ALUMNOS
:
BRAÑES VILCHEZ IVAN FLOR DIAZ JHOEL JIMENEZ VENTOCILLA EDWIN PAULINO GARCIA ALDO PORTOCARRERO CCACCYA DAVID
CURSO
:
GEOMECÁNICA GEOMECÁ NICA
PROFESOR
:
Ing. JHON QUIJANO CHAVEZ
2014
INDICE 1.
INTRODUCCIÓN: ............................................................................................................3
2.
UBICACIÓN: ...................................................................................................................3
3.
ACCESO: ........................................................................................................................3
4.
GEOLOGÍA .....................................................................................................................5 4.1.
ROCAS SEDIMENTARIAS: ........................................................................................5
4.2.
GEOLOGÍA DEL YACIMIENTO ..................................................................................7
5.
MINERALIZACIÓN ..........................................................................................................8
6.
ITINERARIO:...................................................................................................................9
7.
SOSTENIMIENTO MINERÍA SUBTERRÁNEA ...................................................................13
8.
7.1.
Sostenimiento Pasivo ...........................................................................................13
7.2.
Sostenimiento Activo ...........................................................................................15
CONCLUSIONES ...........................................................................................................17
El Perú se encuentra ubicado en una zona de convergencia de placas tectónicas (subducción), presentando así gran actividad sísmica y también mineralizante; distintos tipos de yacimientos de minerales metálicos y no metálicos. Tal es el caso de la Mina Iscaycruz, ubicada en una zona donde la orogenia andina ha producido intensos movimientos estructurales, sometiendo así a la roca a diferentes esfuerzos evidenciados en los grandes pliegues y sobreescurrimientos de las rocas sedimentarias presentes en la unidad minera. Para su descubrimiento, explotación y cualquier labor minera general, es importante tener en cuenta este contexto y realizar estud ios geomecánicos, con el fin de garantizar la producción en la mina. El presente informe detallará las actividades realizadas en una visita técnica a la Unidad Minera Iscaycruz, con el objetivo de reconocer en el campo la importancia de la geomecánica en minería subterránea.
El yacimiento del Iscaycruz se localiza en el flanco Oeste de la Cordillera Occidental de los Andes, cercano a la naciente del río Huaura. Está situado en el distrito de Pachangara, Provincia de Oyón, Departamento de Lima, y se encuentra en línea recta 12 kilómetros al Sureste del pueblo de Oyón. Las labores mineras están a una altitud comprendida entre los 4,570 y 4,730 msnm, siendo las coordenadas geográficas las siguientes:
Latitud Sur
:
10°45'
Longitud Oeste :
76° 44'
Partiendo de la ciudad de Lima, se va por la carretera Panamericana Norte hasta la altura de Huaura, donde se toma el desvió y se continua por un tramo asfaltado hacia Sayán. Otra ruta, para llegar a Sayán, se puede tomar el desvió Rio Seco-Santa Rosa (Km 103 Panamericana Norte).
De Sayan continua una carretera afirmada hacia Churin, Oyon,
Pampahuay, Iscaycruz. En el recorrido se emplean alrededor de 8 horas aproximadamente.
CUADRO DE DISTANCIAS Lima Río Seco
Asfaltado
103.00
Kms.
Río Seco Sayán
Parcialmente Asfaltado
64.00
Kms.
Sayán Churín
Afirmado
49.00
Kms.
Churín Oyón
Afirmado
32.00
Kms.
Oyón Iscaycruz
Carrozable
30.00
Kms.
TOTAL 278.00
Kms.
Siguiendo por la ruta Huacho Huaura Sayán, la distancia a la mina se incrementa en 46 Kms. haciendo un total de 324 Kms.
Figura 1. Ubicación de la mina Iscaycruz.
