Minería Subterránea: Métodos e Equipamentos

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MINERÍA
SUBTERRÁNEA
Profesor: Carlos Valenzuela
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Ingeniero Civil de Minas de la Universidad de Chile, con más 
de 30 años de experiencia. Durante su carrera profesional 
se destaca su participación en cargos de jefatura en Codelco, 
División El Salvador, Gerente de Ingeniería y Socio Director 
de Metálica Consultores S.A., Gerente Regional de Minería 
Subterránea de SKM (Jacobs) y Gerente General de Claropa 
Mining Consulting.
• Ingeniero Civil de Minas de la 
 Universidad de Chile 
• Más de 30 años de experiencia
CARLOS VALENZUELA
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2.5.3. METODOLOGÍA DE EVALUACIÓN
 DE UNA TRANSICIÓN
3. MÓDULO 2: APLICACIÓN PRÁCTICA CON 
SOFTWARE TOPITU
3.1. INTRODUCCIÓN AL MÓDULO
3.2. OBJETIVOS
3.3. TEMÁTICAS
3.4. RESULTADOS ESPERADOS
3.5. CASO PRÁCTICO
4. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
5. DEFINICIONES
6. REQUISITOS DE APROBACIÓN
INTRODUCCIÓN
PROYECTO MINERO
MÉTODOS DE EXPLOTACIÓN SUBTERRÁNEOS
EQUIPOS PARA MINERÍA SUBTERRÁNEA
VENTILACIÓN EN MINERÍA SUBTERRÁNEA
PLANIFICACIÓN MINERA
ÍNDICE
1. INTRODUCCIÓN AL CURSO
1.1. ANTECEDENTES GENERALES
1.2. OBJETIVOS GENERALES
1.3. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
1.4. TEMÁTICAS
1.5. METODOLOGÍA DE TRABAJO
1.6. RESULTADOS ESPERADOS
2. MODULO 1: DESARROLLO CONCEPTUAL 
DE UNA TRANSICIÓN
2.1. INTRODUCCIÓN AL MÓDULO
2.2. OBJETIVOS
2.3. TEMÁTICAS
2.4. RESULTADOS ESPERADOS
2.5. CONTENIDOS
2.5.1. NECESIDAD DE ABORDAR EL CAMBIO 
(TRANSICIÓN)
2.5.2. FACTORES PRINCIPALES A CONSIDERAR
 EN EL CAMBIO
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6
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10
10
10
11
11
11
11
11
11
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23
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25 
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42
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BLOCK CAVING
FOOT PRINT
PLAN DE PRODUCCIÓN
PREPARACIÓN MINERA BLOCK CAVING 
PANEL CAVING CONVENCIONAL
RESTRICCIONES OPERACIONALES MÉTODOS 
POR HUNDIMIENTOS
PLANIFICACIÓN INTEGRADA MINA PLANTA
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52
53
55
55
57
58
6
INTRODUCCIÓN AL CURSO
Antecedentes Generales
En la actualidad, existe una gran cantidad de minas con 
explotación a rajo abierto en las que los cuerpos mineralizados 
no se encuentran acotados en profundidad. Por esta razón se 
ha comenzado a tomar conciencia acerca de que al término de 
la vida útil de una mina a rajo abierto es factible que continúe 
en producción, a través de la implementación de una minería 
subterránea bajo el rajo. 
Esta idea de plantear una opción de minería subterránea bajo 
un rajo, se presenta como una alternativa válida cuando no 
se vislumbra un pit final en un mediano plazo, es decir 10 a 
30 años. Pero no se queda tan sólo con abrir la posibilidad 
de una minería subterránea, sino también se sugiere un 
diseño de block caving como “sucesor natural” dado sus “altos 
ritmos de producción, altos niveles de mecanización y sus 
bajos costos” (Fuentes, 2004). Sin embargo, el hecho de no 
concebir al mismo tiempo la mina a cielo abierto y la opción 
de término subterránea, hace que se posterguen los estudios 
relacionados con ésta. Ello posteriormente llevará a realizar el 
estudio en un período más estrecho de tiempo, y “usualmente 
‘algunos años’ no son suficientes para desarrollar seguro y 
correctamente un análisis en esta materia, principalmente 
cuando es necesario recolectar y definir la información base 
para los propósitos de una mina subterránea”. Por último, 
existen otros problemas no técnicos que afectan el proceso 
de transición; el cambio en el método de explotación requerirá 
de una capacitación de la mano de obra, un cambio de los 
proveedores de los equipos mineros y en el tipo de restricciones 
a las cuales se encuentra sujeta la mina (Fuentes, 2004). Está 
demostrado en la práctica que una explotacón subterrána 
(Block Cavinn) requiere de al menos 30 años desde que 
se cocibe hasta que alcanza su producción de régimen. La 
primera desición importante que se debe tomar al inicio de 
un proyecto minero es la elección del método de explotación 
adecuado (cielo abierto o subterráneo). Esta desición se toma 
considerando las características del yacimiento, el tipo de roca 
a extraer, geometria del yacimiento, tamaño de la operación 
los requisitos económicos, y de negocios de la empresa 
minera. Si la empresa requiere de altas tasas de producción 
y bajos costos de operación, la elección del método siempre 
se inclinará por llevar a cabo una explotación minera a cielo 
abierto ya que es la más adecuada debido a sus bajos costos 
de implementación y operación iniciales. Sin embargo, existe 
un momento en la vida útil de la explotación a cielo abierto 
donde se hace interesante la comparación con una alternativa 
de explotación subterránea. 
Una forma en la cual se puede determinar el límite de la 
explotación a rajo abierto para luego pasar a una subterránea 
corresponde al análisis del costo diferencial. En dicho análisis 
se toma en cuenta el costo de oportunidad de la multiplicidad 
de los métodos para extraer un bloque, un estudio fase a 
7
fase, considerando que el volumen mineralizado encerrado 
dentro de las últimas fases del rajo fuera explotado por un 
método subterráneo, y, finalmente, un análisis iterativo de 
estrato (fase) a estrato, con el cual, se pretende encontrar el 
estrato que representa la mejor transición, la cual reporta 
el mejor mineral para extraerlo por rajo y el mejor mineral 
remanente para ser extraído por el método subterráneo. Dada 
la simplicidad y los resultados entregados, la metodología 
de análisis fase a fase es aquella que mejor responde para 
realizar un análisis de este tipo.
Un caso real de diseño de una mina subterránea bajo un rajo 
corresponde al proyecto Chuqui Subterráneo. El método que 
se utilizará en este proyecto es el panel caving ya que, “es 
altamente mecanizable, con altos ritmos de producción y bajos 
costos”. Dentro de los retos técnicos que se plantean para el 
diseño de la mina subterránea se destacan los siguientes: 
“la profundidad de las excavaciones”, “la localización de los 
accesos”, “el número de frentes mineras y la secuencia de 
los sectores de producción para lograr una producción de 
140.000 tpd”. 
Dentro de las razones que justifican el realizar una transición 
de rajo a subterránea se encuentran la disponibilidad de 
una gran cantidad de recursos geológicos bajo el pit final, la 
infraestructura disponible en superficie, la trayectoria que 
tiene CODELCO manejando grandes yacimientos a través de 
métodos de block/panel caving, la disponibilidad de recursos 
financieros y el mejoramiento del valor presente neto de la 
división Codelco Norte y de Codelco Chile. 
Otros temas importantes al momento de analizar la transición de 
las operaciones a rajo abierto a una subterránea, corresponden 
a la geología, hidrogeología, la estimación de reservas, los 
estudios geotécnicos, el acceso a la mina y el diseño de ésta. 
Con respecto al cálculo de reservas, es aceptado en la mayoría 
de las minas de block/panel caving el uso del modelo PCBC del 
software GEMS. Este modelo simula el proceso subterráneo 
y entrega como resultado una ley y un tonelaje asociado a la 
opción, incluyendo en el análisis estimaciones de toppling de 
mineral desde las paredes del rajo a la zona de caving.
 
Un tema que guarda relación con la transición rajo/ subterráneo 
corresponde a los estudios geotécnicos relacionados con la 
estabilidad de las paredes del pit final. Por ejemplo, en los 
estudios realizados sobre las paredes del pit final de la mina 
Palabora, hacia finales del 2003 y comienzos del 2004, una vez 
que ya habían comenzado las operaciones subterráneas, y por 
ende el caving de la roca bajo el fondo del pit. Se encontraron 
movimientos anómalos en las estructuras presentes en los 
taludes, principalmente de la pared norte del rajo, por lo 
que era esperable que ésta fallara. El objetivo del estudio 
acabado de los movimientos anómalos en las paredes del 
rajo era determinar si existía una relación directa entre la8
inestabilidad en las paredes del rajo y el desarrollo de la 
mina subterránea. Además se concluyó a partir del modelo, 
que tomando en consideración las características del macizo 
rocoso en profundidad (presencia de agua, fallas, fracturas, 
etc), es factible que la pared norte del rajo se desplace si el 
mineral entre el fondo del rajo y el nivel de producción de la 
subterránea es removido.
