Minería subterránea: explorando las ventajas del hundimiento por bloques y por paneles

¿En qué casos resultan apropiados los métodos de hundimiento?

Los métodos de explotación mediante hundimiento son una buena opción para cuerpos mineralizados masivos de baja ley cuando no es viable explotarlos a cielo abierto. Y no se limita únicamente a proyectos mineros completamente nuevos (greenfield). Algunas veces, tiene sentido cambiar el método de explotación cuando una mina ya lleva muchos años en operación.  

Estos son algunos ejemplos en los que estudios de hundimiento pueden aportar valor.

• Operaciones de tajo abierto próximas al cierre. En estos casos, una evaluación de alto nivel de la capacidad de hundimiento y la infraestructura puede identificar el potencial de aplicar métodos de hundimiento subterráneo debajo del tajo.
• Proyectos subterráneos de menor ley. Aquí, el hundimiento por bloques o por paneles puede hacer posible una extracción económicamente viable a gran escala.
• Minas subterráneas agotadas con halos de baja ley. En este caso, los métodos de hundimiento permiten acceder a recursos remanentes cuya explotación antes no resultaba rentable.

Exploremos ahora el método de hundimiento por bloques en minería subterránea.

Entendiendo el método de hundimiento por bloques

El método de hundimiento por bloques es un método sumamente eficiente en minería subterránea. En términos sencillos, el proceso consiste en cortar toda un área por debajo del yacimiento. Esto hace que el mineral de arriba se fragmente y caiga por su propio peso. La gravedad se encarga de hacer el trabajo pesado: fragmentar la roca y ayudar a moverla hacia abajo.

Con el método de hundimiento por bloques, el material fluye desde varios puntos de extracción en toda el área de minado al mismo tiempo. Este enfoque coordinado ayuda a mantener el mineral en constante movimiento al tiempo que limita la cantidad de roca no deseada que se recoge. ¿El resultado? Un método confiable para acceder a grandes yacimientos aprovechando al máximo la gravedad y una cuidadosa planificación.

Una ventaja clave de la "huella" (área física) del hundimiento por bloques, con una relación longitud-altura inferior a 0.5, es su diseño compacto, el cual proporciona flexibilidad a la hora de planificar sistemas críticos, como el manejo de materiales y la ventilación. Al mantener estos sistemas cerca, aunque separados, podemos reducir el riesgo de daños o interrupciones causados por la tensión en los bordes del hundimiento. Esta cuidadosa ubicación permite operaciones más seguras y confiables, y ayuda a gestionar el mantenimiento y los costos de manera más efectiva. A largo plazo, este enfoque facilita las actividades mineras y mejora el desempeño general.

En el sector minero, algunos ejemplos muy conocidos de minas que emplean el método de hundimiento por bloques son los siguientes:

• Northparkes E26 y E48 (mina de oro/cobre/plata en Australia)
• Ridgeway Deeps (mina de oro y cobre en Australia)
• Palabora (mina de cobre en Sudáfrica)
• Finsch (mina de diamantes en Sudáfrica)
• Cadia East (mina de oro y cobre en Australia)

Exploremos ahora el método de hundimiento por paneles en minería subterránea.

Entendiendo el método de hundimiento por paneles

Cuando la economía minera y la geometría del yacimiento comienzan a permitir huellas de mayor extensión, el modelo tradicional de hundimiento por bloques se ve cuestionado Esto se debe a que este método se basa en bloques equidimensionales y una socavación completa. Sin embargo, los distintos cuerpos mineralizados requieren métodos de extracción diferentes, lo cual dio lugar al desarrollo del hundimiento por paneles.

A diferencia del hundimiento por bloques, que extrae grandes bloques de roca en una única ubicación, el hundimiento por paneles divide el proceso en paneles más pequeños. Estos paneles se hunden progresivamente, lo que significa que el cuerpo mineralizado no está completamente socavado antes de que comience la producción.

