sostenemiento-con-pernos.docx

P r opi opi edad edad I ntelectual ntelectual de de la Unive ni verr sida si dad d Nacional Naci onal de de San Agust Ag ustín ín de

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN DE AREQUIP REQUIPA A FACULTAD DE GEOLOGÍA, GEOFÍSICA Y MINAS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA DE MINAS

OPTIMIZACIÓN DEL SOSTENIMIENTO MEDIANTE EL USO DE HYDRABOLT UNIDAD MINERA BATEAS - CONGEMIN JH SAC “

”

Tesis presenta presentada da por el Bachiller: HUAMANI

TEJADA, DAVID ANGEL Para o ptar el título prof esional de: Ingeniero de Minas

AREQUIPA - PERÚ 1


2014

2


DEDICATORIA

A Dios Todo poderoso, por guiar mí camino A mis Padres: Guido y Regina, que con su esfuerzo, dedicación e incondicional apoyo me ayudaron a salir

adelante. 3

Propiedad I ntelectual de la Universidad Nacional de San Agustín de

AGR ADECIMIENTOS Agradezco a mi Alma Mater, la Universidad Nacional de San Agustín de Areq uipa, a todos los señores Ingenieros Docentes de la Facultad de Ge ología, Geof ísica y Minas, en especial a la Escuela de Ingeniería de Minas,

por brindarme la formación prof esional.

Mi agradecimiento a la Minera Bateas, por darme la oportunidad de tra ba jar en su Unidad de Producción San Cr istó bal. En f orma especial a la Em presa Contra tista Congemin JH SAC por la oportunidad de laborar en ella, en la veta Animas.

4


RESUMEN El presente estudio consiste en la elaboración de una adecuada caracterización geomecánica ba jo el concepto de un estudio integral de diseño geomecánico y fo rtif icación de la Minera Bateas, orientado esencialmente a integrar el horizonte de una ex plotación m inera segura. Ba jo este principio se ha planteado el o b je tivo de rea lizar

un estudio geome cánico al m acizo rocoso de la excavación su bte rránea para actualizar el tipo de soste nimiento con la optimización d el so ste nimiento mediante el uso de hydrabolt a plicado en la m ina.

Se f ijaron las condiciones geomecánicas del macizo rocoso y sus respectivas valoraciones para poder determinar el so stenimiento adecuado para la esta bilidad de las labores mineras, del presente estudio se llegó a

varios resultados con el uso de Hydrabolt se obtiene un mayor soporte de carga en com paració n con los pernos S plit set.

El tra ba jo de tesis se elaboró de la siguiente m anera: Primero: En el ca pítulo I se da a conocer una breve justif icación de la necesidad de encontrar el so stenimiento óptimo para las labores mineras y se establece las variables e indicadores como los objetivos del presente traba jo.

Segundo: En el ca pítulo II se da una descripción teórica de los tipos de so stenimiento que actualmente se of recen en el mercado y el sostenimiento que utiliza la m inera.

Tercero: En el ca pítulo III se da a conocer aspectos geológicos de la minera y el ciclo de minado

5


Cuarto: En el ca pítulo IV se rea liza un estudio geomecánico del macizo rocoso y se da las generalidades del perno Hydrabolt .

Quinto: En el ca pítulo V se muestra las pruebas de arranque y una com paración rea lizadas a los pernos S plit Set e Hydra bolt en las mismas condiciones de terreno, a la vez una com paración de precios de sostenimiento .

6


ÍNDICE GENER AL DEDICATORIA RESUMEN

CAPÍTULO I INTR ODUCCIÓN 1.1 1.2

Justif icación

01

Preguntas de investigación 1.3

03

Varia ble e indicadores

03

1.3.1

Varia ble inde pendiente

03

1.3.2

Varia ble dependiente

03

1.3.3

Indicadores 1.4

03

O bjetivos

03

1.4.1

O bjetivo general

03

1.4.2

O bjetivos específ icos

04

1.4.3

O bjetivo personal

04

1.5

Hi pótesis

04

CAPÍTULO II MARCO TEOR ICO 2.1

2.2

2.3

Clasif icación de sistemas de sostenimiento

Desde el punto de vista de la f unción que cum plen 2.2.1

Fortif icación activa

06

2.2.2

Fortif icación pasiva

07

2.3.1

2.4

06

Desde el punto de vista del tiempo de uso del so porte

2.3.2

07

Fortif icación para un corto tiempo

08

Fortif icación def initiva

09

Tipos comunes de sistem as de sostenimiento de terrenos 2.4.1

05

09

Deter minación de longitud de pernos de roca

09

7


2.4.2

Comparación de la zona de anclaje y la resistencia

mínima de los ti pos de sostenimiento 2.4.3

2.4.4

10

Colocación y espaciamiento de los elementos de sostenimiento

11

Ef ectos de los elementos de sostenim iento

12

2.4.4.1

Pernos con anclaje de ex pansión

12

2.4.4.2

Estabilizadores de f ricción

13

2.4.4.3

Barra corrugada lechada de resina o cemento

14

2.4.4.4

Pernos de barra de construcción

15

2.4.4.5

Barra He licoidal

2.4.4.6

Capacidad de soporte de un perno cem entado

2.4.4.7

Cable de acero

2.4.4.8

Pernos autoper fo rantes

15

17 18

2.4.5 Funciones de los pernos para roca

2.4.6

2.4.7

16

19

2.4.5.1

R esistencia en tr acción

2.4.5.2

R esistencia al corte (cizallar)

2.4.5.3

Consolidación de ter renos f racturados

2.4.5.4

Consolidación de ter renos laminados

21

2.4.5.5

Sostenim iento de los bloques

21

19 20

Accesorios y elementos de sostenim iento adicional

20

22

2.4.6.1

Platinas de apoyo

22

2.4.6.2

Cintas m etálicas (Straps)

22

2.4.6.3

Malla de alambr e

23

Sostenim

2.4.6.3.1 Usos de la m alla de alam bre ento con maderas

24 26

2.4.7.1

Puntales

26

2.4.7.2

Cuadros de m adera

26

2.4.7.3

Elementos de un cuadro

27

2.4.7.4

Tipos de cua dro

28

8


CAPÍTULO III MATERIAL DE ESTUDIO 3.1

3.2

3.3

bicación y accesi bilidad

30

3.1.1

U bicación

30

3.1.2

Accesibi lidad

31

isiograf ía

33

3.2.1

Clima

3.2.2

R elieve

33

3.2.3

Vegetación

33

33

spectos Ggeo eollóoggiícos a regional

34

3.3.1 3.3.2

Geología local 3.3.2.1

34 35

Estratigraf ía

37

3.3.2.2 Rocas ígneas 3.3.3

3.3.4

Geología estructural

39

3.3.3.1

Sistema de vetas

3.3.3.2

Fallas y f racturas

39 42

Geología económica

53

3.3.4.1

Estructuras m ineralizadas

54

3.3.4.2

R ese rvas

55

3.4

3.5

39

R ecursos

55

3.4.1

Suministro de agua

3.4.2

Suministro de energía

3.4.3

Planta de procesos

55 55 55

Minería

56

3.5.1 Labores m iner as

56

3.5.2 Mé todos de exp lot ación

57

3.5.2.1 3.5.2.1.1 3.5.3

Corte y relle no ascendent e tr ackless

57

Desar rollo del m étodo

Ciclo de minado

59 61

9

Propiedad I ntelectual de la Universidad Nacional de San Agustín de 3.5.4 Ve nt ilación 61

