INTRODUCCION En nuestro país existen varios depósitos de sustancias carboníferas, las mismas que se consideran muy importantes para el desarrollo nacional. Siendo la sierra norte la región carbonífera que más destaca la misma que se extiende desde el sur del departamento de Cajamarca a través de los departamentos de la Libertad y Ancash, hasta las zonas limítrofes de los departamentos departamentos de Lima y Huánuco y produciéndose en esta zona la mayor parte del carbón nacional, que constituye la mayor cuenca carbonífera del país. El potencial y características geológicas así como la calidad de los carbones, varían en el Perú de un yacimiento a otro, encontrándose en varios de ellos mayores impurezas que hace que dichos carbones no sean explotables no siendo el caso de la unidad minera Chimú. Frente al gran potencial existente, la explotación de ese importante recurso mineral no se ha difundido en su verdadera magnitud, lo cual deja de otorgarle el valor agregado factible de obtener en beneficio de una adecuada diversificación industrial. Es por ello que es de necesidad impostergable el que se conozca el tipo de
1. CARACTERÍSTICAS DEL DEPÓSITO El depósito del yacimiento de la mina Chimú es carbón antracítico cuyas características se encuentran a continuación:
CARACTER CARACTER STICAS* STICAS*
VALOR VALOR
Humedad
3 – 4.5%
Material Volátil
5 – 8%
Carbón Fijo
75 – 80%
Poder calorífico
6300 a 7500 Kcal./Kg
* Fuente Cementos Pacasmayo S.A.A
La mina tiene manto de carbón Antracita, cuyas características son aptas para la fábrica de cementos Pacasmayo S.A.A. Principal comprador.
1.1.
UBICACIÓN ACCESO Y TOPOGRAFÍA La mina Chimú se encuentra ubicada en el anexo Baños Chimú, distrito de cascas, provincia de gran Chimú, Departamento de la Libertad, en cuadrante comprendido entre paralelos 7° 30’ y 8°00’de latitud sur y los meridianos 78°30’ y 79°00’ de longitud oeste. (Ver
plano de ubicación). En su topografía se observa una zona de
CARBON MINERAL GRUESO
La mina se encuentra a una altitud entre 950 a 1200 m.s.n.m.
TABLA 1-3 Vértices
Norte
Sur
V1
9’166,000
763,000
V2
9’165,000
763,000
V3
9’165,000
761,000
V4
9’166,000
761,000
El área de influencia directa corresponde a la zona de baños Chimú, margen derecha del río Chuquillanqui.
1.2.
CLIMA Y METEREOLOGÍA El clima es templado durante casi todo el año, con una temperatura promedio de 24 0C, con ligeras precipitaciones pluviales durante los meses comprendidos entre diciembre a marzo.
representadas principalmente por derrames andesiticos y tufos rio líticos, la edad de estas rocas, que forman la columna geológica de la cuenca oscila entre el triásico superior – jurásico inferior y el cuaternario reciente. Estructuralmente, la cuenca del rio Chicama presenta dos sectores bien diferenciados, uno que corresponde a la faja costera y estribaciones accidentales de los andes y otro que abarca las partes media y alta de la cuenca. En el primero, solo se presentan fallas y pliegues de escasa significación, siendo el segundo donde el tectonismo ha alcanzado su mayor desarrollo, habiéndose
generado
fallamiento
y
plegamiento
de
gran
magnitud.
2.1.2. FORMACIÓN CHIMÚ La formación Chimú se designa con este nombre por Benavides (1956) aflora yaciendo mayormente en forma concordante sobre la formación Chicama (lo más probable es que exista una discordancia paralela) e infrayaciendo con igual carácter a la formación Santa.
