“EXPLORACIÓN DE YACIMIENTOS MEDIANTE LA PERFORACIÓN
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“EXPLORACIÓN DE YACIMIENTOS MEDIANTE LA PERFORACIÓN
“EXPLORACIÓN DE YACIMIENTOS MEDIANTE LA PERFORACIÓN DE SONDEOS” PERFORACIÓN DE SONDEOS I JORNADA SOBRE TEMAS DE ACTUALIDAD EN LA MINERÍA 28 de Mayo de 2015 D. Ángel Rodríguez Soto ‐ Ingeniero de Minas ‐ In Situ Testing, S.L. ASOCIACIÓN NACIONAL DE INGENIEROS DE MINAS DE ESPAÑA GRUPO ESPECIALIZADO EN RECURSOS Y RESERVAS MINERALES ESPAÑOLA Ángel Rodríguez Soto Director In Situ Testing ASOCIACIÓN NACIONAL DE INGENIEROS DE MINAS DE ESPAÑA GRUPO ESPECIALIZADO EN RECURSOS Y RESERVAS MINERALES 1 ( Instituto Ingenieros de Minas de Chile ) Fases de la Conversión de Recursos a Reservas Prospecto de d Exploración Idea Ángel Rodríguez Soto Director In Situ Testing Estudio de de Diagnóstico Ingeniería de Perfil Estudio de de Prefacitibilidad Ingeniería Conceptual Estudio de de Facitibilidad Bancabilidad Activos Mineros ASOCIACIÓN NACIONAL DE INGENIEROS DE MINAS DE ESPAÑA GRUPO ESPECIALIZADO EN RECURSOS Y RESERVAS MINERALES 2 Persona Competente Calificada para informar públicamente sobre los Prospectos de Exploración y sobre los Recursos y Reservas: Técnico con formación universitaria en la especialidad; experiencia >5 años; y conocimiento contrastado en un tipo determinado de yacimiento. Actuará como Responsable de la Estimación de Recursos Mineros o Reservas. Prospecto de Exploración Documento que obtiene su información a partir de los estudios y análisis previos llevados a cabo en sectores mineralizados, percibidos como de alto interés económico. Es más una base conceptual que una base para estimaciones. Puede incluir: datos de afloramientos, naturaleza y p producción histórica de depósitos p mineros p próximos. Dejar claro la naturaleza y limitaciones de la información a los posibles inversionistas. La PCC necesitará normalmente información adicional para comprometerse con datos sobre tonelajes, leyes y programas productivos. Estudio de Diagnóstico Estudio de Prefactibilidad Estudio de Factibilidad Recurso Minero: Mineralizaciones de interés económico identificadas y estimadas a través de exploración. Presentan una elevada incertidumbre. Categorización de Recursos: Inferidos, Indicados y Medidos Reserva Minera: Es la fracción del Recurso Indicado o Medido económicamente aprovechable de acuerdo a un escenario productivo, medioambiental, económico y financiero derivado de un plan minero. En base al grado de conocimiento puede ser probable o probada. Ángel Rodríguez Soto Director In Situ Testing ASOCIACIÓN NACIONAL DE INGENIEROS DE MINAS DE ESPAÑA GRUPO ESPECIALIZADO EN RECURSOS Y RESERVAS MINERALES 3 FASES DE LA INVESTIGACIÓN MINERA Prospección se reconoce una zona amplia con un bajo coste Se emplea cartografía geológico‐minera, geoquímica, geofísica aérea,… Exploración minera se dirige a las zonas en las que se ha confirmado la existencia de un depósito mineral para definir su valor económico y evaluar si es posible su extracción con rentabilidad. Durante las Desarrollo y Explotación del yacimiento es habitual continuar con la perforación de sondeos. Ángel Rodríguez Soto Director In Situ Testing ASOCIACIÓN NACIONAL DE INGENIEROS DE MINAS DE ESPAÑA GRUPO ESPECIALIZADO EN RECURSOS Y RESERVAS MINERALES 4 Ángel Rodríguez Soto Director In Situ Testing ASOCIACIÓN NACIONAL DE INGENIEROS DE MINAS DE ESPAÑA GRUPO ESPECIALIZADO EN RECURSOS Y RESERVAS MINERALES 5 SONDEOS DE EXPLORACIÓN MINERA Los sondeos son una herramienta vital en la investigación minera. A través de perforaciones del subsuelo por métodos diversos, se obtienen muestras en profundidad que permiten confirmar o desmentir posibles interpretaciones sobre la existencia de yacimientos y en su caso, conocer la ley del mineral. Ángel Rodríguez Soto Director In Situ Testing ASOCIACIÓN NACIONAL DE INGENIEROS DE MINAS DE ESPAÑA GRUPO ESPECIALIZADO EN RECURSOS Y RESERVAS MINERALES 6 SONDEOS DE EXPLORACIÓN MINERA R.G.N.B.S.M. ITC M.I.E. S.M. 02.0.01 ‐ Propuesta p de Director Facultativo del sondeo y Aceptación p D.F. son obligatorios, visados por el Colegio correspondiente ( Ingenieros o Ing. Técn. de Minas ) Proyecto y del sondeo visado,, incluirá como Anejos: j ‐ Estudio Básico de Seguridad y Salud ‐ Disposiciones Internas de seguridad (D.I.S.) ITC 02.1.01 Documento de Seguridad y Salud ITC 02.1.02 “Formación Formación preventiva para