3.5.4.1

Sistem a de vent ilación

1

62


3.5.5

3.5.4.1.1

Ve nt ilación natural

62

3.5.4.1.2

Ve nt ilación auxiliar

63

Sostenim ient o

64

3.5.5.1 3.5.5.2

Sostenim ient o en la bor es per m anent es

65

Sostenim ient o en la bor es tem porales

65

3.5.6

Limpieza y tr ans port e

66

3.5.7

Perf or ación

67

3.5.8

3.5.7.1

Perf or ación en f rente s

3.5.7.2 3.5.7.3 3.5.7.4

Perf or ación en tajos

67 68

Mallas de perf or ación

69

Accesorios de perf oración

74

Voladur a

75

CAPÍTULO IV METODOLOGÍ A 4.1

Alcance de la investigación

4.2

Tipo de diseño

4.3

Estudio geom ecánico del m acizo rocoso 4.3.1

77 77 77

Clasif icación de Bieniaw ski

78

4.3.1.1 Mapeo geomecánico del macizo rocoso de los ta jos en estudio

86

4.3.1.2 Definiciones de ti pos de roca presentes

4.4

en los ta jos

87

4.3.1.2.1 Roca IV – A

89

4.3.1.2.2 Roca IV – B Técnica: Trabajo de ga binete 4.4.1 Introd ucción sobre pernos Hydrabolt

89 92 92

4.4.2

Características técnicas

94

4.4.3

Ventajas de su aplicación

95

4.4.4

Accesorios

95

9


4.4.4.1

Bombas de aire

95

10


4.5

4.4.4.2

Pistola de seguridad

4.4.4.3

Bomba m anual

96 96

Técnica: Trabajo de campo

97 Instalación del equipo

4.5.1 4.5.1.1

Alcance

4.5.1.2

Procedim iento

97 97 98

CAPÍTULO V RESULTADOS 5.1

Precios unitarios de sostenim iento

104

5.2

Pets para la instalación de los pernos Hydrabolt

108

5.3

Parámetros de aplicación

111

5.4

Características de los tajos

111

5.5

Pruebas realizadas en los ta jos

112

5.6

Análisis de resultados

115

5.7

Análisis de costos de sostenimiento

116

5.8

Pruebas realizadas en otras m inas

117

5.8.1 Compañía Minera Mi po l

117

5.8.2 Compañía Minera Atacocha

120

CONCLUSIONES

121

RECOMENDACIONES

122

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

123

INDICE DE FIGUR AS Figura N° 01: Longitud del perno respecto a la zona de ancl a je

09

Figura N° 02: Longitud del perno respecto al ancho de la abertura

10

Figura N° 03: Com paración de la zona de anclaje y la resistencia 11


mínima de los ti pos de sostenimiento

11

Figura N° 04: Espaciami ento de los elementos de sostenimiento

12

Figura N° 05: Perno con anclaje de expansión y de splazamientos

12

Figura N° 06: Perno con anclaje de expansión

13

Figura N° 07: Perno S plit Set

13

Figura N° 08: Barr a cor rugada

14

Figura N° 09: Barr a de construcción

15

Figura N° 10: Perno Helicoidal

16

Figura N° 11: Capacidad de soporte de un perno cementado

16

Figura N° 12: Cable de acero y partes

17

Figura N° 13: Sección transversal de un cable de acero

18

Figura N° 14: Perno auto perf orante

18

Figura N° 15: R esistencia de un perno a la tracción

19

Figura N° 16: R esistencia de un perno al corte

20

Figura N° 17: Consolidación de terr enos f racturados

20

Figura N° 18: Consolidación de terr enos laminados

21

Figura N° 19: Sostenim iento de los bloques

21

Figura N° 20: Platinas de apoyo

22

Figura N° 21: Cintas Stra ps

23

Figura N° 22: Puntales de m adera

26

Figura N° 23: Elem entos de un cuadro de m adera

27

Figura N° 24: Cuadro de m adera recto

28

Figura N° 25: Cuadro de m adera cónico

29

Figura N° 26: Cuadro de m adera co jo

29

Figura N° 27: Colum na estratigráf ica del distrito de Cayllom a

38

Figura N° 28: Niveles de producción

57

Figura N° 29: Método de corte y relleno ascendente

58

Figura N° 30: Ventilación natural por bocamina y chimeneas

63

Figura N° 31: Ventilación auxiliar en Minera Bateas

64

Figura N° 32: Carguío y transporte de mineral por plata f orm a y tolva

67

Figura N° 33: Malla de perf oración 4 m x 4 m para ta jos en Breasting

69


70

12


Figura N° 35: Malla de perf oración para ta jos en Realce

71

Figura N° 36: Malla de perf oración 3.5 m x 3.0 m para f rentes

72


73

Figura N° 38: Barreno integral con culata y cabeza cónica

74

Figura N° 39: Brocas utilizadas

74

Figura N° 40: Broca piloto

75

Figura N° 41: Hydrabolt

92

Figura N° 42: Indicador de carga del Hydrabolt

93

Figura N° 43: Bomba de aire de alta presión

95

Figura N° 44: Pistola de seg uridad

96

Figura N° 45: Bomba m anual Figura N° 46: Indicador de carga del Hydrabolt

96 97

Figura N° 47: Color del indicador de carga para la longitud del Hydrabolt

98

Figura N° 48: Instalación de la bomba Hydrabolt en Mina Mi po l l Figura N° 49: Instalación del Hydrabolt en Mina Mi po

119 119

ÍNDICE DE CUADR OS Cuadro N° 01: Zona de ancl aje de los elementos de sostenim iento

11

Cuadro N° 02: Características de la m alla electr osol dada

para alamb res liso negro

24

Cuadro N° 03: Características de la malla electroso ldada

para alamb res cor rugados

24

Cuadro N° 04: Características de la malla electroso ldada

para alamb res galvanizados

25

Cuadro N° 05: Accesibilidad a Mina Bateas - U.O San Cristóbal

31

Cuadro N° 06: R eservas en la veta Animas

55

Cuadro N° 07: Equipos de perf oración y acarreo Congemin JH SAC 13

66


Cuadro N° 08: Equipos de acarreo CIA Minera Bateas

66

Cuadro N° 09: Características de explosivos Fa mesa

75

Cuadro N° 10: Características de explosivos Exsa

76

Cuadro N° 11: Agente de voladura ANFO

76

Cuadro N° 12: Calidad de la roca de acuerdo con el RQD

81

Cuadro N° 13: Parámetros de cl asif icación geomecánica de Bieniawski 1979

83

Cuadro N° 14: Guía para valorar el estado de las discontinuidades (Diaclasas)

