PDF de Mina Uchucchacua

SISMICIDAD INDUCIDA CONTROL CONTROL Y PREVENCIÓN EN MINA UCHUCCHACUA David Regalado Palomino Cía. de Minas Buenaventura SAA [email protected]

RESUMEN:

SUMMARY:

El yacimiento de Uchucchacua está ubicado en la vertiente occidental de los Andes y pertenece al distrito y provincia de Oyón, en el departamento de Lima-Perú.

The site of Uchucchacua is located on the western slope of the Andes and belongs to the district and province of Oyón, in the department of Lima, Peru. In the last decade has seen the mine Uchucchacua an increased level of seismicity and the effect of this increased the seismic hazard events with some rockburst, with the presence of a complex structural pattern of failures that are being activated by the effect of mining induced, besides harvesting operations of our mine is increasingly oriented to the development of deeper levels (currently at more than 1000m) and mechanical properties of rock mass that indicate susceptibility to the outbreak, and the desire to share our experience with other  similar deposit present this technical work and whose objective are:

En la última década la mina Uchucchacua Uchucchacua ha experimentado un nivel creciente de sismicidad y por efecto de esto se incrementó el peligro sísmico con algunos eventos de estallidos de roca, con la presencia de un patrón estructural complejo de fallas que están siendo activadas por efecto del minado inducido; además las operaciones de explotación de nuestra mina se orienta cada vez al desarrollo de niveles más profundos (actualmente a mas de 1000m) y con propiedades mecánicas de macizo rocoso que nos indican susceptibilidad al estallido, y con el deseo de compartir nuestra experiencia con otros yacimientos similares presentamos este trabajo técnico cuyos objetivos son : -

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Contribuir a mejorar el control de caída de rocas en yacimientos con ambientes rocosos elásticos y dinámicos propensos a estallidos de roca. Establecer Criterio de implementación de Riesgo Sísmico dentro de la evaluación geomecánica del diseño minero.

- Contribute to improving the control of rock falls on rocky sites with elastic and dynamic environments rockburst. - Establish criteria for implementation of Seismic Risk Assessment in mining geomechanics design. - Conceptual and explicitly define the main mechanisms of faulting associated with the phenomenon of rockbursts. - Seismic monitoring as a tool to confirm the assumed parameters, used for mine design and numerical modeling to improve the design plans, ordering the sequence of mining, and support strategies.

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Definir conceptual y explícitamente principales mecanismos de fallamiento asociados al fenómeno de estallidos de roca.

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La supervisión sísmica como una herramienta para confirmar los parámetros asumidos, usados usados para el diseño de mina y modelamiento numérico, para mejorar los planes de diseño, ordenar la secuencia de minado, y estrategias de soporte.

- To quantify the exposure control seismicity and seismic risk.

-

Para cuantificar la exposición a sismicidad y control del riesgo sísmico.

1. INTRODUCCION

-

Considerar su contribución a la eficiencia, productividad y seguridad de la mina.

la

- Consider their contribution productivity and safety of mine.

to

efficiency,

En mina Uchucchacua en los dos últimos años nos muestra que la mayoría de la sismicidad se han producido por cuatro factores importantes por el Regalado, 1 de 12

minado inducido, los altos esfuerzos, los sistemas de fallas sub-verticales que generan deslizamientos y rocas de alta resistencia compresiva. Además los eventos sísmicos se dan de 10 a cientos de metros de las zonas de minado como resultados de la mayor exposición de los efectos de la actividad sísmica, de las zonas de deslizamiento y también después de las voladuras de producción. En algunos casos son sucesos de pequeñas a medianas y en algunos casos de gran magnitud estas se suceden después de algunos minutos, horas, días o semanas de haberse llevado a cabo las voladuras de producción

Jumasha (fig. 2) y son de variada magnitud, asociadas a ellas se encuentran cuerpos de reemplazamiento irregulares y discontinuos.

Fig. 2 Perfil formación calizas Jumasha (Jm)

2.1 Carac terístic as Petro m ineralógi ca  Compuesto principalmente por dos litologías una es la caliza frágil de alta resistencia y mineral compuesto por mena Galena, Proustita, Argentita, Pirargirita, Plata Nativa, Esfalerita, Marmatita Minerales de Ganga Pirita, Alabandita, Rodocrosita,Calcita, Pirrotita en diferentes combinaciones formando una estructura rocosa dura y de alta resistencia compresiva. Fig.1 Ubicación Yacimiento de Plata Uchucchacua

La mina se sitúa en la vertiente occidental de los andes, corresponde al Distrito y Provincia de Oyón del Departamento de Lima.

2. GEOLOGIA DEL DEPÓSITO 2.1 La g é nes is del yac im ien to  El yacimiento de Uchucchacua está relacionado a una estructura geológica principal de los andes centrales.Las rocas encontradas son de acidez intermedia. Las principales geoestructuras son del sistema NESW y las tensiónales son del sistema EW- NW-SE. Uchucchacua es un depósito hidrotermal epigenético del tipo de relleno de fracturas (vetas), las cuales también fueron canales de circulación y emplazamiento metasomático de soluciones mineralizantes que finalmente formaron cuerpos de mineral. La mineralización económica comercial es básicamente de Ag, como subproducto se extrae Zn y Pb. Las estructuras se emplazan en rocas calcáreas del cretáceo superior en la formación

2.3 Plegamiento s  La presencia de la tectónica andina en nuestro yacimiento metalífero ha creado sistemas de plegamientos principales donde el minado está expuesto a zonas susceptibles a la ocurrencia de los estallidos de rocas (ver fig.2).

