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Apuntes sobre estimación de recursos y reservas (página 2)




Partes: 1, 2, 3, 4


Los principales sistemas de clasificación que se emplean hoy en el mundo se fundamentan en la confianza geológica y en la viabilidad económica. Todos los esquemas de clasificación hacen uso del grado de confiabilidad o certidumbre como factor discriminante entre las distintas clases, entre tanto ninguno de esos sistemas   muestran claramente como calcular el error asociado con cada estimación. Un elemento que complica aun más el proceso de categorización es la imposibilidad de cuantificar el error cometido en la creación del modelo geológico del yacimiento. Producto de las dificultades encontradas en cuantificar el error de estimación, los sistemas de clasificación se apoyan más en aspectos cualitativos que en medidas  reales de la dispersión de los valores obtenidos.  Dado este elemento de subjetividad es que se introduce en la mayoría de los sistemas de clasificación el concepto de persona competente (ver código JORC).

Los principales métodos a través de los cuales los recursos minerales  pueden ser categorizados se dividen en 2 grupos: (1) Criterios tradicionales o clásicos,  (2) Criterios geoestadísticos.

1.1 Métodos tradicionales de categorización

Los métodos tradicionales de categorización hacen uso de los siguientes criterios.

Continuidad geológica- La clasificación de recursos y reservas minerales depende en primer lugar de la comprensión de la génesis del yacimiento y de la valoración de la continuidad geológica del volumen mineralizado. Aquí es muy importante establecer la continuidad física o geometría de la mineralización o de las estructuras controladoras.  La continuidad física o geométrica no es fácilmente cuantificable. Para establecer este tipo de continuidad es necesario interpretar los datos disponibles y establecer el modelo geológico del yacimiento sobre la base del conocimiento existente y la experiencia previa obtenida en depósitos similares.

Densidad de la red de exploración (grado de estudio) -Para las distintas categorías se recomienda un  determinado espaciamiento  de la red de exploración  lo cual está en función del tipo de yacimiento.  Las redes para cada categoría  se argumentan sobre la base de la experiencia (principio de analogía) en otros yacimientos similares (tabla #1.1)

Tabla # 1.1 Ejemplo

Tipos de yacimiento

Densidad de la red para las distintas clases de recursos

Medida

Indicada

Inferida

Yacimiento de carbón

De Witbank (Africa del Sur)

250 x 250m

350 x350 m

500 x 500m

Yacimiento de Oro de Saddleback

(Australia)

25 x 25 m

50 x 50 m

100 x 100m

Yacimiento de Niquel Laterítico

25 x 25 m

50 x50 m

100 x 200 m

Placeres de minerales pesados.

200 x40 m

400 x 80 m

Continuidad geológica

de clasificación en función de la densidad de la red de exploración.

Interpolación contra extrapolación - Los bloques cuyos valores han sido estimados por interpolación o sea están localizados  dentro de la red de muestreo son clasificados en categorías más confiables que los localizados más allá de la última línea de pozos (extrapolados). La mayoría de los sistemas de clasificación exige no incluir bloques extrapolados en la clase de recursos medidos.

Consideraciones tecnológicas - incluye determinados aspectos que pueden ser utilizados para discriminar o rechazar un recurso en una categoría dada. Como ejemplo se pude citar la presencia de elementos perjudiciales que impiden la buena recuperación o hacen extremadamente cara la extracción del componente útil durante el proceso de beneficio.

Calidad de los datos- La recuperación del testigo, el volumen de las muestras, la forma en que fueron tomadas y el método de perforación influyen directamente sobre la calidad de los datos. Los sectores donde existen problemas de representatividad o confiabilidad de los análisis deben ser excluidos de la categoría de recurso medido.

1.2 Criterios geoestadísticos de categorización

Yamamotto, 1991 considera que los esquemas de clasificación de reservas basados en medidas reales de la dispersión son más confiables  pues reflejan, sobre todo, la cantidad y la calidad de la información empleada para evaluar las reservas. Estos esquemas fueron denominados genéricamente clasificaciones geoestadísticas  pues se basan en la varianza Kriging.

En este sentido, se recomienda la Geoestadística  como procedimiento válido y confiable en la mayoría de los sistemas de clasificación, convirtiéndose en un estándar en la estimación de recursos minerales.

El código propuesto por la ONU, por ejemplo, propone el uso de la Geoestadística para clasificar los recursos pues permite de forma rápida y sin ambigüedad identificar las categorías de recursos y reservas minerales (UN-ECE,1996). Algunos de los principales criterios geoestadísticos que han sido empleados o propuestos para la clasificación  de recursos se explican a continuación.

1.2.1 Alcance del variograma

El variograma permite cuantificar la continuidad o nivel de correlación entre las muestras que se localizan en una zona mineralizada dada. El grado de esa correlación ha sido frecuentemente utilizado para clasificar los recursos y reservas. Froidevaux  (1982) propuso 3 clases de clasificación:

Bloques en el área muestreada  ubicados dentro del  radio de influencia definido por el alcance del variograma.

Bloques en el área muestreada  ubicados más allá del  radio de influencia definido por el alcance del variograma

Bloques dentro del yacimiento, ubicados a una distancia grande de los pozos (incluyendo los bloques extrapolados)

 Típicamente se han empleado 2 enfoques para clasificar  los recursos  usando el variograma

El primero se basa en la subdivisión arbitraria del alcance observado. Ejemplo, todos los bloques estimados con un número mínimo de muestras  y ubicados dentro de un determinado  radio de influencia podrían ser clasificados como recursos medidos mientras que todos los bloques estimados con cierto número mínimo de muestras y localizados más allá del radio de influencia serían clasificados como indicados.

