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MINERÍA EN CHILE CON FOCO EN EXPLOTACIÓN SUBTERRÁNEA -
ESTRUCTURA Y APLICACIÓN DE NUEVAS TECNOLOGÍAS
Andrzej ZablockiIng. Civil en Minas
Cámara Minera de ChileComisión Innovación y Desarrollo
8 Junio 2021
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AGENDA
- Introducción, Minería en Chile
- Desarrollo Horizontal con P&T y Fortificación
- Carguío y Transporte, Electromovilidad
- Excavación Mecánica de Rocas
- Automatización
- Conclusiones
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PADRE DE MINERÍA DE CHILE
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CARACTERÍSTICAS PARTICULARES DE MINERÍA METÁLICA CHILENA
• “Monometálica”
• 94% de producción Gran Minería
• >50% de Minas son de Rajo Abierto
• < 30% Minería Estatal
• > 50% Desarrollo Minero (Subterr.) con Contratistas
• Transporte de Mineral sin Piques
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RANKING EN PRODUCCIÓN MINERÍA METÁLICA
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ELEMENTOS FUNDAMENTALES DEL MODELO MINERO CHILENO
Codelco
Enami
Minería PrivadaInstitucionalidad
Privada
Institucionalidad Pública
Asociaciones de empresas mineras
Asociaciones de proveedores
Universidades
Sindicatos
Consultoras
Minería Privada;
72%
Codelco; 28%
Industria Pública y Privada 2020
Fuente Cochilco
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MINAS DE COBRE MÁS GRANDES DEL MUNDO
MINA PAÍS PRODUCCIÓN FINA + NOTA
ESCONDIDA CHILE 1,156,000 OP
COLLAHUASI CHILE 629,000 OP
MORENCI USA 445,000 OP
TENIENTE CHILE 443,000 1) UGR
BUENAVISTA PERÚ 432,000 OP
CHUQUI CHILE 401,000 OP. + UGR
KGHM POLONIA 393,000 UGR
ALTAMINA PERÚ 378,000 O.P
CERRO VERDE PERÚ 372,000 OP
GRASBERG INDONESIA 367,000 UGR
Fuente: Kitco, Marzo 2021
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MINERÍA DE COBRE
5,8
2,4 2 1,3 1,250
2
4
6
8
Chile Perú China USA Congo
Mayores ProductoresMln ton
World total 20 MlnChile, Perú, China 48%
Incremento en demanda:50% en 20 años (energía renovable, vehículos eléctricos, crecimiento económico)
Fuente: Trillogy Metals, Copper Alliance 2019
200
87 86 61 530
50
100
150
200
250
Chile Perú Australia Rusia México
Reservas kton
Chile, Australia, Perú, México, Rusia 65%
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9
En 2023 se proyectó triplicar la producción actual subterránea en Chile
( MH,Sur Sur, Collahuasi, Escondida, Pelambres, Los Bronces, Pascua Lama)
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MINING INDUSTRY OPEN PIT VS UNDERGROUND
54%
10% 15% 20% 20%
46%
90% 85% 80% 80%
Coal Copper
Underground
Open pit
Iron Gold Chile Copper
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PRODUCCIÓN DE COBRE EN LAS 15 MINAS MÁS GRANDES DEL MUNDO
Fuente ME
74% 73%
49% 50%
26% 27%
51% 50%
2007 2013 2019 2025f
Chart Title
Rajo abierto Subterránea
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ESTRUCTURA DE LA MINERÍA DEL COBRE EN CHILEMediana minería desde 300 tpd de mineral o hasta 30.000 ton Cu fino por año
Fuente Cochilco
95%
4%
1%
Gran Minería Mediana Minería Pequeña Minería
500.000
(9%)
450.000
(8%)
4.800.000
(83%)
Rajo Abierto
Privada Subterránea
Codelco Subterránea
¹ Sin Chuquicamata Subterránea (producción empieza 3Q 2019.
Exportaciones de Mediana Mineria superan la industria de salmonera, forestal, muebles y vino.
