Docente:

Unidad Nº

Fundamentos de minería a cielo abierto

Diseño y planificación minera

Conceptos generales acerca de limites de explotación, modelo de bloques, diseño operativo y plan de minado.

2

• Ingeniero Civil en Minas

• Julio Iván Bravo Guzmán

LA PLANIFICACIÓN MINERA

El Plan de explotación y el proyecto minero.

Las empresas mineras, desde hace más de un siglo, están obligadas a

presentar a la Autoridad, un proyecto de la explotación a realizar, previamente

al otorgamiento de la concesión y, posteriormente un plan de actividades

anual, como corresponde al concepto de control por parte del Estado o Nación de laconcesión administrativa otorgada, ya que es la verdadera propietaria de la riquezaminera del país.

PERIODO DE DURACIÓN DEL PLAN MINERO

En función de la diferente precisión de los datos y de la escala espacial de los mismos periodos el plan minero a completar de una explotación, grande o pequeña, se descompone en:

PROYECTO - De 15 a 30 Años - Largo plazoPLAN DE PRODUCCION - de 3 a 5 años - Medio plazoPLAN DE LABORES - de 1 Año - Corto plazo

LOS CRITERIOS DE PLANIFICACION Y DISEÑO EN MINERIA

Básicamente se deben establecer los siguientes criterios iniciales para

comenzar a trabajar en un proyecto de explotación de un yacimiento descubierto

o en la ampliación de una mina existente y por tanto también en la elaboración

de los planes anuales o mensuales.

RESERVAS = Función de (Precio, Costes, Beneficios y Rendimientos)

Reservas Tonelaje

RITMO = ───────── = ──────── es el tonelaje anual que se va a extraer.

Vida Año

VIDA = Los años de explotación de las reservas medidas y demostradas o para

el periodo considerado como plan.

EL PLAN MINERO

Puede y debe ser desglosado en períodos trimestrales y mensuales. Debe

corresponder a la parte anual y alícuota del proyecto de explotación a largo plazo o

de la vida de la mina y se descompone, además de temporalmente, en una serie

de programas específicos de actuación, junto a la necesidad de informar

oficialmente de los resultados de las operaciones del ejercicio anterior tanto en

extracciones como en personal, inversiones, seguridad y costes. Estos programas

específicos son los datos a incluir y los resultados a obtener del plan de

actividades (inputs y outputs) y en general vienen obligados por los programas,

informáticos o no, a que obligan las diferentes autonomías que administran las

concesiones mineras en el país o las autoridades mineras en otros países como

pueden ser Ministerios de Minas en Chile.

LA SECUENCIA DE EXPLOTACION,

Es el camino o los pasos que se deben seguir ordenadamente para llegar al

final de la mina.

Un viejo axioma minero, pero no un dogma, establece que debe seguirse

siempre el siguiente camino; " de techo a muro, de arriba a abajo y de

mayor calidad a menos buena".

RITMO Y VIDA

Es uno de los parámetros que influye más claramente en un estudio de

viabilidad. La definición del ritmo o escala de explotación es las toneladas de

mineral extraídas o producidas por año o por hora de trabajo en algunos casos.

Este ritmo viene marcado fundamentalmente por el mercado, que señala la

producción anual susceptible de ser vendida.

CRITERIOS ECONOMICOS DE DISEÑO DE LA EXPLOTACION A CIELO ABIERTO

Contenido mineral: ley media, ley de corte.

Cantidad de reservas explotables, dilución, pérdidas.

Razón estéril mineral (REM).

Costos operativos: minado, procesamiento, etc.

Costos de inversión.

Precios del o los minerales comercializados.

Utilidad de la operación.

RATIO LIMITE ECONOMICO

RLE = Relación máxima de m3 de estéril por tonelada de mineral que es función de la

geometría del yacimiento y de los parámetros geomecánicos que determinan la

seguridad de la operación:

PROFUNDIDAD de la explotación que es función de:

RLE = Ratio límite económico

B = Beneficio esperado

β,α,γ F,P,D = Parámetros geométricos, geotécnicos y económicos.