En las minas con hundimiento por paneles, la cantidad de mineral que podemos extraer depende de tres factores principales:

• El ancho del área de explotación
• La altura de la columna de mineral
• Ritmo de avance de socavación

En los métodos de socavación avanzados, el ritmo de avance de esta depende de la velocidad de construcción de los conos de extracción (drawbells), túneles especiales donde se recoge el mineral, y de la longitud del frente de socavación. En el caso de los métodos posteriores a la socavación, este ritmo es determinado principalmente por la velocidad de construcción de los conos de extracción, lo que hace que los hundimientos post-socavación sean más independientes de la geometría del frente de socavación. También es crucial controlar cómo extraemos el mineral. ¿Por qué? Porque nos permite mantener un límite constante en ángulo entre el mineral y la roca estéril. Este enfoque equilibrado nos ayuda a mantener una producción estable y a gestionar los recursos a lo largo del tiempo.

El hundimiento por paneles puede ser un método de extracción sumamente eficiente. Las huellas de mayor extensión también permiten un mayor número de frentes de hundimiento. Un buen ejemplo de este concepto de fábrica de roca es la mina Grasberg Block Cave (GBC), en Papua (Indonesia). GBC ha sido capaz de alcanzar ritmos de producción de 150 000 toneladas al día de forma constante desde que alcanzó su plena producción en el 2023.

Otros ejemplos de minas que emplean el método de hundimiento por paneles son:

• Henderson (mina de molibdeno en EE. UU.)
• El Teniente (mina de cobre en Chile)
• Grasberg Block Cave (mina de cobre/oro en Indonesia)
• DMLZ (mina de cobre/oro en Indonesia)

Variantes del método: opciones especiales del hundimiento por bloques y por paneles

Macrobloques

Los macrobloques constituyen una técnica de hundimiento utilizada en la mina Chuquicamata de Codelco en Chile. Este enfoque brinda al equipo mayor flexibilidad debido a que cada bloque puede planificarse, construirse y operarse de manera autónoma.

Chuquicamata está diseñada para una producción elevada (140 000 toneladas por día). El uso de macrobloques permite aumentar la producción de forma gradual. Además, si un bloque presenta problemas, las operaciones pueden continuar utilizando los demás bloques, lo cual ayuda a mantener una extracción constante con varios hundimientos más pequeños y manejables.

Hundimiento inclinado

El hundimiento inclinado (inclined caving) es un enfoque diferente de explotación subterránea en comparación con el método de hundimiento por bloques. En lugar de disponer los puntos de explotación en un único nivel horizontal, el hundimiento inclinado sitúa puntos de extracción (zonas donde se recoge el mineral) en varios niveles que siguen la pendiente natural del yacimiento. Esta configuración nos permite trabajar con la forma del cuerpo mineralizado. Facilita manejar la forma de fragmentación de la roca y de recolección del mineral.

Cuando se observa el hundimiento inclinado desde un lado, se ven varios niveles apilados unos sobre otros con puntos de extracción repartidos a lo largo de cada uno. Es similar a cómo luce el hundimiento por subniveles en una sección transversal. Pero si se observa el patrón desde arriba, los puntos de extracción se alinean en una cuadrícula regular, muy parecida al hundimiento por bloques.

Esta combinación de diseños ayuda a los operadores mineros a controlar el avance del hundimiento, proporcionando al mismo tiempo un acceso confiable al mineral. El hundimiento inclinado funciona bien en yacimientos que no tienen una forma simple o que están inclinados a ángulos moderados. Ofrece flexibilidad y permite al personal minero adaptarse a las condiciones únicas de la explotación subterránea.

Múltiples métodos para las operaciones de explotación masiva de minas subterráneas 

El proceso técnico necesario para que el método de hundimiento por bloques sea eficaz implica:

• Un análisis detallado del yacimiento
• Modelamiento con software especializado
• Un diseño integrado de las técnicas de extracción

Estos aspectos aplican a configuraciones tanto de paneles como de bloques. Gestionar un proyecto de hundimiento por bloques de principio a fin significa abordar cada etapa con precisión, desde el modelamiento de recursos y el análisis geomecánico hasta el diseño del manejo de materiales y la planificación operacional constante.

Trabajar con un equipo experimentado de consultoría minera puede aportar una visión amplia a estos proyectos. Nos basamos en las lecciones aprendidas de numerosas minas y regiones, y no en la experiencia de una sola operación. Esta exposición más amplia permite elaborar estudios de factibilidad más sólidos y adaptables, y abarca aspectos desafiantes como el modelamiento de costos, la estabilidad estructural, la ventilación y la dinámica del flujo de mineral. Se trata de ámbitos que a menudo pueden poner a prueba las capacidades de los equipos de trabajo internos.