Dentro de los principales puntos que se deben tener en cuenta 
al desarrollar un proyecto de transición, se destacan tres 
desafíos: incluir los aspectos geotécnicos relevantes para el 
diseño y la planificación de la mina, definir la infraestructura 
apropiada en la superficie como en profundidad, y definir los 
plazos del proyecto y las metas de producción. Además, otros 
temas importantes a considerar dentro de la transición son: 
la optimización del rajo, el plan de cierre del rajo, la posible 
interacción entre el rajo y la subterránea, y el diseño de la 
mina subterránea. 
Es importante considerar al comienzo de una mina subterránea 
de caving, el lugar donde se emplazará el nivel de hundimiento, 
esto a raíz de las características constitutivas de la roca, la 
cual puede afectar positiva o negativamente el comienzo del 
quiebre de la misma. Además, se debe prestar atención a la 
interacción que se genere al momento que el caving alcance el 
fondo de rajo, en cuanto a la estabilidad de las paredes como 
en el comportamiento del caving. La idea de mantener una 
operación simultánea del rajo y la subterránea está sujeta a 
un diseño robusto y estable del crownpillar que las separa 
(Olavarría, Adriasola y Karzulovic, 2006). 
Como se puede observar, la mayoría de los trabajos relacionados 
con la transición de los métodos de explotación tienden a 
concentrarse en la estabilidad de las infraestructuras ya 
construidas así como también del pit final alcanzado. Sin 
embargo, no se realiza un estudio temprano del uso de 
una opción subterránea como una continuación de la vida 
útil del yacimiento. Es más, al momento de definir o probar 
nuevos recursos en profundidad se presenta el problema de 
la existencia de una infraestructura asociada a la operación 
del rajo dentro de los límites de una posible expansión. De 
hecho, un estudio acabado de transición podría llegar a los 
30 años en algunos casos de minas muy grandes, como lo 
mencionamos anteriormente, para poder considerar todos los 
aspectos importantes tales como la definición del yacimiento, 
las características del macizo rocoso, el estudio de los métodos 
subterráneos aplicables, entre otros. De esta manera se 
observa que la decisión de la transición no debe responder 
a una alternativa de último recurso, ya que existen una serie 
de consideraciones que requieren de tiempo de estudio al 
momento de realizar la transición.
Resumiendo lo anteriormente planteado, para un yacimiento 
minero que esté aflorando o se encuentre cerca de la superficie, 
9
lo mejor es ser explotado mediante un método 
a cielo abierto hasta el punto en que el costo 
de la minería de la última tonelada sea igual al 
costo de la minería subterránea. El último pit 
de la operación a cielo abierto es generalmente 
marginal, en términos de beneficios para el 
negocio, mientras que la primera tonelada de 
producción de la operación subterránea es la más 
costosa debido a que tomará años desarrollar la 
secuencia de preparación necesaria para cumplir 
con la capacidad de producción, ademas de 
inversiones importante, ver Figura 1.
Figura 1: Etapas de desarrollo de un proyecto subterráneo 
10
Objetivos Generales 
El objetivo de este curso es describir, con una visión integral, 
los principales aspectos y criterios que deben considerarse 
para estudiar la transición Cielo Abierto a Subterránea, y una 
metodología para definir el límite económico entre los dos 
métodos de explotación.
Objetivos Específicos
Este curso estará divido en los siguientes módulos:
• Módulo 1: Desarrollo conceptual de una transición
• Módulo 2: Aplicación de caso práctico con Software TOPITU
Este tiene por objetivo, desarrollar en una primera parte 
los conceptos necesarios a considerar en una transición de 
operación minera, para luego realizar un caso práctico aplicado 
con el software TOPITU.
Temáticas 
Los temas principales a tratar durante el desarrollo del curso, 
son:
• Necesidad para abordar el cambio (transición)
• Factores principales a considerar en el cambio 
• Metodologia de Evaluación
• Ejemplo práctico de un caso (con el uso del software TOPITU)
Metodología de Trabajo
Este curso será abordado mediante la realización de un 
seminario web, entrega de material de estudio y documentación 
referida al tema y por último el estudio de un caso.
Resultados Esperados
Con este curso se espera que el alumno logre entender los 
conceptos necesarios a considerar para evaluar una “Transición 
Cielo Abierto - Subterránea”.
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MÓDULO I: FUNDAMENTOS 
PARA EVALUAR UNA TRANSICIÓN
Introducción
En este módulo se revisarán los conceptos principales y 
relevantes que participan en la transición de una operación 
a cielo abierto a una subterránea, tales como pit final, pit 
intermedios, elección del método explotación subterráneo, 
costos de operación, inversiones, plan de producción y cálculo 
de VPN global rajo-subterráneo.
Objetivos 
El objetivo de este módulo es abordar todos los conceptos a 
considerar en la evaluación de una transición de operación 
cielo abierto a subterránea. 
Temáticas
• Necesidad para abordar el cambio (transición)
• Factores principales a considerar en el cambio
• Eleección del método de expltación subterráneo: Block 
Caving (BC)
o Delineación del footprint
o Plan de Producción
• Diseño preliminar de la minería subterránea
• Determinación del límite económico y tiempo de transición.
• Planificación Minera
Resultados Esperados
Con este módulo se espera que el alumno logre un entendimiento 
cabal de los conceptos que se deben considerar en la evaluación 
de una transición de operación minera. 
 
Fundamentos para Evaluar una Transición
Necesidad de abordar el cambio (transición)
En el mundo existen numerosos proyectos mineros a cielo 
abierto, algunos ya se encuentran en operación open pit, y 
otros que lo debiran hacer en los próximos 20 a 30 años. Todos 
estos yacimientos tienen un potencial subterráneo el que 
deberá ser analizado inminentemente si es que se requiere 
continuar con la operación del negocio.
Factor Costo de Transporte
La operación a cielo abierto es una alternativa inmediata 
y casi imbatible cuando se toma la desición de operar un 
yacimiento minero. Sin embargo, a medida que el yacimiento 
a cielo abierto se hace más profundo, el costo operacional 
aumenta considerablemente, principalmente afectado por 
el aumento del costo de transporte. Es en este momento en 
que comienza a ser atractivo evaluar una transición de cielo 
abierto a subterránea, ver Figura 2. 
12
Figura 2: Costos Rajo abierto (OP) y Subterráneo (UG)
13
Aumento Proporción Esteril
Así mismo al profundizar la explotación del cielo abierto, 
aumenta la proporción de estéril en el mineral lo que provoca 
un aumento aún mayor en el costos de operación al verse 
aumentada la carga de transporte lo que además provoca una 
disminución de los beneficios del negocio. En este caso, un 
método de minería subterránea es una mejor opción, porque 
a pesar del alto costo de este método deja el estéril in situ.
Factores principales a considerar en el cambio 
Algunos de los factores a considerar en el análisis de al abordar 
la transición son los siguientes:
• El efecto del precio de commodities (oro, cobre, otro) y el 
costo (OPEX), en la transición.
• Capacidad de mantener el nivel de tratamiento de la planta 
procesadora durante y después de la transición.
• Los factores ambientales, que a veces favorece la explotación 
de la minería subterránea.
• Experiencia del equipo humano que llevará a cabo la 
transición.
• El capital (CAPEX) necesario para latransición.
• Selección del método de extracción de la minería subterránea.
Metodología de Evaluación de una Transición
La metodología propuesta para evaluar una transición de 
operación a cielo abierto (OP) a una operación subterránea 
(UG), debería realizarse considerando las siguientes actividades 
de planificación, de acuerdo al esquema abajo mostrado:
Identificar 
Pit Final y Pit Intermedios
Elección Método 
Explotación Subterráneo
Asociar a cada pit una 
explotación Subterránea
(par rajo/ subte)
Generar plan de 
producción para cada par 
Rajo-Subterránea
Generar flujo de caja 
para cada par
Definición del momento 
óptimo (Máximo VPN 
Rajo+Subte)
14
2.1.1.1. Explotación a Cielo Abierto y Análisis Marginal
Este análisis proporciona el límite económico de la 
operación a cielo abierto para determinar el valor actual 
neto de cada fase (pit intermedios) y la profundidad del 
cielo abierto explotable. Este análisis permite obtener 
el último período de explotación (pit final), que a su vez 
determina el período en que la minería subterránea 
iniciaría la producción, ver Figura 3.