En el segundo enfoque las categorías de recursos están basadas en los valores de la meseta. Por ejemplo, los bloques comprendidos dentro de un alcance del variograma correspondiente a 2/3 del valor de la meseta pueden ser clasificados como medidos, el resto son indicados.

1.2.2 Varianza Kriging

El kriging permite obtener, además de la estimación del valor de un bloque, una indicación de la precisión local a través de la varianza kriging (Vk). Desde el inicio del desarrollo del Kriging la Vk ha sido empleada para determinar los intervalos de confianza de las estimaciones. Para esto es necesario asumir que esta se ajusta a un modelo normal o lognormal. Sin embargo, en la práctica es raro que los errores de estimación se subordinen a estos modelos de distribución.

Como para el cálculo de la varianza kriging se emplea solamente la configuración de las muestras en el espacio y no sus valores locales, esta no debe ser interpretada como una medida de la variabilidad local. Por otra parte como Vk es calculado a partir del variograma medio del yacimiento no es solo un índice de la disposición espacial de las muestras sino también caracteriza las varianzas medias globales permitiendo la discriminación entre las clases o categorías de recursos.

Este enfoque no es reciente y ha sido utilizado a lo largo de muchas décadas, como se puede constatar en la tabla # 1.2 que resume las categorías de la clasificación sugerida por Diehl  y David (1982) y Wellmer (1983), basadas en la cuantificación del error utilizando la desviación estándar kriging.

Tabla # 1.2 Clasificación de recursos/reservas basada en la cuantificación del error a partir de la desviación estándar kriging

 

El método propuesto por Diehl y David (1982) se basa en definir niveles de confianza y de  precisión (error): la precisión se expresa en función de la desviación estándar kriging y el valor estimado kriging

Precisión = (skx100xZ1-a) / tki

Donde  sk es la desviación estándar  kriging

             tki   Valor  del bloque estimado por kriging

             Z1-a   Valor de la variable estandarizada distribuida normalmente con un nivel           de confianza (1- a)

Si se fija la precisión en 10 % (reservas probadas) entonces se puede determinar la razón sk/ tki que divide las reservas  probadas de las probables

10==(skx100xZ80)/ tki

sk/ tki=10/(100x1.282)=0.078

Es bueno señalar que no existe consenso internacional sobre los niveles de confianza y precisión que deben tener las distintas categorías de reservas. 

El segundo método para categorizar los recursos se basa en la construcción de la función de densidad de probabilidades o el histograma de las varianzas kriging (Annels, 1991). El histograma se examina para detectar evidencias de poblaciones complejas que pueden representar 3 poblaciones superpuestas (probable, posible e inferida). Esta situación se refleja en la figura. 1.1

Figura 1.1  Histograma de las varianzas kriging (Vk) segmentado en 3 poblaciones: 1)0-0.0075 -Reservas probables, 2) 0.0075-0.0135 -Reservas posibles 3)>0.0135 -Reservas inferidas (Annels, 1991)

Método del Error porcentual de la estimación de la media

Según Valente (1982), el error porcentual de la estimación de la media, para un conjunto de n  bloques estimados para un 95 % de probabilidad, se puede calcular por la  expresión:

Donde tki y s2ki  son los valores estimados por kriging y la varianza  kriging  de cada uno de los bloques.

La utilización de este error para la clasificación de recursos y reservas fue recomendado por la ONU a las instituciones financieras internacionales (Valente, 1982). La tabla # 1.3 representa las 3 categorías de reservas clasificadas según el error kriging de la media para un nivel de probabilidad del 95 %.

Tabla # 1.3 Clasificación de reservas a partir de la utilización del error kriging de la media.

Reserva

Error kriging de la media

Medida

< 20 %

Indicada

20 %-50 %

Inferida

>50 %

También existen otros criterios y métodos que no serán abordados en este material como son la simulación condicional para construir modelos de incertidumbre, la medida de eficiencia de los bloques (Krige, 1986) y la desviación estándar de la interpolación (Yamamoto, 1989) entre otros. 

1.3 Desarrollo histórico de un sistema internacional de clasificación de recursos y reservas

Desde el inicio de la década de los 90 se ha desarrollado un esfuerzo sistemático por crear patrones internacionales para la estimación, reporte de la información de exploración y la clasificación de recursos y reservas.

El código de Australasia para informar sobre recursos minerales y  reservas (código JORC) fue publicado en Junio de 1988 e incorporado a las normas de la bolsa de Australia. En 1990 fue  publicada una guía para el código JORC. Después de este hecho la SME (US Society for Minig, Metallurgy, and Exploration) publicó una guía para informar sobre datos de exploración, recursos minerales y reservas.  En 1991 en el Reino Unido el IMM (Institute of Mining and Metallurgy) revisó sus patrones para informar sobre recursos y reservas basándose principalmente  en el código JORC de 1988.

En septiembre de 1994 en el 15 Congreso del CMMI (Council of Mining and Metallurgical Institutions) celebrado en Sudáfrica, se organizó una reunión con el objetivo específico de discutir los estándar internacionales, esto resultó ser el primer encuentro de lo que posteriormente fue llamado el Grupo CMMI (International Resource/reserve definitions group).

