Analisis geomecanico de tunel para determinar macizos rocosos

FACULTAD DE INGENIERÍA CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

“INFLUENCIA DEL ANÁLISIS GEOMECÁNICO

PARA LA DETERMINACIÓN DE SOSTENIMIENTOS DEL TÚNEL NIVEL 5 EN LA MINA PAREDONES, 2018” Tesis para optar el título profesional de: Ingeniero Inge niero de Minas Autor: Jimmy Gerardo Cueva Romero Asesor: Nombres y Apellidos

Cajamarca – Perú 2018

“INFLUENCIA DEL ANÁLISIS GEOMECÁNICO PARA LA DETERMINACIÓN

DE SOSTENIMIENTOS DEL TÚNEL NIVEL 5 EN LA MINA PAREDONES, 2018”

ACTA DE AUTORIZACIÓN AUTORIZA CIÓN PARA SUSTENTACIÓN DE TESIS El asesor Yuling Quispe Arones, docente de la Universidad Privada del Norte, Facultad de Ingeniería, Carrera profesional de

INGENIERÍA DE MINAS ,

ha realizado el

seguimiento del proceso de formulación y desarrollo de la tesis de los estudiantes: •

Cueva Romero Jimmy Gerardo

Por cuanto, CONSIDERA que CONSIDERA que la tesis titulada:

“ANÁLISIS GEOMECÁNICO PARA LA DE TERMINACIÓN DE

SOSTENIMIENTOS DEL TÚNEL NIVEL 5 EN LA MINA P AREDONES, 2018” para

aspirar al título profesional de:

Ingeniero de Minas por Minas por la Universidad Privada del Norte, reúne las condiciones adecuadas, por lo cual, AUTORIZA cual, al o a los interesados para su presentación. AUTORIZA al

_____________________________________ Ing. Yuling Quispe Arones Asesor

Cueva Romero, Jimmy Gerardo

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ACTA DE APROBACIÓN APROB ACIÓN DE L A TESIS Los miembros del jurado evaluador asignados han procedido a realizar la evaluación de la tesis de los estudiantes: Jimm y Gerardo Gerardo Cueva Romero Romero para aspirar al título profesional con la tesis denominada: “ANÁLISIS GEOMECÁNICO PARA LA DETERMINACIÓN DE SOSTENIMIENTOS DEL TÚNEL NIVEL 5 EN LA MINA PAREDONES, 2018”

Luego de la revisión del trabajo, en forma y contenido, los miembros del jurado concuerdan:

( ) Ap ) Apro robac bac ión ió n p or un ani midad mi dad

( ) Ap ) Apro rob b ación aci ón por po r m ayo ría

Calificativo:

Calificativo:

( ) Excelente [20 - 18]

( ) Excelente [20 - 18]

( ) Sobresaliente [17 - 15]

( ) Sobresaliente [17 - 15]

( ) Bueno [14 - 13]

( ) Bueno [14 - 13]

( ) Desaprobado Firman en señal de conformidad:

Ing./Lic./Dr./Mg. Nombre y Apellidos Jurado Presidente

Ing./Lic./Dr./Mg. Nombre y Apellidos Jurado

Ing./Lic./Dr./Mg. Nombre y Apellidos Jurado Cueva Romero, Jimmy Gerardo

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DEDICATORIA

A mis hijos, esposa y madre.

Dedicado a mis amados hijos Daniel, Andy, Mateo y Sofia, por haber sacrificado su tiempo de familia para poder apoyarme sin exigencias; a mi esposa Dery Llatas del Campo, por haber sido parte activa de esta lucha constante, por su perseverancia, por demostrar un gran apoyo en todos los sentidos de la vida, por entenderme, comprenderme, pero sobre todo por su amor, y a ti querida madre Teodelinda Romero Cotrina, gracias por enseñarnos a nunca desmayar.


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AGRADECIMIENTO

En primer lugar, agradecer a Dios por haberme dado una familia, amigos y compañeros que a lo largo de mi realización como profesional en esta apasionante carrera de ingeniería de minas, siempre me han dado ese aliento y apoyo para poder seguir adelante y nunca decaer. Tengo que agradecer también a mis profesores en especial consideración al Ing. Geólogo Shonnel Cáceres y a la Ing. Yuling Quispe Arones, quienes ha sido abierto a responder nuestras dudas académicas sacrificado su tiempo logrando que nos enamoremos de nuestras carreras. De igual modo agradecer al Ing. Metalurgista Víctor Álvarez, por su valiosa colaboración en gestionar visitas, los trabajos de toma de datos y análisis de la mina Paredones Chilete, con fines académicos, para la elaboración de esta tesis.


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Tabla de contenidos ACTA DE AUTORIZACIÓN PARA SUSTENTACIÓN DE TESIS .......................................................2 ACTA DE APROBACIÓN DE LA TESIS .............................................................................................3 DEDICATORIA ....................................................................................................................................4 AGRADECIMIENTO ...........................................................................................................................5 ÍNDICE DE TABLAS ...........................................................................................................................8 ÍNDICE DE FIGURAS .........................................................................................................................9 ÍNDICE DE ECUACIONES .................................................................................................................10

CAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN...................................................................................................13 1.1. Realidad problemática ......................................................................................................... 13 1.1 Formulación del problema.................................................................................................... 30 1.2.1 Justificación .......................................................................................................................... 30 1.2.2 Limitaciones ......................................................................................................................... 30 1.3 Objetivos .............................................................................................................................. 31

1.4.3

1.3.1

Objetivo General ................................................................................................... 31

1.3.2

Objetivos Específicos ........................................................................................... 31

1.4

Hipótesis ............................................................................................................... 31

1.4.1

Hipótesis general. ................................................................................................. 31

1.4.2

Hipótesis específica. ............................................................................................. 32

Operacionalización de variables .......................................................................................... 32 1.4.4

Variables de la hipótesis ....................................................................................... 32

CAPÍTULO II. METODOLOGÍA ........................................................................................................33 2.1 Tipo de investigación y materiales ....................................................................................... 33 2.2 Población ............................................................................................................................. 34 2.3 Técnicas, instrumentos y procedimientos de recolección y análisis de datos ..................... 34 CAPÍTULO III. RESULTADOS ..........................................................................................................35 3.1 Aspectos generales .............................................................................................................. 35

3.2 3.3

3.1.1

Ubicación .............................................................................................................. 35

3.1.2

Accesibilidad ......................................................................................................... 35

3.1.3

Climatología .......................................................................................................... 35

3.1.4

Geología ............................................................................................................... 36

Nivel de influencia de la resistencia de la roca para definir el tipo de sostenimiento .......... 43 Nivel de influencia RQD para definir el tipo de sostenimiento ............................................. 44


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3.4 3.5

3.6

Nivel de influencia del espaciado entre las discontinuidades para definir el tipo de sostenimiento ....................................................................................................................... 46 Nivel de influencia de la condición de las discontinuidades para definir el tipo de sostenimiento ....................................................................................................................... 48 3.5.1

Longitud de las discontinuidades: 3-10m ............................................................. 48

3.5.2

Abertura: 1-5 mm. ................................................................................................. 48

3.5.3

Rugosidad: Ligeramente rugosas. ........................................................................ 48

3.5.4

Relleno: Relleno Duro <5mm ............................................................................... 49

3.5.5

Alteración: Moderadamente alteradas .................................................................. 49

Nivel de influencia de la presencia de agua en la roca para definir el tipo de sostenimiento ............................................................................................................................................. 50 3.6.1

3.7

Clasificación según el RMR .................................................................................. 51

Tipo de sostenimiento .......................................................................................................... 53 3.7.1

Tipo de excavación ............................................................................................... 57

CAPÍTULO IV. DISCUSIÓN Y CONCLUSIONES ............................................................................59 4.1 Discusión ............................................................................................................................... 59 4.2 Conclusiones .......................................................................................................................... 60 RECOMENDACIONES .....................................................................................................................61 REFERENCIAS .................................................................................................................................62 ANEXOS ...........................................................................................................................................63 Anexo no 1: Matriz de consistencia .................................................................................................. 64 Anexo no 2: Instrumento: Ficha de toma de datos de campo .......................................................... 65 Anexo no 3: Instrumento: Caracterización geomecánica ................................................................. 66 Anexo no 4: Juicio del Experto .......................................................................................................... 67 Anexo no 5: Fotografías .................................................................................................................... 69


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ÍNDICE DE TABLAS Pág. Tabla 1 Resistencia de las rocas. .................................................................................................... 17 Tabla 2 Resistencia de las rocas. .................................................................................................... 17 Tabla 3 Estimación en terreno de la resistencia en compresión uniaxial ........................................ 18 Tabla 4 Espaciado de las discontinuidades. .................................................................................... 21 Tabla 5 Abertura de las discontinuidades. ....................................................................................... 21 Tabla 6 Continuidad de las discontinuidades. ................................................................................. 21 Tabla 7 Rugosidad de las discontinuidades. ................................................................................... 22 Tabla 8 Relleno de las discontinuidades. ........................................................................................ 22 Tabla 9 Alteración de las discontinuidades. .................................................................................... 22 Tabla 10 Presencia del agua ........................................................................................................... 23 Tabla 11 Parámetros de clasificación geomecánica según Bienawski 89. ..................................... 23 Tabla 12 Categoría de clasificación geomecánica. ......................................................................... 24 Tabla 13 Clasificación geotécnica para túneles. ............................................................................. 27 Tabla 14 Ubicación de la mina Paredones. ..................................................................................... 35 Tabla 15 Accesibilidad a la mina Paredones. .................................................................................. 35 Tabla 16 Coordenadas WGS84 de la estación geomecánica. ........................................................ 43 Tabla 17 Determinación del RQD. ................................................................................................... 46 Tabla 18 Descripción del espaciado. ............................................................................................... 47 Tabla 19 Descripción de persistencia. ............................................................................................. 48 Tabla 20 Abertura de las discontinuidades. ..................................................................................... 48 Tabla 21 Clasificación de la rugosidad. ........................................................................................... 48 Tabla 22 Relleno de las discontinuidades. ...................................................................................... 49 Tabla 23 Meteorización de las discontinuidades. ............................................................................ 49 Tabla 24 Presencia de agua. ........................................................................................................... 50 Tabla 25 Cálculo del RMR para el macizo rocoso. .......................................................................... 52 Tabla 26 Clasificación RMR para el macizo rocoso. ....................................................................... 53 Tabla 27 Excavación de acuerdo a rumbo y buzamiento. ............................................................... 57 Tabla 28 Excavación de acuerdo al RMR. ...................................................................................... 58