Figura 3: Escenarios de Operación OP-UG
15
2.1.1.2. Selección del Método de 
Explotación Subterránea
Considerando que una explotación 
a cierlo abierto es un método de 
explotación del tipo masivo de 
gran capacidad de producción, 
su alternativa subterránea 
directa debiera ser un método de 
hundimiento masivo como el Block 
Caving (BC). Sin embargo, podría 
haber excepciones basadas en 
las características geomecánicas, 
geográficas, etc del yacimiento. 
A continuación se muestra una figura 
que indica los rangos de costos 
mina vs. el método de explotación 
para una minería subterránea, ver 
Figura 4.
Figura 4: Capacidad de Producción Métodos Subterráneos
Rangos de Costos Mina (sin Dep. & Amort.) v/s Método de 
Explotación - Tasa de Producción
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
>1
50
 k
tp
d
12
5 
kt
pd
10
0 
kt
pd
70
 k
tp
d
35
 k
tp
d
25
 k
tp
d
20
 k
tp
d
15
 k
tp
d
10
 k
tp
d
8 
kt
pd
6 
kt
pd
<5
 k
tp
d
C
os
to
 M
in
a 
 U
S$
/t
SL Stoping SL Caving Block Caving
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¿Qué es un Block Caving (BC)?
Block Caving es un método de explotación subterránea masivo, 
cuyas características principales son:
• Preparación Minera: desarrollo de labores necesarias para 
inciar la explotación (infraestructura de acceso, nivel de 
transporte, nivel de producción y nivel de hundimento).
• El cuerpo mineralizado es hundido con explosivos cortando 
su parte basa y extraido mediante gravitación. 
• El material es extraído utilizando puntos de extracción desde 
una zanja de hundimiento. 
Figura 5: Isométrico método Block Caving
17
Establecido el piso de hundimiento, la definición de los límites 
económicos de explotación de un método por hundimiento, 
se basa en un modelo económico para el cálculo del beneficio 
máximo por columna que consiste en extraer de una columna 
aquella altura que genera máximo beneficio instantáneo. 
Esquemáticamente lo podemos ver en la Figura 6. 
Figura 6: Beneficio económico alturas de extracción
18
El resultado del proceso descrito anteriormente son límites 
verticales de extracción de máximo beneficio, y con ello se 
define la capacidad de producción de la mina y el plan de 
producción, Figura 6.
2.1.1.3. Diseño preliminar de la minería subterránea
El proyecto de transición debe incluir una zona de mineral 
de minería subterránea en las etapas finales del rajo abierto 
para competir con el rajo. En esta zona, si el método es el 
hundimiento de bloques, se debe considerar:
• El nivel de la parte inferior del primer hundimiento se 
define basándose en un estudio de análisis global de la mina 
subterránea.
• La altura máxima de la columna la que queda definida por 
el pit final del rajo.
• El plan de producción teniendo en cuenta la tasa de 
producción de OP.
• El plan de construcción de la mina subterránea incluyendo 
accesos, nivel de ventilación, nivel de producción niveles de 
transporte, , y la infraestructura de los servicios que deben 
desarrollarse.
• Los gastos de capital (CAPEX) y los gastos operativos (OPEX). 
• Y el VPN total de la mina subterránea.
2.1.1.4. Delineación del footprint
- El Límite Final es una envolvente en la base del cuerpo, 
dentro de la cual se encuentran las reservas económicas a 
extraer. Para su definición se deben integrar componentes 
económicas y operacionales.
- En la Figura 7 se muestra un ejemplo de definición de 
envolvente basado en el ploteo en planta de los beneficios 
por columnas mediante un software de planificación minera.
Figura 7: Beneficios económicos acumulado y Foot Print (color 
amarillo)
 
Menor a 0 kUS$
0 a 100 kUS$
100 a 500 kUS$
500 a 900 kUS$
900 a 1.500 kUS$ 
1.500 y más kUS$
Beneficio por Columna
Sur
Norte
Panel Caving
Menor a 0 kUS$
0 a 100 kUS$
100 a 500 kUS$
500 a 900 kUS$
900 a 1.500 kUS$ 
1.500 y más kUS$
Beneficio por Columna
Sur
Norte
Panel Caving
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2.1.1.5. Plan de Producción
En la estructuración del plan de producción de la minería 
subterránea, es este caso método block caving, se debe 
considerar las siguientes etapas.
Figura 8: Plan de producción Block Caving
20
2.1.1.6. Generación de las unidades de reserva para 
el modelo de optimización. 
Utilizando los pits generados por la corrida de Whittle sobre un 
modelo de bloques, se eligen arbitrariamente las geometrías 
que correspondan al máximo pit, al mínimo pit y a un caso 
promedio. Esto se obtiene definiendo el fondo correspondiente 
y proyectando el talud a un ángulo de 45° hasta interceptar la 
topografía. De esta manera, se obtienen tres sets de pits con 
forma de conos que discretizarán el yacimiento en estratos 
extraíbles a través del rajo. 
Sin embargo a fecha no existe un software que se haga cargo 
de transición, el que será mostrado en el próximo módulo, y 
que considera todos parámertos, retriccines y variables tècnico 
económicas bien descritas es este documento.
2.1.1.7. Determinación del límite económico y tiempo 
de transición.
Teniendo en cuenta el pit final del rajo y una mina subterránea 
ubicada debajo de este límite se lograrará un mayor beneficio 
económico, lo queda reflejado en la mejor VPN al considerar el 
valor del dinero en tiempo. Luego al realizar este mismo cálculo 
para diferentes escenarios generados por los pit intemedios y 
diferentes alturas de columna de la mina subterránea (a cada 
pit intermedio se asocia a una explotación subterránea y se 
genera un plan de producción para el cielo abierto y para la 
explotación subterránea), se llega a estimar el VPN máximo 
de la explotación conjunta rajo-subterráneo; esto define el 
punto y momento óptimo de la transición, lo que permite 
ratificar que la explotación conjunta rajo-subterránea mejora 
el valor económico del proyecto de forma significativa a lo que 
se lograría considerando solo la explotación del rajo.
Es decir, a partir del pit final y pit anidados del rajo y alturas 
económica mina subterránea, Figura 3, se calcula el NPV total 
(OP + UG) considerando los costos de extracciión y beneficio 
económico, lo que permite definir el punto de la transición, 
que el nivel que alcanza el máximo VPN, ver Figura 9.
El cálculo del beneficio de cada nivel de explotración es 
realizado con la ecuación 1.
Beneficio = Ingreso – Costos = (G x T x F) - (Cm + Cp) x T (1) 
Donde;
G %: Cu: Precio multiplicado por ley de Cu 
T: Nivel: tonelaje, ton
F: Factor de conversión (lb/ton)
Cm: Costo Mina en US/t
Cp: Costo Proceso en US/t
El NPV es calculado sumando el beneficio de cada nivel de 
explotación en cada periodo como se indica en la la ecuación 2. 
21
Ecuación 2. Estimación NPV.
NPV = ∑ i,t P[OP]]{i} × 1/(1+r)^t +∑ P[UG] ] ]{i} × 1/(1+r)^t - 
∑i,t UG Investment i × 1/(1+r)^t (2)
Donde,
t: tasa de descuento r %
P [OP]{i}: Beneficio de cada nivel mina {i} usando método 
cielo abiertoen US$
P [UG]{i}: Beneficio de cada nivel mina {i} usando método 
subterráneo en US$
Inversiones_UG: {i} Inversiones en preparación para acceder 
a cada nivel a través del nivel de produución.
Figura 9. VPN para cada par Rajo – Subterráneo
22
2.1.1.8. Plan de Ejecución del Proyecto de Transición
Este plan debe incluir todas las actividades e hitos para 
asegurar que la producción de mina subterránea comience 
con el término de producción a rajo abierto considerando lo 
siguiente:
• Descripción del Proyecto.
• Etapas del proyecto: Perfil, Pre-factibilidad, factibilidad, DIA, 
obras tempranas, Contratos de construcción.
• Organización para la fase de implementación.
• Plan Maestro. La utilidad de este plan consiste en verificar 
la factibilidad de coincidencia del final de la producción a cielo 
abierto con el inicio de la producción de la mina subterránea.
