Minería

ESG Solutions microseismic location accuracy mine

Localizando e Interpretando la Sismicidad en las Minas

Desde hace más de 20 años, ESG ha proporcionado soluciones de monitoreo microsísmico a la industria minera internacional. Nuestros sistemas de monitoreo microsísmico han sido desplegados en cientos de minas subterráneas y minas a cielo abierto en todo el mundo y continuamos invirtiendo en el desarrollo de soluciones microsísmicas nuevas y mejoradas para aplicaciones de minería.

Los sistemas y servicios de monitoreo microsísmico de ESG proveen un flujo continuo de información en tiempo real que ayudan a los ingenieros de minas y de control en tierra a entender cómo la mina responde a las operaciones de excavación y extracción. Este conocimiento adicional permite a los ingenieros planificar eficazmente las operaciones mineras, disminuir costos y evaluar riesgos.

Cómo Funciona un Sistema Microsísmico:

Un sistema microsísmico está hecho de componentes únicos, incluyendo:

  1. Microseismic for Mining SchematicSensores: Acelerómetros y/o geófonos uniaxiales y triaxiales.
  2. Gabinete Sísmico o Juction Box – (JB): Es una carcasa NEMA-4 que alberga un equipo esencial de adquisición y comunicaciones, incluyendo el digitalizador sísmico Paladin® que sirve como la columna vertebral del sistema de adquisición de datos microsísmico de ESG.
  3. Comunicación Ethernet: Fibra (subterránea) o por radio (superficie) para transferencia de datos confiable y de ondas completas.
  4. Ordenador de adquisición: Servidor de adquisición, watchdog, una gran unidad de almacenamiento externa opcional y una Unidad Ininterrumpible de Potencia (UPS).
  5. Ordenador de procesamiento: Procesador rápido y multi-núcleo y una potente tarjeta de video.

Los sensores sísmicos, incluyendo geófonos y acelerómetros, detectan la energía sísmica liberada por eventos microsísmicos. Estas señales analógicas se transmiten a través de cables de cobre al grabador sísmico digital Paladin® de ESG dentro de una Caja de Conexiones.

Cada Paladin® de ESG es un grabador sísmico digital habilitado para Web equipado con su propia dirección IP para facilitar su identificación, monitorización remota y calibración. Una vez que la señal ha sido registrada y digitalizada por el Paladin®, se transmite a través de comunicación Ethernet u otra red (es decir, fibra, radio) para el ordenador de adquisición. En el caso de las minas subterráneas, los ordenadores de adquisición están albergados normalmente en una oficina en la superficie.

El software de ESG Hyperion Network Acquisition Software (HNAS) está instalado en el ordenador de adquisición y proporciona adquisición de datos continua y de onda completa y eventos microsísmicos en tiempo real. Luego, el software sísmico Hyperion Seismic Software (HSS) de ESG se instala completamente en un ordenador de procesamiento separado y provee una plataforma para el procesamiento de datos. El procesamiento puede incluir la identificación de eventos, localización y evaluación de la magnitud y la visualización mediante el módulo de visualización interactiva 3D habilitado para Web de ESG para ver los parámetros de fuente dentro de la vista 3D de la mina.

Monitoreo de Minas Subterráneas

Los sistemas de monitoreo microsísmico completos de ESG para aplicaciones de minería reúnen componentes resistentes que han sido evaluados, desarrollados y refinados más de 20 años para un rendimiento fiable en las duras condiciones ambientales de las minas subterráneas. ESG proporciona monitoreo microsísmico continuo en las minas subterráneas en todo el mundo. Estos sistemas se utilizan para controlar una amplia gama de actividades mineras, tales como:

  • Espeleología (subnivel, hundimiento de bloques)
  • Minería de retroceso vertical
  • Salones y pilares
  • Socavación y relleno
  • Caserones abiertos

Entendiendo el Comportamiento de la Masa Rocosa

El monitoreo microsísmico proporciona a los ingenieros de la mina información sobre el estado local y las condiciones de tensión de la masa rocosa. Al recibir información en tiempo real sobre la ubicación de los eventos sísmicos, los ingenieros y operadores pueden conocer dónde se producen estos eventos en relación a las aperturas de las minas y centros de trabajo activos y visualizar cómo estas condiciones cambian con el tiempo. Al entender el comportamiento de la masa rocosa, los operadores pueden inferir qué actividades mineras están afectando a la estructura general y en qué medida.