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ÍNDICE DE FIGURAS Pág. Figura 1: Factores geomecánicos en tunelería. .............................................................................. 25 Figura 2: Diagrama de tensión. ....................................................................................................... 26 Figura 3: Terrenos con pendiente suave. ....................................................................................... 36 Figura 4: Terrenos con pendiente fuerte. ........................................................................................ 37 Figura 5: Minerales asociados a cobre. .......................................................................................... 40 Figura 6: Estructuras bandeadas piritizadas. .................................................................................. 42 Figura 7: Toma de rumbo y buzamiento en estructuras. ................................................................ 43 Figura 8: Inicio de la estación geomecánica. .................................................................................. 44 Figura 9: Distancia para el conteo de discontinuidades. ................................................................ 45 Figura 10: Meteorización de las discontinuidades, producto de la humedad. ................................ 50 Figura 11: Presencia de humedad en las labores. .......................................................................... 51 Figura 12: Entrada a la veta Murciélago. ........................................................................................ 53 Figura 13: Sostenimiento con madera actual (deteriorada) en la veta Murciélago. ....................... 54 Figura 14: Tipo de sostenimiento en mina Paredones. .................................................................. 55 Figura 15: Bulonado deteriorado para cambiar. .............................................................................. 56 Figura 16: Presencia de humedad en el socavón. .......................................................................... 69 Figura 17: Discontinuidades intersectadas. .................................................................................... 69


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ÍNDICE DE ECUACIONES

Ecuación 1: indice de RQD (Calidad de roca). ............................................................................... 20


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RESUMEN El objetivo de esta tesis fue determinar el nivel de incidencia de la caracterización geomecánica del macizo rocoso en la determinación del tipo de sostenimiento de las labores subterráneas de la Mina Paredones, 2018. Los objetivos específicos fueron determinar la geología de la mina Paredones, mediante la mineralogía, petrología y estructuras geológicas; realizar la caracterización geomecánica el macizo rocoso basado en el RMR de Bieniawski-1989 y determinar el tipo de sostenimiento mediante Merrit 1972. Se concluyó que el nivel de incidencia de la caracterización geomecánica del macizo rocoso en la determinación del tipo de sostenimiento de las labores subterráneas de la Mina Paredones, es alto, ya que mediante la determinación de la calidad de la roca se ha propuesto el sostenimiento de bulones sistemáticos. La geología de la mina Paredones, está determinada por el volcánico San Pablo y por el Volcánico Tembladera, la geomorfología se caracteriza por la presencia de montañas de cimas elevadas y Accidentadas, ondulantes colinas y valles inter- montañosos con pendientes entre suaves y pronunciadas y quebradas que presentan pequeños lagos de altura. Las estructuras geológicas están definidas por soluciones hidrotermales mineralizantes producidas durante la etapa de las intrusiones y depositadas en fracturas tensionales pre existentes. La mineralización se representa en vetas de menas las que consisten de un relleno de cuarzo, piritas y rocas encajonantes piritizada, y cantidades variables y en menor proporción de esfalerita, galena y diseminaciones calcopirita constituyendo la mena de rendimientos económicos. La caracterización geomecánica el macizo rocoso basado en el RMR de Bieniawski-1989, es de RMR = 50, siendo una roca de calidad Regular, con una resistencia entre 50 y 100 MPa, con RQD=63.41%, el espaciado promedio es de 0.258 m, la persistencia está entre 3 y 10 metros, la abertura entre 1 y 5 mm, las discontinuidades son ligeramente rugosas, con relleno de cuarzo mayor a 5 mm moderadamente alteradas, finalmente las discontinuidades se encontraron húmedas. El tipo de sostenimiento según Merrit 1972, es el de Bulonado Sistemático cada 1.20 a 1.80 m. La excavación será con avance de 1.5 a 3 metros con un bulonado sistemático. Palabras Clave: Caracterización geomecánica, Tipo de sostenimiento, Geología, Discontinuidades. Cueva Romero, Jimmy Gerardo

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ABSTRACT The objective of this thesis was to determine the level of incidence of the geomechanical characterization of the rock mass in the determination of the type of support of the underground works of the Paredones Mine, 2018. The specific objectives were to determine the geology of the Paredones mine, through the mineralogy, petrology and geological structures; perform the geomechanical characterization of the rock mass based on the RMR of Bieniawski-1989 and determine the type of support using Merrit 1972. It was concluded that the level of incidence of the geomechanical characterization of the rock mass in the determination of the type of support of the underground works of the Paredones Mine, it is high, because by determining the quality of the rock, the support of systematic bolts has been proposed. The geology of the Paredones mine is determined by the volcanic San Pablo and by the Volcanic Tembladera, the geomorphology is characterized by the presence of mountains of high and rugged peaks, undulating hills and intermountain valleys with gentle and steep slopes and ravines that present small lakes of height. The elevation of the site varies, but on average it is approximately 1,100 m. The geological structures are defined by hydrothermal mineralizing solutions produced during the intrusion stage and deposited in pre-existing tension fractures. The mineralization is represented in veins of ores which consist of a filling of quartz, pyrites and pyritized casing rocks, and variable amounts and in a smaller proportion of sphalerite, galena and chalcopyrite disseminations constituting the ore of economic yields. The geomechanical characterization of the rock mass based on the RMR of Bieniawski-1989, is RMR = 50, being a rock of Regular quality, with a resistance between 50 and 100 MPa, with RQD = 63.41%, the average spacing is 0.258 m , the persistence is between 3 and 10 meters, the opening between 1 and 5 mm, the discontinuities are slightly rough, with quartz filling greater than 5 mm moderately altered, finally the discontinuities were wet. The type of support according to Merrit 1972, is that of Bulonado Systematic every 1.20 to 1.80 m. The excavation will be with progress of 1.5 to 3 meters with a systematic bolting. Keywords: Geomechanical

characterization,

Sustainability

type,

Geology,

Discontinuities.


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CAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN 1.1. Realidad problemática En el Perú, la industria minera sobre todo la subterránea, constituye una de las actividades más riesgosas ya que la alteración del macizo rocoso en relación a sus esfuerzos, suman a un problema grave tanto para la producción como para la seguridad de los trabajadores, es por eso que en los trabajos subterráneos es imperante y necesario garantizar la estabilidad de estas excavaciones.

Una de las herramientas más importantes son los estudios geomecánicos del macizo rocoso, el cual nos ayudara a conocer cuáles son sus características asimismo conocer e inferir cuál es el comportamiento conforme se avanza una excavación.

Actualmente en Cajamarca, se encuentran varios denuncios mineros relacionados a minería subterránea, tomando como antecedente una de las más antiguas, a Minera San Nicolás en Hualgayoc, las cuales a causa de los constantes problemas de sostenimiento les ha costado la vida a 11 trabajadores, por ello las autoridades correspondientes han decidido clausurarla, asimismo el reporte de estadística de accidentes mortales en el sector minero en el Fax Coyuntural de Accidentes Mortales - Año 2018, indica que el 14% de este tipo accidentes están asociados a Derrumbes (Caída de masas de tierra, de rocas, de piedras, de nieve).

En mina Paredones, que actualmente es dueña la compañía minera Occidental 2 y que actualmente están efectuando tramites para reactivar el proyecto minero polimetálico, se observó que el sostenimiento que se ha empleado desde hace 45 años, en algunos tramos se utilizó el sostenimiento pasivo (cuadros de madera), y en otros no fue necesario ya que se autosostenía por efectos de la clasificación competente de la roca (andesita), pero de darse esta reactivación de proyecto es necesario recalcar que se necesita de un estudio geomecánico detallado para determinar el tipo de sostenimiento adecuado y evitar posibles derrumbes en las labores considerando la antigüedad de abandono de la misma.

Cueva Romero , Jimm y Gerardo

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Mediante este estudio se logrará proponer un tipo de sostenimiento adecuado para que de acuerdo con el avance de mina no se presenten riesgos y peligros para los trabajadores, ni retrasos de obra.

Como antecedente internacional tenemos que Saavedra (2016), realizó su Tesis para obtener el título de Ingeniero Civil Matemático, en la Universidad de Ch ile, titulada: “Diseño Óptimo de Experimentos para Estimar el Campo de Esfuerzos en el Macizo Rocoso en Torno al Frente de Avance de una Cavidad Minera”. El objetivo esta tesis fue realizar un

estudio de los modelos de Superposición de Campos Básicos, a fin de lograr una comprensión que permita obtener un diseño de la red de estaciones de medición de manera “óptima”. Se concluyó que este aumento dimensional no supone una revisión del estudio

hecho en esta memoria. La elección de los Campos Básicos podría integrar la no homogeneidad del macizo rocoso, u otros que no se ha considerado en esta memoria y que mantienen la linealidad del problema. Pasamos ahora a hacer recomendaciones sobre las modificaciones del código de diseño óptimo implementado en PYTHON. Cuando queremos añadir estaciones de medición, el algoritmo de Simulated Annealing que estamos ocupando, cada vez que evalúa la función objetivo tiene que resolver un problema de optimización convexa, el cual hemos resuelto con un algoritmo genérico para optimización convexa, por lo que se recomienda la implementación de un algoritmo más ad-hoc con el problema que estamos resolviendo, esto debido a que el número de evaluaciones de la función objetivo es considerable, y por tanto, también el número de resoluciones de un problema de optimización convexa.

Asimismo, Recio (2014), realizó su Tesis para obtener el título de Doctor en Ciencias, en la Universidad Politécnica de Madrid - España, titulada: “Aplicación de la Regresión Logística en la Predicción Empírica de Fenómenos Complejos en Obras Subterráneas: Squeezing y Rotura de Pilares de Carbón”. Explicó que el análisis de ocurrencia de ambos

fenómenos –fluencia en túneles y rotura de pilares de carbón para minería de tajos largos – mediante metodologías empíricas permiten simplificar considerablemente su estimación. En el estudio de ocurrencia de squeezing, se ha observado cómo el clasificador logístico proporciona unas mejores capacidades predictivas en los espacios de características formados por los pares logQ [10] – H, log Q-log H, logN (Q para SRF=1)-H y logN-HB0,1, siendo H la profundidad del túnel y B el diámetro medio del mismo. En el caso de la Cueva Romero , Jimm y Gerardo

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determinación de fallo de pilares, el clasificador se ha mostrado útil en los espacios ALPS SF-CMRR y H-ARMPS SF, donde H es la profundidad de la mina y los parámetros ALPS SF y ARMPS SF son los factores de seguridad calculados mediante las metodologías ALPS [131, 130] y ARMPS [125] para el dimensionamiento de pilares de carbón.

Como antecedente nacional, Córdova (2014), realizó su Tesis para obtener el título de Ingeniero de Minas, en la Universidad Nacional de Ingeniería - Lima, titulada: “Geomecánica en el Minado Subterráneo Caso Mina Condestable”. Donde explica que,

para su aplicación efectiva al minado subterráneo, a donde se dirige la presente tesis, las actividades geomecánicas que se realizan en una mina deben ser conducidas en un medio ambiente organizacional que permita la integración de conceptos, información y actividad analítica de parte de todo el personal involucrado con la explotación de la mina. Se ha tratado de sistematizar la metodología de la aplicación de la geomecánica al minado subterráneo, para luego llevar esta metodología al caso de la Mina Condestable, buscando alternativas de solución a los problemas geomecánicos encontrados en esta mina. Se espera que esta tesis pueda servir de guía a los ingenieros dedicados a esta rama de la ingeniería y también a losestudiantes de ingeniería de minas y áreas afines, en la aplicación de la geomecánica al minado subterráneo, de tal manera que esta herramienta tecnológica se constituya en un apoyo efectivo al diseño, planeamiento y operación de minas, contribuyendo a mejorar los estándares de seguridad y eficiencia de las operaciones mineras.