el desempeño del puesto de trabajo de Operador de equipos de sondeos” con una duración de 20 horas Jornada Laboral. Los sondeos como el resto de actividades laborales están sujetos al cumplimiento de la legislación laboral. Es fundamental controlar las horas de actividad por las repercusiones que se producirían en caso de investigación si hay accidente,… Ángel Rodríguez Soto Director In Situ Testing ASOCIACIÓN NACIONAL DE INGENIEROS DE MINAS DE ESPAÑA GRUPO ESPECIALIZADO EN RECURSOS Y RESERVAS MINERALES 7 DIMENSIONES DE LOS SONDEOS Sondeos con recuperación de testigo: Corta la roca, que se recupera con su estructura original El método más frecuente es el wireline Diámetros de perforación entre 76 mm y 146 mm Diámetros de testigo entre 45 mm y 102 mm L Los sondeos mineros suelen alcanzar longitudes entre 50 m y 1.500 m d i l l l it d t 50 1 500 Sondeos destructivos: Para avanzar fracturan el terreno. Las muestras se recogen en bolsas El método más empleado en minería es la circulación inversa (RC). p ( ) El diámetro habitual es 5 ½ “ (140 mm) y pueden llegar a las 26 “ (660 mm) Sondeos O&G: Alcanzan longitudes de varios miles de metros y con frecuencia cuentan con ramificaciones que siguen distintas direcciones. ifi i i di i di i Las perforaciones más profundas hasta la fecha, han sido: SG3 perforado en 1985 en la península rusa de Kola es récord con longitud final de 12.262 m El Bertha Rogers perforado en 1974 en USA alcanzó los 9.583 m El KTB‐HB finalizado en 1994 en Alemania, alcanzó los 9.101 m Ángel Rodríguez Soto Director In Situ Testing ASOCIACIÓN NACIONAL DE INGENIEROS DE MINAS DE ESPAÑA GRUPO ESPECIALIZADO EN RECURSOS Y RESERVAS MINERALES 8 SONDEOS DESTRUCTIVOS Los sistemas de avance más comunes son la trialeta en suelos y en rocas la rotopercusión con martillo en fondo (Down The Hole = DTH) y triconos. En O&G p predominan las bocas tipo p PDC ((Policristalino de diamante sintético) Sin partes móviles/rodamientos. En sondeos mineros los métodos más empleados son triconos ((rocas blandas)) y sobre todo DTH con circulación inversa (RC) y toma de muestras frontal, para que no se contaminen las muestras procedentes del sondeo, por no rozar las paredes del sondeo. Ángel Rodríguez Soto Director In Situ Testing ASOCIACIÓN NACIONAL DE INGENIEROS DE MINAS DE ESPAÑA GRUPO ESPECIALIZADO EN RECURSOS Y RESERVAS MINERALES 9 PERFORACIÓN CON TRICONOS Los triconos combinan dos acciones: indentación y corte. corte En la indentación los dientes del tricono penetran en el terreno debido al empuje. produce en terrenos blandos con el movimiento lateral de desgarre g de los conos,, al El corte se p girar en el fondo del sondeo. En terrenos más competentes es una combinación de trituración y cizalladura, debido al movimiento relativo de los conos. INSERTO TRICONO DE DIENTES Ángel Rodríguez Soto Director In Situ Testing ASOCIACIÓN NACIONAL DE INGENIEROS DE MINAS DE ESPAÑA GRUPO ESPECIALIZADO EN RECURSOS Y RESERVAS MINERALES 10 PERFORACIÓN CON CIRCULACIÓN DIRECTA e INVERSA En función del sentido de inyección del fluido de perforación será circulación directa o inversa. Circulación directa. El fluido de p perforación se inyecta y por centro de p la sarta. El retorno circula por el anular(varillaje‐paredes sondeo) Circulación inversa. El fluido de perforación, normalmente aire, retorna a superficie fi i por ell centro de d la l sarta sin i tocar paredes d del d l sondeo. Ángel Rodríguez Soto Director In Situ Testing ASOCIACIÓN NACIONAL DE INGENIEROS DE MINAS DE ESPAÑA GRUPO ESPECIALIZADO EN RECURSOS Y RESERVAS MINERALES 11 PERFORACIÓN INVERSA (RC) CON TOMA DE MUESTRA FRONTAL Circulación Inversa (Reverse Circulation = RC): Es la mejor variante para minería, porque evita contaminación de muestra al no tocar las paredes del sondeo. Emplea varillaje doble que inyecta aire en sondeo a la cota a la que se encuentra el fondo de la perforación. Proporciona una columna litológica fiable. Habitualmente se alcanzan profundidades con este método de hasta 250 m con diámetro adecuado para proporcionar un buen volumen de muestra. Equipo necesario Compresor de elevada potencia Presión = 30 bar Caudal = 35 m3/min A veces se complementa p con Booster Ciclón separador (aire/muestra) Suele complementarse con cuarteador Varillaje Doble Martillo en Fondo (DTH) con toma frontal Ángel Rodríguez Soto Director In Situ Testing ASOCIACIÓN NACIONAL DE INGENIEROS DE MINAS