84

Cuadro N° 15: Corrección por orientación de las discontinuidades

84

Cuadro N° 16: Clasif icación geomecánica de Bieniawski y características

85

Cuadro N° 17: Estim ación de las necesidades de sostenim iento

según Bieniawski

85

Cuadro N° 18: Valoración de roca RMR

88

Cuadro N° 19: Tipos de roca para Tajos del Nivel 6 – 10 – 12

88

Cuadro N° 20: Evaluación del m acizo rocoso de los ta jos m ediante Bieniawski

90

Cuadro N° 21: Diseño de sosten imiento para la bores temporales

y perm anentes

91

Cuadro N° 22: Características técnicas del Hydrabolt

94

Cuadro N° 23: Pr ecio unitario de lanzado de shotcrete de 2’’

105

Cuadro N° 24: Precio unitario de instalación de S plit Set de 7’

106

Cuadro N° 25: Pr ecio unitario de instalación de Hydrabolt de 7’

107

Cuadro N° 26: Características de los tajos

112

Cuadro N° 27: Control de pull test del TJ 530 x VTN 467 – Nv 12

112


113

Cuadro N° 29: Control de pull test del S/N 381E – Nv 10

113


114

Cuadro N° 31: Control de pull test del TJ 200 X VTN 399 – Nv 6

114


115

Cuadro N° 33: Costo de instalación de S plit Set de 7’ por m2

116

Cuadro N° 34: Costo de instalación de Hydrabolt de 7’ por m2

117

l o Cuadro N° 35: Prueba de ar ranque en Mina Mi p

117

Cuadro N° 36: Prueba de ar ranque en Mina Atacocha

120

14


ÍNDICE DE PLANOS Plano N° 01: Ubicación de Minera Bateas - U.O San Cristóbal

32

ÍNDICE DE GR ÁFICOS Gráf ico N° 01: Desplazamiento de los Hydrabolt en el TJ 530 x VTN 467 – Nv 12

115

Gráf ico N° 02: Desplazamie nto de los Split Set eHydrabolt en el S/N 381E – Nv 10

116

15


CAPÍTULO I INTR ODUCCIÓN 1.1

Justif icación Se ha observado que en el minado su bterráneo sobre m inerales y rocas com petentes y f racturadas, ubicadas a bajas prof undid ades, el tipo más común de f allas son aquellos que involucran las caídas y deslizamiento s de bloques del techo como de las paredes de las aberturas por efecto de la gravedad y la pérdida o rotura del em palm e (cohesión) de estos bloques a lo largo de los planos de las discontinuidades.

Si estos bloques sueltos no son ref orzados o portunamente la esta bilidad de las aberturas pueden d eteriorarse rá pidamente. Cada bloque que se desprende o desliza, reducir á la capacidad de embone de la masa rocosa, induciendo a los bloques contiguos a fallar. Este proceso

puede continuar produciendo el desmorona miento de la abertura hasta la f ormación de u n arco natural en

el techo o su colapso to tal.

1


Según las estadísticas en los últimos 6 años por accidente han perdido la vida trabajadores mineros, en

el Perú, de los cuales el 40% ha sido por causa de caída de roca y f rente a este contexto la Minera Bateas es protagonist a.

También es de conocim iento que son necesarios rea lizar algunos tra ba jos para el análisis de este problema com o:

Determinación de la orientación prom edio de las familias de discontinuidades más signif icativas que llegan a resaltar fallas. Identif icación de los bloques potencialmente inestables, que pueden caerse o deslizarse d el techo

o paredes de la abertura. (Clasificación de bloq ues). Cálculo del fact or de seguridad de los bloques según el modo de falla.

Diseño del tipo de sostenimiento requerido, que brinde un factor de seguridad ace ptable individual para cada bloque. Finalmente puedo indicar que la investigación se justif ica por las siguientes razones:

Es original porque se trab a ja con datos reales de campo tomados en los tajos, sub niveles, de la Minera Bateas. Es relevante porque la minería es un sector donde se presentan los más altos índices de accidentes tri viales, inca pacitantes y mortales, trayendo como consecuencia grandes pérdidas

económicas a la em presa.

2


1.2

Preguntas de investigación

¿Es f acti ble rea lizar un análisis geomecánico en la estructura del macizo rocoso para poder diseñar un tipo de sostenimiento?

¿El uso de HYDRABOLT en Minera Bateas cum plirá las especif icaciones técnicas requeridas? ¿Cuáles serán los benef icios que se obtendrán a parti r de la o ptimización del so stenimiento con

HYDRABOLT?

1.3

Variable e indicadores Variable independiente

Variable dependiente

Indicadores

Control de incidentes y Caracte rización el mac zo rocoso .

Diseño del so ste nimiento.

accidentes.

Factor de seguridad.

1.4

Objetivos 1.4.1 Objetivo general Realizar un estudio geomecánico al macizo rocoso de la excavación su bte rránea en Minera Bateas para o ptimizar el tipo de

3


Sostenimiento por p perno HYDRABOLT a plicado en Mina.

1.4.2 Objetivos específicos 1.

Realizar el estudio geomecánico de los ta jos, sub niveles para calcula r el tipo de soste nimiento por medio del uso de ta blas GSI de Minera Bateas.

2.

Realizar pruebas de carga de arranque, elongación en los pernos de anclaje “HYDR ABOLT” utilizado en la mina.

3.

Prev enir accidentes y pérdidas pérdidas de vidas h umanas por caída de roca, estableciendo una metod to dología de trab a jo con la ayuda de la geomecánica.

1.4.3 Objetivo personal 1.

1.5

Obtener el título profesional de ingeniero de minas.

Hipótesis “Que con la o ptimización del so stenimiento mediante

el uso de HYDRABOLT se logrará

el factor de seguridad ó ptimo y se incrementara la prod ucción”

4


CAPÍTULO II MARCO TEÓR ICO 2.1

Clasificación de sistemas de sostenimiento Al sostenimiento , se le def in ientos en colocar car algún element lemento estructural que ine como los procedimient

abilidad y m antener la capacidad portante de la roca circundante a la se utilizarán para me jora r la estabil excavación, con el objeto de movilizar y conservar la resistencia de la masa rocosa para que llegue

ser tem poral o permanente. pudiendo ser autoso portante, pudiendo Adem ás, contri b buye a: Me jora r las condiciones de esta bil bilidad de las excavaciones. Minimizar o dism inuir la a plicación del so stenimient iento.

Evitar o m inimizar el deterioro del so stenimiento.

5


Consideraciones del diseño de un buen sostenimiento . Tom ar en cuenta las dimensiones de las labores y las zonas de inf luencia alrededor de estas

excavaciones. Control trol de la esta bil iento bilidad, que es una función del com portamient geomecánico y económico de los tajeos individuales y globalmente.

Esta blecer los adecuados esq uemas y secuencias de avance para producir la mínima perturba ción de la masa rocosa.

Esta blecer las zonas de inf luluencia de los ta jeos. La vida de las labores puede im poner condiciones severas y/o le ves. Tom ar en cuenta las perturbaciones del minado en las labores adyacentes.

Analizar la inf ormación geología estructural de la zona.

a. El sostenimiento compresible Que tiende a o ponerse el acercamient iento del techo con el piso, apoyándose sobre el piso, piso, lementos metálicos). (con madera o con element

b. El sostenimiento suspendido Quettam bién tiende a oponerse el acercamient Que iento del techo con el piso, piso, pero colgándose a

abilidades de no m overse, (con pernos de anclaje). estratos su periores del techo que tie nen probabil 2.2

Desde el punto de vista de la función que cumplen 2.2.1 Fortificación activa Es aquel tipo de sostenimiento que actúa en en el mis mo instante de haberse colocado el soste nimiento .

