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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN CRISTOBAL DE HUAMANGA FACULTAD DE INGENIERIA DE MINAS, GEOLOGIA Y CIVIL ESCUELA DE FORMACION PROFESIONAL DE INGENIERIA DE MINAS
TESIS
CONSTRUCCION DE CHIMENEAS POR METODO CONVENCIONAL Y PLATAFORMA ALIMAK EN LA MINA RAUL, 2011 PERTENECIENTE A LA EMPRESA MINERA CONDESTABLE S.A.C
PRESENTADO POR: KIUSA HUAMANI HUAYLLA
PARA OPTAR EL TITULO DE INGENIERO DE MINAS
AYACUCHO – JULIO
2012
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DEDICATORIA
A mis padres: Menancio y Rosa por su apoyo en mi formación profesional.
A mis hermanos, con todo cariño.
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AGRADECIMIENTO
Mis sinceros agradecimientos a la Contrata Operaciones Seprocal SAC por haberme dado la oportunidad de trabajar en la Mina Raúl. De igual forma agradezco a los profesores de la Escuela de Formación Profesional de Ingeniería de Minas por sus sabias enseñanzas y consejos.
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INTRODUCCIÓN
En la explotación de un yacimiento de mineral, se requiere la aplicación de una tecnología moderna de alto rendimiento, de bajo costo, que brinde seguridad y que sea adecuada para el tipo de yacimiento. En el minado de la Mina Raúl se tiene todo un programa de construcción de chimeneas los que son para delimitar los blocks de explotación y/o ser parte de la explotación y otros como servicios especialmente como labor de ventilación. En la actualidad se tienen varios métodos de construcción de chimeneas desde baratos a costosos y donde prevalece la rapidez de construcción y la seguridad del mismo, así tenemos el manual, con plataforma alimak y raise borer. En la Mina Raúl se tiene elegido el método manual y el mecanizado con uso de la plataforma trepadora Alimak, debido a las características geomecánicas de las cajas, mineral y los tipos de yacimiento que se presentan en este depósito.
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RESUMEN
El presente trabajo se ha desarrollado con el objeto de evaluar los métodos de construcción de chimeneas que se vienen realizando en la Mina Raúl, para lo cual, el trabajo está dividido en 4 capítulos cuyo detalle es: El capítulo I.-Generalidades. Contiene acápites referidos a ubicación accesibilidad de la mina, clima, fisiografía, antecedentes, recursos, organización, etc.
El capítulo II.- Geología describe la geología regional, estructural, local y económico, donde estudia las características geológicas del yacimiento y muestra la cantidad de reservas minerales que posee el yacimiento lde Raúl, os cuales serán explotados en los próximos años.
El capítulo III.- Estudio comparativo de construcción de chimenea por método convencional vs. Mecanizado con plataforma trepadora alimak. Hace un estudio comparativo de los dos métodos de construcción, desde su diseño, alcances y limitaciones, proceso de construcción, costos unitarios y eficiencias de cada uno para finalmente realizar el estudio comparativo de ambos métodos.
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INDICE Dedicatoria. Agradecimiento. Introducción. Resumen. Capitulo I.- Generalidades .........................................................................
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1.1.- Ubicación y acceso............................................................
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1.2.- Antecedentes .........................................................................
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1.3.- Clima y vegetación..................................................................
5
1.4.- Fisiografía…………….. ..........................................................
5
1.5.- Recursos de la zona…… ....................................................... 6 1.5.1.-Recursos naturales................................................................ 6 1.5.2.-Recursos energéticos…………………….............................
6
1.5.3.-Recursos humanos……….................................................... 7 1.6.- Objetivo…………..................................................................... 8 1.6.1.- Objetivo general ……………………………………………..
8
1.6.2.- Objetivo específico ………………………………………….
8
1.7.- Metodología de trabajo ………………………………………. 1.8.- Organización …………………………………………………..
8 9
Capítulo II.- Geología ................................................................................. 10 2.1.- Geología regional ……………………................................. 2.1.1.-Estratigrafía ……………………....................................... 2.2.- Estratigrafía de la Mina Raúl...............................................
10 11 16
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2.3.- Geología Estructural ..........................................................
19
2.4.- Geología local …..............................................................
20
2.5.- Geología económica ........................................................
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2.5.1.- Mineralización ...............................................................
21
2.5.2.- Zoneamiento y paragénesis........................................... 22 2.5.3.- Controles de mineralización ........................................... 22 2.5.4.- Alteración…………………….......................................... . 23 2.6.- Características de la estructura mineralizada …………… 24 2.7.- Reservas minerales…...................................................... 25 Capítulo III.- Estudio comparativo de construcción dechimenea por Método convencional vs mecanizada con plataforma Trepadora Alimak …………………………………………… 26
3.1.- Geomecánica del yacimiento …………………………….
26
3.1.1.- Mapeos geomecánicos …………………………………
26
3.1.2.- Aspectos litológicos …………………………………….
27
3.1.3.- Distribución de discontinuidades ……………………..
28
3.1.4.- Estructuras en general ………………………………..
28
3.1.5.- Evaluación geomecánico ………………………………
28
3.2.- Objeto de construcción de chimeneas …………………. 29 3.3.- Tipos de chimeneas ……………………………………… 30 3.4.- Métodos de construcción de chimeneas …………….… 30 3.5.- Método convencional de construcción …………….…..
31
3.5.1.- Diseño de chimenea …………………………………..
32
3.5.2.- Altura máximas de construcción de chimeneas …….. 32 3.5.3.- Perforación y voladura ………………………………..
34
8
3.5.4.- Limpieza ………………………………………………..
37
3.5.5.- Sostenimiento …………………………………………
37
3.5.6.- Ventilación ……………………………………………..
37
3.5.7.- Equipo …………………………………………………. 37 3.5.8.- Personal ……………………………………………… 3.5.9.- Rendimientos …………………………………………
38 38
3.5.10.-Costos unitarios de construcción ……………………
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3.6.- Método mecanizado de construcción con plataforma Alimak ……………………………………………………
40
3.6.1.- Consideraciones en la elección del equipo Alimak para chimeneas …………………………….
40
3.6.2.- Características de la Plataforma Alimak …………..
41
3.6.3.- Diseño de chimenea…………………………………
45
3.6.3.1.- Ubicación de la chimenea …………………………
45
3.6.3.2.- Diseño de cámara para alimak ……………………
46
3.6.3.3.- Cálculo de componentes para la ejecución de la chimenea con alimak …………………………..
46
3.6.3.4.- Trabajos previos …………………………………..
49
3.6.3.4.1.- Excavación de la cámara ………………………… 49 3.6.4.- Secuencia operacional ……………………………….. 51 3.6.4.1.-Perforación de la chimenea ………………………… 51 3.6.4.2.- Voladura …………………………………………….
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3.6.4.3.- Descenso del equipo alimak ………………………
55
3.6.4.4.- Ventilación …………………………………………..
55
3.6.4.5.- Limpieza …………………………………………….
56
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3.6.4.6.- Desmontaje …………………………………………
56
3.6.4.7.- Personal …………………………………………….
56
3.6.4.8.- Rendimientos ………………………………………
57
3.6.4.9.- Costo unitario de construcción ……………………
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3.7.- Análisis comparativo de costos de construcción entre método convencional y método mecanizado ……….. . 60
3.8.- Recomendaciones en el uso de la plataforma Trepadora Alimak durante su operación ……………… 60
3.9.- Control de operaciones ………………………………… 63 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ………………. 67 CONCLUSIONES ……………………………………………..
67
RECOMENDACIONES ………………………………………. 70 BIBLIOGRAFIA ………………………………………………..
ANEXO: I.- FOTOGRAFIAS
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CAPITULO I
GENERALIDADES
1.1.- UBICACIÓN Y ACCESO.La Mina Raúl, se encuentra ubicada en el distrito de Mala, Provincia de Cañete, Departamento de Lima ( ver plano N° 01), entre las coordenadas geográficas siguientes:. Longitud
76º 35’ 30”
Oeste
Latitud
12º 42’ 02”
Sur
A una altitud de 120 m.s.n.m. El acceso a la mina desde la ciudad de Lima se realiza por la siguiente ruta:
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RUTA
TIPO DE CARRETERA
DISTANCIA KM
TIEMPO HORAS
Lima - Mala
Asfaltada
90
1.0
Mala- Mina
Afirmada
4
0.2
1.2.- ANTECEDENTES.La Mina Raúl cuya razón social es la Cía. Minera Partivilca, fue trabajada artesanalmente desde la época de la colonia y a través del tiempo se ha ido mecanizando para hacer frente a un mercado cada vez más exigente y competitivo. A continuación se detalla un pequeño resumen donde podemos observar el desarrollo evolutivo de la Mina:
1953, el Cateador Sr. Leonidas Vanini Meza, informando sobre la existencia de la Mina por medio del Sr. Raúl Asin hacendado de la Rinconada de Mala, denuncia la Mina.
1953 – 1959 El Sr. Vanini realiza labores de cateos en toda la zona, pallaqueando el mineral de cobre oxidado.
1959
Carente de recursos para continuar las exploraciones el Sr. Vanini
ofrece en venta este Yacimiento a la firma Mauricio Hochshild y Cía.
1960
Se instala una planta concentradora de 100 TM/día. Las reservas
ascienden a 45,000 TM con una ley de 4% Cu.
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1961
Entra en operación la planta concentradora.
1964
Entre labores como galerías, chimeneas y piques se tiene una
longitud de 10,000 m.
1974
Se inicia la excavación de una rampa de 1,100 m, con una sección
de 5 x 4 m. y 12% de gradiente para acceso y extracción de mineral; el cual reemplazaría el funcionamiento de los dos piques de extracción que se utilizaba por entonces con bajos rendimientos, pasando de esta manera la minería tradicional sobre rieles al sistema Trackless.
1975
Como reserva se cuenta con 3`500,000 TM con 2% de Cu. La
capacidad de la planta se incrementó de 450 a 1000 TM/día, ya que se inicio la explotación a tajo abierto del cuerpo mineralizado El Polvorín desde 1976 a 1986.
1979
Se pone en operación el primer Scooptram Wagner de 3,5 yd³.
1981
Se adquiere un Jumbo Hidraulico de dos brazos Boomer H-115,
marca Atlas Copco.
1984-1989
Se adquiere dos Long Hole
Wagon
Drill para la
perforación, valorizados en 100,000 US$ cada uno. Esto para la exportación por el sistema de derribo por subniveles, en el cuerpo
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mineralizado conocido como intermedio central. También por esta misma época se adquirieron tres Scoops de 3,5 y d³.
1989-1990
Planta incrementa su tratamiento a 1400 TM/día para tratar
un mineral de cabeza con ley de 1,65% Cu. 1990
La producción llega a 1000 TM/día se introdujo el Large Blast Hole
en el banqueo de tajos.
1991
Se implantó el (vertical Crater Retreat)
1995 – 1997: La Cía Minera Pativilca transfiera todas las operaciones mina a una Empresa Contratista Chilena Geovitta S.A., que cuenta con los siguientes equipos: 01 Jumbo Electrohidráulico H-282 (para desarrollo) 02 Jumbos Electrohidráulicos H-281 (para producción) 01 DTH (Down The Hole) marca Drillco tools 01 Rompebanco, marca teledyne 04 Scooptrams de 3,5 yd³ 01 Scooptram de 6,0 yd³ 03 Compresoras eléctricas Sullair de 750 CFM 01 Compresora Diesel Sullair de 950 CFM 02 Ventiladores Eléctricos. Uno de 100000 CFM y otro de 30000 CFM.
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Para el transporte del mineral se emplean 15 unidades de volquetes de 20 TM de capacidad, que están a cargo de Sub-contratistas. La producción es de 60,000 TM/mes con una Ley promedio de 1.37% Cu y recuperación metalúrgica de 87%. La producción mensual de concentrado es de 2,950 TM con 25.7% de ley, obteniéndose 1’576,597 libras finas de cobre y con su producto 19.5 kg de oro y 6,445 onzas de plata.
