CONCEPTOS BÁSICOS DE LA SECUENCIA DE EXTRACCIÓN

El diseño de las minas a rajo abierto, tanto desde el punto de vista económico como el de la Ingeniería, resulta ser una actividad sumamente compleja e interesante, la cual requiere del análisis de gran cantidad de información. Siempre existirá una significativa e inevitable incertidumbre respecto de la mayor parte de los parámetros más importantes de considerar.

La vida de una mina a rajo abierto, se extiende generalmente durante varias décadas. Las condiciones de mercado existentes del producto, como es el caso de la oferta y la demanda, no se pueden pronosticar con precisión durante este tipo de extensiones de tiempo. En el último tiempo, se han dado numerosos ejemplos de grandes proyectos mineros nuevos, los cuales se han mantenido almacenados y protegidos antes de introducirlos en el campo de la producción. De la misma forma, podemos observar el caso contrario como el de aquellas minas, las cuales han experimentado grandes expansiones no planificadas debido a que se han dado condiciones económicas mejores que las pronosticadas. Probablemente, pueda resultar costoso y engorroso cuando se trata de trasladar botaderos de estéril, torres televisivas, plantas procesadoras y, algunas veces, pueblos enteros. Además de la incertidumbre económica, muchos parámetros importantes en el área de la ingeniería, también están sujetos a un alto grado de incertidumbre. Estos involucran nuestro conocimiento relativo a las condiciones geotécnicas y geológicas. Dichos parámetros se encuentran inicialmente ocultos y sólo se pueden mostrar a pequeña escala.

El diseño óptimo de una mina a rajo abierto ha sido, durante mucho tiempo, tema de discusión entre los Ingenieros y aquéllos involucrados en el tema de la evaluación de las propiedades mineras (Ref.1). Los avances tecnológicos y en softwares existentes hoy en día, han creado el hardware requerido para hacer del trabajo algo accesible a los ingenieros en planificación. Los elementos claves para lograr un buen diseño, serán alcanzar objetivos económicos razonables en el corto plazo, incorporando gran flexibilidad a fin de adaptarse a cualquier variación económica o física no pronosticada, las cuales sin duda irán surgiendo en el transcurso de la vida operativa.

Antes de intentar realizar un diseño de pit, es necesario primero establecer muy claramente cuáles son los parámetros económicos y los parámetros ingenieriles a considerar. Los parámetros básicos de diseño de ingeniería se discutieron en el Capítulo 1. Los parámetros económicos básicos a ser incluidos, son el ingreso que se generará durante el proceso de explotación del yacimiento, el valor actual neto de las diversas alternativas de la secuencia de extracción, y la tasa retorno en el flujo de caja de todo el proyecto y la recuperación porcentual de la reserva mineral.

2.1.1 Análisis del Límite Final del Pit

La Figura 2.1, muestra la relación entre la profundidad final del pit y el beneficio neto, tomando a modo de ejemplo una simple sección geológica. Si se realizara una excavación relativamente

profunda de 60 metros, el beneficio neto generado sería lejos inferior al beneficio máximo posible. El valor actual del pit, si tuviera que ser excavado sólo hasta alcanzar esa profundidad (60 mts.), de igual forma sería mucho más bajo que el valor óptimo. Sin embargo, la tasa de retorno resultará ser bastante alta por el hecho que sólo involucra una escasa cantidad extracción de estéril1, y los gastos de capital en Planta y equipamiento se podrían minimizar. La recuperación del recurso natural, en caso que se haya concluido el pit hasta este punto, será obviamente baja.

Si el pit tuviera una profundidad de 120 metros, el beneficio generado a partir del yacimiento tendrá un valor máximo y el valor actual también se acercará a la condición óptima. La recuperación del recurso natural no termina con este pit, sin embargo, todo el mineral que puede pagar su propia extracción, ha sido explotado. Desde el punto de vista de la tasa de retorno, el resultado será probablemente no tan bueno como el del pit, el cual tenía sólo 60 metros de profundidad.

Si el pit tuviera una profundidad de 180 metros, el beneficio neto generado y el valor actual neto del yacimiento disminuiría considerablemente, como también la tasa de retorno de todo el proyecto. El único beneficio es que se recuperará una proporción mayor de la reserva total. Algunos podrían afirmar que, si la tasa de retorno para este diseño, la cual recupera completamente el recurso natural, es razonable, entonces todo el yacimiento se deberá extraer hasta alcanzar esta profundidad y así aprovechar de la mejor forma posible un recurso natural limitado.

