Hundimiento de bloques: ¿una alternativa viable?

Dark tunnel in old uranium mine in Poland
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David Sprott Member Name

Principal e Ingeniero Senior de Minas

Al planificar el desarrollo de una mina nueva o la ampliación de la vida útil de una operación a cielo abierto, los planificadores mineros tienen a mano un método alternativo de minería: el block caving o hundimiento de bloques. Algunos yacimientos son demasiado profundos como para que su explotación sea económica con métodos de minería a cielo abierto o su valor es insuficiente como para justificar otros métodos de minería subterránea convencionales que son más costosos. En las condiciones correctas, las ventajas del hundimiento de bloques o block caving lo convierten en una alternativa cada vez más tenida en cuenta, como es el caso del proyecto KSM de Seabridge.

La minería por hundimiento de bloques es un método de minería subterránea masiva que permite la extracción en masa de grandes depósitos de mineral de ley relativamente baja que tienen una dimensión vertical considerable. En el hundimiento de bloques, una sección de mineral de gran tamaño se socava inicialmente mediante perforación y voladura, lo que crea un enorme techo sin soporte que comienza a derrumbarse bajo su propio peso e inestabilidad. El mineral fracturado se separa y cae dentro de una serie de conos de extracción construidos previamente y entra a túneles excavados debajo del macizo rocoso que se está hundiendo para dar forma a los puntos de extracción.

A medida que muchas minas superficiales agotan sus reservas viables, usando métodos convencionales de minería a cielo abierto, buscan ampliar sus operaciones mediante minería subterránea para continuar la explotación. Los menores costos de operación de la minería subterránea por hundimiento de bloques pueden compararse con los métodos de minería a cielo abierto y convertirla en una alternativa viable para el desarrollo de una mina nueva o para ampliar la vida útil de una mina existente. Los costos de operación de la minería por hundimiento de bloques suelen estar en el orden de una décima parte de lo que cuestan otros métodos de minería subterránea, en gran parte debido a las economías de escala logradas por las tasas de producción que pueden oscilar entre 30 000 y 100 000 toneladas diarias. Además, los costos de perforación y voladura son muy inferiores y no hay costos de relleno.

Otra ventaja clave de un método de minería subterránea como el hundimiento de bloques, en comparación con los métodos de minería a cielo abierto, es la gran reducción en las necesidades de disposición final de residuos en la superficie. A medida que los pits se profundizan, sus razones estéril-mineral suelen aumentar, al igual que la cantidad de estéril que debe disponerse en botaderos que cubren áreas cada vez mayores. La cantidad de estéril generado por métodos subterráneos como el hundimiento de bloques es una fracción de esto, lo que reduce los impactos en suelos superficiales, lo cual es una ventaja clave para la tramitación de permisos.

Factores en la selección de la minería por hundimiento de bloques

  • Una geometría del depósito apta para el método. Esto, en general, significa que la altura y la extensión horizontal de un yacimiento masivo son suficientes para iniciar y propagar el hundimiento natural del macizo rocoso.
  • Características geomecánicas del depósito que son adecuadas como las fracturas de la roca in situ para fomentar la fragmentación durante el proceso de hundimiento, resistencia suficiente del macizo rocoso para dar soporte a largo plazo a los puntos de extracción y a los túneles de excavación y tensiones del terreno manejables.
  • Un valor del mineral que no solo permita cubrir los costos de operación, sino también los costos de capital iniciales que son relativamente altos y los amplios periodos de preproducción, en comparación con la mayoría de los otros métodos. Como mínimo, el valor del mineral debe ser dos a tres veces superior al costo de operación de la faena (explotación, procesamiento, y costos generales y de administración).
  • La aceptación de la alteración de la superficie encima del hundimiento. Esta zona de alteración debe estar contemplada al considerar la infraestructura actual o futura y los aspectos medioambientales.

Evaluación temprana del uso del hundimiento de bloques para un yacimiento

Deben completarse los siguientes pasos en la evaluación de un yacimiento mineral para su explotación mediante hundimiento de bloques:

  1. Aplicar los costos típicos y los valores económicos de corte al modelo de bloques de los recursos y evaluar la geometría resultante y los valores de los bloques en términos del hundimiento de bloques, es decir, tamaño, forma y área de emplazamiento disponible, así como márgenes económicos posibles.
  2. Evaluar los datos geotécnicos disponibles, que pueden ser el índice de calidad de la roca a partir de sondajes exploratorios, la densidad de las diaclasas/fracturas y su orientación, fotos de testigos de perforación y datos de resistencia de la roca.
  3. Emplear una herramienta de software adecuada para evaluar los posibles tamaños y elevaciones de la huella y el valor general del hundimiento in situ.
  4. Ejecutar múltiples análisis de sensibilidad con datos de entrada económicos clave y establecer un intervalo de posibilidades de huellas, tamaños y valores promedio del hundimiento por tonelada.
  5. Realizar un diseño de la mina a nivel de estudio de alcance que incluya el acceso a la huella y su disposición, la infraestructura para el manejo del material y la ventilación de la mina.
  6. Aplicar estimaciones de costos a nivel de alcance para todo el desarrollo y la infraestructura de la mina y elaborar un flujo de caja del proyecto para determinar el valor presente neto y la tasa interna de retorno.

El proceso de evaluación anterior ayudará a guiar los planes de exploración futuros y a comprender cuáles son los principales factores para la explotación de un yacimiento en particular mediante hundimiento de bloques. Si el proyecto supera esta evaluación inicial, entonces pueden elaborarse estudios más detallados a nivel de prefactibilidad y factibilidad. Estos estudios incluirían un diseño más detallado de la mina, modelamiento del hundimiento y programación de los puntos de extracción, modelamiento numérico de las tensiones y evaluaciones de fragmentación.

A medida que las grandes minas a cielo abierto llegan al final de su vida útil, muchas empresas están explorando la factibilidad de hacer la transición a operaciones subterráneas de bajo costo y gran escala. La minería por hundimiento de bloques es el único método subterráneo que puede ofrecer tasas de producción y costos de operación comparables a la minería a cielo abierto. Para las minas nuevas, el hundimiento de bloques ofrece la ventaja adicional de una huella superficial menor con requerimientos considerablemente inferiores de disposición de estéril.

El hundimiento de bloques ha ganado interés en los últimos años, sobre todo, porque sigue disminuyendo el número de yacimientos nuevos cercanos a la superficie que pueden explotarse con métodos a cielo abierto. Esto ha ayudado a aumentar el interés mundial por los métodos de minería subterránea económicos como el hundimiento de bloques, que puede ser una alternativa viable a considerar en la evaluación de proyectos mineros.

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