Pepepepe

Universidad de Atacama. Facultad de ingeniería. Dpto. de ingeniería en minas.

Proyecto minero subterráneo

Mina Esperanza

Proyecto minería subterránea Académico: Dr. Jorge Navea Castro Realizado por: Nicolas Alarcón Aróstica Daniel Cantillana Mondaca Francisco Zepeda Castillo Felipe Santander Contreras Copiapó, XX de Julio del 2020

Introducción Chile , un país minero que exporta la mayor cantidad de cobre en el mundo se acostumbra a la explotación de grandes yacimientos mineros mediante rajo abierto (Open pit) , esto radica en su capacidad de producir en masa y costos mínimos , en la actualidad ,según expertos muchos yacimientos comenzarán a ser explotados por métodos subterráneos, como consecuencia del envejecimiento de los depósitos minerales y la mayor profundidad de este, además de aumentar la vida útil de las operaciones mineras y la versatilidad de los métodos para cumplir con las condiciones que la minería de superficie no puede abordar. Esto plantea una serie de desafíos en materia de desarrollo e incorporación de nuevas tecnologías, que permitan mantener la producción, seguridad del personal y cumplimiento con las competencias para enfrentar los desafíos de la extracción por métodos de explotación subterráneos. La compañía minera tiene la Responsabilidad Ambiental y el compromiso con la preservación y cuidado del medio ambiente. Por esta razón que se dio inicio a el proyecto minero Esperanza, el cual se encuentra en una zona cercana a la Ciudad de Antofagasta. La zona donde será situada La esperanza es rica en biodiversidad, por lo que se realizaron estudios detallados de impacto ambiental que permitirán seleccionar las mejores y más modernas tecnologías para minimizar el daño al ecosistema junto con poder lograr las metas económicas y productivas que se tienen establecidas para la vida útil del depósito.

2 Proyecto subterráneo mina Esperanza

Antecedentes generales Mina Esperanza se encuentra localizada en la región de Antofagasta, provincia de El Loa, comuna de Ollagüe, en la dirección Sur-Este de la comuna con bastante cercanía a la frontera con Bolivia. Sus coordenadas U.T.M son 7650112.00 N y 579350.00 E, a continuación, se presenta imagen satelital del sector.

La comuna de Ollagüe se encuentra a 198 Km de Calama, para llegar a la faena se debe ir por la ruta 21, hasta llegar a la localidad de Ollagüe, es ahí donde se debe tomar un camino exclusivo para la faena el cual es de aproximadamente 2.5 Km hasta el acceso de la mina.

3 Proyecto subterráneo mina Esperanza

Clima Las condiciones climáticas del sector son bastante “duras” para las operaciones mineras, con un clima árido -frio y dos estaciones climáticas durante el año, el invierno chileno y las lluvias convectivas estivales, denominadas también como “invierno altiplánico”. El sector posee una fuerte oscilación térmica, que se caracteriza por temperaturas que varían desde los -23°C a 25°C, con vientos que alcanzan en promedio los 60 km/h. Mes T. máx. media (°C) T. mín. media (°C)

Ene Feb

Mar

Abr

May

Jun

Jul

Ago

Sep

Oct

Nov

Dic

Anual

25

24.9 24.4 23.5 22.5 21.9

21.2

22.8

23.5 24.4 24.8 24.9

23.7

7.6

7.8

-14.5

-7.5

-2.8

0.8

6.4

3.6

-4.3

-9.8

6.8

8.9

7.8

Flora y fauna En las cercanías de la mina, en las planicies altiplánicas es fácil observar vicuñas, guanacos, zorros chillos, zorros culpeos, vizcachas y aves como el ñandú y la perdiz de la puna.