De igual forma Quispe (2012), realizó su Tesis para obtener el título de Maestro en Ciencias con Mención en Ingeniería Geotécnica, en la Universidad Nacional de Ingeniería - Lima, titulada: “Comportamiento de roca blanda en un túnel de exploración diseñado con el

sistema Q.”. El objetivo está centrado en revisar la influencia de la roca blanda en la estabilidad de obras de tunelería, evaluar la aplicación del sistema Q en el diseño de sostenimiento de un túnel en roca blanda y analizar el comportamiento de la roca blanda mediante mediciones de convergencia en cada fase de avance durante la construcción del túnel de exploración Paja Blanca mediante: a) Un estudio geomecánico relacionado con sondajes geotécnicos. b) análisis de perfil geológico para determinar alteraciones. c) Estimación de esfuerzos in situ. d) caracterización geotécnica. e) Clasificación del macizo rocoso mediante observaciones y datos empíricos de forma integrada para la Cueva Romero , Jimm y Gerardo

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determinación de un sostenimiento adecuado de labores mineras asociadas al comportamiento de roca blanda, tales como: Pernos de anclaje, cable bolting, shotcrete por vía seca - vía húmeda y la malla metálica, f) monitoreo constante del comportamiento de la roca asimismo el control de calidad aplicado.

Igualmente, Mena (2012), realizó su Tesis para obtener el título de Ingeniero de Minas, en la Pontificia Universidad Católica del Perú - Lima, titulada: “Planeamiento de Minado Subterráneo para Vetas Angostas: Caso Práctico; mina “Esperanza de Caravelí” de Compañía Minera Titán S.R.L”. Se analizó el incremento del 30% en la producción total

con la entrada en operación de la veta Dulce (zona Coila), continuando con la cuota de mineral que normalmente aportan la zona de Aurora (veta Aurora) y la zona de Gisela (veta Gisela y veta Carmen). Se programó para el año 2012 incrementar paulatinamente la producción mensual con el objetivo de cubrir la capacidad instalada y autorizada de la planta de beneficio (6, 000 ton/mes). Para el año 2013 y 2014 se plantea continuar con dicha producción, dando prioridad a los trabajos exploratorios, ante la existencia de 09 vetas adicionales a las mencionadas líneas arriba y que podrían significar un adecuado sustento para proyectos futuros de crecimiento. Posteriormente se presentan, de manera sucinta los estudios geomecánicos que permiten diseñar el método de minado de Corte y Relleno Ascendente. Se presentó de manera resumida los aspectos de ventilación dado que altas temperaturas existentes en la zona determinan la necesidad de ventilación forzada; y asimismo se enumeran los equipos y servicios auxiliares mineros requeridos. Tomando toda esta información técnica, se presenta el programa de avances y producción sobre las vetas tomadas en cuenta con el fin de cubrir el tonelaje requerido por la planta de beneficio.

Resistenc ia de la roca: La resistencia de las rocas se interpreta en función de la capacidad que tienen para resistir esfuerzos de compresión, esfuerzos cortantes y esfuerzos de tensión. La resistencia a tensión de las rocas se desprecia por lo que generalmente se emplea la roca en construcciones donde sólo se presentan esfuerzos de compresión y/o esfuerzos cortantes. La resistencia de las rocas puede ser muy variable, aun tratándose de muestras provenientes de una misma veta, por esta razón los factores de seguridad Cueva Romero , Jimm y Gerardo

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empleados en el diseño pueden variar de 6 a 10 siendo mucho más altos en el caso de piezas de cimentación. Para dar una idea de la capacidad de carga de algunas rocas se presenta la Tabla 1, en ella se puede observar la enorme variabilidad que puede existir en un mismo tipo de roca.

Tabla 1 Resistencia de las rocas.

Fuente: (Bustamante, 2013). Tabla 2 Resistencia de las rocas.

Parámetro: Resistencia de la matr iz rocosa (MPa)

Ensayos de carga puntual

>1 0

10 -4

42

2 1

Compresión simple (MPa)

Compre sión simple

>2 50

25 010 0

10 050

5 0 2 5

2 5 5

5 1

1 <

Puntuaci ón

15

12

7

4

2

1

0

Fuente: (Córdova, 2014). Cueva Romero , Jimm y Gerardo

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Cuando se ensayan rocas muy duras y frágiles, valdría la pena considerar el hecho que las pruebas de laboratorio, de corta duración, tienden a sobrestimar la resistencia in situ del macizo rocoso. Un extenso programa de ensayos de laboratorio y estudios de terreno en el granito Lac du Bonnet, de excelente calidad geotécnica, indican, de acuerdo con lo expuesto por Martin & Chandler, que la resistencia in situ de esta roca es sólo del orden del 70% de la resistencia medida en el laboratorio. (Córdova, 2014)

Tabla 3 Estimación en terreno de la resistencia en compresión uniaxial

Clas e (a)

Calificación de la roca según su resistencia

Resistenc ia uniaxial ( MPa )

Indice de carga puntu al ( MPa )

Extremadame nte Resistente R6

R5

R4

R3

> 250

Muy Resistente

Resistente

Moderadamen te Resistente


100 – 250

50 – 100

25 – 50

> 10

4 – 10

2 – 4

1 – 2

Estimación en terreno de la resistencia Golpes de martillo geológico sólo causan descostramien tos superficiales en la roca. Un trozo de roca requiere varios golpes de martillo geológico para fracturarse.

Un trozo de roca requiere más de un golpe con el martillo geológico para fracturarse. Un trozo de roca puede fracturarse con un único golpe del martillo geológico, pero no es posible descostrar la roca con un cortaplumas.

Ejemplos

Basalto fresco, chert, diabasa, gneiss, granito, cuarcita. Anfibolita, arenisca, basalto, gabro, gneiss, granodiori ta, caliza, mármol, riolita, toba. Caliza, mármol, filitas, arenisca, esquistos, pizarras. Arcillolita, carbón, concreto, esquistos, pizarras, limolitas.

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R2

Débil

5 – 25

(b)

R1

Muy Débil

1 – 5

R0

Extremadame nte Débil

0,25 – 1

Un golpe con la punta del martillo geológico deja una indentación superficial. La roca puede ser descostrada con una cortaplumas pero con dificultad. La roca se disgrega al ser golpeada con la punta del martillo geológico. La roca puede ser descostrada con un cortaplumas. La roca puede ser indentada con la uña del pulgar.

Creta, sal mineral, potasio.

Roca muy alterada o muy meteorizad a.

Salbanda arcillosa dura.

(a) Clases según Brown [2]. (b) Para rocas con una resistencia en compresión uniaxial menor que 25 MPa los resultados del ensayo de carga puntual son poco confiables.

Fuente: (Córdova, 2014).

Las rocas anisotrópicas y foliadas como las pizarras, esquistos y filitas, cuyo comportamiento es dominado por planos debilidad, clivaje o esquistosidad, los cuales están muy poco espaciados, presentan especiales dificultades para la determinación de su resistencia en compresión no confinada. (Bustamante, 2013).

RQD de la roca. - El índice RQD fue desarrollado en 1964 por D. U. Deere*. Se determina midiendo el porcentaje de recuperación de testigo en testigos que miden más de 100 mm de longitud. Los testigos que no estén duros o firmes no deben contarse, aunque midan más de 100 mm de longitud. El índice RQD fue introducido para usarse con diámetros de testigo de 54,7 mm (testigo de tamaño NX). Se trata de uno de los principales indicadores para las zonas de roca de baja calidad. En la actualidad, el índice RQD se utiliza como parámetro estándar en el registro de testigos de perforación y es un elemento básico de Cueva Romero , Jimm y Gerardo

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los principales sistemas de clasificación de masa: el sistema de clasificación geomecánica de Bienawiski (RMR). (Sagaseta, 2001) El índice RQD se define como el siguiente cociente:

“RQD = (Sumade10) /Itot * 100%” Ecuación 1: indice de RQD (Calidad de roca).

Donde (Sumade10) = Suma de la longitud de los testigos superiores a 10 cm Itot = Longitud total del sondeo Tabla de clasificación: A partir del índice RQD, podemos clasificar la masa de la roca: calidad de masa de la roca RQD <25% muy mala 25-50% mala 50-75% normal 75-90% buena 90-100% excelente Los ingenieros utilizan los datos RQD en combinación con las pruebas de trituración a pequeña escala y la simulación del circuito. El uso de numerosas metodologías le proporciona una solución financiable que es inigualable en cuanto a rigurosidad. Póngase en contacto con nosotros para entender la variabilidad de su yacimiento y asegurarse de que su circuito de procesamiento podrá hacer frente a la variabilidad del mineral a lo largo de toda la vida útil del proyecto. (Sagaseta, 2001)


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•

Espaciado de discontinuidades. -La separación o el espaciamiento de las discontinuidades está clasificada según la tabla que a continuación se observa:

Tabla 4 Espaciado de las discontinuidades.

ESPACIADO DE LAS JUNTAS >2m 0,6 – 2 m. 200 – 600 mm. 60 – 200 mm. < 60 mm.

DESCRIPCIÓN Muy separadas Separadas Moderadamente juntas Juntas Muy juntas Fuente: (Sagaseta, 2001).

TIPO DE MACIZO ROCOSO Sólido Masivo

VALORACIÓN 20 15

En bloques

10

Fracturado

8

Machacado

5

Condición de dis continuidades

- Abert uras de las disconti nuidades. Tabla 5 Abertura de las discontinuidades.

GRADO

SEPARACIÓN DE LAS CARAS > 5mm

DESCRIPCIÓN

1

Abierta Moderadamente 2 abierta 3 Cerrada 4 Muy cerrada 5 Ninguna Fuente: (Toledo & Tovar, 2014).

VALORACIÓN 0

1 – 5 mm

1

0,1 – 1 mm < 0,1 mm 0

4 5 6

- Continuid ad o persist encia de las discont inuidades. Tabla 6 Continuidad de las discontinuidades.

GRAD

DESCRIPCIÓ

O

N

1

Muy baja

<1m

6

2

baja

1 – 3 m

4

3

Media

3 – 10 m

2


CONTINUIDA

VALORACIÓ

D

N

Pág. 21



4

Alta

10 – 20 m

1

5

Muy alta

> 20 m

0

Fuente: (Toledo & Tovar, 2014).

- Rugosidad de las disconti nuidades. Tabla 7 Rugosidad de las discontinuidades.

GRADO

DESCRIPCIÓN

VALORACIÓN

1

Muy rugosa

6

2

Rugosa

5

3

Ligeramente rugosa

3

4

Lisa

1

5

Plana (espejo de falla)

0


- Relleno de las dis contin uidades. Tabla 8 Relleno de las discontinuidades.

GRADO

DESCRIPCIÓN

VALORACIÓN

1

Blando > 5 mm

0

2

Blando < 5mm

2

3

Duro > 5mm.

