Vista de la Bocamina Nivel Galera de Mina Ticlio MINA TICLIO
INTRODUCCION La mecánica de rocas o más ampliamente la geomecánica, tal como se le conoce en la actualidad, es una disciplina que en las últimas tres décadas ha tenido grandes progresos, convirtiéndose en una herramienta tecnológica más en la industria minera en particular y en otras ramas de la ingeniería en general. 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. El siguiente trabajo tiene como finalidad dar a conocer la Geomecánica y otros aspectos de suma importancia dentro de Volcan Compañía Minera S.A.A. Tiene planeado explotar por minado subterráneo el Nuevo Cuerpo Ariana de Mina Ticlio. Es necesario ejecución de una evaluación geomecánica de esta estructura mineralizada a fin de buscar las mejores alternativas de minado. En el presente informe se pone a consideración de VOLCAN el desarrollo de los trabajos realizados y los resultados result ados obtenidos en la “Evaluación Geomecánica del Minado del Nuevo Cuerpo Ariana de Mina Ticlio”.
Objetivo. El objetivo del estudio es evaluar el comportamiento o condiciones de estabilidad de la masa rocosa en el Nuevo Cuerpo Ariana de Mina Ticlio con el fin de mantener la estabilidad de las labores de excavación.
Realizar investigaciones básicas sobre las condiciones geomecánicas de la masa rocosa. Evaluar las condiciones de estabilidad de las labores. compatibilizar los criterios de seguridad, economía y procedimientos operacionales, para el Nuevo Cuerpo Ariana de Mina Ticlio
MINA TICLIO UBICACIÓN, ACCESO Y CLIMA La Mina Ticlio se encuentra ubicada en los distritos de Chicla (Provincia de Huarochirí) y Morococha (Provincia de Yauli), departamentos de Lima y Junín respectivamente. La zona está a una altitud promedio de 4800 msnm. El acceso es por vía terrestre siguiendo la ruta asfaltada de la Carretera Central, partiendo de Lima Mina Ticlio está en el km 130. El clima de la zona es frio, su temperatura anual promedio varía entre 1.6 ºC a 3.4 °C, teniendo como máximos 8 ºC a 9 ºC y como mínimo - 6.9 ºC promedio anuales. Las precipitaciones ocurren principalmente durante 4 a 6 meses del año en forma de lluvias, granizo o nevadas y se acentúan entre febrero y marzo. La humedad relativa promedio mensual fluctúa entre 80 % a 90 %, registrándose los mayores valores entre enero, febrero y marzo y los menores valores en el mes de agosto.
1. LEVANTAMIENTO TOPOGRÁFICO a) Levantamiento Superficial Esta evaluación ha sido realizada al “NW -W” de la Bocamina TICLIO con la
finalidad de caracterizar la masa rocosa a través de un índice numérico cuantitativo que permita discretizar la masa rocosa en sub-unidades tipificadas como “Dominios Geomecánicos”.
b) Levantamiento Subterráneo El levantamiento subterráneo se toma consideraciones a detalle, ya que se realizan diariamente para mostrar el avance real de los proyectos de cada mes.
Levantamiento: Ac228 Nv 1020
2. MUESTREO GEOLÓGICO La morfología de la zona está constituida por cerros de gran altitud que oscilan entre los 4600 a 5000 msnm que forman parte de la Cordillera Central y que dan forma a amplias áreas abruptas. También se tiene la presencia de coberturas de material morrénico y aluvional ubicados en los conos de deyección y quebradas. También se aprecian zonas de depresión como el Abra Anticona. a) Litología En la zona se tuvo más de una Orogenia, de las cuales una se dio durante el Pre-mesozoico, dando lugar a un intenso plegamiento que afecto a las filitas Excelsior. En el Cretáceo Inferior la sedimentación tuvo lugar en cuencas y cubetas controladas por movimientos oscilatorios verticales a lo largo de fallamientos longitudinales heredados de la tectónica hercínica y de movimientos nevadianos que separaron bloques levantados y hundidos. En el Albiano
temprano se inicia una transgresión marina generalizada, que cubre todo el Perú sobrepasando la Cordillera Oriental en el Albiano Medio cubriendo todo con facies primero areno carbonatadas y luego carbonatadas. En el lado Occidental se mantuvo el vulcanismo muy activo, donde lavas y piroclásticos cambian hacia el Este a una sedimentación carbonatada . VOLCAN COMPAÑÍA MINERA S.A.A. En el Cretáceo Superior se mantuvo un periodo de transgresiones y regresiones, continuando la sedimentación carbonatada y clástica. Afines del Cretáceo se inicia una segunda Orogenia que inicia el levantamiento de las cuencas dando lugar a la Fase Peruana y la Fase Inca correspondientes al Ciclo Andino. La Fase Peruana fue de actividad Compresiva
generando
plegamientos
regionales,
fallamientos
y
fracturamientos. En la fase Inca (principios del Terciario fines del Eoceno) se acentuó fuertemente la actividad Compresiva generando pliegues, fallas inversas, sobreescurrimientos. Posterior a ella se genera un volcanismo generalizado en la Cordillera Occidental, seguido del plegamiento quechua ocurrido en el Terciario Superior (Mioceno), es en todo este periodo que se formó el anticlinal Morococha. Geología Regional En el área se aprecia el Domo Yauli, orientado según pliegues y fracturas del dominio andino, en la zona central de esta ventana tectónica aparece el “zócalo paleozoico” mientras que los flancos son cubiertos por rocas
sedimentarias mesozoicas y cenozoicas como las calizas del Grupo Pucará, areniscas de la Formación Goyllarisquizga, calizas de las Formaciones Chulec, Pariatambo (Grupo Machay), Formación Jumasha y Capas Rojas del Grupo Casapalca que finalmente son intruidas por plutones de tipo Diorita Anticona, Cuarzo-monzonita “Ticlio”, etc. Ver figura siguiente.
