Oleh  Daniel VILLA

Artikel 3: Menggunakan Simulasi Untuk Menyelesaikan Analisa Geoteknik Tingkat Advanced

Dalam Artikel 1 dari seri ini, sebuah perusahaan tambang tembaga internasional ingin mengetahui apakah memungkinkan untuk meningkatkan produktivitas dan mengurangi biaya operasional pada proyek block-caving mereka yang baru, dengan mengubah desain asli tambang tersebut untuk mengakomodasi mesin load-haul-dump (LDH) baru yang lebih besar.

Dengan menggunakan parametric design tool dari Dassault Systèmes, perusahaan ini dapat menguji efek LHD yang lebih besar tadi pada desain tambang asli menggunakan sejumlah parameter utama seperti: jarak terowongan dan undercut serta elevasi extraction level. Dengan begitu, seperti dijelaskan pada Artikel 2, mereka menggunakan Software perencanaan tambang PCBC Dassault Systèmes dan alat lainnya untuk menganalisis desain parametrik yang dipilih secara otomatis dan juga untuk setiap desain, agar dapat:

  • Menghasilkan distribusi draw point yang baru

  • Membuat draw columns, berdasarkan model blok dan data distribusi kadar, agar sesuai dengan jarak masing-masing terowongan

  • Menjalankan simulasi best of height draw (BHOD) untuk estimasi cadangan ekonomi tambang

  • Menghitung reserve yang ekonomis dan membuat ringkasan kadar tembaga rata-rata, nilai ekonomi rata-rata, dan total ton yang diekstraksi — dengan memetakan semua parameter fisik, ekonomi, dan menyimpannya kedalam Design of Experiment (DOE).

Setelah melakukan perencana tambang perusahaan akan memilih skenario terbaik berdasarkan hasil analisa keekonomian, selanjutnya dilakukan simulasi untuk menyelesaikan analisa geoteknikal tingkat advanced.

Tantangan geoteknik di block caving

Metode block caving biasanya dilakukan untuk ukuran deposit yang sangat besar, dengan ketinggian dan area footprint yang cukup, agar dapat menghemat biaya. metode ini Secara ideal juga perlu mencakup karakteristik geoteknik tertentu, seperti patahan (fractures) batuan pre-existing yang sudah ada untuk mempercepat fragmentasi, dan kekuatan massa batuan yang cukup untuk mendukung berdirinya terowongan ekstraksi.

Namun karakteristik tersebut sulit untuk dianalisa, dan selalu ada risiko deposit tersebut akan terlalu padat untuk dilakukan metode block caving atau akan runtuh secara tidak terduga. kedua resiko ini menyebabkan kesulitan untuk mengekstraksi bijih (ore) secara efisien dan juga potensi bahaya bagi pekerja dan peralatan. Selain itu, desain metode block caving juga dapat menimbulkan air gaps selama proses pengembangan cave, yang dapat menyebabkan ledakan udara yang berbahaya.

Simulasi geomekanik

Simulasi geomekanik dapat membantu tambang memahami faktor-faktor seperti:

  • Apakah ada dukungan batuan yang cukup untuk proyek block caving

  • Apakah desain tambang tertentu akan mengakibatkan penurunan muka batuan dan pembentukan crater besar di permukaan, dan

  • Seberapa besar kemungkinan pemulihan ekonomi dapat dicapai.

Perusahaan tembaga juga sangat memperhatikan, meskipun mereka memiliki formasi yang baik dari material dengan kadar tinggi dalam rancangan tambang yang mereka buat, akan ada kemungkinan masalah dengan pengembangan cave secara vertikal.

Khususnya, mereka khawatir formasi tersebut tidak dapat diakses dengan cepat

untuk menghindari air gaps, yang akan berdampak besar pada tingkat lokasi ekstraksi dan strategi ekstraksi.

Untuk lebih memahami dan mengkalibrasi stress dari cave-back dan potensi breakthrough, perancang tambang perusahaan tersebut mengambil draw points yang diidentifikasi dalam Software perencanaan tambang PCBC Dassault Systèmes dan mengirimkannya ke Software simulasi geoteknik, Abaqus.

Dari sana, Abaqus menjalankan serangkaian simulasi skenario menggunakan berbagai input — termasuk swell factor, friction angle, cohesion, strain value, dan principal stresses — untuk mengungkap jawaban atas pertanyaan yang bisa jadi  bernilai miliaran dolar: di mana batas antara material yang rentan dan padat harus ditempatkan.

Hasil

Bagi perusahaan tembaga tersebut, simulasi geoteknik mengungkapkan bahwa strategi ekstraksi yang mereka lakukan ternyata salah. Strategi tersebut terlalu agresif dan dapat menghasilkan air gap yang besar dengan sangat cepat.

Akibatnya, perancang desain tambang mengubah strategi untuk menarik material lebih lambat dan memberikan cukup waktu bagi cave untuk menjadi stabil — Sebuah perubahan yang akan berdampak besar pada NPV.

Grafik di atas ini menunjukkan perbedaan NPV antara dua kemungkinan strategi ekstraksi:

“Investigating Economic and Risk Metrics Using Design of Experiments in Fully Coupled Caving Geomechanics Simulation” (Caving 2022. S. Arndt, D. Villa, F. Khodayari, B. Ndlovu.)

Artikel selanjutnya

Artikel terakhir dalam seri ini melihat bagaimana perusahaan tembaga di kehidupan nyata mengevaluasi ribuan skenario produksi sebelum sampai pada desain yang akan menciptakan tambang bawah tanah yang lebih kecil, tetapi secara signifikan lebih produktif daripada desain tambang aslinya.

Source : 3DS Blog