Academic literature on the topic 'LHD'

Sublevel caving is a highly mechanizable mass mining method normally utilized in large, steeply dipping orebodies. The fragmented ore flows freely, aided by gravity, down to the drawpoint while the surrounding waste rock caves in due to induced stresses and gravity. Fragmentation of the blasted ore is a vital component in any mining operation and directly affects productivity and efficiency of the following production steps (Nielsen et. al, 1996). In an attempt to reduce mining induced seismicity in Malmberget, LKAB is initiating various trials. One of these trials involves a reduction in blasthole dimension and an increase in the number of blastholes utilized in each ring. A reduction in blasthole dimension is undertaken to achieve a less impactful mining operation in terms of disturbances to surface populated areas, particularly addressed to ground vibrations. Therefore, it is of utmost importance to analyse if fragmentation and production is affected as a consequence of this change. This thesis sets out to evaluate how fragmentation and the LHD operation is affected by variations in blasthole dimension. The evaluation is carried out through analysis of logged production data, on-site filming of the loading sequence and interviews with the LHD operators. The discoveries will be presented chronologically to illustrate the complexities related to compiling a viable dataset to rely on for a credible analysis. The initial theory did not hold up properly and therefore the project was reshaped along the course of progression to provide further information and clarify uncertainties. Unfortunate, major production delays inhibited a quantitative comparison of two parallel drifts with different blasthole dimensions. Hence, no final answer can be provided in this thesis whether a change in blasthole dimension causes any differences in loadability and/or fragmentation or not. However, an analysis of how cycle times vary depending on causes such as operator induced differences, machine induced differences and road conditions will be provided. The field test also provides information on various loading scenarios and the difficulties connected to these. The result obtained in this project mainly addresses the significant operator difference in terms of cycle times which can extend to, on average, 60% depending on experience, road conditions and, most likely, preferences amongst operators. Time differences amongst seemingly experienced operators can reach more than, on average, 30% in hauling time alone. Roughly 96% of the operators state that road conditions in the production area is the controlling factor for hauling speed. Many of the operators further states that the risk of injuries is directly related to road conditions and this is a likely cause to why cycle times vary in this magnitude. Fragmentation was found to affect loadability but not to the same extent as shape and looseness of the muck pile. Compaction of the muck pile and flow disturbances where normally found to be connected to one another. Hence, good loadability would indicate a low occurrence of flow disturbances and a continuous flow of material into the drawpoint. This thesis is written as a part of the final stage of the civil engineering program at Luleå University of Technology (LTU) and represents 30 credits in the field of Soil and Rock Construction. The thesis is a part of a larger project, Face to surface, which sets out to analyse the impact of fragmentation on different stages in the production chain.

The magnetically confined plasmas study is one of the most promising research fields in the present days due to the high perspectives of unlimited and clean energy that fusion has generated. In this framework, the stellarator devices play a significant role because of, unlike in the tokamak case, their continuum working regime, which will be an essential feature of the future fusion commercial reactor.