Extracción Minera: Métodos, Conceptos Clave y Estimación de Reservas

El Proceso General de Extracción Minera

El objetivo principal de este proceso es extraer la porción mineralizada (yacimiento) del macizo rocoso y transportarla a la planta de tratamiento. Para lograrlo, es necesario fragmentar la roca para que pueda ser removida de su posición original, un proceso conocido como arranque. Luego, se carga y transporta el material para depositarlo fuera de la mina como material suelto con una granulometría manejable, de manera eficiente y segura.

La relación Estéril / Mineral define el Coeficiente de Destape, también conocido como Radio de Destape. Este coeficiente puede variar significativamente entre yacimientos, pero siempre condiciona la viabilidad económica de las explotaciones y, por ende, la profundidad alcanzable en la minería de superficie. Estos coeficientes definen relaciones geométricas o económicas que deben considerarse en el diseño y la extracción del mineral.

Coeficientes Económicos Clave

• Coeficiente límite económico: Es la relación máxima de estéril a mineral útil que permite extraer una tonelada o metro cúbico de mineral, manteniendo un beneficio económico mínimo preestablecido. Esto significa que cada unidad de mineral extraída genera un beneficio igual o superior al mínimo aceptable.
• Coeficiente medio económico: Es la relación global entre todo el volumen de estéril y todo el tonelaje de mineral extraído, con un beneficio medio por unidad de mineral.

Organización del Trabajo en la Mina

Para facilitar la extracción del mineral, la zona de trabajo se divide en bloques horizontales o niveles de trabajo. La altura de estos niveles depende del equipo de arranque utilizado. Los niveles de trabajo se subdividen en bloques más pequeños llamados bancos.

Definiciones Importantes

• Banco: Escalón o unidad de explotación donde se realiza el trabajo de extracción de rocas o mineral. Facilita el trabajo de los equipos de perforación, carga y transporte en explotaciones a cielo abierto.
• Berma: Cara superior de un escalón (banco) utilizada como vía de acceso, barrera para detener rocas o material suelto, o para mejorar la estabilidad del talud.
• Barreno: Agujero practicado en la roca para rellenar con explosivo y fragmentarla.

El banco tiene plataformas inferior y superior, borde y aristas. El talud del banco se caracteriza por su ángulo de inclinación con respecto a la superficie horizontal.

Definición de "Método Minero"

Un método minero es un proceso interactivo, tanto temporal como espacial, que permite la explotación minera de un yacimiento mediante un conjunto de sistemas, procesos y máquinas que operan de forma ordenada y repetitiva.

Tipos de Minería

Minería a Cielo Abierto

Se caracteriza por los grandes volúmenes de materiales que se deben mover. La disposición del yacimiento y el recubrimiento de material estéril determinan la relación estéril/mineral. Este parámetro, conocido como "ratio", puede variar entre depósitos y condiciona la viabilidad económica y la profundidad alcanzable.

Minería Hidráulica

Se define como la extracción de minerales en yacimientos formados hidráulicamente o que están bajo el agua. También se refiere a la técnica que utiliza el agua para el arranque o transporte de materiales.

Minería Química

Es un método para extraer minerales solubles mediante la disolución de la roca con un reactivo. El mineral pasa a estado líquido y se transporta a una planta para su precipitación, condensación y concentración.

Minería por Sondeos

La extracción se realiza mediante pozos de perforación, logrando grandes producciones con poco personal y un alto grado de automatización.

Minería Subterránea

La extracción de estéril es mínima, proveniente principalmente de las labores de acceso y preparación. El control del terreno es crucial, variando desde el mantenimiento rígido con pilares hasta el hundimiento controlado del mineral o estéril.

Conceptos Clave en Minería

• Mena: Concentración de mineral susceptible de ser explotada económicamente. Es el mineral de interés del que se extrae el elemento químico deseado.
• Roca de Caja o Ganga: Minerales que acompañan a la mena pero que no tienen interés económico en el momento de la explotación.
• Ley media: Concentración del elemento químico de interés en el yacimiento, expresada en porcentaje, gramos por tonelada (g/t) o onzas por tonelada (oz/t).
• Ley de corte o cut-off: Concentración mínima que debe tener un elemento para ser explotable, cubriendo los costes de extracción, tratamiento y comercialización.
• Todo uno marginal: Producto de la explotación con contenidos ligeramente por debajo de la ley de corte.
• Estéril: Rocas que no contienen mineral o lo contienen en cantidades muy bajas.
• Subproductos: Minerales de interés económico que no son el objeto principal de la explotación.
• Reservas: Cantidad de mineral susceptible de ser explotado, dependiendo de la ley media, ley de corte, condiciones técnicas, medioambientales y mercado.
• Recurso: Cantidad total de mineral existente, incluyendo el que no es explotable por su baja concentración.
• Explotación minera: Proceso para extraer un material natural terrestre con beneficio económico.
• Concentración: Proceso para separar la mena de la ganga.
• Metalurgia extractiva: Procesos para obtener el elemento de interés a partir del todo-uno de mina.
• Metalurgia: Proceso para extraer el metal correspondiente de un mineral metálico.