3. MINADO DEL DEPÓSITO La actividad minera en Uchucchacua históricamente viene tratando mineral desde el año 1975 con más de 3 décadas de producción progresiva desde 350 Ton/día y en la actualidad 2010 con más de 3000 Ton/día, es la cuarta mina en producción mundial con 10 millones de onz.de  Ag. Esta mina usa dos Piques y dos Rampas principales de accesos a los cuerpos de producción mineral para el servicio del extracción, transporte de materiales y de personal. A lo largo de los años los métodos de explotación que han estado en uso son Shinkage, corte y relleno ascendente, cámaras y pilares en los cuerpos irregulares de dimensiones diferentes y sub-niveles con taladros largos en los cuerpos regulares de dimensiones grandes. Hoy día en Uchucchacua nosotros tenemos 30 cuerpos de explotación en los deferentes niveles y Regalado, 2 de 12

sectores diferenciados como minas Carmen, Socorro y Huantajalla, siendo el sector Carmen el de mayor cobertura rocosa ,fuerte concentración de fallas sub verticales y macizo rocoso de alta resistencia. Y presencia de altos esfuerzos. Las áreas principales de producción en la mina de Uchucchacua son: - Carmen producción de 25,000TM - Socorro producción de 50,000TM - Huantajalla producción de 15,000 TM/mes. Hoy día la disminución de reservas en los niveles superiores llevó a nosotros a una planificación estratégica y aumento de reservas en los niveles más profundos como 3990 dónde el minado es por  el sistema de corte y relleno predominantemente en cuerpos pequeños de 3 a 6 metros de ancho y por 30 a 40metros de longitud, con perforación manual (uso de jackleg y stopers) para el acarreo de mineral con scoops de 2.2 yd3 de capacidad, y en los cuerpos de dimensiones grandes de 7 a 15 m de ancho por 40 a 80 metros de longitud con equipos Jumbo adaptados para las actividades de desatado , sostenimiento y perforación en realces de Tajos de producción y en frentes de avance.

Donde ν está el cociente de Poisson, que puede variar entre 0.15 y 0.35 para el caso nuestro está entre 0.25 en promedio. La distribución y la magnitud de tensiones horizontales son afectadas por variaciones de la geología total y la existencia de estructuras geológicas y de otros cuerpos de mineral heterogéneos. Esto significa en la práctica que las heterogeneidades pueden causar disturbios (concentraciones de tensión) con un campo de tensión bastante grande y causar los rockbursts o problemas de inestabilidad durante la excavación caso Chacua. Una asunción muy común en Mecánica de rocas es que las tensiones principales son verticales y horizontales. Esto no es siempre verdad, especialmente en las profundidades bajas cuando la superficie de tierra no es horizontal. Si miramos un área muy rocosa que consiste en altos picos y los valles profundos caso chacua se encontrará que las tensiones principales son paralelas y normales a la superficie de tierra, véase la fig.3. Cuando la profundidad aumenta, el efecto de la topología rugosa se reduce y las tensiones principales reasumen las mismas orientaciones que habrían tenido si la superficie de terreno fuese horizontal.

4. ESTADO TENSIONAL EN MINA CHACUA 4.1 Tensio nes gravit acionales  Las tensiones gravitacionales resultan del peso de la sobrecarga por área de unidad en un punto específico en la masa de la roca. El componente vertical de la tensión, σ v, se asume normalmente para ser una función de la profundidad y se puede definir como Eq.1 Eq.1

donde ρ está la densidad de la masa de la roca (kg/m3), g  es la aceleración de la gravedad (9.81 m/s2), y z  es la superficie subterránea de la profundidad. El componente horizontal debido a las cargas gravitacionales depende de las características de la masa de la roca. El material nuestro se puede considerar elástico lineal e isotrópico y un estado unidimensional, la tensión horizontal media es definida, por ejemplo (Herget 1988, ref.1) como Eq.2

Fig. 3

Efecto de la topografía

4.2 Tensiones tectónicas  Eq.2

Las tensiones tectónicas se pueden dividir en dos grupos, tensiones tectónicas activas y esfuerzos remanentes tectónicos (Amadei y Stephansson, 1997, ref.2). Distinguir entre ellos puede ser difícil y no puede siempre estar de interés de un punto de Regalado, 3 de 12

vista de la ingeniería. En el yacimiento de chacua, el estado actual de la tensión no se puede relacionar con las estructuras geológicas. Las tensiones han cambiado muy probablemente por  efecto de las tres etapas de fracturamiento sucedidos en nuestro yacimiento ya sea cerca ó más allá de acontecimientos tectónicos. 4.3 Las tensiones resid uales  La tensión residual se define como “el estado de tensión que aún permanece en la masa rocosa después de originado el mecanismo (Hyett et al., 1986, ref.3). Si una masa rocosa ha sido sujeto a cargas altas o a condiciones diferentes en el pasado, las tensiones pueden volverse a su equilibrio inicial caso chacua.

mientras la altura de alzamiento es de 40 a 60 m, y se deja entonces un pilar de umbral. Cuando cada rodaja se quita, es rellenada dejando una plataforma activa para el próximo alzamiento en la mina chacua usamos el estándar de 5m de altura de corte. La situación de tensión del método de corte-yrelleno se describe en la fig.4. Se observa los progresos de minado hacia arriba, la carga del cuerpo mineralizado sobre y debajo de las etapas del Tajeo de explotación. Cuando minamos el tajo se acerca a la excavación (y rellenado), la mena permanece formando un pilar del umbral horizontal sujetado a tensiones muy altas. Si las fuerzas de tensiones en el pilar se van acercando, el fallamiento ocurrirá en el propio pilar o en la roca de techo.