El Grupo CMMI, compuesto por representantes de Australia (AusIMM), África del Sur (SAIMM), Estados Unidos ( SME), Reino Unido (IMM) y Canadá (CIM), tenía como objetivo desarrollar  un conjunto de definiciones internacionales relacionadas con los recursos minerales y las reservas de mena.

De la misma forma en 1992 las Naciones Unidas creó una comisión para desarrollar un sistema internacional de clasificación de recursos y reservas, el cual salió a la luz en 1996 bajo el nombre de Marco Internacional de las Naciones Unidas para la clasificación de reservas/recursos - Combustibles sólidos y sustancias minerales  ("United Nations International Framework Classification for reserve / resource-Solid fuels and mineral Commodity ").

El primer gran avance ocurrió en octubre de 1997 en el encuentro del grupo CMMI en Denver Colorado y la aprobación del llamado acuerdo de Denver donde se logró un consenso sobre un conjunto de definiciones de recursos y reservas. En 1998 en Ginebra, Suiza se llevo a cabo un encuentro entre el grupo CMMI y la comisión de Naciones Unidas, donde las definiciones y patrones del CMMI fueron incorporados, con pequeñas modificaciones, al sistema de clasificación de las Naciones Unidas, dándole un carácter verdaderamente internacional  a las definiciones del CMMI.

Después de encuentro  Australia, África del Sur  y Estados Unidos iniciaron la actualización de sus sistemas nacionales de clasificación

En noviembre de 1999 hubo un nuevo encuentro entre el Grupo CMMI y la comisión de Naciones Unidas para continuar el proceso de desarrollo de normas  y definiciones internacionales. Con pequeñas e insignificantes diferencias entre los países los siguientes términos han sido aceptados (fig. 1.2):

Recursos minerales es una concentración u ocurrencia de material de interés económico intrínseco en o sobre la corteza de la Tierra en forma y cantidad en que haya probabilidades razonables de una eventual extracción económica. La ubicación, cantidad, ley, características geológicas y continuidad de un Recurso Mineral son conocidas, estimadas o interpretadas a partir de evidencias  y conocimientos geológicos específicos. Los Recursos Minerales se subdividen, en orden ascendente de la confianza geológica, en categorías de Inferidos, Indicados y Medidos.

Figura 1.2 Relación general entre Resultados de Exploración, Recursos y Reservas Minerales

Recurso Mineral Inferido es aquella parte de un Recurso Mineral por la cual se puede estimar el tonelaje, ley y contenido de mineral con un bajo nivel de confianza. Se infiere a partir de evidencia geológica y se asume pero no se certifica la continuidad geológica ni de la ley. Se basa en información inferida mediante técnicas apropiadas de localizaciones como pueden  ser afloramientos, zanjas, rajos, laboreos y sondajes que pueden ser limitados o de calidad y confiabilidad incierta.

 Recurso Mineral Indicado es aquella parte de un Recurso Mineral para el cual puede estimarse con un nivel razonable de confianza el tonelaje, densidad, forma, características físicas, ley y contenido mineral. Se basa en información sobre exploración, muestreo y pruebas reunidas mediante técnicas apropiadas en ubicaciones como pueden  ser: afloramientos, zanjas, rajos, túneles, laboreos y sondajes. Las ubicaciones están demasiado espaciadas o su espaciamiento es inapropiado para confirmar la continuidad geológica y/o de ley, pero está espaciada con suficiente cercanía para que se pueda suponer continuidad.

Recurso Mineral Medido es aquella parte de un Recurso Mineral para el cual puede estimarse con un alto nivel de confianza el tonelaje, su densidad, forma, características físicas, ley y contenido de mineral. Se basa en la exploración detallada e información confiable  sobre muestreo y pruebas obtenidas mediante técnicas apropiadas de lugares como pueden ser afloramientos, zanjas, rajos, túneles, laboreos y sondajes. Las ubicaciones están espaciadas con suficiente cercanía para confirmar continuidad geológica y/o de la  ley.

Reserva Minerales es la parte económicamente explotable de un Recurso Mineral Medido o Indicado. Incluye dilución de materiales y tolerancias por pérdidas que se puedan producir cuando se extraiga el material. Se han realizado las evaluaciones apropiadas, que pueden incluir estudios de factibilidad e incluyen la consideración de  modificaciones por factores razonablemente asumidos de extracción, metalúrgicos, económicos, de mercados, legales, ambientales, sociales y gubernamentales. Estas evaluaciones demuestran en la fecha en que se reporta que podría justificarse razonablemente la extracción. Las Reservas de Mena se subdividen en orden creciente de confianza en Reservas Probables Minerales y Reservas Probadas Minerales

Reserva Probable Minerales es la parte económicamente explotable de un Recurso Mineral Indicado y en algunas circunstancias Recurso Mineral Medido. Incluye los materiales de dilución y tolerancias por pérdidas que puedan producirse cuando se explota el material. Se han realizado evaluaciones apropiadas, que pueden incluir estudios de factibilidad, e incluyen la consideración de factores modificadores razonablemente asumidos de minería, metalúrgicos, económicos, de mercadeo, legales, medioambientales, sociales y gubernamentales. Estas evaluaciones demuestran a la fecha en que se presenta el informe, que la extracción podría justificarse razonablemente

Reserva Probada Minerales es la parte económicamente explotable de un Recurso Mineral Medido. Incluye los materiales de dilución y tolerancias por pérdidas que se pueden producir cuando se explota el material. Se han realizado evaluaciones apropiadas que pueden incluir estudios de factibilidad, e incluyen la consideración de  modificaciones por factores fehacientemente asumidos de minería, metalúrgicos, económicos, de mercados, legales, ambientales, sociales y gubernamentales. Estas evaluaciones demuestran, a la fecha en que se publica el informe, que la extracción podría justificarse razonablemente.

