¡Descubre cómo el LiDAR está revolucionando la minería subterránea!
LiDAR, es implementando en la mina Implantação para optimizar el diseño de mallas de perforación y la medición de labores subterráneas. Gracias a ello, se superaron las limitaciones de los métodos tradicionales que solían provocar:
- Planificación deficiente de voladuras
- Sobrerotura
- Uso ineficiente de explosivos
- Problemas en el control operativo
Objetivo general
Implementar la tecnología LiDAR en los frentes de avances de la mina Implantação para mejorar las actividades de diseño mallas de perforación y medición de las labores subterráneas.
Objetivos específicos
- Escanear los frentes de avances de la mina Implantação con sensores LiDAR.
- Diseñar una malla de voladura con la nube de puntos obtenida a partir de los sensores LiDAR.
- Determinar el avance y el volumen extraído post voladura en la mina Implantação por medio de nube de puntos provenientes de sensores LiDAR.
Metodología
La metodología se basa en la adquisición y procesamiento de datos LiDAR. Además, se organizó en varias fases para garantizar precisión y eficiencia:
Planificación del levantamiento topográfico
Ahora bien, en cuanto a la planificación del levantamiento con sensor LiDAR se realizó después del acarreo del material tronado en el túnel de la mina Implantação, ubicado en el primer nivel de producción.
Galería de producción de la mina Implantação
Instrumento LiDAR utilizado
Además, para la captura de puntos se empleó la estación Leica ScanStation P40/P30, una herramienta profesional capaz de registrar hasta 1 millón de puntos por segundo, con un alcance de 270 metros y baja interferencia en la nube de puntos. Asimismo, captura en 3D a color con alta resolución de campo (HEXAGON, 2024).
Estación LiDAR Leica ScanStation P40/P30
Ubicación de puntos de control
En cuanto a los puntos de control, se instalaron en el centro de la galería, específicamente en el techo, justo frente al área de excavación. La ubicación permitió un levantamiento más preciso y representativo.
Toma y manipulación de datos
Una vez centralizado el punto de control, se procedió al levantamiento topográfico. En primer lugar, se encendió la estación LiDAR; en segundo lugar, se ingresaron las coordenadas conocidas en el software del instrumento, proporcionadas por el topógrafo. Posteriormente, los datos fueron procesados para generar la nube de puntos.
Manipulación de datos LiDAR
Diseño de malla de perforación por medio de tecnología LiDAR
El diseño de la malla de voladura consideró factores como:
- Equipo de perforación
- Tiempo de ejecución
- Tipo de roca
- Sistema de sostenimiento
- Ventilación
En consecuencia, el mallado se ajustó a los parámetros de Langefors y Kihlstrom, ampliamente utilizados en la industria. Entre los aspectos técnicos evaluados estuvieron el diámetro, inclinación y longitud de los barrenos, así como la potencia del explosivo.
Partes de la galería tecnología LiDAR
La galería se dividió en contorno, destroza, cuele, contracuele, zapateras y muros. Cada sección cumplió un rol específico en la secuencia de voladura.
En los siguientes puntos, se explica detalladamente la metodología aplicada de cómo se integró la tecnología LiDAR, para diseñar un mallado de voladura óptimo para el desarrollo y para el nivel de producción de la mina Implantação.
Cálculo de avance de perforación
Este parámetro es esencial para estimar el avance del túnel; además, depende del diámetro del barreno y su desviación
Esquema del diagrama de voladura
Las voladuras en interior mina suelen ser complejas debido a la ausencia de una cara libre. Por ello, el consumo de explosivos tiende a ser mayor (Bernaola et al., 2013). Para una correcta voladura se debe de distribuir los barrenos de la mejor manera, entre los procesos se destacan:
Cuele
Es el corazón del mallado de voladura, este es el primer disparo de varias secciones que se tronaran al momento de accionar el explosivo, el objetivo es generar una cara libre con los barrenos del cuele pudiendo así de uno o varios barrenos (Bernaola et al., 2013).
Ayudas
Estos barrenos tienen la función de incrementar la cara libre del macizo rocoso, facilitando el desplazamiento de las voladuras. Para el cálculo de estas se considera el factor de fijación f con una constante de 1.45, donde la relación espaciamiento con piedra debe tener aconsejado de 1.25.