2

4

Duro < 5 mm

4

5

Ninguno

6

DESCRIPCIÓN Descompuesta Muy alterada Moderadamente alterada Ligeramente alterada No alterada

VALORACIÓN 0 1 3 5 6


- Alteración de las discontinuidades. Tabla 9 Alteración de las discontinuidades.

GRADO 1 2 3 4 5 Fuente: (Toledo & Tovar, 2014).


Pág. 22



Presencia del agua. - Para calcular la valoración según la presencia del

•

agua se toma como referencia la tabla que a continuación se especifica. Tabla 10 Presencia del agua

CAUDAL POR 10 M DE TÚNEL Nulo < 10 litros/min 10-25 litros/min 25-125 litros/min >125 litros/min Fuente: (Valeriano, 2015).

RELACIÓN PRESIÓN AGUA – TENSIÓN PPAL MAYOR 0 < 0,1

DESCRIPCIÓN

VALORACIÓN

Seco Ligeramente húmedo

15 10

0,1 – 0,2

Húmedo

7

0,2 – 0,5

Goteando

4

> 0,5

Fluyendo

0

Tabla 11 Parámetros de clasificación geomecánica según Bienawski 89.

Resist encia de la matriz

s e d a d i u n i t n o c s i d s a l e d o d a t s E

Ensay o de carga Compr esión

Puntuación RQD Puntuación Separación entre Puntuación Persistencia Puntuación Abertura Puntuación Rugosidad Puntuación Relleno

> 1

10 -4

>250 1 90%2 >2 2 <1 m 6 Nada 6 Mu y 6 Ningu no

2501 75%1 0.6-2m 1 1-3m

Puntuación Alteración

6 Inalter ada

Puntuación

6


4 <0.1 5 Rugos a 5 Relle no duro 4 Liger amen t e 5

42 10050

21 50-25

7 50%1 0.21 3-10m

4 25%6 0.068 1020m 1 1-5mm 1 Ondul ada 1 Rell eno bla 2 Muy alter ada 1

2 0.14 Liger amen 3 Relle no duro 2 Mod erad a 3

Compresión Simple (MPa) 2 5 2 <25% 5 <0.06m 5 >20m 0 >5mm 0 Suave 0 Relleno blando >5mm 0 Descompuest a 0 Pág. 23



Caudal por 10m de Relaci ón de agua / Tensi ón Esta do

Agu a freá tica

Nulo

<10lit ros/m

1025

25125

0

0-0.1

0.1-0.2

0.2-0.5

Seco

Liger amen 1

Húme do 7

Gotea ndo 4

1

Puntuación

>125 litros/min >0.5 Agua fluyendo 0

Fuente: Córdova, 2014.

Tabla 12 Categoría de clasificación geomecánica.

Clasificación Geomecánica Final (BIENAWSKI) R.M.R. Suma de los pu ntajes de las tablas

Clasificación d el Macizo Rocoso

Clase

81 – 100

Muy Bueno

I

61 – 80

Bueno

II

41 – 60

Medio

III

21 – 40

Malo

IV

0 – 20 Fuente: Córdova, 2014.

Muy Malo

V

•

Sostenimiento relacionado al RMR. - En mecánica de rocas que están sobre todo interesados en predecir el futuro. ¿Qué pasará si un túnel de un tamaño específico se construye en este macizo rocoso en esta orientación? ¿Qué pasaría si el túnel se construyera en una orientación diferente o a diferentes profundidades?

Las respuestas a este tipo de preguntas son necesarias para rocas de diseño de ingeniería. El ingeniero de rocas tiene que tener una capacidad de predicción: sin ella no hay ninguna base para diseño coherente (Bienawski, 2009).


Pág. 24



Los factores importantes en mecánica de rocas son: Geología.

−

−

Tensión de rocas

−

Roca intacta

Fracturas

−

−

Propiedades del macizo

−

Flujo de agua

−

Ingeniería de las actividades

Modelado

−

Figura 1: Factores geomecánicos en tunelería. Fuente: Bienawski, 2009.

La fuerza de la roca en comparación con los valores de tensión local. El desprendimiento puede comenzar para producirse aproximadamente la mitad de la resistencia a la compresión uniaxial. Túneles paralelos para la tensión principal en situ, están sujetos para menor concentración de tensiones.


Pág. 25



Figura 2: Diagrama de tensión. Fuente: Barton, 2007.

Aspectos Geotécnicos. - Los ensayes geotécnicos consisten en pruebas índice y

•

mecánicas. Se obtiene el peso y módulo volumétrico de la roca, su resistencia a la compresión simple y en pruebas triaxiales se determinan los parámetros de resistencia y deformabilidad de la roca intacta; así mismo se efectuan ensayos de resistencia por compresión diametral (prueba brasileña) y se determina el índice de calidad de la roca (RQD, por sus siglas en inglés). Las pruebas de resistencia a la compresión simple se realizan con carga controlada, con capacidad de hasta 500 t de carga (López, 2006).

Para integrar los estudios, se toman en cuenta los resultados obtenidos de los levantamientos topográficos, los estudios geológicos y geofísicos y las pruebas de laboratorio y la integración geotécnica. De este modo, se llega a un prediseño adecuado de la excavación y de los sistemas de soporte y estabilización del terreno que aloja a cada uno de los túneles. Una vez recabada y procesada la información de campo y laboratorio, y con base en la litología definida para cada uno de los túneles, se caracterizan las unidades en términos cualitativos y cuantitativos. Las Cueva Romero , Jimm y Gerardo

Pág. 26



unidades de roca por excavar en cada uno de los túneles se denominan, según convino, de acuerdo con alguno de los sistemas más usuales de clasificación de masas rocosas para tuneleo (Bienawski, 2009).

Las caracterizaciones geomecánicas utilizadas en los proyectos de todos los túneles son Rock Mass Rating (RMR) de Z.T. Bieniawski y la del Instituto Geotécnico Noruego, o sistema Q, desarrollada por Barton, Lien y Lunde. Ambas clasificaciones se basan en los datos de recuperación de núcleos, número de familias de discontinuidades, rugosidad y estado general de las juntas, presencia de agua y, adicionalmente, pueden considerar la resistencia de la roca matriz, la orientación de las discontinuidades respecto a la excavación y el tipo de obra (Córdova, 2007).

De dicha clasificación se desprenden las recomendaciones preliminares para el soporte de la excavación, tiempos de autosoporte y tamaño máximo del claro que no lo requiere. Se elabora un perfil geotécnico integrado que muestra la distribución de las unidades geotécnicas e indica las clasificaciones geomecánicas a lo largo del eje de cada uno de los túneles (Salcedo, 1983).

•

Condiciones Geotécnicas básicas para diseño. - La mayoría de las condiciones geotécnicas que atraviesan son del tipo de presión de aflojamiento, con bloques o cuñas potencialmente inestables y zonas de material degradado. Es así que se proponen a priori siete condiciones geotécnicas básicas para fines de diseño; de acuerdo con las escalas de calidad propuestas respectivamente por Bieniawski y por Barton.

Tabla 13 Clasificación geotécnica para túneles.

Condición Geomecánica A B

Calidad de la Roca (RMR)

C (+)

51 – 60


≥81

61 - 80

Calidad del Macizo Muy buena Buena Buena a Regular Pág. 27



C (-) D (+)

41 – 50 31 – 40

D (-)

21 – 30

E

≤20

Regular Mala a Regular Mala a Muy Mala Muy Mala

Fuente: Suárez, 1998.

Las condiciones geotécnicas A y B se caracterizan por macizos rocosos compuestos por una roca matriz maciza compacta y resistente, donde prácticamente no existen discontinuidades. Algunos ejemplos de ese tipo de macizos son las formaciones de andesitas e ignimbritas poco alteradas. En el caso de la condición geotécnica C, se encuentra en macizos rocosos compuestos por una roca matriz regular, con espaciamiento entre discontinuidades pequeño y/o estratos muy delgados. Las juntas de las discontinuidades son lisas y se encuentran abiertas, alteradas y en ocasiones rellenas de arcilla con contenidos de humedad altos. Además, cuando la roca matriz presenta poca resistencia, existe una mayor tendencia a generarse zonas de material plastificado o en estado de rotura de mayor extensión. En estas rocas, prácticamente no hay trabazón entre bloques. Ejemplos de rocas de ese tipo de macizos son las formaciones de riolitas, andesitas y tobas que se encuentran muy alteradas y/o fracturadas. Las condiciones geotécnicas D y E corresponden a las peores condiciones geotécnicas previsibles y, además, a los primeros 15 m de excavación en aquellos túneles en los que la calidad del macizo en la zona de portales es muy mala. Se trata de macizos de roca completamente descompuesta o alterada, en los cuales el material se puede comportar más como un suelo que como una roca. También incluye zonas de depósitos de talud con matriz arenosa o limosa que contienen boleos o bloques angulosos de distintas dimensiones (Bienawski, 2009).

•

Caracterización geomecánica. - Ciencias de la tierra relacionados con la caracterización de masas de las rocas y de la mecánica de rocas, como se aplica a la industria del petróleo o altas profundidades, diseño de túneles, rotura de las rocas y los útiles de perforación. (Bustamante, 2013)


Pág. 28



•

Controles Geológicos. - Estudian las condiciones de formación y los lugares o ámbitos geológicos del emplazamiento de un yacimiento. (Oyarzún, 2009).

•

Macizo roc oso (MR). - Es la agrupación de todas las discontinuidades y los bloques de matriz rocosa que conforman un cuerpo de roca. Mecánicamente, el macizo rocoso se caracteriza por ser medios discontinuos, heterogéneos, anisótropos y no lineal. (Gonzales, 2002).

•

Matriz rocosa. - Es el material que conforma la roca sin la presencia de discontinuidades, que presenta un comportamiento heterogéneo y anisotrópico el cual se encuentra directamente ligado a su fábrica, textura y estructura cristalina. Mecánicamente es caracterizada por su peso específico y resistencia a la compresión simple. (Gonzales, 2002)

•

Método de explotación. - Es la estrategia global que permite la excavación y extracción de un cuerpo mineralizado del modo técnico y económico más eficiente. Define los principios generales según los que se ejecutan las operaciones unitarias. (Ferrer, 2015)

•

Roca. - Agregado mineral, formado por un número finito de elementos continuos. (Gonzales, 2002)

•

Minería Subterránea. - Es aquella explotación de recursos mineros que se desarrolla por debajo de la superficie del terreno.

La explotación de un yacimiento mediante minería subterránea se realiza cuando su extracción a cielo abierto no es posible por motivos económicos, sociales o ambientales. Para la minería subterránea se hace necesario la realización de túneles, pozos, chimeneas, galerías, etc. así como cámaras. Los métodos más empleados son mediante túneles y pilares, hundimientos, corte y relleno (cut and fill mining), realce por subniveles (Sublevel Stopping) y cámaras-almacén (Shrinkage). (Carrilli, 1982). Cueva Romero , Jimm y Gerardo

Pág. 29



•

Veta. - En Geología, una veta o filón, son láminas de minerales que se incrustan en las rocas a través de sus fisuras, y que en general poseen gran valor económico; y el hallazgo y extracción de los minerales de las vetas es una tarea que realizan los mineros. (Sillitoe, 1993).