DE ESPAÑA GRUPO ESPECIALIZADO EN RECURSOS Y RESERVAS MINERALES 12 PERFORACIÓN INVERSA (RC) CON TOMA DE MUESTRA FRONTAL Ángel Rodríguez Soto Director In Situ Testing ASOCIACIÓN NACIONAL DE INGENIEROS DE MINAS DE ESPAÑA GRUPO ESPECIALIZADO EN RECURSOS Y RESERVAS MINERALES 13 SONDEOS CON RECUPERACIÓN DE TESTIGO Perforación Convencional Perforación Convencional Exige extraer toda la sarta de perforación tras cada avance de hasta 3 m y solo es adecuado para sondeos d verticales ti l Apenas se usa en minería pues solo consigue rendimientos aceptables hasta unos 25 m de profundidad. f did d Perforación Wireline Permite extraer el testigo tras cada avance por el centro de la sarta, sin sacar toda la maniobra. La mayor rigidez de su sarta (con varillaje de mayor diámetro) le permite perforar sondeos verticales e inclinados. El wireline es el habitual en minería, por ser el único adecuado para sondeos profundos. La extracción del tubo portatestigo tras cada avance de la perforación se realiza por el interior del varillaje, tirado por medio de un cable denominado “wireline”, maniobrado con un cabrestante auxiliar acoplado a la sonda. Supone p un ahorro de tiempo p enorme en sondeos p profundos Ángel Rodríguez Soto Director In Situ Testing ASOCIACIÓN NACIONAL DE INGENIEROS DE MINAS DE ESPAÑA GRUPO ESPECIALIZADO EN RECURSOS Y RESERVAS MINERALES 14 SONDEOS WIRELINE – Diámetros Normalizados Serie “Q” x TIPO BQ NQ HQ PQ SQ Ø Perforación (mm) 60 75,8 96 122,6 146 Ø Testigo (mm) 36,5 47,6 63,5 85 102 Tubo Triple NQ-3 HQ-3 PQ-3 SQ-3 Ø Perforación (mm) 75,8 96 122,6 146 Ø Testigo g ((mm)) 45,1 , 61,1 , 83 102 Ø Varillaje ((mm)) Ext 55,6 69,9 88,9 114,3 139,7 Int 46 60 3 60,3 77 8 77,8 103 2 103,2 125 4 125,4 Ángel Rodríguez Soto Director In Situ Testing ASOCIACIÓN NACIONAL DE INGENIEROS DE MINAS DE ESPAÑA GRUPO ESPECIALIZADO EN RECURSOS Y RESERVAS MINERALES 15 SONDEOS WIRELINE ‐ Selección coronas Es importante seleccionar bien el tipo de corona y calibradores para cada trabajo. En las coronas de diamantes impregnados, la matriz se diseña para que se erosione de modo que a medida que se desgasta la matriz, nuevos diamantes afloran en el frente de corte. La erosión simultánea de matriz‐diamante consigue el autoafilado de la corona. Índice de Penetración (cm/min): Depende de las r.p.m.; del empuje de la corona; y del caudal de agua inyectada. Este índice define la velocidad de avance de la perforación. El análisis de la erosión; del índice de penetración y la vida de la corona permiten una buena elección de la matriz; de la concentración de diamantes; de la geometría del plano de corte; de los pasos de agua y de las alturas diamantadas,. Ángel Rodríguez Soto Director In Situ Testing ASOCIACIÓN NACIONAL DE INGENIEROS DE MINAS DE ESPAÑA GRUPO ESPECIALIZADO EN RECURSOS Y RESERVAS MINERALES 16 SONDEOS WIRELINE – Velocidad de rotación La velocidad de rotación óptima es función del tipo de material de corte de la corona y de su diámetro. Ángel Rodríguez Soto Director In Situ Testing ASOCIACIÓN NACIONAL DE INGENIEROS DE MINAS DE ESPAÑA GRUPO ESPECIALIZADO EN RECURSOS Y RESERVAS MINERALES 17 SONDEOS WIRELINE LLa jaula j l de d protección t ió con parada d de d rotación t ió automática al abrirse, ya es habitual en numerosas explotaciones mineras. Ángel Rodríguez Soto Director In Situ Testing ASOCIACIÓN NACIONAL DE INGENIEROS DE MINAS DE ESPAÑA GRUPO ESPECIALIZADO EN RECURSOS Y RESERVAS MINERALES 18 SONDEOS WIRELINE – Carga a aplicar por la corona Es muy importante conocer la carga que se debe ejercer sobre el terreno que se perfora y controlarla durante la perforación. Los factores que intervienen son: Peso de sarta de perforación y empuje o retención que se ejerce a través de la cabeza de rotación. La carga g debe ser aproximadamente p constante,, p por lo q que: ‐En sondeos someros donde el peso de la sarta es insuficiente habrá que empujar ‐En sondeos profundos será preciso retener parte del peso de la sarta En las coronas de inserción la carga que debe aplicar la corona sobre la roca es de 1 kg a 3 kg por cada unidad de diamante insertada En las coronas de impregnación entre 50 y 100 kg/cm2 de superficie de corte. Para un diámetro HQ estaría entre 2.000 kg y 4.000 kg en terrenos densos de grano medio y fino, respectivamente. El coste de las coronas wireline va en función del diámetro y de la calidad que se precise suele estar comprendido entre los 600 € y 900 €. Ángel Rodríguez Soto Director In Situ Testing ASOCIACIÓN NACIONAL DE INGENIEROS DE MINAS DE ESPAÑA GRUPO ESPECIALIZADO EN RECURSOS Y RESERVAS MINERALES 19 COMPONENTES DE LOS EQUIPOS DE PERFORACIÓN “WIRELINE” Las sondas de perforación wireline están constituidas por: Motor, Torre, cabeza de rotación, dos cabrestantes (maniobra y wireline), circuito hidráulico, bomba de agua/lodos, mordazas; más los útiles que constituyen la maniobra y en su caso orugas o bastidor. El motor o o habitual en las sondas es el diesel refrigerado g por aire o agua p g con p potencia de al menos 120 0 kW a bajas revoluciones y como máximo suelen llegar hasta 250 kW. La potencia del motor se transmite mediante bombas de presión y circuitos hidráulicos (aceite) a cada componente (cabeza de rotación, rotación cabrestantes principal y del wireline, wireline bomba de lodos, lodos mordazas,…) mordazas ) La torre debe tener rigidez suficiente para soportar de continuo cargas de varias toneladas girando a unas 500 a 1000 r.p.m; y una altura mínima de 7 m que permita manejar “tiros” de al menos 6 m de longitud Conviene que admita trabajar con inclinación. longitud. inclinación La cabeza de rotación transmite al varillaje el movimiento de rotación y el empuje o retención sobre el útil de corte. Suelen disponer de mordazas hidráulicas ubicadas por debajo del límite inferior de la carrera de la cabeza de rotación, junto a la boca del sondeo, para retener el varillaje y aflojarlo, facilitando la operación de añadir o retirar varillas de la sarta. Bomba de lodos: Limpieza de detritus del corte y refrigeración corona (100 a 300 l.p.m.). Suelen trabajar en continuo a menos de 5 MPa (50% de su presión máxima, que puede llegar a 12 MPa ). La velocidad de circulación del lodo en el sondeo es de 50 a 60 m/min. Ángel Rodríguez Soto Director In Situ Testing ASOCIACIÓN NACIONAL DE INGENIEROS DE MINAS DE ESPAÑA GRUPO ESPECIALIZADO EN RECURSOS Y RESERVAS MINERALES 20 COMPONENTES DE LOS EQUIPOS DE PERFORACIÓN “WIRELINE” Cabrestantes Principal o “de Cabrestantes Principal o de maniobra maniobra” y Wireline y Wireline El cabrestante principal se encarga de subir y bajar la sarta de perforación. Deberá tener fuerza suficiente para mover el máximo varillaje necesario con el que la sonda vaya a trabajar y capacidad para alojar unos 30 m de cable de 20 a 24 mm Una sonda diseñada para perforar sondeos de 1000 m con diámetro HQ (peso de 12 kg/m), tendrá un cabrestante capaz de levantar con soltura más de 12 t. t El cabrestante para wireline se encarga de extraer el testigo desde la batería hasta el exterior Suele disponer de una fuerza de unos 1200 kg; alojamiento para más de 1.000 m de cable de 6 mm de diámetro y mover el cable con la pinza y el tubo portatestigo a una velocidad de unos 100 m/min. A mayor velocidad menos tiempos muertos cada vez que se extrae el testigo, muy importante en sondeos profundos. Ángel Rodríguez Soto Director In Situ Testing ASOCIACIÓN NACIONAL DE INGENIEROS DE MINAS DE ESPAÑA GRUPO ESPECIALIZADO EN RECURSOS Y RESERVAS MINERALES 21 COMPONENTES DE LOS EQUIPOS DE PERFORACIÓN “WIRELINE” Bombas del circuito hidráulico (aceite) y bombas de lodos Bombas del circuito hidráulico (aceite) y bombas de lodos Bombas de aceite del circuito hidráulico: Son accionadas por tomas procedentes del motor diesel (o eléctrico en campañas de interior) y envían los caudales con las presiones necesarias a los distintos elementos de las sondas de perforación. Bombas de circulación del fluido de perforación: Los fluidos de perforación son agua, lodos bentoníticos y polímeros (indicados para sondeos con pérdidas ligeras de fluido). Se perfora en circuito cerrado para reducir el consumo de agua y aditivos, elementos cuyo suministro y transporte all emplazamiento l resulta l costoso. Las bombas habitualmente empleadas en sondeos de cierta profundidad son las triples (con tres pistones de simple efecto) accionadas por un motor hidráulico (o diésel) de unos 20 kW, que proporcionan caudales de 150 a 300 l/min con presiones de trabajo regulables entre 0 y 50 bar (normalmente se trabaja a unos 20 ‐ 40 bar). La velocidad de circulación del lodo en el sondeo es de 40 a 70 m/min. Ángel Rodríguez Soto Director In Situ Testing ASOCIACIÓN NACIONAL DE INGENIEROS DE MINAS DE ESPAÑA GRUPO ESPECIALIZADO EN RECURSOS Y RESERVAS MINERALES 22 DTH (RC) vs SONDEOS WIRELINE (DD) Los dos sistemas