Mapa geológico regional VOLCAN COMPAÑÍA MINERA S.A.A. El área está conformada por capas sedimentarias que afloran manteniendo un alineamiento N10º-20ºW, estas se muestran plegadas apreciándose varios anticlinales y sinclinales con orientación de eje aproximado de N10º20ºW. Hacia el flanco E se aprecia un afloramiento de Filitas del Grupo Pucará y Volcánicos del Grupo Mitu, todos estos manteniendo una orientación similar a las capas anteriores. El Anticlinal de Morococha y el área de Ticlio forman parte del Domo Yauli, la cual es una “ventana estructural” situada en los Andes Centr ales del Perú
en donde la mineralización polimetálica de Pb-Zn-Ag (Cu) está emplazada en estructuras vetiformes, mantos, cuerpos de reemplazamiento, metasomatismo y diseminaciones tipo pórfido de Cu (Mo-Au) relacionadas a los diferentes eventos mineralizantes asociados a una fuerte actividad
intrusiva ocurrida durante el Terciario Medio a Superior (Mioceno – R. Moritz et. al, 2002) de tipo básico a ácido, la que presenta un cierto zoneamiento regional que controla el dominio de las mineralizaciones. Estratigrafía Según la apreciación de campo, la Columna Estratigráfica Generalizada de la Mina Ticlio y la Columna Estratigráfica Generalizada del Perú Central, se determina que la estratigrafía del área de estudio es la siguiente: Grupo Excélsior – Paleozoico – Devónico Esta constituido principalmente por areniscas cuarzosas, filitas, lutitas oscuras a grises y cuarcitas blanquecinas. En el área de estudio se presentan principalmente como filitas, mármoles fosilíferos y cuarcitas, las cuales están ubicadas en el flanco SE. Grupo Mitu – Paleozoico – Pérmico Medio a Superior Está constituido por una secuencia inferior molásica continental de color rojizo y por una secuencia superior volcánica de color violáceo intercalada con sedimentos. La secuencia sedimentaria está constituida por conglomerados, areniscas conglomerádicas, areniscas arcósicas, limolitas y lutitas. En el área está conformada por lentes conglomerados rojizos y areniscas. Se pueden apreciar en el flanco E – SE. La secuencia volcánica está conformada por derrames, brechas lávicas, piroclásticos y tobas andesíticas, dacíticas y riodacíticas. Grupo Pucará – Triásico – Jurásico Estos se aprecian en el flanco E del área de estudio. VOLCAN COMPAÑÍA MINERA S.A.A. Mayo 14, 2011 Evaluación Geomecánica del Minado del Nuevo Cuerpo Ariana de Mina Ticlio
Columna estratigráfica generalizada – Mina Ticlio
Formación Chambará – Triásico Superior Compuesta por calizas grises oscuras carbonosas en estratos de potencia media a delgada, intercaladas con lutitas y calizas dolomíticas. En el área está compuesta por calizas arenosas. Formación Aramachay- Jurásico Inferior Constituidas por calizas detríticas a veces oolíticas, de color gris claro a oscuro. Algunos niveles de caliza carbonosas de color negro, calizas dolomíticas y dolomitas, se encuentran intercaladas con lutitas, margas y areniscas calcáreas. En el área está compuesta por brechas calcáreas, chert y calizas con yeso. VOLCAN COMPAÑÍA MINERA S.A.A Formación Condorsinga – Jurásico Inferior Constituidas por calizas detríticas, a veces oolíticas, de color gris claro a oscuro. En el área están compuestas por calizas blancas y calizas amarillas. Grupo Gollarisquizga - Cretáceo Inferior Es una secuencia compuesta principalmente por sedimentos principalmente marinos. Está constituida por areniscas, cuarcitas blancas de grano medio a grueso a micro conglomerados, en algunas áreas se intercalan con horizontes de conglomerados, lutitas grises a rojizas y derrames volcánicos. En el área se aprecian horizontes basálticos amigdaloides y diabásicos intercalados con las capas de areniscas y lutitas que forman un paquete de color rojo que se aprecia al Este del yacimiento y capas de caliza gris, esta secuencia varia hacia el tope de una caliza masiva de color gris azulado a una caliza fosfórica gris oscuro que es la base del grupo Machay. Estas capas se pueden apreciar en el flanco E. Grupo Machay – Cretáceo Inferior a Medio Compuesto de calizas, areniscas calcáreas, margas y lutitas de color blanquecino a parduzco y calizas margosas de color pardo amarillento en la parte superior. En el área está compuesta por calizas que afloran al Norte del abra Anticona (Ticlio) de color gris oscuro con restos fósiles en la base, sobreyaciendo una caliza de color claro y algunos horizontes lutáceos y
fosfáticos continúan hasta el techo. Esta se puede apreciar en la zona N y E de la zona estudio. Formación Jumasha – Cretáceo Medio a Superior Está compuesta de calizas y dolomitas grises a amarillentas, masivamente estratificadas en bancos medianos y gruesos con intercalaciones lutáceas en la base. En el área está compuesta por capas medias a gruesas de calizas, calizas dolomíticas, dolomitas de color gris a blanquecino y gris amarillento; está en contacto con dioritas, en cuyo contacto se ha producido de manera reducida skarn y débil marmolización. Estas se aprecian en toda el área. Formación Celendín – Cretáceo Superior Está compuesta principalmente por masa arcillosa cerrando ésta el ciclo marino del Cretáceo Superior. Esta se puede apreciar en el flanco NE. VOLCAN COMPAÑÍA MINERA S.A.A. Mayo 14, 2011 Evaluación Geomecánica del Minado del Nuevo Cuerpo Ariana de Mina Ticlio. Formación Casapalca – Cretáceo Superior Está compuesta principalmente por areniscas arcósicas feldespáticas y conglomerados, con cantos redondeados, mayormente de origen fluvial. En el área está compuesta por lutitas y areniscas limolíticas, limolitas, limolitas calcáreas y calizas calcáreas. Presenta también una secuencia volcánica compuesta por aglomerados, tufos y brechas volcánicas. Formación Carlos Francisco Es de composición volcánica e integrada por los Volcánicos Carlos Fra ncisco y los Tufos Yauliyacu, estos no se aprecian en la Unidad Ticlio. Formación Río Blanco Está compuesta por volcánicos andesíticos correspondientes a los Volcánicos Pacococha los cuales sobreyacen a la Diorita Anticona. Se aprecian en las partes más altas en el flanco N.