1.1 Formulación del probl ema ¿Cuál es el nivel de incidencia de la caracterización geomecánica del macizo rocoso en la determinación del tipo de sostenimiento de las labores subterráneas de la Mina Paredones, 2018?

1.2.1 Justificación La caracterización geomecánica en Mina Paredones es necesaria para incluirla en el plan de minado, a que actualmente la empresa “Occidental 2” no cuenta con estudios bases de ingeniería. Mediante esta tesis se logrará determinar la caracterización geomecánica del macizo rocoso, el cual nos permitirá determinar el tipo de sostenimiento en la mina Paredones, con el fin de reiniciar una operación segura y de calidad contribuyendo al diseño adecuado en el planeamiento de las operaciones de dicha mina. Esta tesis servirá como guía para las personas que deseen buscar información acerca de geomecánica y tipo de sostenimiento en labores subterráneas. 1.2.2 -

Limitaciones

El ingreso a las labores subterráneas de mina Paredones es peligroso ya que no se realiza ningún tipo de mantenimiento de mina, presentándose caídas de rocas y deslizamientos.

-

La ventilación en las labores subterráneas represente un riesgo ya que no se cuenta con un sistema de ventilación, para lo cual se ingresó con el equipo de protección personal adecuado.


Pág. 30



1.3 Objetivos

1.3.1 Objetivo General Determinar el nivel de incidencia de la caracterización geomecánica del macizo rocoso en la determinación del tipo de sostenimiento de las labores subterráneas de la Mina Paredones, 2018.

1.3.2 Objetivos Específic os -

Definir la influencia de la resistencia de la roca para definir el tipo de sostenimiento.

-

Especificar el nivel de incidencia del RQD de la roca para definir el tipo de sostenimiento.

-

Determinar la influencia del espaciamiento de las discontinuidades en la roca para definir el tipo de sostenimiento.

-

Determinar el nivel de incidencia de la condición de las discontinuidades en la roca para definir el tipo de sostenimiento.

-

Concretar la influencia de la presencia de agua en la roca para definir el tipo de sostenimiento.

1.4 Hipótesis

1.4.1 Hipótesis general. -

Si se determina el análisis geomecánicos del macizo rocoso se definirá cual es el tipo de sostenimiento para aplicarlo en las labores subterráneas.


Pág. 31



1.4.2 Hipótesis específica. -

Los análisis geomecánicos del macizo rocoso, específicamente del túnel del nivel 5, definirá cual es el tipo de sostenimiento aplicado a las labores subterráneas de la Mina Paredones, 2018.

1.4.3 Operacion alización de variables 1.4.4 Variables de la hipótesis - Variable independiente: Caracterización geomecánica. - Variable independiente: Tipo de sostenimiento. VARIABLE

a c i n á c e m o e g n ó i c a z i r e t c a r a C

TIPO DE VARIABLE

e t n e i d n e p e d n I

DIMENSIONES

Ciencias de la Resistencia de 1 - >250 MPa tierra la Roca relacionados RQD = 0 – 100% con la  caracterización de masas de RQD = 100 (−.)(.+) las rocas y de la mecánica de λ=No Disc/dist. (m) rocas, como se Espaciado Promedio en metros aplica al diseño de Persistencia (m) túneles, rotura Abertura (mm) de las rocas y Rugosidad (Desde los útiles de muy rugosa hasta Condición de las perforación. suave) discontinuidades

Presencia de Agua s p i o e o T d s

e e t e n i D e p d n


INDICADOR

RMR

Relleno (dureza) Alteración (desde inalterada hasta descompuesta) Seco, húmedo, gotenado y fluyendo Seco, húmedo, gotenado y fluyendo

Pág. 32



Estabilización Anchura del de la masa túnel rocosa mediante el control del colapso progresivo o Sostenimiento deformación de la misma.

Metros Sostenimiento con perfiles metálicos Bulonado sistemático No sostenimiento

CAPÍTULO II. METODOLOGÍA

2.1 Tipo de i nvestigación y materiales Esta investigación es descriptiva, ya que se va a describir las características geomecánicas, asimismo es aplicada ya que se analizarán las características geomecánicas para aplicar el tipo de sostenimiento. En relación con los materiales, se usó lo siguiente: •

Estación total topográfica.

•

Cámara fotográfica.

•

Formatos de clasificación geomécanica.

•

Flexometro.

•

Pintura en aerosol.

•

Brújula Brunton

•

Rayador y lupa.

•

Equipos de protección Personal

•

Picota.


Pág. 33



2.2 Población Tunel del nivel número 05, en la labor subterránea Murciélago de la mina Paredones San Bernardino – San Pablo.

2.3 Técnicas, instrumentos y proc edimiento s de recolecció n y análisis de datos Se efectuó la digitación de datos físicos (formatos) hacia el software Excel en tablas geomecánica para poder tener los datos empíricos aplicación.

Los instrumentos que se emplearon para la elaboración del presente trabajo de investigación fueron: - Ficha de toma de datos en campo. - Caracterización geomecánica. - Revisión bibliográfica: -

Tesis realizadas con anterioridad.

-

Manuales técnicos.

-

Estudios en geotecnia

- Observación Directa: Se tiene como principal autor al investigador o tesista del tema. -

Archivos digitales.

-

Tomas fotográficas

-

Visita In situ.

- Análisis de resultados: tipo de sostenimiento.


Pág. 34



CAPÍTULO III. RESULTADOS 3.1 Aspectos generales 3.1.1 Ubicación En forma general se tiene: Tabla 14: Ubicación de la mina Paredones.

DISTRITO

PROVINCIA

DEPARTAMENTO

San Bernardino

San Pablo

Cajamarca

Las labores se encuentran a 34 Km. al oeste de la ciudad de Cajamarca y a 4 Km. al NW de la ciudad de Chilete. 3.1.2 Accesibilidad Para llegar al proyecto minero “Paredones” Se realiza mediante vehículo a

través de una vía asfaltada Cajamarca – Chilete, luego por una carretera asfaltada hasta Paredones. Tabla 15: Accesibilidad a la mina Paredones.

TRAMO

Cajamarca Chilete Chilete Mina Predones

TIPO DE CONDICIONES CARRETERA

DIST. EN KM.

TIEMPO EN HRS.

COSTO EN NUEVOS SOLES

Asfaltada

Regular

40

2.5

4.00

Asfaltada

Buena

4.00

0.25

1.00

3.1.3 Climatología El clima es cálido (25~ 32° C) durante todo el año, con una humedad relativa promedio es de 65°/0. En el sector comprendido entre 500 y 1 500 msnm, las precipitaciones varían entre 140 y 430 mm de promedio multianual. La Cueva Romero , Jimm y Gerardo

Pág. 35



información proveniente de las estaciones Chilete (200,5 mm) y Magdalena (339,4 mm) que registran precipitaciones más altas que las anteriores. 3.1.4 Geología 3.1.4.1

Fisiografía y Geomorf ología a. Fisiografía Mina Paredones se encuentra ubicado en la región inter montañosa de la zona del norte de la cordillera de los andes, la topografía regional se caracteriza por la presencia de montañas de cimas elevadas y accidentadas, ondulantes colinas y valles inter montañosas con pendientes entre suaves y pronunciadas, así como quebradas. - Terrenos Inclinados con Suave Pendiente (TISP) Son terrenos con pendientes de 1 a 5° casi sin accidentes topográficos de consideración, se encuentran principalmente a la zona oeste de la mina Paredones.

Figura 3: Terrenos con pendiente suave. Fuente: Elaboración propia, (2018).


Pág. 36



- Terrenos c on Pendiente Moderada (TPM) Son terrenos con pendientes de 5 a 15°, presentando ocasionalmente accidentes topográficos, se encuentran en las cercanías de la carretera a San Pablo. - Terrenos c on Pendiente Fuerte (TPF) Son terrenos con pendientes de 15 a 25° presentes en su mayoría en las zonas altas de la mina Paredones.

Figura 4: Terrenos con pendiente fuerte. Fuente: Elaboración propia, (2018).

b. Geomorfología La topografía regional se caracteriza por la presencia de montañas de cimas elevadas y Accidentadas, ondulantes colinas y valles inter- montañosos con pendientes entre suaves y pronunciadas y quebradas que presentan pequeños lagos de altura. La elevación del lugar varía, pero en promedio es de aproximadamente 1,100 m.


Pág. 37



La zona se encuentra dominada por un paisaje alto andino típico, con presencia de ladera, faldas de cerros, cimas, cerros, pendientes

convexas,

pendientes

cóncavas,

planicies,

afloramientos rocosos y zonas muy escarpadas. La morfología de la zona es el resultado de la acción combinada de una intensa actividad volcánica, que ha sufrido los efectos de una significativa actividad glacial.

El ambiente geomorfológico dominante, está determinado preponderantemente por una superficie de ladera bastante amplia y lomadas, con valles de escorrentía temporal y permanente.

- Montaña Fluvio - Erosional en Rocas Sedimentarias (MFERS) Son aquellas que tienen una pendiente escarpada que van de 15º a 45º estas están presentes en el volcánico Tembladera ya que presentan una dureza muy alta y son difíciles de erosionarse fácilmente, pero debido a agentes externos como el agua, el aire ha quedado sin muestra de estratos.

- Colina Fluvio - Erosional en Rocas Sedimentarias (CFERS) Son aquellos terrenos que presenta una pendiente suave es decir menor a 35º, estas colinas se encuentran en el volcánico San Pablo.

3.1.4.2

Geología local Corredor Estruc tural San Pablo – Porcul la en el Norte del Perú Este corredor presenta una orientación promedio de N30°O, aproximadamente tiene 20 km de ancho por 120 km de largo y estaría conformado por un sistema de falla de compleja morfología aún no estudiada totalmente.


Pág. 38



A lo largo de este corredor se puede observar fallas que han tenido diferente comportamiento cinemático, es decir que en algunos sectores puede tener movimientos de compresión y en otros de distensión, provocando de esta manera zonas de debilitamiento cortical que facilitan el desarrollo de sistemas volcánicos emergentes relacionados con fases de mineralización estructuras

probablemente

profundas

hidrotermal; estas han

controlado

el

emplazamiento de pequeños cuerpos subvolcánicos y un intenso flujo hidrotermal relacionado al magmatismo Calipuy , en cuyo eje se formaron los edificios volcánicos principales.

Entre los Pircos y Comuche se ha reconocido y cartografiado este sistema estructural, donde se puede observar un corredor limitado por las fallas Cirato y Los Pircos, Catache, los cuales controlan la ubicación de los yacimientos Los Pircos y Lucero (Achiramayo); son sistemas de fallas anastomosadas donde forman bloques romboédricos en cuyos vértices se han formado estructuras tipo abanicos imbricados o Cola de Caballo que son favorables trampas estructurales para la ubicación de zonas de bonanza, como es el caso de la veta Diana en los Pircos.