4.4. Tension es secund arias o tensiones  inducidas  Las tensiones secundarias (o las tensiones inducidas) son el resultado de la redistribución de las tensiones primarias debido a un disturbio. El disturbio puede ser causado por las acciones humanas (excavaciones caso chacua) (Herget, 1988,ref.3). 4.5 Tensio nes indu cidas en la explot ación  minera  Nuestra mina de chacua constituye diversas clases de excavaciones en un área grande; por lo tanto el campo de tensión local puede ser extenso. La disposición compleja y el tiempo la secuencia de minado dependiente puede hacerlo difícil de determinar las tensiones secundarias alrededor las aberturas y en la masa de la roca que rodea la mina. Cuando una mina crece como la nuestra, la zona alrededor de ella en cuál se disturba el campo de tensión también crece. Las tensiones del minado inducido son los resultados del sistema de explotación su interacción con los techos a excavar, la consistencia de la roca cambia, rendimiento de pilares, las reacciones al relleno, los efectos de flujo de la mena, etc. (Jeremic, 1987, ref.4). 5. EL METODO DE MINADO CUT AND FILL

(CORTE Y RELLENO ASCENDENTE)

Es un método que es utilizado en nuestra mina en cuerpos mineralizados irregulares. Para abreviar, este método de corte-y-relleno la mena es cortada en alzamientos horizontales, empezando de un corte de fondo y procediendo hacia arriba. Cada alzamiento consiste en ocho a diez rodajas,

Fig. 4 Incremento del techo en un stope con minado ascendente progresivo

Cuando el pilar del umbral ha fallado, la disminución en el endurecimiento lleva a la redistribución de tensiones encima de y debajo del tajo. 5.1 Respuesta de la roc a a los camb ios de la  en er g ía  Cuando se quita la roca para crear una excavación la masa y restantes de la roca instalada por el esfuerzo es deformado. Las fracturas se crean a menudo en este proceso y a veces se generan las ondas sísmicas. Deformación del refuerzo, el fracturamiento de la masa rocosa y la creación de ondas sísmicas requiere energía. Analizar los cambios de la energía al hacer labores subterráneos es por lo tanto importante. También algunos criterios para analizar el potencial de rockburst se basa en la ley de la conservación de la energía. El análisis se basa en cambios de geometría entre la figura 5a y la figura 5b, es decir, Regalado, 4 de 12

estado I a estado II y la asunción de una masa elástico linear de la roca. Mientras que se agranda la excavación la masa circundante de la roca se mueve hacia la abertura creada, dando por  resultado un cambio de la energía potencial ( W t). La roca quitada también contiene la energía almacenada (U m). La suma de estos términos representa la energía formada como resultado de la ampliación esta energía debe ser disipado (Hedley, 1992, ref.5).

Fig. 5a estado I y

5b

estado II

Las tensiones que actuaban una vez quitado la roca esta transfieren energía a la masa circundante de la roca, aumentando así su energía de tensión almacenada ( U c). Si las excavaciones entonces aportan una cierta energía esta se absorbe al deformarse (W s). La energía restante se refiere como energía lanzada ( W r). La ley de la conservación de la energía. Si la roca fuera quitada instantáneamente ésta causaría vibraciones en la masa de la roca, y el equilibrio sería restaurado por descarga y la energía sísmica de proceso o la energía cinética (W k) sería disipado (Hedley, 1992, ref.5). La energía que tiene que ser lanzada es la suma de energía almacenada en la roca quitada ( U m) y la energía cinética ( W k). Para las condiciones elásticos no hay alternativas, eso significa que Wr = Um + Wk

condiciones por ejemplo de pilares o del resbalón a lo largo de una discontinuidad. - el cambio en energía potencial es la fuerza impulsora; si esto se puede reducir la otra energía los componentes reducen correspondientemente. - el soporte (relleno) caso mina chacua es favorable de dos maneras; en reducir el cambio de energía potencial por reducción de la convergencia volumétrica del tajeo en explotación, y de ella absorbe la energía, que significa menor energía que está disponible para el lanzamiento como energía sísmica (rockburst). La eficacia sísmica es un cociente usado para describir el potencial de rockburst. Se define la relación como energía cinética ó sísmica respecto a la energía lanzada ( W k  / W r). Cuando más alto es el cociente más alto es el potencial de rockburst. Un estudio numérico de los componentes de la energía durante la explotación creciente, (Hedley 1992, ref.5) estudió un stope sin soporte en un orebody vertical. El orebody tenía 3 m de ancho y 30 m. de alto, minado en diez cortes. Una tensión horizontal pre minado de 50 MPa fue utilizada. El cambio en energía potencial sísmica ( W t) para cada cortada es obtenido restando el cambio total de la energía potencial del corte anterior del actual corte. Cuadro fig.6 demuestra cómo cambia la energía de los componentes para cada corte. El aumento es lineal pues progresa la explotación minera hacia arriba el cociente W k  / W r  demuestra que 72 % de la energía lanzada total son energía sísmica.