<br/>Heat transport studies in stellarator devices are completely necessary since the main plasma properties (and therefore, the total fusion power generated) are absolutely dependent. Nowadays, the largest stellarator in the world is the Large Helical Device (LHD). There is also a stellarator device is Spain, TJ-II, which is located in the installations of CIEMAT in Madrid. In this thesis, turbulent and conductive heat transport is studied in both devices with the aim of comparing its formation and suppression. <br/>First of all, collisional transport, i.e. neoclassical transport, which is caused by the particle collisions, is studied by means of a new transport model implemented in the transport code PRETOR-Stellarator. This model is able to calculate heat diffusivities as well as the neoclassical electric field with reasonable accuracy without spending as much computational time as in the Monte Carlo techniques. It is deduced from the results that, for both TJ-II and LHD, neoclassical transport may be quite important in plasmas with low density and high temperatures, although higher levels of neoclassical transport are obtained in TJ-II. Both devices share the feature that in low collisional plasmas, a high positive neoclassical electric field with a high shear appears in the plasma core. This electric field can be responsible of the suppression of the turbulence heat transport.<br/>Some new turbulent heat transport models have been added to PRETOR-Stellarator in order to study this kind of transport. Both, LHD and TJ-II, share a common heat transport in the confinement region (plasma core), called drift wave electromagnetic transport, and which is due to the fluctuations of the magnetic field. Outside this region, turbulent heat transport in LHD has similar characteristic to that in tokamaks, whereas in TJ-II, turbulent transport is maintained.<br/>Turbulent heat transport reduction is a major issue in fusion research, since the capability of producing commercial fusion energy depends strongly on the low levels of turbulence of the plasma. The appearance of a neoclassical electric field in the plasma core and its interaction with turbulent transport has been studied. It is shown that this electric field is able to generate a rotation in the plasma which is able to suppress turbulent transport to neoclassical levels when density is low enough. These plasmas are called to have an internal transport barrier and have stepped electron temperature profiles with hollow electron density profiles. <br/>Another important phenomenon related with electron heat transport is non-local transport, which can not be studied within the general diffusive framework that is used to study turbulent transport in plasmas. The non-local transport is caused by the interaction of long distant parts of the plasma. In this thesis, a new model for this type of transport, which is based on the convolution over a kernel of the neoclassical transport, has been proposed to explain this phenomenon. It has been shown that this model is able to simulate the main characteristics of this transport, e.g. fast pulses propagation, ballistic transport or the growing of the turbulence levels close to the axis of the device. All these phenomena have been observed in LHD and TJ-II. <br/>Finally, once electron heat transport in stellarators has been clarified, a comparison of the designs of the future commercial reactor based on both, stellarators and tokamaks, has been carried out. A stellarator commercial reactor, based on the design of the LHD, would have a 15.5 m major radius, 2.5 m minor radius, with a continuum working regime based on low temperatures and high densities. Main energy sinks are due to conductive-convective heat losses and radiation losses (in a 95% from Bremmstrahlung radiation). The fact that it has such a large major radius makes this design expensive and difficult to build. A tokamak fusion reactor would be smaller, however, the high temperatures achieved make cyclotron radiation losses to be very high, and a wall with a high reflection coefficient seems to be necessary.<br>L'estudi de les propietats dels plasmes confinats magnèticament esta esdevenint un dels temes primordials de recerca degut a les prometedores perspectives (de netedat i ampli abast) que l'energia produïda per fusió nuclear està fomentant. Es dins d'aquest context on l'estudi dels dispositius de confinament magnètic de tipus stellarator juguen un paper molt important, ja que un reactor de fusió basat en aquest concepte podria tenir (al contrari dels tokamaks) un mode de funcionament continu i no polsat.<br/>L'estudi del transport de calor en el dispositius de fusió per confinament magnètic de tipus stellarator és totalment necessari, ja que les propietats del plasma (i per tant de l'energia produïda per fusió) en depenen completament. Actualment, el stellarator més gran del món es troba al Japó i es diu Large Helical Device (LHD), mentre que a Espanya, el stellarator TJ-II es troba a les instal·lacions del CIEMAT a Madrid. En aquesta tesi, s'estudien ambdós dispositius per tal de determinar de que depèn que aparegui o que desaparegui el transport de calor turbulent en aquests dispositius, i si hi ha algun tipus de punt en comú.