2.1.1.9. Planificación Minera
Una detallada planificación minera debería desarrollarse 
teniendo en cuenta el tiempo hasta la tasa de producción en 
régimen (“ramp up”) para la mina subterránea y el tiempo 
durante el descenso de la producción en la operación a 
rajo abierto. Este programa permite la identificación de las 
dificultades que surgen en este periodo, Ver Figura 1.
En la definición de la transición, es relevante considerar la 
infraestructura de la mina subterránea, como rampas de 
acceso, nivel de producción, nivel de ventilación y transporte 
y la brecha de tiempo entre el fin de la explotación del rajo 
e inicio de la operación de la mina subterránea, de modo de 
no generar interferencias operacionales y una pérdida en el 
valor económico del proyecto.
 
Aplicación PRÁCTICA CON Software TOPITU 
 
En el módulo anterior revisamos conceptualmente la 
determinacoión del punto óptimo de la transición cielo abierto 
a subterránea. Sin embargo, surge la necesidad de contar con 
una herramienta tecnológica que permita calcular en forma 
rápida y efectiva, donde se deben considerar los aspectos 
técnicos y económicos más relevantes.
Anteriormente, lo habitual era estimar el punto de transición 
mediante un anális diferencial de los costos de operación 
de las minas cielo abierto y subterránea durante la vida del 
yacimiento; y ahora al utilizar el VPN para este análisis se está 
considerando el valor del dinero en el tiempo, como vimos 
anteriormente. Entonces Topitu surge como la herramienta 
computacional que permite a los planificadores realizar 
este ejercicio, y mejorar el valor económico del proyecto de 
forma significativa a lo que se lograría considerando sólo la 
explotación del cielo abierto.
23
Objetivos 
El objetivo de este módulo es abordar todos los conceptos 
desarrollados en el módulo anterior mediante el desarrollo 
de un caso práctico utilizando el software TOPITU.
Temáticas
• Definición de características geometricas de un yacimiento 
Minero.
• Factores técnicos y económicos de la operación minera a 
cielo abierto y subterráneo. 
• Evaluación de Escenarios de transición.
• Análisis de Outputs.
Resultados Esperados
Con este módulo se espera que el alumno logre comprender 
todos los conceptos que deben ser considerados en la evaluación 
de una transición a través del desarrollo de un caso práctico 
con el software Topitu. 
Caso Práctico
A partir de un Modelo de bloques se cargará la topografía 
de superficie, el pit final y los pit intermedios. Se analizará 
un yacimiento minero con potencial subterráneo con las 
siguientes características y parámetros:
- Cargar el modelo de bloques en el software Topitu
- Definir el ángulo de talud para el rajo 
- Precio del Cobre: 2,7 USD/lb
- Ingresar los parámetros económicos necesarios para ejecutar 
el algoritmo 
- P Au: 1.200 USD/oz 
- Definir el valor económico para cada uno de los bloques, 
considerando los parámetros económicos definidos para la 
mina subterránea. 
- Calcular el VPN asociado a la mina subterránea 
- Considerando el desfase en los ingresos de la mina subterránea, 
definidos por la vida útil del rajo, se calcula el VPN del proyecto 
- P Mo: 12 USD/lb
- Rec Cu: 90 %
- Rec Au: 70%
- Rec Mo: 85%
- Tamaño/ Capacidad de ProduciónTamaño OP: 10 millones 
toneladas anuales
- Tamaño/ Capacidad de producción UG: 5 millones toneladas 
anuales
- Costo Subte (mina+planta): 13 USD/ton -10
- Costo Rajo : (mina+planta): 6 USD/ton
- Costo Rajo Esteril: 2 USD/ton
- Inversion Mina Subterránea: 2 USD/ton
- Factorde conversión: 1ton=2.204,6 lb
24
Metodología
- En base a los pits anidados por el software Whittle, se 
encuentran conos que representan el pit más grande, el más 
chico y un caso promedio. 
- Para cada uno de los conos encontrados en el paso anterior, 
se replica en todo el modelo de bloques y se crean pits con 
la misma geometría. 
- Los pits antes construidos son discretizados en estratos que 
siguen la forma del pit y luego son cubicados incrementalmente 
en GEMS. 
- Se determinan los inputs para el modelo. 
- Determinar el tiempo que se requiere para minar un estrato 
por la opción rajo. 
- Determinar el tiempo que se requiere para minar un estrato 
por la opción subterránea. 
- Valor económico del estrato al extraerlo por la mina rajo. 
3. MODULO II: PLANIFICACIÓN MINERA SUBTERRÁNEA
Diseño preliminar de la minería subterránea 
Determinación del límite económico de explotación (foot print) 
Valorización de columnas de explotación 
Costos de operación 
4. MODULO III: MINERÍA SUBTERRÁNEA
Selección del método de explotación 
Métodos de explotación subterránea. 
Block Caving 
Equipos para la minería subterránea 
Ventilación en minería subterránea 
5. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
• FUENTES, S., 2004. Going to an underground (UG) mining 
method, Proceedings MassMin 2004, 633-635, Santiago Chile.
• NEWMAN A., RUBIO E. Y YANO C., 2008.Optimizing the 
Transition from Surface to Underground Mining, Presentation 
in Workshop on Operations research in Mining, Viña del Mar, 
Chile.Solar A, 2012. Improve the Collahuasi business case 
through an open pit underground transition project, Solar A, 
Proceedings of MASSMIN 2012, Sudbury, Canada.
• Navarro A, Encina V, Fenner L, 2013. A methodology to 
define transition from open pit to underground operation of a 
mine, Navarro A, Encina V, Fenner L, Proceedings of the Third 
International Seminar on Mine Planning, MINEPLANNIG2013, 
Santiago, Chile.
• Seth Opoku. MODELLING THE OPTIMUM INTERFACE BETWEEN 
OPEN PIT AND UNDERGROUND MINING FOR GOLD MINES. A 
thesis submitted to the Faculty of Engineering and the Built 
25
Environment, University of the Witwatersrand, Johannesburg, 
in fulfilment of the requirements for the degree of Doctor of 
Philosophy, Johannesburg 2013.
6. DEFINICIONES
• Modelo de Bloques: Representación del yacimiento en forma 
cubica, con información de: tonelaje, leyes, densidad. 
• Cielo abierto: Explotación de un yacimiento desde superficie.
• Pit final: Límite final de una explotación a cielo abierto.
• Esteril: Material sin beneficio económico en una explotación 
a cielo abierto.
• Métodos subterráneos de hundimiento: Métodos de 
explotación masiva que aprovechan la gravedad para la 
extracción del mineral.
• Block Caving: Método subterráneo de hundimiento masivo.
• Plan de Producción: Plan que considera el tonelaje y ley por 
periodo de operación
• Footprint: Área económica basal de explotación en método 
Block Caving
• Secuencia de Preparación: Secuencia operativa de desarrollo 
de las labores necesarias para iniciar la producción de una 
mina subterránea. En el caso de una mina a cielo abierto es 
la etapa de remosión del esteril inicial.
• Planificación Minera: es el fundamento que permite a las 
empresas que benefician los recursos naturales, definir y 
cuantificar la rentabilidad del negocio minero diseñado. 
• Ramp up: En Block Caving, es el periodo de explotación 
hasta alcanzar la producción de régimen.
• OPEX: Costo operacional 
• CAPEX: Costo de capital (Inversiones)
• Commodities: todo bien que es producidoen masa por 
el hombre o incluso del cual existen enormes cantidades 
disponibles en la naturaleza, que tiene un valor o utilidad y 
un muy bajo nivel de diferenciación o especialización. Los 
Metales se tranzan en la bolsa de metales.
7. REQUISITOS DE APROBACIÓN
Para la aprobación de este curso se considerará el porcentaje 
mínimo en cuanto a la asistencia y calificaciones, siendo estos. 
• Calificación Mínima 60%
Existirá una sóla evaluación, al final del curso.
26
MÓDULO II: MÉTODOS DE 
 EXPLOTACIÓN SUBTERRÁNEA
Introducción
En minería subterránea existe una cantidad variada de método 
dependiendo de algunos factores principales, los que más 
adelante se detallan.
Una clasificación básica de las excavaciones subterráneas se 
muestra a continuación.
Clasificación de las Excavaciones en Minería:
- Desarrollo infraestructura es toda aquella excavación que 
se realiza generalmente en estéril y tiene la finalidad de poder 
acceder un cuerpo mineralizado.
- La Preparación minera es toda aquella excavación que se 
realiza al interior del cuerpo mineralizado y tiene la función de 
poder facilitar el arranque, selección y el transporte intermedio 
del mineral.