Eq.1

El componente sísmico de la energía contribuye al daño causado por un rockburst, y es energía sísmica que es registrada por los sistemas sísmicos como el caso chacua. Si la explotación minera se hace en los pasos pequeños (infinitesimales), el proceso es estable y no se da ninguna energía sísmica. Algunas minas que incrementan la explotación minera en ejecución pueden experimentar rockburst como es el caso de mina chacua que va en aumento en explotación. Esto significa que hay algunas otras fuentes de la energía que es lanzada, quizás debido al fracturamiento inelástico de las

Fig.6 Componentes de energía por corte durante el corte de un Tajeo vertical, desde Hedley (1992)

Como experimento, la rebanada más alta fue dividida en tres rebanadas de 1 m para comparar la eficacia sísmica entre una rebanada de 3 m y una rebanada de 1 m. Una rebanada de 1 m debe ser  una buena aproximación de la explotación minera incremental. La reducción en la altura de la rebanada conducirá a una disminución de la eficacia sísmica desde72 % a 59 % (Hedley, 1992, ref.5), pero sigue siendo lejos una eficacia sísmica cero, es decir, que no es eliminado la energía sísmica. Las ecuaciones usadas ´para el cálculo de Regalado, 5 de 12

los componentes de energía pueden estar  fundadas en (Hedley 1992, ref.5). En el caso nuestro las rebanadas en cuerpos mineralizados no superan los 5 m en cada corte. De allí nuestra sismicidad es de mediana a baja intensidad (- 1.0 a + 0.8 Mw)

6. MECANISMOS QUE CAUSAN ROCKBURST Los diversos mecanismos que causan rockbursts en mina Uchucchacua, primero resumiremos los diversos términos usados por autores (Cocinero, 1976; Salomón, 1983; Ortlepp y Stacey, 1994, ref.6) parecen coincidir en las definiciones básicas de los términos acontecimiento sísmico y rockburst. Un acontecimiento sísmico es el lanzamiento repentino del potencial de Energía almacenada en la roca. La energía lanzada entonces se irradia como ondas sísmicas. Un rockburst es definido como acontecimiento sísmico por (minadoinducido) que causa daño a las aberturas en el macizo rocoso. Allí son dos tipos generales de acontecimientos sísmicos; estos asociados directamente con stopes (tajos en producción) y asociados al movimiento con discontinuidades (fallas) geológicas importantes (Gibowicz y Kijko, 1994, ref.7). 6.1 Aco ntecim ientos sísm icos asociado s a  Tajos en pro ducción en Chacua  Estos tipos de acontecimientos ocurren en las cercanías de las excavaciones, y son un resultado directo de la redistribución de la tensión alrededor  de la excavación. Son más probables a ocurrir  donde está la tensión lo más alta posible. La característica de este tipo de acontecimiento es que el daño y la falla coinciden. Es decir, la localización del daño y la localización del lanzamiento de la energía son uno e iguales. Varios tipos de fallas pertenecen a esta categoría, los tres más comunes son descritos aquí; explosión de la tensión, explosión del pilar y explosión de la cara. Estos tipos de acontecimientos no pueden ocurrir si no hay abertura (Ortlepp, 1997, ref.8).

roca que se proyectan son generalmente finos con los bordes agudos (ver fig.7). Si la roca es cercana a la excavación en conexión a la falla no pasa a través de la roca intacta, sino por el contrario causa finas láminas de roca próxima a la superficie. Una tensión estallada causa generalmente daño relativamente limitado, desde entonces la cantidad de energía que lance es bastante pequeña.

Fig.7

Tajo 150 Alison

B .Estallido d e Pilar  La explosión del pilar es un término usado para las fallas violentas del pilar, y es también un resultado de la tensión local de redistribución. El daño que resulta de una explosión del pilar puede ser severo dependiendo de localizaciones del pilar fallado y el estado de rodear pilares y la roca (verfig.8). La cantidad de la energía lanzada por una explosión del pilar es mucho más grande que de un estallido de tensión, de tal forma que la irradiación de la onda sísmica puede causar daño en otras áreas por ejemplo sacudida a lo largo de roca floja. La repentina pérdida de apoyo a partir de un pilar  hace que las tensiones sean redistribuidas a los pilares próximos, en los cuales puede fallar  violentamente dependiendo de cómo están tan cercanos a la falla. Pueden resultar un efecto dominó de las fallas del pilar, que pueden conducir  al derrumbamiento de esa área que se mina.