Vicuña

Guanaco

4 Proyecto subterráneo mina Esperanza

Cercanos a los cuerpos de aguas se concentran aves como: flamenco de James, flamenco chileno, flamenco andino o parina, gaviota andina, chorlo de la puna, pato juarjual y el aguilucho. También existen numerosas especies de reptiles, anfibios e insectos. Ocasionalmente, se pueden observar algunas especies vegetales como el cachiyuyo, calpiches, cadillo y grama

5 Proyecto subterráneo mina Esperanza

Zorro chillo

Vizcacha

Cadillo

Ñandú

Perdiz de la puna

Calpiche

Geomecánica Se estudiará el macizo rocoso detalladamente para tener un análisis poco errático del comportamiento de este, con la ayuda de modelos clásicos basados en las

6 Proyecto subterráneo mina Esperanza

teorías de la elasticidad y de la plasticidad, con consideración de factores como fracturas, meteorización y el efecto de las voladuras sobre el macizo. Nos referimos a métodos como clasificación RMR de Bieniawski (1989), Q de Barton, análisis de estabilidad (Mathews, Laubsher, Lunder y Pakalnis) que permite estimar las características de la roca y así definir un diseño óptimo de excavaciones. Para obtener las características de la roca se hizo necesario realizar una etapa de recolección de información, que comprendió: registro geológico local, registro geológico a detalle, de la mano de una serie de información necesaria para la clasificación del macizo. Una segunda etapa que comprende la toma de muestras, a fin de realizar una serie de ensayos de laboratorio (ensayos triaxiales). La siguiente etapa, comprende el análisis de la información recolectada; donde se definen la litología del sector, geología estructural, características y condiciones de discontinuidades. Las clasificación geomecánicas permiten estimar parámetros geotécnicos del macizo rocoso y lo que es más importante diseñar sostenimientos para túneles y otras excavaciones subterráneas, se emplean mayoritariamente en la evaluación del sostenimiento de túneles mediante pernos, malla, cerchas o shotcrete o la combinación de algunas. También se ocuparán criterios para evaluar la resistencia del macizo in situ con la aplicación el factor GSI (Geological Strength Index), a través del análisis de discontinuidades y meteorización. Otras clasificaciones importantes a considerar son los modelos que han sido ampliamente desarrollados y aplicados en rocas fracturadas en la actualidad, los criterios de falla de Mohr-Coulomb y Hoek-Brown (Hoek, Brown, 1997) usados como funciones de cedencia y de potencial plástico,  el cual busca describir el comportamiento de terrenos atendiendo condiciones tales como la persistencia y rugosidad de fracturas, de materiales heterogéneos por meteorización diferencial y de diaclasas con relleno. Todos las clasificaciones estimadas servirán para definir las características de la roca desde diferentes punto de vistas, ya que los parámetros en consideración de cada clasificación difieren, es decir RMR considera condición de aguas y Q de Barton no. Finalmente cabe destacar que tendremos el apoyo de softwares como Roc Data, unwedge, examine 2d entre otros.

Estudio de mercado 7 Proyecto subterráneo mina Esperanza

Producción de cobre en Chile Chile es el principal productor de cobre a nivel mundial, siendo líder en el mercado con un 28% de la producción, traducido en 5.787.400 toneladas de cobre al año. En la siguiente tabla se representa el aporte de toneladas de cobre de faenas localizadas en Chile.

Faena Chuquicamata Radomiro Tomic Ministro Hales Salvador Andina El teniente Gaby Escondida Collahuasi Los Pelambres Anglo American Sur El Abra Candelaria Anglo American Norte Zaldívar Cerro Colorado Centinela Quebrada Blanca Lomas Bayas Michilla Spence Centinela Caserones Sierra Gorda Antucoya Andacollo Otros Total Chile

Propietario mayoritario

Miles de Ton

Codelco Codelco Codelco Codelco Codelco Codelco Codelco BHP Glencore & Angloamerican Antofagasta minerals Anglo american Freeport-McMoran Lundin mining Anglo american Antofagasta minerals BHP Antofagasta minerals TECK Glencore Haldeman mining BHP Antofagasta minerals Pan pacific copper KGHM international Antofagasta minerals TECK -

385,3 266,4 151,8 50,6 170,3 459,7 104,1 1.187,8 565,4 375,9 389,2 81,9 111,4 86,3 116,1 71,7 81,1 21,1 78,9 12,5 193,4 195,5 145,5 114,0 71,9 54,0 245,6 5.787,4

Demanda del cobre en el mercado internacional 8 Proyecto subterráneo mina Esperanza

La demanda de cobre ha tenido un alza con el pasar de los años debido al incremento de innovaciones tecnológicas, un ejemplo es el uso antimicrobiano en instalaciones hospitalarias (mercado incipiente que podría desarrollarse enormemente en los próximos años) o la revolución de autos eléctricos, que debido a su fuerte expansión está generando una demanda extra de cobre (podría llegar a 1,2 millones de toneladas hacia 2025). El incremento de la demanda mundial alcanzo el 11,6% anual desde el año 2000 a 2016 (Según un estudio realizado por COCHILCO), donde los países con mayor participación en el consumo mundial de cobre son China, EE.UU y Alemania.