Mayor Seguridad en el Área de Trabajo

Un programa de monitoreo sísmico puede utilizarse para identificar los peligros potenciales causados por las condiciones cambiantes de las rocas. Particularmente, el monitoreo microsísmico puede detectar la actividad sísmica anormal que podría llevar a eventos peligrosos tales como explosiones de rocas, desprendimientos de rocas o deslizamientos de fallas. Si se detecta actividad sísmica anormal o elevada, los trabajadores pueden ser enviados fuera de áreas activamente sísmicas a otras áreas más tranquilas de la mina. La notificación avanzada de eventos potencialmente peligrosos minimiza tanto la exposición de los trabajadores a estos riesgos, así como el tiempo de inactividad a partir de retrasos no planeados.

Optimizando el Diseño de la Mina, Secuenciación y Operaciones

Si un sistema de monitoreo microsísmico se instala temprano cuando una mina recién empieza, este puede convertirse en una herramienta valiosa para la optimización de la secuencia de la mina. A través del uso del monitoreo sísmico, los operadores e ingenieros pueden adquirir conocimientos de la masa rocosa más rápidamente y tener una mejor idea de cómo están cambiando las condiciones del terreno. Los datos microsísmicos también se pueden utilizar como un parámetro para validar modelos geomecánicos de minería pre-existentes y aumentar la confianza en la toma de decisiones. Así, las operaciones mineras y la metodología se pueden ajustar en respuesta a las predicciones del modelo.

Monitoreo de Minas a Cielo Abierto

ESG proporciona monitoreo microsísmico de operaciones de minería a cielo abierto. Estos sistemas se pueden utilizar para monitorear:

  • Estabilidad de pendientes de cielo alto
  • Movimiento en la superficie
  • Áreas activas de fracturas y fallas
  • Sismicidad natural

Monitoreo de Estabilidad de Pendientes

La microsismicidad detectada y medida detrás de una pared a cielo abierto puede proporcionar información valiosa acerca de la estabilidad de la pendiente de un cielo alto. En particular, la capacidad de observar cómo una pendiente responde a las actividades mineras proporciona a los operadores una idea de la forma de gestionar las operaciones al tiempo que garantiza la seguridad de todos los trabajadores.

Monitoreo del Movimiento en la Superficie

Al combinar información sobre la actividad microsísmica que toma lugar detrás de una pared de la mina con los métodos convencionales de medición de movimiento en la superficie (es decir, radar o láser) los operadores pueden de predecir dónde se pueden producir movimientos en la superficie en el futuro. 

Monitoreo de Vibraciones

Las actividades diarias en las minas pueden causar vibraciones sustanciales dentro del entorno que pueden afectar adversamente la integridad de las estructuras cercanas, causando grietas en los cimientos o paredes, daños superficiales a las ventanas y puertas, derrumbes repentinos o hundimientos. Las soluciones de monitoreo de vibraciones y el monitoreo en tiempo real de específicos espectros de peligrosidad uniformes (UHS), velocidad máxima de partículas (PPV) y frecuencia; o el valor de dósis de vibración (VDV) ayudan a los operadores a garantizar que las vibraciones no excedan los umbrales de diseño e ingeniería de los cimientos y miembros estructurales.

Identificación de Fallas Activas o Fracturas

Una inspección detallada de la ubicación de eventos microsísmicos y la magnitud a lo largo de las estructuras geológicas pueden indicar que una falla o fractura preexistente está activa o se vean afectadas por las actividades mineras. El monitoreo microsísmico también tiene la capacidad para identificar o confirmar la existencia de fallas o fracturas desconocidas. Los algoritmos de agrupamiento avanzados de ESG son lo suficientemente potentes como para reconocer los eventos localizados a lo largo de las estructuras geológicas donde otras compañías han perdido esta relación.

Hundimiento de Bloques

En operaciones de espeleología, el monitoreo microsísmico puede ser utilizado para identificar las fracturas ubicadas en la zona sismogénica.