La profundidad final, a la que se pretende llegar con la mina, es un parámetro

extremadamente importante ya que es la base del diseño de la explotación:

• Para establecer los parámetros geométricos y geomecánicos.

• Para establecer la futura restauración del terreno.

• Para lograr los beneficios deseados.

• Para poder planificar las fases de explotación.• Para aprovechar al máximo el deposito o yacimiento.

Evidentemente ciertos factores técnicos condicionan, no sólo unos ritmos

mínimos por la capacidad de la maquinaria, sino también el incremento de

la producción que no puede ser gradual sino por escalones, especialmente

en el proceso de tratamiento del mineral, donde las unidades de

chancado, molienda y procesamiento tienen unas capacidades críticas

más altas y condicionan el ritmo idóneo de explotación de la mina hasta

poder obligar a una ampliación por módulos añadidos y paralelos.

El concepto de vida de la explotación es el resultado de dividir las

reservas demostradas por el ritmo, y en función de lo enunciado sobre la

dinámica del concepto de las reservas, es también un concepto dinámico.

Horizontes de la Planificación de Minas

• Los horizontes de planificación se definen como una herramienta para

tratar la incertidumbre dentro del proceso minero

• Planificación de largo plazo

• Planificación de mediano plazo

• Planificación de corto plazo

• Como herramienta de aproximación al problema es necesario dividir el

problema a resolver.

Horizontes de Planificación de una Mina Open Pit.

Horizontes y Decisiones

• Planificación de Largo Plazo

• Tamaño

• Vida de la mina

• Reservas Mineras

• Planificación de Mediano Plazo

• Presupuesto de operaciones, generalmente 1 año

• Planificación de Corto Plazo

• Equipos y logística para cumplir con la meta definida en el

presupuesto de operaciones de la mina

Planificación de Largo Plazo• Define

• Envolvente económica

• Método de explotación

• Ritmo de extracción

• Secuencia de explotación

• Leyes de corte

• Se deben incorporar proyectos de mejoras continua con diferentes niveles de análisis de riesgos.

• Entregar la mayor cantidad de información para la toma de decisión al EXCO de manera tal que los

riesgos asociados a un negocio minero sean acotados, medidos y cuantificados ej. Variabilidad del

precio de los comodites, la variación de precios de insumos, capital humano, capital social, etc.

Planificación de Mediano Plazo

• Se encarga de adaptar los modelos que sustentan la planificación de largo plazo.

• Genera planes de producción que permiten orientar y/o conducir la operación a las metas y

objetivos de producción definidas como estrategia en el largo plazo en función de una estrategia

corporativa del negocio de una compañía minera, donde no sólo debe fundamentarse los

parámetros de operación y control de la mina, también debe abarcar los parámetros metalúrgicos

necesarios para lograr los finos de cobre, oro u otros metales que están comprometidos en los

planes que rentabilizan el negocio .

• El resultado de esta planificación es utilizada para continuar y/o analizar las diferentes opciones que

permitan agregar valor al negocios de una mina, generando nuevos proyectos de mejoras continuas

de creación de valor.

Planificación de Corto Plazo (PCP)• En esta instancia de planificación es donde se deben medir a través de un modelo de

control de gestión moderno, los diferentes recursos utilizados en la operación de una

mina, retro alimentando a la operación mina, desde la planificación mina, una

estrategia que disminuya el riesgo de desviaciones de los planes a través de planes

semanales y diarios con sentido del logro con una asertividad de 95% .

• Otro de los roles importante de la PCP, es la recopilación y utilización de la

información operacional de modo de retroalimentar a la planificación de mediano

plazo

• Define indicadores de modo de corregir los modelos que sustentan la planificación.

VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LA PLANIFICACIÓN

Las ventajas Con planificación

Existe una mayor libertad • Se reducen las dudas y los doblespensamientos.