E1 área de Iscaycruz y sus alrededores pertenecen estratigráficamente a la cuenca sedimentaria cretácea (Cobbins, 1973), y está estructuralmente situada en una zona de pliegues y sobrescurrimientos (Wilson, 1967). Potentes sedimentos de] cretáceo se encuentran ampliamente distribuidos en el área, presentando 3 unidades u horizontes bien definidos: la parte inferior está constituida principalmente por rocas clásticas, tales como areniscas silíceas, calizas y lutitas (Formaciones Oyón, Chimú, Santa, Carhuaz y Farrat); la parte intermedia que consiste de rocas calcáreas asociadas a dolomitas y lutitas (Formaciones Pariahuanca, Chulec, Pariatambo, Jumasha y Celendin) y la parte superior que contiene las capas rojas (Formación Casapalca). Todas estas formaciones cretáceas han sido cubiertas por el volcánico terciari o de la Formación Calipuy y han sido intruídas por tonalitas, dacitas y pórfido granítico. (Figuras G 2 y G 3). Las rocas sedimentarias han sufrido intensos movimientos estructurales como consecuencia de la Orogénesis Andina, formando plegamientos de rumbo NNO SSE.' Los anticli nales y sinclinales se presentan con intervalos de 2 á 3 Kms. y en algunos casos locales hasta intervalos de 10 metros, de manera que el mismo estrato es repetidamente expuesto en la superficie. El basamento paleozoico, sobre el cual reposa la cuenca sedimentaria, aflora en la parte Este de los Andes. En el flanco Oeste, los sedimentos son cubiertos por volcánicos o son intruídos por el Batolito de la Costa.
4.1.
ROCAS SEDIMENTARIAS:
Formación Oyón Aflora en los núcleos de anticlinales (al Este de la Cumbre de Limpe) siguiendo una dirección NNO SSE. Consiste de intercalaciones de areniscas de color gris de grano fino, lutitas negras y horizontes de carbón de forma lenticular. Formación Chimú Suprayace concordantemente a la Formación Oyón y consiste de cuarcitas, areniscas y lutitas negras; al tope de esta Formación hay un cambio transicional con la Formación Santa. Fisiográficamente se caracteriza por formar topografía de relieve alto. Formación Santa
Suprayace concordantemente y gradacional a la formación Chimú. Consiste principalmente de una intercalación de calizas de color gris, calcoarenitas, dolomitas, margas y lutitas negras carbonosas. Morfológicamente constituyen zonas de relieve suave. 11 espesor es variable y va de 60 á 100 metros. Formación Carhuaz Suprayace a la Formación Santa, morfológicamente forma relieve suave y es de color característico (marrón
rojizo) que lo hace inconfundible. Consiste principalmente de una
intercalación de lutitas negras, calizas, areniscas calcáreas y areniscas de grano fino; al tope se encuentra un horizonte de lutitas rojas que sirve como guía. Formación Farrat Suprayace a la Formación Carhuaz y consiste principalmente de areniscas silíceas de grano medio, color amarillo claro. Su espesor es de 80 á 100 metros. Formación Pariahuanca Suprayace a la Formación Farrat, su espesor es de 80 á 100 metros y consiste principalmente de calizas masivas. Morfológicamente se le distingue de otras formaciones por su expresión topográfica; forma zonas estrechas, a manera de corredores y zonas prominentes discontinuas. Formación Chulec Suprayace a la Formación Pariahuanca y consiste de intercalaciones de margas color marrón claro. Tiene un espesor aproximado de 200 metros. Formación Paríatambo Suprayace a la Formación Chulec y consiste de intercalaciones delgadas de calizas, margas y lutitas, de color gris oscuro a negro por intemperismo. Formación Jumasha Las rocas de la Formación Jumasha de] Cretáceo Superior, están distribuidas a lo largo del eje de un sinclinal, con dirección NNO SSE, en las partes más altas de la secuencia estratigráfica. Topográficamente forman prominentes cadenas montañosas de calizas masivas y compactas de color gris azulado, con potencia hasta de 1,200 metros.
4.2.