Con esos términos  y definiciones aceptadas, el grupo CMMI se dedicó a desarrollar las normas internacionales. La responsabilidad por las estimaciones de recursos y reservas debe ser atribuida a una persona responsable/competente,  término este introducido inicialmente en el código JORC.

Con el establecimiento y adopción de los patrones internacionales de estimación y clasificación de recursos y reservas  muchos autores discuten la perspectiva inminente de transformar  esos patrones en normas de certificación del sistema ISO 9001. Según Vallee, 1999 de todos los sistemas en uso el código JORC es el más compatible con la certificación ISO.

2 Métodos clásicos de estimación de reservas 

Estos métodos sencillos, que se basan en criterios meramente geométricos, han soportado el paso del tiempo. Sin embargo están siendo paulatinamente sustituidos por métodos más sofisticados de estimación que se basan en la aplicación de los métodos de estimación espacial.

2.1 Parámetros básicos de la estimación de recursos

Los principales parámetros de estimación se deducen del la ecuación básica que permite calcular la cantidad de metal o componente útil  (P).

P = S*m*d*C  donde,

S- área de la proyección del cuerpo mineral en un plano determinado.

m- potencia media del cuerpo mineral en la dirección perpendicular al plano de proyección

d- masa volumétrica

C- ley media del componente útil.

De esta ecuación básica se pueden derivar otras fórmulas como:

V=S*m - volumen total ocupado por el yacimiento mineral (m3)

Q=V*d - Tonelaje o cantidad de reservas de mineral útil (t)

La fórmula anterior muestra  que los   principales parámetros son:

A) área (m2)

B) espesor medio (m)

C) contenido medio de los componentes útiles  (%, g/t, g/m3, kg/m3)

D) Masa volumétrica o densidad aparente  de la materia prima mineral (t/m3)

Antes de comenzar el cálculo es necesario determinar los valores de esos parámetros a partir de los datos  adquiridos en el transcurso de los trabajos de prospección y exploración. Esta tarea es muy importante pues de su correcta solución depende la precisión de los resultados de la estimación

2.2 Determinación de los parámetros básicos

2.2.1 Determinación del área del yacimiento

Después del levantamiento geológico y la documentación de los trabajos de exploración se puede representar el yacimiento proyectándolo en un plano conveniente. Habitualmente los yacimientos con un buzamiento mayor de   45º  se proyectan en un plano vertical, los de buzamiento menor se proyectan en un plano horizontal. En ambos casos el área proyectada es menor que el área real. La relación entre el área real (S) y el área proyectada  (S´) en el plano vertical es:

S´=S*sen (β)

Para el plano horizontal:

S´=S*cos (β)

Donde β es el ángulo de buzamiento del yacimiento.

Los yacimientos que tienen un rumbo y buzamiento constantes pueden ser proyectados  en un plano paralelo a los mismos. Si el depósito está constituido por  varios cuerpos el área de cada uno se proyecta y determina aparte.

La base para la proyección de los cuerpos y el cálculo del área son los planos del departamento del servicio topográfico. En estos planos el geólogo debe delimitar el área del cuerpo estudiado, demarcar los tipos tecnológicos y las categorías según el grado de estudio etc.

Para calcular el área es necesario inicialmente determinar los contornos de los cuerpos y del yacimiento mineral. Comúnmente se trazan dos contornos o límites: el interno y el externo. El contorno interno es una línea que une todos los pozos externos positivos. Ahora bien como el cuerpo mineral continua mas allá del contorno interno y no es posible conocer la posición exacta del contorno real se hace necesario determinar un límite (contorno externo) que sustituye el contorno real.

Pueden existir 2 posibilidades:

Detrás de los pozos extremos positivos se encuentra un pozo estéril

Detrás de los pozos extremos positivos no existen pozos de exploración

En el primer caso sabemos que el contorno real se encuentra en alguna parte entre el contorno interno  y los pozos negativos entonces  el contorno externo se determina por extrapolación limitada.  En el segundo caso no existen datos sobre la posición exacta del contorno real y este se determina por extrapolación no limitada. Los distintos métodos que existen para determinar el contorno externo  se representan en la figura 2.1.


Figura 2.1  Principales criterios para trazar el contorno externo

Una vez contorneado el yacimiento el área puede ser calculada empleando una de los siguientes métodos:

Planímetro

Digitalizador

Descomposición en figuras geométricas sencillas.

Papel milimetrado

Regla de Simpson

2.2.2 Determinación de la masa volumétrica

La masa volumétrica de la mena (o mineral) no es más que la masa de un metro cúbico de esta en estado natural, es decir incluyendo poros, cavidades etc.