1.3.- CLIMA Y VEGETACION.El clima del área es típico de la costa peruana, cálido y húmedo, con temperaturas que oscilan durante el día entre 20 ºC y 30 ºC con 75% de humedad relativa, en la época del verano alcanza entre 13º C y 18 ºC con humedad relativa máxima de 100% que sumada a la precipitación pluvial estacional favorecen al desarrollo de las de las llamadas lomas. Debido a la proximidad del mar (4 km. aproximadamente), la brisa ocasiona rápida corrosión de los equipos metálicos que no están protegidos con pintura adecuada.
1.4.- FISIOGRAFIA.El área se ubica en las estribaciones de la Cordillera Occidental de los Andes correspondiéndoles altitudes que oscilan entre 80 y 372 metros (Cerro Vinchos). Geomorfológicamente se reconocen dos unidades de extensión local; una unidad representada por la acumulación de material detrítico que ha llenado los causes de vaguadas y quebradas actualmente secas y las
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estribaciones bajas del flanco occidental andino caracterizado por un relieve compuesto por cerros de flancos empinados, labrados en rocas volcánicas y sedimentarias .
1.5.- RECURSOS DE LA ZONA.1.5.1 RECURSOS NATURALES.Como recursos naturales en la zona se tiene: plantaciones de árboles frutales como: plátanos, manzanas, algodón y algunos árboles como la palmera, eucalipto, etc. El agua que es otro recurso natural muy importante para el desarrollo de la actividad minera, proviene de dos pozos subterráneos: El pozo Nº1 que abastece con agua potable con un caudal de 100 m³/hr y el pozo Nº2 que abastece con agua industrial cuyo caudal es de 150 m³/hr.
1.5.2.- RECURSOS ENERGETICOS.La energía eléctrica para la mina y sus respectivas instalaciones, es abastecida por la Compañía Luz del Sur. Su distribución y consumo mensual promedio es como sigue: Mina
152,311
Planta concentradora Servicios Generales Total =
kw-hr
1’591,080
kw-hr
17,178
kw-hr
1’805,983
kw-hr
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1.5.3.- RECURSOS HUMANOS.La mano de obra calificada para el laboreo de mina, proviene en su mayoría de la zona de Puquio y un porcentaje mínimo son trabajadores del lugar y de otras provincias. La mina Raúl cuenta con una fuerza laboral de 350 trabajadores, entre obreros, empleados (estatales y contratados); siendo las áreas de mina, planta concentradora y mantenimiento quienes cuentan con el mayor número de trabajadores. Así podemos mencionar: Cía Minera Pativilca S.A.
96 (28 empleados mas 68
obreros) Ctta Proyecto 1 E.I.R. Ltda.
98
Ctta V.F. Representaciones
53
Ctta Asesoría Valencia
15
Ctta Minserv S.A.
31
Ctta Transmisa S.A.
17
Ctta Raraz S.A.
22
Ctta Geovitta S.A.
11
Ctta Z.S.G. “San Martín
07 Total
350
8
1.6.- OBJETIVO.1.6.1.- OBJETIVO GENERAL. Detallar los métodos de construcción de chimeneas que se vienen aplicando actualmente en minas subterráneas, como son las labores de preparación.
1.6.2.-OBJETIVO ESPECIFICO. a).- Hacer un estudio comparativo de construcción de chimeneas mediante el sistema convencional y el mecanizado en la Mina Raúl. b).- Servir como tema de tesis para la obtención del título profesional de Ingeniero de Minas.
1.7.- METODOLOGIA DE TRABAJO. En la elaboración del presente trabajo de tesis se ha seguido dos etapas consistentes en:
a.- Trabajo de campo: consistente en recoger la información y registro de datos de la operación de las máquinas Alimak en la Mina Raúl y de la construcción convencional de chimeneas hecho con perforadora stoper neumático y mapeo geotécnico y toma de muestras del área donde se construirá las chimeneas.
b.- Trabajo de gabinete: consistente en el análisis de laboratorio de las muestras rocosas, evaluación de datos, confección de planos y redacción de la tesis.
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1.8.- ORGANIZACIÓN. La organización el conjunto de conexiones de coordinación, jerarquía y comunicación que se necesita la empresa para relacionar sus factores de producción. En el caso de la Empresa Condestable el tipo de organización que se viene practicando es el lineal, lo cuál se indica en la lámina N° 1.
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CAPITULO II GEOLOGIA
2.1.- GELOGIA REGIONAL En la zona de la Mina, se hallan presente rocas sedimentarias, ígneas y volcánicas cuyas edades están comprendidas entre el Jurásico superior al Terciario ( ver plano N° 2) .La columna estratigráfica regional (ver lámina N°2), identifica las formaciones Asia, Grupo Morro Solar, Formación Pamplona, Formación Atocongo, Formación Chilca y Volcánico Quilmaná entre otros, subdividido en numerosos miembros. Esta secuencia cuya edad va del Jurásico Superior al Cretáceo Inferior, esta instruida por apófisis del Batolito Andino, cuerpos, (Stocks) y diques de pórfidos dacíticos, andesitica y diabasa . A continuación describimos las formaciones geológicas:
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2.1.1.- ESTRATIGRAFIA: A.- JURASICO: GRUPO PUENTE PIEDRA: Es la unidad más antigua, Jurásico Superior a Berriasiano. Aflora en inmediaciones del área conocida como Mina Pacífico Sur y en ambas márgenes del rio Mala. Consiste de areniscas volcaniclásticas, flujos de lava de andesitas y basaltos, lutitas y en forma subordinada calizas que documentan un arco insular Jurásico activo. Corresponde a la denominada unidad de Haller, con 500 m. de espesor.
GRUPO YURA: Es una secuencia clástica – arcillosa, compuesta de limoarcillitas grises finamente estratificadas que se intercalan con areniscas finas y niveles delgados de calizas que afloran en todo el sector este y noreste de la mina. El espesor sobrepasa los 500 m. sin que se observe su base por estar truncada por las dioritas de la Unidad Patap. Estos afloramientos se interpretan como las facies de borde de la cuenca del Grupo yura que deben haber cubierto e interdigitado a las rocas volcánicas jurásicas de la costa peruana.
B.- CRETACEO. GRUPO MORRO SOLAR. Se inicia con areniscas y limoarllitas que señalan un cambio abrupto en la sedimentación y estilo tectónico. La sedimentación cretácea a lo largo y
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a través de los andes se inició por una transgresión diacrónica regional caracterizada por una unidad de areniscas ricas en cuarzo depositadas en un ambiente fluvio – deltaico a marino somero. El área de Lima con este abrupto cambio de procedencia de una secuencia derivada de un arco insular (Grupo Puente Piedra) a una secuencia derivada de un bloque continental (Grupo Morro Solar) documenta un cambio paleogeográfico importante.
FORMACION SALTO DEL FRAILE: Conformada por areniscas cuarzosas gris verdosas con intercalaciones de areniscas arcillosas y limolitas. En el área de estudio se localiza entre la quebrada Calicantro y Pampa de Casa Blanca, lado norte del Cerro Pacay y en Cerro Marqueza y parte norte del Cerro León.
FORMACION HERRADURA: Es una unidad esencialmente arcillosa que en área se localiza al sur, donde se explotan las canteras de la Compañía Minera Las Camelias y también se ha reconocido al sur del cerro león. Los afloramientos son de lutitas marrones, con pequeñas intercalaciones de areniscas limosas de cemento calcácareo.
FORMACION MARCAVILCA: Son areniscas cuarzosas grises con niveles esporádicos de limolitas arenosas. Sus afloramientos se localizan en toda la parte central del área, desde el Cerro Perico, Cerro Pacay, hasta Cerro León. Las areniscas es
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de color gris claro a blanquecinos, de grano fino a medio, con estratificación media a gruesa. Los estratos muestran estratificación cruzada planar, en artesa y sigmoidal. Las capas más gruesas tienen hasta 3 m. de potencia.
FORMACION COPARA: Formación volcano – sedimentaria definida en el sur, en la región Ica. Corresponde a la Unidad III de Haller de 1.3 a 2.5 Km. De espesor. Consiste de una compleja secuencia de basalto – andesita a andesita, brechas volcánicas, tufos, lapillis, areniscas, calizas bioclásticas y olíticas y lutitas.
FORMACION CHILCA: Caracterizada por actividad volcánica de tipo regional, que ocurrió durante el aptiano/albiano, que representa facies del arco frontal contemporáneas con los gabros y doleritas del batolito de la Costa. En los alrededores de la Mina Raúl y Condestable sus afloramientos están fuertemente disturbados por las numerosas intrusiones de stocks y diques, presentándose las mejores exposiones en Loma de Vinchos. En Cerro Perico se han levantado unos 820 m. de columna. Como se describe en la columna, la mayor parte son lavas andesíticas y andesitas basálticas vesiculares, con potencias de hasta 5 m. intercaladas con secuencia piroclásticas de tufos, arcosas, grauwacas, areniscas y alteraciones de lutitas – limo - calizas abigarradas en bancos muy delgados.
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CUATERNARIO RECIENTE: Esta conformado por segmentos no consolidados de srcen marino, eólico, coluvial y aluvial.
ROCAS INTRUSIVAS: Entre las rocas intrusivas presentes en el área de la Mina Raúl se tiene: Gabro: es una roca oscura, fanerítica, rica en ferromagnesianos, con magnetita que aflora al oeste de Loma de Vinchos, adyacente a un stodk de micro-diorita.
Pórfido dacítico: Se ha denominado así a la roca que tiene textura porfirítica co, con 35 % de cristales, con escasos cristales de feldespato potásico, más del 60% de plagioclasas y denominados “ojos de cuarzo”, constituyendo fenocristales. Se encuentra en Cerro Campana, Atocongo, Corral de Arena, intruyendo a las secuencias de lavas andesíticas amigdaloides.
Microdiorita: Se usa esta denominación cuando el tamaño de los cristales es menor a 1 mm. En una roca fanerítica oscura, con más de 90% de plagioclasas. Aflora abundantemente en los Cerros de Corral de Arena y Marquesa, donde es evidente en este último que ha sido afectado por metamorfismo, cercano ala falla Marquesa.
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Pórfido diorítico. Aflora al oeste del cerro Perico y en el Cerro Vinchos, ligado al depósito Raúl Condestable, donde representa alterado.
Diorita: Tiene una distribución similar a la microdiorita y está alterado en la vecindad de los depósitos de Raúl – Condestable.
Tonalita y Granito: Denominada Tonalita Mala, ambos afloran en los extremos Noroeste (San Marcos de la Aguada) y suroeste (Pampa Gallinero) y corresponden a la superunidad Jecuán del Batolito de la Costa. Se reconocen fácilmente por ser rocas leuco o mesocráticas de textura fanerítica. Sus afloramientos están cortadas por diques de microdiorita y micro gabro-diorita.
Diques de dolerita: Es una roca de grano medio, con textura porfirítica seriada y a veces poikilítica. Consiste de plagioclasa subhedral con augita intergranular a pikilitica, magnetita y cuarzo interticial. Esta rocas se presentan como enjambres de diques que cortan todas las unidades lito estratigráficas descritas y tienen extensión regional (decenas de Km.), por lo general tienen de rumbo NW-SE y Buzan 50° - 70° hacia el NE. En el área son muy frecuentes en los Cerros Vinchos, Lomas de Vinchos, Campana y Perico. Alrededor de ello hay un halo de epidotización de decímetros a metros.
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2.2.- ESTRATIGRAFIA DE LA MINA RAUL. UNIDAD CALICANTRO: Correlaciona en la parte inferior en forma concordante y continua con el Grupo Morro Solar y constituye la parte inferior de la Formación Pucusana. Consiste de lavas andesíticas porfiriticas con estratificación gruesa y aisladas intercalaciones de aglomerados andesíticos masivos de color verde oscuro y matriz afanítica. Tiene una potencia mayor de 430 m. En esta unidad la mineralización es diseminada y bandeada, con rellenos en las porosidades de las brechas piroclásticas con minerales de calcopirita, pirita y pirrotita.