superior la arenisca generalmente son de granos de cuarzo poco redondeados. Tiene un grosor aproximadamente de 600m. En las areniscas se observan estructuras sedimentarias tales como estratificación cruzada y Ripple Marks en el sector NO de la hoja de Cajamarca la formación Chimú experimenta en la corta distancia cambios bruscos de grosores pasando de cientos de metros a 80m, lo que nos sugiere la existencia de diferencias notorias en la profundidad de la cuenca. En el corte de la carretera que conduce a San Benito algarrobal y cascas se observa buenas exposiciones con las variaciones indicadas. Se asume que la formación Chimu y Santa se adelgazan gradualmente hacia el oeste como se observa en el corte de la carretera Pacasmayo – Tembladera y en la zona de Algarrobal – San Benito. Es frecuente encontrar en los niveles inferiores e intermedio de la formación Chimú mantos de carbón como en Callacullán y Yanahuanca al este de Quiruvilca, generalmente se presenta uno o dos mantos, como los que se encuentran al norte y oeste del cerro Huaylillas al sur de Huamachuco, el de San Marcos y
Arequipa y con la parte inferior de la formación Llacanora de Tafur (1950)
2.1.3. GRUPO GOYLLARISQUIZCA En este grupo en su facie de plataforma ha sido estudiado bajo la denominación del grupo Goyllarisquizga y en su facies de cuenca ha sido diferenciado en las formaciones Chimú, Santa, Carhuaz, Farrat, en el primer caso, sus afloramientos están limitadas al sector noroeste del cuadrángulo de San Marcos pero se sabe que se
extiende
ampliamente
por
la
región
inicialmente
fue
determinada como formación por Mc Laughlin 1925. Este grupo aflora al sur de Celedin hacia Oxamarca en contacto anormal sobre calizas del cretácico superior su verdadera posición se observa a unos cientos de metros más al este, donde comienza el cañón del valle del marañón allí suprayace con suave discordancia a las calizas del grupo Pucara e infrayace a la formación crisnejas del albiano aparentemente concordantes pudiendo ser en discordancia paralela en otros lugares. Litológicamente
consiste
en
cuarcitas
blancas
masivas
y
interdigitado por capas delgadas de limonitas, lutitas, areniscas que varían de 0.03 a 0.3 metros. En el área la formación Chimú se encuentra formando un anticlinal y un sinclinal tumbando por lo cual se tiene que las cajas o areniscas estén altamente fracturadas. En vista de que tiene plegamiento intenso esto hace que se presenten una diversidad de fallas pero con predominio de las fallas de gravedad por lo expuesto se requiere de un sostenimiento adecuado en las labores interiores de explotación. En el lugar de la mina no se observan mayores deformaciones tectónicas por fallamiento y/o plegamiento estas regionalmente se tienen lugar en los alrededores. El nivel limoso que contiene el manto es reconocible en superficie por ser un relieve negativo o depresión alargada en la base de un banco es reconocible en superficie por ser un relieve negativo o depresión alargada en la base de un banco de cuarcita/areniscas para observarlo mejor hay que cruzar el río Chuquillanqui subir a una loma en la margen izquierda. El yacimiento consiste en un manto de carbón de rumbo N20W y
2.1.4. LITOLOGÍA La mina se encuentra dentro de la secuencia estratigráfica cíclico- clástico de la formación chimú del grupo Goyllar del Cretáceo inferior – Cretáceo superior. La formación Chimú conformado por estratos de cuarcitas y areniscas cuarzosas de espesores decimétricos a metros intercalados con limonitas de grano medio o grueso (cm) estas limonitas aparecen con mayor frecuencia en la cercanía de los mantos
e
intercalados
con
estos.
Una
delgada
cubierta
cuaternaria de material coluvial cubre las laderas.
2.1.5. GEOLOGÍA ESTRUCTURAL No se observa en el lugar, mayores deformaciones tectónicas por fallamiento y/o plegamiento, estos regionalmente si tiene lugar en los alrededores. El manto de carbón se emplaza en las cuarcitas de la formación Chimú con una potencia promedio de 2m intercalada en la parte media de todo manto por limonitas carbonosas de 0.60 metros de espesor. El manto es continuo y casi sin deformaciones
2.2.1. MANTO CARBONÍFERO Estructura de carbón y el componente principal en el área del yacimiento es la antracita, que es un tipo de mineral fósil compactado de brillo vítreo, además es uno de los combustibles más
importantes;
quema
lentamente,
desprendiendo
gran
energía con poca cantidad de horas y deja poca ceniza.
Las propiedades geomecánicas principales de la roca y/o mineral es medianamente blanda, cuya resistencia es similar a la sal gema, yeso, marga común y otras de baja resistencia.
2.2.2. ROCAS SEDIMENTARIAS Se encuentra en estratos concordantes al manto carbonífero principalmente de origen sedimentario como la cuarcita y areniscas cuarzosas.
2.2.2.1.
CUARCITAS Sus propiedades Geomecánicas principales de esta roca metamórficas
es
que
presenta
un
alto
grado
de
metamorfismo, producto de la recristalización de las rocas
desfavorablemente, este control se realiza con algunos anclajes y/o puntales de seguridad.