La masa volumétrica (d) de la mena se define como:

d= Q/(Vm+Vp)

donde: Q es la masa de la muestra de mena

            Vm es el volumen de la mena

            Vp es el volumen de los poros

La masa volumétrica se puede calcular en el laboratorio, en el campo y por métodos geofísicos principalmente en pozos y excavaciones mineras.  En el laboratorio se determina mediante el pesaje de las muestras y la determinación del volumen. La medición más exacta y auténtica se logra en el campo para esto se extrae una muestra  global (alrededor de 10 m3). El volumen del espacio (V) se mide y la mena extraída se pesa (Q).

d= Q/V (t/m3)

La masa volumétrica de la mena puede cambiar en función de la composición química y eventualmente de la textura, esto determina la necesidad  de determinar la masa volumétrica para cada tipo natural de mena presente en el yacimiento.  Habitualmente el peso volumétrico se determina para cada tipo como un promedio aritmético de 10 -20 muestras, en caso de yacimientos complejos de 20- 30 muestras

La selección de una  insuficiente cantidad de muestras y la no representatividad de las mismas constituyen las fuentes principales de errores en la determinación de la masa volumétrica.

Muchas minas en operaciones aplican una masa volumétrica constante (t/m3), la cual se obtiene  a partir del promedio aritmético de un número significativo de muestras. Si embargo esto puede conducir a errores graves en la determinación del tonelaje y la cantidad de metal, especialmente en aquellos casos donde la ley, la litología de la roca de caja, el grado de alteración o la profundidad del intemperismo y la mineralogía del componente útil varían constantemente.

Para superar este problema se emplea la regresión lineal. Este método consiste en la determinación de la masa volumétrica de un número significativo de muestras mineralizadas pertenecientes a un mismo tipo natural de mena. Simultáneamente las muestras son analizadas para conocer el contenido del componente útil. Con esta información se construye el gráfico de dispersión, se realiza el análisis de correlación y se ajusta la ecuación de regresión que permite predecir el valor de la masa volumétrica de cada muestra en función de la ley del componente útil.  Sobre la base de estos resultados también se confeccionan los nomogramas que permiten obtener directamente el valor de la masa volumétrica a partir de la ley del componente útil de la muestra o intersección.

2.2.3 Determinación del espesor medio de un yacimiento

El espesor de un yacimiento se puede verificar por métodos directos o con ayuda de  modos indirectos (por ejemplo los métodos geofísicos en las perforaciones)

El espesor o potencia se puede  medir  en los afloramientos naturales y artificiales, en las excavaciones mineras y en los pozos de perforación.

El espesor de los yacimientos hay que medirlo con una precisión de cm. En casos de yacimientos con contactos claros con las rocas vecinas el espesor se mide directamente. Cuando los contornos  de la mineral no son claros el espesor se determina sobre la base de los resultados de los análisis químicos de  las muestras y la precisión depende de la longitud de las muestras tomadas. . 

En la estimación de recursos se puede emplear la potencia real o normal, la componente vertical (potencia vertical) y la componente horizontal (potencia horizontal). Todo depende del plano en el cual se ha proyectado el cuerpo. La dependencia entre el espesor real y los espesores horizontales y verticales es la siguiente.

mn = mh* sen (β)

mn = mv * cos(β)

mh = mv * ctg (β)

Donde β es el ángulo de buzamiento de cuerpo, mn-potencia real mh - potencia horizontal, mv - potencia vertical.

La componente vertical se emplea cuando el yacimiento se proyecta en planos horizontales principalmente para los cuerpos de buzamiento suave. Como se observa en la figura 2.2 trabajar con la componente vertical y el área proyectada en el plano horizontal es equivalente a emplear la potencia real y el área real de cuerpo mineral.

Figura 2.2 Empleo de la potencia vertical cuando se proyecta el cuerpo en el plano horizontal. (Annels, 1991).

La componente horizontal se emplea cuando los cuerpos se representan en proyecciones verticales longitudinales principalmente en cuerpos de yacencia abrupta que se explotan con minería subterránea.

La potencia aparente del cuerpo mineral es de poca importancia y su valor depende del buzamiento y la inclinación del pozo. Si se conoce el ángulo de intersección (θ) entre el cuerpo mineral y el eje (traza del pozo) o puede medirse en el testigo entonces es posible calcular la potencia real empleando la siguiente fórmula.

mn = ma* sen (θ)

En caso de que el ángulo de intersección no pueda ser medido, el espesor real se calcula a partir de la inclinación del pozo (α) en el punto medio del intervalo mineralizado y el buzamiento del cuerpo (β) determinado a partir del perfil.

mn = ma* sen (α+ β)

En los casos en que el plano vertical que contiene el pozo no es perpendicular al rumbo del cuerpo mineral entonces es necesario introducir un factor de corrección (Rm) en la fórmula anterior

mn = ma* sen (α+ β)*Rm

Rm= sen (α+ δ)*cos(β)/cos(δ)

Donde δ es el buzamiento aparente del cuerpo mineral en el plano vertical que contiene el pozo.

También se puede emplear la fórmula

mn = ma* sen (α+ β)*cos(γ)

Siendo γ el ángulo entre el plano vertical que contiene el pozo y un plano vertical perpendicular al rumbo del cuerpo mineral.