Fuente: Sonami, El Mercurio, A. Zablocki
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DOS MINAS SUBTERRÁNEAS DE COBRE MÁS GRANDES DEL MUNDO
Ítem Mina KGHM-Polonia El Teniente-Chile
Producción Cu fino 393.000 t/año 428.000 t/año
Producción Mineral 30 Mln t/año 48 Mln t/año
Desarrollo Horizontal 13.500 m/mes 2450 m/mes
Método de Expl. Room & Pillar Block Caving
Ley de Cu 1,5% 0,89%
Subproducto Principal Ag: 50 gr/t Molibdeno: 0,020%
Profundidad 1600 ÷ 2200 ~ 2200 m sobrecarga
Fuente: KGHM, Codelco
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DISTRIBUCIÓN DE MINAS POR MÉTODO DE EXPLOTACIÓN EN CHILE
Rebaje por subniveles67%
Hundimiento de bloques
8%
Mixtos12%
Camaras y pilares4% Corte y
relleno9%
Total 37 minas
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Fuente: Newcrest
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“Proyectos e Innovaciones, Revolucionando la Minería”, Codelco
PROYECTO ANDES NORTE
NUEVO NIVEL MINA Diseño y Metodología de Explotación
7 yd3
60 ton
10 yd3
25
.0
60.000 ton/día
Proyecto Andes Norte Nuevo Nivel Mina Seminario Desarrollo Túneles y Galerías para Minería Subterránea
NIVEL DE HUNDIMIENTO
NIVEL DE PRODUCCIÓN
NIVEL VENTILACION
NIVEL DRENAJE
NIVEL TRANSPORTE
• Panel Caving Conv. + PA
• Malla de 34 x 22• Crown Pillar 25 m• Orientación de Calles N25°0• PV en Calles (154 mt)• LHD de 10 yd3
• Camión: 60 Ton• Cruzados E - 0• Descarga a Tolvas de Gruesos
• Cruzados E - 0
• Conexión a Túnel Correa
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SUB LEVEL STOPING - PRINCIPAL
MÉTODO DE ARRANQUE – MEDIANA
MINERÍARADIAL
BANQUEO
1era Etapa
Cargador
CamiónBoomer
Simba
Acuñador
Simba DTH
Cara
Libre
CZ
NPNP
NPNP
GTGT NP
NP
CZ
Mineral
Tronado
Rampa de Acceso
30 m
NIVEL DE
EXTRACCION
NP
NP
2da Etapa
LHD (Control Remoto)
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20
PRODUCCIÓN DE MINERAL DE MEDIANA MINERÍA SUBTERRÁNEA EN CHILE (MLN T/AÑO)
Fuente: A. Zablocki
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5
Carmen Bajo
El Toqui
Florida
Tambillo
Punitaqui
Las Luces
San Geronimo
Minera Cruz
El Peñón
Mantos de la Luna
Andina SLS
Santos
Atacama Kozan
Minera Carola
Alcaparrosa
Candelaria Norte
PUCOBRE
0,5
0,6
0,6
0,7
0,8
0,8
0,9
0,9
0,9
1,2
1,5
1,5
1,7
1,8
1,8
2,0
4,8
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21
MINERÍA DEL ORO - BENCH & FILL
Tendencias hacia RMD (horizontal y vertical)
Aumento de desarrollo con vetas muy angostas
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AGENDA
- Introducción
- Desarollo Horizontal con P&T y Fortificación
- Carguío y Transporte, Electromovilidad
- Excavación Mecánica de Rocas
- Automatización
- Conclusiones
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DESARROLLO HORIZONTAL VS MÉTODO MINERO(METROS AL MES)
Fuente: Codelco, A. Zablocki
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
El PeñonPucobre
Olimp. DamMont Isa
KGHMTTE
GrespergPMCHS
2730
12002900 3000
13500
2150 3250 3600
C&F SLS R&P Bl Caving
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PERFORACIÓN MANUAL VS. DIGITALIZADAComparación
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.
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CASO DE ESTUDIO: KGHM Y EL TENIENTEImplementación del control computarizado en avances horizontales
26
2,8
2,97
2,92
3,2
2,6
2,7
2,8
2,9
3
3,1
3,2
3,3
2012 2013 2014 2015
Metros de avance por disparo, KGHM
Perforación ComputarizadaPerforación convencional
Fuente: KGHM – Polkowice Sieroszowice, Epiroc
3,35
3,54
3,00
3,10
3,20
3,30
3,40
3,50
3,60
Convencional Control Computarizado
Metros de avance por disparo, DET
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EJEMPLO PERFORACIÓN CONVENCIONAL VS COMPUTARIZADA EN CHILE
Minería Subterránea - sobreexcavación
27
ABC Básico (convencional) ABC Regular (computarizado)
Para las mismas condiciones (sección, tipo de roca y explosivos)
Fuente: Salfa, Epiroc
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PERFORACIÓN MANUAL VS. DIGITALIZADA
Ejemplo: Boliden, Mina Garpenberg
Mina Garpenberg- Suecia
Antes Despues
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TIEMPO Y COSTO DE LAS ACTIVIDADES EN EL CICLO
DE DESARROLLO MINERO. IMPORTANCIA DE LA
FORTIFICACIÓN
0
10
20
30
40
50
60
0
2
4
6
8
10
12
14
16
Marcado yPerforación
Carguio deExpl.