Rocas intrusivas Diorita Anticona Es de color verde oscuro, textura porfirítica, mesocrata con una matriz compuesta de plagioclasas, cuarzo y óxidos; los fenocristales consisten en plagioclasas, biotitas y hornblendas. También presentan numerosos xenolitos negros foliados que varían de unos centímetros hasta 1 .0 m de diámetro. Esta diorita representa la intrusión más antigua en el Domo de Yauli y a su vez esta ha sido intruida, por el flanco E, en varios lugares por el Pórfido Cuarzo Monzonítico de Morococha y Ticlio. Tiene una dirección general hacia el NE, y se extiende entre Morococha y Anticona. Se le atribuye una edad Miocénica. Cuarzo Monzonita Ticlio (Pórfido Ticlio) Es leucocrata de color blanquecino a rosáceo, grano grueso, textura porfirítica. Está constituido por plagioclasas, ojos de cuarzo, hornblenda y biotitas. Se le puede ver en la parte N, NE y E del campamento, posee una geometría alargada con orientación NW-SE e intruye a la Diorita Anticona y a la Formación Jumasha. Se le aproxima una edad Miocénica. VOLCAN COMPAÑÍA MINERA S.A.A. mayo 14, 2011 Evaluación Geomecánica del Minado del Nuevo Cuerpo Ariana de Mina Ticlio DCR Ingenieros S.R.Ltda. Pórfido Dacítico Es de color gris a gris claro, grano medio, leucocrato-melanocrato, textura porfirítica con fenocristales de plagioclasa, feldespatos potásicos, ojos de cuarzo. Es de forma irregular y elongado con orientación NW-SE, se halla intruyendo a la Diorita Anticona, Formación Jumasha y Formación Carlos Francisco. Diorita Porfirítica Meiggs Se ubica en el flanco SW y aflora con orientación aproximada NW-SE a la de la Formación Casapalca. Intruyen a los conglomerados, limolitas calcáreas y limoarenitas de la Formación Casapalca en forma discordante. Se le asigna una edad Miocénica.
Cuaternario En toda la zona de estudio en superficie se aprecia material cuaternario coluvial y morrénico de composición sedimentaria e ígnea como consecuencia de los procesos de erosión e intemperización. b) Petrología El área en estudio, que comprende al yacimiento Nuevo Cuerpo Ariana, está emplazada en la Diorita Anticona y las Calizas de la Formación Jumasha. La Diorita Anticona se presenta con textura porfirítica o granular de color gris verdosa por la cloritización y de color blanco por la moderada a fuerte argilización en proximidad al contacto. Las capas de caliza se presentan a manera de intercalación de calizas brechadas, horizontes de caliza gris clara a oscura moderadamente silicificadas y horizontes de caliza marmolizada de color blanco a gris claro de menor potencia. Estas capas de calizas presentan en la mayor parte del área de estudio con rumbo NW y bajo buzamiento al NE, en el extremo SW el buzamiento se invierte hacia el SW. Las calizas también presentan otro sistema de discontinuidades con orientación N50°-60°E/65°-75ºSE diferente a la estratificación. En la Diorita Anticona y el contacto de las capas de caliza de la Formación Jumasha con la Diorita Anticona, se ha generado el emplazamiento de estructuras con contenido de minerales económicos. Ambas litologías muestran alteración principalmente por silicificación y argilización. VOLCAN COMPAÑÍA MINERA S.A.A. En toda la zona de estudio en superficie se aprecia material cuaternario coluvial y morrénico de composición sedimentaria e ígnea como consecuencia de los procesos de erosión e intemperización. Geología estructural El área presenta una serie de pliegues y otras estructuras más, producto de la actividad tectónica que tuvo lugar. La estructura principal es el Domo Yauli, el cual es una gran anticlinorium que posee una longitud de 35 km desde Suitucancha hasta el Norte de Ticlio y un ancho de 10 a 15 km, con una orientación de N40ºW. Presenta una
morfología asimétrica ya que el flanco E buza 30º-40º y el flanco W buza 45º a 70º. Está formado por tres anticlinales, el anticlinal Pomacocha en el lado W, el de San Cristóbal-Morocha en la parte central y el de Ultimátum en el flanco E. Se tiene un sistema principal de estructuras de orientación N40º-50ºW que está
acompañado
de
una
considerable
cantidad
de
pliegues,
sobreescurrimientos y fallas; asociado a un lineamiento mayor de orientación N120ºE que se ubica en el flanco SW del Domo Yauli y lo cruza diagonalmente, cuya traza discurre, en base a imágenes satélites, desde la localidad de Pachacayo hasta Casapalca cruzando por Andaychagua y Carahuacra, coincidente con el emplazamiento de los mayores depósitos minerales del distrito. También se aprecia otros dos sistemas principales de estructuras, uno de orientación N60º-70ºW que tiene asociado en forma subparalela una cantidad menor de pliegues y otro de estructuras tensionales de rumbo N50º65ºE y buzamiento 60º-80ºSE que han cortado la Formación Jumasha. Geología Económica Ticlio es un yacimiento hidrotermal del tipo filoneano, desarrollado en vetas, cuerpos mineralizados de reemplazamiento, en rocas calcáreas (contacto intrusivo diorita-caliza, Cuerpo Ariana), en brechas calcáreas silicificadas (extremo SW, Nivel 5, túnel Huacracocha), en mantos en Calizas Jumasha y pequeños cuerpos de pirita al sur del yacimiento, todos originados por relleno de fracturas pre-existentes en rocas dioríticas, andesíticas y en calizas Jumasha. Las estructuras de interés económico son las siguientes:
Cuerpo Ariana Su morfología es la de un manto lenticular o fusiforme en la horizontal emplazada en el contacto caliza Jumasha (caja piso) – intrusivo diorítico Anticona (caja techo). Tiene una VOLCAN COMPAÑÍA MINERA S.A.A. mayo 14, 2011 Evaluación Geomecánica del Minado del Nuevo Cuerpo Ariana de Mina Ticlio DCR Ingenieros S.R.Ltda.
orientación de N60º-70ºW y un buzamiento de 10º- 30ºNE, SW. Tiene una morfología ovalada, achatada en los extremos con 70 m de longitud, un ancho de 60 m y un espesor promedio de 45 m según lo que se ha reconocido, faltando aún más por explorar. La mineralización consiste principalmente de blenda rubia, esfalerita marmatítica, galena, pirita, rodocrosita, calcopirita. La mineralización se da por
reemplazamiento
moderadamente
en
silicificadas
intercalaciones y
horizontes
de de
calizas caliza
gris
claras,
blanquecina
marmolizada. El intrusivo de la zona de contacto también se presenta mineralizado, pero en menor proporción. La mineralización se ha dado por parte de otras estructuras como la Veta Principal, Ramal Techo y probablemente otras más, las cuales son transversales a las calizas y al contacto con el intrusivo, las cuales han actuado como fedeers.
