Las peculiaridades de cada yacimiento minero en el mundo siguen siendo un reto para la ingeniería geológica y minera. La meta es definir un modelo geológico que identifique con precisión el comportamiento horizontal y vertical de las zonas mineralizadas, y así diseñar la arquitectura de explotación más idónea para optimizar los costos de producción y maximizar las utilidades.

En tal sentido, el objetivo principal de los modelos geológicos es la estimación de reservas de un depósito mineral y pueden ser diseñados con métodos clásicos o modernos. Los modelos geológicos tienen impacto directo en las operaciones, la clasificación de recursos, la definición del cut-off, la proyección del ciclo de vida de la mina y otros datos. Así mismo mediante la interpretación geológica del cuerpo mineralizado y la simulación previa de la explotación, se ve si son económicamente rentables o no las operaciones.

Características geológicas del yacimiento Cáceres del Perú

La mineralización está conformada por calcopirita, marmatita, galena, molibdenita, pirrotita y, de manera ocasional, bornita. Se encuentra siempre asociada a granates crema y color café. A nivel estructural, la mineralización se encuentra controlada por estructuras andinas de 330° y antiandinas de 40°, que forman bolsonadas con alto valor de cobre. A nivel metalúrgico, se encuentra dentro de la franja XX de pórfidos de Cu-Mo (Au), skarn de Pb-Zn-Cu (Ag) y depósitos polimetálicos relacionados con intrusiones del mioceno.

Alternativas de planeamiento y métodos de explotación

Para examinar distintas opciones de planeamiento variando que permitan una operación sencilla, flexible, rápida y económica en la operación minera, se debe escoger aquella cuya implementación aporte cambios sustanciales en los procesos de control y operación, con tendencia a incrementar la eficiencia y la productividad. Por lo tanto, es necesaria una exposición geológica clara, a partir de un modelamiento geométrico matemático de corto, mediano y largo plazo, que garantice la sostenibilidad de la producción extractiva en cantidad y calidad.

En esa línea, hoy existen dos grandes métodos de explotación: de tipo cielo abierto y subterráneo, con submétodos para cada uno. Sin embargo, el paradigma de aferrarse al guion de cualquier diseño tradicional conlleva altos costos en preparación y desarrollo, lo que afecta la productividad de las unidades mineras, reflejado en los indicadores claves de rendimiento (KPI, por sus siglas en inglés) y uno de los más importantes, toneladas de ganga extraída por cada tonelada de mena producida.

Situación del yacimiento minero de Cáceres del Perú

El yacimiento de Cáceres del Perú está formado en un ambiente metamórfico de contacto carbonatado. Está compuesto sobre todo por calizas y se registró la presencia de diques volcánicos andesíticos que forman un macizo rocoso con un rock mass rating (RMR) promedio de 55, lo que garantiza el autosostenimiento. También existen dos sistemas estructurales principales que se interceptan de manera perpendicular y forman bolsonadas amorfas con dimensiones de hasta 60 metros de persistencia por 20 metros de potencia, con leyes de hasta 9 % en Cu y con buzamientos verticales.

El estudio en relación con el yacimiento minero del distrito de Cáceres del Perú, definido como skarn polimetálico, surge a partir de la complejidad de este tipo de yacimientos, por su comportamiento tridimensional errático, bolsonadas amorfas y la no profundización continua. También influyó la falta de un método de explotación acorde con las características del yacimiento y los bajos parámetros innovadores de ingeniería, que no permiten optimizar los costos ni maximizar las ganancias.

Estos aspectos se traducen en un gran desafío ingenieril, para hacer sostenible la operación y garantizar un crecimiento constante en términos de producción. Así, surge la necesidad de innovar un método de explotación híbrido denominado Shirinkage/CR, que consiste en ejecutar galerías a lo largo de la estructura mineralizada, bypass en cada bolsonada y ventanas que posteriormente servirán para la extracción. La integración de niveles se realiza a través de las zonas de estrangulación para garantizar que las chimeneas se mantengan durante toda la explotación, las cuales sirven como accesos, ventilación y para la instalación de servicios. La etapa de tajeo se realiza mediante rebanadas horizontales ascendentes, extrayendo solo el esponjamiento hasta llegar al nivel superior. El sostenimiento utilizado es perno y malla a modo de guarda cabeza, así como un posterior relleno detrítico del caserón para mitigar los esfuerzos naturales. Esta aplicación permitió el incremento de la producción en más del 300% en los dos últimos años. Resultados que demuestran que se pueden romper paradigmas en cuanto a métodos de explotación, lo que no solo contribuye de manera local, sino también a la industria minera global.

¿Cuándo elegir un método de explotación híbrido?

En el Perú, la minería subterránea puede ser convencional o mecanizada. Sin embargo, no se trata de mecanizar por mecanizar una mina, sino más bien de sincronizar la innovación con el modelo geológico y las particularidades de cada unidad minera.

No obstante, el comportamiento errático, tanto en lo horizontal como en lo vertical, provocan que este yacimiento sea muy complejo para diseñar cualquier método tradicional. Por eso, se procede a combinar conceptos de los métodos Shirinkage y Cut and fill, con lo que se ha logrado recuperar el 100 % de cada una de las bolsonadas con menor requerimiento de labores lineales que son costosas de ejecutar. Además, se aplicó un cierre progresivo al rellenar los caserones con material estéril procedente de los desarrollos de los niveles superiores.

