¿Qué son las expansiones programadas y por qué las necesitamos realmente en las minas a cielo abierto?

Uno de los temas que nunca entendí bien en la universidad fue el concepto de expansiones programadas (también conocidas como fases o recortes) en la minería a cielo abierto. Una y otra vez se nos mostraba un diseño de pozo grande (el pozo final), que luego se dividía en fases más pequeñas (expansiones programadas) y, personalmente, no conseguía entender del todo la razón de ello. Tenía un par de teorías de por qué creía que esto ocurría. La más convincente fue la teoría de la pizza. Sabía que la pizza es más manejable cuando se corta en porciones y tal vez por eso el pozo grande siempre se divide en fases más pequeñas para hacer las cosas más manejables. Pues bien, ¿sería creíble si dijera que este otro compañero de trabajo brillante tardó literalmente 3 minutos en explicarme qué son las expansiones programadas y por qué son cruciales en la minería a cielo abierto? Las cosas nunca habian sido tan claras.

Las expansiones programadas pueden definirse sencillamente como una serie de fases manejables (sí, mi teoría de la pizza casi se le acercaba) que pueden aprovecharse con el equipo minero disponible y que pueden cumplir con las limitaciones geotécnicas y operativas prácticas de la minería. Las expansiones programadas desempeñan un papel muy importante en el diseño y la optimización de las minas a cielo abierto. La programación de la producción se basa en el conjunto subyacente de expansiones programadas, por lo que la forma y el enfoque en que se seleccionan, diseñan y programan tienen un impacto notable principalmente en la rentabilidad de la mina.

Voy a demostrar la importancia de las expansiones programadas utilizando la sencilla ilustración que aparece abajo y espero que mi explicación sea tan clara como el agua.

Las minas a cielo abierto se explotan banco por banco, desde el banco superior hasta el fondo del pozo. No hay forma de evitarlo. El diagrama A que aparece a continuación representa un gran pozo final (coloreado en rojo) que no tiene expansiones programadas. Como se mencionó anteriormente, la explotación de los pozos abiertos implica la extracción completa del banco superior del pozo antes de pasar al banco inferior. La explotación de este enorme pozo sin expansiones programadas representa el “peor de los casos”, ya que ofrece el menor Valor Actual Neto (NPV) para el pozo. En los bancos superiores del pozo, hay que extraer muchos residuos antes de dar con cantidades significativas de mineral.

Es posible que les tiente pensar que no hay ningún problema con la extracción de demasiados residuos porque al final sacarán mucho mineral y entonces nadarán en un montón de dinero. El Valor Actual Neto, al ser una función del tiempo, no está de acuerdo con ustedes. La extracción de cantidades significativas de mineral más adelante en la vida útil de la mina realmente destruye su NPV. Un gran pozo sin expansiones programadas también representa un escenario con un gran riesgo financiero. En primer lugar, se necesitará mucho capital para la extracción de residuos en este escenario. En segundo lugar, con la minería siempre se está expuesto a los riesgos asociados a los factores externos y globales, como los precios de las materias primas, los tipos de cambio, etc. En este escenario, se comprometen a explotar un pozo muy grande y, teniendo en cuenta que se puede tardar en llegar al mineral, cualquier cambio económico significativo y malo acabaría definitivamente con su operación.

El problema que presenta el diagrama A puede mitigarse normalmente introduciendo expansiones programadas. Ahora, veamos el diagrama B a continuación, que representa el pozo final (coloreado en rojo) dividido en 4 expansiones programadas (coloreadas en azul claro). Teniendo en cuenta que todavía estamos explotando banco por banco desde la parte superior, está claro que el diagrama B tiene una cantidad relativamente menor de residuos para extraer en la expansión programada 1 antes de alcanzar cantidades significativas de mineral. Esto representa el “mejor de los casos”, ya que genera un mejor NPV debido al acceso más temprano a cantidades significativas de mineral. Una vez que se alcanzan buenas cantidades de mineral en la expansión programada 1, se puede empezar a remover el adelanto programado 2 para asegurarse de que no se quede estancado y que siempre haya un suministro continuo de mineral a la planta.