UNIDAD APOLO: Es la unidad intermedia de la Formación Pucusana, concordante con las unidades inferiores y superiores, su contacto es transicional y continuo. Presenta notorio incremento de sedimentos (calizas, margas, areniscas y grauwacas), con estratificación delgada, desarrollo de anfibolita y ocasionales intercalaciones de piroclasticos en proporción que aumenta hacia el NE del yacimiento. En la parte alta de la sección predominan areniscas tufáceas en bancos gruesos. La potencia estimada de esta unidad es 90 m. La mineralización es diseminada y bandeada conteniendo calcopirita y pirita en los tufos aglomeráticos brechoides, donde la caja piso y techo está intercalada por flujos lávicos andesíticos y areniscas tufáceas.
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UNIDAD ACTINOLITICA: Conforma la parte superior de la Formación Pucusana y es concordante y correlaciona con la Formación Pamplona en la parte superior. Su potencia estimada es de 180 a 200 m. Está constituida mayormente por andesitas gris verdosas y verde oscuro de textura porfirítica con intercalaciones lenticulares de brechas volcánicas, con desarrollo de cristales aciculares de actinolita. Se ha reconocido seis horizontes de brechas con potencias variadas de 10 a 25 m. intercaladas con tufos areniscosos de color gris oscuro verdoso y flujos lávicos andesíticos con una seudo estratificación y espesores que varían de 12 a 13 m. La mineralización se presenta en forma diseminada y relleno en las porosidades de las brechas con contenidos de calcopirita, pirita, pirrotita, sufuros reemplazando a los anfiboles.
UNIDAD INTERMEDIA: Conforma la parte inferior de la Formación Pamplona, en su base correlaciona con la Formación Pucusana y en el tope está en contacto en forma concordante con la Unidad Polvorín. Potencia estimada 130 m. Está conformada por piroclásticos líticos, lavas andesiticas afaniticas, algunas veces con horizontes calcáreos gris negruzcos, chert crema, sucio que sirven de horizontes guías, grauwacas y tobas volcánicas en capas delgadas. La estratificación es delgada en las lutitas. La mineralización se presenta principalmente en la matriz de las brechas y en los tufos aglomeraditos y de grano fino a medio, generalmente en
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forma de pseudo estratificación. Su composición mineralógico consiste de calcopirita y pirita diseminadas y estratificadas.
UNIDAD POLVORIN: Es la unidad superior de la Formación Pamplona y correlaciona en su tope con la Formación Atocongo concordantemente. Potencia estimada 135 metros. Está compuesta por bancos gruesos de lavas andesíticas verde oscuro a negruzco y textura afanitica, la andesita se presenta alterada a clorita, lutitas y grauwacas de tonos marrones que se reconocen en su sección superior. En la parte inferior se reconoce un horizonte de brechas piroclásticas con un espesor de aproximadamente de 25 m. La mineralización consiste en mantos y diseminaciones de calcopirita, pirita y pirrotita, donde los tufos arenosos y lutitas con horizontes calcáreos conforman el techo y los piroclásticos intercalados con flujos lávicos andesíticos conforman el piso.
UNIDAD CHICHARRON. Representa a la Formación Atocongo y geológicamente sufre una discordancia con las otras formaciones superiores lo que se en evidencia que sufre una fuerte erosión y movimiento tectónico por el batolito de la costa y que luego se deposita el material cuaternario antiguo. Está conformado por tufos areniscosos, lutitas con calizas y lodositas en
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estratificaciones delgadas, areniscas, tobas. El conjunto tiene coloración marrón a gris. Potencia estimada de 190 m. La mineralización consiste en mantos definidos con minerales de calcopirita (S2CuFe), pirita (S2Fe), magnetita (Fe3O4), pirrotita (SFe), hematita (Fe2O3 y los sulfuros reemplazando a los anfiboles.
SECUENCIA VOLCANOCLASTICA POST – CHICHARRON: En la zona Sur cerca de la relavera antigua de Raúl, aflora una secuencia volcanoclástica con alteración e indicios de mineralización, tiene una potencia de 128 m. y está compuesta por una base de limolita y arenisca con tufos y lavas en el tope.
ROCAS INTRUSIVAS: Diques y sills de pórfidos andesíticos, dacíticos con rumbo NW y NE de forma irregular en toda su extensión, cortan a todas las unidades anteriores descritas produciendo una estrecha zona de metamorfismo. Por tectonismo muchos de sus contactos se presentan fallados, su mayor potencia alcanza hasta 35 m. Por otro lado también se presentan diques doleríticos con rumbo NE y NW y buzamiento subverticales, estos tienen forma alargada con espesores de hasta 15 m. estas son las estructuras más recientes.
2.3.- GEOLOGIA ESTRUCTURAL. Las
unidades
litoestratigráficas
conforman
estructuralmente
un
monoclinal con rumbo promedio Nº 25º W y buzamiento entre 30 º y 45º al
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SW, cuya potencia es mayor a 2,0 km. pliegues de algunas decenas de centímetros se aprecia ocasionalmente en la Unidad Chicharrón. La estructura monoclinal esta afectada por dos importantes sistemas de fallas locales.
Sistemas de fallas rumbo Nº25-45º E y buzamiento entre 75º y 90º
SE.
Sistemas de fallas rumbo Nº5-º10º W y buzamiento de 65º NE.
2.4.- GEOLOGIA LOCAL. El área de estudio se encuentra dentro de la secuencia
volcano
sedimentaria del Cretáceo Inferior, en la Formación Copara de la región Lima – Cañete y que incluye a las formaciones: Pamplona, Atocongo y una parte de la base de la formación Chilca (Ver plano N° 3) Además existen varios procesos geológicos relacionados a este periodo:
La deposición de secuencias relativamente potentes de sedimentos clásticos.
Una intensa actividad volcánica a lo largo del eugeosinclinal andino.
La formación y emplazamiento del Batolito de la Costa.
La primera deformación cordillerana andina de carácter regional (Plegamiento Peruano).
Un problema adicional es que el contenido faunístico peculiar de los sedimentos depositados entre el Valanginiano y el Aptiano en el eugeosinclinal andino, impide la asignación de estas formaciones a los diferentes niveles estratigráficos reconocidos internacionalmente
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y dificulta a la vez la correlación precisa de los volcanoclásticos con los sedimentos miogeosinclinales.
Concordante
y
transicional
sobre
la
secuencia
clástica
(Volcanoclástica), se inicia el ciclo de sedimentación calcárea.
2.5.- GEOLOGIA ECONOMICA. 2.5.1.-MINERALIZACION: La mineralización principalmente de cobre y fierro se encuentra en forma de vetas, mantos por reemplazamiento de capas calcáreas, así como diseminaciones y rellenos de porosidad en brechas volcánicas y tufos estratificados. Estas estructuras se encuentran mineralizados con calcopirita, bornita, pirita, pirrotita, magnetita, hematita, escapolita, calcita, cuarzo y anfiboles. Localmente se observa la presencia de molibdenita, esfalerita y galena. Los minerales económicos son la calcopirita (S2CuFe) y la bornita (S4Cu5Fe) y como subproductos de los concentrados el oro y la plata. Los mantos ocurren principalmente en las unidades Chicharrón y Apolo, con potencias de hasta 6 m. su continuidad es interrumpida por fallas e intrusiones de pórfido andesítico – dacítico y diabasa. Las diseminaciones ocurren en las Unidades Apolo, Polvorín e Intermedio y ocasionalmente en el pórfido dacítico. Algunas veces constituyen grandes cuerpos de forma irregular. Las brechas se presentan en la Unidad Actinolita y en el techo del intermedio y tienen forma y dimensiones variadas.
22
Las vetas generalmente son transversales a los mantos, tienen buzamientos subverticales y han sido reconocidas en sus rumbos entre 100 y 600 m. El relleno mineral es de tipo rosario.
2.5.2.- ZONEAMIENTO Y PARAGENESIS.Diversos estudios realizados en secciones pulidas por algunos autores (L. Montreuil. 1971, C Cánepa, E. Fodale, 1972, H Ohmoto, E. Ripley, 1974, M. Cardozo, 1975) han presentado cuadros paragenéticos, cuyos datos sumados a otros estudios anteriores nos han permitido tener una secuencia paragenética de la formación de los metales metálicos como se muestran en las figuras Nº1. El zoneamiento es vertical que esta evidenciado por los muestreos efectuados.
2.5.3.- CONTROLES DE MINERALIZACION.La distribución de la mineralización esta controlada por:
CONTROL LITOLOGICO: Dado por horizontes de caliza, tobas y brechas andesiticas y algunos derrames de igual composición. La mineralización económica se presenta a lo largo de los horizontes de volcánicos andesiticas, de brechas piroclásticas y dentro de la secuencia sedimentaria. El único control establecido en la ubicación de los cuerpos mineralizados es litográfico comprendiendo los matos, los horizontes de brechas
23
volcánicas y piroclastos, y flujos volcánicos (Unidades Actinolita, intermedio).
CONTROL ESTRUCTURAL: Relacionados a los sistemas de fallamiento pre-mineral, a los que se asocian las vetas Chilena, Argentina, Gladys, etc. Esta comprobada la presencia de profundidad hasta el nivel –180 en las diferentes vetas explotadas, según se aprecia en algunos sondajes profundos.
2.5.4.-ALTERACION. La alteración ocurre en todo el distrito, rodeando a las mineralizaciones. ésta ocurrió a manera de un metamorfismo termal, caracterizado por la presencia de mármoles calcáreos, hornfels de calcosilicatos y sericitabiotita-talco, con núcleos de anfibolitas y rocas ricas en piroxeno y granate. Las anfibolitas son rocas compuestas de tremolita,actinolita, actinolita horbléndica tschermakita y hanstingsita. Estas rocas a su vez se encuentran reemplazadas retrógradamente de manera extensa
pero
irregularmente por tremolita, actinolita, clorita y en cantidades menores prehnita, albita, apatito y silice. La alteración en general es extensa, pervasiva, pero no destruye la textura srcinal de la roca, lo cual sugiere procesos de larga duración no explosivos. Los protolitos sedimentarios muestran sus contenidos srcinales de fósiles, nódulos, fallas y texturas geopetales, en tanto que las contrapartes volcánicas preservan sus texturas tufáceas y porfirítica.
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2.6.- CARACTERISTICAS DE LA ESTRUCTURA MINERALIZADA. MANTOS: Principalmente en las unidades de Chicharrón y Apolo, se presenta como reemplazamiento de caliza y tobas volcánicas. Su potencia varía de 0.30 m. hasta 6.0 m. Su continuidad está interrumpida tanto longitudinalmente como transversalmente por fallas e intrusiones de pórfido andesitico – dacítico y diabasa.
DISEMINACIONES: Ocurre preferencia en horizontes de grauvacas y todas volcánicas de las unidades Apolo, Polvorín e intermedio y ocasionalmente en el pórfido dacítico. Se presenta como finas decisiones de Chalcopirita y Pirita, constituyendo algunas veces grandes cuerpos de forma irregular.
CUERPOS DE BRECHAS: Tienen forma y dimensión variada, ocurren como reemplazamientos localizados en niveles de brechas andesíticas de las Unidades Intermedio y Actinolitica. La mineralización se presenta como venas de hilillos anastomasados a manera de parches de chalcopirita y pirita.
VETAS : Son generalmente transversales a los mantos, tiene buzamientos subverticales y han sido reconocidos en rumbo entre 100 y 300 m. El relleno mineral es del tipo Rosario. Las vetas tienen potencias de 0,20 m a 1,20 m y en promedio 0.60 m.
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2.7.- RESEVAS MINERALES.De acuerdo a la cubicación realizada al 31 de diciembre del 2011, se tiene reservas minerales indicadas que ascienden a 2’607,886 TM con ley de 1.70 % de Cu y 3’805,232 con ley de 1.87 % de Cu, que hacen un total de 6’421,118 TM con una ley promedio de 1.80 % de Cu y cuya
contribución de las diversas estructuras mineralizadas a su vez se muestran en el cuadro N° 2.7
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CAPITULO III
ESTUDIO COMPARATIVO DE CONSTRUCCION DE CHIMENEA POR
METODO
CONVENCIONAL
VS
MECANIZADA
CON
PLATAFORMA TREPADORA ALIMAK.