• Se canalizan los limitados recursos hacia un fincomún.

• Se puede prevenir contra las desviaciones ypermite tomar medidas correctoras

Existe una mayor moral • Se tiene una base para una motivaciónparticipada del equipo.

• Se consigue que el equipo sea atraído ytrabaje más de acuerdo hacia los objetivos.

• Sin planificación la gente tiende a enfocarsesobre los defectos o las dificultades,aumentando el malestar interno.

VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LA PLANIFICACIÓN

Las ventajas Con planificación

Es posible • Una base de control para medida de lasdesviaciones.

• Una base para delegar los sub objetivos.• La dirección por excepción y por

objetivos

Es más fácil • Comprender los problemas y baches delcamino.

• Colocar los limitados recursosdisponibles.

• Tener unos criterios para elegir lasalternativas

VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LA PLANIFICACIÓN

Los inconvenientes Con Planificación:

• Puede crearse una fuente deconflictos internos.

• Coloca algunos "secretos" en manosque podrían llegar a ser peligrosas.

• Es difícil formular los objetivos y lasalternativas por escrito y consumetiempo y dinero, además de,posiblemente, tener que emplearlos mejores cerebros.

• Puede reducir el factor de sorpresay la intuición personal

Metodología para encontrar un pit final y estrategia de

fases adecuadas

Por ser inversiones de alta magnitud, los proyectos pasan por etapas de estudioque duran entre dos y tres años. Durante estas etapas de estudio se determinancon cierto nivel de certeza los ingresos y costos de dichos proyectos, tomandodecisiones fundamentales sobre los criterios de diseño que serán integrados encada programación.

La planificación minera es la rama de la minería que optimiza la extracción de losminerales existentes en el yacimiento a explotar, procurando maximizar su valoreconómico en el tiempo. Sin una planificación minera sólida, ninguno de estosmegaproyectos mostraría una rentabilidad probada y, por ende, montos como elanteriormente mencionado nunca serían invertidos

La metodología para hacer planificación minera en rajo abierto más

aceptada en la industria corresponde al algoritmo de pits anidados

[algoritmo de Lerchs & Grossman ]. Este algoritmo se basa en una

optimización que define una serie de pits anidados, los cuales dan una

orientación del tamaño óptimo del rajo y la secuencia de extracción

asociada. Durante las etapas de estudio de estos proyectos, esta

optimización es realizada y luego adaptada para ser viable en la práctica,

generando una secuencia “operativizada” de extracción.

Varias de las decisiones tomadas de aquí en adelante son arbitrarias e irán

variando según el yacimiento en estudio y el experto encargado. Esto hace

que la planificación minera sea más un arte que una ciencia.

METODOLOGÍASe propone una metodología que actúe

como complemento a lo utilizado hoy

en la industria para la definición del pit

final y estrategia de fases. Actualmente

se trabaja con el algoritmo de Lerchs &

Grossman, mejorado por Whittle. La

Figura muestra esquemáti_ camente

los pasos ocupados por esta

metodología:

i. Categorización de recursos, transformando el modelo geológico a un modelo de

bloques.

ii. Generación de pits anidados mediante la variación de un parámetro económico.

iii. Análisis de cubicaciones.

iv. Selección del pit final con base en criterios económicos y estratégicos.v. Diseño de fases con base en un modelo operativo del pit.

Aplicación de la metodología

1. Caracterización del cuerpo mineralizado

a. Dimensionamiento. La Figura muestra las reservas del yacimiento mediante

un sólido tridimensional, el cual fue construido con datos reales utilizando el

software Vulcan.

b. Distribución de ley en el espacio. La Figura presenta la distribución de ley

en el espacio, la cual fue construida con datos reales de un yacimiento

utilizando el software Vulcan.

Recuperación de la Envolvente Económica

Dilución de la Envolvente Económica

Se diseña en función de maximizar la recuperación de mineral potencialmente económico yminimizar la remoción de material estéril.