Veta Principal Estructura generada por cizalla con estructuras secundarias de tensión que forman lazos cimoides tanto en vertical como horizontal y de comportamiento tipo rosario con respecto a su potencia, la cual varía de 0.05-1.0 m a 1.2-3.5 m. Tiene una orientación aproximada de NE-SW/65º-70ºSE. El ensamble mineralógico es de esfalerita-galena y en menor proporción ankerita, calcita, rodocrosita-cuarzo-pirita con textura bandeada o brechada. La roca encajonante es una diorita de textura porfirítica de color gris verdosa, presenta una débil a moderada cloritización y en cercanías a la estructura es gris claro debido a la alteración argílica y tramos silicificados. Con las últimas interpretaciones y trabajos exploratorios se ha determinado que profundiza por debajo del Nv. 8, habiendo tenido en los niveles superiores una extensión de 1250 m.
Veta Ramal Techo Estructura de orientación NE-SW/55º- 60ºSE, presenta un comportamiento similar a la veta principal, presenta también lazos cimoides, así como comportamiento tipo rosario, con potencias que varían 0.5 a 5.0 m. El ensamble mineralógico es de esfalerita-galena-pirita englobada con cuarzo,
ankerita y rodocrosita hacia el extremo E y en profundidad aumenta los valores de calcopirita y decrece la galena. La roca encajonante continúa siendo la diorita Anticona de textura porfirítica o granular de color gris verde oscura, presenta moderada cloritización, débil a moderada silicificación y débil a moderada argilización en cercanías a la estructura mineralizada. VOLCAN COMPAÑÍA MINERA S.A.A. Se ubica al S de la Veta Principal con una longitud reconocida de 800 m y de más de 630 m en profundidad, se le ha reconocido hasta el Nv. 12. Proyecto Minado Subterráneo de Nuevo Cuerpo Ariana El cuerpo Ariana ha venido siendo explotado entre los Nvs. 6 y 8 de la mina Ticlio utilizando el método de minado subniveles con taladros largos y relleno cementado. Para esta explotación se desarrollaron los subniveles o denominados también Pisos: Piso 0 (que concuerda con el Nv. 7), Pisos 1, 2 y 3 hacia el Nv. 6 y Pisos -1, -2 y -3 hacia el Nv. 8. La altura entre pisos varió entre 9 y 12 m (piso a piso), definiendo altura de bancos de 5 a 8 m, y el ancho promedio de los tajeos fue 6 m. Las dimensiones del cuerpo Ariana fueron 70 m de largo, 35 m de ancho y 45 m de altura. La calidad de la masa rocosa fue mayormente Mala A (IVA RMR 31-40) y a causa de ello ocurrieron algunos problemas de inestabilidad en el transcurso del minado. El Nuevo Cuerpo Ariana es una estructura mineralizada con las características que se mencionan en el acápite anterior, ubicado al SSE de Ariana antigua. Se está planeando la explotación de esta nueva estructura utilizando también el método de minado subniveles con taladros largos y relleno cementado, para lo cual se están desarrollando los subniveles o pisos entre el Nv. 7 y Nv. 9: Piso 0 = Nv. 7, Piso -1, Piso -2, Piso -3 y Piso -4, siendo la altura entre estos pisos o subniveles de 10 m en promedio, la cual define altura de bancos o puente de 6 m en promedio. Para realizar el planeamiento y diseño del minado del Nuevo Cuerpo Ariana, se requiere llevar a cabo la correspondiente evaluación geomecánica para el minado subterráneo. A fin de efectuar esta evaluación, Volcan Compañía Minera S.A.A. ha contratado los servicios de la empresa consultora DCR Ingenieros S.R.Ltda., quien presenta en este documento el informe de los
trabajos realizados y los resultados obtenidos. VOLCAN COMPAÑÍA MINERA S.A.A. mayo 14, 2011 Evaluación Geomecánica del Minado del Nuevo Cuerpo Ariana de Mina Ticlio.
3. EVALUACIÓN GEOMECÁNICA Durante la etapa de trabajos de campo se desarrollaron actividades de reconocimiento in-situ de la masa rocosa del yacimiento en interior mina y en la sala de almacenamiento de testigos rocosos. El registro de la información geomecánica se efectuó a partir del mapeo geotécnico de la masa rocosa de las labores subterráneas de los distintos niveles y subniveles en la mina y a partir del mapeo geotécnico de los testigos rocosos de las perforaciones diamantinas efectuadas como parte de los trabajos de exploración de este yacimiento. El mapeo geotécnico de la masa rocosa de las labores subterráneas se llevó a cabo utilizando el "método directo por celdas de detalle". Mediante este método se realizaron mediciones sistemáticas de las discontinuidades presentes en 13 estaciones de medición, representadas cada una de ellas por un área de extensión variable de la masa rocosa expuesta en las paredes de las labores subterráneas. Cabe indicar que debido a que gran parte de las labores en interior mina están cubiertas por el sostenimiento (shotcrete y cimbras), no ha sido posible tener mayor número de estaciones de medición. a) Campo Resistencia de la masa rocosa Para estimar los parámetros de resistencia de la masa rocosa, se utilizó el criterio de falla de Hoek & Brown (2002, 2006), con el programa RocLab de Rocscience Inc. (2007). Para ello se tomaron los valores más representativos de calidad de la masa rocosa, asimismo de resistencia compresiva uniaxial y la constante “mi” de la roca intacta, desarrollados en este estudio.