3.1.- GEOMECÁNICA DEL Y ACIMIENTO. 3.1.1.- MAPEOS GEOMECANICOS. Para la caracterización de la masa rocosa del área de estudio se registraron datos a partir de mapeos geomecánicos de campo, en exposiciones rocosas de las labores mineras subterráneas y en testigos de las perforaciones diamantinas.
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En las exposiciones rocosas de las labores subterráneas, el mapeo geomecánico se llevo a cabo utilizando el “método directo por celdas de detalle”. Mediante este método se realizaron mediciones sistemáticas de
las discontinuidades presentes en una estación de medición, representada por tramo de extensión variable de la roca expuesta.
3.1.2.- ASPECTOS LITOLOGICOS. De acuerdo a los mapeos geomecánicos se tiene que en el área de la mina donde se construirá las chimeneas, se presentan rocas volcánico sedimentarias conformadas por lavas andesíticas, tufos, aglomerados y brechas piroclásticas. Cortando a esta rocas se observa la presencia de rocas intrusivas constituidas por diques de pórfidos dacíticos – andesíticos y en menor extensión por diques doleríticos. La orientación de estas estructuras es concordante con la orientación de las unidades litoestratigráficas N25° - 30°W, 30° - 40° SW.
3.1.3.- DISTRIBUCION DE DISCONTINUIDADES. Para establecer las características de la distribución de discontinuidades tanto mayores como menores, el procesamiento de los datos orientacionales se realizó mediante técnicas de proyección estereográfica utilizando el programa de computo DIPS, como puede apreciarse en las gráficas siguientes:
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3.1.4.- ESTRUCTURAS EN GENERAL. De acuerdo a los resultados del análisis se ha determinado dos sistemas típicos de discontinuidades estructurales: SISTEMA 1: es la más importante y dominante, conformada principalmente por diaclasas y fallas. Tiene dirección de buzamiento promedio de de 132° y buzamiento promedio de 77°. Expresado en rumbo y buzamiento: N 42°E y 77° SE. SISTEMA 2: Sigue en importancia, conformada mayormente por diaclasas y en menor grado por fallas. Tiene dirección de buzamiento promedio de W.
3.1.5.- EVALUACION GEOMECANICO. En general el comportamiento geomecánico de la mina, considerando la litología y la presencia de discontinuidades sobre ella y aplicando los sistemas de clasificación de Bieniawski, Bartón, se tiene. Clasificación de la masa rocosa - Resumen de resultados. Tipo de roca
Rango RMR
Promedio RMR
Promedio Q
Calidad de la masa rocosa según RMR
Lava andesítica
51-68
63
8.26
Buena
Pórfido dacítico andesítico
49-67
58
4.74
Regular a Buena
Tufos Brechas
39-63 34-64
55 49
3.39 1.74
Regular a Buena Regular
Zonificación geomecánica de la masa rocosa - Resumen de resultados. Zona o dominio Geomecánico A
B C D
Tipo de roca
Promedio RMR
Clase de Roca
Calidad de la masa rocosa según RMR
Lava andesítica
63 58 55 49
II III-II III-II III
Buena Regular a Buena Regular a Buena Regular
Pórfido dacítico andesítico
Tufos Brechas
Cuadro. “Zonificación geomecánica de la masa rocosa.”
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La caracterización de la masa rocosa del tramo longitudinal donde se construirá la chimenea se realizó en base al mapeo geomecánico, y datos de pruebas de laboratorio hechos de las muestras rocosas del tramo de la chimenea, obteniéndose el siguiente resultado: CLASIFICACION DE LA MASA ROCOSA EN EL AREA DE LA CHIMENEA A CONSTRUIRSE TRAMO 0 a 30 m. 0 a 30 m. 30 a 50 m. 30 a 50 m
ROCA Pórfido dacítico Mineral Lava andesitica Mineral
RQD
RMR
Q
CLASE
80 60 85 77
70 67 75 65
20 8 25 15
II III II II
CALIDAD ROCA Buena Regular Buena Buena
De acuerdo a estas informaciones geomecánicas, se concluye que toda la chimenea atraviesa dos tipos de calidades de roca.
3.2.- OBJETO DE CONSTRUCCIÓN DE CHIMENEAS. Las chimeneas son labores verticales que se construyen en las minas subterráneas con la siguiente finalidad:
Poder delimitar el tajeo de explotación.
Servir como labor para la ventilación.
Servir para el paso del relleno detrítico hacia el tajeo. Servir como chimenea de servicio; camino, pase de tubos de aire comprimido, agua, etc.
Constituir una labor de exploración de la mineralización encima de un nivel.
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3.3.-TIPOS DE CHIMENEAS. Los tipos de chimeneas pueden ser: a.- Según su forma:
Circulares. Cuadradas. Rectangulares.
b.- Según su sección:
Simple. Sección de 4’ x 4’
Doble: sección de 4’ x 8’
Triple: sección de 4’ x 12’
c.- Según su longitud:
Cortas: hasta 50 m. Largas: de 51 a 100 m.
De gran longitud: > de 100 m.
3.4.- MÉTODOS DE CONSTRUCCIÓN DE CHIMENEAS. Los métodos de construcción de chimeneas generalmente están relacionados al sistema de minado convencional y/o mecanizado. En base a estas consideraciones se tiene: Método convencional de construcción: realizado con puntales de
avance, plataforma de madera y máquina perforadora stoper.
Método mecanizado de construcción. En este caso la construcción de una chimenea puede realizarse con: plataforma trepadora y con equipo Raise Borer.
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3.5.- MÉTODO CONVENCIONAL DE CONSTRUCCIÓN. Se da esta denominación cuando la construcción se efectúa colocando puntales de línea de avance sobre el cual se tienden tablas que sirven de plataforma. En este caso se utiliza para la perforación una sola máquina neumática stoper, barrenos integrales de 6 pies y brocas de hasta 40 mm. de diámetro. La longitud de la chimenea en promedio es de 50 m. pudiéndose construir chimeneas de mayor longitud pero deberán ser mellizas por razones de seguridad. Por otro lado la sección es
simple o doble, generalmente sobre
estructura mineralizada y su inclinación puede ser vertical o inclinada. El suministro de aire comprimido es con mangueras de hasta 30 m. de 1” de diámetro y cuando la altura o lon gitud de la chimenea supera los 30 m. se instala tuberias de 1” El suministro de agua es con manguera de ½” de diámetro de longitud
de hasta 30 m. y cuando la longitud de la chimenea es mayor también se instala tuberias de ½”.
Los tubos de aire y agua son protegidos con tablas contra el golpe que puedan sufrir por las rocas producto de la voladura. La manguera de aire se deja protegido a 5.0 m. del tope de la chimenea a fin de poder ventilar luego de realizado el disparo. Cuando no se tiene agua suficiente para la perforación y/o la presión no es suficiente se utiliza botellas de agua, que son recipientes metálicos ubicados en la galería, donde se llena de agua y luego se conecta la manguera de aire comprimido para impulsar hasta la perforadora
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3.5.1.- DISEÑO DE CHIMENEA. La Chimenea a levantarse mediante el método convencional se diseña considerando los siguientes parámetros:
Longitud. Sección. Buzamiento de la veta y/o inclinación deseada. Tipo de roca.
Para el presente estudio la chimenea tendrá una sección de 4’ x 8’ (1.20 m. x 2.40 m), es decir una chimenea doble y tendrá una longitud máxima de 50 m. La chimenea en este caso servirá como camino y echadero, por lo tanto de dividirá en dos partes mediante entablado como puede verse en la lámina N° 3.
3.5.2.- ALTURAS MAXIMAS DE CONSTRUCCION DE CHIMENEAS. Las alturas máximas de construcción de chimeneas está determinado por varios factores que limitan, siendo estas:
CHIMENEA CONVENCIONAL: De acuerdo al Reglamento de Seguridad y Salud Ocupacional en Minería (DS N° 055). Artículo 258° dice que la perforación de chimeneas convencionales de más de 20 m. de longitud deberá hacerse utilizando dos compartimientos independientes: uno para el tránsito del personal y otro como echadero. Se exceptúan las chimeneas preparadas por medios mecánicos.
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Para el caso de chimeneas desarrolladas en “H”, el procedimiento debe
hacerse comunicándose cada 20 metros. Para dar cumplimiento la chimenea por método convencional en general es hasta 50 m de longitud. Para longitudes mayores el método resulta costoso y de bajo rendimiento, además del mantenimiento constante del entablado en el lado del echadero. Para mayores longitudes a 50 m. y que alcancen los 100 m. se suele levantar chimeneas mellizas (Chimeneas en H), que son chimeneas simples de un compartimiento, separadas de 10 a 15 m. y que se comunican cada 20 m. mediante un subnivel. En este caso una de las chimeneas sirve como camino y el otro como echadero y para avanzar el camino hacia el subnivel se coloca tapón o ramfla y la carga del disparo es limpiado por el subnivel hacia el echadero.
CHIMENEA MECANIZADA: La construcción de chimeneas mediante métodos convencionales alcanza longitudes mayores a los 100 m. En el caso de chimeneas a construirse con la plataforma trepadora alimak las longitudes están limitadas por el tipo de impulsión usado por la máquina: Plataforma trepadora impulsado por propulsión neumática = 200 m. Plataforma trepadora impulsado por propulsión eléctrica = 1,000 m. Plataforma trepadora impulsado por propulsión diesel-Hidráulica = más de 1,000 metros
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Para la plataforma trepadora neumática, el aire comprimido es recibido a través de una manguera. Un carrete de enrollado automático enrolla la manguera durante el descenso. La plataforma de propulsión eléctrica recibe la corriente a través de un cable de diseño especial, que además tiene cables de acero para soportar su peso. La plataforma trepadora de propulsión Diesel – Hidraulica no requiere de cable ni manguera colgante. Es usada para chimeneas extremadamente largas.
3.5.3.- PERFORACIÓN - VOLADURA. La chimenea es perforada con perforadora neumática stoper, usando barrenos de 6 pies de longitud y diámetro de 38 mm. Tratándose de roca dura, el trazo de perforación es el corte quemado y cuya malla obedece al siguiente cálculo:
a) CALCULO TEORICO DEL NUMERO DE TALADROS Nt = P/dt + ( C x S) Donde : P = perímetro de la sección se obtiene con la fórmula: P = ( S) 0.5 x 4 S= Sección de la chimenea a excavarse es 1.20 x 2.40 m. = 2.88m² Dt = Espaciamiento de los taladros del perímetro que varía de: Dt
Tipo de roca
0.50 a 0.55
Roca dura
0.60 a 0.65
Roca intermedia
0.70 a 0.75
Roca suave
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C = Coeficiente o factor de roca que varía de: Coeficiente C 2.0
Tipo de roca Roca dura Roca intermedia
1.5 Roca suave 1.0
Para roca dura: P = ( 2.88)0.5 x 4 = 6.79 m. Dt = 0.50 C = 2.0 Nt = ( 6.79) + ( 2 x 2.88) = 20 taladros 0.50 Mas 10% taladro contorno = 2 taladros Nt = 22 taladros + 1 alivio = 23 Cálculo del factor de carga: En la lámina N° 4 se muestra la malla de perforación a emplearse en la chimenea doble convencional. Tipo de roca
Factor :
Kg/m³
Muy difíciles
1.50 a 1.80
Difíciles
1.30 a 1.50
Fáciles
1.10 a 1.30
Muy fáciles
1.0 a 1.20
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Fc = 1.75 kg/ m3. Cantidad de carga para un disparo (Qc): Volumen = 2.88 m. x 1.80 m = 5.18 m³ Qt = 1.80 Kg/m³ x 5.18 m³ = 9.32 Kg Cantidad de carga por taladro: Qp = 9.32 Kg = 0.42 Kg 22 tal Cantidad de cartuchos: Peso cartucho = 0.090 Kg N° de cartuchos/tal promedio. = 0.42 = 4.77 = 5 cart. 0.09 CUADRO DE DISTRIBUCION DE EXPLOSIVOS:
PARA ROCA DURA Nomenclatura Fanel
N° Cart/Tal. Taladros N° 65%x7/8”x7”
Alivio Corte
Total Kg Dinamita
1 1R
6
4
2.16
Primera Ayuda
2R
5
4
1.80
Segunda Ayuda
3R
4
4
1.44
Taladros laterales.
