Tronadura y fragmentación: Etapas claves en la eficiencia del proceso minero

Potenciar estos procesos permitirá disminuir los costos posteriores de la cadena productiva, donde aspectos como el conocimiento de la roca y las nuevas tecnologías son clave.

El agotamiento y baja de las leyes de los yacimientos ha implicado un aumento de remoción de estéril, ante lo cual es clave la forma en que éste es tratado, donde etapas como la fragmentación pueden hacer la diferencia.

“El proceso de fragmentación por tronadura busca generar una adecuada distribución de tamaños de roca los cuales pueden ser luego eficientemente cargados, transportados y chancados. En general, una mala fragmentación generará sobrecostos en cada una de las restantes etapas del proceso minero recién mencionadas, pero muy particularmente en el proceso de carguío”, explica Luis Felipe Orellana, profesor del Departamento de Ingeniería de Minas de la Universidad de Chile.

Osvaldo Rojos, académico del Departamento de Minas de la Universidad de Atacama, acota la importancia de lograr una visión de sustentabilidad junto con una sustancial mejora de la producción. “No olvidemos que cada unidad monetaria de inversión en el área de tronadura, nos traerá como consecuencia una considerable disminución de los costos aguas abajo, como carguío, transporte, molienda, etc. Podemos aumentar el costo unitario de la tronadura y obtener una disminución en el monto global, bajando los consumos de energía utilizados en los diferentes procesos y operaciones”, explica el académico.

Milton Tapia, del Departamento de Ingeniería Minas de la Universidad de Antofagasta, hace notar, en tanto, que en la Región de Antofagasta se ubican “yacimientos de cobre de gran volumen, los cuales se conocen como pórfidos cupríferos (como es el caso de Chuquicamata, Escondida y otros); que de acuerdo con su génesis de formación y modelo de yacimientos que siguen -además de una zona de enriquecimiento secundario intermedia-, contribuyen en la práctica a presentar un fuerte bloqueado o diaclasado en profundidad, aspectos que afectan al parámetro de fragmentación de rocas, más aún si se adiciona el efecto agua como un lubricante natural”, indica.

Optimizar el proceso

 

Considerando, entonces, el impacto que tienen la tronadura y fragmentación dentro la cadena productiva, la industria se ha orientado a definir prácticas que permitan elevar la eficiencia.

Es así como Luis Felipe Orellana, menciona que se necesita un adecuado estudio de la relación entre las propiedades geomecánicas de la roca, resistencia, la malla de perforación y sus parámetros, y las características rompedoras de los explosivos. “Es muy importante revelar el proceso de fracturamiento de la roca, en tanto la secuencias en que este ocurre, así como también la influencia de las discontinuidades y heterogeneidades que presenta el macizo rocoso; cómo el macizo reacciona efectivamente a las deformaciones dinámicas que ocurren durante la tronadura es muy importante, y podría ayudar a incrementar la eficiencia del proceso de tronadura”, sostuvo.

Luis Felipe Orellana y Milton Tapia

 

En ese contexto, Eduardo Córdova, académico del Departamento de Ingeniería de Minería de la Universidad Católica, puntualiza que “hay variables presentes en el macizo rocoso (tipo de roca, estructuras, agua) que no son modificables de forma inmediata, por lo que si se quiere aumentar la eficiencia, se pueden buscar mejoras en cuanto al tipo de explosivos empleados, densidades, diagramas de disparo, mejoras en los tiempos del ciclo de perforación y tronadura, incorporación de autonomía al proceso (carguío de explosivos)”.

En cuanto a mejoras aguas abajo, agrega que “el efecto del pre-acondicionamiento con explosivos presenta la capacidad de mejorar el manejo del material en etapas posteriores (chancado), al generar y activar defectos en la matriz interna de la roca. Se deben realizar estudios para analizar este efecto, lo que significa tener la capacidad de comparar material pre-acondicionado y material sin acondicionar, y el consumo de energía asociado a procesar cada tipo de material. Si bien la fragmentación puede ser similar, el efecto de las ondas de la tronadura de pre-acondicionamiento en la matriz interna de la roca puede significar una baja en la energía requerida para disminuir de tamaño el material extraído”.

Condiciones más extremas

 

El avance de la minería subterránea trae aparejado nuevos retos al proceso de tronadura.