<br/>En primer lloc, s'analitza el transport de calor colisional (degut a la col·lisió de les partícules que formen el plasma) mitjançant la introducció d'un model de transport colisional (anomenat neoclàssic) al codi de transport PRETOR-Stellarator. Aquest model es capaç de calcular magnituds físiques tal com difusivitats i camps elèctrics neoclàssics però sense consumir tant de temps com a d'altres tècniques que utilitzen mètodes de Monte Carlo. Dels resultats es desprèn que el transport neoclàssic, tant al TJ-II com al LHD, pot ser important, en plasmes amb baixa densitat i temperatures grans. Ambdós dispositius comparteixen la característica de que apareix, en aquests casos, un gran camp elèctric al centre del plasma que pot ser fa que el transport turbulent disminueixi. <br/>Mitjançant la introducció de diferents models pel transport turbulent a PRETOR-Stellarator, s'estudia el transport turbulent als dos dispositius. De l'anàlisi es dedueix que ambdós dispositius poden compartir el mateix tipus de transport (anomenat electromagnètic) i que es degut a les variacions locals del camp magnètic. Tanmateix, fora de la zona central, el LHD té un tipus de transport semblant al que existeix al tokamak JET (Joint European Torus), mentre que el TJ-II continua amb el transport electromagnètic.<br/>La reducció del transport turbulent prèviament estudiat és un tema capdal ja que permetria un millor confinament del plasma. S'ha estudiat com el camp elèctric format al centre del plasma pot generar un rotació que disminueix el transport turbulent tant al LHD com al TJ-II. Aquests plasmes es diuen que tenen una barrera interna del transport que redueix el transport turbulent a valors neoclàssics sempre que la densitat sigui prou baixa.<br/>Un altre fenomen lligat al transport molt important és el transport no local, que es degut a les correlacions entre parts llunyanes del plasma i que no es pot entendre dintre del context del transport difusió que se sol emprar per a estudiar el plasmes confinats. En el marc d'aquesta tesi s'ha dissenyat un model de transport no local per mitjà d'una convolució sobre el transport neoclàssic. Amb aquest model s'ha aconseguit reproduir molts del efectes no locals que apareixen als plasmes (com ara la ràpida propagació de fenòmens turbulents o la propagació de fronts turbulents que mantenen una forma d'ona ), i que s'han descrit tant al LHD com al TJ-II.<br/>Finalment es realitza una comparació entre els dissenys dels reactors de fusió basats en stellarators i tokamaks. Un reactor de fusió stellarator tindria un radi major de 15.5 m i treballaria en mode continu amb alta densitat i baixa temperatura. Les pèrdues d'energia més importants serien, en aquest cas, degudes a la convenció i conducció dins del plasma. El fet que tingui una grandària tan gran el faria molt car de construir. En el cas dels tokamaks, la seva grandària seria més petita, però les pèrdues per radiació ciclotró serien molt grans (degut al règim d'alta temperatura i baixa densitat) i el disseny d'una paret del reactor amb un coeficient de reflexió molt gran fora totalment necessari.

Optimizing the loading process of a front loader vehicle is a challenging task. The design space is large and depends on the design of the vehicle, the strategy of the loading process, the nature of the material to load etcetera. Finding an optimal loading strategy, with respect to production and damage on equipment would greatly improve the production and environmental impacts in mining and construction. In this thesis, a method for exploring the design space of a loading strategy is presented. The loading strategy depends on four design variables that controls the shape of the trajectory relative to the shape of the pile. The responses investigated is the production, vehicle damage and work interruptions due to rock spill. Using multi-body dynamic simulations many different strategies can be tested with little cost. The result of these simulations are then used to build surrogate models of the original unknown function. The surrogate models are used to visualize and explore the design space and construct Pareto fronts for the competing responses. The surrogate models were able to predict the production function from the simulations well. The damage and rock spill surrogate models was moderately good in predicting the simulations but still good enough to explore how the design variables affect the response. The produced Pareto fronts makes it easy for the decision maker to compare sets of design variables and choose an optimal design for the loading strategy.