4R
4
2
0.72
Taladros contorno
5R
3
12
3.24
23
9.36
Total
Para la iniciación se empleará cordón detonante 3P más guía de seguridad y fulminante N° 6
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3.5.4.- LIMPIEZA. El material volado cae hacia el buzón por el lado de la chimenea que sirve como echadero y que previamente está entablado. Del buzón el material es descargado a los carros mineros para su traslado hacia superficie y/o sirve como relleno detrítico, dependiendo del contenido metálico puesto que la chimenea de doble compartimiento se construye sobre veta.
3.5.5.- SOSTENIMIENTO. Para el avance de la chimenea se coloca puntales en línea que a su vez sirve de sostenimiento, en caso de encontrarse roca incompetente se sostendrá con cuadros completos, toda la sección de la chimenea.
3.5.6.- VENTILACION. La chimenea luego del disparo se ventilará mediante aire comprimido, para cuyo efecto la manguera de aire se dejará a 5 m. del tope y luego del encendido de los taladros cargados se abrirá la válvula respectiva.
3.5.7.- EQUIPO. El equipo de perforación consta de una máquina perforadora stoper y barrenos integrales de 3 y 6 piés, además se tendrá las respectivas mangueras de aire de 1” de diámetro y de agua de ½” de diámetro.
La perforadora antes de la voladura se trasladará debajo de la ramfla para evitar que sea dañado por el disparo. Para la colocación de puntales se dispondrá de una patilladora neumática y que será operado por el maestro perforista.
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3.5.8.- PERSONAL. El personal que operará en la chimenea de doble compartimiento estará conformado por: Ocupación
Cantidad.
Maestro perforista Ayudante perforista
01 01
Capataz
01
Total=
03
3.5.9.- RENDIMIENTOS. Los rendimientos obtenidos en el avance de la chimenea mediante el método convencional es el siguiente: Longitud de perforación = 1.80 m. Longitud real de avance/disparo = 1.74 m. Eficiencia de la voladura = 1.74 = 95% 1.80 Factor de carga = Kg de explosivo/volumen de roca volada. = 9.32 Kg = 1.86 Kg/m³ 5.01 m³ Factor de potencia = Kg de explosivo/Tonelaje volado. Tonelaje volado = 5.01 m³ x 2.7 TM/m³ = 13.53 TM Factor de potencia = 9.32 Kg = 0.69 Kg/TM 13.53 TM
3.5.10.- COSTO UNITARIO DE CONSTRUCCIÓN El costo unitario de construcción de la chimenea doble mediante el sistema convencional, se detalla en el cuadro N° 3.5.10
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CUADRO N° 3.5.10 COSTO UNITARIO DE EXCAVACION CHIMENEA 1.20 X 2.40 M. EN ROCA TIPO I DESCRIPCION 1.- MANO DE OBRA: Maestro perforista Ayudante perforista Maestro enmaderador Ayudante enmaderador Bodeguero Capatáz Leyes sociales (65%)
UNIDAD
CANTIDAD
PRECIO US$
PARCIAL US$
TOTAL US$
HH HH HH HH HH HH
8 8 4 4 1 2
2.80 2.00 2.80 2.00 1.50 3.00
22.40 16.00 11.20 8.00 1.50 6.00 42.32
107.42
2.-BARRENOS Y BROCAS:: Barreno de perforación de 3 pies Barreno de perforación de 6 pies
M M
39.60 39.60
0.18 0.24
7.13 9.50
16.63
3.-EXPLOSIVOS Y ACCESORIOS Dinamita de 60% Faneles con microretardo Cordón detoante 3P Guia Fulminante N° 6
KG Pieza M M U
9.00 18.00 4.60 2.00 1.00
1.90 1.28 0.15 0.10 0.12
17.10 23.04 0.69 0.20 0.12
41.15
HM HM M M HM
8.00 2.00 1.80 1.80 4.00
10.00 3.00 0.15 0.10 30.00
80.00 6.00 0.27 0.18 120.00
206.45
M M M
7.20 8.00 1.00
5.00 6.00 20.00
36.00 48.00 20.00
104.00
Tarea
1.00
0.90
0.90
Tarea %MO
1.00 5.00
2.90 5.37
2.90 26.85
5.-EQUIPO DE PERFORACION: Máquina perforadora Stoker Máquina patilladora Manguera jebe 1" Manguera jebe 1/2" Compresora neumática de 1,000 CFM 6.- SOSTENIMIENTO: Puntal de madera de 6" Tablas de 2" x 6" Escaleras de madera 7.- OTROS: Implementos de seguridad personal Lámparas mineras Herramientas manuales TOTAL Metros de avance/disparo COSTO POR METRO
30.65 506.30 1.74 290.98
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3.6.- MÉTODO MECANIZADO DE CONSTRUCCIÓN CON PLATAFORMA ALIMAK. 3.6.1.- CONSIDERACIONES EN LA ELECCION DEL EQUIPO ALIMAK PARA CHIMENEAS. En la elección de la plataforma Alimak a emplearse en la construcción de chimeneas, se debe tener en cuenta las siguientes consideraciones: a.- Caracterización del macizo rocoso, para lo cual el macizo debe tener un RMR de 50, RQD de 60 y un Q de 6 que corresponde a una calidad de macizo rocoso de regular a buena. b.- La chimenea debe construirse en rocas de caja y ser específico que en este caso es una chimenea para ore pass. c.- La sección mínima para este tipo de chimenea será de 2.40 x 2.40 m. y el modelo será. d.- La longitud mínima de la chimenea debe ser de 50 m. e.-La inclinación recomendable de la chimenea, puede variar de 60° a 90° Por otro lado las ventajas y desventajas que ofrece el uso de una plataforma trepadora Alimak son: VENTAJAS:
Se puede usar para chimeneas de pequeña a gran longitud y con cualquier inclinación
Es posible cambiar la inclinación de las chimeneas mediante el uso de carriles curvos.
La preparación de inicial del área de trabajo es muy reducida.
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Se puede construir chimeneas con diferentes secciones cambiando las plataformas, siendo posible excavar secciones de 3 m² a 20 m².
DESVENTAJAS:
Requiere mano de obra especializada. Al realizar el desmontaje ya no se pueden recuperar algunos de sus componentes. Cuando se ejecuta chimeneas de gran longitud se tiene problemas con los servicios como caída de tensión, baja presión de agua y aire etc
3.6.2.-CARACTERÍSTICAS DE LA PLATAFORMA ALIMAK. La máquina Alimak es una plataforma/jaula que sube la chimenea por una cremallera empernada a la pared y debido a su gran flexibilidad, economía y velocidad se utiliza para la excavación de chimeneas y piques. Este equipo está especialmente diseñado para la construcción de chimeneas desde 90° hasta 65°, los cuales pueden ser con sistema neumático, eléctrico o diesel. En la minería subterránea, actualmente la plataforma Alimak, se ha convertido en un equipo muy usado, especialmente donde no existe ningún nivel de acceso superior, además tiene varias aplicaciones. Para la construcción de la chimenea propuesta y de acuerdo a sus características, se ha elegido una plataforma trepadora Alimak, modelo STH-5E de propulsión eléctrica, que consta de dos unidades propulsoras
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con un motor eléctrico cada una. La plataforma descenderá por gravedad y las características de este modelo son: CARACTERISTICAS PLATAFORMA TREPADORA ELECTRICA ALIMAK MODELO STH – 5E
1.- Area aproximada de chimenea vertical 2.- Area máxima aproximada de chimenea inclinada a 45° 3.- Altura máxima de excavación 4.- Longitud máxima de excavación 5.- Velocidad ascendente a 50 ciclos 6.- Velocidad ascendente a 60 ciclos 7.- Velocidad de descenso por gravedad 8.- Capacidad del motor 9.- Cable eléctrico especial
7 m² 10 m² 400 m. 900 m. 0.3 m/s (18m/min) 0.36m/s (21.6 m/min) 0.4 - 0.5 m/s (25-30m/min) 7.5 Kw 3 x 10 + 3 x 1.5+2
DESCRIPCION DE LAS PARTES. Unidad propulsora: con piñones engranados a la cremallera de linterna del carril guía la propulsión que en este caso es mediante accionamiento eléctrico. Un elemento importante es el freno centrífugo que limita la velocidad de la plataforma trepadora en descenso por gravedad.
Armazón: compuesto por conjunto de rodillos y dispositivos de seguridad que automáticamente frena a la trepadora si la velocidad de descenso excede el límite predeterminado de seguridad.
Plataforma de trabajo: permite a los trabajadores realizar el armado del carril, perforar, cargar, emparejar.
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Tambor de enrollamiento: es automática de manguera o cable que funciona cuando la trepadora asciende o desciende.
Válvula múltiple: comprende al agua y aire que suministra estos servicios para las perforadoras.
Bomba de alta presión: está compuesta por un sistema de pistones que es accionada por una polea que bombea el agua cuando la presión disminuye o cuando la altura es mayor,
Trepador de servicio: Siempre se debe tener operativo este sistema que es de emergencia y sobre todo para brindar apoyo al trepador principal.
Cabezal de perforación: es un sistema de almacenamiento de agua y aire de donde parte para la conexión de agua y aire a la perforadora Stoker durante la perforación.
Cabezal de disparo: es un sistema de protección que se coloca al fginal del carril con el objetivo de protegerlo.
Carriles guías: comprende:
Carriles rectos de 2 m. cada uno. Carril de servicio. Carriles curvos de 8 y 25 grados. Topes o ángulos.
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Espaciadores de 10, 20, 30 cm. Pernos de expansión.
Pernos de ¾ x 5” galvanizados.
Pernos de ¾ x 3 ½” galvanizados.
Pernos de ¾ x 2 ¼” galvanizados. Tuercas de ¾”.
COMPONENTES ADICIONALES; Frenos de la plataforma trepadora: consiste de un sistema de zapatas que al accionar actúan sobre la transmisión del motor para poder controlar su velocidad. Normalmente posee 3 sistemas de frenos independientes, el equipo de accionamiento esta provisto de un freno de mando y un freno para descenso por gravedad. Finalmente hay un paracaídas que se activa automáticamente cuando la velocidad sobrepasa el límite establecido.
Radios: es un medio de comunicación entre el personal que está en la plataforma principal y la cámara de montaje.
Tablero de control: este sistema debe de instalarse cerca de la plataforma trepadora, comprende mandos para la conexión y desconexión de la corriente principal.
Regulador automático de tensión: al realizar la excavación resulta difícil de obtener la tensión suficiente para el motor eléctrico debido a la caída
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de tensión que existe en toda la longitud del cable. Esto puede causar problemas de arranque contra la tensión elevada en el arranque del motor, por esta razón es necesario tener una elevada tensión y luego reducirlo después para no perjudicar al motor.
3.6.3..- DISEÑO DE CHIMENEA. 3.6.3.1.- UBICACIÓN DE LA CHIMENEA. La chimenea a construirse es la CH-4340, de 2.40 x 2.40 m. ubicado en el nivel -20 de la veta cuyo objetivo es servir como echadero - camino para la explotación del tajeo.
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3.6.3.2.- DISEÑO DE CAMARA PARA EL ALIMAK. La construcción de una chimenea mediante la Plataforma Trepadora Alimak se debe hacer todo un diseño y que debe contar con una infraestructura de instalación, desplazamiento de personal y recepción de la carga en la base de la chimenea. El diseño de la cámara se realiza de acuerdo al manual de operaciones de la plataforma trepadora y según los modelos que se empleará, que para nuestro caso es….
Las cámaras pueden diseñarse y construirse en una galería o crucero o en un subnivel. Las cámaras serán independientes y servirán para el tránsito del personal y para la limpieza de la carga producto de la voladura de la chimenea mediante un scoop.