METODO CIELO ABIERTO

ELECCION DE EXPLOTACION SUBTERRANEA RESPECTO A CIELO ABIERTO

• Condiciones Geológicas, forma, distribución, leyes, etc.

• Disponibilidad de equipos, materiales e insumos.• A fin de decidir sobre rentabilidad de estos dos

métodos se puede emplear la relación del "strippingratio" o relación desbroce.

• La decisión se adopta mediante un análisis económico.• Algunas veces se combina métodos de minería a cielo

abierto con minería subterránea

RELACION CRITICA DE DESBROCE

LA RELACION DE DESBROCE Ó STRIPPING RATIO "SR"

• Es la relación ó cociente de dividir el número detoneladas de desmonte que se extraen para minar unatonelada de mineral.

• R.D. = N° de Ton. Desmonte / N° de Ton. Mineral

• La relación de desbroce se divide en 2:

1. RELACION CRITICA DE DESBROCE (RCD).2. RELACION FINAL DE DESBROCE (RFD) ó

RELACION ECONOMICA DE DESBROCE (RED).•

RELACION CRITICA DE DESBROCE

RELACION CRITICA DE DESBROCE (RCD)

• Indica el punto de equilibrio económico entre el minado a tajoabierto y el subterráneo. Es decir establece la aplicabilidad del límitedel método de explotación superficial también se denomina:

• R.C.D = [Costo/t.ug - Costo/t.op] / Costo/t.wop

• Luego

• Si R.C.D > 1 se opta por cielo abierto.

• Si R.C.D < 1 se opta por subterráneo.

RELACION CRITICA DE DESBROCE

• Ejemplos:

• Primer caso:

• - ug = US$/t 10,00 mineral

• - op = US$/t 2,50 mineral

• - wop = US$/t 1,50 estéril

• - Relación mineral/estéril: 1 : 3,5

• Costos estimados:

• Luego:

• R.C.D = US$ (10.0 - 2.5) / US$ 5.25

• R.C.D =1,43> 1 Por lo tanto se selecciona el método deminado a cielo abierto

RELACION CRITICA DE DESBROCE

• Segundo caso:

• - Relación de minera/estéril = 1 : 7,5

• Luego:

• R.C.D = US$ (10,0 - 2,5) / US$ 11,25

• R.C.D = = 0,66 < 1

• En este caso se selecciona un método de minado

subterráneo.

RELACION CRITICA DE DESBROCE

RELACION LIMITE DE DESBROCE (RLD)

• Esta relación se aplica tan sólo a la superficie última del pit. Es decir la relación que debehaber entre el desmonte y mineral al final de la explotación ó cuando alguna zona del tajoestá siendo agotado.

• Ejemplo :

• Valor recuperable por tonelada de mineral = US$ 11.36

• Costo de producción por toneladas de mineral = US$ 7.76

• Costo de remoción por toneladas de desmonte = US$ 0.70

• Relación Limite de desbroce = 5.14 : 1

RELACION CRITICA DE DESBROCE

RELACION FINAL DE DESBROCE (RFD)

• El costo de producción incluye todos los costos hasta la obtención del metalrefinador menos el costo de desbroce. Si la empresa fija una GANANCIA mínima, seincluye este factor en la fórmula que será

• Ejemplo

• - Valor recuperable por toneladas de mineral = US$ 11.36

• - Costo de producción por toneladas de mineral = US$ 7.76

• - Costo de remoción por toneladas de desmonte = US$ 0.70

• - Utilidad ó ganancia mínima por toneladas mineral = US$ 2.28

• Relación final de desbroce = 1.89 : 1

• Siendo por consiguiente su valor menor que la RLD, de lo contrario no habríaganancia.

Para el correcto diseño de la mina, durante la

investigación geológica, se definirá el yacimiento con

todas sus características litológicas y estructurales para

optimizar la geometría de la mina, planificar las

operaciones, control de la ley mineral; rentabilidad.