En el siguiente cuadro se presentan las propiedades de resistencia de la masa rocosa involucrada con los diferentes tipos de rocas de la zona de estudio.
Condiciones del agua subterránea La presencia del agua dentro de la masa rocosa, influye adversamente en las condiciones de estabilidad de las labores subterráneas. Su principal efecto es la presión que ejerce en las discontinuidades, disminuyendo la resistencia al corte y por tanto disminuyendo el factor de seguridad o grado de estabilidad, por ello es importante tomarlo en cuenta. Durante los trabajos de campo se ha observado que la presencia del agua subterránea es un factor para tomar en cuenta, ya que su presencia se manifiesta en humedad y con goteo esporádico llegando a observarse incluso zonas mojadas y hasta flujos menores. Este hecho tiene influencia en la calidad de la masa rocosa. Para considerar la influencia del agua subterránea en la estabilidad de la masa rocosa involucrada con las excavaciones subterráneas que estarán asociadas al minado del Nuevo Cuerpo Ariana se ha tomado la valoración correspondiente a condiciones “mojadas”, lo cual ha rebajado la calidad de
la masa rocosa. Es recomendable que, si aún no se han llevado a cabo estudios hidrogeológicos en el Cuerpo Ariana, VOLCAN contrate los servicios de una entidad especializada en este tipo de estudios a fin de que estudie las características de presencia del agua subterránea en esta área, de esta
manera se podrán adoptar las medidas necesarias de drenaje para el manejo del agua subterránea. Esfuerzos in-situ Se ha estimado el esfuerzo vertical a partir del criterio de carga litostática (Hoek & Brown, 1978), considerando una profundidad máxima de la mineralización actualmente conocida (290 m). Según este criterio, el esfuerzo vertical in- situ máximo podría ser 8 MPa. La constante “k” (relación de los esfuerzos horizontal a vertical) para determinar el esfuerzo in-situ horizontal se ha estimado utilizando el criterio de Sheorey (1994), según este “k” tendría un valor aproximado de 0.8 a 1.0. Luego, el esfuerzo horizontal
tendría magnitud de 6.5 a 8 MPa. Como conclusión, señalamos que los niveles de esfuerzos in-situ, asociados al futuro minado subterráneo del Nuevo Cuerpo Ariana serán de baja a moderada magnitud. Dada la mala calidad de la masa rocosa mineralizada y de las cajas inmediatas, se espera que se produzcan deformaciones significativas. b) Laboratorio Propiedades Físicas
Carga Puntual
Carga Triaxial
4. SOSTENIMIENTO Sostenimiento Activo En este capítulo se desarrollan los “análisis de diseño” para evaluar las condiciones
de estabilidad de las excavaciones asociadas al minado, integrando toda la información desarrollada durante las investigaciones básicas y considerando la geometría de las excavaciones. Los análisis de estabilidad involucraron la investigación de los posibles mecanismos de falla de la masa rocosa circundante a las excavaciones, tomando en cuenta la geometría de estas últimas, el arreglo estructural de la masa rocosa, las características de resistencia de la misma y la influencia de los esfuerzos. El sostenimiento esporádico sería efectuado con pernos de roca tipo varilla corrugada o barra helicoidal, cementado o con resina de 7 a 10 pies de longitud y malla metálica de ser requerida.
Sistema de empernado BOLTEC 777
Control de enmallado hastial izquierdo Nv:920 SN741W x Ac304
5. DISEÑO DE EXCAVACIONES Para propósitos de esta evaluación, las excavaciones han sido divididas en tres categorías: excavaciones permanentes, excavaciones temporales y tajeos. Consideraciones del diseño de excavaciones mineras subterráneas
Esquema de una mina subterránea idealizada. LABORES EN PREPARACION Estas incluyen, por ejemplo: rampas, galerías de nivel, talleres de mantenimiento, estaciones de bombeo, comedores, polvorines, etc. En lo posible estas excavaciones deben ser orientadas según las direcciones preferenciales de avance mencionadas en el acápite anterior (5.2). En tal caso, se mejorará la velocidad de excavación y se disminuirán los requerimientos de sostenimiento. Según los resultados de la clasificación de la masa rocosa y de la zonificación geomecánica del yacimiento (ver Capítulo 4), las excavaciones permanentes deben ubicarse de preferencia en las cajas alejadas, donde la masa rocosa generalmente es del dominio DE-IIIA (Regular A) y en menor proporción el dominio DE-IIIB (Regular B). Hay que tener presente que dentro de la zona mineralizada y alrededores, con un alcance de 20 m, la calidad promedio de la roca pertenece al dominio IVA (Mala A), con variaciones locales de calidad hacia arriba y hacia abajo.
El nuevo cuerpo Ariana presenta buzamiento hacia el SE y en otros casos hacia el NW, y dado que en ambas cajas las características de calidad de la masa rocosa son similares, es indistinta la ubicación de las excavaciones permanentes en “caja techo o en caja piso”, pero según la conformación de las excavaciones que existen
actualmente, lo más lógico es qu e se continúe en la “caja piso” (al NW), esto deberá ser definido finalmente según el planeamiento y diseño del minado. Si consideramos el criterio dado en el Cuadro 4.2 para clasificar a la masa rocosa del yacimiento, podemos establecer las siguientes aberturas máximas para las excavaciones permanentes considerando diferentes rangos de valores RMR.
Las aberturas máximas mostradas en el Cuadro 5.1 corresponden a excavaciones sin sostenimiento sistemático, es decir, por ejemplo, en el caso de una roca del DEII RMR 65, aberturas de 8.1 m o menores necesitarán solo sostenimiento esporádico según lo requiera la roca localmente. Esto puede ser verific ado en la Figura 5.1 para Q = 10.3 (RMR ≈ 65) y ESR = 1.6.