Entre las estrategias económicas que se han discutido, dos de ellas resultan ser extremistas. Estas son: aquella estrategia referida a la tasa de retorno máxima, la cual ampara la extracción de mineral de alta ley, y aquella estrategia económica de recuperación máxima de la reserva, la cual fomenta la extracción de materiales no económicos utilizando beneficios provenientes de la porción económica del yacimiento.

La otra estrategia discutida, que tiene relación con el diseño del límite final del pit para maximizar el beneficio, ha sido ampliamente usada por la industria, a menudo con algunas modificaciones, tales como el requerimiento de beneficio mínimo para cada volumen de mineral extraído. Los métodos utilizados para el diseño de pits con el objeto de maximizar el beneficio, serán discutidos en este capítulo posteriormente.

Habiendo decidido sobre el límite final del pit, se procede a definir una secuencia de extracción. La Figura 2.1, muestra un ejemplo simple referido al beneficio que podría generarse en caso que el pit fuera excavado hasta alcanzar una profundidad determinada de manera instantánea. Obviamente, esto nunca será posible, y la extracción usualmente se extenderá por varias décadas más. Los cargos en interés, se deben considerar en conjunto con la inversión y el programa de extracción para completar una evaluación económica de cualquier propiedad minera. La secuencia de inversión en la Planta y equipos, junto con la secuencia en la generación de ingresos a medida que el producto se comercializa, definirá el flujo de caja en el tiempo a partir del cual se determinará el valor actual del proyecto.

La Figura 2.2, muestra la relación entre el valor actual y las diversas capacidades del proyecto, involucrando todas éstas el mismo límite final del pit. El aumento en la capacidad del proyecto,

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inversión de capital. Existirá una capacidad óptima del proyecto, y para determinarla, será necesario realizar numerosos estudios económicos y de ingeniería de las posibles alternativas. Aquellas alternativas que dilatan los gastos y generan rápidamente el ingreso máximo, optimizarán el valor actual. Dichas alternativas, cuando son extremas, resultan ser casi siempre poco prácticas, debido a la necesidad de mantener un desarrollo uniforme del pit, y evitar fluctuaciones en cuanto a los requerimientos laborales y de equipamiento.

2.1.2 Programa de Extracción

A continuación, se dan cuatro ejemplos de programas de extracción y stripping. Los dos primeros están referidos a casos extremos, que se han empleado sólo a modo ilustrativo.

a) Método de Razón Estéril Mineral Declinante (Figura 2.3)

Este método requiere de que a medida que cada banco de mineral es extraído, todo el material estéril en dicho banco es extraído hasta el límite del pit. Las ventajas de este método es la disponibilidad de espacio de trabajo operativo, la accesibilidad del mineral al banco subsiguiente, los equipos operan a un solo nivel, y no existe ningún tipo de contaminación proveniente de tronaduras de estéril que pueda afectar el mineral. La gran desventaja es que los costos operativos son máximos durante los primeros años de operación debido a la alta tasa de volúmenes de estéril sobre mineral (razón estéril-mineral)2, la cual tiene como resultado un bajo flujo de caja. Incluso peor, en caso que las condiciones se vayan deteriorando en el tiempo, y ya esté definido el límite del pit, parte del material estéril se habría extraído de manera innecesaria. Ejemplos de esta situación, se han visto en varias operaciones de minas a rajo abierto. En un pequeño yacimiento, este método podría resultar de utilidad por las restricciones de espacio operativo.

b) Método de Razón Estéril Mineral Ascendente (Figura 2.4)

Este método requiere que la extracción de estéril, se realice de tal forma hasta alcanzar el mineral. Las pendientes de las superficies de material estéril son totalmente paralelas al ángulo de la pendiente del pit. Este método, permite un beneficio máximo en los primeros años de operación, y reduce considerablemente el riesgo de inversión en la extracción de estéril para el mineral a ser extraído en el futuro. La desventaja de este método es lo poco práctica que resulta operar en forma simultánea con una gran cantidad de bancos estrechos y apilados. Esta situación resulta en operaciones muy ineficientes entre palas y camiones, dilución de mineral y problemas de seguridad. c) Método de Pendientes de Trabajo (Figura 2.5)