GEOLOGÍA DEL YACIMIENTO
Iscaycruz es uno de los yacimientos, de un importante grupo de yacimientos, de metales base en los Andes del centro del Perú. Se explota el Zn, Cu, Pb, Ag. La mineralización se encuentra en cuerpos, siendo los principales Estela y Olga de la zona de Limpe Centro. En los alrededores, existen varias minas de plata, plomo y zinc, tales como la mina Raura (Pb Zn) , Uchucchacua (Ag-Zn), Atacocha (Pb Zn Ag), Cerro de Pasco (Pb Zn Ag), Huarón (Pb ZnAg) y Santander (Cu Zn). Además Iscaycruz está ubicada en el flanco occidental de un anticlinal apretado cuyo plano axial se orienta N 250 0 y se encuentra a 1 km. al Este de la zona mineralizada de Iscaycruz. Este flanco es de alto buzamiento y en el área denominada Limpe presenta una inversión en el buzamiento. Las secuencias sedimentarias en el área de la mina conforman unidades litoestratigráficas, que de más antigua a la más moderna son: Formaciones Oyón, Chimú, Santa, Carhuaz, Farrat, Pariahuanca, Chulec, Pariatambo y Jusmasha. (Figura G 4). La formación Oyón, del Cretáceo Inferior, tiene un espesor de 600 a 700 metros y se compone fundamentalmente de areniscas y lutitas con intercalaciones de carbón. La formación Chimú que consiste principalmente de cuarcita y arenisca cuarzosa Suprayace a la formación Oyón. Ambas formaciones se ubican a lo largo del eje del anticlinal. La formación Santa está situada en el extremo de la zona plegada. Tiene un espesor de 60 a 100 metros, se extiende más de 12 kms. de longitud y está compuesta de calizas de color gris azulado. El buzamiento de esta formación es cercano a la vertical , y constituye parte de los pliegues existentes. Esta formación es importante porque en ella se emplaza el depósito mineral de Iscaycruz. Existen cuatro formaciones intermedias entre las formaciones Carhuaz y Jumasha, los que se reconocen como: Formación Farrat, de unos 100 metros de espesor, compuesta de areniscas cuarzosas y calcáreas; la Formación Pariahuanca de aproximadamente 100 metros de espesor, compuesta de caliza gris oscura; Formación Chulec con alrededor de 200 metros de espesor, compuesta mayormente de margas de color gris claras; y la formación Pariatambo, de alrededor de 200 metros de espesor, compuesta de lutitas y calizas de color gris oscuro. En la formación Pariahuanca se ubica la mina Chupa, la cual está cercana al depósito mineral de Iscaycruz.
Al Oeste del área de trabajo se ha reconocido un sinclinal con el eje de dirección NNO SSE, el mismo que se presenta a lo largo de la formación Jumasha del Cretáceo Superior.
La zona mineralizada de Iscaycruz se encuentra formando cuerpos o mantos de reemplazamiento de las calizas de la Formación Santa y está emplazada en forma discontínua en una longitud de 12 kms. , desde Canaypata en su extremo Norte, hasta Antapampa en el extremo Sur. La mineralización en superficie se distribuye en forma de óxidos de hierro y manganeso, provenientes de sulfuros primarios, constituidos principalmente de esfalerita, marmatita y subordinadamente galena y calcopirita. Entre los minerales accesorios se reconoce la pirita, covelita, siderita, calcita, cuarzo, especularita, pirrotita y arsenopirita que se consideran como minerales de ganga. Los principales minerales del depósito tipo skarn son: la calcopirita, esfalerita, pirita y magnetita; y los principales componentes del skarn son: la tremolíta, el granate, la epidota y el cuarzo. Se cree que el skarn estaría ocupando la parte central de la mineralización de Iscaycruz. Las alteraciones más notables de las rocas encajonantes del depósito son: silicificación, sericitización, argilitización, sideritización y dolomitización.
Figura 2. Estructura del yacimiento en la Unidad Minera Iscaycruz
La presente visita técnica fue realizada como parte complementaria del curso de Geomecánica, por 5 alumnos de la Facultad de Ingeniería Geológica, Minera y Metalúrgica – UNI. Viernes 21 9:00 p,m. Trayecto Lima-Oyón Partimos el día viernes 21 de noviembre del 2014 por la noche, desde la ciudad de Lima hacia la provincia de Oyón, en un viaje en bus de aproximadamente 6 horas, y llegamos el día sábado 15 en la madrugada. Sábado 22 7:00 a.m. Trayecto hacia la Unidad Minera Se partió de Oyón a las 7:00 a.m. en camionetas rumbo a la Unidad Minera Iscaycruz. El viaje demoro alrededor de una hora. En el trayecto se pudo observar una geología fuertemente afectada por la orogénesis andina (plegamientos, fallas, diaclasas, etc.).
Figura 3. Orogenia en la zona de la Unidad Minera.
8:00 a.m. Llegada a la Mina Iscaycruz Se entregó toda la documentación necesaria para entrar a la Mina así como el registro de los estudiantes a ingresar.
Figura 4. Llegada a la Unidad Minera Iscaycruz 8:30 a.m. Control médico en la Posta Iscaycruz
Figura 5. Instalaciones de la Unidad Minera Iscaycruz
9:30 a.m. Desayuno en el comedor de la mina. 8:00 a.m. Introducción y Charlas de Seguridad y Salud Ocupacional, geología y aspectos de explotación de mina. Charla de Seguridad: nos explicaron la importancia de la seguridad en toda labor minera, y las certificaciones obtenidas por las medidas adoptadas en la Mina. La empresa Los Quenuales cuenta con certificación ISO 9001, ISO 14001, OHSAS 18001. Además considerando el OHSAS 18001 como aspecto muy importante en geomecanica ya que está relacionada a la seguridad en mina. También nos explicaron la importancia de los EPP. Charla de Geología: La unidad Iscaycruz consta de 3 minas : Mina Chupa, Mina Santa , Mina Limpe nos hablaron acerca de las formaciones geológicas presentes y los cuerpos mineralizados. También acerca de las labores realizadas en tajo y en subterráneo, dando importancia a la geomecánica, que fue nuestro motivo de visita. Equipos de Protección Personal: nos dirigimos al área de abastecimiento de EPPs, donde nos casco, overol, correa, botas de seguridad, respirador, lentes de seguridad.