Para la estimación de reservas es necesario determinar el espesor medio del yacimiento o de una parte de este. Si los espesores particulares fueron medidos a distancias regulares, el espesor medio se calcula según la fórmula de  la media aritmética.

m =  (m1+m2+m3+··· +mn)/n

Si las mediciones de los espesores de un yacimiento fueron realizadas en distancias no regulares entonces el espesor medio se calcula según la ecuación de la media ponderada, empleando como factor de ponderación las distancias entre las distintas mediciones (l) o el área de influencia de cada una de ellas. 

m =  (m1ll+m2l2+m3l3+ ·· +mnln)/(l1+l2+l3+····+ ln)

  2.2.4 Determinación del contenido medio del componente útil

Durante la exploración de un yacimiento se muestrean de forma continua los distintos tipos de mena. Los análisis de las muestras permiten conocer el contenido o ley del componente útil en los lugares donde las muestras fueron tomadas.

El contenido de un componente útil en la mena en la mayor parte de los casos se expresa en % de peso (Ej. Fe, Mn, Cu, Pb, Sb, Hg etc.), sin embargo los metales preciosos (Au, Ag, Pt etc.) se indican en gramos por tonelada (g/t).  Finalmente en los yacimientos de placeres la ley  de los metales se expresa en g/m3 o Kg/m3.

Durante la exploración, las concentraciones de los componentes útiles se determinan a través de muestras individuales es por esto que  la estimación de los contenidos promedios para cada bloque se realiza en 2 etapas:

  • Cálculo del contenido promedio del componente útil en cada pozo o intersección de exploración a lo largo de toda la potencia del cuerpo mineral.
  • Extensión de los contenidos determinados en las intersecciones a los volúmenes adyacentes del subsuelo.

Antes de comenzar la primera etapa es necesario determinar en cada pozo cual es el intervalo que puede ser explotado con cierto beneficio económico. Para este fin se emplean las condiciones industriales: potencia mínima industrial, contenido mínimo industrial, contenido en los bordes etc.

Para obtener la ley media de cada pozo siempre se emplea el método de la media ponderada empleando como factor de peso las longitudes de cada muestra individual. En caso de que la longitud de las muestras sea constante entonces se utiliza la media aritmética.

 

Ci- Ley de cada muestra individual

li - Longitud de cada muestra

C- Ley media de la intersección económica

La extensión de los contenidos medios calculados para cada pozo o intersección  a los volúmenes adyacentes del subsuelo se hace frecuentemente por vía estadística. Con este fin en los métodos clásicos de cálculo se emplea tanto  la media aritmética como la media ponderada. En el caso de los métodos asistido por computadoras la extensión de los contenidos se realiza empleando métodos de interpolación espacial como el kriging y el inverso de la distancia, los cuales serán abordados en próximos capítulos.

2.3 Consideraciones generales sobre la estimación de recursos

Matemáticamente la estimación de recursos  no es más que la integración numérica de una función contenido o ley (expresada en unidades de masa por unidad de volumen) dentro  del yacimiento de volumen V.

La figura 2.3a muestra el procedimiento de cálculo de reservas a partir de la integración de la función ley C (v) en el dominio V.

a)                                                                                        b)

Figura 2.3 Yacimiento mineral hipotético cuya función contenido C (v) es conocida y por tanto la reserva de metal se calcula por su  integración numérica en el dominio del yacimiento .b) yacimiento subdividido en bloques de volúmenes conocidos  y las leyes determinadas  por un método de estimación.

Conocer la función C(v) implica saber en cada punto del yacimiento cual es la ley del componente útil  o sea la función que la describe matemáticamente. En la práctica esto es imposible dada la densidad del muestreo por un lado y por otra parte la incapacidad de encontrar una función que se ajuste perfectamente a los datos.

Como no se puede resolver directamente la ecuación los métodos existentes de estimación de reservas, tanto los tradicionales como los asistidos por computadoras, solucionan la ecuación empleando el caso discreto.

Donde Ci - ley del componente en el bloque i

            Vi - volumen del bloque i

V- Volumen total del yacimiento

   La ecuación anterior se resuelve fácilmente subdividiendo el yacimiento en n bloques de volúmenes conocidos, cuyas leyes pueden ser determinadas por los métodos de cálculo existentes como se ilustra en la figura 2.3b.

La estimación de recursos es siempre hecha en bloques cuya geometría se define por la localización de los trabajos de exploración en el caso de los métodos clásicos, o en bloques de cálculo definidos por la malla o red en el caso de los métodos computacionales.  Es justamente aquí donde radica la diferencia fundamental entre los métodos clásicos y los asistidos por computadoras  ya que los primeros determinan las reservas en bloques de cálculos de grandes dimensiones y los segundos en bloques de pequeñas dimensiones compatibles con la densidad de información.

2.4 Métodos clásicos de estimación de reservas

Los métodos clásicos, desarrollados y empleados desde los mismos comienzos de la minería, se basan fundamentalmente  en los principios de interpretación de las variables entre dos puntos contiguos de muestreo, lo que determina la construcción de los bloques geométricos a los que se le asignan las leyes medias para la estimación de recursos.

Los principios de interpretación de estos métodos según  Popoff (1966) son los siguientes:

Principio de los cambios graduales (función lineal) entre dos puntos de muestreo

Principio de los vecinos más cercanos o zonas de influencia

Principio de generalización (analogía) o inferencia geológica.

El principio de los cambios graduales presupone que los valores de una variable (espesor, ley, etc.) varían gradual y continuamente a lo largo de la línea recta que une 2 puntos de muestreo contiguos.