Las pendientes de trabajo de las superficies de estéril son inicialmente muy bajas, pero aumenta a medida que se incrementa la profundidad de la excavación hasta alcanzar un valor equivalente a la pendiente total y el pit llega a su término. Este método, representa una especie de concesión, el cual descarta las condiciones extremas de los dos métodos de extracción de estéril anteriormente señalados. Este es un sistema de extracción para minas a rajo abierto en el cual se dispone de acceso

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para todos los bancos existentes en la mina. Se compara con el sistema cerrado (Extracción en Fases), que se discutirá posteriormente. El factor de control para desarrollar la secuencia de extracción, tiene por objeto ser capaz de lograr los objetivos de producción por parte de las plantas procesadoras. La capacidad de producción de la mina, depende del número y tamaño de las excavadoras disponibles en todo momento. No es una variable continua. Si tenemos dos palas y, luego, compramos una tercera de la misma capacidad, la capacidad productiva aumenta en un 50%. Una vez que se compra una pala, es necesario planificar su operación. No tiene ningún sentido, desde el punto de vista económico, invertir millones de dólares en equipos que no se utilizarán en su totalidad. Se ilustrarán ejemplos detallados del programa de producción posteriormente en este texto.

d) Secuencia de Extracción en Fases (Figura 2.6)

En la práctica real, la mejor secuencia de extracción de estéril de un gran yacimiento, es aquélla en la cual el volumen de extracción de estéril es inicialmente bajo, y se mantiene de esta forma hasta el término de vida de la mina. En Figura 2.6, se muestra una sección transversal a lo largo de una gran mina a rajo abierto, en la que se utiliza este método. Figura 2.6B, es una vista tridimensional de un pit, empleando las cinco fases. (Ref. 2)

Las ventajas de la secuencia en fases son las siguientes:

1) Las razones estéril mineral, son más bajas en los primeros años, lo que resulta en un considerable ventaja en flujo de caja

2) No existe ninguna restricción respecto del límite final del pit, se conserva la flexibilidad del diseño. Si las condiciones económicas cambian, el diseño deberá ajustarse.

3) Las flotas de equipos y laboral pueden alcanzar una capacidad máxima durante un período de tiempo.

4) Los requerimientos en equipamiento y laborales disminuyen de forma gradual hacia el término de vida de la mina, permitiendo así retiros ya programados.

5) Es posible operar en diferentes áreas para la extracción de estéril y de mineral, permitiendo una flexibilidad en la planificación.

6) El número requerido de áreas para la extracción de estéril y de mineral, no es excesivamente grande.

7) Para los grandes yacimientos, las fases de extracción de estéril y de mineral, resultan ser lo suficientemente amplias como para proporcionar operaciones de extracción eficientes.

El ejemplo mostrado en Figura 2.6, es un yacimiento sinclinal volteado con una pared colgante y otra pared de pie. Observe la berma principal situada a la izquierda abajo en Fase 1, extracción de mineral. Esta berma, debería ser de aproximadamente 30 mts. de ancho para así permitir limpiar el derramamiento ocurrido durante la Fase 2, en el área de extracción de estéril causado por tronadura.

el mercado. Como todos saben, los precios han fluctuado considerablemente en los últimos años, y cada cambio importante resulta en una modificación respecto de la ubicación de los límites económicos óptimos del pit. A menudo, resulta difícil y algunas veces imposible cambiar los límites finales del pit en un corto plazo. Al planificar una mina a rajo abierto, es necesario considerar siempre este aspecto, y nada se podrá hacer para prevenir una mayor expansión de la mina si es que las condiciones económicas mejoran, o permitir una reducción del pit si es que las condiciones económicas empeoran sin correr el riesgo de perder parte importante del capital que se ha pre- invertido para la extracción de estéril. En términos de la recuperación económica máxima del recurso, resulta justo señalar que, a pesar de que las condiciones económicas existentes hoy en día no justifican la extracción total de un yacimiento, la práctica ingenieril responsable exige el abandono de la propiedad minera en tales condiciones que se haga accesible a las futuras generaciones.