Magíster en Gestión y Dirección de Empresas<br>El desarrollo de los proyectos estructurales subterráneos de Codelco permitirá incorporar una nueva visión del negocio de minería subterránea masiva, basada en las tendencias observadas en cuanto a tecnología, gestión operacional, recurso humano y sustentabilidad. En este contexto es que la tesis propuesta participa, apoyando la implantación de una operación y gestión desde superficie de un proceso productivo importante como el que realiza el equipo LHD Semi Autónomo (LHD SA). Para ello, se desarrollan en esta tesis los aspectos formales que permitan implementar un sistema de asignación dinámica de tareas telecomandadas asociadas al carguío de puntos de extracción en la operación de minas subterráneas explotadas por hundimiento de bloques. Se estudia en particular la aplicación de este tipo de sistema para mejorar la productividad del sistema de extracción de mineral de las operaciones de la futura Mina Chuquicamata Subterránea (PMChS). Finalmente, se profundiza en algunos aspectos tecnológicos, de gestión, culturales y otros elementos que puedan representar factores de riesgo para la captura total o parcial del valor asociado a la propuesta. Como conclusión, se obtiene que el proceso conducido por los equipos LHD SA con Operadores en superficie sigue la forma de un proceso de cola y, por lo mismo, es posible aplicar gestión de tiempos de espera (o teoría de colas), de forma similar a como se realiza en otras industrias. En particular, desde el punto de vista teórico, el proceso del LHD SA se podría estudiar en base a un modelo markoviano del tipo M/M/c/FIFO/K. En efecto, la simulación detallada realizada en la Ingeniería Básica del PMChS y los resultados basados en un enfoque analítico son consistentes entre sí, lo que muestra la validez de los resultados obtenidos. Finalmente, el sistema de asignación dinámica propuesto para el proceso de operación de equipos LHD´s SA conlleva oportunidades de eficiencia y productividad que permiten optimizar el sistema por sobre los resultados que puedan lograrse utilizando sistemas de asignación estática. Los riesgos de una implantación exitosa están asociados principalmente a los aspectos culturales que conlleva su materialización. Además, es también importante el desarrollo de aspectos técnicos dentro de los próximos años, tales como la interoperabilidad de sistemas, la consolidación de una filosofía de operación adecuada y la implementación del centro integrado de operación y gestión del PMChS.<br>Este trabajo ha sido apoyado por la Vicepresidencia de Proyectos de Codelco

El texto completo de este trabajo no está disponible en el Repositorio Académico UPC por restricciones de la casa editorial donde ha sido publicado.<br>The current study is based on a multiple linear regression analysis with an objective to formulate an equation related to the productivity analysis of LHD equipment using independent variables such as the effective utilization of the equipment. To identify the independent variables, main productive factors, such as the actual capacity of the buckets, the transport cycles in the cleaning process, and the performance by means of curves, were analyzed. Comparisons of a Peruvian underground mine case study exhibited that the battery-powered equipment denoted similar production efficiencies to that exhibited by its diesel counterparts; however, the three-tier approach observed that the battery-powered equipment could achieve production efficiencies that are up to 13.8% more as compared to that achieved using its diesel counterparts because of increased effective utilization that can be attributed to long MTBF. The results of this study exhibit that LHDs under battery-powered storage are feasible for underground mining not only because of the fact that they do not emit any polluting gases, which helps to mitigate pollution, but also because of their good production performance that can be considered to be an important pillar in deep mining. Copyright 2019.

