Un mismo yacimiento puede comenzar como un enorme rajo visible desde kilómetros de distancia y terminar convertido en una red de túneles bajo la cordillera. La elección depende de una combinación de geología, profundidad, costos, seguridad y de cuánta roca hay que mover para llegar realmente al mineral.
Durante más de un siglo, Chuquicamata fue explotada desde la superficie mediante un rajo que llegó a alcanzar aproximadamente 5 kilómetros de largo, 3 kilómetros de ancho y cerca de un kilómetro de profundidad. Sin embargo, el cobre no terminaba en el fondo de esa gigantesca excavación: continuaba bajo ella. Llegó un momento en que seguir profundizando el rajo exigía remover cantidades cada vez mayores de roca sin valor económico, por lo que la operación comenzó a transformarse en una mina subterránea.
Ese caso permite entender una de las decisiones más importantes de la ingeniería minera. Una empresa no elige entre minería a cielo abierto y subterránea simplemente porque prefiera una determinada tecnología. La decisión aparece después de estudiar la forma del cuerpo mineralizado, su profundidad, la calidad de la roca, la ley del mineral, los costos de extracción y la cantidad de material estéril que será necesario remover.
El problema comienza antes de extraer la primera tonelada
Cuando una campaña de exploración identifica un yacimiento, los geólogos construyen un modelo tridimensional que intenta determinar dónde está el mineral, cómo se distribuye y qué características tiene. Un depósito puede parecerse a una enorme masa mineralizada de cientos de metros de ancho, pero también puede presentarse como vetas relativamente angostas que descienden profundamente dentro de la roca.
Esa geometría condiciona buena parte del diseño posterior. Si el mineral se encuentra relativamente cerca de la superficie, distribuido sobre una gran extensión y con suficiente volumen, puede resultar conveniente comenzar retirando el material que lo cubre y construir un rajo abierto.
El resultado son las enormes excavaciones escalonadas características de numerosas operaciones de cobre del norte de Chile. Sus paredes están formadas por bancos y caminos que permiten perforar, tronar, cargar y transportar millones de toneladas de roca utilizando equipos de gran tamaño.
Pero excavar desde arriba tiene un límite económico. Mientras más profundo se encuentra el mineral, más grande debe hacerse el rajo para mantener paredes suficientemente estables y permitir que los equipos lleguen hasta sus niveles inferiores.
La roca que no contiene cobre también cuesta dinero
Uno de los conceptos fundamentales para entender esta decisión es la relación estéril-mineral, también conocida en minería como stripping ratio. Indica, de manera simplificada, cuánta roca sin valor económico debe retirarse para acceder al mineral que sí será procesado.
Imaginemos un yacimiento situado cerca de la superficie. Para alcanzar una tonelada de mineral podría ser necesario retirar una cantidad relativamente pequeña de roca estéril. Si el cuerpo mineralizado continúa hacia mayor profundidad, sin embargo, el rajo debe ensancharse progresivamente y remover material adicional de sus costados.
Los camiones que transportan esa roca estéril consumen combustible o electricidad, utilizan neumáticos, requieren operadores o sistemas autónomos, recorren caminos que deben mantenerse y necesitan infraestructura de apoyo. Aunque esa roca nunca llegue a una planta concentradora, moverla tiene un costo.
Por eso el mineral que permanece bajo un rajo puede seguir siendo geológicamente atractivo y, al mismo tiempo, resultar demasiado costoso de alcanzar desde la superficie. En ese punto comienza a aparecer la alternativa subterránea.
Entrar por túneles en lugar de retirar una montaña
Una mina subterránea cambia completamente la lógica. En lugar de remover toda la roca que existe sobre el yacimiento, se construyen túneles, rampas, piques y diferentes niveles para acceder directamente a las zonas mineralizadas.
Eso reduce drásticamente la necesidad de excavar enormes volúmenes desde la superficie, pero introduce otros desafíos. Antes de producir mineral es necesario desarrollar kilómetros de infraestructura bajo tierra, instalar ventilación, energía eléctrica, comunicaciones, sistemas de transporte, drenaje y refugios, además de estabilizar excavaciones mediante pernos, mallas, cables u otros sistemas de fortificación.
También deben existir rutas para que trabajadores y equipos entren y salgan de la mina, mientras grandes cantidades de aire fresco circulan permanentemente para controlar temperatura, polvo y gases generados durante la operación.
Por estas razones, la minería subterránea puede tener costos unitarios de extracción mayores y una preparación considerable antes de alcanzar su capacidad productiva. Su ventaja aparece cuando permite acceder al mineral evitando remover las gigantescas cantidades de estéril que exigiría profundizar un rajo.
La forma del yacimiento puede ser tan importante como la profundidad
No existe una profundidad exacta a partir de la cual todas las minas deban volverse subterráneas. Dos depósitos ubicados a una profundidad similar pueden terminar explotándose mediante métodos completamente diferentes.
Un cuerpo mineralizado amplio, cercano a la superficie y distribuido de manera relativamente continua puede favorecer un rajo. En cambio, una estructura angosta y profunda puede hacer más lógico seguir el mineral desde túneles sin excavar grandes volúmenes de roca que se encuentran a sus costados.
La ley también influye. La ley mineral representa la concentración del elemento de interés dentro de la roca. En un depósito de cobre, por ejemplo, indica qué proporción del material corresponde al metal contenido antes del procesamiento.
Una operación capaz de extraer enormes volúmenes con costos relativamente bajos puede trabajar determinadas zonas de menor ley que serían difíciles de justificar mediante un método subterráneo más selectivo y costoso. Pero tampoco existe una regla universal: tecnologías como el block caving permiten explotar depósitos subterráneos masivos a gran escala.
