Análisis de la aplicabilidad de TBM en nivel de producción de minería Block Caving

Abstract

El presente estudio analiza la aplicabilidad de la excavación mecanizada tipo Tunnel Boring Machine (TBM) en la minería subterránea masiva Block Caving. Específicamente, busca determinar las capacidades y limitaciones de la TBM en la construcción de túneles, adaptando el diseño de los niveles de producción a las características de funcionamiento de las TBM, y estimar tiempos y costos de construcción de dichos diseños. La primera etapa de este estudio consiste en la determinación de los parámetros de funcionamiento de las TBM a través de una revisión bibliográfica, la siguiente fase corresponde a la definición y construcción del caso base correspondiente al diseño minero del proyecto Chuquicamata Subterránea explotada por Block Caving, seguido por el planteamiento de 2 casos propuesto en los que se logre adaptar el diseño y la secuencia de la construcción de las calles del nivel de producción a los requerimientos de las TBM, en la tercera etapa se busca estimar los tiempos y costos de la preparación de los macrobloques mediante la realización de una simulación de Montecarlo, luego, en una cuarta etapa se calcula el impacto económico que los diseños tienen sobre el plan de producción basado en los resultados de la simulación, para ello, se toma como referencia el plan de producción de la extracción de cobre del primer nivel del proyecto Chuquicamata Subterránea. Al examinar los diseños propuestos de los niveles de producción y para radios de giro mínimo de la TBM de 40 metros se puede evidenciar que la cantidad de desarrollos por macrobloque aumenta en comparación al caso base levemente en un 6 %. De los resultados obtenidos en las simulaciones para la preparación de los 4 primeros macrobloques de la mina, se puede observar que con respecto al caso base para el Diseño 1 y Diseño 2 se tiene un aumento de los tiempos de preparación de los macrobloques de 4 meses y 2 meses respectivamente, y un aumento de los costos de preparación de 55 MUSD y 54 MUSD respectivamente. El retraso del inicio de la producción producto de los mayores tiempos de preparación se traduce en una disminución en la cantidad de beneficios totales de 142 MUSD y 124 MUSD para el Diseño 1 y Diseño 2 respectivamente. El uso de TBM no descarta las operaciones de la perforación y tronadura, pues solo el 33 % de los desarrollos del nivel de producción pueden ser construidos con TBM debido a la limitante de sus radios de giro actuales. Se requiere de un radio de giro mínimo de 15 metros para la construcción de las zanjas de los puntos de extracción. La TBM provee tiempos de construcción de los túneles notoriamente menores a la perforación y tronadura, sin embargo, esta ventaja no puede ser aprovechada en su totalidad debido a que los niveles deben ser construidos utilizando ambos métodos y existen restricciones de las frentes disponibles para la PyT cuando la TBM está excavando en el mismo macrobloque. Estas interferencias generan retrasos en la construcción de los túneles y por lo tanto en el cronograma global de la preparación de los macrobloques.