2.3.
RESERVAS Como
en
las
inmediaciones
de
la
mina
no
se
observa
desplazamiento por callamiento y el hecho de haber reconocido la potencia de la estructura carbonosa y su continuidad tanto en la altura como en longitud se han inferido los block para su cubicación.
2.3.1. RESERVAS PROBADAS Es el que no tiene riesgo de discontinuidad o de leyes, debe estar muestreado en sus cuatro lados para nuestro caso tenemos los bloques N°5 Y N°3.
2.3.2. RESERVAS PROBABLES Es el mineral adyacente al probado, pero en el que todavía se prevé algún riesgo de discontinuidad o de las leyes, tenemos
3. MÉTODO DE EXPLOTACIÓN PROPUESTO 3.1.
GENERALIDADES
Los métodos de explotación que se proponen en la mina chimú son los de cámaras y pilares y el de cámaras y pilares con shortwall, que solo requiere una variante con respecto a cámaras y pilares específicamente que a continuación se detalla. Que se aplican en las siguientes condiciones: o
En cuerpos con buzamiento horizontales normalmente no debe exceder de 30°
El
o
mineral
y
la
roca
encajonante
deben
ser
relativamente
competentes. o
Mineral que no requiere de clasificación en la explotación.
o
En depósitos de gran potencia y área extensa.
3.2.1. CARACTERÍSTICAS DEL MÉTODO En el método de cámaras y pilares es posible manejar las dimensiones geométricas de los pilares. Si se aumenta el número de pilares o se reduce la luz de las cámaras es posible compensar la calidad del terreno, implicando esto perdida del mineral, por tal razón se procura aumentar la estabilidad de las cámaras y pilares empleando el sistema de empernado.
3.2.2. VENTAJAS Y DESVENTAJAS VENTAJAS
1) La extracción puede adaptarse con facilidad a las fluctuaciones del mercado. 2) No se necesita relleno.
6) Consumo de explosivos considerables. 7) El personal está en peligro durante el trabajo a causa de los desprendimientos de roca en techo. 8) Los mineros pueden caer fácilmente a los echaderos y parrillas. 9) Dificultad de la clasificación del mineral en las explotaciones. 10) En la explotación el avance con dimensiones de 7m x 2m es dificultoso debido a que el frente de este carbón resbala en zonas de carbón suave.
3.3.
CÁMARAS Y PILARES CON SHORT WALL
Es una variante aplicado al de este método descrito es la conocida por los tajos cortos, se utiliza en frentes inferiores a los 50m en yacimientos de tipo masivo, que se extienden ocupando grandes superficies horizontales. Se adapta bien a los techos en malas condiciones y es más flexible, pero precisa más labores preparatorias además cambios y desplazamientos de los equipos mineros.
3.3.1. CARACTERÍSTICAS DEL MÉTODO Se aplica en las siguientes condiciones:
terreno sea bueno se explota con cámaras de mayor dimensión y si el terreno es malo se debe dejar pilares de mayor dimensión con relación a la estabilidad del techo es posible manejar con las dimensiones geométricas de los pilares si se aumenta el número de pilares o se reduce la luz de las cámaras, es posible compensar la calidad del terreno implicando esto perdida del mineral, por tal razón se procura aumentar la estabilidad de las cámaras y pilares empleando el sistema de empernado o armado pilares artificiales.
3.3.1.1.
DESARROLLO – PREPARACIÓN
El desarrollo tiene por finalidad dar acceso al block mineralizado sirviendo por lo tanto como labor de reconocimiento primero y posteriormente como galería de extracción, mediante el desarrollo se verifica, se delimita y se estima el rendimiento económico del block. En el método propuesto los desarrollos consisten en el avance de las galerías de nivel sobre manto con secciones de 7´ x 8´ espaciadas
niveles superiores para el almacenamiento temporal del carbón roto de las preparaciones y explotación. Los gastos designados en esta fase de trabajo constituyen una parte no discutible de los gastos totales. Sobre este punto se remarca que el costo de producción de mineral extraído de preparaciones es siempre más elevado que el mineral extraído por explotación de tajo.
3.3.1.2.