- Los desarrollos de infraestructura son excavaciones que 
por lo general se consideran inversión por lo tanto se pueden 
depreciar.
- La preparación minera es parte del costo de operación de 
la mina.
Proyecto minero
En un proyecto minero en necesario y relevante tener presente 
las consideraciones. Lo que se muestra a continuación
Consideraciones en un Proyecto Minero:
Para definir la Explotación Minera es importante incluir 
aspectos relevantes que se encuentran insertos dentro de un 
proyecto, de acuerdo a la etapa de la ingeniería que se está 
realizando. Entre estos aspectos están:
- Definición y Selección de Opciones de Explotación Minera
- Explotación Minera. 
- Planificación Minera.
- Programa de Ingeniería, Construcción y Puesta en Marcha.
- Análisis de Riesgo y Constructibilidad.
El análisis es iterativo y circular, por ejemplo entre la definición 
de la Explotación Minera y su Planificación; debido a la 
permanente interacción entre las variables que las definen.
La base de datos constituye el elemento clave para garantizar 
un análisis eficiente de los diversos temas técnicos que 
involucran una explotación subterránea. La consolidación de 
la base de datos debe revisar al menos, en forma general, los 
siguientes antecedentes: 
27
- Modelo de Reservas. 
- Modelo Geológico Estructural. 
- Modelo Topográfico. 
- Antecedentes de Fragmentación. 
- Caracterización Geomecánica. 
- Criterios de Diseño. 
- Piques
- Rampas
- Galerías
- Cavernas
- Adits ventilación
- Chimeneas
- Estocadas
- Refugios
CONSTRUCCIÓN CONVENCIONAL:
- Perforación
- Carguío de explosivo
- Tronadura
- Ventilación 
- Acuñadura
- Fortificación temporal
- Carguío de marina
- Fortificacíon definitiva
- Extención de servicios
28
29
1 MÉTODOS DE 
EXPLOTACIÓN SUBTERRÁNEA
Los métodos de explotación subterráneos son 
del orden de diez, siendo los más utilizados: 
Room & Pillar, Cut & Fill, Subevel Stoping, 
Sublevel Caving y Block Caving. A continuación 
se muestra una figura que indica los rangos 
de costos mina vs. El método de explotación 
para una minería subterránea.
30
Los principales métodos de explotación subterránea, se 
clasifican dependiendo si son soportados, ya sea por pilares 
como relleno artificial, como se muestra en la lámina siguiente:
31
Métodos Soportados por Pilares: Room and Pillar
• Cuerpos mineralizados mantiformes y de baja potencia.
• La calidad de la roca de caja y mineral deben ser competentes 
(2B)
• Se dejan pilares para mantener el techo y las paredes estables.
• Cuerpos mineralizados con potencias entre 10 y 30 metros 
se explotan por sub-niveles desde el techo al piso.
• Baja dilución menor a 5%.
• Recuperación baja menor a 90%.
• Costo de producción 10-25 USD/ton
Se utiliza open stoping en las siguientes condiciones:
• La inclinación del cuerpo mineralizado excede el ángulo de 
reposo del mineral.
• Roca de caja y mineral competente (2B).
• Cuerpo mineralizado de paredes regulares.
• El cuerpo mineralizado es dividido en caserones separados 
por losas y muros, donde la estabilidad y dilución de un caserón 
es inversamente proporcional a su tamaño.
• La productividad del caserón es proporcional a su tamaño.
• Baja dilución, menor a 8% y recuperación de 90%.
• Costo 12-20 USD/ton.
Métodos Soportados por Pilares: Longhole Open Stoping
Características:
• Requiere mayor regularidad en la roca de caja.
• El método de longhole open stoping logra subniveles de 
perforación en el intervalo 60-100m con martillos ITH de 140-
165mm de diámetro.
• Requiere equipos de perforación de mayor alcance.
• Posee una mayor productividad debido a la menor cantidad 
de labores a desarrollar.
32
Sublevel Stoping
Se utiliza Sublevel open stoping en las siguientes condiciones:
- La inclinación del cuerpo mineralizado excede el ángulo de 
reposo del mineral.
- Roca de caja y mineral competente (2B).
- Cuerpo mineralizado de paredes regulares.
Dimensionamiento de los Caserones:
- Depende básicamente de las características del macizo 
rocoso y el entorno de esfuerzos
- Se diseña para minimizar dilución y maximizar recuperación.
- El largo y el ancho del caserón está determinado por la 
cantidad de dilución a incluir en el método los cuales son 
función del macizo rocoso (número de estabilidad) y el área 
a explotar (radio hidráulico)
- El alto del caserón está también definido por el largo máximo 
a perforar (típicamente máx. 100m)
- Dimensionamiento de los Caserones:
- Depende básicamente de las características del macizo 
rocoso y el entorno de esfuerzos
- Se diseña para minimizar dilución y maximizar recuperación.
- El largo y el ancho del caserón están determinados por la 
cantidad de dilución a incluir en el método los cuales son 
función del macizo rocoso (número de estabilidad) y el área 
33
a explotar (radio hidráulico)
- El alto del caserón está también definido por el largo 
máximo a perforar (típicamente max 100m).
Métodos Artificialmente Soportados: Cut and Fill
Características:
Se utiliza para yacimientos que poseen roca de caja y 
mineral de baja competencia (3B-5A). 
Se utiliza cuando no es posible construir un caserón 
tipo Sublevel Caving.
Permite una alta recuperación (90%), debido al control 
que tiene sobre los límites del cuerpo mineralizado.
Altamente selectivo y de baja dilución (2%).
34
Métodos Sin Soporte: Sublevel Caving
Características:
• Se utiliza en cuerpos mineralizados con orientación vertical 
y alta potencia mayor a 40m
• Se utiliza para cuerpos mineralizados (3B-5A). 
• Roca de caja de baja competencia (4A) y roca mineral de 
baja a media competencia (3B).
• Se explota por subniveles donde se realizan en ciclo las 
operaciones unitarias de perforación, tronadura, carguío y 
transporte
Características:
Permite explotar 2 niveles en forma simultánea, en algunos 
casos hasta 3.
Método por subniveles descendentes
• Productividad 4.000 a 25.000 tpd.
• Costo 7-20 USD/ton.
• Dilución es alta hasta un 15%.
• Recuperación 75%.
35
Block Caving
Características:
• Cuerpos masivos con una proyección en planta suficiente 
para inducir el hundimiento de la roca. (Radio Hidráulico).
• La roca mineralizada a hundir debe ser idealmente 
competente 3A-4A. En este caso se debe considerar el uso 
de Preacondicionamiento.
• La roca estéril de techo debe ser hundible.
• La roca de caja puede ser competente.
• Se induce el hundimiento de la roca a través del corte basal 
de 4-12 metros de altura. El hundimiento se propaga en la 
medida que la roca es extraída del hundimiento utilizando la 
infraestructura de producción.
• Producción de 0,55 t/m2-día.
• Costo de Preparación 1.500 USD/m2.
• Productividad 12.000 a 150.000 tpd.
• Dilución 20%.
• Recuperación 75%.
• Costo 4 a 8 USD/ton
Panel Caving 
Ladiferencia principal con el Block Caving, es estrategia de 
hundimiento y extracción, en este caso se hunden grandes 
paneles y la extracción se realiza for frentes de hundimiento 
de un ancho entre 100 y 150 m. Las características principales 
son:
• Producción de 0,55 t/m2-día.
• Costo de Preparación 1.500 USD/m2.
• Productividad 12.000 a 150.000 tpd.
• Dilución 20%.
• Recuperación 75%.
• Costo 4 a 8 USD/ton
36
Tabla comparativa: principales método de explotación subterráneos
37
SELECCIÓN DEL MÉTODO DE EXPLOTACIÓN SUBTERRÁNEO
Factores que Influyen en la Selección del Método:
Los yacimientos se encuentran a diferentes profundidades, 
poseen formas diversas y son de variados tamaños y distintas 
calidades. En consecuencia la explotación de un yacimiento no 
puede hacerse de modo arbitrario, siendo necesario proceder 
sistemáticamente.
Factores Endógenos:
• Geometría del cuerpo (veta, manto, masivo). 
• Geología Estructural (fallas, diques, estructuras mayores). 
• Geomecánica (competencia de la roca y estabilidad de 
labores, rellenos). 
• Zonificación y calidad de leyes. 
• Ubicación Espacial (profundidad). 
• Naturaleza de la roca de caja del yacimiento. 
• Factores Ambientales (agua, nieve, vientos, contaminación) 
• RMR de la roca mineral y de caja.