6


Sostenimiento activo Pernos con resina y/o cemento

S plit set Pernos de anclaje Pernos y mallas

Sistemas com binados

2.2.2 Fortificación pasiva que el terreno

Es aquel que tra ba ja a medida

actúa

so bre

el

so ste nimiento colocado.

Sostenimiento pasivo Cuadros de m adera

Cim bras y/o cerchas W ood packs Gatas a f ricción

Shotcrete Anillos con concreto Sistemas com binados

2.3

Desde el punto de vista del tiempo de uso del soporte La forti f icación consiste básicamente en recu brir o ref orzar el entorno de una labor su bterránea mediante algún elemento de s oste nimiento, tales como cuadros, mallas, cimbras, pernos, shotcrete, o una

com binación de ellos, la fortif icación en labores mineras, es una actividad que constituye una im portante contri bución a la seguridad en labores su bterráneas por lo tanto los encargados de esta im portante labor m inera tienen una gran responsabilidad y deben estar seguros de que su tra ba jo esté bien

hecho.

7


La forti f icación en labores mineras tiene los siguientes objetivos básicos :

Evitar derrum bes Proteger a los trab a jad ores, equipos, herramientas y m ateriales

Evitar def ormaciones de las labores su bterráneas La forti f icación se realiza en todas las la bores m ineras tales como: Galerías

Chimeneas Ram pas Ta jos (te m poral)

Un sistem a de so porte incluye una com binación de elementos en el cual cada uno de ellos provee una o más de las f unciones descritas anteriormente. Algunos elementos actúan en paralelo y disipan la

energía de def orm ación Sinérgicamente mientras que otros actúan en serie por transf erencia de cargas entre los elementos de soporte (m alla- pernos o sh otcrete- pernos). La interacción entre los

elementos del sistema de soporte determinara la capacidad del sistema de fo rtif icación. Para def inir el diseño más adecuado de sostenimiento, se em plean algunos de los sistemas de clasificación geotécnica para m acizos rocosos tales como el RMR de bieniawski,

el RMR de lau bsch er, el Q de Burton y otros basados Fundamentalmente en las propiedades mecánicas y/o estructurales de las masas ro cosas. 2.3.1 Fortificación para un corto tiempo Es un sistema de so stenimiento (menos de un año) y se caracteriza porque se instala inmediatamente después del disparo (detonación) del f rente, brindan seguridad inmediata al

personal y a los equipos

8


evitan el deterioro prematuro del macizo rocoso. E jem plo: pernos con anclajes, pernos de f ricción, mallas, etc .

2.3.2 Fortificación def initiva

Se instalan para asegurar la esta bilidad de las labores y sus singularidades, se instalan en f orm a posterior a los disparos de avance para toda la vida útil del proyecto. E jem plo: cables de

acero, pernos con resina o cem entadas, shotcrete, cimbras y otros. 2.4

Tipos comunes de sistemas de sostenimiento de terrenos

2.4.1 Determinación de longitud de pernos de roca Longitud del elemento de sostenimiento respecto a la zona anclaje L= prof undid ad de las capas (X) +Zona anclaje (Z)

Figura N° 01: Longitud d el perno respecto a la zona de anclaje

Longitud del elemento de sostenimiento respecto al ancho de la abertura

9


E jemplo :

L = 1,4 + (0.18 x W) L = longitud del perno (m)

abertura (m)

Galería de 3.5 metros (W ) W = ancho de la

L = 1,4 + (0.18 x 3,5) =

Longitud del perno 2.03m (L)

Figura N° 02: Longitud d el perno respecto al ancho de la abertura

2.4.2 Comparación de la zona de anclaje y la resistencia mínima de los tipos de sostenimiento La resistencia en tracción y la capacidad de la zona de ancla je máxima de los sistem as de soste nimiento medido por una prof undidad de 1,5 m (5 pies) y por 305 mm (1 pie) del

extre mo de la instalación

10


Figura N° 03: Com paració n de la zona de anclaje y la resistencia mínima de los tipos de so stenimiento ZONA DE ANCLAJE DE LOS ELEMENTOS DE SOSTENIMIENTO

Elemento

zona ancla je (Z)

Pernoscon ancla es

resi stencia toneladas

16 – 19 mm

305 mm(12 '')

10,0

Pernos Cementados 19 – 22

450 mm (18 '')

15,0

S pli t Set” 39mm

915 mm (36 '')

3,0

C able de Acer o

610 mm (24 '')

22,0

“

Cuadro N° 01: Zona de anclaje de los elementos de sostenimiento

2.4.3 Colocación y espaciamiento de los elementos de sostenimiento E jemplo :

L \ E = 1.5 – 2.0 1.5 terreno regular

Perno de 2.25m (L)

2.0 terreno malo

2,25 \ E = 2.0

L = longitud del perno

Espaciam iento de 1.1m (E) E = espaciamiento de

los pernos

11


Figura N° 04: Es paciamiento de los elementos de so stenimiento

2.4.4 Efectos de los elementos de sostenimiento 2.4.4.1 Pernos con anclaje de expansión Un perno para roca con anclaje de expansión controla el m ovimiento o el desplazamiento de la masa rocosa induciendo la presión de la tensión de la barra entre el anclaje y la plat ina de apoyo. Este ti po de soporte produce una

tensión de a proximadamente 3.5 Tn y tiene una resistencia en tracción

(ROTURA) máxima de 12,5 Tn. Utilizado generalmente en las estructuras de roca masiva con bloques o estratos.

Figura N° 05: Perno con anclaje de expansión y desplazamientos

12


Figura N° 06: Perno con anclaje de ex pansión

2.4.4.2 Estabilizadores de fricción Esta bilizadores de f ricción están constituidos por un trozo de tubo de acero más ancho que el diámetro de la perf oración y que es parti do a lo largo por el centro. La f ricción

e jercida por los costados del perno lo mantiene en su lugar creando fuerzas que se extiendan radicalmente. Este proceso provee la f uerza de f ricción (1 Tn/pie) que

actúa previniendo el movimiento o separación del terreno. Utilizado generalmente en roca severamente agrietada o f racturada sujeta a condiciones de baja te nsión.

Figura N° 07: Perno S plit Set

El perno split set es un ti po de sostenimiento metálico considerado TEMPORAL que trabajan por f ricción (resistencia al deslizamiento) a lo largo de toda la longitud

13


del taladro, consiste de un tubo ranurado a lo largo de su longitud, uno de los

extre mos es ahusado y el otro lleva un anillo soldado para mantener la platina, al ser introducido el perno a presión dentro de un taladro de menor diámetro, se genera una

presión radial a lo largo de toda su longitud contra las paredes del taladro, cerrando parcialmente la ranura durante este proceso, la f ricción en el contacto con la su perf icie del taladro y la su perf icie externa del tu bo ranurado constituye el anclaje, el cual

se opondrá al movimiento o separación de la roca cir cundante al perno, logrando así ind irect amente una tensión de carga.