Cuando las excavaciones permanentes sean de mayor tamaño a las nombradas, en estas deberá instalarse un sostenimiento también permanente, que sea resistente a la corrosión y que sea capaz de soportar cargas adicionales debidas a los cambios de las condiciones de esfuerzos a lo largo de la vida de la mina. Para la aplicación del sostenimiento también se debe tomar en cuenta la formación de cuñas en el techo y paredes de acuerdo con los resultados del Acápite 5.4 (Estabilidad estructuralmente controlada) que está más adelante.
Cabe mencionar que en la minería subterránea del país, las labores mineras permanentes más comunes están asociadas a labores de avance como por ejemplo rampas y galerías de nivel, estas por lo general tienen dimensiones entre 3.5 y 4.5 m de abertura máxima, y en el caso de Mina Ticlio, las excavaciones de las labores están dentro de este rango, según esto para estas dimensiones de excavaciones
permanentes, el sostenimiento a utilizarse según tipos de rocas se presenta resumido en el Cuadro 5.2.
Los pernos de roca a utilizarse podrían ser los de tipo barra helicoidal cementados o con resina. En otras unidades mineras del país actualmente se está utilizando en el sostenimiento los pernos tipo hydrabolts teniendo buenos resultados en rocas de mala calidad, estos pernos constituyen una alternativa para el sostenimiento de rocas de mala calidad en la Mina Ticlio. Para el caso del sostenimiento de excavaciones de mayores tamaños, como pueden ser los talleres de mantenimiento, cámaras de bombeo, comedores, etc., éste puede ser estimado a partir de la Figura 5.1, lo más recomendable en estos casos es realizar una evaluación geomecánica puntual para cada zona. Excavaciones temporales Estas incluyen las labores de avance asociadas al minado en los tajeos, como galerías y cruceros de acceso a los tajeos en roca estéril o en mineral, que son excavaciones temporales del tipo de ingreso de personal dentro de las mismas, de tamaño suficientemente pequeño para permitir realizar un buen desatado periódico o reforzarla adicionalmente. Generalmente estas excavaciones tendrán también aberturas máximas de 3.5 a 4.5 m. En el Cuadro 5.3 se presentan los estimados para el sostenimiento de labores de avance temporales en función de los tipos de rocas que se espera encontr ar durante el desarrollo de las labores mineras del nuevo Cuerpo Ariana. Los pernos de roca a utilizarse podrían ser los de tipo split set. Para las rocas de calidad inferior (Mala A IVA, Mala B IVB y Muy Mala V) sería recomendable usar pernos de tipo hydrabolts.
LABORES EN EXPLOTACION El mineral del Nuevo Cuerpo Ariana por lo general es de calidad Mala A (IVA), presentándose intercalaciones o áreas locales de calidades entre Mala B (IVB) y Regular B. Teniendo esta consideración, se puede estimar los abiertos máximos y los tiempos de auto sostenimiento de las excavaciones, las cuales se indican en el siguiente cuadro.
Este cuadro por un lado da una idea de las aberturas máximas de los tajeos en la masa rocosa mineralizada del nuevo Cuerpo Ariana que mayormente es de calidad Mala A (DE-IVA), y que condicionará el tamaño de los tajeos, variando el ancho de los mismos entre 3.0 y 5.0 m. Por otro lado nos indica el limitado tiempo de autosostenimiento, que obliga a utilizar sostenimiento artificial inmediato, por lo menos
en la bóveda, donde estará el mineral, por tanto el método de minado tendrá que adecuarse a esta característica. Para estimar las dimensiones de los tajeos, utilizamos aquí el Método Gráfico de Estabilidad (MGE), tal como aparece en la publicación de Hoek, Kaiser y Bawden (1995) – Ref. 9. Este método fue desarrollado por Potvin (1988), Potvin y Milne (1992) y Nickson (1992), siguiendo los trabajos iniciados por Mathews et. al. (1981). La versión actual del método, basado en el análisis de más de 350 casos históricos recolectados de minas subterráneas canadienses, toma en cuenta los principales factores de influencia del diseño de tajeos. Información sobre la estructura y resistencia de la masa rocosa, los esfuerzos alrededor de la excavación, y el tamaño, forma y orientación de la excavación, es utilizada para determinar si el tajeo será estable sin sostenimiento, o con sostenimiento, o inestable aún con sostenimiento. El método también es adecuado para el dimensionamiento del sostenimiento con cablebolt asociado principalmente a métodos de minado masivos como el tajeo por subniveles con taladros largos. En forma resumida, el procedimiento de diseño aplicando este método está basado en el cálculo de dos factores: N’ y S. El primero es el número de estabilidad
modificado y representa la habilidad del macizo rocoso para permanecer estable bajo una condición de esfuerzo dado. El segundo es el factor de forma o radio hidráulico que toma en cuenta el tamaño y forma del tajeo (ver Figura 5.2).
El factor de forma o radio hidráulico S, para la superficie del tajeo bajo consideraci ón, se obtiene dividiendo el “área de la superficie analizada” entre el “perímetro de la superficie analizada”. La superficie analizada puede ser el techo, la caja techo, la
caja piso o las paredes laterales del tajeo. Usando los valores del número de estabilidad N’, y el radio hidráulico S, se puede
estimar las dimensiones del tajeo, para determinadas condiciones de estabilidad, a partir del “gráfico de estabilidad”. Para todo esto se ha utilizado el software
STOPESOFT desarrollado por Graeme Fitz (1999). Los análisis fueron llevados a cabo con anchos de tajeos cercanos al abierto máximo, considerando anchos de 4 m, 5 m y 6 m. Las alturas consideradas de los tajeos fueron 12 m, 15 m y 18 m, todos de piso a techo. Varias longitudes de tajeos fueron evaluadas y los resultados fueron ploteados en el Gráfico de Estabilidad Modificado, a fin de observar si el diseño cae en la región “Establ e Sin Sostenimiento
- ESS”, o en la región “Estable con Sostenimiento Opcional - ESO” o “Estable Con Sostenimiento obligado - ECS”, o en la región de “hundimiento”. Cabe señalar que los valores que se dan en el Cuadro 5.5 corresponden a las dimensiones máximas recomendadas para los tajeos abiertos en la modalidad de “no ingreso del personal”. En el Anexo 4 se presenta los resul tados del análisis
realizado y en el siguiente cuadro un resumen de los mismos.