Es relevante la distribución de la calidad de macizo rocoso en 
la roca de caja y mineral.
Diseñar para los valores extremos y también los promedios
Factores Exógenos:
Son de carácter técnico-económico, relevantes al momento 
de establecer opciones de métodos de explotación. Los 
frecuentemente utilizados en un marco teórico-práctico son:
 
• Flexibilidad Operacional.
• Costos de Operación.
• Inversiones. 
• Ritmos Potenciales. 
• Recuperación de Reservas
• Tiempos de Preparación.
• Selectividad.
• Rendimiento y Productividad.
• Seguridad
38
Geometría del
cuerpo
Método de 
Explotación
Recuperación
Ley de mineral
Tipo de mineral
Tipo de roca
39
Metodologia
Sólo la conjunción adecuada de ambos tipos de factores en el 
mecanismo de selección del método permite estructurar una 
metodología para resolver la decisión, por ejemplo, es común 
establecer vía expertizaje una serie de opciones técnicamente 
viables de métodos de explotación, para en forma posterior, 
y en base a una matriz de decisiones en la cual se integran 
los factores anteriormente señalados que condicionarían el 
método de explotación, cuantificar su importancia relativa y con 
ello priorizar las distintas opciones de método de explotación. 
Fase 1: Definición de opciones de explotación.
Fase 2: Construcción de la matriz de decisión.
Fase 3: Selección de la mejor opción de explotación en base 
a un ranking.
Fase 1: Definición de opciones de explotación.
Para el proyecto en general y eventualmente para algún sub-
sector en particular, se definirán opciones de métodos de 
explotación y sistemas de manejo de mineral, obteniéndose 
los parámetros de entrada de la Matriz de Decisión. 
Fase 2: Construcción de la matriz de decisión.
Contempla el ordenamiento de la información para comparar 
los métodos de explotación y sistemas de manejo de mineral, 
asociados a las sectorizaciones del yacimiento. 
Fase 3: Selección de la mejor opción de explotación en base 
a un ranking.
La última línea resume mediante un promedio ponderado los 
resultados que entrega la matriz de decisión, construida para 
cada opción de explotación destacando que el mayor valor 
corresponde al método de explotación más concordante con 
el conjunto de patrones. 
40
41
2 PRINCIPALES EQUIPOS PARA MINERÍA SUBTERRÁNEA
Equipos de desarrollo
• Jumbos de Avance (Desarrollos Horizontales).
• Equipo de Carguío de Explosivo.
• Equipo Acuñador
• Camión de Bajo Perfil.
• Jumbo Empernador.
• Mixer de Bajo Perfil.
• Roboshotcrete.
• Plataforma de levante de Personas
Equipos de producción
• Jumbos de Perforación Radial.
• Equipo de Carguío LHD.
• Camión Bajo Perfil. (Dumper).
• Martillos de Reducción
42
Jumbos de Avance (Desarrollos Horizontales)
• Secciones de hasta 70 m2.
• Velocidad de perf. de 3 m/min por perforadora.
• Perforación requiere alto consumo de agua.
• Hasta 3 brazos de perforación.
Acuñador con Mesa Rotatoria
• Equipo altamente mecanizado.
• Evita la exposición del trabajador.
• Se utiliza tambien como equipo alzador.
Equipos para Transporte y Proyección de Hormigón
• Capacidad de 10 a 30 m3/hora.
• Alcance hasta 8 metros.
• Se programa la mezcla exacta de aditivos.
• 100% Mecanizado
Equipo de Proyección de Hormigón (Roboshot)
• Capacidad de 3 a 5 m3.
• Para pendientes hasta 12%
• Velocidades de transporte entre 5 y 15 km/h.
Equipos de Producción
• Carguío LHD de 7 a 13 yd3.
• Distancias de transporte óptimas menores a 200 m.
• Transporte camiones de bajo perfil de 50 a 80 t.
• Su capacidad depende de la densidad esponjada o quebrada.
3 VENTILACIÓN EN MINERÍA SUBTERRÁNEA
La ventilación de minas es el proceso de acondicionar y distribuir 
el aire en la mina para mantener condiciones saludables y 
seguras de operación. Las condiciones saludables y seguras 
de operación se logran cuando la calidad y cantidad de aire en 
todos los recintos de está bajo control de acuerdo a diseño. 
Debe cumplir con las exigencias que impone la normativa 
legal vigente (DS 132.) y la normativa de la compañía.
La ventilación se clasifica en natural o forzada.
• Natural puede ser aplicada en un túnel con gran desnivel.
• Forzada se utiliza esta última para ventilación en circuitos 
de galerías o construcción de túneles.
Gases de Estratos: Se produce por migraciones de gases debido 
a la minería. (CH4, dióxido de carbono, nitrógeno, SO2, H2S):
El metano es el más “popular” en minería del carbón. Este se 
moviliza entre los estratos por cambios en la presión existente 
43
por la minería. Rango explosivo 5-15%
Los gases de estratos no solo se relacionan a sedimentos 
también a roca ígnea
Gases de Tronadura: (CO, CO2, NO, H2S):
Máquinas de combustión interna: pueden emanar hasta 0,28 
m3/HP de contaminantes
Fuegos y explosiones (CO, CO2, CH4)
Respiración humana (CO2) aprox 0,1 cfm/hombre
Los métodos que existen para calcular el caudal del aire, están 
íntimamente ligados con los problemas que afectan al personal 
que labora dentro de la mina, vale decir concentraciones de 
gases explosivos y tóxicos, concentraciones de polvo ambiental, 
elevadas o bajas temperaturas, escasez de oxígeno, etc.
De acuerdo al Número de Personas.
De acuerdo a la Cantidad de Equipos Diésel que ingresan a 
la mina.
De acuerdo al Consumo de Explosivos.
44
Ventilación en Minería Subterránea: 
Caudal Requerido por una Persona.
45
Ventilación en Minería Subterránea: Cantidad de 
Aire para Consumir
Caudal para consumir (QC)
• Respiración humana: 
• Qc > N x f 
• N = Cantidad de personas en la mina
• f = volumen de aire necesario para 1 hombre 
• En Chile = 3 (m3/min) = N x 0,05 (m3/s)
Combustión Motores: 
• Qc > HP x 3 (m3/min) = HP x 0,05 (m3/s)
• HP = Cantidad de HP del motor diésel
Existen dos clasificaciones para los ventiladores, Centrífugos 
y Axiales:
Ventiladores Centrífugos: 
En estos ventiladores entregan la más alta presión estática y 
un flujo mediano.
Su eficiencia varía entre 60% y 80%.
Pueden trabajar a altas velocidades. 
Producen menos ruido que los ventiladores axiales.
Son de mayor costo. 
Ventiladores Axiales: 
1. El aire ingresa a lo largo del eje del rotor y luego de pasar 
a través de las aletas del impulsor o hélice es descargado en 
dirección axial. También se les llama ventiladores de hélice. 
2. Ofrece el más alto flujo de aire.
3. Su eficiencia esta entre 70 y 80%.
4. Son capaces de trabajar a las velocidades más altas.
5. Presentan una gama fuerte de inflexión e inestabilidad
6. Producen los niveles más altos de ruidos.
7. Son más versátiles 
8. Son más baratos.
46
1. PLANIFICACIÓN MINERA
Planificación de minas subterráneas de block caving. Para la 
mayoría de los depósitos quecumplen ciertas condiciones de 
tamaño y ley, principalmente los llamados pórfidos, es casi 
indudable que un método de caving puede ser aplicado. Es 
esencial además que el macizo rocoso involucrado sea de una 
baja competencia, de manera que se posibilite la propagación 
de caving y de ésta manera la eficiencia del método.
Dentro de los métodos que interesan para el desarrollo de una 
transición corresponde a los de hundimiento, específicamente 
el block caving, “método de explotación masivo en el cual 
un bloque de mineral en algunos casos representando el 
área basal del cuerpo mineralizado se corta en su base y 
luego a partir de la extracción se produce la propagación 
del hundimiento”), y el panel caving, el cual “es una forma 
del método de hundimiento en que bloques consecutivos 
se hunden en forma continua de modo de evitar la dilución 
lateral y los esfuerzos de relajación producidos en el método 
convencional de block caving”.
En la actualidad, la forma en la cual se diseña y planifica el 
desarrollo de una mina subterránea es a través de la utilización 
del módulo PCBC del software GEMS. En este módulo se 
encuentra incluida la herramienta Footprint Finder. Esta 
herramienta realiza una optimización sobre el modelo de 
bloques y, además, considera una mezcla vertical del tipo 
volumétrica de Laubsher (Diering, 2000). 