Ingeniero Civil de Minas<br>El presente estudio busca determinar las posibilidades de mercado del nuevo LHD híbrido diésel eléctrico, 18HD, en la industria minera en Chile. Para establecer las posibilidades primero se compara la tecnología híbrida con las tecnologías presentes hasta ahora en la industria y posteriormente se hace un análisis de mercado de los equipos subterráneos en Chile. La industria minera en general, y particularmente en Chile, ha estado dominada por los equipos con accionamiento mediante Diésel, mientras que la participación de los equipos eléctricos ha estado bastante restringida debido a sus limitaciones operacionales. La principal desventaja de los equipos diésel es la alta emisión de material particulado y contaminante. Esta desventaja sumada a los nuevos desafíos de la minería que buscan aumentar la productividad, confiabilidad y mantenibilidad han impulsado a las empresas proveedoras de equipos a desarrollar de nuevas tecnologías que permitan entregar soluciones acordes a los desafíos de la actualidad. Un ejemplo de esto es el equipo híbrido desarrollado por Joy Global, el cual tiene un sistema de accionamiento diésel eléctrico. Entre los principales beneficios de este equipo destacan: recuperación de energía de frenado, mayor aceleración, menores costos de mantenimiento, menor uso de combustible y requerimientos de mantención, aumento de la disponibilidad mecánica, entre otros. Este equipo ha completado su etapa de prototipo y se someterá a una prueba industrial en una operación en Chile para cuantificar todos los posibles beneficios que entrega. El mercado de los equipos en Chile está principalmente dominado por grandes proveedores mundiales de la minería subterránea como los son Atlas Copco, Sandvik y Caterpillar. Los clientes se dividen en dos grandes grupos; la gran minería, principalmente aquellas minas explotadas por block caving, las cuales tienen un gran poder de negociación al momento de comprar equipos; y la mediana minería, la cual se ha visto afectada en mayor parte por la situación del mercado. Para que el equipo pueda ser comercializado con éxito debe aprovechar las oportunidades que ofrece el mercado, las cuales son; el envejecimiento de la flota de equipos en Chile, la construcción de grandes proyectos y la recuperación del precio. Además, debe destacar por sobre la competencia en cuanto a los servicios entregados.

Ingeniero Civil Eléctrico<br>La robótica y automatización han tenido un gran impacto en la industria en el país, aumentando sustancialmente la productividad de ésta a lo largo de los años. Uno de los procesos que se ha buscado automatizar en minería, es la extracción de mineral en minas subterráneas, el que se realiza por un Load Haul Dump. Este proceso ha sido parcialmente automatizado, quedando pendiente desarrollar de manera efectiva proceso de carguío para que sea autónomo. Este es difícil de automatizar debido a la variabilidad de la granulometría del material a cargar que se encuentra en el punto te extracción. Esta memoria se enmarcó en el proyecto de automatización del proceso de carga de un LHD en el Advanced Mining Technology Center (AMTC) de la Universidad de Chile. El trabajo consistió en el diseño y desarrollo de un sistema de medición granulometría del mineral en un punto de extracción y la entrega de un punto en donde se recomiende iniciar la carga de este. En este trabajo se diseña y desarrolla una maqueta a escala del punto de extracción real, en la que utilizando un láser actuado por medio de un servo motor y el framework ROS, se obtiene una nube de puntos la que es procesada por un algoritmo que ocupa segmentación en tres dimensiones. De esta manera se obtiene una serie de clústeres representando cada una de las rocas. Además se implementa un filtro de manera que rocas detectadas con un volumen menor al impuesto por el usuario, no serán consideradas, y finalmente utilizando esta información se entrega una línea en la que se recomienda comenzar el carguío. Este sistema fue sujeto a una serie de pruebas con distintas rocas en diferentes configuraciones obteniendo un error promedio de 14,17 %. También fue sujeto a prueba en un ambiente húmedo, en el que el rendimiento se mantuvo constante y a pruebas en un ambiente con polvo, en donde el láser no fue capaz de atravesarlo por lo que no se obtuvieron resultados. Finalmente se encontró que el tiempo en el que se entrega una nube de puntos por el sistema es 12 segundos y se realizó un análisis teórico para concluir que estos resultados son representativos en un ambiente real. Concluyendo, se desarrolló un sistema capaz de diferenciar las rocas relevantes del fino, obteniendo su granulometría utilizando el framework ROS y el hardware requerido. El trabajo realizado abre las puertas para el desarrollo y prueba de nuevas estrategias de carguío autónomo en el AMTC. Como trabajo futuro se propone caracterizar rigurosamente el desempeño del láser en ambientes con polvo y realizar pruebas con un LHD a escala para determinar la efectividad de la estrategia de carguío entregada en este trabajo, además de una serie de sugerencias para mejorar el desempeño del algoritmo desarrollado.