Diseño semi-automático de rampas en minería a cielo abierto considerando switchback

Abstract

El diseño de rampas en minas a cielo abierto es esencial en la planificación minera, convirtiendo las estimaciones económicas en volúmenes operativos adecuados. A pesar de las herramientas disponibles, el proceso sigue siendo complejo y lento, dependiendo en gran medida de la experiencia del ingeniero siendo la metodología manual la más común y usada. Esto puede afectar la calidad del diseño, reduciendo el beneficio. El laboratorio de Planificación Minera DELPHOS ha desarrollado una metodología que consiste en un modelo matemático de optimización lineal para el diseño rampas. Este modelo busca optimizar parámetros como por ejemplo el ángulo global del talud, al mismo tiempo que maximiza el valor económico de los bloques extraídos. El propósito de este trabajo es validar la metodología de diseño semi-automático de rampas como un método más eficaz que el método tradicional de diseño de rampas, considerando switchbacks en ambas. Para cumplir con el objetivo planteado, se propone realizar el diseño asistido de rampas para dos casos distintos, donde los resultados se compararán con la metodología manual de diseño de rampa. Se compara el beneficio económico, el tonelaje de mineral y estéril respecto al pit final para cada caso. En el caso de estudio N°1, la metodología manual de diseño de rampas muestra un beneficio económico con una diferencia del 4.246% respecto al pit final, mientras que el diseño semi-utomático presenta una menor diferencia del 4.179%. Esto destaca al diseño semi-automático como la opción más eficiente al comparar ambos métodos. Respecto al tonelaje mineral, el diseño semi-automático presenta una diferencia del 2.137% frente al pit final, lo que representa una mejora significativa comparado con la diferencia del 4.132% del diseño manual (c). Asimismo, el diseño semi-automático optimiza el manejo de material estéril, reduciéndolo en un 7.736% respecto al pit final, en comparación con el aumento del 1.867% observado en el diseño manual. En el caso de estudio N°2, el diseño manual logra una diferencia del 2.04% en beneficio económico respecto al pit final, con un tonelaje mineral de 861.94 Mt y un tonelaje estéril de 2,259.31 Mt, reflejando una optimización moderada en comparación con el pit final. The design of ramps in open-pit mines is essential in mine planning, transforming economic estimates into suitable operational volumes. Despite the available tools, the process remains complex and slow, relying heavily on the engineer's experience, with the manual methodology being the most common and widely used. This can affect the quality of the design, reducing its overall benefit. The DELPHOS Mine Planning Laboratory has developed a methodology consisting of a linear optimization mathematical model for ramp design. This model aims to optimize parameters such as the overall slope angle while maximizing the economic value of the extracted blocks. The purpose of this work is to validate the semi-automatic ramp design methodology as a more efficient method than the traditional manual ramp design method, considering switchbacks in both approaches. To achieve the stated objective, the assisted ramp design will be carried out for two different cases, where the results will be compared with the manual ramp design methodology. The comparison will focus on economic benefits, mineral tonnage, and waste tonnage with respect to the final pit for each case. In Case Study No. 1, the manual ramp design methodology shows an economic benefit with a difference of 4.246% compared to the final pit, while the semi-automatic design presents a smaller difference of 4.179%. This highlights the semi-automatic design as the more efficient option when comparing both methods. Regarding mineral tonnage, the semi-automatic design shows a difference of 2.137% compared to the final pit, representing a significant improvement over the 4.132% difference observed in the manual design (c). Additionally, the semi-automatic design optimizes the handling of waste material, reducing it by 7.736% compared to the final pit, in contrast to the 1.867% increase observed in the manual design. In Case Study No. 2, the manual design achieves a 2.04% difference in economic benefit compared to the final pit, with a mineral tonnage of 861.94 Mt and a waste tonnage of 2,259.31 Mt, reflecting moderate optimization compared to the final pit.