de perforación habituales para exploración minera son: • Rotopercusión (DTH) mediante circulación inversa (RC) con toma de muestra en polvo recogida en sacos • Con recuperación de testigo continuo. Sistema wireline (Diamond Drilling – DD) DTH (RC) vs SONDEOS WIRELINE (DD) • Muestra recogida: La perforación wireline proporciona mejor calidad de muestra, pues el t ti del testigo d l wireline i li permite it conocer leyes, l estructura t t (d id d) humedad,… (densidad), h d d del d l mineral. i l El volumen de muestra con RC es mayor a igualdad de diámetro de perforación. • Agua g en el terreno: La p presencia de agua g en el terreno p puede causar p problemas a la perforación RC, especialmente durante la recogida de muestras en superficie. Es más difícil separar la muestra de mineral en polvo del aire y del agua en el ciclón. Para el wireline sin ser necesaria puede ser conveniente si reduce las pérdidas del fluido de perforación inyectado al sondeo. Ángel Rodríguez Soto Director In Situ Testing ASOCIACIÓN NACIONAL DE INGENIEROS DE MINAS DE ESPAÑA GRUPO ESPECIALIZADO EN RECURSOS Y RESERVAS MINERALES 23 DTH (RC) vs SONDEOS WIRELINE (DD) • Sondeos Inclinados: Cualquier inclinación es posible con perforación wireline. Con RC conviene que sean casi verticales (máx 30º), pues tienden a desviarse más que con wireline. • Velocidad de perforación (metros perforados / relevo): El avance es mayor con RC • Coste C d la de l perforación: f ió El precio i del d l metro de d perforación f ió es inferior i f i con RC que con DD • Profundidad de investigación: Con los sondeos wireline es más fácil alcanzar objetivos profundos. Una profundidad razonable para los sondeos RC son 250 m. A partir de unos 500 m de profundidad únicamente suele emplearse la perforación wireline • Sondeos mixtos RC / DD: En grandes campañas (varios miles de metros) donde el mineral objetivo esté por debajo de los 250 m de profundidad, es posible diseñar la campaña con RC hasta unos 200 m de profundidad y a partir de esa cota continuar con perforación wireline. En estos casos es necesario instalar tubería de revestimiento a lo largo del tramo perforado con RC, operación que suele dar problemas pues la trayectoria de los sondeos DTH suele ser menos rectilínea. Ángel Rodríguez Soto Director In Situ Testing ASOCIACIÓN NACIONAL DE INGENIEROS DE MINAS DE ESPAÑA GRUPO ESPECIALIZADO EN RECURSOS Y RESERVAS MINERALES 24 MODIFICACIÓN DE TRAYECTORIA DE SONDEOS EEs una técnica té i habitual h bit l en sondeos d O & G (gas, ( petróleo, fracking,…) cuya profundidad suele ser de varios miles de metros y el coste del metro de perforación f ió es muy elevado. l d En exploración minera es poco frecuente por su coste elevado respecto al coste de la perforación. Se utiliza a veces para evitar zonas del sondeo con problemas. Carlos Barat (ESCAL UGS) Ángel Rodríguez Soto Director In Situ Testing ASOCIACIÓN NACIONAL DE INGENIEROS DE MINAS DE ESPAÑA GRUPO ESPECIALIZADO EN RECURSOS Y RESERVAS MINERALES 25 DESVIACIÓN DE SONDEOS y SONDEOS DIRIGIDOS ‐ WIRELINE Puede ser de interés e incluso necesario, modificar la trayectoria que ha seguido el tramo inicial de un sondeo. L principales Las i i l causas suelen l ser: •Problemas surgidos en la perforación que impiden continuar con su trayectoria original ((Batería atrapada, p , rotura de varilla,…) , ) Si compensa p aprovechar p el tramo p perforado,, habrá que modificar su trayectoria •Si la masa mineral se encuentra muy profunda, puede interesar perforar un sondeo “i i i l” y a partir “inicial” i de d una cota determinada d i d seguir i diversas di trayectorias. i Es necesario diferenciar entre: •Desviación de sondeos: Modificar la trayectoria rectilínea inicial de un sondeo mediante el empleo de cuñas y una vez conseguido, continuar con la técnica de perforación inicial •Sondeos d Dirigidos: d Perforación f ó de d un sondeo d con sistemas que permiten seguir una trayectoria no rectilínea; modificando la orientación del mismo a conveniencia. Ángel Rodríguez Soto Director In Situ Testing ASOCIACIÓN NACIONAL DE INGENIEROS DE MINAS DE ESPAÑA GRUPO ESPECIALIZADO EN RECURSOS Y RESERVAS MINERALES 26 CAMPAÑAS DE EXPLORACIÓN MINERA Las reservas representan el conjunto de recursos naturales realmente disponibles y económicamente viables con la tecnología actual, que permiten satisfacer las necesidades humanas (materias primas) o llevar a cabo una