La resistencia estimada del S plit Set es de: 1 Tn/pie La resistencia puede variar por: Tipo de Roca

El “S plit Set” tiene desempeño f avorab le en rocas Tipo II y III (RMR >40)

2.4.4.3 Barra corrugada lechada de Resina o cemento Los pernos f abricados de acero corrugado instalados en una lechada de resina o

cemento resiste el movimiento del terreno debido a los puntos de contacto del

enclavamiento mecánico del perno. La unión resina o lechada con la roca depende de las irreg ularidades encontradas dentro de la perf oración y de la estructura de la roca

(- + 10 Tn/pie). Se recomienda para todo tipo de estructuras, para el so stenimiento de alta resistencia y a largo plazo.

Figura N° 08: Barra corrugada

14


2.4.4.4 Pernos de barra de construcción Pernos de Barra de Construcción, barras laminadas en caliente con resaltes, con roscas cortadas en un extre mo para ace ptar una tuerca cuadrada.

Figura N° 09: Barra de construcción

2.4.4.5 Barra Helicoidal Son barras laminadas en caliente con resaltes en forma de rosca helicoidal de am plio paso. El diseño de hilo permite colocar una tuerca que puede

rodar

longitudinalmente por los resaltes a lo largo de la ba rra, Actúa en conjunto con una placa

y una tuerca para ref orzar y preservar la resistencia natural que presentan los estratos rocosos, suelos o taludes. La inyección de concreto, mortero o resina en la perfo ración del estrato en que se introduce la barra sirve de ancla je, actuando la rosca como resalte para evitar el desplazam iento de la barra, se produce en longitudes de 5,

6 y 7 pies y diámetro de 22mm . La resistencia estimada de la Barra Helicoid al es de: 1.5 a 2.0 Tn /pie La resistencia puede variar por Tipo de R oca

La B arra Helicoid al tiene desem peño f avora ble en rocas Tipo II y III (RMR >40)

15


No recomendable para rocas Tipo IV y V (RMR <40)

Figura N° 10: Perno Helicoidal

2.4.4.6 Capacidad de soporte de un perno cementado T = y x h x S2 T = Peso del bloque m uert o y = Peso unitario de la roca (2.7 ton/m 3) h = Potencia de la zona inestable (1.5 m) S = Espaciamiento entre pernos (1.2m x 1.2m )

T = 2.7 ton/m 3 x 1.5 m x (1.2 m )2 T = 5.83 ton

Figura N° 11: Capacidad de soporte de un perno cementado 16


2.4.4.7 Cable de acero Un cable de acero es un conjunto de alam bres de acero retorcidos helicoidalmente, que constituyen una cuerda de metal apta para resistir esfuerzos de tracción con apropiadas c ualidades de f lexibilidad.

El cable de acero está f ormado por tres com ponentes básicos. Aunque pocos en núm ero, estos varían tanto en com ple jidad como en conf iguración de modo de producir cables con pro pósitos y características bien

específ icas. Los tres com ponentes básicos del diseño de un cable de

acero normal so n:

Los alam bres que forman el cordón Los cordones

El alma

Figura N° 12: Cable de acero y partes Los alam bres son las unidades básicas de la construcción del cable de acero. Los

mismos se enrollan alrededor de u n centro en un modo específ ico en una o más capas, de manera de f or mar lo que se denomina un “cordón”. Los

cordones se enrollan alrededor de otro centro llamado “alma” y de esta manera se conf or ma el ca ble de acero .

17


Figura N° 13: Sección transversal de un ca ble de ace ro

2.4.4.8 Pernos autoperforantes Son pernos de inyección equipados con h ilo grueso, y se pueden usar como

barra de perf oración desechable, tu bería de refu erzo y tubería de inyección, gracias al hilo continuo de la barra, es posible hacer ala rgamiento con mangos de acople, utilizar dif erentes brocas y tener la capacidad de su jetar con tuercas y una placa.

Figura N° 14: Perno auto perf orante a. Aplicaciones y usos

Ha sido diseñado es pecialmente para terrenos poco cohesivos o conso lidados, como arenas, rellenos

18


inconsistentes y te rrenos pedregosos, o donde no existe un tipo de roca medianamente com petente.

b. Ventajas Permiten perf orar, inyectar, anclar y estabilizar todo en un sencillo paso Of recen un considerable ahorro de tiempo en comparación con los métodos norm ales de f ortif icación, excavación y de inyección

2.4.5 Funciones de los pernos para roca 2.4.5.1 Resistencia en tracción La acción principal de todos de pernos para roca es el de resistir el movimiento o el disloque d el terreno. En general en la roca dura este disloque es el resultado

de f allas y f racturas. Estas f racturas y estratos se abren con el tiem po debido a la presión verti cal o horizontal, por el efecto de la gravedad en los bloques y con el

efecto de las variaciones en la tem peratura y humedad en la roca masiva.

Figura N° 15: Resistencia de un perno a la tracción

19


2.4.5.2 Resistencia al corte (cizallar) pern o (A), la lechada La resistencia de un perno en ciz alla depende del tipo del perno

utilizada (B) o la ausencia de una lechada. Una a plicación de tensión por el

perno(C) adiciona una resistencia en la f riricción a través de las f ract racturas o laminas, (D y E) La resistencia al corte de un perno a 90 grados (D) se calcula normalmente entre el 50 y 80 por ciento de su resistencia en tracción .

Figura N° 16: Resistencia de un perno al corte

2.4.5.3 Consolidación de terrenos fracturados El pa pel principa l de los pernos de roca en terrenos f rac racturados es el control de la estabil abilidad de los bloques y cuñas rocosas potencialmente inestables esto es lo

que se llama tam bién el CU ÑA

“EFECTO

Figura N° 17: Consolidación de terrenos Fracturados

20


2.4.5.4 Consolidación de terrenos laminados El uso de los pernos para roca de f orma ‘‘lam laminada’’ refuerza los estratos, como el e jem jem plo (A) Los terrenos laminados sostenido con pernos par a roca

iento. ba jo tensión resisten más el disloque o desplazamient

Figura N° 18: Consolidación de terrenos laminados

2.4.5.5 Sostenimiento de los bloques per nos sirve para par a prev enir la formación de la roca suelta. La La acción de los pernos

colocación de los pernos y la selección de las platinas son de mucha im porta ncia en bloq ues en e n terrenos con presencia de fracturas. el so stenimiento de los bloques

iento de los bloq ues Figura N° 19: Soste nimient

21


2.4.6 Accesorios y elementos de sostenimiento adicional 2.4.6.1 Platinas de apoyo La colocación de la platina de un perno para roca me jora rá la f orti f icación icación del terreno.

Figura N° 20: Platinas de a poyo Los ángulos de un perno con la su perf icie de la roca d e ben tener 90 grados o un planchue la debe máximo de inclinación de 10 grados (ejem plos B, D) y la planchuela colocarse pegado a la roca (e jem jem plos no a plica bles A, C y E)

2.4.6.2 Cintas metálicas (Straps) Son Láminas de acero plegada en f rírío se usan comúnmente con los pernos pern os a prietan estas placas contra para roca cuando se req uier e soporte adicional, los pernos la roca y la doblan de acuerdo a la forma de las irreg ularidades de la roca, y a las f ormas redondas de los túneles, las cintas straps proveen proveen una gran gran su perf ici icie de

conf in inamiento para las rocas sueltas.