La evidencia de la interacción o activación de estructuras geológicas previamente desconocidas puede permitir a los operadores reducir la velocidad de producción o eliminar personas y equipos de las partidas cercanas. Por el contrario, una reducción en la sismicidad observada puede indicar una acumulación de tensiones en la masa rocosa que, si se derrumba repentinamente, podría dañar la mina y representar una amenaza para la seguridad de los trabajadores. La información sísmica ayuda a los operadores a entender mejor lo que está ocurriendo en la masa rocosa, proporcionando una oportunidad para corregir el plan de producción, ajustar la velocidad y la estrategia de minería o poner en práctica medidas de seguridad.

La sismicidad observada durante las operaciones de espeleología también se puede utilizar para ayudar a evaluar los mecanismos de derrumbe de roca propuestos. Si el mecanismo principal de derrumbe identificado por el monitoreo sísmico no está de acuerdo con los modelos para predecir el comportamiento de la cueva, entonces las operaciones mineras pueden estar exponiéndose a un riesgo significativo en etapas posteriores de la operación. El monitoreo sísmico ofrece una oportunidad para que los operadores calibren y ajusten los modelos e implementen acciones correctivas para evitar condiciones que podrían cerrar una porción de una mina.

Para ejemplos del uso de sistemas microsísmicos en operaciones de hundimiento de bloques, por favor consulte los siguientes recursos:

Article: Mining Magazine March 2013 - Harnessing Microseismic Monitoring

Publication: International Symposium on Caving 2010 - Monitoring Open Stope Caving at Goldex Mine

Publication: ARMA 2014 - Seismic Event Location and Source Mechanism Accounting for Complex Block Geology and Voids

Carbón y Roca Blanda

Las minas de carbón y roca blanda tienen su propio conjunto único de desafíos en relación al control de tierra. Los sistemas microsísmicos pueden proporcionar información valiosa sobre acumulaciones de tensión, interacción de fallas y problemas de entrada de agua para mitigar la seguridad y el riesgo financiero.

Minas de Carbón

Los retos principales del control en tierra en las minas de carbón subterráneas incluyen la deformación de la superficie del techo, el colapso del techo y estallidos de carbón, gas y agua. El monitoreo microsísmico proporciona información valiosa sobre el comportamiento de la masa rocosa y la propagación de fracturas causada por la redistribución de tensión, estructuras geológicas activas o acumulación de gas dentro de los estratos de carbón y la masa rocosa circundante. ESG ofrece equipos de monitoreo sísmico intrínsecamente seguros y a prueba de explosiones diseñados específicamente para las condiciones peligrosas en las minas de carbón.

Para ejemplos de la aplicación de sistemas microsísmicos en las minas de carbón, por favor, consulte los siguientes recursos:

Case Study: Underground coal mining in Anhui Province, China

Publication:  Applications of Microseismic Monitoring in China’s Underground Coal Mines

Minas de Roca Blanda y Soluciones

Las minas de roca blanda, tales como las minas de sal y potasa, pueden beneficiarse de sistemas monitoreo microsísmico o sistemas regionales de movimientos fuertes de tierras, sobre todo si hay una preocupación sobre la activación de fallas cercanas. Los problemas de flujo de entrada de agua también pueden ser un problema para las minas de roca blanda por la alta solubilidad de los depósitos. Los métodos microsísmicos se han utilizado para ayudar a identificar y rastrear entradas de agua para entender dónde hay entradas de agua y los patrones de migración a través de la roca.

Las operaciones de extracción por disolución extraen minerales solubles en agua mediante la disolución de los minerales en el agua y bombeando la salmuera resultante a través de uno o más pozos perforados. Los sistemas microsísmicos han beneficiado la evaluación de la integridad de las cavernas que se generan en los depósitos de minerales a través de este proceso.

Las minas de roca blanda con problemas de flujo de entrada de agua y las operaciones de minas de solución son excelentes candidatas para métodos innovadores de monitoreo microsísmico de fondo de pozo. Los pozos disponibles tienen que ser accesibles para las operaciones de inyección, lo que significa que no son candidatos para los sistemas permanentes de menor costo instalados. Los novedosos despliegues recuperables a largo plazo de ESG pueden ofrecer monitoreo microsísmico de fondo de pozo temporal asequible sin necesidad de sacar pozos de la operación.

Case Study: Controlled Solution Salt Mine Collapse in Romania

Publication: Microseismic Monitoring of a Controlled Collapse in Field II at Ocnele Mari, Romania

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