Principales consumidores de cobre 2016 ,Fuente: Wood Mackenzie

El consumo de cobre por sectores de mercado se clasifica en 5, siendo estos los de construcción (alambres, cables, tuberías, productos aleados), consumo general (accesorios, artillería militar y comercial, electrónica, monedas, cierres, entre otros), red eléctrica, maquinaria industrial (equipos y maquinarias, válvulas, accesorios industriales, vehículos e intercambiadores de calor) y transporte (sector automotriz, marítimo, ferroviario y aeronáutico/aeroespacial).

9 Proyecto subterráneo mina Esperanza

Consumo de cobre por sector en porcentaje 2016 ,Fuente: Wood Mackenzie

Proyección del precio del cobre El precio del mineral es un factor importantísimo para cualquier proyecto minero ya que este permite definir la viabilidad económica de este. El precio es un factor de peso a la hora de definir la ley de corte, lo que permite establecer las reservas explotables, tasa de producción y costos de capital & operación.

10 Proyecto subterráneo mina Esperanza

Si el precio del cobre disminuye o incrementa tendrá gran repercusión en lo planificado con anterioridad, es por esto que hacer una correcta proyección es vital para determinar si realizar o no el proyecto según si viabilidad.

Modelo de Holt – Winters Para la proyección del precio del cobre se utilizó el modelo de Holt -Winters. el cual es una técnica estadística que permite pronosticar datos a partir de una serie de tiempo con componentes de tendencia y estacionalidad. Se utilizaron datos históricos del precio del cobre, de los cuales se realizó la previsión, otorgando pesos decrecientes exponencialmente a los datos estimados. Este método considera cuatro variables para los cálculos de la proyección. 𝛼: constante de suavizamiento del promedio de datos 𝛽: Constante de suavizamiento de la tendencia de los datos 𝛾: Constante de suavizamiento de estacionalidad de los datos. L: Longitud de la estacionalidad. Mediante un software gratuito de estadísticas y pronósticos precio de forma rápida y considerando error mínimo.

se determino el

La proyección del precio se realizó con datos obtenidos de COCHILCO, desde el año 1980 a 2019. A continuación, se presentan las constantes de suavizado utilizadas por el software. Constante Alpha

Valor 0.6618

Beta Gamma

0 1

Resultados Se utilizo una longitud estacional igual a 12 (precio anual calculado a partir de los 12 meses), además se indico en el software una proyección para los siguientes 18 años.

11 Proyecto subterráneo mina Esperanza

Proyeccion precio Cu

4.5 4

Precio Cu US/lb

3.5 3 2.5 2 1.5 1

Año Precio historico Cu

Proyeccion de precio CU

Los datos obtenidos se representan con una línea roja y los históricos utilizados para la previsión en color azul.

El precio del cobre se proyecto desde final de 2020 a final de 2037, obteniendo como promedio un precio de 2,38 US/lb. Año 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028

Precio US/lb 2,530766 2,237430 1,981100 1,992819 2,263755 2,479604 2,586204 2,376887 2,517948

Año 2029 2030 2031 2032 2033 2034 2035 2036 2037

Precio US/lb 2,532545 2,726405 2,816747 2,619147 2,315340 2,049885 2,061811 2,341902 2,564956

12 Proyecto subterráneo mina Esperanza

2040

2038

2036

2034

2032

2030

2028

2026

2024

2022

2020

2018

2016

2014

2012

2010

2008

2006

2004

2002

2000

1998

1996

1994

1992

1990

1988

1986

1984

1982

1978

0

1980

0.5

13 Proyecto subterráneo mina Esperanza