22


En el patrón estándar el diám etro alargado de los orif icios es de 40mm . A pedido pueden suministrarse se paraciones y diám etros especiales.

Figura N° 21: Cintas Stra ps

2.4.6.3 Malla de alambre

Dentro de los productos para el so stenimiento del macizo rocoso se encuentran las mallas electrosoldadas, que perte necen a la categoría de elementos de

soste nimiento tipo ref uerzo o pasivo, estas son fa bricadas en acero laminado

en f río, en alam bres o ba rras, lisas o corrugadas. Estos alam bres o barras, se cruzan entre sí de f orma perpendicula r y están soldadas en todas sus interseccio nes

permitiendo una distri bución de los esfuerzos en el elemento estructural. Existen diversos ti pos de malla elect rosoldada, estas pueden ser fa bricadas en alambr e negro o galvanizado, liso o corrugado; dependiendo de las exigencias de los diseños de sos tenimiento de geomecánica, se pueden fa bricar en planchas o en rollos. Para

una elección co rrecta del tipo de malla se debe contar con una evaluación

geomecánica y con los resultados de las características de la masa rocosa. De estos resultados

23


se desprenden las especificaciones técnicas que debe tener la m alla en cuanto a diámetro del ala m bre, tipo de cocada, rec u brimiento , longitud y presentación.

2.4.6.3.1 Usos de la malla de alambre La malla electroso ldada correctam ente elegida, previene la caída de rocas al so stener los trozos caídos del macizo y actúa como refu erzo del concreto lanzado (Shotcrete). Las m allas pueden ser

instaladas en socavones, pasadizos, trasvase de ríos, erosión de paredes rocosas, taludes, etc.

Tipos, aplicaciones y usos de malla electrosoldada

Diámetro Nominal mm

ø < 3.15 ø 3.15 a ø 6.40

Tol (+/-) %

en peso

Resistencia K g/mm2

Fluencia K g/mm2

m ínim a

mínim a

Doblez #

Elongación %

0.08

49.49

39.29

1d

6

0.08

52.55

45.92

1d

6

Doblez #

Elongación %

Cuadro N° 02: Características de la m alla electrosoldada para alam bres liso negro

Diámetro

Resistencia K g/mm2

Fluencia K g/mm2

mínim a

mínim a

Tol (+/-)

Nominal mm

ø > 2.87 y <= ø 10

% en 6

56.12

49.49

Cuadro N° 03: Características de la m alla electrosoldada para alam brescorrugados

24

2

ø

6


Tipo Duro Sim ple

Diámetro (mm) 3.40 +/ - 0.08 4.20 +/ - 0.08

Capa de Zinc

Resistencia Mecánica

min 30 gr./m 2

min 56 K g./mm 2

min 260 r./m 2 Duro Tri ple

.

4.20 +/ - 0.08

min 56 K g./mm 2

Cuadro N° 04: Características de la m alla electrosoldada para alam bres galvanizados

El uso de la malla electroso ldada galvanizada se recomienda en zonas húmedas, cuando hay presencia de aguas ácidas, el recu brimiento de zinc garantiza un mayor tiem po de vida de la malla en estas condiciones. Para el refu erzo del concreto lanzado, se recomienda la malla electroso ldada corrugada.

Este ti po de m alla garantiza mayor adherencia del sh otcrete en

las hendiduras del alam bre, mayor anclaje

mecánico, menor reb ote del concreto lanzado y por consiguiente menos merma y menor des prendimiento del concreto ante

mo vimientos sísmicos, depresiones, etc.

25


2.4.7 Sostenimiento con maderas El so stenimiento con madera es un so stenimiento pasivo yse utiliza, por su elasticidad, dureza

y maniobra bilidad. 2.4.7.1 Puntales Tipo más común de sostenimiento , donde un poste de madera f ijado verti calmente en un abertura, previene la falla de la roca o el cierre de la

excavación. Son generalm ente de madera redonda de 5 a 10 pulg.

de diám etro y de lon gitudes que no deben superar los 3.5 m etros para

evitar su pandeo y perdida de resistencia.

El espaciam iento de los puntales de penderá de las (3

a

6 pies) características de la roca y del tam año del puntal.

Figura N° 22: Puntales de madera

2.4.7.2 Cuadros de madera Son básicamente armazones de madera cuyos elem entos están unidos entre

sí por desta jes (espigas) o por

26


elementos exteriores de unión (topes) f ormando una sólida estructura resistente principalmente a esf uerzos de com presión.

2.4.7.3 Elementos de un cuadro Sombrero: Es una pieza de madera que se usa como viga para soporte d el techo.

Poste: Es una pieza de madera que se usa como columna para soporte de la carga transm itida por el terreno.

Tirantes: Son pieza de madera que van colocados entre dos cuadros contiguos. Estos tirantes son normalmente de igual o menor sección que los otros

elementos de un marco. Solera: Cuando los terrenos son poco resistentes o se presentan em pu jes del piso se com pleta el cuadro con una cuarta pieza que se denomina solera.

Figura N° 23: Elementos de un cuadro de madera

27


2.4.7.4 Tipos de cuadro a. Cuadro recto Es el tipo más sencillo, consta de un so m brero soportado por dos postes verti cales, los cuales tam bién resisten los em pu jes laterales de las cajas, su principal ventaja es su simpleza, su f ácil pre paración e instalación y of rece un buen sostenimiento en terrenos medios. Son usados cuando la mayor presión procede del

techo. Los postes f orman un ángulo de 90° con el so m brero.

Figura N° 24: Cuadro de madera recto

b. Cuadro cónico Cuando las presiones del techo son im porta ntes se reduce la longitud del so m brero, inclinando los poste s; el cuadro tie ne entonces una forma trap ezoidal, distribución muy conocida en la minería peruana.

28


Usados cuando la mayor presión procede de los hastiales, se reduce la longitud del so m brero inclinando el poste a ángulos de 78° a 82°

Figura N° 25: Cuadro de madera cónico

c. Cuadros Cojos Se utilizan en vetas angostas menores a 3 metros de potencia, permite ganar espacio de trabajo, pueden ser verticales o inclinados según el

buzamiento de la estructura m ineralizada

Figura N° 26: Cuadro de madera co jo

29


CAPÍTULO III MATERIAL DE ESTUDIO 3.1

Ubicación y accesibilidad 3.1.1 Ubicación Minera Bateas con su unidad de producción San Cr istó bal se localiza a 14 K m. al NW del pue blo

de Cayllom a, ca pital del mismo nom bre, Provincia de Caylloma, Región de Arequipa.