actividad. El término “reserva” es variable. El desarrollo tecnológico o el aumento de precio de un recurso puede convertirlo en reserva y viceversa. OBJETIVOS El objetivo básico de las campañas de exploración minera es el de, a partir de la información recogida en zonas donde se han detectado indicios acerca de la existencia de recursos minerales, conseguir probar b la l existencia i i de d reservas ‐ Determinar la estructura, continuidad y concentración de mineral, con una resolución acorde a la abertura de la malla de sondeos realizada. ‐ La malla se irá cerrando en las sucesivas etapas que consistirán en determinar la geometría del yacimiento y el volumen de reservas existentes ‐ El objetivo final será definir el modelo del yacimiento ‐ Las campañas que se desarrollan en mina en producción suelen ser para verificar con precisión los límites del yacimiento y afinar en leyes del mineral a extraer en meses siguientes. Ángel Rodríguez Soto Director In Situ Testing ASOCIACIÓN NACIONAL DE INGENIEROS DE MINAS DE ESPAÑA GRUPO ESPECIALIZADO EN RECURSOS Y RESERVAS MINERALES 27 CAMPAÑAS DE EXPLORACIÓN MINERA Diseño de campañas de exploración Para el diseño de las campañas p de exploración p se p parte de la información recopilada p en prospecciones previas, normalmente con técnicas geofísicas (aerodetección, magnetometría, gravimetría,…), contrastadas con la cartografía geológico minera de la zona. Inicialmente se suelen perforar sondeos individuales dirigidos a las zonas que se estiman más interesantes, para comprobar la correspondencia entre anomalía y mineral. Si se confirma, se planifica una campaña adecuada al tipo de yacimiento a estudiar. La campaña que se plantee se ajustará al tipo de yacimiento investigado depósito de una cuenca sedimentaria (carbón,…); yacimiento filoniano; … La secuencia a seguir para la perforación de sondeos normalmente se planifica en varias fases. Ángel Rodríguez Soto Director In Situ Testing ASOCIACIÓN NACIONAL DE INGENIEROS DE MINAS DE ESPAÑA GRUPO ESPECIALIZADO EN RECURSOS Y RESERVAS MINERALES 28 CAMPAÑAS DE EXPLORACIÓN MINERA Campañas de exploración desarrolladas en diferentes condiciones ‐Exploración para hierro en el desierto del Sahara (Mauritania) ‐Exploración p para talco en alta montaña ((Pirineos Franceses)) p ‐Exploración “profunda” (> 1000 m) ‐Exploración en zonas difícil accesibilidad (Helicóptero) ‐Sondeos desde plataforma en medio marino ‐Sondeos minas en explotación ‐ Mina Cobre Las Cruces (Sevilla) ‐ Magnesitas Navarras,... Ángel Rodríguez Soto Director In Situ Testing ASOCIACIÓN NACIONAL DE INGENIEROS DE MINAS DE ESPAÑA GRUPO ESPECIALIZADO EN RECURSOS Y RESERVAS MINERALES 29 CAMPAÑAS DE EXPLORACIÓN MINERA Exploración para hierro en el desierto del Sahara (Mauritania) p p ( ) Determinar las reservas de mineral de hierro existentes en el yacimiento en explotación en la mina de Zouerate (SNIM), cuya producción anual es de unos 12 Mt/año. El volumen de perforación previsto es de unos 500.000 m de sondeo. La perforación incluye sondeos RC y con testigo mediante sistema wireline. wireline La longitud de cada sondeo es de unos 500 m y son verticales e inclinados. En gran parte de los sondeos se perforan 250 m con RC; se revisten y finalizan con wireline NQ Ángel Rodríguez Soto Director In Situ Testing ASOCIACIÓN NACIONAL DE INGENIEROS DE MINAS DE ESPAÑA GRUPO ESPECIALIZADO EN RECURSOS Y RESERVAS MINERALES 30 CAMPAÑAS DE EXPLORACIÓN MINERA Exploración para hierro en el desierto del Sahara (Mauritania) p p ( ) Por tratarse de una campaña en el desierto, las condiciones meteorológicas son extremas La p perforación con testigo g p precisa agua g y no es sencillo disponer del caudal suficiente en el entorno. Los repuestos para los equipos de perforación es complicado conseguirlos. Hay que tener previsto su suministro con antelación y stock de los más frecuentes. Las condiciones de habitabilidad en la zona son difíciles para el personal de empresas extranjeras. L mano de La d obra b es barata, b t pero con poca formación f ió y mínimo compromiso. Hay que considerar el coste de los desplazamientos periódicos (“crew change”) hasta la zona de trabajo y el tiempo que conlleva. conlleva Seguridad jurídica: En muchos países se está excesivamente expuesto al “socio (a la fuerza)” de ese país y no se dispone de plena libertad para tomar decisiones. decisiones Este punto ha causado problemas a empresas de