Tronadura /Ventilación
Carguío. Fortificación * Limpieza Total
Tiempo promedio(horas efectivas de trabajo, sin F/S equipos)
Costo relativo (Sin F/S de equipos)
* Incluye acuñadura
Tie
mpo,
hrs
Costo
rela
tivo p
or
activid
ad
(Opera
ció
n /
Mate
riale
s)
Fuente: Kenzap
Costo relativo (sin F/S de equipos)
Tiempo promedio (horas efectivas de trabajo, sin F/S equipos)
Sección 4,6m x 4,6m, largo de barreno 4,6m, avance 5,44 m/día
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30
FORTIFICACÓN MECANIZADA, CONTROL DE
INSTALACIÓN DE PERNOS Y MALLA
El operador recibe instrucciones cómo instalar los pernos.
Pernos son instalados en forma correcta según diagrama planificada
Registro de posición exacta (longitud y ángulo, tipo de perno,volumenes etc. para los futuros
análisis.
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MECHANIZACIÓN DE EMPERNADO CON CABLES – APLICACIONES
31
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E RESUMEN…FORTIFICACIÓN CON CABLES
DE ACERO
Fortificación Convencional
• Bajos rendimientos 11 m/hr
• Un operador y su ayudante para la perforación y una cuadrilla de 3 hombres para la instalación de cables (.Total 5)
• Alto nivel de exposición de los trabajadores en zonas inseguras.
• Alto uso de equipos utilitarios para la fortificación, mayor nr. de equipos
• Mayor gasto en la fortificación (24.076 $/ml)
• El valor actualizado de los costos entrego un 10% más que la fortificación mecanizada (14.447.018 USD)
Comparación situación convencional vs mecanizada (cables de 11m)
Fortificación Mecanizada
• Rendimiento promedio 20m/hr y hasta 36m/hr
• Un solo operador y su ayudante para la actividad completa.(Total 2)
• Elimina la exposición de los trabajadores a zonas insegurasprotegidos desde una cabina completamente asegurada.
• Un solo equipo y utilitario solo para cambio de carrete
• Mayor ahorro en el proceso de fortificación con cables, hastaun 22% más baja que la fortificación convencional.
• En cuanto al análisis económico, se tiene un ahorro del 10% alvalor actualizado de los costos (12.886.117 USD)
32
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AGENDA
- Introducción
- Desarollo Horizontal con P&T y Fortificación
- Carguío y Transporte, Electromovilidad
- Excavación Mecánica de Rocas
- Automatización
- Conclusiones
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65t Mine truck
•Load capacity 65 000 kg•11 units, 44 operators•Total cost (TCO) indice 75 -80
40t ADT truck
•Load capacity 39 000 kg•17 units, 68 operators•Total cost (TCO) indice 100
34
PARADIGMA: CAMIONES DE BAJO
PERFIL vs. CONVENCIONALES
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35Fuente: Minera Carola
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ELECTRIFICACIÓN – REVOLUCIÓN SILENCIOSAHighlights
Energy consumption
Conversions
Revolution #1 - ST1030 Battery Conversion
Batteries as a ServiceSeveral contracts signed
36Battery footprint (NewGen)
CAN
FI
KZ
IT
SA
AUS
86%reduction
Noise
80
90
80
70
60
50
40
100
Conversation
MT42 BatteryNoisy restaurant
MT42 DieselLoud radio
Class room
Heat emission
90%Traction
Hydraulic
7%
24V & fans
2%Battery thermal
1%
20%
Energy regen
80%Energy drafter
from battery
CHL
SWE
MXC
CHN
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BATTERY CAPACITY AND PRICE
2010 2015 2020 2025 2030
$/k
Wh
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Cargador Continuo Electrico - Haggloder
38
7HR in working position(Working with MK-A15, customer request)
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HYBRID LHD TEST RESULTS
Item Expected Real
CAPACITY tons/hr ≥ 220 277
MECHANICAL AVAILABILITY ≥ 80 85
PETROL CONSUMPTION lt/hr ≤ 33,0 29,4*1
PETROL CONSUMPTION lt/ton ≤ 0,23 0,136*2
MAINTENANCE COSTS LOWER ?*3
Source: Codelco/Komatsu
1: Ad Blue Costs not considered2: 12-23% lower than corresponding full diesel3: Unexpected problems
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LA NUEVA MINA SUBTERRÁNEA
La reducción típica es del 50% al 80% del
requerimiento de potencia para los
ventiladores.
Costo de ventilación representa hoy aprox.
30% de total de mina.
Minas más profundas: menores
dimensiones de las galerías = mejor
estabilidad y menor costo de fortificación.
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BATTERY ELEICTRIC VEHICLESRango de equipos de producción
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EL. MONORAIL SYSTEM, PARA MINERIA METALICA ?
