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Operación subterránea

25 Abr

Avances en tecnologías de fortificación, tronaduras, optimización del ciclo de avance y también la excavación mecanizada de túneles a través de máquinas tuneleras, son parte de las novedades de la industria minera.

La tunelería minera en Chile muestra avances, pero a su vez exhibe grandes desafíos y oportunidades de aquí a 2020, cuando entren en operación nuevos proyectos mineros y ampliaciones de algunos ya existentes.

La industria enfrenta desafíos en varios frentes. En lo relativo a obras subterráneas, la minería, según los expertos consultados, tenderá hacia métodos de explotación por vía subterránea. “Esto conlleva la necesidad de importantes obras subterráneas, las que son tanto de carácter permanente, por ejemplo túneles de acceso de personal, transporte de material y ventilación, entre otros, como de carácter temporal, los cuales son parte inherente del proceso de extracción minera subterránea. Esto significará proyectos de mayor envergadura con desafíos cada vez mayores, ya sea por la profundidad, longitud y configuración de las obras involucradas”, señala Alexandre Gomes, presidente del Comité de Túneles y Espacios Subterráneos de Chile (CTES).

Construcción

En el ámbito de la construcción de túneles, han habido avances importantes en las tecnologías de excavación y tronadura, en base a equipos que permiten un mayor grado de automatización de los procesos y mejores rendimientos, además de una construcción más eficiente, económica y segura.
Conjuntamente con ello, no se puede dejar de citar el desarrollo continuo de las máquinas tuneladoras o TBM (del inglés Tunnel Boring Machine), que permiten abordar las más variadas condiciones geotécnicas y pueden ser utilizadas para túneles largos en infraestructura minera.
En ese sentido “Codelco y específicamente la Vicepresidencia de Proyectos (VP) han impulsado el uso de maquinarias y tecnologías de última generación para el desarrollo de excavaciones mineras. En esta línea se ha trabajado en diversos focos, tales como la evaluación de uso de TBM en los túneles de gran sección, el desarrollo de maquinaria para túneles de menor sección y menores radios de curvatura y equipos para excavaciones verticales en diferentes diámetros, entre otros”, comenta Sergio Fuentes, vicepresidente de proyectos de Codelco.

Tuneladoras

Una de las cualidades de las máquinas tuneladoras es que son capaces de excavar túneles a sección completa, a la vez que colaboran en la colocación de un sostenimiento si este es necesario, ya sea en forma provisional o definitiva. La excavación se realiza mediante una cabeza generalmente giratoria equipada con elementos de corte y accionada por motores hidráulicos.

“Chile, a pesar que es uno de los países mineros más importantes del mundo y está dentro de aquellos que emplean un alto nivel de tecnología, la aplicación de TBMs ha sido escasa en comparación al de los países vecinos. Mayoritariamente los túneles mineros se han construido bajo la metodología de excavación convencional, es decir, de perforación y tronadura (o drill & blast)”, señala Michael Weinhold, director de minería para América Latina de Herrenknecht Chile, empresa dedicada al suministro de TBMs, entre otras maquinarias para minería.

El país cuenta con algunas experiencias con TBM que, de alguna manera abrieron el camino para su lenta introducción. Hace más de 20 años Codelco construyó el acueducto Río Blanco en El Teniente con una máquina tunelera, más actual es el túnel de exploración Sur en Los Bronces, de Anglo American y un tercer proyecto, aunque hidroeléctrico, se ejecutó con una TBM en la Central de Pasada Chacayes de Pacific Hydro.

“En el ámbito constructivo, el gran objetivo son las tecnologías y metodologías que permitan la minería continua. Algunos fabricantes de máquinas tuneladoras, por ejemplo, se están asociando a empresas mineras como Codelco y Río Tinto, y trabajando en el desarrollo de equipos que permitan adecuarse a los requerimientos geométricos de las explotaciones mineras subterráneas y a las necesidades de la minería continua”, señala Alexandre Gomes.
Hay varios proyectos actualmente en estudio o en fase de inicio de construcción, como son los de las centrales Alto Maipo (AES Gener) y Los Cóndores (Endesa) y el proyecto minero Andina 244 de Codelco, los que consideran uso de máquinas tuneladoras.