Figura 6. Antes de partir a interior mina con los respectivos EPP. 11:00 a.m. Ingreso a la Mina Chupa Después de las charlas y ya abastecidos con los EPP, nos dirigimos hacia el interior de la mina en 2 camionetas, donde descendimos hasta los niveles 10, 11 y 12 de la mina Chupa. Aquí observamos algunas características propias de interior mina así como obras civiles necesarias
(ventilaciones, accesos, rampas, señalizaciones, etc.). Nos enfocamos en la descripción geomecánica de las rocas así como el tipo de sostenimiento necesario para garantizar las l abores mineras. También observamos algunos objetos como las distintas clases de barretillas para el desatado de rocas. Se observaron el uso de los pernos de anclaje (helicoidales e hydrabolt), cimbras metálicas, shotcrete y sostenimiento con estructuras de madera. Así mismo se nos recalcó la importancia del Tablero de Gestión SAS, donde está la información y planos geomecánicos en cada nivel de las galerías subterráneas.
Figura 7. Entrada a la mina Chupa. Se observa uso del shotcrete en el lado izquierdo de la foto.
Figura 8. Tipos de barretillas para el desatado.
Figura 9. Desmonte en interior mina.
2:30 p.m. Almuerzo en el campamento minero. 3:30 p.m. Partimos de la mina hacia Oyón. 4:30 p.m. Regreso a Lima.
Dentro de la mina pudimos observar 2 tipos de sostenimiento:
7.1.
Sostenimiento Pasivo
Este típico sostenimiento pasivo o soporte es utilizado generalmente para el sostenimiento permanente de labores de avance, en condiciones de masa rocosa intensamente fracturada o muy débil, que le confieren calidad mala a muy mala, sometida a condiciones de altos esfuerzos. Como mezcla de cemento, arena, adiciones, aditivos, agua y fibras de refuerzo, el shotcrete tipo vía húmeda se adecúa a la dinámica minera, lo que explica su creciente aceptación. Su diseño y aplicación debe hacerse con el objetivo de lograr menos pérdidas por rebote, disminuir los tiempos de colocación, menor tiempo de exposición del personal y lograr el control cualitativo de zonas geológicamente inestables. El shotcrete contribuye a evitar el desprendimiento de rocas, siempre que forme parte de un sistema integral constituido por mallas, pernos u otro elemento. También protege de la
erosión del aire, agua y humedad, además de rellenar fisuras en el macizo rocoso. Para todo esto, la roca debe tener algunas características, como adherencia, resistencia, durabilidad y espesor. La recomendación es que para cada proyecto se debe realizar pruebas de laboratorio y terreno para determinar aditivos y dosis adecuadas. Es fundamental verificar el comportamiento de los aditivos considerando el tipo, calidad y dosis de cemento y árido, la dosificación propuesta, las condiciones ambientales de operación, la experiencia de los operadores, entre otros factores.
Figura 6. Proceso de shotcrete en interior mina. Imagen referencial.
Figura 7. Shotcrete en interior mina. Mina Chupa.