Se encuentra a una altura aproximada de 4 460 a 5 000 m.s.n.m . Sus coordenadas UTM so n: Coordenada Norte: 8’317,650 N Coordenada Este: 192,584 E

30


3.1.2 Accesibilidad El yacimiento minero es accesible desde la ciudad de Arequipa, por carretera, cu briendo 231 K m . con un tiem po de viaje de 6 ho ras

a proximadamente y dividido en los siguientes tramos: Estado de carretera

Ruta

Distancia

Arequipa – Pam pa Cañahuas

95 K m

Carr ete ra asfaltada

Pampa Cañahuas – Sibayo

53 K m

Carr ete ra af irm ada

Sibayo – Caylloma

69 K m


Caylloma – Mina

14 K m


Cuadro N° 05: Accesibilidad a Mina Bateas-U.O San Cri stó bal

31


UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN DE AREQ UIPA FACULTAD DE GEOLOG ÍA, GEOFISÍCA Y MINAS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA DE MINAS PLANO DE UBICACIÓN LAMINA N° DIBUJO: David A. Huamaní Tejada

DIBUJO: David A. Huamaní Tejada

FEC HA: Setiem bre 2014

ESCALA: Gr áf ica

Plano N° 01: Ubicación de Minera Bateas - U.O San Cri stó bal

32

01


3.2

Fisiografía 3.2.1 Clima En la mina Bateas presenta un clima f río y seco, característico de la región Puna y cordillera. La tem peratura varía entre los 13ºC y - 8ºC entre el día y la noche. El cli m a está dividido en

dos estaciones marcadamente diferentes durante el año. Una seca y f ría entre abril y setiem bre,

en esta época se producen las más bajas tem peraturas (heladas), los meses de junio, julio y parte de agosto son los meses de las heladas. La otra estación húmeda y lluviosa se presenta

entre los meses de diciem bre y marzo originando el incr emento de las aguas debido a las precipitaciones sólidas y líquidas.

3.2.2 Relieve La to pograf ía de la región es accidentada y abrupta, de fu ertes pendientes, quebradas profundas. Por su altitud la zona se encuentra ubicada en la región Puna o Jalca

El relieve característico de las altas cordilleras, predomina el modelado glaciario el cual es controlado por procesos

Vulcano- tectónicos. Los agentes que inf luyen en el desarrollo m orfológico

so n: las estructuras, la litología, la hidrograf ía, el cli ma, etc. La f orma que presenta el valle es de

tipo glacial, esto se deduce por la forma clara

de valle en “U”.

3.2.3 Vegetación La vegetación que predomina en la zona son el ichu, la huayquera, la orti ga, pastos que sirven para uso doméstico en parte y como alimentos para auquénidos y ove jas.

33


3.3

Aspectos geológicos 3.3.1 Geología regional En el área af loran m ayorm ente rocas volcánicas pertenecientes al Gru po Tacaza las cuales yacen en discordancia a ngular so bre sed imentos (Cuarcitas y Lutitas) del Grupo Yura. Depósitos

Volcánicos Plio‐Ple istoceno y sedim entos clást icos recientes cu bren con potencia variab le grandes extensiones del área.

a. Grupo Yura

Constituye la base de la colum na est ratigráf ica regional. Lito lógicam ente está com puesta por nivele s de orto ‐cua rcitas bla nco grisáce o, lim onitas gris oscuro y grauwa cas negrus ca s, estratif icadas en capas delgadas con interc alaciones delgadas de lutitas negras. El con junto tiene una potencia esti m ada de 400 metros. Al W de Huay llacho f orma un anticlinal

abierto con un rum bo prom edio N 50°W

con f lancos asi m étricos. Los niveles su periores Cons tituidos mayorm ente por lutit as conf orma n pliegues a pretados recum bentes. La edad de este gru po es Jurásico

Su perior ‐C retáceo I nf erior.

b. Grupo Tacaza Ba jo ésta denominación se agru pan secuencias de las lava s y aglom erados intercalados con algunos horizontes tuf áce os que descansan en discordancia angular so bre rocas del gru po

Y ura . La com posición es andesítica y de text ura porf irít ica. El color

34


dom inante es m arró n ro jizo que cambia a verdoso por la alt e ración clorít ica.

Estas rocas volcá nicas incluyen localm ente un horizonte de calizas que late ralm e nte se hacen lodolít icas.

La potencia es tim ada es de 900 metro s, o bserva ndo en algunas secuencias,

adelgazam iento de los horizontes volcánicos tanto en su rum bo com o en buzam iento La edad de este gru po es de Mioceno.

c. Depósitos volcánicos recientes Su praya ciendo en m arcada di sc ordancia a las rocas basales, af loran extensas cu biertas de lavas andesiticas, riolíticas, dacít icas y tuf os de si m ilares com posiciones. Se presentan

generalm ente en bancos grues os, con seudo est ratif icación su bhorizontal.

d. Depósitos clásticos re cientes Materiales aluviales, colu viales, m orrénicos, f luvioglaciares, etc., constituyen acumulación de potencia y extensión variab les.

e. Rocas Ígneas Intrusivas Se exponen intr usivos su bvolcánicos de com posición riolítica, riodacítica y andesítica, a m aner a de diques y dom os.

3.3.2 Geología local Las rocas más antiguas af lorando en el área son sedimentitas de edad jurásica, las que están f orm adas por intercalaciones de lutitas negras y

35


areniscas grauváquicas, en estratos tabulares de alrededor de 40 a 60 centím etros de es peso r. En su perf icie estas rocas se encuentran fuerte mente plegadas, desarrollando pliegues tipo kink, con f la ncos rectos y charnelas agudas, en general se encuentran volcados y con planos axiales

su bhorizontales.

En discordancias sobre las sedimentitas descritas se apoya una potente secuencia volcánica terciaria, constituida por una sucesión de lavas de com posición intermedia principalmente andesítica y

volcánico clást ica de com posición dacítica. La secuencia volcánica está integrada por paquetes de 20 hasta 100 metros de lavas intercaladas con rocas volcánicas clásticas. Allí, se observan dos tipos de lavas la que podemos reconocer como: Andesitas porf iríticas y andesitas f inas, casi

af aníticas con marcada f luidalidad dada por f racturas paralelas, característico en zonas volcánicas. Las rocas volcánico clásticas están formadas en su mayoría por brechas m atri z sostén, macizas,

con so leamiento suave. Estas brechas constan de litoclastos angulosos de pocos centímetros de diámetro, de dif erente com posición, principalmente de rocas volcánicas porf irícas. Las rocas volcánicas suelen presen tar en la extensión del distrito una alteración hidrotermal suave

caracterizada por una leve prop ilitización y una piritización dad por la presencia de cubos de pirita pequeños de forma diseminada. La secuencia volcánica se encuentra intruida por cuerpo dómicos y sus f lu jos lávicos asociados de co m posición ácida. Estos son riolitas que presentan una marcada f luidalidad, con fenocristales de cuarzo, redondeados de 5 milímetros, feldes patos alcalino (sanidina) y abundante biotita en lá minas de varios milímetros de diámetro.

36


La f luidalidad está dada por f iletes de variada coloración (ro jiza y blanca), atri buida a diferencias en su alteración, estos cuerpos dómicos como el domo de San Antonio y Trinidad no se

encuentran alterados hidrotermalmente, y su em plaza miento está relacionado a f allas de carácter

regional. Por último com pletan la secuencia

de rrames lávicos más modernos, posteriores a la

mineralización, posiblemente de edad plio- pleistocena que

forman delgadas coladas de

com posición intermedia a básica formada por rocas porf irícas con fenocristales de plagioclasas

y piroxenos.