Chimeneas de ventilación

Otros desarrollos subterráneos que están trabajando, específicamente en El Teniente, dicen relación con los piques de ventilación. “Tenemos equipos llamados Boxhole Boring Machine, que son para construir chimeneas verticales y ciegas. En la actualidad, hay dos equipos en Teniente trabajando en mina Esmeralda”, comenta Weinhold.

Si bien el desarrollo existe en el mercado hace 30 años, se trata de un tipo de TBM que es impulsada a través de tuberías de hormigón prefabricado, mediante una estación de empuje. La novedad fue “ponerla en forma vertical en vez de horizontal, cubriendo tramos de hasta 60 metros como máximo. Entre las ventajas que tiene la máquina es su autonomía, ya que no necesita obras adicionales, requiriendo sólo electricidad y agua. Se engancha entre el techo y el piso y están funcionando desde agosto del año pasado”, explica el ejecutivo de Herrenknecht Chile. En Chuquicamata en tanto, la misma empresa cuenta con una máquina Raise Boring trabajando en chimeneas de ventilación de 4 metros de diámetro.

El caso de Codelco

“En la ingeniería de túneles mineros la innovación ha pasado, principalmente, por incorporar criterios de diseño y conceptos de ingeniería de los túneles civiles. Ello, por la contingencia de proyectos como el Nuevo Nivel Mina El Teniente y Mina Chuquicamata Subterránea, que en una primera fase requieren la construcción de túneles principales (acceso de personal y transporte de mineral en correas), los cuales contemplan grandes secciones, similares a las de túneles civiles. En ese sentido, las principales innovaciones han sido la utilización de equipos de mayor tamaño, con los más altos estándares de tecnologías y el uso de manera masiva de emulsiones como principal explosivo para el desarrollo de túneles”, señala Sergio Fuentes.

El proyecto Nuevo Nivel Mina, desde sus etapas tempranas, evaluó el uso de TBM para el desarrollo de túneles de gran sección. Finalmente estas opciones fueron descartadas por razones fundamentalmente económicas y, de manera secundaria, por los extensos tiempos de adquisición de los equipos. No obstante, actualmente el proyecto sigue impulsando otras alternativas tecnológicas para las construcciones de chimeneas verticales de diferentes diámetros, mecanización de la fortificación de piques, entre otras.

“En términos de los métodos de excavación de túneles, éstos se están desarrollando con el método drill & blast, enfocados en la disminución de los tiempos de ciclo, mediante el uso de equipos mecanizados de mayores capacidades, menores tiempos de ventilación por el uso de emulsiones en tronaduras y, en cuanto a fortificación, marcos noruegos como elementos de soporte, shotcrete con fibra y pernos dinámicos, entre los más relevantes”, prosigue el ejecutivo de Codelco.

En cuanto a la ventilación, y si bien esto no aplica en la construcción sino que en la etapa de operación, Nuevo Nivel Mina El Teniente será el primer yacimiento subterráneo en Chile en implementar un Sistema de Ventilación Inteligente (on demand), que inyecta y distribuye el aire fresco directamente a las áreas que lo necesitan, en la oportunidad y cantidad que lo requieran, lo que permite disminuir el gasto en energía.

Para Chuquicamata Subterránea se han considerado, respecto a la construcción de túneles, innovaciones similares. Así, en términos del método de excavación de túneles, el proyecto está utilizando perforación y tronadura y con base al mismo criterio: disminución de los tiempos de ciclo.

Quizás, una de las mayores innovaciones que se está ejecutando en Chuquicamata Subterránea sea en materia de grandes excavaciones mineras. Es así como se está construyendo “un pique de extracción de aire de 975 metros de profundidad y 11 metros de diámetro útil, dimensiones que lo catapultan como una obra nunca antes materializada en Chile y quizás en el mundo. Como obra inédita, sin duda que representa un gran desafío que estamos enfrentando como Vicepresidencia de Proyectos”, adelanta Sergio Fuentes. La VP ya proyecta en la década del año 2020, la construcción de otro pique de iguales dimensiones que requerirá Chuquicamata Subterránea.

Desde el punto de vista de los desarrollos que se han producido en tunelería minera en los últimos años, las grandes innovaciones han pasado por la perforación y voladura de la excavación, la optimización del ciclo de avance y también la excavación mecanizada de túneles a través de máquinas tuneleras o TBM, esto último de manera más lenta, aunque auspiciosa.

vía Ingenieriosdelcobre.cl.

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