Visibilidad sin precedentes para operaciones de espeleología

La minería subterránea está en auge en todo el mundo como método para prolongar la vida útil de las minas a cielo abierto donde el mineral superficial se ha agotado. Permite a las empresas mineras acceder a grandes depósitos de menor ley situados a gran profundidad (generalmente depósitos de tipo pórfido), logrando altas tasas de producción con una fracción del costo operativo y el impacto ambiental de los métodos convencionales de minería a cielo abierto. El hundimiento por bloques, en concreto, es un proceso que consiste en socavar un yacimiento mineral y dejar que se derrumbe por su propio peso. El mineral fracturado cae entonces en tolvas (campanas de extracción) construidas bajo la zona de hundimiento, donde se extrae.

A pesar de todas sus ventajas, la técnica de hundimiento por bloques también presenta una serie de desafíos únicos. Una vez que se desarrolla un hundimiento por bloques (mediante la perforación de túneles subterráneos), este se propaga hacia arriba en un proceso en gran medida incontrolado, y no es posible observar directamente la cavidad a medida que evoluciona con el tiempo. Los mineros también se enfrentan a la detención del hundimiento progresivo y a bloqueos en la campana de extracción, además de dificultades para predecir con fiabilidad la capacidad de hundimiento del yacimiento, comprender la propagación de la cavidad y gestionar el flujo de mineral de forma eficaz y predecible.

La incertidumbre geológica genera ineficiencia, retrasa la inversión y ralentiza la llegada de los productos al mercado.

En un momento en que una inminente escasez de metales críticos, valorada en billones de dólares, pone a la industria minera en el punto de mira, las empresas mineras se enfrentan a una enorme presión para aumentar la producción rápidamente, con menos costes, riesgos e impacto ambiental que nunca. El hundimiento puede contribuir a alcanzar estos objetivos, pero la incertidumbre geológica inherente al proceso obstaculiza directamente ese crecimiento y retrasa la comercialización.

Los operadores evalúan y monitorean constantemente la propagación del derrumbe y mitigan los riesgos geotécnicos durante la investigación del yacimiento, el diseño y la planificación de la mina, y las etapas operativas del proceso de derrumbe. Los métodos de monitoreo actuales solo ofrecen mediciones puntuales, lo que obliga a los operadores a interpolar lo que pueda estar sucediendo entre puntos discretos dentro del derrumbe. No han podido delinear con seguridad ni precisión los parámetros siempre cambiantes de los bordes del derrumbe, la creciente brecha de aire creada ni la acumulación de lodo que se forma en el fondo. Hasta ahora.

La tecnología minera de fabricación canadiense utiliza energía natural del espacio

La solución REVEAL para la detección de hundimientos, novedad mundial de este año, permite a las empresas mineras monitorizar de forma remota y completa la progresión de la propagación de la cueva por primera vez, lo que mejora el rendimiento operativo y la seguridad, al tiempo que reduce la incertidumbre geológica en la comprensión del volumen de roca que rodea la cueva. 

Al medir la actividad de los muones mediante detectores ubicados en la capa de extracción (en las profundidades), se puede determinar la densidad promedio de la capa suprayacente dentro de un amplio campo de visión sobre cada detector. Cada detector produce una imagen radiográfica (similar a una radiografía) de la masa rocosa que se encuentra sobre él, y la combinación de estas imágenes permite reconstrucciones tomográficas tridimensionales de la densidad del subsuelo (similar a una tomografía computarizada). Las cavidades subterráneas, como las cuevas, se distinguen claramente debido a su contraste de densidad con la roca circundante. La obtención continua de imágenes de cuevas en formación genera un modelo 4D dinámico de alta resolución que muestra cómo evolucionan la cueva y la roca circundante con el tiempo.

La innovadora tecnología fundamental —la tomografía de muones— es la única tecnología de imágenes del subsuelo en línea recta disponible en la actualidad, que ofrece la máxima resolución disponible junto con información precisa sobre la ubicación de anomalías. Utiliza una fuente de energía pasiva y gratuita (proveniente del espacio), permite obtener imágenes en entornos ruidosos o conductores (donde otras técnicas no lo permiten), proporciona información a profundidades inaccesibles para otras técnicas y captura datos de forma continua, mejorando los resultados de las imágenes a lo largo del estudio. Esta fuente de datos única, combinada con algoritmos de procesamiento avanzados y análisis de múltiples conjuntos de datos, proporciona a las empresas de explotación por hundimiento de bloques un conjunto integral de información del subsuelo al que nunca antes habían tenido acceso. Es un avance revolucionario.

Caso práctico: Tomografía de muones para el mapeo de cuevas en la mina New Afton de New Gold, Kamloops, Columbia Británica.

Situada a unos 15 km al oeste de la ciudad de Kamloops, en el centro de la Columbia Británica, la mina New Afton es una mina de oro y cobre ubicada dentro del complejo batolítico Iron Mask. El yacimiento de pórfido alcalino, saturado de sílice, se explota mediante el método de hundimiento por bloques. De hecho, la mina New Afton es actualmente la única mina de hundimiento por bloques en operación en Canadá y su vida útil se extiende más allá de 2030. La operación actual ocupa el sitio de la histórica mina a cielo abierto Afton, que operó desde 1977 hasta 1997, e incluye una mina a cielo abierto inactiva y otras instalaciones históricas.

