Control de polvo generado por interacción mina rajo abierto con mina subterránea

Antecedentes

Codelco es la principal empresa chilena y la primera productora mundial de cobre. Su misión es maximizar el valor económico, ambiental y social de manera sostenible, a través de la minería del cobre y sus subproductos. En enero-septiembre de 2024 produjo 918.000 toneladas de cobre, el 22% de la producción mundial.

Su objetivo es convertirse en el nuevo líder mundial de innovación en la industria minera con la adopción de un modelo abierto para el desarrollo de soluciones.

Consciente de las crecientes necesidades del sector minero, Codelco potencia las mejores prácticas disponibles para lograr una transformación tecnológica que permita avanzar hacia una minería más segura, sustentable y resputuosa de su entorno y territorios

El reto

Codelco explota minas a cielo abierto y subterráneas. Es el caso de Chuquicamata, la mina a rajo abierto más grande del mundo y cuyas dimensiones son: 5 km de largo x 3 km de ancho x 1 km de profundidad, aproximadamente. Este yacimiento se encuentra a 15 kilómetros al norte de Calama y a 2870 metros de altitud, en la región de Antofagasta, Chile. 

Con el objetivo de dar continuidad a la explotación del yacimiento, se realizó un cambio del método de extracción de mineral, desde rajo abierto a explotación subterránea por el método de Block Caving. Con ello se definieron 4 niveles de explotación, todos bajo la cota inferior (en el fondo) de la actual explotación de rajo abierto.

La configuración Block Caving utiliza perforación y tronadura para el desplazamiento de los bloques de roca, permitiendo el quiebre o hundimiento del macizo rocoso bajo la mina a cielo abierto y la extracción del mineral.

Producto de la interacción que existe entre la mina a rajo abierto y la mina subterránea (tronadura, hundimiento) se genera un aumento de material particulado (polvo) en suspensión. 

Esto principalmente por las vibraciones y desplazamientos en los taludes y muros del rajo, generados por las operaciones de la mina subterránea, deslizándose en ocasiones parte de los taludes por la ladera hacia el fondo de la mina.

El polvo tiene su origen:

1. Principalmente, en la ladera OESTE del rajo (5.600.000 m2 aprox.), que se encuentra afectada por una falla, actualmente sin explotación. En esa ladera se han perdido los caminos para su explotación, y el mineral se desplaza ladera abajo con cada movimiento de subsistencia por el movimiento del blockcaving y las tronaduras hasta llegar al fondo, generando gran cantidad de polvo.
2. En la ladera ESTE del rajo (5.140.000 m2 aprox.), explotada actualmente también con tronadura.

Estas condiciones de explotación generan polvo de manera constante. Debido a las condiciones geométricas, de temperatura, y de la extensión del rajo, parte del polvo queda atrapado y es de difícil disipación. Otra parte podría propagarse por las zonas aledañas, incluso a 15 km o más, debido al viento predominante.

El polvo se monitorea a través de una red de estaciones de medida, donde se miden los índices PM10 y PM2,5 entre otros.

Se adjunta como anexos croquis y planos de la mina, fotos y vídeos, y datos de las estaciones de medida. (Nota: Es necesario darse de alta en el reto para descargar estos anexos).

Medios empleados hasta ahora

Siendo el polvo uno de los principales desafíos actuales en la mina, se ha avanzado con algunas soluciones de mercado:

1.Mitigación:

• Sal para los taludes
• Bischofita (sal compuesta principalmente de cloruro de magnesio), para los caminos
• Cañones nebulizadores

Todas estas medidas ayudan pero no son suficientes. Es necesario realizar nuevos estudios más completos, debido a las grandes dimensiones del rajo.

Se recomienda contemplar todas las variables, incluido el viento, y abarcar las zonas necesarias para que el impacto sea suficiente. 

2. Monitoreo:

Actualmente hay 2 iniciativas en prueba para el monitoreo del polvo:

• Sistema lidar.
• Sensorización de material particulado en distintos puntos estratégicos del rajo.

También hay sistemas de control geométrico del desplazamiento de las laderas.

Lo que el cliente está buscando

CODELCO busca alternativas eficientes para Medir, Controlar y Mitigar el polvo en suspensión en la mina a rajo abierto que tiene interacción con la mina subterránea (subsidencia) y disminuir los índices PM10 de polvo y su propagación.

Los principales problemas son las grandes dimensiones y la dificultad de acceso a todo el rajo.

Se buscan soluciones para 2 partes bien diferenciadas y complementarias:

1. Control y mitigación de la cantidad de polvo (índice PM10) generado en la mina (debido a los puntos 1, 2 y/o 3)

Las medidas de mitigación podrían ser activadas temporalmente según condiciones (de viento, cantidad de polvo…), controlando cuando se decide mitigar el polvo, o de forma permanente.