Otro rasgo estructural también observado en los yacimientos ubicados en este corredor es la presencia de estructuras menores de orientación NE – SO, con importantes contenidos metálicos, estos rasgos probablemente están

relacionados a las fallas

transformantes que corroboran el carácter segmento de los Andes y permiten proponer la existencia de bloques estructurales cuyos límites son las fallas transformantes de dirección anti-andina.

A lo largo del corredor estructural San Pablo Porculla se emplazan una serie de yacimientos epitermales del tipo baja sulfuración, como Mina Paredones (Zn, Pb, Ag) la cual es un yacimiento de antecedentes históricos de producción (Castillo 1978); durante los Cueva Romero , Jimm y Gerardo

Pág. 39



últimos 15 años se han reconocidos varios yacimientos con características de un epitermal de tipo baja sulfuración, entre los cuales se puede mencionar a Los Pircos (Au – Ag), Lucero – Achiramayo (Ag, Au), Corrales (Au, Ag), Diablo Rojo (Au), Cushuro (Ag, Au), Huyquisongo (Au, etc. (Valdivia 1992). La mineralización se encuentra principalmente en vetas con relleno de cuarzo, calcita y baritina, con contenidos de pirita, oro nativo, electrum, argentita, galena, calcopirita y

escalerita, alojadas en rocas volcánicas del

Terciario y sedimentarias del Cretáceo.

Figura 5: Minerales asociados a cobre. Fuente: Elaboración propia, (2018).

3.1.4.3

Geología Estructural En el área en general no se observan mayores estructuras a no ser sino simples y moderados plegamientos en el sedimentario prepaleógeno neógeno y pequeñas fallas locales que no han producido mayores cambios, por lo que solamente se tienen ligeras inflexiones o cambios moderados en los rumbos y buzamientos de los estratos.


Pág. 40



Subterráneamente, en la mina se han mapeado fallas normal es post∙ minerales que buzan hacia el NW y que han causado suaves desplazamientos de las vetas en sentido de la falla. Ellas se formaron probablemente después del período de plegamiento de los Andes. 3.1.4.4

Estructuras Mineralizadas Soluciones hidrotermales mineralizantes producidas durante la etapa de las intrusiones y depositadas en fracturas tensionales preexistentes, formaron las vetas de menas las que consisten de un relleno de cuarzo, piritas y rocas encajonantes piritizada, y cantidades variables y en menor proporción de esfalerita, galena y diseminaciones calcopirita constituyendo la mena de rendimientos económicos. Las vetas son de estructura bandeada generalmente, aunque en algunos tramos el bandeamiento se hace débil y pasan a constituir vetillas irregulares de alto contenido de mineral hipógena intercaladas con fragmentos rocosos piritizados mostrando evidencias de brechamiento. Esto podría indicar fallamientos a lo largo de la estructura con deposición nuevos minerales.


Pág. 41



Figura 6: Estructuras bandeadas piritizadas. Fuente: Elaboración propia, (2018).

El rumbo de las estructuras es variable, pues las hay de rumbos NW - SE y ENE; los buzamientos son por encima de los 60°. Las principales vetas son: Murciélagos, West Pacasmayo, Esperanza 1 y 2 y Norte.


Pág. 42



Figura 7: Toma de rumbo y buzamiento en estructuras. Fuente: Elaboración propia, (2018).

3.2 Nivel de influencia de la resistencia de la roca para definir el tipo de sostenimiento Para la evaluación de la resistencia se tomó solo una estación geomecánica dentro de la mina Paredones, específicamente en la veta Murciélago. Esta estación tiene las siguientes coordenadas: Tabla 16 Coordenadas WGS84 de la estación geomecánica.

Coordenadas UTM-PSAD 56 de la estaci ón Geomecánica Este

Norte

Cota

740634

9204184

1247


Pág. 43



Inicio de estación

Figura 8: Inicio de la estación geomecánica. Fuente: Elaboración propia, (2018).

Las rocas volcánicas encontradas en Mina Paredones tienen una clasificación R4 con una resistencia promedio de 50 a 100 MPa.

3.3 Nivel de influencia RQD para definir el tipo de sost enimiento Se pudo realizar el cálculo del RQD mediante la contabilización del número de discontinuidades, pero se puede realizar con la suposición que se está realizando una excavación de sondajes y realizar el cálculo del RQD según los trozos de roca intacta recuperados. - Distancia medida = 10 m - Número de discontinuidades = 34, disco ntinuidades por metro (λ) = 2.3


Pág. 44



Figura 9: Distancia para el conteo de discontinuidades. Fuente: Elaboración propia, (2018).

- RQD =  = 100 (−.)(.+)  = 100 (−.∗.)(.∗.+)  = 100 (−.)(.)  = 100 (−.55)  = 100 ∗ 0.634067  = 63.41 % Cueva Romero , Jimm y Gerardo

Pág. 45



Tabla 17 Determinación del RQD.

RQD (%) 100 – 90 90 – 75 75 – 50 50 – 25 0 – 25

Calidad de la Roca Muy Buena Buena Regular Mala Muy Mala

Fuente: Gonzáles, 2002.

3.4 Nivel de influencia del espaciado entre las disc onti nui dades para defini r el tipo de sostenimiento Las discontinuidades presentes se encontraban espaciadas de la siguiente manera: D1 – D2 = E1 = 0.36 m. D2 – D3 = E2 = 0.32 m. D3 – D4 = E3 = 0.38 m. D4 – D5 = E4 = 0.34 m. D5 – D6 = E5 = 0.44 m. D6 – D7 = E6 = 0.21 m. D7 – D8 = E7 = 0.23 m. D8 – D9 = E8 = 0.17 m. D9 – D10 = E9 = 0.31 m. D10 – D11 = E10 = 0.36 m. D11 – D12 = E11 = 0.23 m. D12 – D13 = E12 = 0.13 m. D13 – D14 = E13 = 0.08 m. D14 – D15 = E14 = 0.15 m. D15 – D16 = E15 = 0.28 m. D16 – D17 = E16 = 0.34 m. D17 – D18 = E17 = 0.41 m. D18 – D19 = E18 = 0.28 m. Cueva Romero , Jimm y Gerardo

Pág. 46



D19 – D20 = E19 = 0.11 m. D20 – D21 = E20 = 0.05 m. D21 – D22 = E21 = 0.36 m. D22 – D23 = E22 = 0.22 m. D23 – D24 = E23 = 0.25 m. D24 – D25 = E24 = 0.17 m. D25 – D26 = E25 = 0.08 m. D26 – D27 = E26 = 0.21 m. D27 – D28 = E27 = 0.26 m. D28 – D29 = E28 = 0.38 m. D29 – D30 = E29 = 0.24 m. D30 – D31 = E30 = 0.19 m. D31 – D32 = E31 = 0.26 m. D32 – D33 = E32 = 0.17 m. D33 – D34 = E33 = 0.14 m. El promedio es 0.258 m. Tabla 18 Descripción del espaciado.

Descripción

PUNTAJE = 10

Espaciado Mm

Cm

Extremadamente cerrado

< 20

< 2cm

Muy cerrado

20 – 60

2cm – 6cm

Cerrado

60 – 200

6cm – 20cm

Moderado

200 – 600

20cm – 60cm

Espaciado

600 – 2000

60cm - 2m

Muy espaciado

2000 – 6000

2m - 6m

Extremadamente espaciado

> 600

> 6m



Pág. 47



3.5 Nivel de influencia de la condición de las discont inui dades para definir el tipo de sostenimiento Las condiciones de las discontinuidades se resumen de la siguiente manera:

3.5.1 Longit ud de las discont inuidades: 3-10m Tabla 19 Descripción de persistencia.

Descripc ión de Persistencia Persist encia PUNTAJE = 2

Muy Baja Persistencia

Longi tud (m) <1

Baja Persistencia

1 – 3

Persistencia Media

3 – 10

Alta Persistencia

10 – 20

Muy Alta Persistencia

> 20


3.5.2 Abertura: 1-5 mm. Tabla 20 Abertura de las discontinuidades.

PUNTAJE = 4

Descripc ión de la Abertura Descripción Abertura Muy Cerrada Ninguna Cerrada < 0.1 mm Parcialmente Abierta 0.1 – 1.0 mm Abierta 1 – 5 mm Muy Abierta > 5 mm Fuente: Gonzáles, 2002.

3.5.3 Rugosi dad: Ligeramente rugosas. Tabla 21 Clasificación de la rugosidad.

Rugosidad Muy Rugosa Rugosa Ligeramente Rugosa Cueva Romero , Jimm y Gerardo

Puntaje 6 5 3 Pág. 48



Ondulada Suave

1 0


3.5.4 Relleno: Relleno Duro <5mm Tabla 22 Relleno de las discontinuidades. -

PUNTAJE 4

Grado

Descrip ción

S1

Arcilla muy blanda

S2

Arcilla blanda

S3

Arcilla semidura

S4

Arcilla dura

S5

Arcilla muy dura Arcilla S6 extremadamente dura Extremadamente R0 Débil Fuente: Gonzáles, 2002.

Estimación en Terreno de la Resistencia Penetra fácilmente varias pulgadas con el puño. Penetra fácilmente varias pulgadas con el dedo. Penetra fácilmente varias pulgadas con el dedo, usando esfuerzo moderado. Deja fácilmente hendidura fácilmente hendidura por la acción del dedo pulgar, pero penetra solamente con gran usando esfuerzo moderado. Mallada fácilmente por la uña del pulgar. Mallada con dificultad por la uña del pulgar. Mallada por la uña del pulgar.

3.5.5 Alteración: Moderadamente alteradas Tabla 23 Meteorización de las discontinuidades.

Término Fresco

PUNTAJE: 3

Levemente meteorizado

Moderadamente meteorizado Altamente meteorizado


Descripción No hay señales visibles de meteorización. Si acaso una tenue decoloración en superficies de discontinuidades más desarrolladas. Decoloración indica meteorización de la roca intacta y superficies de discontinuidad. La roca puede estar algo más débil externamente que en condición fresca. Menos de la mitad de la roca está descompuesta y/o desintegrada a suelo. La roca puede estar fresca o descompuesta y/o desintegrada a suelo. Más de mitad de la roca está descompuesta y/o desintegrado. La estructura del macizo Pág. 49



Completamente meteorizado

Suelo residual

Todo el material rocoso está descompuesto y/o desintegrado. La estructura del macizo original está prácticamente intacta. Todo el material rocoso está descompuesta o desintegrada a suelo. La estructura del macizo original y su textura ha sido destruida. Hay un gran cambio de volumen, pero el suelo no ha sido transportado.


Figura 10: Meteorización de las discontinuidades, producto de la humedad. Fuente: Elaboración propia, (2018).

3.6 Nivel de influencia de la presencia de agua en la roca para definir el tipo de sostenimiento Las discontinuidades se encontraron húmedas. Tabla 24 Presencia de agua.

DESCRIPCIÓN Completamente Seco Semi Húmedo Húmedo Cueva Romero , Jimm y Gerardo

RANGO 15 10 7 Pág. 50



Mojado Flujo de Agua Fuente: Gonzáles, 2002.