Estudios Geológicos y Geoquímicos

Los estudios mineralógicos y petrológicos proporcionan información básica sobre los minerales y rocas del yacimiento. Se utilizan técnicas como la microscopía petrográfica, metalográfica, difracción de rayos X y microscopía electrónica.

La geoquímica del yacimiento es crucial para conocer la distribución de los elementos químicos relacionados con la mineralización, definiendo áreas de interés minero y guías de prospección.

Los aspectos geométricos del yacimiento, como su orientación, inclinación y espesor, son fundamentales. Se estudian mediante observación directa o sondeos mecánicos.

Objetivos de la Geología Minera

1. Suministrar datos para visualizar el yacimiento en un modelo o inventario de la cantidad, calidad y distribución espacial del mineral.
2. Aportar conocimiento sobre las rocas para resolver problemas operativos de geotecnia, hidrogeología, vertederos, perforación y sistemas de carga.

Clasificación de Yacimientos

Los yacimientos se pueden clasificar según el ángulo de buzamiento:

• Suaves: Inclinación menor a 10 grados.
• Inclinados: Inclinación entre 10 y 30 grados.
• Fuertemente inclinados: Inclinación entre 30 y 60 grados.
• Verticales: Inclinación mayor a 60 grados.

También se clasifican por profundidad:

• Yacimientos superficiales: Afloran o están a poca profundidad (hasta 30/50 m).
• Yacimientos profundos: Se extienden a profundidades mayores a 50 m.

La potencia del yacimiento indica su espesor.

Estudios Económico-Mineros

Se requieren dos estudios para determinar si una concentración mineral es un yacimiento:

1. Cubicación de reservas: Establecer el tonelaje o volumen del material explotable, ley media, ley de corte y valor económico total de las reservas.
2. Estudio de viabilidad: Analizar los costes de explotación y las expectativas de futuro del valor de la producción. La viabilidad se da cuando los ingresos por producción son iguales a los costes de explotación y tratamiento más el beneficio.

Tipos de Reservas

• Mineral medido (reservas probadas): Información directa de muestreo detallado. El tonelaje real no difiere en más de un 15% del calculado.
• Mineral indicado (reservas probables): Muestreo más disperso con inferencias geológicas.
• Reservas inferidas (reservas posibles): Criterio geológico sobre mediciones directas.
• Reserva base: Incluye las reservas y recursos inferidos que podrían ser extraídos en el futuro.

Estimación de Reservas y Leyes

La estimación de reservas consiste en definir un volumen, aplicar una ley y un peso específico. La fórmula es: T = A x P x PE, donde T es el tonelaje, A es el área, P es la potencia y PE es el peso específico.

La ley media de un sondeo se calcula como: Leymedia = Σ l i x di / Σ di, donde l son las leyes y d son los tramos del sondeo.

La ley media de una sección de un depósito se calcula como: Leymedia = ΣlDDHi x Ai / Σ Ai.

Otro método es el de los polígonos, útil en cuerpos tabulares.

Factores que Afectan la Estimación de Reservas

• Dilución de leyes: Inclusión de material estéril durante la voladura.
• Coeficiente de extracción: Cantidad de mineral extraído en relación con el total.
• Recuperación de metal: Cantidad de metal recuperado durante el procesamiento.

La dilución de leyes se debe a la sobrevoladura, dilución interna y dilución de reemplazo o contacto.

Parámetros del Macizo Rocoso

1. Obtención de parámetros representativos de la roca intacta mediante ensayos de laboratorio e in-situ.
2. Evaluación de la calidad del macizo rocoso para ponderar los parámetros de resistencia.
3. Calibración y ajuste de parámetros durante la operación mediante técnicas de monitoreo y mapeo superficial.

Caracterización del Macizo Rocoso

1. Resistencia de la roca.
2. Grado de fracturación de los macizos rocosos.
3. Resistencia de las discontinuidades.

Clasificaciones Geomecánicas