2. Monitoreo de polvo (índice PM10). Se está pensando en utilizar tecnologías como cámaras, satélites, sensores u otros para cuantificación del polvo en suspensión y del efecto mitigador que pueda tener una solución de control.

La solución propuesta deberá considerar los siguientes requerimientos: 

• Ser autónomos en alimentación eléctrica.
• Si es necesaria la utilización de agua, esta deberá ser industrial (lo ideal sería prescindir de agua, dada las limitaciones de uso en la zona) y deberá contar con estanque para el suministro.
• Operación sin dependencia humana (idealmente automática o con muy baja dependencia de personas para su operación y funcionamiento) 
• Medir correctamente la eficiencia de los sistemas mitigadores con la tecnología ofrecida.

El objetivo es realizar 2 pruebas de validación en terreno, una para el monitoreo y otra para el control, al mismo tiempo; que sean escalables posteriormente a todo el rajo.

Lugar de la prueba industrial: Mina de Chuquicamata en el Norte de Chile.

Entregables

Se deberá entregar un PDF (de 5 a 10 páginas) que incluya:

1. Solución propuesta, con una descripción del funcionamiento, especificación de equipos e instalaciones (fotos, esquemas, croquis…), inversiones requeridas y resultados esperados.

2. Formulario relleno (se acompaña como anexo al reto). No se admitirán propuestas que no incorporen este formulario.

3. Propuesta para la realización de una prueba piloto/prototipo, a realizar por el solucionador o bien a través de un partner (propuesto por el solucionador o bien aportado por CODELCO, si fuera necesario). Esta propuesta deberá incluir:

Cómo se propone realizar la prueba piloto: Tecnología, alcance, equipamiento mínimo necesario, tiempo estimado, etapas previstas y nivel de soporte.

Además, puede agregar otros documentos adjuntos para respaldar su solución (puede subirlos comprimidos en formato ZIP).

Criterios de evaluación 

Las propuestas serán evaluadas de acuerdo con los siguientes criterios:

• Para la solución de control / mitigación: Eficiencia en el control del polvo (% de reducción del índice PM10).

• Para la solución de monitoreo: Precisión de medida, exactitud, fiabilidad, rango y extensión del área de medición del polvo (índice PM10)

• Evidencias de viabilidad del sistema propuesto (madurez de la solución, casos de éxito similares, robustez de la solución en el entorno minero, debe soportar condiciones extremas (vientos de hasta 150km/h, altas y bajas temperaturas)

• Mayor simplicidad de la solución (requerimientos de espacio, de uso, de equipos…) y facilidad de implementación:

• No debe interrumpir la operación de la mina, ni el proceso productivo en la ladera este.
• Mínimo de personas en terreno
• No debe ser peligrosa para las personas, equipos y el medioambiente
• Mínimo consumo de agua
• Autonomía energética

• Determinar cómo se dará Soporte Técnico in situ para la realización del piloto, y para su posterior explotación, a realizar en las dependencias de CODELCO en Mina de Chuquicamata en el norte de Chile.

Los finalistas seleccionados tendrán una reunión con CODELCO para defender su propuesta. Podrá haber uno o varios ganadores con soluciones complementarias.

Este es un torneo de 1 ronda con las siguientes presentaciones:

Un documento PDF que incluya los puntos descritos anteriormente.

Para entregar la propuesta, el solucionado deberá darse de alta en la plataforma de ennomotive (https://app.ennomotive.com/user/register) e inscribirse en el reto, aceptando las condiciones (www.ennomotive.com/terms-and-conditions/) y la política de privacidad (www.ennomotive.com/privacy-policy).

Estructura y cronograma del torneo

Este es un desafío de una ronda con los siguientes plazos:

● 6 semanas para la presentación (el plazo límite de presentación es el 27 de Noviembre de 2025) + 6 semanas para la evaluación

Incentivo Económico

15.000 USD como presupuesto orientativo (a confirmar por el proponente) y la realización del piloto en el terreno que permita evaluar la solución. Opción sujeta a la formalización de contrato con CODELCO.

Confidencialidad

Según términos y condiciones generales.

Originalidad de la propuesta y uso de otras licencias

Su solución es una obra original creada por usted. En caso de incluir contenido de terceros usted deberá aportar la autorización, licencia o documento que demuestre que usted está autorizado a utilizar ese contenido. En el caso de utilizar productos comerciales de terceros, deberá indicarse también claramente.

Propiedad intelectual

En caso de que la solución sea seleccionada como GANADORA, el “Participante” mantendrá la titularidad sobre los derechos de propiedad intelectual de las soluciones presentadas, si bien concede el derecho de uso a CODELCO para los objetivos del desafío (desde el pilotaje al escalado industrial).

En el caso de soluciones comerciales, los derechos de propiedad industrial seguirán perteneciendo a su legítimo propietario.