perforación, que tienen dificultades incluso para abrir cuentas en bancos del país. Ángel Rodríguez Soto Director In Situ Testing ASOCIACIÓN NACIONAL DE INGENIEROS DE MINAS DE ESPAÑA GRUPO ESPECIALIZADO EN RECURSOS Y RESERVAS MINERALES 31 CAMPAÑAS DE EXPLORACIÓN MINERA Sondeos “Profundos” LLa investigación i ti ió minera i a veces requiere i reconocer adecuadamente yacimientos existentes a más de 1000 m de profundidad. Para perforar este tipo de sondeos será preciso: ‐ Disponer de sonda de perforación adecuada ‐ Experiencia en sondeos profundos ‐ Tener en el emplazamiento un gran stock de material. material Especialmente importante será el varillaje, pues será preciso contar con SQ, PQ y HQ; reservando el NQ para posible rescate parcial de sarta. ‐ Contar con equipos auxiliares suficientes (bomba de lodos auxiliar, mezclador de lodos,…) ‐ Suministro de grandes volúmenes agua y combustible ‐ Disponer de personal suficiente para, a partir de una profundidad determinada, no parar la perforación; esto es, trabajar 24 h/día y 7 días/semana. ‐ Llevar Ll un buen b controll de d lodos l d (y ( salmuera) l ) ‐ Vigilar estado de varillaje para evitar roturas. Ángel Rodríguez Soto Director In Situ Testing ASOCIACIÓN NACIONAL DE INGENIEROS DE MINAS DE ESPAÑA GRUPO ESPECIALIZADO EN RECURSOS Y RESERVAS MINERALES 32 CAMPAÑAS DE EXPLORACIÓN MINERA Sondeos “Profundos” In Situ Testing, Testing S.L. S L ha perforado recientemente un sondeo minero wireline, wireline que ha alcanzado una profundidad final en HQ, de 1.417 m. La secuencia de perforación ha sido: SQ Geoline: 90 m ‐ PQ: 760 m ‐ HQ: 1.417 m ‐ Suministro S i i d combustible: de b ibl Camión C ió cisterna i 4 000 l/semana 4.000 l/ ‐ Personal: Tres relevos diarios en sonda (8 h/relevo) A partir de cierta profundidad no se para ni en fin de semana ‐ Avances/maniobra de 3 m: Tiempo en sacar testigo de fondo del sondeo superior a 1 h para cada avance. ‐ Salmuera saturada: Balsas a 20ºC y en fondo de sondeo 60ºC. ‐ Litologías g p poco competentes p a ggran p presión => cierre sondeo Ángel Rodríguez Soto Director In Situ Testing ASOCIACIÓN NACIONAL DE INGENIEROS DE MINAS DE ESPAÑA GRUPO ESPECIALIZADO EN RECURSOS Y RESERVAS MINERALES 33 CAMPAÑAS DE EXPLORACIÓN MINERA Sondeos Mina Interior En mina de potasas y sal (ICL) se perforan sondeos desde cámara de interior situada a muro de la capa en explotación. Se perforan sondeos de hasta 1.400 m de longitud. Desde la perforación inicial, se efectúan desvíos controlados cada 200 m, con trayectoria ascendente que cortan la mineralización. La temperatura ambiente es de >40ºC, por lo que los equipos deben estar preparados para trabajar en esas condiciones. Son necesarios i radiadores di d adicionales di i l de d aceite i hidráulico. hid á li Personal: Tres relevos diarios (en exterior => 6‐7 h/relevo) Pocos sondeos desde exterior para evitar flujos de agua. Perforación con testigo NQ, corona PDC y circulación inversa con salmuera saturada in ectada en emboquille inyectada emboq ille con stand pipe cementado. Testigo sale por varillaje empujado por fluido. fluido BOP para evitar entradas de agua a mina si se corta acuífero. Ángel Rodríguez Soto Director In Situ Testing ASOCIACIÓN NACIONAL DE INGENIEROS DE MINAS DE ESPAÑA GRUPO ESPECIALIZADO EN RECURSOS Y RESERVAS MINERALES 34 CAMPAÑAS DE EXPLORACIÓN MINERA Exploración para talco en alta montaña (Francia) p p ( ) En Talc de Luzenac (Francia) solo es posible producir y explorar para confirmación de volumen de reservas y calidad de mineral en los meses de verano. verano El periodo en el que se trabaja (exploración y producción) va del 1 de junio al 30 de septiembre, pues durante el resto del año se producen frecuentes nevadas. nevadas Ángel Rodríguez Soto Director In Situ Testing ASOCIACIÓN NACIONAL DE INGENIEROS DE MINAS DE ESPAÑA GRUPO ESPECIALIZADO EN RECURSOS Y RESERVAS MINERALES 35 CAMPAÑAS DE EXPLORACIÓN MINERA Exploración para talco en alta montaña (Francia) En montaña, los motores sufren pérdidas de rendimiento con la altura debido a la disminución de la presión atmosférica. En esta mina, situada a casi 2000 m de altura, la potencia de los motores se reduce alrededor del 20%. Al tratarse de una explotación de talco, empleado en sectores cosmético y farmacéutico, las exigencias de limpieza en emplazamiento son extremas, pues derrames de aceite y/o combustibles, pueden suponer el rechazo de partidas