Para lograr un control efectivo de la estabilidad en tales condiciones de terreno, las cimbras son utilizadas debido a su excelente resistencia mecánica y sus propiedades de deformación, lo cual contrarresta el cierre de la excavación y evita su ruptura prematura. La ventaja es
que este sistema continúa proporcionando soporte después que hayan ocurrido deformaciones importantes. Las cimbras son construidas con perfiles de acero, según los requerimientos de la forma de la sección de la excavación, es decir, en forma de baúl, herradura o incluso circulares, siendo recomendable que éstos sean de alma llena. Hay dos tipos de cimbras, las denominadas «rígidas» y las «deslizantes o fluyentes». Las primeras usan comúnmente perfiles como la omega, H, I, conformadas por dos o tres segmentos que son unidos por platinas y pernos con tuerca. Las segundas usan perfiles como las V y Ù, conformadas usualmente por tres segmentos que se deslizan entre sí, sujetados y ajustados con uniones de tornillo. Los accesorios en este sistema de sostenimiento son los tirantes de conexión de las cimbras, el encostillado y los elementos de bloqueo. Los tirantes pueden consistir de varillas de fierro corrugado o liso generalmente de 1″ de diámetro u otro elemento estructural. El encostillado puede ser realizado con planchas metálicas acanaladas y en algunos casos en las minas se utilizan tablones de madera. Los elementos de bloqueo pueden ser la madera o los bolsacretos, estos últimos son sacos conteniendo agregados con cemento, los cuales son rociados con agua para permitir su fraguado una vez colocados entre las cimbras y la pared rocosa; el concreto débil así formado proporciona un adecuado bloqueo para transferir las carg as uniformemente sobre las cimbras. En la mina Chupa observamos cimbras en H y omega, junto con los bolsacretos.
7.2.
Sostenimiento Activo
Los sistemas de reforzamiento con pernos de roca minimizan las deformaciones inducidas por el peso muerto de la roca aflojada, así como también aquellas inducidas por la redistribución de los esfuerzos en la roca circundante a la excavación. En general, el principio de su funcionamiento es estabilizar los bloques rocosos y/o las deformaciones de la superficie de la excavación, restringiendo los desplazamientos relativos de los bloques de roca adyacentes. En roca masiva o levemente fracturada y en rocas fracturadas, el papel principal de los pernos de roca es el control de la estabilidad de los bloques y cuñas rocosas potencialmente inestables. Ésto es lo que se llama también el «efecto cuña»
En roca estratificada sub-horizontal y roca no estratificada con un sistema dominante de discontinuidades sub horizontales, los pernos ayudan a resistir el desplazamiento relativo entre los estratos, aumentando la rigidez de la viga estructural que forman y creando ligazón entre los bloques tabulares, para minimizar la deflexión del techo. Esto es lo que se llama también el «efecto viga». Este concepto puede ser extendido al caso de paredes paralelas a estratos o discontinuidades sub verticales, generando el denominado «efecto columna», para minimizar el pandeo de los bloques tabulares. En roca fracturada e intensamente fracturada y/o débil, los pernos confieren nuevas propiedades a la roca que rodea la excavación. Instalados en forma radial, cada perno crea un bulbo de resistencia, el cual al interactuar con los bulbos de los pernos adyacentes forman un arco rocoso portante que trabaja a compresión denominado «efecto arco», el mismo que da estabilidad a la excavación. Pernos Hydrabolt Es un perno de fricción, de inmediata instalación, al que se le inyecta agua a altas presiones (250-300 Bares). Se expande de los 29mm (dia. inicial), hasta los 41mm y debido a su válvula de no retorno, el agua que se mantiene en el interior ejerce presión constante en todo momento, en forma radial a lo largo de la longitud del taladro. Tiene 10ton. mínimo de soporte, es un sostenimiento inmediato. No necesita ningún tipo de aditivo, cemento, resina; se inyecta solamente agua. El Hydrabolt tiene un indicador de carga que solo se muestra si el perno ha sido inflado correctamente. Viene en diferentes colores que indica la longitud del mismo (pin de plástico amarillo para el caso del Hydrabolt de 7 pies), lo que facilita la labor del supervisor porque se puede verificar si han sido instalados a la presión y longitud correcta. Pernos Helicoidales El sistema barra helicoidal, permite desarrollar un anclaje de alta resistencia en un amplio rango de calidades de roca, por lo que se puede transmitir cargas elevadas a través de la barra, incluso en estratos rocosos de calidad geotécnica regular. La inyección de lechada o resina protege a la barra de la corrosión, al mismo tiempo que le asegura la adherencia permanente a la roca. Para usos habituales, en ambientes de baja agresividad, no requiere de protección adicional contra la corrosión.
La orogenia andina del Perú es responsable de los intensos rasgos estructurales (fallas, pliegues, diaclasas, sobreescurrimientos, etc.)
La unidad minera Iscaycruz consta de 3 minas : Mina Chupa, Mina Santa , Mina Limpe.
Es importante el Tablero de Gestión SAS en cada nivel de la mina, aquí está la información y planos geomecánicos de las galerías subterráneas.
Los sostenimientos utilizados en la mina chupa, son en su mayoría: shotcrete y pernos (hydrabolt y helicoidales).
Se usa mayor sostenimiento (cimbras) en las intersecciones de las labores mineras.