6. SEGURIDAD EN LAS EXCAVACIONES MINERAS En la industria minera, la geomecánica tradicionalmente ha sido considerada como un asunto ligado primordialmente a la seguridad. Actualmente, además de la seguridad, hay un reconocimiento creciente sobre su impacto en los aspectos económicos de las operaciones mineras. Por estas razones está habiendo importantes progresos en integrar esta herramienta tecnológica dentro del proceso cotidiano de toma de decisiones en la operación minera. La geomecánica ligada a la seguridad significa reducir el número y frecuencia de caídas de rocas, y así evitar o minimizar los daños al personal y a los equipos. Este es un tema sumamente importante en el Perú por las estadísticas de accidente fatales ocurridos en las minas, lo cual ha motivado en la última década que todos los organismos vinculados con la minería lleven a cabo acciones para combatir estas fatalidades.
Reglamento Interno de Seguridad y Salud en el Trabajo Desde el Inicio de sus actividades Volcán Compañía Minera S.A.A. establece que la seguridad y Salud en el Trabajo es tan importante como la Producción, al realizar cualquier actividad dentro de las operaciones de acuerdo a su Política Corporativa de Seguridad, Ambiente y Salud en el trabajo. Por lo que ha preparado la revisión del Reglamento Interno de Seguridad y Salud en el trabajo en Minería, para garantizar la integridad física de sus trabajadores, así como la conservación de las instalaciones, equipos de trabajo, materiales y medio ambiente. PETS y Estándares Referido a los PETS y Estándares, se puede ver y descargar desde la plataforma SSOMAC. Programa de Capacitación Referido al Programa de Capacitación, se puede ver y descargar desde la plataforma SSOMAC. Sistema de gestión de seguridad y salud Volcan Compañía Minera S.A.A. Viene desarrollando un proyecto corporativo de cambio de cultura de seguridad y salud ocupacional, con el objetivo de lograr nuestra misión y visión orientada al 2021. Nuestro sistema de gestión de seguridad se basa en cuatro pilares fundamentales:
Evaluación de riesgos (IPERC)
Condiciones (Poder)
Conocimiento (Saber)
Comportamiento (Querer)
Estos cuatro pilares conjuntamente con la implementación de herramientas de gestión y herramientas de soporte nos garantizan la construcción de una base sólida de nuestro sistema de gestión de seguridad, considerando la estrategia de tener mejores resultados con un menor esfuerzo. El éxito de nuestro Sistema de Seguridad depende del involucramiento y liderazgo de la Alta Gerencia, liderado por el Gerente General, Gerencias Corporativas, Superintendencias, Supervisores y Trabajadores (Cía. y E.C.) participando de manera activa en este proceso, verificando y planteando acciones estratégicas que aseguren la implementación de cada pilar y su funcionamiento en los diferentes niveles de los comités y subcomités SSOMAC. Desarrollándose corporativamente un “Programa de Supervisores”, con el objetivo
de mejorar la competencia técnica - práctica y dominio emocional, en el cumplimiento de sus actividades; Implementando también un programa de fortalecimiento de competencias en nuestros trabajadores involucrando a nuestros aliados estratégicos las Empresas Especializadas, que representan un 80% de nuestra fuerza laboral, con la finalidad de alinearlos en nuestro sistema de seguridad y lograr en conjunto nuestra visión.
7. EVALUACIÓN ECONÓMICA En los temas anteriores se han definido las condiciones naturales del yacimiento: características geológicas, morfológicas (forma, potencia, rumbo y buzamiento, y profundidad debajo de la superficie), reservas (tamaño y distribución de leyes), geomecánicas (calidad de la masa rocosa de las cajas y del mineral, resistencia de la roca y esfuerzos), y las características de presencia de agua subterránea. Tomando en cuenta la información concerniente a las condiciones naturales del yacimiento, se han aplicado diversas técnicas de selección del método de minado, como las de Boshkov and Wright (1973), Hartman (1987) y Nicholas (1981), particularmente este último, que hace especial énfasis en las condiciones geomecánicas del yacimiento. El proceso de jerarquización de los diferentes factores asociados a los diferentes métodos de minado subterráneo, indicó que los métodos de minado que se adaptan mejor a las condiciones naturales encontradas en este yacimiento, desde el punto de vista técnico, son el “corte y relleno” (Cut & Fill – C&F) y el “conjunto de cuadros”
(Square Set – SQS). Si bien es cierto que no son los métodos preferidos, pero no deben ser descartados el “hundimiento por subniveles” (SubLevel Caving – SLC) y los métodos “combinados”.
Desde el punto de vista económico, en el Cuadro 6.1 se presenta en forma ordenada, de menos a más, los costos de minado correspondi entes a los principales métodos de minado subterráneos. Esto constituye una guía para que en líneas generales se trate de buscar la aplicabilidad de los métodos a un yacimiento mineral en el orden enumerado, e ir descartando hasta encontrar el método aplicable más económico. Según esto:
Por las condiciones naturales que presenta el Nuevo Cuerpo Ariana, se descarta totalmente la aplicabilidad del BC, debido principalmente a la morfología de la mineralización y al tamaño de las reservas.
El R&P como método de minado típico se descarta debido principalmente a la mala calidad del mineral y las cajas, sin embargo, como método auxiliar o combinado, principalmente con el C&F, podría ser utilizado.
El SLS, de preferencia es aplicado en condiciones de rocas de buena calidad tanto del mineral como de las cajas, sin embargo, siempre que se pueda controlar las condiciones de estabilidad del techo y cajas, se puede combinar con el uso de relleno. Se observa actualmente que se vienen controlando adecuadamente las condiciones de estabilidad del techo con sostenimiento de pernos y shotcrete.
El SLC puede quedar como una alternativa de método de minado, líneas arriba se señaló que, si bien es cierto que no es el método preferido, sin embargo, no debe descartarse.
El C&F es el método preferido, que es aplicable en una gama muy amplia de condiciones geomecánicas del yacimiento. Para ello hay que adecuar las diferentes modalidades de este método a las características del yacimiento.