Ideon colaboró ​​con New Gold para instalar la primera solución de monitorización de cavidades basada en tomografía de muones del mundo en la zona operativa B3 de la mina New Afton, con el objetivo de demostrar el poder de la tomografía de muones para delimitar la extensión tridimensional completa de la cavidad objetivo, mapear las variaciones de densidad heterogéneas en las zonas de la cavidad y medir cualquier cambio temporal observado tanto en el flujo de roca como en la extensión de la cavidad.

Los resultados abrieron una ventana de conocimiento sobre las características de la cueva que antes no estaban disponibles.

Esta tecnología proporcionó a New Gold una visibilidad de alta resolución de un volumen de tierra de 830 millones de m³ sin necesidad de perforaciones. El análisis inicial, posteriormente validado y ajustado con datos proporcionados por New Gold, ofreció información geológica y geotécnica de alta resolución en toda el área de estudio, con resolución directa a partir de datos de medición, y permitió cartografiar la totalidad de la cueva con una resolución espacial de entre 10 y 25 metros o menos a una profundidad aproximada de 800 metros, sin necesidad de perforaciones adicionales.

Se delimitó con precisión la extensión y los límites de la cueva activa de New Afton, y se cartografió un pilar de material más denso que separa dos fases de hundimiento en una cueva vecina. Esto se logró de forma remota y sin instrumentación dentro de la cueva. El despliegue de instrumentación en las galerías existentes permitió un monitoreo a gran escala con mínimas interrupciones operativas y sin impacto ambiental en la superficie.

El programa de imágenes “ciego” fue diseñado para mapear y monitorear estructuras de cuevas, completamente a distancia.

El sistema REVEAL, puesto en marcha en marzo de 2024 para la exploración de cuevas, utilizó nueve puntos de muestreo en la mina New Afton, empleando detectores de muones de diversos formatos adaptados a cada ubicación. Los detectores se ubicaron a una profundidad aproximada de entre 600 y 800 metros y recopilaron datos durante cinco meses (hasta la fecha de publicación). La recepción y el análisis de datos se realizaron de forma remota a través de la red de la mina New Afton, lo que permitió obtener imágenes de la densidad del subsuelo prácticamente en tiempo real con una resolución cada vez mayor. Las actualizaciones de las imágenes se proporcionaron mensualmente para reflejar los plazos habituales de los informes sobre cuevas.

Este fue un análisis de datos ciego y sin restricciones, excepto que el LIDAR restringe la parte superior del modelo y el nivel de extracción conocido se incorporó como límite inferior. Incluso en el modelo restringido, la forma previa de la cueva no se utiliza como factor de restricción en el análisis. Las trayectorias de muones reconstruidas de todos los detectores se incorporaron a la plataforma "REVEAL". Se generó un modelo de densidad 3D robusto del área objetivo utilizando únicamente datos de muones, lo que produjo una representación basada en malla de la forma actual de la cueva que mejor se ajusta, que satisface los datos de muones observados y una distribución 3D completa de la densidad subsuperficial en toda la zona de la cueva.

El equipo de New Gold está entusiasmado con la tomografía de muones y el valor que puede aportar a sus operaciones de hundimiento de bloques. Se está impulsando un despliegue comercial posterior para una nueva cueva a profundidades de hasta 1.2 km como parte del plan de producción de New Gold para el desarrollo de la Cueva C, New Afton.

Aprovechar la tecnología para aumentar la visibilidad, mejorar la productividad y reducir el riesgo.

Mediante el mapeo y monitoreo del comportamiento de la cueva a lo largo del tiempo, esta tecnología permite a las empresas evaluar y rastrear múltiples escenarios para mapear la propagación de la cueva en la parte posterior de la mina, lo que posibilita la generación de cronogramas de producción detallados basados ​​en la tasa de producción y el flujo de mineral objetivo. Estos datos también pueden utilizarse para identificar posibles riesgos geotécnicos y fundamentar la planificación de escenarios hipotéticos por parte del operador. Al aprovechar la infraestructura minera existente en lugar de perforar y cementar decenas de pozos para la instrumentación de balizas, Ideon puede ayudar a las empresas mineras a ahorrar tiempo y dinero para recuperar de manera eficiente el mineral de menor ley.

La nueva tecnología reduce eficazmente los riesgos de los procesos críticos de exploración y extracción de metales al cuantificar y disminuir la incertidumbre geológica. Ante la escasez de métodos para determinar con certeza qué se encuentra bajo la superficie terrestre, la mayoría de las empresas mineras dependen en gran medida de datos puntuales e interpolación para desarrollar modelos que guíen su trabajo. Esta tecnología reduce la incertidumbre en un entorno tradicionalmente muy incierto. Como resultado, los mineros que utilizan el método de hundimiento de bloques están mejor preparados para tomar decisiones más informadas, ahorrando costos, mejorando la productividad y minimizando el riesgo y el impacto ambiental.