EXPLOTACIÓN
Una vez conectado los subniveles, con la chimenea simple hasta el nivel superior se puede iniciar la explotación en forma descendente. La explotación propiamente dicha consiste en realizar perforaciones horizontales a lo largo del lateral izquierdo y derecho de la chimenea (rebanadas cortas) considerando los 30 metros de subnivel a subnivel luego de realizar la perforación y voladura y desatado de la rebanada se procede al colocado de puntales de madera perpendicular de caja de techo a caja piso. Este ciclo se realiza hasta completar un vacío de cámara de 10
En las áreas donde las cajas son inestables los pilares no serán recuperados evitando riesgos de accidentes por desprendimientos de carbón a los mineros. El ciclo de trabajo por guardia en cada frente comprende:
Perforación.
Voladura.
Limpieza.
Sostenimiento.
3.3.2. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL MÉTODO VENTAJAS:
1. La extracción puede adaptarse con facilidad a las fluctuaciones del mercado. 2. El relleno no es necesario en ninguna etapa de explotación. 3. Las irregularidades del yacimiento afectan poco a la explotación. 4. El control en zonas que el carbón se presenta suelto es más fácil.
4. El consumo de madera y pernos de roca puede ser mayor cuando el techo es inestable. 5. Las labores de preparación son en mayor número. 6. El uso de explosivos es mayor sobre todo en labores de preparación. 7. Los mineros pueden caer fácilmente a los echaderos y parrillas. 8. Dificultad de la clasificación del mineral en las explotaciones. 9. La presencia de agua dificulta los avances en las preparaciones.
4. SELECCIÓN DEL MÉTODO Para la selección del método de explotación se consideraron las siguientes alternativas: Longwall (Tajos largos) Cámaras y pilares Cámaras y pilares con shortwall (Rebanadas cortas) En las que se consideraron los factores como; condiciones geológicas, geometría del yacimiento, características geomecánicas, dilución seguridad del personal, productividad, recuperación y ventilación.
4.1.
COMPARACIÓN DE ESTÁNDARES TABLA 4-1
Sostenimiento temporal
-
Ninguno
Pilares
Pilares
Duración promedio de un panel
Meses
11-12
12-13
12-14
4.2.
SELECCIÓN DEL MÉTODO Es necesario evaluar los estándares que nos llevara a la selección del método adecuado: La producción en el tajeo, en el caso de explotación de cámaras y pilares con Short Wall incrementa en 1.0 TM/h-g con respecto al
Long Wall y en 0.5 TM/h-g respecto al de cámaras y pilares ya que el mineral se limpia totalmente.
El consumo de explosivos en el caso de cámaras y pilares con Shortwall es mayor en 0.07 Kg/t con respecto al Longwall y de 0.02 Kg/t al de cámaras y pilares esto se debe al mayor número de labores de preparación.
La dilución en el método de cámaras y pilares con shortwall es menor en 8% con respecto al Longwall y en 2% con respecto al de cámaras y pilares ya que con el método propuesto se controla mejor la dilución en los tajeos.
En cuanto a la subsidencia entre los métodos el longwall será mayor con respecto a los de cámaras y pilares con shortwall y al de cámaras y pilares, este primero mencionado presenta mayores áreas vacías.
En las toneladas rotas por disparos notamos que en el método de cámaras y pilares con shortwall es mayor en 25TM con respecto al longwall y de 20 TM con relación al de cámaras y pilares debido a que este método es más flexible y dinámico y que es afectado poco por el deslizamiento del carbón. La duración de un panel es más amplia en el método de explotación por cámaras y pilares con shortwall, respecto a los otros métodos analizados.
TABLA 4-2 CUADRO COMPARATIVO DE LOS METODOS BASADO EN LAS OBSERVACIONES HECHAS EN CAMPO
LOWNG WALL
CAMARAS Y PILARES
CAMARAS Y PILARES CON SHORT WALL
Tiempo de permanencia de accesos reducidos.
Permanencia de accesos a labores superiores.
Tiempo de permanencia accesos y labores superior.
Altos costo de rehabilitación de accesos a labores.
Costo de rehabilitación moderado.
Disminuye en un 25% el costo de rehabilitación.
Carbón aflora y cae siendo difícil su control.
Carbón afloja controlándose con dificultad.
Carbón afloja pero su control es más rápido y seguro.
Galería sometida a presiones en los astiles debido a los vacíos.
Galería con presiones moderadas.
Galería con presiones moderadas y más controladas.
Uso de pernos de roca en áreas donde Uso de pernos de roca en áreas donde Disminuye el uso de pernos en un la caja de techo esta fracturada. el pilar esta propenso a resbalar. promedio 15%
Mayor costo de producción mina.
Mayor costo de producción mina.
Menor costo de producción mina.