4 0

Figura 11: Presencia de humedad en las labores. Fuente: Elaboración propia, (2018).

3.6.1 Clasifi cación según el RMR Ahora a partir de los datos anteriores se calcula el RMR según las valoraciones de Bieniawski 1989 dadas en la siguiente tabla. Los resultados del RMR se describen en la siguiente tabla:


Pág. 51



Tabla 25 Cálculo del RMR para el macizo rocoso.

1

2 3

4

Ensayo de Resistencia carga de la matriz puntual rocosa Compresión (MPa) simple Puntuación

10-4

4-2

2-1

Compresión Simple (MPa)

50-25

25-5

5-1

<1

7

4

2

1

0

100-50

>250 15

250-100 12

90%-100% 20 >2m 20 <1m

75%-90% 17 0.6-2m 15 1-3m

50%-75% 13 0.2-0.6m 10 3-10m

25%-50% 6 0.06-0.2m 8 10-20m

<25% 5 <0.06m 5 >20m

4 <0.1 mm 5 Rugosa

2 0.1-1.0mm 4

1 1-5mm 1 Ondulada

0 >5mm 0 Suave

Puntuación Relleno

6 Nada 6 Muy rugosa 6 Ninguno

0 Relleno blando >5mm


6 Inalterada

RQD Puntuación Separación entre diaclasas Puntuación Longitud de la discontinuidad s Puntuación e d a Abertura d i u Puntuación n i t Rugosidad n o c s i d s a l e d o d a t s E

>10

Puntuación Caudal por 10m de túnel

5 Relleno duro <5mm

3 Relleno duro >5mm

4

2

Ligeramente alterada

Moderadamen te alterada

6

5

3

1 Relleno blando <5mm 2 Muy alterada 1

Nulo

<10litros/m in

10-25 litros/min

25-125 litros/min

>125 litros/min

0

0-0.1

0.1-0.2

0.2-0.5

>0.5

Seco

Ligerament e húmedo 10

Húmedo

Goteando

Agua fluyendo

7

4

0

5 Relación de Agua agua / freática Tensión principal mayor Estado general Puntuación

Ligeramente rugosa

15

0 Descompuesta 0

Fuente: Bienawski, (1989)

La clasificación final del macizo rocoso según el RMR será de “Regular” con una puntuación de 50 :


Pág. 52



Tabla 26 Clasificación RMR para el macizo rocoso.

RMR

Descripción

0 – 20 21 – 40

Muy pobre Pobre

41 – 60

Regular

61 – 80

Bueno

81 – 100

Muy bueno

Fuente: Elaboración propia, (2018).

3.7 Tipo de sost enimiento En base a los resultados del mapeo geológico de superficie de la franja involucrada por el alineamiento de la veta Murciélago, complementado con la información geomecánica, se ha elaborado un Modelo Geológico - Geotécnico que se espera encontrar durante la explotación de la veta murciélago. En la elaboración de este modelo se ha aplicado las clasificaciones geomecánicas de macizos rocosos. En base a estas clasificaciones se ha estimado los tipos de calidad del macizo rocoso que atravesará la labor. Los tipos de sostenimiento que se establecieron fueron bajo los resultados ya antes mencionados.

Figura 12: Entrada a la veta Murciélago. Fuente: Elaboración propia, (2018). Cueva Romero , Jimm y Gerardo

Pág. 53



La labor de la veta Murciélago tiene su portal de entrada en la cota 1248.6, ubicada en el Km 7+625, los resultados de evaluación geomecánica indican una roca de calidad Regular, soportando una cobertura de roca en un espesor de 0.98m y una presión sobre el techo de la labor correspondiente a 2.24 Tn/m2. Actualmente esta labor tiene sostenimiento de madera deteriorado, por ello para mejorar la seguridad es necesario aplicar otro tipo de sostenimiento.

Figura 13: Sostenimiento con madera actual (deteriorada) en la veta Murciélago. Fuente: Elaboración propia, (2018).

A partir de la definición del RMR propuesto por Merrit (1972), se propone una clasificación de la calidad de la roca en 5 categorías. La definición de RMR y la propuesta de Merrit (1972) para decidir el tipo de sostenimiento.


Pág. 54



100

No Sostenimiento (Bulonada local) Bulonado Sistemático Centros cada 1.20 – 1.80m

75

R M R

50

Sostenimiento con perfiles metálicos

25

0

5

7.45 m

10

15

ANCHURA TÚNEL (m) Figura 14: Tipo de sostenimiento en mina Paredones. Fuente: Merrit, (1972).

De acuerdo a la figura 4, el sostenimiento en mina Paredones tiene que ser un Bulonado Sistemático cada 1.20 a 1.80 m.

El bulonado o anclaje es una técnica de sostenimiento que, en esencia, consiste en introducir en el interior de las rocas una barra de material resistente (habitualmente acero) que aporta una resistencia a tracción confinándolas al propio macizo rocoso. Es decir, permite aprovechar las características resistentes propias de las rocas facilitando así su sostenimiento. Los bulones proporcionan una fuerza contraria al movimiento de la masa deslizante. Al incrementar las tensiones en la superficie de rotura potencial, aumentan la resistencia al deslizamiento en dicha superficie.


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Figura 15: Bulonado deteriorado para cambiar. Fuente: Merrit, (1972).

En la veta Murciélago existen partes con bulonado, pero esta deteriorado y no representa mayor seguridad, por ello se sugiere rehacer el bulonado con las indicaciones dadas anteriormente.


Pág. 56



3.7.1 Tipo de excavación 3.7.1.1

De acuerdo al rumbo y buzamiento Se tiene una inclinacion > a 20º on las discontinuiaddes paralelas a la obra.

Tabla 27 Excavación de acuerdo a rumbo y buzamiento.

Inclinación > 20º Excavación con el buzamiento

Excavación contra el buzamiento

Incl. 45º - Incl. 20º - Incl. 45º 90º 45º 90º Muy Media o Favorable Favorable Regular Fuente: Bienawski, 1989.

3.7.1.2

Incl. 20º 45º Desfavorable

Inclinación > 20º

Inclinación ≤ 20º

Rumbo de las discontinuidades: Paralelo a la obra

Rumbo y buzamiento de las discontinuidades: Cualquiera

Incl. 45º 90º Muy Favorable

Incl. 20º 45º Media o Regular

Incl. 0º - 20º Desfavorable

De acuerdo al RMR El RMR es 50 de calidad regular.


Pág. 57



Tabla 28 Excavación de acuerdo al RMR.

Fuente: Bienawski, Fuente: Bienawski, 1989.

La excavación será con avance de 1.5 a 3 metros con un bulonado sistemático.


Pág. 58



CAPÍTULO IV. DISCUSIÓN Y CONCLUSIONES 4.1 Discusión Córdova (2014), en su Tesis: “Geomecánica “ Geomecánica en el Minado Subterráneo Caso Mina Condestable”. Condestable”. Busca alternativas de solución a los problemas geomecánicos encontrados

en esta mina. Córdova utilizó el criterio de Bieniawski (1989), la lava andesítica es de calidad Buena (RMR 51 a 68 - promedio 63), el pórfido dacítico-andesítico es de calidad Regular a Buena (RMR 49 a 67 - promedio 58), los tufos son de calidad Regular a Buena (RMR 39 a 63 - promedio 55), y las brechas son de calidad Regular (RMR 34 a 64 promedio 49). Por tanto, en promedio se determinó que la roca es de calidad regular a buena. Concluye que el tiempo es un factor importante que influye en el comportamiento de la masa rocosa circundante a las excavaciones. Actualmente la cavidad Intermedio Central presenta el grado de estabilidad, si bien es cierto que no ha colapsado, sin embargo, en esta cavidad y posiblemente en otras cavidades grandes se están produciendo inestabilidades locales importantes; conforme pase el tiempo, la intemperización natural de la masa rocosa, el efecto de las vibraciones producidas por las voladuras y el efecto del agua, podrían acentuar progresivamente estas inestabilidades locales llegando a constituirse en un problema significativo si es que no se adoptaran las medidas que se recomiendan. recomiendan.

En esta tesis, igualmente se caracteriza el macizo rocoso el cual es Regular con un puntaje de 50, según Bienwski 89, al contrario del antecedente de Córdova en esta tesis se plantea un tipo de sostenimiento adecuado que el de Bulones sistemático. A diferencia del antecedente que solo se identifica la calidad del macizo y se recomienda ampliar más estudios para posteriormente recomendar el tipo de sostenimiento. Cueva Romero , Jimm y Gerardo

Pág. 59



4.2 Conclusiones -

Se determinó que el nivel de incidencia de la caracterización caracterizac ión geomecánica del macizo rocoso para la determinación del tipo de sostenimiento de las labores subterráneas de la Mina Paredones, es alto, ya que mediante la determinación de la calidad de la roca se ha propuesto el sostenimiento de bulones sistemáticos.

-

La geología de la mina Paredones, está determinada por el volcánico San Pablo y por el Volcánico Tembladera, la geomorfología se caracteriza por la presencia de montañas de cimas elevadas y Accidentadas, ondulantes colinas y valles intermontañosos con pendientes entre suaves y pronunciadas y quebradas que presentan pequeños lagos de altura. La elevación del lugar varía, pero en promedio es de aproximadamente 1,100 m. Las estructuras geológicas están definidas por soluciones hidrotermales mineralizantes producidas durante la etapa de las intrusiones y depositadas en fracturas tensionales pre-existentes. La mineralización mineralización se representa en vetas de menas las que consisten de un relleno de cuarzo, piritas y rocas encajonantes piritizada, y cantidades variables y en menor proporción de esfalerita, galena y diseminaciones calcopirita constituyendo la mena de rendimientos económicos.

-

La caracterización caracterización geomecánica el macizo rocoso basado en el RMR de Bieniawski1989, es de RMR = 50, siendo una roca de calidad Regular, con una resistencia entre 50 y 100 MPa, con RQD=63.41%, el espaciado promedio es de 0.258 m, la persistencia está entre 3 y 10 metros, la abertura entre 1 y 5 mm, las discontinuidades son ligeramente rugosas, con relleno de cuarzo mayor a 5 mm moderadamente alteradas, finalmente las discontinuidades se encontraron húmedas.

-

El tipo de sostenimiento sostenimient o según Merrit 1972, es el de Bulonado Sistemático cada 1.20 a 1.80 m. La excavación será con avance de 1.5 a 3 metros con un bulonado sistemático.


Pág. 60



RECOMENDACIONES -

Correlacionar la información del presente estudio o proyectarlo hacia otras vetas de explotación podría traer consecuencias ingenieriles negativas, por ello es recomendable hacer el estudio geomecánico por cada labor subterránea.

-

Evaluar el sistema de ventilación, con la finalidad de prevenir posibles accidentes dentro de la labor subterránea.

-

Tomar en cuenta los ajustes por voladura, principalmente en las zonas de macizos rocosos de regular calidad.