de materia prima vendida y enviada. En mina siempre hay h que adaptarse d all proceso productivo d ( l d (voladuras, h horarios,…). ) Ángel Rodríguez Soto Director In Situ Testing ASOCIACIÓN NACIONAL DE INGENIEROS DE MINAS DE ESPAÑA GRUPO ESPECIALIZADO EN RECURSOS Y RESERVAS MINERALES 36 CAMPAÑAS DE EXPLORACIÓN MINERA Exploración en alta montaña y acceso muy complicado El emplazamiento de todo el equipo de perforación resulta complicado y únicamente viable con la ayuda de helicópteros. Sondas de perforación: Han de ser modulares y ligeras (cada parte <2000 kg) Es necesario disponer d d helicóptero de h l ó casi todos d los l días dí para transporte de d materiales, combustible, personal si a pie es demasiado largo… Se incrementa coste por helicóptero y por menor rendimiento (Meteo,…) El agua se suele llevar hasta el sondeo por medio de bombas con estaciones intermedias si cabe la posibilidad. Ángel Rodríguez Soto Director In Situ Testing ASOCIACIÓN NACIONAL DE INGENIEROS DE MINAS DE ESPAÑA GRUPO ESPECIALIZADO EN RECURSOS Y RESERVAS MINERALES 37 CAMPAÑAS DE EXPLORACIÓN EN MEDIO MARINO Perforaciones Oil & Gas El sector del Oil & Gas ha desarrollado los medios necesarios para poder perforar casi en cualquier lugar. Los costes que tienen (lógicamente en relación a la producción que proporcionan) son enormes respectos a la investigación minera tratada en esta ponencia y en gran parte corresponden a los medios p para trabajar j en el mar: barcos,, p plataformas,… , Esta industria es la que ha desarrollado gran parte de los avances en perforación (y geofísica de pozo). Fotografía de barco de perforación (Repsol) Ángel Rodríguez Soto Director In Situ Testing Carlos Barat (ESCAL UGS) ASOCIACIÓN NACIONAL DE INGENIEROS DE MINAS DE ESPAÑA GRUPO ESPECIALIZADO EN RECURSOS Y RESERVAS MINERALES 38 CAMPAÑAS DE EXPLORACIÓN EN MEDIO MARINO Cada C d vez es más á frecuente f l perforación la f ió de d sondeos d en medio di marino e incluso submarino, para lo que se requiere el empleo de plataformas y barcos acondicionados para la perforación. Se ha participado en una campaña en la Bahía de Portman de investigación minera, para estudiar el posible reaprovechamiento del mineral vertido al mar existente bajo lámina de agua procedente de la antigua p g p planta minera. En campañas realizadas desde plataformas en mar, el tiempo útil dedicado a la perforación se reduce notablemente. Si las condiciones meteorológicas no son adecuadas, se para la actividad por razones de seguridad. seguridad En función de lo alejada de la costa que esté la plataforma, puede ser preciso pernoctar en el mar. Cualquier circunstancia no prevista que prolongue el plazo , encarece enormemente el trabajo En mar es preciso revestir el tramo con lámina de agua para gguiar la sarta de p p perforación hasta el emboquille q del sondeo y no afectar al lecho marino. Es importante si se trata de pontonas flotantes, prever las mareas. Ángel Rodríguez Soto Director In Situ Testing ASOCIACIÓN NACIONAL DE INGENIEROS DE MINAS DE ESPAÑA GRUPO ESPECIALIZADO EN RECURSOS Y RESERVAS MINERALES 39 CAMPAÑAS DE EXPLORACIÓN MINERA Exploración en minas en producción Es habitual la realización de campañas para minería a cielo abierto en minas en producción; por ejemplo en Cobre Las Cruces, Magnesitas Navarras, … con objeto de verificar la existencia de reservas en zonas menos conocidas y sobre todo para determinar con gran precisión la calidad del mineral que se va a extraer a corto plazo (en los 12 a 24 meses siguientes). Es importante enviar a la planta de tratamiento, el mineral lo más homogéneo posible, por lo que suele ser necesario mezclar mineral p procedente de zonas distintas de la mina,… , Dentro de cualquier mina, el estándar de Q,H&S E es extremadamente exigente con formación continua, auditorías,… y si en algún momento detectan cierta relajación es fácil no renovar contrato. Ángel Rodríguez Soto Director In Situ Testing ASOCIACIÓN NACIONAL DE INGENIEROS DE MINAS DE ESPAÑA GRUPO ESPECIALIZADO EN RECURSOS Y RESERVAS MINERALES 40 Muchas gracias por su atención D. Ángel Rodríguez Soto Ingeniero de Minas In Situ Testing, S.L. ASOCIACIÓN NACIONAL DE INGENIEROS DE MINAS DE ESPAÑA Ó Ñ GRUPO ESPECIALIZADO EN RECURSOS Y RESERVAS MINERALES ESPAÑOLA Ángel Rodríguez Soto Director In Situ Testing ASOCIACIÓN NACIONAL DE INGENIEROS DE MINAS DE ESPAÑA GRUPO ESPECIALIZADO EN RECURSOS Y RESERVAS MINERALES 41