3.6.3.3.- CALCULO DE COMPONENTES PARA LA EJECUCION DE LA CHIMENEA CON ALIMAK. DATOS: Labor
: Ch-4040
Sección
: 2.4 x 2.4 m.
Tipo de roca
: M/F
Longitud de la chimenea
: 50 m.
Inclinación de la chimenea : 70°
a).- Numero de carriles de 2 m. N° de carriles = Lch – Lcc – Cantidad de carril de seguridad x Lcs 2 m.
47
Donde: Lch = longitud de la chimenea = 50 m. Lcc = Longitud del carril curvo = 2 m. Lcs = longitud del carril de seguridad = 2 m. Cantidad de carril de seguridad = para este caso se usarán 2 carriles del seguridad que estarán instalados de la siguiente forma, el primero será después del carril curvo y el segundo estará instalado en la parte intermedia de la chimenea. N° de carriles = 50 – 2 – 2 x 2 = 22 2
b.- Cantidad de orines: Como son 22 carriles, va existir 21 uniones de carril a carril, en cada unión ingresa 4 orines. Por lo tanto: = 4 orines x 21 uniones + 4 orines x 2 uniones de carril de servicio = 92 Carril carril Considerando imprevistos la cantidad de orines es = 100
c.- Cálculo de la cantidad de pernos galvanizados de ¾” x 5” Es para realizar el anclaje entre la unión de carriles rectos de 2 m. Para el carril de seguridad que son: = 8 pernos/unión x 2 uniones en carril de seguridad = 16 Para carril de 2 m. = 4 pernos /unión x 21 uniones = 84 Total = 100 Considerando imprevistos un 10 % La cantidad total de pernos de ¾” x 5” = 110
48
d.- Cálculo de la canti dad de pernos galvanizados de 3/4” x 3”: Es para efectuar el anclaje de los pernos de expansión y los ángulos, el total es de 22 uniones e ingresa 2 pernos por cada unión: = 2 pernos/unión x 22 uniones = 44 pernos Considerando imprevistos del 10%, la cantidad total de pernos de ¾” x 3 es 48.
e.- Cálculo de la cantidad de pernos galvanizados de 3 /4” x 2” : Es para anclar la unión entre espaciadores en cada unión entra un promedio de 6 pernos. = 6 pernos/unión x 22 uniones = 132 pernos Considerando imprevistos del 10%, la cantidad total de pernos de ¾” x 3 es 145.
f.- Resumen de componentes. Número de carriles rectos de 2 m.
= 22
Numero de carriles de seguridad
=2
Cantidad de orines
= 100
Cantidad de pernos galvanizados de ¾” x 5
= 110
Cantidad de pernos galvanizados de ¾” x 3” = 48 Cantidad de pernos galvanizados de ¾” x 2”
= 145
Cantidad de ángulos
=
Cantidad de pernos de expansión
=
Cantidad de carretes
= 2 (tambor principal + 1 (tambor auxiliar)
Longitud de cable de alimentación
= 125 m. (tambor principal y otra T. auxiliar)
49
3.6.3.4.- TRABAJOS PREVIOS. 3.6.3.4.1.- EXCAVACIÓN DE LA CÁMARA. Las cámaras se construirán sobre una galería, una servirá para el tránsito de personal y la otra para la limpieza de la carga con el scoop. La forma y dimensiones de las cámaras se detallan en página siguiente. EXCAVACION PARA TREPADORA ALIMAK Las dimensiones debajo mencionadas son las mismas. El descombro de las roca volada se llevara desde el costado, caso de tener que emplear otro sistema de descombrar, ello deberá de planearse antes de iniciar la instalación. La trepadora deberá poder pasar roca volada antes sobre de quela comience la operación de limpieza de escombros. IMPORTANTE! Debido a los peligros de la roca cayente, esta prohibido el paso por debajo de la chimenea excavada. Se excavara un desvió entre las galeras horizontales para transito del personal.
50
Trepadora STH-5LL Alicab-5l STH-5EE Alicab-5E STH-5DD Alicab-5D
Dim. A m 14.5 14.5 14.5
B Dependiendo de la altura de la chimenea y de cómo efectuar la limpieza de escombros.
C Dependiendo de las dimensiones de la chimenea, y sistema de limpieza. Min.3.5 m
3.6.3.4.1.- INSTALACIÓN DE LA PLATAFORMA ALIMAK. La instalación de la plataforma trepadora Alimak está referido a su ensamblado en la cámara y chimenea y que comprende las siguientes partes:
Componentes y sus designaciones Unidades propulsoras Instalación de la trepadora en el carril guía Sistema de aire STH-5L Sistema de aire STH-5ll Instalación del techo protector de la operación neumática Ensamblado bajo techo de poca altura Instalación de los motores Diesel, hidráulico o eléctrico Palanca de freno para STH-5EE y STH-5DD Mando de operaciones de la STH-5D/DD Diagramas de conjunto para conexión de aire, agua y electricidad Instalación de la central múltiple de aire y agua Instalación de la bomba de alta presión Instalación del tambor para cable Instalación del equipo eléctrico para STH-5E/EE Instilación del equipo eléctrico en la jaula STH-5E/EE Fijación del cable eléctrico STH-5E/EE
51
Instalación del equipo de comunicación.
3.6.4.- SECUENCIA OPERACIONAL. La construcción de la chimenea mediante la plataforma
trepadora
Alimak, netamente comprende: subida de la plataforma, perforación, descenso de la plataforma, voladura, ventilación, los cuales pueden observarse en la figura siguiente, sin embargo la limpieza es también una etapa importante dentro de la construcción.
Alimak
3.6.4.1.- PERFORACIÓN DE LA CHIMENEA. Instalado la plataforma se da inicio con la perforación de la chimenea mediante máquina stoper. El trazo que se emplea es el corte quemado con 2 ó 3 taladros de alivio y la longitud de perforación de 6 pies, diámetro de 40 mm. Como puede apreciarse en la lámina N° 4, donde para una
52
sección de 2.40 m. x 2.40 m. y roca con un RMR de 65, se tiene perforado 35 taladros. En esta etapa se evaluará la calidad de roca desde el punto de vista geomecánico, para realizar el sostenimiento puntual o sistemático con pernos helicoidales o splits set.
a) CALCULO TEORICO DEL NUMERO DE TALADROS Nt = P/dt + ( C x S) Donde : P = perímetro de la sección se obtiene con la fórmula: P = ( S) 0.5 x 4 S= sección de la chimenea a excavarse es 2.40 x 2.40 m. = 5.76 m² Dt = Espaciamiento de los taladros del perímetro que varía de: Dt
Tipo de roca
0.50 a 0.55
Roca dura
0.60 a 0.65
Roca intermedia
0.70 a 0.75
Roca suave
C = Coeficiente o factor de roca que varía de: Coeficiente C 2.0
Tipo de roca Roca dura Roca intermedia
1.5 Roca suave 1.0
53
Para roca dura: P = ( 5.76)0.5 x 4 = 9.60 m. Dt = 0.50 C = 2.0 Nt = ( 9.60) + ( 2 x 5.76) = 31 taladros 0.50 Nt = 31 taladros + 4 alivio = 35 taladros. Cálculo del factor de carga: Tipo de roca
Factor :
Kg/m³
Muy difíciles
1.50 a 1.80
Difíciles
1.30 a 1.50
Fáciles
1.10 a 1.30
Muy fáciles
1.0 a 1.20
Fc = 1.80 kg/ m3. Cantidad de carga para un disparo (Qc): Volumen = 5.76 m² x 2.20 m = 12.67 m³ Qt = 1.80 Kg/m³ x 12.67 m³ = 22.81 Kg Cantidad de carga por taladro: Qp = 22.81 Kg = 0.74 Kg 31 tal Cantidad de cartuchos: Peso cartucho = 0.090 Kg N° de cartuchos/tal promedio. = 0.74 = 8.22 = 8 cart.. 0.09
54
CUADRO DE DISTRIBUCION DE EXPLOSIVOS:
PARA ROCA DURA Nomenclatura Fanel
N° Cart/Tal.
Alivio Corte
N°
65%x7/8”x7” Taladros
Total Kg Dinamita
4 1R
10
3
2.70
Primera Ayuda
2R
9
4
3.24
Segunda Ayuda
3R
8
4
2.88
Taladros laterales 1ra.
4R
8
6
4.32
8
2
1.44
7
12
7.56
Taladros laterales 2da. Taladros Periféricos
6R
Total
35
22.14
Para la iniciación se empleará cordón detonante 3P más guía de seguridad y fulminante N° 6 En la lámina N° 5 se muestra la malla de perforación a aplicarse en la chimenea a construirse con la plataforma Alimak.
3.6.4.2.- VOLADURA. Los taladros perforados se cargarán con dinamita de 60% tanto en el corte como en el resto de la columna, cuya distribución se aprecia en el cuadro siguiente. Como accesorio para la voladura se empleará fanel de periodo corto y para el encendido de todos los taladros cordón detonante 3P.
55
Para iniciar el cordón detonante y por razones de seguridad, se utilizará fulminante eléctrico conectado a un cable cuya longitud será igual al de la chimenea que se va excavando y encendido desde la parte inferior en forma automática.
3.6.4.3.- DESCENSO DEL EQUIPO ALIMAK. Antes que se efectúe la voladura, la plataforma Alimak debe bajarse solo por gravedad (puesto que la corriente eléctrica ha sido cortada), para lo cual la velocidad está limitado por los frenos centrífugo superior e inferior (velocidad de descenso de 18 m./min), además del freno de mano y un freno de pie. También cuenta con el sistema de seguridad GA-5 que es el paracaídas, algo similar a las leonas en las jaulas de un pique. Como medida de seguridad, el operador antes de descender la plataforma
debe
revisar
todos
los
accesorios
como:
fijación,
contracorredera y reajuste del dispositivo de seguridad, piñones, correderas, juntas, frenos, equipo telefónico. Durante el descenso revisar el carril guía y verificar que la plataforma no se atore con el muro de roca.
3.6.4.4.- VENTILACIÓN. Después de cada disparo, se ventilará la chimenea con aire comprimido y agua, soltando desde la válvula múltiple y en la salida existe el cabezal de disparo que tiene la función de expandir. El tiempo de ventilación debe ser como mínimo de 20 minutos.
56
3.6.4.5.- LIMPIEZA. El material producto de la voladura de la chimenea, se deposita en la cámara de almacenamiento cuya fragmentación es variado y la limpieza es efectuado mediante un scoop de 3.5 yd³.
3.6.4.6.- DESMONTAJE. Concluida la ejecución de la chimenea, se realiza un chequeo minucioso en lo que respecta a seguridad y se inicia la recuperación de los carriles de la parte superior, todo en forma descendente y la integridad de las partes es recuperable y se vuelve a utilizar en una próxima chimenea, además se debe verificar algunas piezas que tengan cierto deterioro para su reparación y darle de baja.
3.6.4.7.- PERSONAL. La cantidad de personal requerido para la operación de la plataforma Alimak es el siguiente: Ocupación
Cantidad
Operador alimak
1
Perforista
1
Valvulero
1
Total
3
57
3.6.4.8.- RENDIMIENTOS.
EFICIENCIA DE PERFORACION: Es la comparación entre la longitud total del barreno y la longitud promedio del taladro que está expresado en porcentaje. Eficiencia perforación = LPT x 100 LTB LTB = 2.40 m. LPT = 2.20 m. Eficiencia perforación = 2.20 x 100 = 91.67% 2.40 EFICIENCIA VOLADURA: Está expresado entre la longitud promedio del taladro y el avance real obtenido, también expresado en porcentaje. Eficiencia voladura = AR x100 LPT AR = 2.00 m. LPT = 2.20 Eficiencia voladura = 2.00 m x 100 = 90.91% 2.20 FATOR DE CARGA: viene a ser el consumo de explosivo por 1 metro de avance real. Explosivo utilizado = 492 cart/disparo. X 0.12 kg/cart. = 59 Kg de explosivo. Factor de carga = 59 Kg de explosivo = 19.50 Kg/m. 2.00 de avance
58
PRODUCTIVIDAD: es el resultado del avance real obtenido por el número de tareas que realizó el personal. Productividad = 2.00 m = 0.67 m./ tarea 3 tareas
3.6.4.9.-COSTO UNITARIO DE CONSTRUCCIÓN. El costo de construcción de la chimenea de 2.40 m. x 2.40 m. de sección construido con la plataforma trepadora Alimak se detalla en el cuadro N° 3.6.4.9.