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70% Less energy
10% More productivity
Minetruck MT42 Battery and Scooptra
LHD & Trucks
BEV benefits
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AGENDA
- Introducción
- Desarollo Horizontal con P&T y Fortificación
- Carguío y Transporte, Electromovilidad
- Excavación Mecánica de Rocas
- Automatización
- Conclusiones
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MECHANICAL ROCK EXCAVATION VS ROCK HARDNESSType of Machines: TBS = Tunnel Boring System, T = Roadheaders
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TYPES OF TBS FOR MINE DEVELOPMENT (FOOTPRINT)Different Cutting Methods
Master Drilling – MTB- Mobile Tunnel Boring
Sandvik – MX650 RMDS
Komatsu (Joy Global) – Rock Header/ DynaMiner
Epiroc Mobile Miner
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MOBILE MINER 22H VS D&B
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PRINCIPALES MÉTODOS PARA DESARROLLO DE
CHIMENEAS SISTEMAS BÁSICOS – CARA LIBRE
EJECUCION MEDIANTE
CORTE MECANICO DE LA ROCAEJECUCION MEDIANTE
SISTEMA CONVENCIONAL
(PERFORACION Y TRONADURA)
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DESAROLLO DE CHIMENEAS – Box/Blindhole boring
49
30deg
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AGENDA
- Introducción
- Desarollo Horizontal con P&T y Fortificación
- Carguío y Transporte, Electromovilidad
- Excavación Mecánica de Rocas
- Automatización y Conclusiones
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Automatización - La Mineria del Futuro
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Por Que Automatizamos? Seguridad/Productividad/Eficiencia
• Aumentar la Seguridad: Conocimiento del ambiente y Procesos mineros remotos y sin ingreso
• Incrementar la Productividad: Consistencia y Previsibilidad
• Aumentar la utilización de los equipos (icl. usodurante las tronaduras)
• Mejorar la Sustentabilidad: Eficiencia energética y de agua y Tecnologia de asistencia de operadores
• Reducir costos: Eliminación de daño a los equipospor errores humanos y Reduccion enmantenimiento (vida útil mas larga)
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SIMBA MULTI MACHINE
Beneficios
• Uno, o dos operadores pueden operar uno o hasta
seis equipos de manera tele remota
• Posibilidad de operar de una sala de operaciones
localizada en superficie u otro lugar remoto
• Mayor productividad
• Incremento en seguridad
• Menor costo de HH
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54
SISTEMA DE MONITOREO
• La solución de telemática Certiq,
recolecta, compara y comunica
información de los equipos.
• Entrega conocimiento detallado de
la flota y una visión general
instantánea son las claves para
mejorar los procesos.
• Información de producción que es
directamente accesible – donde
sea que esté, cuando sea que se
necesite. Se podrá obtener más
del equipo y disfrutar de una
mayor disponibilidad de la flota.
Fuente: Certiq
Puntos de monitoreo
• Horas de operación
• Utilización
• Operación
• Mantenimiento
• Reportes
• Administración
• Alarmas disponibles
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TENDENCIAS TECNOLÓGICAS PARA LA FUTURA MINERÍA SUBTERRÁNEA
Ambiente subterráneo más limpio y seguro
Esencial para menor costo de
ventilación, energía y tasa de
fallas
Trabajando hasta 24 horas,
aumentando productividad y
seguridad. Operando desde
la sala de control o estación móvil
Monitoreo desde la superficie en el
tiempo real.
Entrega nuevas oportunidades de manejo de flotas y
predecir necesidades de
mantención
Solución para la minería continua
sin uso de explosivos.
Operación más segura y más
eficiente
Proyectos Tecnológicos
55
100% Eléctrico Automatización Digitalización Excavación Mecánica
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DESAFÍOS
• Digitalización
• Optimización de Operaciones (Planificación)
• Electromovilidad
• Recuperación de Energía
• Control de Polvo
• Servicios Ajustados a Demanda
• Manejo de Desechos
• Fortificación Rápida
• Excavación Mecánica
Después del Crisis (Pandemia)
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CONCLUSIÓN
• El uso de equipos instrumentados y electromovilidad estánganando apoyo en la industria minera a medida que susbeneficios están quedando en evidencia.
• La historia demuestra cómo el desarrollo tecnológico (demanual a mecanizado y de neumático a hidráulico) puedebrindar mejor eficiencia y reducir costos. Así que ahora eldesafío es, con el cambio a sistemas electrónicamentecontrolados que agregan niveles excepcionales en calidad yelectrificación con grandes ahorros de energía. ¿Qué tan rápidolas minas aprovecharán la ventaja total qué les puede ofrecer?
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Aprender de Historia
Auto a batería en 1852 Camion Autonomo 1972
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MUCHAS GRACIAS
QUIEN NO APRENDE DE LA HISTORIA ESTÁ CONDENADO A REPETIRLA
PARA COMPRENDER EL PRESENTE Y VISUALIZAR EL FUTURO, ES NECESARIO CONOCER EL PASADO
Edmund Burke
Theodore Roosevelt
George Santayana