A. Estallido de tensión  El término se utiliza para describir un acontecimiento de falla violenta donde los pedazos relativamente pequeños de la roca son expulsados del contorno de una excavación. Este fallamiento causa lajamiento y astillamiento (spalling) en el contorno de la superficie rocosa; por lo tanto las discontinuidades geológicas preexistentes no son requeridos para ocurrir una presicipitación .Las explosiones de tensión puede ser una forma de fallamiento local de la masa rocosa. Los trozos de Regalado, 6 de 12

Fig.8

Tajo 150 falla Rubí

C. Estallido d e un frente  La explosión de un frente es una forma de explosión de la tensión que es causada por la acumulación de la energía de tensión en masa de la roca fracturada delante del frente. Las explosiones del frente son acompañadas por la proyección violenta de material del frente en el área excavada. (Ver fig.9)

A. Resbalón de Falla  El resbalón de falla es el término usado para describir el deslizamiento de una estructura geológica. Las actividades que minan pueden influenciar en las fallas de dos maneras. El primer  es que al minar en el área reduce la fuerza que afianza la unión a través de la falla, que conduce a la resistencia del esfuerzo de corte reducida a lo largo de la falla. El otro es con el minado aumenta la fuerza de corte a lo largo de la falla, de modo que ocurra el resbalón. El daño a las excavaciones son causadas por la energía que se lanza cuando ocurre el resbalón. La energía lanzada se irradia como onda sísmica, y cuando la onda golpea causa una abertura en la roca (ver fig.10): - proyección de los bloques definidos por los empalmes existentes - una tensión extensible cerca del límite de la abertura, que da lugar a una falla extensible y proyección de la roca fallada, y - una tensión de compresión grande, que da lugar a una falla de la cual pueda ser seguido por la proyección de roca. B. Rotura de Corte 

Fig.9 Ventana 064 Tajo Rosario

6.2 Aco ntecim ientos sísm icos asociado s a  discontinuidades geológicas  Estos acontecimientos sísmicos que se están dando en nuestra mina Uchucchacua son también un resultado de la redistribución de la tensión de minado, pero en más grande escala. Mientras que la mina crece, un área más grande alrededor de ella es afectada por la redistribución de la tensión. Esto nos está conduciendo a la reactivación de fallas en el área o a la formación violenta de fracturas nuevas en la roca intacta. El tipo más común de acontecimiento sísmico grande es el deslizamiento de una falla.

Fig.10 Evento de estallido de roca Tajo 225 Falla Rita

La ruptura de corte es una falla de corte a través de la roca intacta, que ocurre repentinamente y causa radiación de ondas sísmicas y daño a las excavaciones próximas. Requiere un estado tensional triaxial y ocurre cuando las tensiones compresivas delante de un frente que se mina exceden la fuerza de corte de la roca. Otro requisito es que la masa de la roca tiene que estar  libre de empalmes, el tipo de daño causado por la ruptura de corte es igual que un acontecimiento del tipo resbalón de falla. 6.3 Clasificación/categorización de rockb ursts  A. Cantidad de roca desplazada y su m agnitud  Clasificación de rockbursts según la cantidad de roca que desplazan y su magnitud o la amplitud máxima en una grabación del sismógrafo es utilizada por nuestro sistema de supervisión sismica (Scott 1990 y Scott et al. 1997, ref.9). Estos autores definen un acontecimiento sísmico como llegada marcada por una fase de cambio de amplitud en un registro sísmico. Su definición de acontecimientos sísmicos incluye los acontecimientos, los rockbursts, los terremotos, y todos los eventos microsísmicos pueden causar daño a aberturas en roca. Según estos autores los estallidos de tensión son la causa de un daño limitado y localizado, mientras que estallidos de compresión y de resbalón Regalado, 7 de 12

pueden causar daño extenso a las excavaciones y a los tajos de explotación. Acontecimientos que exceden de 0.5 de magnitud de Richter, que desplaza más de 10 toneladas de roca en una abertura, o tiene un pico de amplitud mayor de 30 milímetros en un sismógrafo, se clasifica como acontecimientos sísmicos grandes o rockbursts. Los acontecimientos sísmicos, microsísmicos ó pequeños sismos se definen como acontecimientos que desplazan menos de 1 a 2 m3 de material en una abertura de la mina, tienen una magnitud menos de 0.5 de Richter, o resultan ó están dentro de menos de 30 milímetros de desplazamiento (amplitud) en un sismógrafo. Estos acontecimientos microsísmicos ocurren generalmente junto a galerías, accesos a tajeos, y causando estallidos con proyección (proyección de fragmentos de rocas pequeñas) y lajamiento de la masa de roca circundante.

Fig.11 Hipocentro ML +1.5 Richter ó +1.0 Mw

7. PREVENCIÓN Y CONTROL DE SISMICIDAD Ejemplo de un evento sísmico de alto potencial de riesgo, siendo las 10.21 AM del día 01 de Mayo 2009, sin presentar daños personales ni perdidos en el proceso. 7.1 Caso Chacua: evento sísmico detectado por  nuestro sistema de supervisión sísmica con resultados de Magnitud Richter (ML) +1.5 y Magnitud Momento (Mw) + 1.2 con hipocentro en el nivel 4042, a 17.80m de la falla principal ROSA y a 90m. del Tajo 990, sintiéndose en superficie un temblor pequeño en las oficinas administrativas y en interior mina sintiéndose con mayor impacto de sonido y remesón con caída de pequeños trozos de rocas en forma de chispeo a través de las mallas de sostenimiento en los Tajos 990, Tajo 836, Tajos 250, tajos que se encuentran entre el nivel 4060 y 3990 de mina Carmen, además por  versiones de testigos sintiéndose en los diferentes niveles como fue en el Tajo 160 del nivel 4240 relacionado a la falla Rosa con chispeo de caída de trozos pequeños de roca y sonido fuerte .

