requerida para mover el equipo cuesta arriba.
• Resistencia a la rodadura: Oposición al movimiento debido a las condiciones del camino.

C. Velocidades del Equipo

La determinación de las velocidades operativas de los equipos se basa en:

• Curvas Rimpull-Velocidad: Diagramas que relacionan la fuerza de tracción (rimpull) con la velocidad del equipo, indicando las velocidades alcanzables bajo diferentes condiciones de carga y pendiente.
• Influencia de la pendiente: Se consideran tanto pendientes favorables (que ayudan al movimiento) como desfavorables (que lo dificultan).

D. Rendimiento del Equipo

La capacidad de un equipo para cumplir con los objetivos se evalúa según:

• Su aptitud para alcanzar el plan de producción.
• Su adecuación al diseño minero.
• Su desempeño en el perfil de transporte definido.
• Su capacidad para operar eficientemente en las pendientes existentes, entre otros factores.

E. Compatibilidad entre Carguío y Transporte

Aspectos fundamentales para asegurar una operación fluida entre equipos de carguío y transporte:

• Compatibilidad física: Dimensiones y capacidades adecuadas entre los equipos (ej. altura de descarga del camión vs. alcance de la pala).
• Capacidad operativa en faena: Habilidad de los equipos para maniobrar y operar eficientemente en el espacio de trabajo disponible.
• Capacidad para geometrías de diseño: Aptitud de los equipos para transitar y operar en las rampas y bancos según el diseño minero.

II. Diseño Geométrico y Constructivo de la Mina

A. Restricciones en la Construcción de Accesos

Consideraciones para el desarrollo de vías de acceso en la mina:

• Garantizar acceso libre y oportuno, alineado con el plan de producción.
• Cumplir con las restricciones geométricas (ancho, pendiente, radios de giro).
• Asegurar la estabilidad geomecánica de los taludes de los accesos.
• Permitir la extracción completa del material planificado.
• Facilitar la realización de actividades paralelas sin interferencias.

B. Ancho Mínimo de Operación

Se refiere al espacio mínimo requerido para que los equipos de carguío y transporte puedan realizar sus funciones de manera segura y eficiente.

C. Diseño de Bancos

1. Bancos Bajos

Características y consecuencias de operar con bancos de menor altura:

• Mayor seguridad en la operación.
• Mejor control de la desviación en la perforación.
• Menor vibración durante la tronadura.
• Mejor control de la fragmentación de la roca.
• Mayor selectividad del mineral.
• Menor dilución del mineral con el estéril.
• Potencialmente, mayores costos unitarios de perforación y tronadura.

2. Bancos Altos

Ventajas y consideraciones de operar con bancos de mayor altura:

• Mayor rendimiento en las operaciones de carguío y perforación.
• Mayor rendimiento en el transporte (menos cambios de nivel).
• Menor número total de bancos a desarrollar.
• Mayor eficiencia general de los equipos.
• Potencialmente, menores costos unitarios globales.

D. Selección de Fases de Explotación

Criterios para la definición y secuenciación de las fases mineras:

• Debe permitir flexibilidad en la producción para adaptarse a cambios.
• Proporcionar múltiples frentes de trabajo si es necesario.
• Establecer un orden de extracción lógico y eficiente.
• Cumplir con los requerimientos de alimentación a la planta de procesamiento.

E. Diseño del Ancho de Rampas

Factores determinantes para el ancho de las rampas de transporte:

• Debe cumplir con las restricciones dimensionales y operativas de los equipos más grandes que las transitarán.
• Considerar la altura del banco para la seguridad y visibilidad.
• Garantizar la seguridad vial (ej. espacio para bermas, cruces).
• Asegurar la estabilidad geotécnica de los taludes de la rampa.
• Definir los ángulos interrampa adecuados.
• Integrar consideraciones geomecánicas del macizo rocoso.

III. Estrategias Operativas y de Explotación

A. Desfase entre Equipos de Carguío

La separación o desfase necesario entre equipos de carguío en diferentes frentes depende de:

• El largo de la tronadura (extensión del material recién fragmentado).
• La distancia entre la posición de carguío y la berma de transporte o el borde del banco.

B. Esquema de Explotación Cerrado

Un diseño de mina con rampas continuas y un flujo de transporte optimizado (esquema cerrado) puede ofrecer beneficios como:

• Rampa continua que facilita la operación.
• Mayor velocidad promedio de los vehículos de transporte.
• Menor consumo de combustible.
• Mayor vida útil de los neumáticos.
• Menor costo de reparación y mantenimiento de los equipos.
• Posibilidad de operar con menores unidades de transporte para una misma producción.
• Menores costos operativos generales.
• Mayor seguridad en las vías de transporte.

C. Leyes de Corte

1. Comparativa: Ley de Corte Crítica (LCC) vs. Ley de Corte Marginal (LCM)

Ley de Corte Crítica (LCC):

• Se utiliza para generar un inventario de recursos minerales, usualmente representada en una curva tonelaje-ley.
• Permite analizar la sensibilidad del yacimiento ante variaciones en las leyes de corte consideradas críticas para la viabilidad económica.

Ley de Corte Marginal (LCM):

• Define el mineral que, estando dentro del pit final diseñado, se considera marginal (podría ser estéril bajo otros criterios).
• Este material, aunque de baja ley, logra pagar sus propios costos de extracción y procesamiento, generando un beneficio económico adicional en lugar de ser descartado como estéril.

2. Ley de Corte Óptima

Es aquella ley de corte que maximiza el Valor Actual Neto (VAN) del proyecto minero. Su determinación considera el modelo integrado de operaciones, abarcando desde la mina hasta la planta de procesamiento y la refinería (Mina-Planta-Refinería).

3. Leyes de Corte en Equilibrio

Representan un punto de equilibrio entre diferentes leyes de corte aplicables en la operación, cuya definición depende de las limitaciones existentes (ej. capacidad de mina, planta, mercado). Estas leyes están influenciadas por la distribución de leyes del yacimiento y pueden incluir conceptos como la Ley de Corte Mínima (LMC), Ley de Corte de Reproceso (LMR) o Ley de Corte de Rechazo (LRC), cuyas definiciones específicas pueden variar.

IV. Consideraciones Geotécnicas y Estabilidad de Taludes

A. Elementos Clave en el Diseño de la Pendiente del Pozo (Control de Taludes)

Tres elementos principales son cruciales en el diseño de la pendiente global del pozo minero, fundamental para el control de la estabilidad de taludes:

• Geometría del banco y la berma: Define la configuración escalonada del talud, incluyendo la altura y ancho del banco, y el ancho de la berma de seguridad o captación.
• Pendiente entre rampas (ángulo de cara de banco o interrampa): La inclinación de los taludes individuales entre los accesos o rampas.
• Pendiente general del talud (overall slope): La inclinación global del talud desde la cresta hasta el pie del pit final.

La combinación de estos elementos tiene implicaciones directas en factores de influencia geotécnicos (estabilidad, mecanismos de falla), mineros (recuperación de mineral, costos de remoción de estéril) y ambientales (manejo de aguas, restauración). Es importante destacar que, generalmente, un diseño con pendientes más pronunciadas (talud "más grande" o empinado) puede ser económicamente más ventajoso al reducir el movimiento de estéril, mientras que pendientes más suaves (talud "más chico" o tendido) priorizan la seguridad y la estabilidad a largo plazo.