Implementación de modelos físicos de flujo gravitacional en Block Caving a modelos numéricos utilizando software Esys - Particle

Abstract

Block/Panel Caving es un método masivo de minería subterránea que permite extraer material a un alto ritmo de producción con un bajo costo de operación en comparación a otros métodos subterráneos de extracción, pero que requiere una alta inversión inicial. Este método depende principalmente de la gravedad para romper y mover grandes cantidades de material, esto se realiza por medio de tronadura y fragmentación del material mineralizado, el cual es recuperado mediante puntos de extracción dispuestos en una malla, bajo estructuras llamadas bateas. La extracción va generando un flujo de material, el cual idealmente debe fluir continuamente y libre de obstáculos, para asegurar el cumplimiento de las metas productivas. Durante la extracción de mineral se producen fenómenos que interfieren el flujo de mineral quebrado, uno de ellos son las colgaduras. Para abordar esta problemática se ha recurrido frecuentemente al estudio a escala de laboratorio para dar explicación a dicho fenómeno y de esta manera controlar o predecir futuros eventos que pudiesen ocurrir, con el objeto de programar y mantener estable la producción, pero, aun así, los estudios no pueden cubrir todos los aspectos posibles. Es allí donde se utiliza el modelamiento numérico para complementar y dar explicación a los fenómenos que no son posibles de explicar directamente a través del modelamiento físico. En este trabajo se busca implementar un modelo numérico, basado en los experimentos realizados por Gerson Sotomayor (2016), para el análisis de la formación de colgaduras y las variables que influyen en su formación, esto mediante la utilización del software ESyS-Particle, el cual está basado en la metodología de elementos discretos (DEM). El estudio físico de Sotomayor 2016) por su parte, busca recomendar una malla de extracción para el proyecto Mina Chuquicamata Subterránea (PMCHS) en función de la frecuencia de colgaduras y la recuperación minera. El estudio se basó en la modificación de tres variables: roce (cinético y dinámico), viscosidad y factor de llenado (variable asociada a la generación del modelo), dando como configuración favorable a la dada por roce igual a 0.7, viscosidad igual a 0.8 y factor de llenado igual a 0.9, el cual entrega índices de colgadura en el rango 3.1-19.2 [colg/1000 ton], en comparación al rango 1.3-8.2 [colg/1000 ton] del experimento original. En este sentido ambos estudios coinciden en el uso de una malla 16x20 [m], pero difieren en el uso de una “batea corta” (22 cm) y una “batea larga” (28 cm), siendo la primera la favorecida en este estudio, coincidiendo con las conclusiones de otros autores. Por otra parte, la utilización del software ESyS-Particle no permitió una calibración del modelo debido a la ausencia de factores que favorecen la generación de colgaduras, como la humedad, presencia de finos, la forma irregular de las partículas, entre otras. Pero permite encontrar tendencias que complementan el estudio físico, así como también la medición de otras variables que no son posibles de observar de manera empírica, como lo son la porosidad, la energía cinética del modelo o la vista del modelo por cortes para observar el movimiento de las partículas. Por lo que este software constituye una potencial herramienta de predicción y análisis que complementa a un estudio físico.