El principio de vecinos más cercanos admite que el valor de la variable de interés en un punto no muestreado es igual al valor de la variable en el punto más próximo.

El último de los principios permite la extrapolación de los valores conocidos en los puntos de muestreo a puntos o zonas alejadas sobre la base del conocimiento geológico o por analogía con yacimientos similares.

Todos estos principios de interpretación son utilizados para la subdivisión del yacimiento mineral en bloques o sectores, los cuales son evaluados individualmente y posteriormente integrados para determinar los recursos totales del yacimiento.

Los métodos clásicos o tradicionales  han soportado el paso del tiempo pero están siendo superados progresivamente por los métodos geoestadísticos. Estos métodos son aun aplicables en muchas situaciones, donde incluso pueden arrojar resultados superiores.  Siempre es necesario realizar una valoración crítica del empleo de la geoestadistica antes de desechar completamente las técnicas tradicionales. El uso de las técnicas kriging está supeditado a la existencia  de una red de exploración que  permita la generación de los modelos matemáticos que describen la continuidad espacial de la mineralización del yacimiento que se evalúa. Cuando no existe suficiente información de exploración o la variabilidad es extrema se deben emplear los métodos geométricos o tradicionales.

Según Lepin y Ariosa, 1986 los métodos clásicos de estimación más conocidos son:

Método del promedio aritmético o bloques análogos

Método de los bloques geológicos

Método de los bloques de explotación

Método de los polígonos

Método de las isolíneas.

Método de los perfiles

2.4.1 Método de la media aritmética.

Es el método de cálculo más simple. En este caso la forma compleja del cuerpo mineral se sustituye por una placa o lámina de volumen equivalente cuyo espesor corresponde con la potencia media  del cuerpo.

  Los contornos se trazan en los planos o proyecciones verticales. El área delimitada se determina planimétricamente o por otro método de cálculo. El espesor medio se estima por la media aritmética simple o ponderada. El contenido promedio y la masa volumétrica se determina de la misma forma. La parte del cuerpo comprendida entre el contorno interno y externo generalmente se calcula de manera independiente porque los recursos de esta zona se reportan en una categoría inferior. A pesar de su sencillez se puede emplear exitosamente en yacimientos de constitución geológica simple Ej.  Yacimientos de materiales de la construcción.

Secuencia General de trabajo.

-Delimitación del área del cuerpo mineral, trazando el contorno interno y externo.

-Medición del área

-Cálculo de la potencia media del mineral útil por promedio aritmético o media ponderada.

-Cálculo de la masa volumétrica  por promedio aritmético o media ponderada.

-Cálculo de la ley media del mineral útil por promedio aritmético o media ponderada.

-Cálculo del volumen, tonelaje (reservas de mena) y reservas del componente útil. 

Ventaja

Su principal mérito radica en su simplicidad, brindando una rápida idea sobre los recursos de un yacimiento. Se utiliza en los estadios iniciales de los trabajos geológicos de exploración para realizar evaluaciones preliminares.

Desventaja 

Imposibilidad del cálculo selectivo de acuerdo con las diferentes clases industriales de mena, condiciones de yacencia, grado de estudio y condiciones de explotación.

2.4.2 Método de los bloques geológicos

El cuerpo mineral se divide en bloques homogéneos de acuerdo  a consideraciones esencialmente geológicas. De esta forma el cuerpo mineral de morfología compleja se sustituye por un sistema de prismas poliédricos de altura que corresponde con la potencia media dentro de cada bloque (fig2.4). El contorneo se realiza en cualquier proyección  del cuerpo, además es necesario trazar los límites de los bloques geológicos independientes.

 Figura 2.4 Estimación de reservas por el método de bloques geológicos

 Generalmente se forman bloques tomando en consideración la variación de los siguientes parámetros:

Según las diferentes vetas, capas o cuerpos presentes en el yacimiento

Según la existencia de intercalaciones estériles

Según la potencia del cuerpo mineral

Según la profundidad o cota de nivel

Según los tipos tecnológicos, calidad o contenido de componente útil (mena rica y mena pobre)

Según las condiciones hidrogeológica (por encima y por debajo del nivel freático)

Según el coeficiente de destape o relación estéril mineral.

Según la situación tectónica

Además de estos criterios geológicos se consideran otros aspectos como:

Diferencias en el grado de conocimiento

Viabilidad económica.

Es importante señalar que si se toman en consideración muchos parámetros el resultado será la formación de muchos bloques. En caso extremo cada pozo representa un bloque separado lo que reduce el método de bloques geológico al método de los polígonos

Este método se reduce al anteriormente descrito si se delimita un solo bloque que abarque todo el yacimiento. La metodología de cálculo dentro de cada bloque es exactamente igual al método de media aritmética. Las reservas totales del yacimiento se obtienen de la sumatoria de las reservas de los bloques individuales.

El método, que se caracteriza por su sencillez en el contorneo y el cálculo, puede ser aplicado prácticamente para cuerpos minerales de cualquier morfología, explorados según una red regular o irregular y cualquiera que sean las condiciones de yacencia. 

El problema fundamental de esta técnica radica en que durante el desarrollo y explotación  del yacimiento, es necesario reajustar todos los bloques para que se acomoden al método de explotación.