Fig.12 Mecanismo focal deslizamiento Horizontal falla Rosa.

Que fue lo que está ocasionando estos eventos: a) Presencia de sismicidad inducida producto de la explotación de los Tajos 836 (nivel 3985), Tajo 990 (nivel 4040), Tajo 250 (nivel 4060). b) Espacios abiertos de los tajos explotados Tajo 260, 250 con taladros largos en proceso de rellenado. b) Falla principal ROSA, cercano a los cuerpos Rosario, Rosemary, Rosita con buzamientos sub vertical que contribuye a los deslizamientos y concentración de esfuerzos por el minado inducido.

Características del Evento:

Medidas de control que se tomaron:

Radio de ruptura (source radius) = 20.70m (Tramo de macizo rocoso que fue roto ocasionando el evento donde la falla principal Rosa de buzamiento sub vertical (75°) tubo un deslizamiento horizontal. ES/EP relación de energías de las ondas P (Sonido) y ondas S (de rotura) =48.Significa fuerte fracturamiento del macizo rocoso en el sector  mencionado. Energía liberada del evento hipocentro = 2086 KJ (kilo joule).

1. Se continuó con el relleno de los espacios abiertos dejados por los Tajos 250. 260, cuerpo Rosita de manera constante y fluida. 2. El sostenimiento continuo con los Jumbos techo y paredes (desatado, percusión, sostenimiento y perforación con malla + súper split set de 7 y 8 pies de 47 mm. de diámetro) 3. Se planificó los accesos Rampas, Ventanas con secciones de tal manera que se pueda usar los Jumbos. (mínimo 3.50x 3.50m de sección). 4. La secuencia del ciclo de minado de los Tajos en esta zona sísmica

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(Niveles 3990- 4060-4120), no coinciden al mismo tiempo voladuras, es decir uno en limpieza, otro en sostenimiento, relleno y otro en perforación y voladura. 5. El sostenimiento con malla + Split set continuo reforzado con shotcrete con fibra hibrida de 5cm. de espesor mínimo sobre todo en las Rampas y accesos a estos tajos mencionados 6. Se continuó con mayor control y seguimiento de supervisión sísmica de esta zona. 7.2 Usando Pre condicio nado y el destressing  El pre acondicionado es el método usado en nuestra mina, el cual hace uso del control de los explosivos delante de los frentes de minado y limita la cantidad de daño que resulta de estallido del frente "según lo definido por (Toper et, al., 1998, ref.10). El pre acondicionado es utilizado en los destres inmediatos de la masa rocosa por el ajuste de una ráfaga dando por resultado tensiones de cargas ó sobrecargas que son transferidas a la roca adyacente no afectada cerca de la ráfaga pre acondicionado (Toper et al., 1997, ref.10). Sobre esto fue observado para reducir el potencial de la falla violenta, cualquier dureza de la roca debe ser promovida a ser disminuida con el corte de superficies existentes de la fractura. Allí están dos maneras de lograr esto de los destress. La primera alternativa es una voladura tan fuertemente como sea posible sin dañar la excavación demasiado caso usado en los Tajos de explotación en realce de nuestra mina, ver fig.13. La idea es ablandar una región tan densa y segura a una zona de micro rajaduras como sea posible. El ablandar  conducirá a la alteración de la respuesta mecánica de la masa rocosa de elástico-frágil a la deformación plástica.

Los estándares de refuerzo se diferencian entre los países, compañías y minas, dependiendo de diversas culturas y requisitos. La mayoría de las minas comienzan probablemente reforzando para mantener las cuñas en su lugar, pero como la mina crece de tamaño, edad, y profundidad, otros problemas vienen a menudo de arriba. Uno de los problemas que se parece ocurrir con el aumento de profundidad es la sismicidad y rockburst. Puesto que la sismicidad es un problema dinámico el refuerzo utilizado para la estabilización estática puede no ser suficiente. Si el problema se localiza solamente a una porción de minado, el destressing puede ser intentado para relajar las tensiones. Sin embargo, si no es el destressing suficiente para evitar enteramente que los rockbursts ocurran, el refuerzo tiene que ser utilizado para estabilizar  alrededor de la excavación rocosa. 9.1 Funcion es del refuerzo  El refuerzo debe ser eficiente de poder soportar  cargas dinámicas y estáticas altas. Las funciones principales del soporte es reforzar la masa de la roca para prevenir la falla, y si esto no es suficiente, de sostener y de retener el material flojo (Káiser et al., 1995, ref.11). El propósito de reforzar la masa rocosa es consolidarla y sostener para apoyarse. Incluso si la iniciación de la fractura no puede ser  prevenida, el refuerzo ayuda a controlar la masa de la roca y asegura así la fricción entre bloques y cohesión de la roca. La función de contención del refuerzo es necesaria por razones de seguridad, pero es también importante para condiciones de altos esfuerzos para prevenir la falla progresiva que conduce a un reacomodo de la masa de la roca. Los elementos de retención pueden ser duros y fuertes (revestimiento con concreto lanzado) o suaves y rendidoras (mallas).Allí están también los elementos de soporte que están debajo de grandes desplazamientos cambiando de duro a comportamiento dúctil, tal como shotcrete reforzado con malla, ver caso chacua ver fig.14.