Destroza
En base a la disposición de caída del material y su gravedad pueden salir terceras o cuartas, donde sus barrenos al detonar fragmentan y desplazan la roca volada hacia la cara libre.
El método empleado es similar al usado en el cálculo de las ayudas, usando únicamente valores diferentes en el factor de fijación y relación espaciamiento-piedra.
Zapateras
Son barrenos que se sitúan en el piso, cuya función es el de conformar el suelo de la excavación siendo disparados últimos para levantar todo el material volado, primeramente.
Secuencia de encendido
La secuencia de encendido es aquella relación que, mediante el disparo de la voladura, va creando una cara libre que facilite la detonación de los otros barrenos de diseño, cuyo proceso seguirá una orden en base a la disposición y carga de barrenos (Bernaola, Castilla, & Herrera, 2013).
Es decir, primero se inicia con el disparo de los barrenos del cuele, después salen las ayudas, seguidamente se dispararán los barrenos de la destroza ya encontrándose con una cara libre mayor; y por último, saldrán la zapatera que establece el suelo de excavación.
Resultados principales
Los resultados fueron impactantes y marcaron un antes y un después en la operación minera:
- Representación precisa de frentes de avance (5,5 m ancho × 6 m alto)
- Malla de voladura optimizada con avance promedio de 4,3 m por disparo
- Extracción estimada de 150 m³ por ciclo
- Mejora significativa en seguridad al reducir la exposición en zonas de riesgo
En consecuencia, la tecnología LiDAR se consolidó como una herramienta clave para optimizar recursos, mejorar el rendimiento operativo y transformar la planificación minera.
Conclusión
La implementación de sensores LiDAR en la mina Implantação permitió obtener una representación precisa de los frentes de avance y optimizar la recopilación de datos geoespaciales, lo que facilitó la planificación y el control de las labores subterráneas con mayor seguridad. A partir de la nube de puntos generada, se diseñó una malla de voladura optimizada que mejoró la fragmentación del material y redujo efectos adversos como la sobreexcavación y la vibración, contribuyendo además a un uso más eficiente de los explosivos. Esta malla, aplicada en el nivel de producción actual, permitió medir con exactitud el avance y el volumen extraído, logrando un rendimiento de 4.3 m por disparo y un volumen de 150 m³, lo que incrementa la eficiencia en la extracción del mineral.
Referencias Bibliográficas
- Bernaola, José, Castilla, G., & Herrera, J. (2013). Perforación y voladura de rocas en minería departamento de explotación de recursos minerales y obras subterráneas laboratorio de tecnologías mineras.
- CAT (2024). Equipo subterráneo para minería de roca dura | Cat | Caterpillar. https://www.cat.com/es_US/products/new/equipment/underground-hard-rock.html
- Cueva, J., & Paucarchuco, E. (2020). Mejora de la recuperación del mineral y control de la dilución de los métodos de minado Bench and fill y sublevel stoping con taladros largos, zona Hadas, de la Unidad Minera Raura.
- De Las Herras, A. E. (2011). Instrumentos Topográficos de la E.T.S. de Ingenieros de Minas de Madrid. www.frailedetejada.com
- Estruch Serra, Miquel., & Tapia Gómez, Ana. (2003). Topografía subterránea para minería y obras Miquel Estruch Serra, Ana Tapia Gómez. Edicions UPC.
- Herrera Herbert, J. (2020). Introducción a la Minería Subterránea. Vol. I: Características generales. In Introducción a la Minería Subterránea. Vol. I: Características generales. Universidad Politécnica de Madrid. Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Minas y Energía. https://doi.org/10.20868/upm.book.62723
- Geosystems Division. (2024). Leica ScanStation P40/P30 – Solución de escaneo láser 3D de alta definición | Leica Geosystems. https://leica-geosystems.com/es-es/page-archive/products/scanners/leica-scanstation-p40—p30
Autores
- Denny Ronny Pereira Cesar
- Jhosimar Emmanuel Calvopiña Nieves
Máster en Minería: Planificación y Gestión de Minas y Operaciones Mineras