Retos ingenieriles al trabajar con yacimientos skarn

El mayor reto que afronta la ingeniería en yacimientos de tipo skarn es lograr entender el comportamiento tridimensional de los cuerpos mineralizados, ya que existe un desface en las proyecciones y trazas de las estructuras, tanto en sentido vertical como horizontal. Por lo tanto, para determinar la forma geométrica de los cuerpos, se requiere de amplia información geológica y más aún para clasificar y cuantificar los recursos.

Así mismo se puede cometer el error de aplicar cualquier método tradicional que funcione de forma operativa. Sin embargo, desde la perspectiva financiera, este proceso es altamente costoso por los desarrollos y la preparación que demanda. Así, se deduce que es necesario innovar un método que se alinee a las peculiaridades de cada yacimiento y garantice la seguridad con avance progresivo en términos de productividad, sin dejar de lado una adecuada integración de los procesos directos e indirectos del ciclo de minado.

Aporte del proyecto a la economía extractiva del Perú

En los resultados cuantitativos podemos apreciar cómo ha ido evolucionando la producción de este proyecto, incrementando la producción en más del 300% en los dos últimos años., adicional a ello se cuenta con reportes semestrales en extranet y en la DAC que corroboran estas cifras.

De igual manera es necesario destacar también el enorme potencial geológico en este sector, ya que la compañía donde se realizó el estudio cuenta con 1500 hectáreas de petitorio minero. En la actualidad, opera en menos de una hectárea, eso sin contar la presencia de otros pequeños productores mineros en la zona. Por lo tanto, si se mantiene el enfoque en una minería sustentable y se cuenta con el capital intelectual idóneo, pronto tendremos un protagonista de la mediana minería en este distrito, que aporte de manera directa e indirecta a la economía peruana.

Metodología empleada en el estudio

La investigación tuvo un enfoque descriptivo cuantitativo, de tipo aplicativo y nivel causal explicativo. La población está constituida por la unidad de producción minera ubicada en el distrito Cáceres del Perú, que comprende una muestra de 4 niveles de explotación con acceso desde superficie, para lo cual se aplicaron ciertos criterios de inclusión.

1. Niveles con cuerpos mineralizados íntegros
2. Potencia de veta mayor a 4 metros
3. Zonas de roca tipo III-A o superior

La recolección de datos se realiza de manera paralela con los mapeos geológicos y la aplicación del método de explotación híbrido Shirinkage /CR. En esta etapa logramos determinar el modelo geológico y entender el comportamiento tridimensional del yacimiento, así mismo rediseñar la arquitectura de la mina con lo cual es posible analizar resultados históricos y demostrar el crecimiento de la producción de manera sostenible y ascendente.

Resultados y conclusiones de la investigación

El modelo geológico se caracteriza por la presencia de bolsonadas, que reemplazan a las calizas negras y, en menor medida, a la andesita. Estas bolsonadas se distribuyen de manera irregular y errática en la intersección de los sistemas estructurales andino y antiandino, conectándose con el batolito de la costa a través de fedeers. Esto permite definir un skarn distal, ubicado a aproximadamente 2 km del contacto del batolito de la costa. Los fluidos polimetálicos han migrado a través de las fallas antiandinas, lo que además de sus leyes de Cu, de hasta 9%, contiene valores de Ag y Zn, representando un importante activo no sólo para la compañía minera que opera; sino para la economía extractiva del Perú

En cuanto al método de explotación, se logró migrar de una explotación tradicional empírica, que involucraba excesiva manipulación de material estéril traducido en un alto costo de producción, a un método propio “Shirinkage/CR” que permitió minimizar la extracción de ganga. Así, se aumentó la capacidad extractiva de mena y la productividad en general, incluso por encima del 300%.

Finalmente, se evidenció con claridad que es posible sincronizar la preparación, el desarrollo y la explotación progresiva de manera simultánea, lo que garantiza el retorno de la inversión y las utilidades en menor tiempo. Estos hallazgos representan una ventaja significativa para los inversores del sector minero y un aporte a la industria minera local, regional y global. ¿Has aplicado este método de explotación en las operaciones de tu compañía? Cuéntanos tu experiencia.

Referencias

• Garcia, D., (2020). Selección de método de explotación y su impacto en la productividad en la mina el extraño UEFA Copemina-2019 [Tesis, Universidad Nacional Santiago Antúnez de Mayolo]. 
• Luna, M., (2016). Modificación del método de explotación de corte y relleno ascendente al método de explotación por paneles, para optimizar los costos de producción en el tajo 200 de la Veta Ximena, unidad minera Casapalca [Tesis, Universidad Nacional Micaela Bastidas de Apurímac].
• Orozco, A. (1995). Modelo simplificado de planeamiento de minado a corto plazo.
• Rivera, H. (2019). Elaboración de modelos geológicos, modelamiento a largo y corto plazo. https://repositorio.unap.edu.pe/handle/20.500.14082/14147