Para determinar el valor económico de cada una de las columnas, 
utiliza una tasa de descuento vertical, la cual es aplicada dado 
un parámetro de extracción vertical denominado Vertical Mining 
Rate (VMR). Finalmente, se compara el valor de cada una de 
las columnas con el costo de desarrollar un nivel y alcanzar 
esta columna, de manera de determinar si la extracción de 
dicha columna genera ingresos para, posteriormente, buscar 
la altura en la cual se produce el máximo valor de la columna. 
Infraestructura de la mina subterránea, sujeto a restricciones 
mineras y de secuencia. (Newman, Rubio, Yano, 2008). 
Dentro de las restricciones más representativas que se pueden 
dar en el modelo subterráneo se tienen la conexidad de los 
bloques y la subsidencia. Por otro lado, el rajo está restringido 
por la definición del ángulo de talud global, además de las 
precedencias para extraer los bloques. Finalmente, una 
restricción que compete a ambos diseños corresponde a la 
capacidad de tratamiento, el cual viene dado por cada uno 
de los métodos utilizados.
 
La forma en la cual se pueden cargar los datos de los modelos 
de bloques a los métodos de optimización son múltiples, 
pasando desde considerar bloques individuales u agrupaciones 
de ellos (macro bloques) que da cuenta del estéril y el mineral 
MÓDULO III: PLANIFICACIÓN 
 MINERA
47
(Cáceres, 2006), o bien, considerando volúmenes con las 
formas ad hoc a los métodos de explotación determinados, 
como por ejemplo conos para discretizar el rajo y cilindros 
para la subterránea (Newman, Rubio, Yano, 2008). 
Aquellos trabajos que utilizan el modelo de bloques íntegramente 
hace que el resolver el problema sea inmanejable dada 
la cantidad de variables. Es por esto que las pruebas que 
se han hecho en éstos trabajos sean sólo sobre un perfil 
(Azcarategui, 2005). Por otro lado, aquellos que generan un 
rebloqueo generando bloques de un tamaño mayor, pierden 
la sensibilidad de la ubicación exacta del nivel de transición. 
Considerando el trabajo que compara el resultado obtenido 
por un modelo de optimización que usa una agregación 
en macrobloques, se podría llegar a obtener hasta un 50% 
de mejora en el VAN de un proyecto desarrollado de la 
manera tradicional, dado principalmente porque al optimizar 
conjuntamente la opción rajo y la subterránea, permite obtener 
mayores beneficios asociados a las mejores leyes extraídas 
por la mina subterránea (Cáceres, 2006). 
La mayoría de los trabajos presentados anteriormente, 
salvo el de Cáceres (Cáceres, 2006) y Newman, Rubio y Yano 
(Newman, Rubio, Yano, 2008), han sido desarrollados en base 
a modelos de bloques ficticios y aplicándolo sólo a secciones 
2D. Si bien han alcanzado un resultado, que involucra definir 
un nivel de transición, su aplicabilidad en un proyecto real es 
poco viable y además, al ser un trabajo de investigación, no 
posee un desarrollo convencional para abordar la transición 
con el cual ser comparado.
Existen dos alternativas para realizar la valorización de los 
estratos. La primera de ellas consiste en predefinir una ley de 
corte para el rajo (0.4 %Cu) y una para el block caving (0.6 %Cu). 
La segunda alternativa corresponde a realizar la valorización 
de cada uno de los estratos para un set preestablecido de leyes 
de corte (0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.8 o 1.0), es decir, generando 
una curva beneficio ley para cada estrato. 
Para cada una de las valorizaciones se consideran parámetros 
económicos y ritmos de producción conocidos e iguales a los 
utilizados en las otras metodologías de manera de que los 
resultados sean comparables.
2. BLOCK CAVING (BC)
Block Caving es un método de explotación subterránea masivo, 
cuyas características principales son:
Preparación Minera: desarrollo de labores necesarias para 
iniciar la explotación (infraestructura de acceso, nivel de 
transporte, nivel de producción y nivel de hundimiento).
48
El cuerpo mineralizado es hundido con 
explosivos cortando su parte base y extraído 
mediante gravitación. 
El material es extraído utilizando puntos de 
extracción desde una zanja de hundimiento, 
como se muestra en la siguiente figura.
Isométrico método Block Caving
49
1) Clasificación de métodos de explotación
Los métodos de explotación subterránea se pueden clasificar 
de acuerdo al tipo de soporte que tendrá la cavidad generada 
por la extracción de mineral desde el cuerpo geológico. Es 
así, que se clasifican en tres grupos; caserones abiertos ó 
con soporte natural, caserones con soporte artificial (relleno) 
y por hundimiento, siendo estos últimos los utilizados en los 
yacimientos subterráneos de CODELCO.
Tanto el Block como el Panel Caving, son métodos que utilizan 
el quiebre gravitacional para propagar el hundimiento, y esto 
se logra socavando la base del sector a hundir. Una forma 
sencilla para definir este proceso, es el conjunto de operaciones 
mineras destinadas a cortar la base de sostenimiento de un 
bloque o panel de mineral, asegurándose que no queden 
puntos de apoyo, de tal forma que la base inferior de dicho 
bloque o panel se comporte como una viga, y la acción de las 
fuerzas externas, principalmente la gravitacional, produzcan 
una primera socavación y posteriormente el desplome completo 
del bloque o panel, de tal manera que los fragmentos de 
mineral generados debido al progreso del hundimiento en 
altura, puedan ser manejados y transportados de acuerdo al 
diseño minero del sector productivo en cuestión.
Teniendo claro este proceso, se expondrá brevemente el Block 
y Panel Caving con sus variantes.
2) Block Caving Convencional
Como ya mencionamos, ambos métodos generan el quiebre 
de la roca en forma gravitacional, por lo que la diferencia 
radica en la geometría de la explotación y la mecanización, 
en el caso del método Block Caving Convencional, se divide el 
área en bloques cuadrados o rectangulares, cuya dimensión 
mínima se relaciona con la hundibilidad de la roca y la 
máxima se diseña en función de parámetros operacionales 
y económicos. La extracción del mineral se realiza de manera 
uniforme, y así lograr que el ángulo entre el mineral y el estéril 
sea prácticamente horizontal. Las dimensiones de los bloques 
en relación a la historia van desde:
• Bloques de 3.600 m2 (60 m de ancho, 60 m de largo y una 
altura de 100 m). 
• Bloques de 5.400 m2 (60 m de ancho, 90 m de largo y una 
altura de 100 m).
• Bloques de 7.200 m2 (60 m de ancho, 120 m de largo y una 
altura de 100 m).
• Bloques de 9.000 m2 (75 m de ancho, 120 m de largo y una 
altura de 180 m).
La aplicación de este método, se realiza principalmente en roca 
secundaria,donde la granulometría permite que el mineral 
escurra sin problemas, razón por la cual, antiguamente la 
extracción se realizaba a través de embudos que descargaban 
50
el mineral a buitras y que posteriormente, se mecanizó 
incorporando los scrapers. Ver Figura siguiente.
Block Caving típico con sistema de scrapers.
1) Block Caving Macrobloques
Esta variante nace junto al proyecto estructural de CODELCO, 
denominado “Proyecto Mina Chuquicamata Subterránea”, 
Los Macro Bloques (MB), tienen una superficie mayor a la de 
los máximos bloques explotados en la década de los 8́0s 
(15.000 m2), tienen tamaños que varían entre 21.600 m2 y 
55.200 m2.
Este método considera dejar un pilar de 20 m para disminuir 
el efecto, habitualmente dañino, del frente de esfuerzos 
inducidos (abutment stress), por la influencia del hundimiento 
de un bloque hundido en producción sobre su vecino en 
preparación, y para minimizar la interferencia operacional 
entre las operaciones del bloque en producción y su vecino 
en preparación. Ver Figura siguiente.
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Explotación por Macro Bloques.
Beneficio económico alturas de extracción
Establecido el piso de hundimiento, la definición de los límites 
económicos de explotación de un método por hundimiento, 
se basa en un modelo económico para el cálculo del beneficio 
máximo por columna que consiste en extraer de una columna 
aquella altura que genera máximo beneficio instantáneo. 
Esquemáticamente lo podemos ver en la Figura siguiente. 
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El resultado del proceso descrito anteriormente son límites 
verticales de extracción de máximo beneficio, y con ello se 
define la capacidad de producción de la mina y el plan de 
producción.
El VPN total de la mina subterránea.