El resto de los métodos de minado, tienen costos más altos que los anteriores, por lo que no es recomendable tomarlos en cuenta para una siguiente etapa de evaluación económica; particularmente el método SQS es muy costoso e ineficiente.
El impacto de la geomecánica sobre los aspectos económicos, podemos cuantificarlo con los siguientes ejemplos:
Reducción en los costos de rehabilitación de áreas inestables.
Ahorro potencial por la no interrupción de la producción a causa de los problemas de inestabilidad.
Ganancia en la producción por la dedicación del personal a esta tarea en lugar de dedicarse a la rehabilitación de áreas inestables.
Mayor recuperación del mineral por adecuados diseños geomecánicas.
Reducción de costos por el minado masivo de grandes aberturas.
Ahorro en el consumo de cemento de los rellenos cementados.
Parámetros de los métodos de minado Ubicación de las labores de acceso y servicios permanentes De acuerdo a los resultados que se han obtenido en la presente evaluación, en general las condiciones geomecánicas de la masa rocosa de las cajas inmediatas del Nuevo Cuerpo Ariana son de mala calidad, persistiendo estas características en una franja de aproximadamente 20 m alrededor del cuerpo. Pasando estos 20 m la roca mejora su calidad. Actualmente se viene utilizando la caja piso alejada en calizas ubicadas al NW del Nuevo Cuerpo Ariana para excavar las principales labores de acceso y servicios permanentes. Es recomendable seguir utilizando este sector, debido a que la calidad de la masa rocosa es Regular A (IIIA) y hasta Buena (II). Se señala que debajo del Nuevo Cuerpo Ariana hay una zona de mala calidad que hay que evitarla. También se señala que se deben utilizar los resultados de la zonificación geomecánica para buscar áreas adecuadas donde excavar labores principales (ver Láminas 5 a 12).
8. CONCLUSIONES
Regionalmente en el área de estudio se aprecia el Domo Yauli, que estructuralmente es un gran anticlinorium, orientado según pliegues y fracturas del dominio andino, en la zona central de esta ventana tectónica aparece el “zócalo paleozoico” m ientras que los flancos son cubiertos por
rocas sedimentarias mesozoicas y cenozoicas como las calizas del Grupo Pucará, areniscas de la Formación Goyllarisquizga, calizas de las Formaciones Chulec, Pariatambo (Grupo Machay), Formación Jumasha y Capas Rojas del Grupo Casapalca que finalmente son intruidas por plutones de tipo Diorita Anticona, Cuarzo- monzonita “Ticlio” y otros.
El Anticlinal de Morococha y el área de Mina Ticlio forman parte del Domo Yauli, el cual es una “ventana estructural” situada en lo s Andes Centrales del
Perú en donde la mineralización polimetálica de Pb-Zn-Ag (Cu) está emplazada en estructuras vetiformes, mantos, cuerpos de reemplazamiento, metasomatismo y diseminaciones tipo pórfido de Cu (Mo-Au) relacionadas a los diferentes eventos mineralizantes asociados a una fuerte actividad intrusiva ocurrida durante el Terciario Medio a Superior.
Los rasgos geo estructurales principales son: el Domo de Yauli con orientación N40°W, formado por los Anticlinales Pomacocha (al W), San Cristóbal-Morococha (al Centro) y Ultimátum (al E); un sistema principal de estructuras
de
orientación
N40°-50°W
formado
por
pliegues,
sobreescurrimientos y fallas; y dos sistemas principales de estructuras de orientaciones N60°-70°W (subparalela a los pliegues) y N50°-65°E (tensionales) que han cortado a la Fm. Jumasha.
Forma parte de Mina Ticlio el Nuevo Cuerpo Ariana, que aquí es materia de evaluación, y que es un yacimiento hidrotermal emplazado en el contacto de la diorita Anticona y las calizas de la Fm. Jumasha. La diorita presenta textura porfirítica o granular y las calizas presentan intercalaciones de calizas brechosas, calizas silicificadas y calizas marmolizadas, en capas de rumbo NW y bajo buzamiento al NE. Ambas litologías presentan alteración principalmente por silicificación y argilización.
Las características litológicas simplificadas de la masa rocosa involucrada en el área de estudio son: al techo del Nuevo Cuerpo Ariana se halla el intrusivo diorítico y rodeando lateralmente al cuerpo mineralizado se halla la
roca caliza. Hacia el SW la caliza también aparece al techo del cuerpo. La estructura mineralizada se halla dentro de caliza marmolizada con presencia de ramificaciones de venillas de carbonatos y pirita las cuales se hallan bastante alteradas, observándose además presencia de fallas.
9. RECOMENDACIONES
Para realizar el presente estudio se ha tenido algunas dificultades en el mapeo geomecánica de labores subterráneas, debido principalmente a que estas labores estaban cubiertas totalmente por el sostenimiento (pernos, malla, shotcrete y cimbras). Para el futuro, a fin de tener una data geomecánica adecuada es recomendable que el personal de Geomecánica de Mina Ticlio lleve a cabo el mapeo geomecánico antes de la colocación del sostenimiento.
Los valores de resistencia de la roca intacta obtenidas en laboratorio de mecánica de rocas son representativos del límite superior de la roca encontrada. Las rocas de mala calidad tienen resistencias menores y en estas no fue posible obtener especímenes de ensayo de laboratorio. Para propósitos de este estudio se han adoptado valores adecuados, basados en las observaciones y ensayos in-situ realizados. Es necesario tomar en cuenta este hecho para futuros estudios geomecánicos de Mina Ticlio.
Es recomendable que, si aún no se han llevado a cabo estudios hidrogeológicos en el Cuerpo Ariana, VOLCAN contrate los servicios de una entidad especializada en este tipo de estudios a fin de que estudie las características de presencia del agua subterránea en esta área, de esta manera se podrán adoptar las medidas necesarias de drenaje para el manejo del agua subterránea.
El sostenimiento de la masa rocosa de las excavaciones asociadas al minado será un componente importante de la explotación del Nuevo Cuerpo Ariana, por tal razón es importante que esta operación unitaria sea mecanizada, tanto en la instalación de los pernos de roca como en la aplicación del shotcrete. También es recomendable que se mecanice el desatado.
10. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