Al respecto, Milton Tapia explica que “a mayor profundidad, los macizos rocosos que se explotan se encuentran sometidos a una más elevada presión litostática, por tanto son más compactos y con una mayor densidad in-situ de rocas; en el fondo rocas más duras (zona hipógena) en los yacimientos que se citan, y que en la práctica suele coincidir con zona de minerales sulfurados de cobre”.

Ante yacimientos cada vez más profundos y en roca dura, Luis Felipe Orellana destaca el uso de la tronadura “para el relajamiento de los altos esfuerzos locales, y así minimizar los riesgos asociados a la ocurrencia de estallidos de rocas en el entorno de las excavaciones. No obstante, aun cuando se observan casos exitosos registrados en diversas operaciones subterráneas en Chile y el mundo, es aún incierto cuáles son los mecanismos que controlan la generación de estallidos de rocas, y cómo la tronadura para relajamiento de altos esfuerzos efectivamente impacta en su mitigación. En particular, qué variables geomecánicas realmente concurren y en qué magnitud, el rol de las fallas geológicas como fuentes gatilladoras de actividad sísmica, entre otros aspectos”.

Herramientas de eficiencia

 

Cambios en los modelos de trabajo y en las tecnologías disponibles han permitido mejorar los índices de producción, junto con reducir los factores de riesgo de la operación.

Osvaldo Rojos considera a la innovación como un elemento clave en materia de  competitividad entre las empresas del rubro explosivos, “con la finalidad de reducir y/o poder controlar los riesgos a los cuales estén expuestos las personas, el equipo y el yacimiento”.

Dentro de estos avances menciona la robótica, los equipos autónomos, emulsiones especiales para tiros de producción, los detonadores inalámbricos, todo esto sin dejar de lado la variedad de productos explosivos, plasmas y productos hidratantes utilizados en la fragmentación de roca.

Osvaldo Rojos y Eduardo Córdova.

 

El experto de la UDA señala que, desde el punto de vista de elevar la productividad, los productos inalámbricos y los equipos autónomos “permiten recuperar zonas complicadas de alto riesgo que antes se dejaban sin recuperar. Hoy con estas tecnologías se puede lograr y mejorar también la productividad. En cuanto a los productos especiales, como plasmas e hidratantes, estos nos permiten desarrollar operaciones complejas en las cuales no podemos generar proyecciones de roca ni ondas aéreas”.

Vinculado con lo anterior, Luis Felipe Orellana asevera que “el proceso de carguío de explosivos automatizado permitirá elevar la productividad y reducir los riesgos asociados a la operación en su más amplia definición. El desafío es asegurar no solo el adecuado control del equipo y mayor efectividad en su función, sino que también se desarrolle la infraestructura necesaria que permita la transmisión de la gran cantidad de datos e información generada en cada operación de carguío. En particular, dado que la transmisión de los datos ocurrirá en condiciones adversas de operación. Otro punto crítico es que el manejo de los datos genere metodologías que aseguren análisis y monitoreo en línea por parte de los y las operadores, para que así puedan tomar las mejores decisiones”.

En el caso de la minería a cielo abierto, estima que  el uso de drones con cámaras o sistemas móviles menos complejos, como tablets o el propio celular, permitirán una mejor o más rápida caracterización de las distribuciones de tamaño de las rocas resultantes del proceso de tronadura, a fin de mejorar la eficiencia y minimizar los efectos negativos sobre los procesos posteriores del ciclo minero”.

Mientras que Eduardo Córdova considera que las nuevas innovaciones “probablemente estarán relacionadas con un equipo inteligente que tome decisiones en cuanto al diseño del diagrama de disparo, no en un diseño base, sino basándose en lo que realmente ve en terreno, haciendo un escaneo de la frente a perforar, detectando estructuras, analizando el mejor diagrama de acuerdo con las condiciones de roca, y de esa forma, optimizando la perforación y el carguío de tiros con densidades variables, según las condiciones de terreno”.

“Lo anterior -agrega- está íntimamente relacionado a la seguridad; permite alejar al operador de áreas de riesgo (potencialmente mayores en zonas profundas). En el futuro, existirá un análisis en terreno el cual se realizará en el momento por el equipo de perforación, para implementar programas que mejoren los resultados de perforación, y al mismo tiempo, reduzcan los esfuerzos in-situ implementando un de-stressing en sectores donde sea necesario”.

Su visión es complementada por Milton Tapia, quien destaca la relevancia de “contar con buenos software que permitan monitorear en forma continua y con resoluciones de mejor calidad las pilas de rocas resultantes de un trabajo de tronadura”, junto con incorporar al estudio la calidad de ambas.

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