Fig.13 Uso de Jumbos en realce, frentes y sostenimiento

9. REFUERZO CONCEPTOS BASICOS APLICADOS EN UCHUCCHACUA El refuerzo se utiliza en casi todas las minas subterráneas para estabilizar y asegurar las aberturas de la mina y la seguridad del personal.

Fig14. Crucero principal 4060

El shotcrete tiene dos funciones; conserva los materiales, y consolidar la masa rocosa previniendo el aflojamiento en la superficie. El propósito de los elementos que sostienen es asegurar los elementos de retención del sistema subterráneo Regalado, 9 de 12

estable (roca firme) y prevenir caídas por gravedad durante y después de un rockburst. Los elementos que sostienen pueden ser pernos de alta resistencia anclados en la roca firme (pernos de cable rellenados), pero cuando ocurren largos desplazamientos son probables que ocurran entre la cabeza y el anclaje, puede ser preferible que se rindan los elementos. Los elementos que sostienen se pueden en algunos casos requerir que absorban energía desacelerando los bloques expulsados, pero en otros casos pueden ser requeridos solamente para moverse como si fuera energía absorbente (Káiser et al., 1995, ref.11). Un sistema de soporte se compone de elementos separados estos trabajan juntos para realizar reforzar, conservando y llevando a cabo funciones descritas arriba, ver fig.15. Esto requiere un buen diseño de las conexiones entre los elementos, por ejemplo shotcrete y pernos.

grandes cuando el shotcrete se ha fracturado él todavía tiene shotcrete de retención significativo. El shotcrete también previene la corrosión de la malla y consolida la masa de la roca suprimiendo la dilatación. El poder absorbente de la energía es otra característica importante y se diferencia entre los elementos de soporte. Los pernos regulares pueden disipar 1 – 5 kJ, mientras que rinden los pernos pueden disipar cerca de 30 kJ (Káiser et al., 1995, ref.11). La absorción de la energía de la malla o del shotcrete depende del área deformada. Si la deformación es más pequeña que 200 milímetros la energía de disipación de la malla solamente son absolutamente bajos, así que los elementos que sostienen deben tener cuidado en la mayoría la combinación de energía. Con el shotcrete, sin embargo, la capacidad es 3-5 veces más alta que la malla solamente, para dislocaciones de 50-100mm. (Káiser, 1995, ref.11) resumieron un número de pruebas realizadas y formaron diseño de valores de carga, desplazamiento y absorción de la energía para algunos elementos comunes de soporte utilizados en nuestra mina, ver la tabla 7.

Fig.15. Las funciones primarias de los elementos de soporte, según Káiser et. al. (1995).

9.2 Capacidad de Sopo rte aplicado en chacua  Las características de un elemento o de un sistema de soporte se pueden describir como duras o suaves, fuerte o débil, frágil o dúctil. Las características deseadas de soporte que se utilizará en áreas del rockburst dependen del papel previsto del soporte y de la severidad del daño esperado en un "diseño" para rockburst. Al principio, cuando el problema del rockburst es pequeño, se prefiere el soporte duro y fuerte para reforzar la roca para evitar el aflojamiento y debilitamiento cerca de la abertura. Si es severo los daños del rockburst se pueden esperar en un área en que no se debe reforzar solamente la roca a sostenerlo a granel sino que sea también dúctil y que rinda.( Káiser et al.1995,ref.11) resumió diversas características de elementos de soporte y sus funciones, ver la tabla 7.En el general elementos de sostenimiento (pernos) necesitan ser más fuertes y más duros que los elementos de retención (malla y shotcrete) (Káiser et al., 1995,ref.11).. Cuando la malla se combina con el shotcrete facilita que la dureza inicial aumente, e igual en las dislocaciones

Tabla 7. Diseño de valores para los parámetros de la cargadesplazamiento de los elementos de soporte, Káiser et al. (1995).

9.3 Sistemas de sopo rte  Para tener un sistema de soporte eficiente es esencial que las características requeridas sean igual al daño anticipado del rockburst. Dis eñ o de fo rti fic aci ón , realizamos un análisis comparativo entre energía de absorción de los elementos de fortificación y la energía de deformación generada por un evento sísmico .  Aplicando medidas, com o el aumento de rigidez del sistema minero de fortificación en zonas detectadas con potenciales riesgo de estallidos de roca como se muestra en los mapas de riesgo sísmico (ver  fig.16), en el diseño de labores se viene recomendando aplicar la tabla 7 donde muestra diferentes elementos de sostenimiento que nos Regalado, 10 de 12

sirve de referencia para el cálculo de energía de absorción (de diseño) .En el siguiente mostramos los cálculos para los diferentes casos según se viene aplicando en mina Uchucchacua. Rampas y ventanas, superficie de influencia (medida en el techo de la excavación de 2.70x 2.70m, por metro lineal de avance) = 2.2 m2 fortificación en base a 3 split set + malla electro soldada, total de energía disponible = 3*5 kj + 1.2 kj/m2 *2.2m2= 17.64 kj. Cruces Rampas y ventanas, superficie de influencia (techo de intersección entre rampa y ventana)=4m2, fortificación en base a 9 split set + malla de fortificación tipo electrosoldada, total de energía disponible 9*5kj + 4m2*1.2kj/m2=49.8 kj. Tajo (excavación de producción), superficie de influencia (En techo de excavación) = 24m2, fortificación en base a 15 split set + malla, total de energía disponible 15*5kj+1.2kj/m2*24m2=103.8kj

Pilares de producción, superficie cubierta en esquinas de pilares de producción (de acodamiento a acodamiento por metro lineal de curvatura del pilar) = 2.1m2, fortificación de 5 split set+ malla electrosoldada, total de energía disponible, 5* 5kj+1.2kj/m2*2.1m2=27.52kj.  Además aplicamos shotcrete 5cm. adicional considerando 3KJ /m2 de superficie de influencia según requiera la zona de riesgo sísmico ver fig.16.

10. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 1. Todos los conceptos expuestos por los estudiosos de sismicidad en minas y aplicados convenientemente en nuestro yacimiento nos han dado resultados favorables en control de la sismicidad y eficiencia en la explotación y seguridad (IF =4.8 y IS=225). 2. Para ablandar la roca o para transferir las tensiones ó disminuirlas el destressing nos fue útil. 3. Cambiando el diseño de minado puede asegurarse de que los pilares no estén demasiado esforzados con el uso del modelamiento numérico. 4. Cambiando la forma de una abertura también disminuye las concentraciones de la tensión en localizaciones desfavorables. 5.  Además, la esbeltez de pilares debe ser menos de 2 (altura/diámetro). Se debe considerar, que la destrucción de un pilar puede causar una descarga de una gran cantidad de energía elástica acumulada en las rocas de techo. 6. La prevención de estallidos requiere el análisis de casos particulares como el nuestro y el uso de un control conveniente de la velocidad de progreso del frente. Esta velocidad influye sobre la velocidad de deformación de las rocas.Se debe controlar  también las rocas de techo, porque en éstas rocas la energía acumulada puede ser reducida por  estallidos impuestos o por romper rocas del techo como lo estamos haciendo con la perforación y voladura sub vertical en todos nuestros tajeos, taladros de alivio y/o refuerzo en frentes.

11. AGRADECINIENTOS  Agradezco a la compañía de mina Buenaventura por el apoyo que me brinda a seguir  desarrollándome profesionalmente y permitir seguir  aplicando nuevos conocimientos.  A la universidad La Serena de Chile, por la formación academica en post grado y visitas técnicas a diferentes compañías brindándome aportes con sus avances en el tema.  Al Ing. David Córdova por su aporte en mi formación de especialidad de geomecánica en la unidad Uchucchacua.

12. REFERENCIAS

Fig. 16 Zonas de riesgo sísmico nivel 4060 mina Carmen

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mining . Ph.D. Thesis, University of Witwatersrand, Johannesburg, South Africa. 3. Hyett, A. J., Dyke, C. G., Hudson, J. A., 1986, A critical examination of basic concepts associated with the existence and measurement of in-situ stress. In Proc. Int. Symp. on Rock Stress and Rock  Stress Measurements / Stockholm, Luleå: Centek Publ., pp 387-391 4. Jeremic, M. L., 1987, Ground mechanics in hard  rock mining . Rotterdam: A.A. Balkema,ISBN: 906191-587-2. 5. Hedley, D. G. F., 1992, Rockburst Handbook for  Ontario Hardrock Mines . CANMET Special Report SP92-1E, Ottawa: Canada Communication Group. 6. Ortlepp, W. D., Stacey, T. R., 1994, R ockburst Mechanisms in Tunnels and Shafts. Technology , vol 9:1, pp 59-65, 7. Gibowicz, S. J., Kijko, A., 1994,  An Introduction to Mining Seismology . San Diego:  Academic Press, ISBN: 0-12-282120-3 Gill, D. E.,  Aubertin, M., Simon, R., 1993, A practical engineering approach to the evaluation of rockburst potential. Proc. 3rd Int Symp Rockbursts and  Seismicity in Mines / Kingston/ 16- 18 August 1993, Young (ed.), Rotterdam: A.A. Balkema, pp 63-68 8. Ortlepp, W. D., 1997, Rock Fracture and  Rockbursts, an illustrative study . Johannesburg: The South African Institute of Mining and Metallurgy 9. Scott, D. F., 1990, Relationship of geologic features to seismic events, Lucky Friday Mine, Mullan, Idaho, Proc. 2nd Int Symp Rockbursts and  Seismicity in Mines / Minneapolis/ 8-10 June 1988, Fairhurst (ed.), Rotterdam: A.A. Balkema, pp 401405 Scott, D. F., Williams, T. J., Friedel, M. J., 1997, Investigation of a rock-burst site, Sunshine Mine, Kellogg, Idaho. Proc. 4th Int Symp Rockbursts and  Seismicity in Mines / Kraków/ 11-14 August 1997, Gibowicz and Lasocki (eds.), Rotterdam: A.A. Balkema, pp 311-315 10. Toper, A. Z., Grodner, M., Stewart, R. D., Lightfoot, N., 1997, Preconditioning: A rockburst control technique. Proc. 4th Int Symp Rockbursts and Seismicity in Mines / Krákow/ 11-14 11. Kaiser, P. K., McCreath, D. R., Tannant, D. D., 1995, Rockburst Support , Volume 2 of Canadian Rockburst Research Program 1990-1995, vols 1  – 6. CAMIRO Mining Division, Sudbury, Ontario, Canada100.

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