Cómo una montaña puede comenzar a fragmentarse desde dentro
El block caving o hundimiento por bloques es particularmente importante para Chile porque se utiliza en grandes yacimientos de cobre. En términos simples, se desarrolla infraestructura bajo el cuerpo mineralizado y se crea una zona basal desde la cual se induce el hundimiento de enormes volúmenes de roca.
A medida que el mineral pierde soporte, la gravedad ayuda a fracturarlo y hacerlo descender hacia puntos de extracción. Equipos subterráneos recogen posteriormente ese material y lo trasladan hacia sistemas de chancado y transporte.
Este método permite alcanzar producciones mucho mayores que las asociadas tradicionalmente con pequeñas vetas subterráneas. También requiere una ingeniería geotécnica extremadamente compleja, porque el comportamiento del macizo rocoso pasa a ser parte del propio mecanismo de explotación.
El Teniente es probablemente el ejemplo chileno más conocido. El yacimiento de Codelco, ubicado en la Región de O'Higgins, comenzó a explotarse en 1905 y actualmente acumula más de 4.500 kilómetros de galerías subterráneas, una distancia comparable con atravesar Chile continental de norte a sur y continuar todavía cientos de kilómetros.
Chuquicamata demuestra que una mina puede cambiar de método
La transformación de Chuquicamata muestra que la elección entre superficie y subsuelo tampoco tiene que mantenerse durante toda la vida de un yacimiento. Después de 104 años de explotación continua a rajo abierto, Codelco inauguró en 2019 la etapa subterránea para acceder al mineral ubicado bajo el antiguo rajo.
La razón estaba directamente relacionada con la economía de seguir profundizando la excavación. El aumento de las distancias de transporte, la disminución de las leyes medias, el volumen creciente de roca estéril que debía retirarse y los desafíos geotécnicos hacían cada vez menos conveniente continuar exclusivamente mediante el método a cielo abierto.
La mina subterránea fue diseñada para desarrollar niveles bajo el fondo del antiguo rajo y acceder a reservas que permiten prolongar la explotación durante décadas. Se trata de uno de los ejemplos más claros de cómo la geometría y la economía de un depósito pueden modificar radicalmente su método de extracción con el paso del tiempo.
No significa que el cobre haya cambiado ni que se haya descubierto otro yacimiento. Lo que cambió fue la forma económicamente viable de llegar hasta él.
También existen minas que combinan ambos mundos
La frontera entre minería a cielo abierto y subterránea tampoco siempre es absoluta. Existen operaciones donde ambos métodos pueden coexistir porque distintas partes del depósito presentan condiciones geológicas y económicas diferentes.
La División Andina de Codelco es un ejemplo chileno. Su operación ha combinado explotación subterránea en Río Blanco con minería a cielo abierto en el sector Sur Sur. En este tipo de configuración, cada zona del yacimiento se desarrolla utilizando el método que mejor se adapta a sus características.
La decisión puede incluso evolucionar con los precios de los metales, los costos energéticos, el desarrollo tecnológico y el conocimiento geológico. Un sector que hoy no resulta económico podría convertirse en una alternativa futura si cambian las condiciones o aparecen nuevas tecnologías capaces de reducir los costos de explotación.
La seguridad y la geotecnia también cambian por completo
Un rajo abierto enfrenta riesgos propios. La estabilidad de taludes debe vigilarse constantemente, porque una falla en millones de toneladas de roca puede afectar caminos, equipos e instalaciones. Los sistemas modernos utilizan radares, prismas, sensores satelitales y otras herramientas para detectar desplazamientos mínimos en las paredes.
Bajo tierra aparecen problemas distintos. Allí la presión ejercida por grandes volúmenes de roca aumenta con la profundidad y las excavaciones deben diseñarse considerando fallas geológicas, esfuerzos del macizo rocoso y potenciales desprendimientos. La ventilación se vuelve además una infraestructura fundamental para mantener condiciones operacionales adecuadas.
La tecnología está modificando ambos escenarios. Camiones autónomos, perforación automatizada, equipos operados a distancia, sensores geotécnicos y centros integrados de operación permiten controlar cada vez más procesos sin mantener trabajadores permanentemente expuestos en zonas de mayor riesgo.
La respuesta está escrita dentro de la roca
Cuando se observa una enorme mina a cielo abierto desde la superficie, puede parecer que su forma fue inevitable. En realidad, detrás de cada banco, túnel o camino existe una decisión económica y geológica construida a partir de miles de sondajes, modelos tridimensionales, estudios geotécnicos y cálculos de costos.
Los yacimientos cercanos a la superficie y con geometrías favorables suelen permitir grandes operaciones a cielo abierto capaces de mover enormes cantidades de material. Los depósitos más profundos, o aquellos para los cuales remover el estéril superior deja de ser económicamente conveniente, pueden justificar el desarrollo de complejas minas subterráneas.
Chile contiene ejemplos de ambos extremos y también operaciones que han pasado de uno al otro. Chuquicamata resume especialmente bien esa transformación: después de excavar durante más de un siglo desde la superficie, la continuidad de uno de los yacimientos de cobre más emblemáticos del mundo depende ahora de una infraestructura construida bajo el mismo rajo que definió su historia.
La diferencia entre una mina a cielo abierto y una subterránea, por lo tanto, no está simplemente en si el mineral se encuentra “arriba” o “abajo”. Está en resolver una pregunta mucho más difícil: cuál es la manera técnica, segura y económicamente sostenible de llegar hasta cada tonelada de mineral que permanece dentro de la Tierra.