PARAMETROS PARA EL DISEÑO

Coeficiente limite económico.

Es la relación máxima de estéril a mineral útil hasta la que puede extraerse una

tonelada o metro cubico de mineral, manteniéndose un beneficio económico mínimo

previamente fijado.

Esto implica que cada unidad de mineral arrancado produce un beneficio igual o

mayor al beneficio, mínimo aceptable.

Coeficiente medio económico.

Es la relación global entre todo el volumen de estéril y todo el tonelaje de mineral

que es extraído con un beneficio medio por unidad de mineral.

Esto implica que ciertas unidades de mineral son arrancadas con un coeficiente bajo,

por tanto dan un alto beneficio económico; parte del cual compensa los gastos de

destape de mineral que se extrae con un coeficiente alto.

CRITERIOS GEOMETRICOS Y OPERATIVOS DE DISEÑO(Coeficientes de destape, relación estéril – mineral)

Ton (Mt) 24.1

Ley media (%) 1.31

Tasa descuento (%) 10%

q (%) 91% 1/(1+Tasa descuento (%))

Costo mina (US$/t) 5

Costo planta (US$/t) 5

RF (US$/t/%) 20 (pcu-sellcu)*22.0462*recupcu

Costo capital (US$/t/d) 15,000

Factor de descuento q% * (1 - q% L̂OM) / (1 - q%)

Beneficio económico (MUS$) 391.8 (RF (US$/t/%)*Ley media (%)-Costo mina (US$/t)-Costo planta (US$/t))*Ton (Mt)

Vida útil ProductividadBeneficio por

año

Factor de

descuento

Flujo de caja

descontadoCapital Captura VAN

(años) (Kt/día) (MUS$) (MUS$) (MUS$) (%) (MUS$)

1 66.1 391.83 0.91 $356.2 $990.9 -448.0% -$634.7

2 33.0 195.91 1.74 $340.0 $495.4 -109.7% -$155.4

3 22.0 130.61 2.49 $324.8 $330.3 -3.9% -$5.5

4 16.5 97.96 3.17 $310.5 $247.7 44.3% $62.8

5 13.2 78.37 3.79 $297.1 $198.2 69.8% $98.9

6 11.0 65.30 4.36 $284.4 $165.1 84.2% $119.3

7 9.4 55.98 4.87 $272.5 $141.6 92.4% $131.0

8 8.3 48.98 5.33 $261.3 $123.9 97.0% $137.4

9 7.3 43.54 5.76 $250.7 $110.1 99.3% $140.6

10 6.6 39.18 6.14 $240.8 $99.1 100.0% $141.7

11 6.0 35.62 6.50 $231.4 $90.1 99.7% $141.3

12 5.5 32.65 6.81 $222.5 $82.6 98.8% $139.9

13 5.1 30.14 7.10 $214.1 $76.2 97.3% $137.9

14 4.7 27.99 7.37 $206.2 $70.8 95.6% $135.4

15 4.4 26.12 7.61 $198.7 $66.1 93.6% $132.6

16 4.1 24.49 7.82 $191.6 $61.9 91.5% $129.7

17 3.9 23.05 8.02 $184.9 $58.3 89.4% $126.6

18 3.7 21.77 8.20 $178.5 $55.0 87.2% $123.5

19 3.5 20.62 8.36 $172.5 $52.2 85.0% $120.4

20 3.3 19.59 8.51 $166.8 $49.5 82.8% $117.2

6,6

100.0%

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Cap

tura

VA

N (

%)

Ritmo de producción (Ktpd)

$141.7

0

20

40

60

80

100

120

140

160

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

VA

N (

MU

S$

)

Ritmo de producción (Ktpd)

Docente:

Unidad Nº

Fundamentos de minería a cielo abierto

Diseño y planificación minera

Conceptos generales acerca de limites de explotación, modelo de bloques, diseño operativo y plan de minado.

2

• Ingeniero Civil en Minas

• Julio Iván Bravo Guzmán