59
CUADRO N° 3.6.4.9 COSTO DE CONSTRUCCION CHIMENEA DE 2.40 X 2.40 METROS CON ALIMAK DESCRIPCION 1.- MANO DE OBRA: Lider alimak Operario Alimak Valvulero Alimak Mecánico Bodeguero Leyes sociales 65%
UNIDAD CANTIDAD HH HH HH HH HH
6.00 6.00 6.00 2.00 3.00
PRECIO US $ 8.00 4.60 4.00 4.10 3.50
PARCIAL US $
TOTAL US $
48.00 27.60 24.00 8.20 10.50 118.30
236.60
2.-EQUIPO DE PERFORACION: Barra cónica de 2" Barra conica de 4" Barra conica de 6" Barra conica de 8" Broca descartable Manguera de jebe lona 1/2", 100 psi Manguera de jebe lona 1", 100 psi Plataforma Alimak de 0-150 Perforadora stoper Compresora de 700 CFM
M M M M M M M HM HM HM
21.35 21.35 21.35 21.35 85.40 0.20 0.20 6.00 2.00 2.00
0.30 0.32 0.41 0.45 0.13 2.50 4.50 64.00 10.00 40.00
6.41 6.83 8.75 9.61 11.10 0.50 0.90 384.00 20.00 80.00
528.10
3.- EXPLOSIVOS Y ACCESORIOS: Emulsión Fanel Pentacord 3P Fulminante eléctrico Cable de disparo
Kg U M U M
22.81 31.00 9.00 2.00 1.00
1.91 1.42 0.17 0.38 1.50
43.57 44.02 1.53 0.76 1.50
91.38
U TAR %
5.00 2.06 5.00
0.90 2.9 11.83
4.50 5.97 59.15
4.- OTROS: Lámparas mineras Implementos de seguridad Herramientas manuales % MO TOTAL Avance por disparo COSTO POR METRO
69.62 925.70 2.00 462.85
60
3.7.- ANALISIS COMPARATIVO DE COSTOS DE CONSTRUCCIÓN ENTRE MÉTODO CONVENCIONAL Y MÉTODO MECANIZADO. En el cuadro N° 3.7, se indica el costo comparativo de construcción entre la chimenea hecho en forma manual y el realizado con la plataforma trepadora Alimak, observándose que mediante el método manual el costo es de US $ 15,865 y el tiempo de ejecución de la chimenea es de 45 días, que incluye la excavación y limpieza, en cambio mediante el método mecanizado, es decir con la plataforma Alimak el costo es de US $ 35,018 que representa el doble con respecto al método manual pero el tiempo de construcción es de 19.5 días, mitad del tiempo del método manual, lo cual permite levantar chimeneas con la rapidez del caso. En chimeneas cuya longitud es mayor a 50 m. el método convencional no es práctico y por normas de seguridad se construirá chimeneas mellizas lo cual es costoso y lento el avance. La construcción de chimeneas mediante la plataforma trepadora cuando la longitud es mayor a 50 m. resulta ventajoso en lo que es seguridad, rapidez y seguridad.
3.8.- RECOMENDACIONES EN EL USO DE
LA PLATAFORMA
TREPADORA ALIMAK DURANTE SU OPERACIÓN. Está referido al uso correcto de la plataforma trepadora durante el ascenso, perforación – voladura y descenso y comprenden las siguientes acciones:
61
1.- El operador de la trepadora, ó sea, la persona autorizada para operar la plataforma trepadora, deberá tener el conocimiento necesario acerca del diseño, condiciones y accionamiento de la trepadora.
2.- Deberá estar muy bien familiarizado con la operación de la trepadora, tanto en condiciones normales, como en las emergencias, así como con la instructiva aplicable ala trepadora y su equipo.
3.- Deberá estar muy familiarizado con el uso de los dispositivos de la alarma de señal y con el trepador de seguridad y emergencias. Si la trepadora es operada normalmente por más de una persona, el establecido bajo 1-3 es aplicable por lo menos a dos de ellos.
4.- La trepadora no deberá utilizarse con una carga o velocidad mayor que el máximo
establecido para el recorrido mas largo, tampoco deberá
utilizarse en contra de las prohibiciones aquí asentadas o en contra de los reglamentos para transportes de personal. Esto mismo es aplicable para el trepador de seguridad y emergencia.
5.- El trasporte de materiales se deberá realizarse de tal manera que los materiales no puedan lastimar a los pasajeros, caerse u atorarse en el paso de la trepadora. Cuando sea necesario, los materiales se empaquetaran cuidadosamente y se fijaran ala jaula trabajo.
o plataforma de
62
6.- El estar excavando chimeneas con una plataforma
trepadora, el
método de ignición deberá ser tal que permita el encendido desde un sitio protegido. El trasporte de explosivos en la plataforma trepadora así como el almacenamiento y manejo de tales materiales en la jaula o plataforma de trabajo, se realizara en tal forma que no srcine riesgos de explosión debido a daños mecánicos, fuego o ignición inadvertida de los detonadores.
7.-La jaula solamente se abordara o abandonara en un sitio protegido. Durante durante su conducción los pasajeros permanecerán en la jaula y el escotillón hacia la plataforma estará serrado. La parte frontal embisagrada de la plataforma se mantendrá levantada.
8.- Durante el ascenso después de la voladura o por lo menos una ves de cada día, el carril guía con sus anclajes, especialmente los pernos de expansión deberá ser inspeccionado y cualquier daño rectificado inmediatamente. Si hubiera daños severos a las tuberías del carril, proceder con precaución con respecto a posible ventilación deficiente en la parte superior de la chimenea.
9.- Los aumentos de carril guía y el emparejado de la chimenea solamente se llevara a cabo bajo la protección del techo de seguridad, si la chimenea es vertical o inclinada hasta 60º.
63
10.-Durante todo el trabajo sobre la plataforma se utilizara cinturón de seguridad con cables fijados ala plataforma o al techo protector, la sección embisagrada de la plataforma de trabajo se bajara solo después de terminada las labor de emparejado.
11.- En el nivel inferior el paso de la trepadora estará cercado de tal manera que nadie pueda ser golpeado por rocas cayentes u otros objetos o lastimado por la jaula en movimiento. Tal cerca pueda construirla de caballetes de madera suelto etc. Un rotulo que diga “hombres trabajando” o
similar deberá ser colocado sobre de inmediato en la cerca.
12.-Durante cada turno se deberá revisar los elementos de fijación y el ajuste del dispositivo de seguridad, así como el funcionamiento de los dispositivos de señales.
3.9.- CONTROL DE OPERACIONES. Los controles a realizarse durante la construcción de las chimeneas, sea con el método manual y/o mecanizado comprende las siguientes acciones:
A.- CONTROL TOPOGRAFICO. El control topográfico durante la excavación consiste en el levantamiento de la chimenea con brújula colgante, con cuyos datos se elaborará el plano correspondiente, determinándose la dirección y sección. En caso de existir desvío se señalará mediante marcación en el tope, la dirección e
64
inclinación correcta. Este control estará a cargo del departamento de topografía.
B.- CONTROL GEOMECANICO. Para este control se realizará el levantamiento geomecánico después de cada disparo, con lo cual de determinará:
Presencia y número de discontinuidades.
Rumbo y buzamiento.
Continuidad o persistencia.
Rugosidad
Abertura.
Relleno en la fractura. Condiciones hidrogelógicas: caudal, presión de agua, humedad. Estos datos servirán para clasificar la roca, dar el sostenimiento
adecuado y realizar los ajustes en la malla de perforación.
C.- CONTROL DE SEGURIDAD. Durante la etapa de excavación, en el caso de construcción mediante el método manual, donde se presentan mayores problemas de seguridad, el control consistirá en:
Verificar la ventilación en el tope de la chimenea y la presencia de gases nocivos, luego de realizado la voladura.
Presencia de roca suelta en el techo y paredes de la chimenea.
65
Verificar la colocación correcta de los puntales de línea: alineamiento, profundidad de las patillas y fijación de las tablas que servirán como plataforma para la perforación.
Verificar el estado del entablado en la parte central de la chimenea y el tapón de protección del camino, como también el estado del camino.
En el caso de construcción mecanizada con el uso de la plataforma alimak, el control de seguridad consistirá en:
Evaluación de la ventilación en el tope de la chimenea.
Verificación del estado de los pernos de expansión del carril guia.
Durante todo el trabajo sobre la plataforma se utilizará cinturón de
seguridad con cables fijados a la plataforma o al techo protector. Durante cada turno se revisará los elementos de fijación y el ajuste del dispositivo de seguridad, así como el buen funcionamiento de los dispositivos de señales.
D.- CONTROL DE AVANCES. El control de avances es un aspecto muy importante en la construcción de una chimenea y representa la eficiencia de la operación. El control consiste en la medición de la longitud de los taladros luego de realizado la perforación y después de la voladura la longitud real obtenida para así determinar la eficiencia de dicha voladura en una guardia de trabajo determinado.
66
La longitud mayor obtenida en el avance de excavación de la chimenea es con la plataforma trepadora debido a la versatilidad que permite un mayor espacio entre el piso (plataforma) y techo de la chimenea y pueda utilizarse barrenos de hasta 8 pies (2.44 m). .
67
CAPITULO IV
EVALUACION ECONOMICA-FINANCIERA
4.1.- COSTO DE PRODUCCIÓN. El costo de producción para una producción de 120,000 TM por mes se estima en el siguiente monto: US $ / TM - Exploraciones - Desarrollos
4.10 4.40
- Preparación mina
7.80
- Costo de explotación
5.70
- Tratamiento de mineral
12.30
- Gastos Generales Mina - Planta
15.60
68
- Gastos administración
8.60
- Gastos de venta
7.50
Costo de producción unitario $/TM =
66.00
4.2.- VALOR DE LAS RESERVAS. La empresa tomando en cuenta la calidad de los concentrados de mineral y condiciones de pago ha establecido la siguiente fórmula para la valorización de su mineral de cabeza.
VALOR DEL MINERAL. VALORIZACION DE LOS CONCENTRADOS DE AG-CU: COTIZACIONES: Cobre (US$/Lb,)
:
3.71
LEYES DE CONCENTRADO: Cobre %:
30.20
PAGOS: Cu = 30.20% x 90% = 27.18 % x 2,204.6 = 599.21 Lb x 3.71=$2,223.07 Valor Bruto 1 TMNS =$ 2,223.07 DEDUCIONES Y PENALIDADES Maquila (5.%)
111.15
Merma (3.5%)
77.81
Flete marítimo y seguros (3%) Total deducciones Valor neto concentrado (US$/TM) Ratio de concentración
66.69 255.65 1,967.42 8.15
69
Valor mineral de cabeza (US$/TM) = 241.40
4.3.- VALOR DE LA PRODUCCION. Producción diaria = 4,000 TM Producción mensual = 4,000 TM x 30 días = 120,000 TM Producción anual = 120,000 TM x 12 = 1’440,000 TM Valor producción = 1’440,000 TM x 241.40 $/TM = $ 347’616,000
4.4.- VIDA DE LA MINA. Para un ritmo de producción de 1 ’440,000 TM anuales y teniendo reservas de 6’421,118 TMS, la vida de la mina resulta: Vida mina = 6’421,118 TM
= 4.46 años
1’440,000 TM/año
4.5.- DEPRECIACION DE ACTIVOS. La Empresa Condestable establecido una depreciación de 1.75 $/TM para sus activos actuales de mina, planta e instalaciones diversas..
4.6.- INVERSIONES. La Compañía Minera Condestable, tiene proyectado realizar las siguientes inversiones
tendientes a la explotación del mineral cubicado en las
estructuras que actualmente se explotan:
A.- MINA: Desarrollo mina:
US$
2,500 m. de galerías de 3.5 x 3.5 m. x 550 $/m.
