Estudio de FlowSim como una herramienta de simulación de flujo gravitacional

Abstract

El Block Caving es un tipo de extracción minera vigente como método para viabilizar la recuperación de cuerpos minerales ubicados a gran profundidad (Chuquicamata subterránea, Grasberg Block Cave, DMLZ). Aunque se han hecho esfuerzos para el entendimiento del fenómeno de extracción que ocurre en el Block Caving, flujo gravitacional, existen todavía interrogantes sobre cuáles son los parámetros que más inciden en su desarrollo. FlowSim es un simulador que modela el comportamiento del flujo gravitacional a través del concepto de autómatas celulares. FlowSim cuenta con la implementación de algunos mecanismos de flujo gravitacional, carta de extracción, rilling y flujo preferencial. Estos parámetros le han concedido al programa buena precisión en la predicción de leyes y dilución, para un alcance temporal de largo y mediano plazo, sin embargo, queda pendiente la precisión para el corto plazo. El trabajo de investigación tiene como objetivo la evaluación y mejora del software FlowSim como herramienta de modelamiento de flujo gravitacional. Se realiza en primera instancia el estudio de las zonas de extracción determinadas por los trazadores ubicados en terreno. Se observa sus principales características y luego se calibra el simulador en base al tonelaje de salida de los trazadores. La evaluación se efectúa contrastando las características que el simulador no toma en cuenta y se plantean metodologías de implementación con el propósito mejorar el simulador. El análisis de las zonas de extracción da como resultado que la uniformidad (Susaeta 2004) y la granulometría tienen un rol importante como parámetros del flujo, sin embargo, la uniformidad tiene mayor preponderancia en el flujo. Mientras el índice de uniformidad de los puntos que componen una batea sean del mismo tipo (uniforme, semiuniforme y aislado) y tengan valores parecidos de tonelaje extraídos de ese tipo (< 5 %), el flujo tiende a desarrollarse de forma regular. Por otro lado, si los puntos analizados presentan más del 60% del tonelaje de extracción aislada siempre ocurrirá flujo irregular. Finalmente, solo cuando el índice de uniformidad sea distinto para los puntos de extracción en análisis la granulometría incidirá siginificativamente. El análisis de altura de extracción y altura de posicionamiento de los trazadores da como resultado la contracción del diámetro de las zonas de extracción, para los trazadores ubicados por sobre los 50 m del nivel de hundimiento. El diámetro de la zona de extracción pasa de 36m a 22 m desde los 50 m. Esta característica observada difiere de lo reproducido en la simulación de FlowSim. La calibración muestra un error de predicción del tonelaje de extracción de los trazadores de 16 kton, no obstante, las replicas muestran formas similares de las zonas de extracción reales y emuladas. En base al hallazgo de contracción del diámetro de la zona de extracción obtenida, se plantea la implementación del cave back y el efecto de porosidad variable en altura. Mientras que la implementación del cave back se basa en observación de terreno; la porosidad variable en altura tiene su justificación debido al fenómeno de fragmentación secundaria, fenómeno que disminuye la granulometría durante el proceso de extracción. Ya que se observa del análisis de las zonas de extracción generada por los trazadores que, la granulometría pasa a ser la variable principal del flujo cuando la uniformidad de los puntos de una batea difieren (>5%), la implementación de la porosidad en altura tiene plena justificación. La implementación de estos mecanismos complementará los buenos resultados del simulador y de esta forma ayudará al aporte de FlowSim sobre el modelamiento del flujo gravitacional.