Un buen conjunto de expansiones programadas ayuda a gestionar los riesgos financieros asociados a los factores globales externos, al menos de mejor manera que un pozo sin expansiones programadas. He aquí una noción interesante a tener en cuenta en relación con la gestión de los riesgos en la minería. La expansión programada que se está explotando hoy (p. ej., la expansión programada 1) es el pozo final hasta el momento en que se decida remover el siguiente (p. ej., la expansión programada 2). Antes de comprometerse con la siguiente expansión programada, lo normal es volver a ejecutar el plan de vida de la mina basándose en los parámetros económicos y de ingeniería más recientes y mejor previstos. Por lo tanto, si los parámetros (como los precios, etc.) son extremadamente malos, solo existiría el compromiso de explotar una expansión programada en lugar de todo el pozo final y es probable que aún se pueda ganar dinero en esa expansión programada porque habría menos residuos por los que preocuparse.

Ahora, la pregunta de oro es ¿qué se considera una buena expansión programada?

Con cualquier expansión programada que se genere se deben poder abordar primero los siguientes puntos críticos:

• Variables geotécnicas: el ángulo de inclinación global debe respetarse para garantizar la seguridad de la expansión programada. Hay que tener en cuenta que, en algunos casos extraños, es posible que las expansiones programadas tengan un ángulo de inclinación ligeramente más pronunciado en comparación con el ángulo de inclinación global del pozo final. Esto se suele hacer en el caso de las expansiones programadas con una vida útil más corta para reducir la cantidad de residuos dentro de la expansión programada con paredes modificadas. ¡Este es sin duda un tema para otro día!
• Restricciones de calidad y tamaño: las restricciones de calidad y tamaño incluyen aspectos como la cantidad deseada de material (mineral y residuos) dentro de la expansión programada, las tasas de extracción para cumplir con los objetivos de producción y el tamaño y el tipo de equipo de minería, que finalmente determina la anchura operativa mínima de los bancos en la expansión programada.

Entonces, ¿cuál debe ser el tamaño de la expansión programada?

La selección de la anchura de la expansión programada tiene numerosas consecuencias críticas sobre el NPV y la explotación de la mina. Las expansiones programadas que operan en la anchura mínima pueden reducir la remoción necesaria y ayudar a alcanzar el mineral rápidamente. Sin embargo, las expansiones programadas estrechas proporcionan poca flexibilidad a la operación y, como tal, pueden dar lugar a costos de funcionamiento relativamente más altos. Por otro lado, las expansiones programadas más anchas proporcionan flexibilidad en la operación. En general, la eficiencia y la productividad de las explosiones son relativamente mayores en las expansiones programadas más amplias. Las expansiones programadas más amplias también pueden contribuir a mejorar los tiempos del ciclo, ya que se puede permitir un acceso más amplio tanto para las flotas de camiones como para la flota auxiliar. Pero, como es posible imaginar, las expansiones programadas más amplias pueden requerir una cantidad significativa de remoción, grandes inversiones de capital y una destrucción del NPV debido al tiempo que se necesita para llegar al mineral. Así que sí, hay un punto ideal entre las expansiones programadas estrechas y anchas, y las herramientas de optimización de expansiones programadas como Studio NPVS de Datamine que pueden ayudar a optimizar el tamaño y la ubicación de sus expansiones programadas también.

Una vez que se abordan las condiciones geotécnicas y las limitaciones de calidad y tamaño, el siguiente paso consiste en encontrar un conjunto de expansiones programadas prácticas que ayuden a elaborar cronogramas mejorados y, en consecuencia, a maximizar el NPV del proyecto. Esto suele lograrse mediante pruebas de escenarios utilizando un software de optimización como Studio NPVS de Datamine.

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