= 1'375,000
70
3,500 m. de rampas de 3.5 x 3.5 m. x 570 $/ m.
= 1’995,000
4,000 m. de chimeneas de 1.5 x 2.1 m.x 260 $/m
= 1’040,000
1,000 m. de cruceros
=
de 3 x 3.5 m. x 460 $/m
4,000 m. de subniveles de 3.0 x 3.5 m. x 460 $/m. Subtotal $
460,000
= 1’840,000 = 6’710,000
B.- EQUIPOS MINA: 2 Plataformas Alimak modelo STH2 x $ 250,000
=
500,000
3 Jumbo electrohidráulicos x 280,000
=
840,000
2 Scoops diesel de 5 yd³ x $ 270,000
=
540,000
Subtotal $ Total US $
= 1’880,000 = 8’598,000
RESUMEN INVERSIONES: Labores mineras
US$ = 6’710,000
Equipos mina
US$ = 1’880,000
Subtotal
US$ = 8’590,000
Imprevistos (10%) US $ =
859,000
Escalamiento (2.3%) US $ =
451,000
Total inversión US $ = 9’900,000
C.- CAPITAL DE TRABAJO. El capital de trabajo, a fin de poder mantener la mina en operación, es necesario adquirir materiales, reactivos, combustibles, pagar sueldos y jornales, combustible, energía y transporte, se requiere del siguiente monto. US $ / mes - Sueldos y jornales
150,000
71
- Materiales
90,000
- Bolas y aceros
30,000
- Reactivos
50,000
- Combustibles
60,000
- Energía - Transporte
80,000 40,000 500,000
TOTAL INVERSIONES: Mina
= US $ 9’900,000
Capital de trabajo
= US $
500,000
Total = US $ 10’400,000
4.7.- CRONOGRAMA DE LA INVERSIÓN. La implementación del proyecto de ampliación se estima en un tiempo de 09 meses, conforme se detalla en el cuadro N° 4.7
4.8.- FINANCIAMIENTO DE LA INVERSIÓN. El capital requerido para la ejecución del proyecto de mecanización de la explotación de US $ 10’400,000 será financiado por la banca comercial con garantía de activos que la Empresa posee, de acuerdo a las condiciones siguientes: - Tasa de interés para moneda extranjera
= 15 % anual
- Tiempo de amortización
= 3 años
- Pagaderos en cuotas iguales
= US $ 3’466,667
El cuadro de amortización resulta:
72
CUADRO N° 4.8 AÑO
CAPITAL INTERÉS
AMORTIZACIÓN
TOTAL
1
10’400,000
1’560,000
3’466,667
5’026,667
2
6’933,333
1’040,000
3’466,667
4’506,667
3
3’466,665
3’986,666 520,000 3’466,666 3’120,000 10’400,000 13’520,000
4.9.- EVALUACION ECONÓMICA YFINANCIERA. 4.9.1.- ESTADOS FINANCIEROS. Para poder determinar los ingresos y egresos, como también la disponibilidad de recursos económicos, que el proyecto generará durante la explotación; se ha elaborado el cuadro de estado de ganancias y pérdidas y el cuadro del flujo de fondos, que se muestra en el cuadro N° 4.9.1
4.9.2.- VALOR ACTUAL NETO (VAN). Para este análisis se ha considerado una tasa de actualización (i) del 30 %, que incluye la tasa de interés, utilidad y factor de riesgo. El cálculo correspondiente resulta:
AÑO
FLUJO
FACTOR ACTUALIZ
FLUJO ACTUALIZADO
F = 1/(1+i)n
.
0
13’520,000
1.00000
(13’520,000)
1
181’873,813
0.76923
139’902,793
2
182’873,813
0.59172
108’209,612
73
3
182’913,814
0.45517
83’256,881
4
186’900,480
0.35013
65’439,465
5
86’307,827
0.26933
23’245,287
+406’534,038 VAN = US $ 406’534,038
4.9.3.-TASA INTERNA DE RETORNO (TIR). Dado el poco monto de inversión propuesta, frente a los altísimos ingresos srcinados por la explotación de las reservas, no se ha calculado la tasa interna de retorno.
4.9.4.-PERIODO DE RETORNO. Conocido como Payback, es el tiempo en que debe recuperarse el capital invertido. Año
1
Flujo actualizado
181’873,813
Flujo mensual año 1 = 181’873,813 = 15’156,151 12
Número de meses = 13’520,000 = 0.89 => 1 mes 15’156,151
Tiempo de recuperación del capital invertido = 1 mes.
74
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES CONCLUSIONES: 1.- Localmente en la mina Raúl la secuencia está dividida en seis unidades litoestratigráficas, que muestran cambios laterales cortadas por un stock pórfido andesítico – dacíticos y diques de de diabasa.
2.- El depósito de Raúl consiste de vetas, mantos por reemplazamiento de capas calcáreas, así como de diseminaciones y rellenos de porosidad en brechas volcánicas y tufos estratificados, mineralizados con calcopirita, bornita, pirita, pirrotita, magnetita, hematita, escapolita, calcita, cuarzo y anfiboles.
3.- Los minerales económicos principales son la calcopirita y bornita y como subproductos en los concentrados el oro y la plata.
4.- Los procesos de oxidación quedan de manifiesto por la presencia de cobre nativo, malaquita, azurita, novelita, calcosina, cerca de superficie.
5.- Actualmente en la Mina Raúl se vienen explotando las unidades mineralizadas: Polvorín, Intermediio, Actinolita, Apolo, Calicantro.
6.- La producción actual de la Mina Raúl es de 3,000 TMD de mineral de cobre, lo que es tratado en una planta obteniéndose concentrados de 25.5% de Cu, 0.15 Oz/TC Au y 2.8 Oz/TC ag.
75
7.- En el área de la mina, el macizo rocoso está conformado por lava andesítica, pórfido dacítico andesítico, tufos y brechas cuya calidad de la masa rocosa según Bienaiswki el RMR varía de 49 a 63, que le da una calidad de regular a buena.
8.- A fin de preparar el block de explotación tanto en los métodos de explotación de subniveles, cámaras y pilares
y almacenamiento y/o
servicios es necesario la construcción de chimeneas, para lo cual se aplica el sistema convencional
y el mecanizado, este último con uso de la
plataforma trepadora Alimak.
9.- El sistema convencional es mediante el uso de la plataforma de avance de madera, constituido por puntales en línea y tablas. El sistema es barato pero limitado en cuanto a su longitud hasta un máximo de 50 m. y es el avance es lento.
10.- El sistema mecanizado con uso de plataforma Alimak, se viene empleando en la Mina Raul es rápida, pudiendo construirse chimeneas de gran longitud a más de 1,000 m. en un tiempo relativamente corto; sin embargo su costo de avance por metro es el doble respecto al sistema convencional.
11.- En cuanto a la seguridad el sistema convencional es de riesgo alto y el mecanizado mediante el uso de la plataforma alimak es de riesgo medio.
76
12.- Con el sistema convencional se pueden construir chimenea de sección pequeña como de 4’ x 4 conocida como chimenea simple y hasta una chimenea de sección de 8’ x 4’ o doble. Para secciones mayores su
uso no es práctico.
13.- Con el sistema mecanizado, en este caso la plataforma trepadora alimak está limitado a una sección mínima de 2.40 m. x 2.40 m. es decir secciones menores por el momento no es posible construir.
77
RECOMENDACIONES.
1.- En el momento, debido a las altas cotizaciones de los metales en el mercado mundial, se debe aprovecha para explotar el yacimiento que es de baja ley, para lo cual se recomienda aumentar la producción y por lo tanto preparar la mina.
2.- El sistema convencional de construcción de chimeneas, dado sus ventajas indicadas se recomienda continua utilizando en chimeneas de pequeña sección y en longitudes menores a 50 m.
3.- El sistema mecanizado con el uso de la plataforma trepadora Alimak su uso es recomendable para chimeneas de mayor sección y longitudes que superen los 100 m. y para el caso de la Mina Raúl usar la plataforma eléctrica modelo STH-5E, adecuado para una sección de 2.40 x 2.40 m.
4.-Por ser el sistema convencional de alto riesgo para el personal y durante la construcción de la chimenea doble, el entablado
con su
respectivo tapón en dirección del camino debe llevarse a una distancia no mayor a los 8 m. y además dotar de un cable que facilite la bajada del personal.
78
BIBLIOGRAFIA
1.- AIME. Método de explotación subterránea. Editorial Mc Graw Hill. Nueva York. 1995.
2.- ALIMAK. Equipos y métodos para minería y obras subterráneas. Estocolmo 2005
3.- BIRON CAMANEL Diseño de ademes en Minas. Edit. Limusa. 2da. Edición. Madrid 2000.
4.- INGEMMET. Geología del distrito de Mala. Lima 1990.
5.- QUIRÓZ M. Inventario de Reservas Minera2010. Depto. de geología Informe interno.
6.- UNI. Seminario: Selección de equipo y maquinaria en la industria minera. Facultad de Ingeniería Geológica, Minera y Metalúrgica . Lima 2004
1
2
LAMINA N° 5
3
4
TOPOGRAFI A : J.CHAVEZ A. DIBUJO
: E. CASIM IRO C.
GEOLO GI A
: M. CARP I O
CIA. MINERA C O NDESTAB LE - MINA RAUL
COLU MNA LIT OES TRATIGRAFICA RE VISADO
: J. ZU ÑIGA A .
FEC HA
: J UNIO 2 002
ESCALA
:S/E
PLANO N°:
5
GEOLOGIA REGIONAL MINA RAUL
PLANO N° 2
6
UNIVERSIDAD NACIONNAL DE SAN CRISTOBAL DE HUAMANGA FACULTAD DE INGENIEIRIA DE MINAS, GEOLOGIA Y CIVIL ESCUELA DE FORMACION PROFESIONAL DE INGENIEIRIA DE MINAS
GEOLOGIA LOCAL MINA RAUL GEOL. E.Avendaño .A
ESCALA. 1/10,000 FECHA: Mayo 2012
PLANO N° 2
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TOPOGRAFI A : J.CHAVEZ A. DIBUJO
: E. CASIM IRO C.
GEOLO GI A
: M. CARP I O
CIA. MINERA C O NDESTAB LE - MINA RAUL
COLU MNA LIT OES TRATIGRAFICA RE VISADO
: J. ZU ÑIGA A .
FEC HA
: J UNIO 2 002
ESCALA
PLANO N°:
:S/E
LAMINA N° 2
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CUADRO N° 2.7 RESERVAS MINERALES MINA RAUL AL 31 DE CICIEMBRE DEL 2011 UNIDAD
INDICADO TM % Cu
MEDIDO TM % Cu
ACTINOLITA
593,927
1.78
569,812
1.73
APOLO
456,691
1.20
539,347
CALICANTRO
148,358
1.21
855,809
CHICHARRON
161,676
2.35
INTERMEDIO
581,341
POLVORIN VETAS VETAS M/B TOTAL
TOTAL TM
% Cu
1,163,739
1.75
1.59
996,037
1.41
1.12
1,004,167
1.14
184,608
1.99
346,283
2.10
1.78
587,887
1.70
1,169,228
1.74
436,273
1.64
171,709
1.63
607,983
1.64
169,426
2.45
674,171
3.26
843,598
3.09
60,194
1.75
221,889
2.00
290,083
2.00
2,607,886
1.70
1.87
6,421,118
1.80
3,805,232
10
FOTO 1: Plataforma Trepadora Alimak, modelo STH-5E
FOTO 2: Plataforma Alimak instalado en la cámara.
11
FOTO 3: Plataforma de trabajo y cubierta protectora AlimaK.
FOTO 4: Plataforma Alimak, deslizándose sobre el carril.
12
FOTO 5: Jaula y el carril curvado de la plataforma Alimak a ser colocado en el codo entre la cámara y la chimenea.
FOTO 6: Chimenea construida con la plataforma trepadora Alimak.
13
ANEXOS I.- FOTOGRAFIAS