3. FOOT PRINT
El modelo contiene valores para el Cobre Total (CuT), Molibdeno 
Total (MoT), e incluye valores de impurezas: Arsénico, Antimonio, 
Plomo, Níquel y Zinc. El total de recursos para el Cobre Total 
(CuT) del modelo de bloques del Sector Norte se resume en 
la siguiente tabla (se considera una ley de corte de 0.2%). 
Modelo económico para el cálculo del beneficio máximo 
columna que consiste en extraer de una columna aquella 
altura que genera máximo beneficio instantáneo.
El Límite Final es una envolvente en la base del cuerpo, dentro 
de la cual se encuentran las reservas económicas a extraer. 
Para su definición se deben integrar componentes económicas 
y operacionales.
En la siguiente se muestra un ejemplo de definición de 
envolvente basado en el ploteo en planta de los beneficios 
por columnas mediante un software de planificación minera.
Beneficios económicos acumulado y Foot Print (color amarillo)
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4. PLAN DE PRODUCCIÓN
En la estructuración del plan de producción de la minería 
subterránea, es este caso método block caving, se debe 
considerar las siguientes etapas.
• Secuencia minera
• Ritmo de producción
• Factores Tecnológicos de Preparación 
• Plan de producción
• Programa de Preparación (preproducción y producción)
• Requerimiento de Equipos 
• Estimación de Dotaciones 
• Cálculo de requerimiento de aire y cálculo ventiladores 
principales
• Constructibilidad
• Plan de ejecución
Estimación de costos 
• Inversiones (CAPEX) 
• Costos de Operación (OPEX) 
• Evaluación económica
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Plan de producción Block Caving
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5. PREPARACIÓN MINERA BLOCK CAVING
En lo que respecta a las preparaciones mineras y desarrollo 
de accesos e infraestructura asociada, la eficiencia de estas 
excavaciones, juega un rol importante dentro de la factibilidad 
de llevar a cabo un determinado proyecto. Lo anterior, a causa 
de la alta demanda esperada por los futuros proyectos de la 
Corporación y los tiempos de desarrollo asociados.
Actualmente, la metodología más utilizada para la realización 
de las excavaciones en minería, corresponde a la perforación y 
tronadura (P&T), sin embargo, en las labores de infraestructura de 
grandes longitudes se ha estudiado y evaluado la incorporación 
del desarrollo mecanizado sin explosivos (máquinas tuneleras).
Durante los últimos años se han desarrollado diversos 
proyectos relacionados con la aplicación de esta tecnología 
a la preparación minera, lo que incluye un diseño conceptual 
para una máquina TBM, de menores dimensiones y flexibilidad, 
capaz de excavar túneles con las características propias de los 
niveles de producción y hundimiento del método de explotación 
por Block/Panel Caving, que representan la mayor demanda 
en los futuros proyectos estructurales de la Corporación.
6. PANEL CAVING CONVENCIONAL
Debido a la profundización propia de las explotaciones 
mineras, producto del agotamiento de las reservas en 
mineral secundario y la presencia de mineral primario, cuya 
característica principal es su fragmentación gruesa y alta 
dureza, fue necesaria la mecanización de las operaciones, 
para mantener las productividades y ritmos de producción 
exigidos por los planes mineros. Esto significó el desarrollo 
de galerías de un mayor tamaño, aumentar la altura de los 
bloques, incrementar el área abierta productiva y utilizar una 
malla de extracción de mayor tamaño. Con estos cambios, 
el método de Hundimiento de Bloques evolucionó hacia un 
sistema mecanizado de traspaso en el nivel de producción, 
con incorporación sistemática de área hundida, método 
denominado Hundimiento de Paneles. 
Como se describió, este método se diferencia del Hundimiento 
de Bloques principalmente por la incorporación de los equipos 
LHD y la incorporación de área en forma de paneles, este 
método tiene la siguiente secuencia operacional:
I Desarrollo y construcción de las galerías del nivel de producción, 
de los piques de traspaso, subniveles de ventilación y acarreo.
II Desarrollo y construcción del nivel de hundimiento.
III Excavación de las bateas colectoras o zanjas, previo a la 
socavación.
IV Socavación del nivel de hundimiento.
V Extracción del mineral
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Sus principales características de diseño consideran la 
utilización de zanjas en reemplazo de los embudos. En el nivel 
de producción existen una serie de galerías paralelas separadas 
comúnmente a 30 m entre sí, las que son interceptadas por 
galerías zanjas en un ángulo de 60°, que permite una mayor 
facilidad de movimiento para los equipos LHD.
Explotación Hundimiento de Paneles convencional.
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7. RESTRICCIONES OPERACIONALES MÉTODOS POR 
HUNDIMIENTOS
Las restricciones operacionales en este punto están referidas 
a las limitantes operacionales que presentan ambos métodos, 
principalmente en el desarrollo y construcción de las labores 
mineras tanto del nivel de hundimiento como el nivel de 
producción, los que concentran el mayor volumen de desarrollos 
horizontales objeto de este estudio.
Los métodos de explotación Block y Panel Caving convencional, 
no presentan mayores dificultades a las ya conocidas, pero 
la incorporación de las variantes en el Panel Caving si lo han 
hecho, de este modo los principales inconvenientes de estas 
modificaciones al método convencional son:
a) Panel Caving con Hundimiento Previo (Pre-Undercut); esta 
variante tiene alto potencial de generar una descompensación 
en el área de producción, especialmente en cuanto al traspaso 
de mineral al nivel de acarreo, y congestión entre la operación y 
la preparación del nivel de producción. La preparación en dicho 
nivel se debe realizar en un espacio reducido y comprendido 
entre el frente de extracción y el límite de la zona de esfuerzos 
(entre 1 y 2 líneas de calles zanjas). Esto ocurre en una zona 
de relajación y generalmente con acceso sólo por el área de 
producción, lo cual genera grandes interferencias entre la 
operación de los equipos LHD y la construcción propiamente 
tal. Por lo tanto, estas interferencias se transforman en un 
mayor tiempo de preparación del nivel de producción. En 
relación a la construcción de los piques de traspaso, estos tienen 
tiempos de construcción relativamente altos, por esta razón 
en algún momento pudiese ocurrir que se entreguenáreas a 
producción pero que no cuenten con los piques terminados.
b) Panel Caving con Hundimiento Avanzado; esta variante 
presenta los mismos problemas operacionales que el hundimiento 
previo, con la salvedad de la entrega de área sin piques de 
traspaso de mineral, esta opción permite el desarrollo anticipado 
o en conjunto de las calles de producción y las galerías de 
hundimiento, por lo que no se daría el caso de atraso en la 
entrega de los piques, pero si se dará la interferencia y poco 
espacio para los desarrollos mineros.
A continuación indicaremos la complejidad, de acuerdo al diseño 
o layout, de construir y desarrollar las labores horizontales 
de un nivel de producción y un nivel de hundimiento. Los 
diseños actuales tanto para Block y Panel Caving son muy 
similares por lo que el análisis se realizará en forma general, 
no planteando diferencias.
En los niveles de hundimiento veremos principalmente dos 
tipos de galerías que lo constituyen, las galerías de hundimiento 
(C ó GH) y cruzados (Conec ó XC), una configuración típica de 
este nivel es posible de ver en la Figura siguiente.
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Layout de Nv. de Hundimiento, Figura izq. Diablo regimiento 
(DET), Figura dcha. III Panel DAND.
Una primera dificultad del diseño es la disposición de las 
galerías, las cuales se encuentran en forma perpendicular 
(90°). Esta configuración genera bastantes inconvenientes al 
momento de hacer los traslados de equipos mineros. 
 
8. PLANIFICACIÓN INTEGRADA MINA PLANTA
La planificación integrada mina planta es un concepto de 
planificación que relaciona los parámetros técnicos de la 
planificación mina con los de la planta a través de la recuperación, 
donde la recuperación se presenta como una función de: work 
index, ley de molibdeno, ley de concentrado.
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MODELO CONCEPTUAL DE PLANIFICACIÓN MINERA
Modelo Geológico
Modelo Geotécnico
Modelo Técnico
Modelo Metalúrgico
Variables 
Exógenas
Tamaño
Plan de
Minado
Leyes y 
recuperación
de corte
Límite
Final
Secuencia
Minera
OBJETIVO
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El concepto básico es que se trata de maximizar la cantidad de 
concentrado no importando de primera forma el porcentaje de 
recuperación, vale decir con esta metodología se logra obtener 
la cantidad máxima de concentrado que es el producto que 
comercializa en el mercado.
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