Pág. 61



REFERENCIAS Bustamante, A. (2013). Geomecánica Aplicada en la Prevención de Pérdidas por Caída de Rocas Mina Huanzalá-Cía.Minera Santa Luisa S.A. Tesis de Maestría, 133. Lima, Perú: Universidad Nacional de Ingeniería. Obtenido de http://cybertesis.uni.edu.pe/bitstream/uni/591/1/bustamante_ma.pdf Campos, R. (2016). Resistencia a Compresión Uniaxial del Concreto F’C=175 kg/cm2 y F’C=210 Kg/cm2 al

Reemplazar en 25%, 50%, 75% y 100% Desperdicios del Proceso Minero (Pebble) por Agregado Grueso. Tesis profesional. Cajamarca, Perú: Universidad Privada del Norte. Obtenido de http://repositorio.upn.edu.pe/bitstream/handle/11537/9929/Campos%20Ocas%20Roc%C3%ADo%2 0Maribel%20%28Tesis%20Parcial%29.pdf?sequence=1&isAllowed=y Córdova, N. (2014). Geomecánica en el Minado Subterráneo Caso Mina Condestable. Tesis para Obtener el Grado de Ingeniero de Minas, 107. Lima, Perú: Universidad Nacional de Ingeniería. Obtenido de cybertesis.uni.edu.pe/handle/uni/ Ferrer, F. (2015). Planeamiento de Minado de Largo Plazo para Proyecto Minero No Metálico desarrollada acerca del planeamiento de minado para la cantera Atocongo. Lima. Quispelema, C. (2016). Diseño De Explotación y Cierre De La Mina En La Cantera “Bloque IV”, Ubicada en la Provincia De Pichincha. Tesis Profesional. Quito, Ecuador: Universidad Central de Ecuador.

Obtenido de http://www.dspace.uce.edu.ec/handle/25000/7145 Rivera, R. (2015). Análisis de Riesgo y Operabilidad en las Operaciones de Mantenimiento de Bandas Transportadoras en la Industria Minera. Tesis de maestría. Distrito Federal, México: Instituto Politécnico Nacional. Obtenido de http://tesis.ipn.mx/bitstream/handle/123456789/20668/Analisis%20de%20riesgo%20y%20operabili dad%20en%20las%20operaciones%20de%20mantenimiento.pdf?sequence=1&isAllowed=y Sagaseta, C. (2001). A General Analytical Solution for the Required Anchor Forcé in Rock Slopes with Toppling Failure. Int. Journal Rock . California, Estados Unidos: Int. Journal Rock. Recuperado el 16 de Febrero de 2018, de http://oa.upm.es/722/1/04200507.pdf Toledo, W., & Tovar, R. (2014). Sistema In-Pit Crushing and Conveying (IPCC) Alternativa para optimizar el proceso de carguío/transporte en minado por open pit. Conferencia para la mina Bisa. Lima, Perú: Ministerio de Energía y Minas. Obtenido de http://iimp.org.pe/pptjm/jm20151112-open-pit para-optimizar-el-proceso-carguio.pdf Valeriano, F. (2015). Caracterización Geotécnica y Modos de Falla Estructural en el Talud en Roca del Cerro Espinal Juliaca. Tesis Profesional. Puno, Perú: Universidad Nacional del Altiplano. Recuperado el 25 de Agosto de 2017, de http://tesis.unap.edu.pe/bitstream/handle/UNAP/2297


Pág. 62



ANEXOS


Pág. 63



Anexo no 1: Matriz de consistencia HIP TESIS DE LA INVESTIGACI N PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN Problema principal:

OBJETIVO DE LA INVESTIGACION Objetivo General:

INSTRUMENTOS

METODOLOGÍA

- Ficha de toma

Diseño de investigación Esta investigación es descriptiva, ya que se va a describir las características geomecánicas, para aplicar el tipo de sostenimiento. Unidad de estudio Rocas presentes en la labor subterránea Murciélago (túnel nivel 5) de la mina Paredones. Población Todas las labores subterráneas de la mina Paredones. Muestra La labor subterránea Murciélago de la mina Paredones (Túnel Nivel 5)

Hipótesis general:

¿Influencia del análisis Geomecánico del macizo Determinar la influencia del análisis Geomecánico del macizo Si se determina la influencia análisis Geomecánico del macizo rocoso se definirá el tipo de sostenimiento que se aplicará al túnel nivel 5 en la Mina rocoso para la determinación de sostenimiento rocoso para la determinación de sostenimiento del túnel nivel 5 Paredones, 2018. del túnel nivel 5 en la Mina Paredones, 2018? en la Mina Paredones, 2018. Objetivos específicos:

VARIABLES DE LA HIPÓTESIS

- Definir la influencia de la resistencia de la roca para definir el tipo de sostenimiento. - Especificar el nivel de incidencia del RQD de la roca para

- Variable independiente:

de

Caracterización geomecánica.

discontinuidades en la roca para definir el tipo de

- Variable independiente:

geomecánica de

Tipo de sostenimiento.

acuerdo al factor de seguridad.

sostenimiento. - Determinar el nivel de incidencia de la condición de las discontinuidades en la roca para definir el tipo de sostenimiento. - Concretar la influencia de la presencia de agua en la roca para definir el tipo de sostenimiento.

Fuente: Elaboración propia (2018).


en

- Caracterización

definir el tipo de sostenimiento. - Determinar la influencia del espaciamiento de las

datos

campo.

Pág. 64



Anexo n o 2: Instrumento: Fic ha de toma de datos de campo REGISTRO GEOLÓGICOGEOTECNICO

PROYECTO :

UNIVERSIDAD PRIVADA DEL NORTE

UBICACIÓN :

CODIGO

TRAMO :

RESPONSABLE

HOJA Nº :

SISTEMA

EJECUTADO POR:

(Tabla Modificado por: Reinaldo Rodríguez)

DE FECHA:

PROPIEDADES DE LAS DISCONTINUIDADES CARTOGRAFIADAS DATA GPS

MACIZO ROCOSO METEORIZ GRADO ACION FRACT.

DIS. Nro.

ESTE

NORTE

TIPOS E=Estratif. GSI

D=Diaclasa

1=Fresco 1 = Alto Bloq-Regul Fn=F. Norm LITOLOG / 2=Lev Met 2 = Med Bloq-Irregul Fi=F. Inversa COTA FORMAC. 3 =Mod 3 = Bajo Bloq/Des Fd=F. Direcc 4=Alt Met 5=Compl

Fract

mf=Microfalla Agregar MB, SE=Sobrees. B, M, P, MP C=Contacto


RQD Tramo

ORIENTACIÓN

ND: L:

DIRECCION.

λ=

RQD=

Z/R

DIP

DD

1=Nada

RELLENO TIPO DUREZA 1=Muy Rug 1 = Arcilloso 1 = Ninguna

2=< 0.1

2=Rugosa 2 = Qz / Silic 2=Duro<5mm

ESPACIADO PERSIST ABERTURA RUGOS. (m) (m) (mm) 1=> 2

1=<1

2= 2-0,6

2 = 1-3

3= 0,6-0,2 4=0,2-0,06

3 = 3-10 4=10-20

5= < 0,06

5 = >20

ALTERAC METEOR

AGUA

CALIDAD DE INFORM.

1=Inalterada 1 = Seco 1= Lec. Real 2= 2=Lig. Alt 2=Lect Apar Humedo 3=0,1-1,0 3=Lig. Rug 3 = Calcita 3=Duro>5mm. 3=Mod. Alt 3 = Mojado 3=Lec Proy 4 =1,0-5,0 4=Ond.-lisa 4 = Oxidos 4=Suave<5mm. 4=Muy Alt 4 = Goteo 5 = Roca 5=Suave>5mm. 5=Descomp 5 = Flujo 9= > 5 5=Suave Trit. 6 = Bx 7 = Panizo 8 = Veta

P g. 65



Anexo n o 3: Instrumento: Caracterización g eomecánica 1

2 3

4

Ensayo de Resistencia carga de la matriz puntual rocosa Compresión (MPa) simple Puntuación RQD Puntuación Separación entre diaclasas Puntuación Longitud de la discontinuidad s Puntuación e d a Abertura d i u Puntuación n i t Rugosidad n o c s i d s a l e d o d a t s E

>10

10-4

>250 15 90%-100% 20 >2m 20 <1m

250-100 12 75%-90% 17 0.6-2m 15 1-3m 4 <0.1 mm 5 Rugosa

Puntuación Relleno

6 Nada 6 Muy rugosa 6 Ninguno


6 Inalterada

Puntuación Caudal por 10m de túnel Relación de agua / Tensión principal mayor Estado general Puntuación

Agua freática


2-1 50-25

25-5

7 50%-75% 13 0.2-0.6m 10 3-10m

4 25%-50% 6 0.06-0.2m 8 10-20m

2

2 0.1-1.0mm 4

1 1-5mm 1 Ondulada

0 >5mm 0 Suave 0 Relleno blando >5mm

100-50

Ligeramente rugosa

<1

1 <25% 5 <0.06m 5 >20m

0

4

2

Ligeramente alterada

Moderadamen te alterada

6

5

3

Nulo

<10litros/m in

10-25 litros/min

25-125 litros/min

>125 litros/min

0

0-0.1

0.1-0.2

0.2-0.5

>0.5

Seco

Ligerament e húmedo 10

Húmedo

Goteando

Agua fluyendo

7

4

0

15

3 Relleno duro >5mm

5-1

1 Relleno blando <5mm 2 Muy alterada 1

5

5 Relleno duro <5mm

4-2

Compresión Simple (MPa)

0 Descompuesta 0

Pág. 66



Anexo n o 4: Juicio del Experto I.

DATOS GENERALES: 1.1.

Título de la Tesis: ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………

1.2.

Autor de la Tesis: ……………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………

1.3.

Apellidos y nombres del experto: ……………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………….

1.4.

Institu ción donde Labora: ……………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………

1.5.

Cargo que ejerce y Grado: ……………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………

1.6.

Nombre del instr umento que se va a validar: ……………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………….


Pág. 67



II.

ASPECTOS DE VALIDACIÓN:

INDICADORES

MUY BAJA BAJA REGULAR BUENA 0 11 21 31 41 51 61 71 10 20 30 40 50 60 70 80

CRITERIOS

CLARIDAD

Lenguaje apropiado

OBJETIVIDAD

Expresado con conductas expresables

ACTUAL IDAD

Avance de la investigación

ORGANIZACIÓN

Orden lógico en los ítems

SUFUCIENCIA

Cantidad calidad

INTENCIONALIDAD

Cumple objetivos trazados

CONSISTENCIA

Suficiente bibliografía

COHERENCIA

Entre hipótesis, dimensiones e indicadores

MUY BUENA 81 91 90 100

y

cumple los METODOLOGIA lineamientos metodológicos PERTINENCIA

III.

Asertivo funcional

y

OPINIÓN DE APLICABILIDAD: ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………

IV.

PROMEDIO DE VALORACIÓN: ………………………………………………………………………………….. ………………………………..

Firma del experto DNI:………………. Cueva Romero , Jimm y Gerardo

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Analisis geomecanico de tunel para determinar macizos rocosos

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