2.4.3 Método de los bloques de explotación

Este método es también una variante del método de la media aritmética y se desarrolló  esencialmente para los yacimientos filoneanos, los cuales son divididos en bloques por los laboreos de preparación para la explotación.

 Según este método, específico de la minería subterránea, las reservas del yacimiento se calculan por la acumulación de las reservas parciales obtenidas en bloques de explotación individuales. Los bloques de cálculo son porciones del depósito delimitadas por 2, 3 y 4  lados  por excavaciones mineras de exploración y desarrollo (contrapozos, corta vetas, galerías, trincheras etc.).

La forma real del cuerpo dentro del bloque se reemplaza con un paralelepipedo cuya altura  es igual a la potencia media del cuerpo mineral en el bloque.

El cálculo se realiza  en el plano o en la proyección vertical longitudinal, sobre los cuales se proyectan  las excavaciones mineras con los resultados de los análisis y los espesores particulares. 

Para el cálculo de la potencia y el contenido medio dentro de cada bloque, primeramente se determinan los valores medios en cada excavación  y posteriormente se  calcula el valor medio del bloque a través de la media aritmética si la longitud de la excavaciones son aproximadamente iguales, en caso contrario se pondera por la longitud o área de influencia de cada laboreo.

La ventaja del método radica en la sencillez del contorneo y la posibilidad de usar los resultados directamente en la proyección y planificación de la extracción  del mineral útil.  Su debilidad principal radica en la división formal del cuerpo en bloques heterogéneos por la potencia y calidad.

2.4.4 Método de los polígonos o regiones próximas

El método se emplea para el cálculo de reservas de capas horizontales o subhorizontales explorados por pozos irregularmente distribuidos.

Si se calculan las reservas de un depósito según este método la morfología compleja del yacimiento se reemplaza por un sistema de prismas poliédricos, cuyas bases lo constituyen  los polígonos o zonas de influencia y su altura es  igual  al espesor del cuerpo revelado por el pozo que se ubica en el centro del polígono.

El método se reduce a la separación de las zonas de influencia de cada pozo o laboreo que intercepta el cuerpo mineral. Para la delimitación de las zonas de influencia es necesario realizar las siguientes construcciones:

Se procede a unir mediante líneas rectas los pozos de perforación contiguos  posteriormente se determina la mediatriz de cada recta y  la intersección de las mismas definen la zona de influencia. Este procedimiento, que se conoce como división de Dirichlet o poligonos de Voronoi (Thiesen), genera un  sistema único de prismas poliédricos en el cual los polígonos contiguos comparten una arista común (Fig. 2.5). El empleo de este procedimiento permite obtener siempre el mismo mosaico de polígonos.

 Figura 2.5 Estimación de reservas por el método de los polígonos.  a) Parte de un plano de cálculo indicando la forma en que se construyen los polígonos a partir de un pozo 1)Pozo positivo 2)Pozo negativo 3)limite de los polígonos de cálculo 4)Contorno interno 5)contorno externo (Kreiter, 1968)

El volumen del prisma se determina como el producto del área del polígono por su altura. Otros parámetros del cálculo se obtienen para cada prisma directamente del pozo central.  El volumen total  del yacimiento es la suma de los volúmenes de cada  prismas.

Este método puede ser utilizado para estimaciones preliminares  de recursos, pues los cálculos son tan simples  que pueden ser hechos rápidamente incluso en el campo, otra ventaja importante del método es su reproducibilidad pues si se sigue el mismo procedimiento dos especialistas pueden llegar al mismo resultado.

El método de los polígonos posee muchas desventajas entre las que podemos mencionar:

Cuando la red de exploración es densificada, hay que rehacer nuevamente la construcción de los polígonos.

El sistema de los prismas no refleja correctamente  la forma natural del yacimiento.

Los  resultados no son satisfactorios principalmente cuando los valores observados son valores extremos lo cual  provoca que los errores de extensión del pozo al polígono sean muy groseros.  Este error de estimación disminuye en la medida que aumenta la densidad de la red de exploración

Independientemente de las desventajas obvias que posee el método, las cuales están muy vinculadas con su sencillez y simplicidad, esta técnica de estimación ha soportado el paso del tiempo y aparece implementado en la mayoría de los softwares modernos de modelación geólogo minera.

2.4.5 Método de las isolíneas

La estimación de recursos por el método  de las isolíneas presupone que los valores  de la variable de interés varían gradual y continuamente entre las intersecciones de exploración 

   Durante la estimación de las reservas de un yacimiento por este método, la forma de este se sustituye por un cuerpo de volumen  igual al cuerpo natural, pero delimitado en su base por un plano recto (fig2.6).  En este método se comienza con el trazado de los mapas de isolíneas de las variables de interés (espesor, ley y masa volumétrica o reservas lineales). Las isolíneas entre los laboreos de exploración se construyen empleando el método de triangulación con interpolación lineal. 

 

Figura 2.6 Esquema de estimación de recursos empleando el método de las isolíneas. Plano de isopacas  con malla superpuesta y algunos pozos de exploración  a)Forma transformada del cuerpo mineral en un perfil geológico b)Forma real del cuerpo; ΔS área elemental de la celda con altura 2.9 m y volumen elemental V=100*2.9=290 m3,Si-área dentro de la isolínea, h - equidistancia ente isolíneas, hx -altura o profundidad de las cúpulas


Partes: 1, 2, 3, 4


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