3.3.2.1 Estratigrafía Las rocas volcánicas suelen pre senta r en la extensión del distrito una alt e ración

hidrotermal suave caracte rizada por una leve pro pilitización y una piritización dada

por la presencia de cubos de pirita pequeños de f orma disem inada. La secuencia volcánica se encuentra intruida por cuerpo dóm icos y sus f lu jos lávicos asociados de com posición ácida. Estos son riolitas que presentan una m arcada f luidalid a d, con f enocrist ale s de cua rzo, re dondeados de 5 m ilím etr os, f elde s pato alcalino (sanidina)

y ab undante b iotita en lám inas de varios milím etros de diám etro. La f luid alidad está dada por f iletes de va riada coloración (ro jiza y blanca), atri buida a dif erencias en su alteración, estos cuerpos dóm icos com o el dom o de San Antonio y Trinidad no se encuentran alte rados hidrotermalm ente, y su

em plazam iento está relacionado a f allas de carácte r regional. Por últim o com pletan la secuencia derram es lávicos m ás

37


m ode rnos, post e riores a la m ineralización, posi ble m ente de edad plio ple ist oce na

que f orm an delga das coladas de com posición intermedia a básica f orm ada por rocas porf irícas con f enocristale s de plagiocla sas y piroxenos.

Figura N° 27: C olum na est ratigráf ica del distrito de C ayllom a

38


3.3.2.2 Rocas ígneas Se exponen int rusivos su bvolcánicos de com posición riolít ica, riod acítica y andesítica, a m anera de diques y dom os.

3.3.3 Geología estructural 3.3.3.1 Sistemas de vetas En el dist rito minero de Caylloma se reconoce la pres encia de 6 sistem as de vetas de rum bo general NE, m ayorm ente con el buzam iento al SE, de las rocas

enca jonantes de los s istem as de vetas de Cayllom a están constituid as por brechas, lavas y aglom e rados andesíticos del volcánico Tacaza, en pro xim idad al borde NE

de la caldera Caylloma. Los s ulf uros y sulf osales de Plata, prim arios, están de positados en una ganga de cuarzo, rodonita y calcita.

De Norte aSur se tiene los si guientes sist em as de vetas:

Sistema San Pedro Vetas: Eureka, Copa de Oro, El Toro , San Pedro, Parale la, La Blanca, Santa Rosa, Santa Isa bel: Vetas: Trinid ad, Elisa, Leona, Apóst oles, San Car los, Je ru salén 3, Sistem a

Sistema Trinidad Sto. Domingo, la Peruana, Alerta, Ce rcana. Sistema San Cristóbal Vetas: San Cristó ba l, Santa Catalina, Bateas.

Sistema Ánimas Vetas: Anim as, La Plata. Sistema Antimonio Vetas: Antimonio.

39


Las vetas han sido o b jetivo de explotación en diversas épocas; Constituyendo la veta San Cristó bal la m ás intensament e m inada. El lab oreo m inero ha sido ef e ct uado entre los 5000 m .s. n.m . (Af loram iento su perior

de la Ve ta san C ristó bal) y los 4380 m .s.n.m. ( Nv‐ 14 A, inf erior de la veta Bate as).

A continuación se descri ben las caracte rísticas m ás im portantes de las princi pale s vetas:

Veta San Pedro La veta af lora a lo la rgo de 900 m, con rum bo general N45ºE y buzam iento de 85º SE. El ancho varía de 2 a 3 m y m uestra una mine raliza ción bandeada

constituida por cuarzo, rodo nita, óxidos de Mn y Fe , con concentraciones de platas

ro jas acom pañadas de plata nativa. Esta veta ha sido reconocida y ex plotada hasta el nivel 10. Con clavos que han

tenido va lores de hasta 36 Oz Ag/T M. La distri bución de los valor es de plata en la veta m uest ra una dism inución gradual, no o bsta nte en los sondajes recientes los valores existen valores variables entre 5 a 21 Oz

Ag/TM.

Veta San Cristóbal Su af loram iento reconocido por 2.5 Km tiene rum bo N 35° a 55° E con b uzam iento 50 a 80° al SE; con pote ncias que prom e dian 5 a 6

met ros en los niveles su periores y 2 a 2.5 m etr os en los nivele s inf e riores. Los

sulf uros prim arios so n esf alerit a, galena, poli basita, pirargirita, chalco pirita y

40


tetraedrita dist ribuidos en ganga de pirita, cuarzo, rodonita y cal cita, ésta últ im a se increm enta al NW . Cons tituye la m e jor est ructura desarrolla da en el distrito . Los valores de Ag se encuentran irregularm ente distribuid os a lo largo del rum bo

y a través del ancho de la veta constituyendo clav os m ineralizados localizados, donde los valores de Ag ti enen una te ndencia a dis m inuir gradualm ente en

prof undid ad, tal com o se puede a preciar en los niveles 10 ,11 y 12 en sector Sur.

Veta Ánim as Es una de las estructuras más persis tentes y def inidas del sector s ur, Af lora a lo largo de 1,5 km con cre st ones s ili cif icados te ñidos con óxidos de m anga neso, La

potencia es variable ll egando incluso a tener anchos de hasta 12 m tal com o se o bservó en los so nda jes diam antinos.

La mineralización se pr esenta en bandas intercaladas con rocas de ca ja y consis te en rodonita, cuarzo, pirita, metales base y tet raedrita. Los valores alt os en plata general mente son m ayores en las bandas de l techo de la veta. Esta veta ha sido explorada inte nsam ent e con sonda jes diam antinos donde m uestra valores de pla ta en prom e dio de 12 oz Ag/T M. En la act ua lid a d está siendo exp lorada con labores s u bte rránea s en

el nivel 12. Veta La Plata

Constituye el relleno de una f alla regional que se

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extiende más de 4 km entre las quebradas Santiago y Trinidad. Su tramo más repr esentativo tiene 400 m y consiste de cuarzo, ca lcita, rodonita y

abundantes óxid os de m anganeso en su parte central. Su extrem o orie ntal consiste de cuarzo con pi rita dise minada, platas ro jas teñidas con óxidos de m anganeso. Ha sido e x pl ora do en el nivel 7. Prese nta un cim oide con rell eno

de cuarzo gris bandeado con estibina, pirita y tetraedrit a. Dicho cimoide estuvo siendo explorado en los nive les 7 y 8. Los va lores de plata tienden a m antenerse tal com o se ha o bse rvado en la estru ctura atrave sada por el inclinado.

3.3.3.2 Fallas y fracturas En el marco reg ional se reconocen dos sistemas de lineam ientos principales, los que presentan rumbos no reste y noroeste. El sistema con rumbo noroeste habría

actuado de manera sinestral, mientras que el de rum bo noreste lo habría hecho de forma dextral; ello estaría en relación a esf uerzos regionales con la tensión orientada

a proximadamente en sentido norte -sur o NNW -SSE, mientras que la com presión estaría ubicada con dirección este-oeste o E NE-W SW; ello estaría de acuerdo con lo generalmente postulado para el Mioceno Inferior-Medio del Sur

de Perú.

El sistema de f racturas de rumbo noroeste se encuentra más desarrollado, posiblemente habría prevalecido so bre su con jugado de dirección noreste.

42


El sistema noroeste incluye al corredor estructural que hospeda la mineralización de Caylloma. So breim puesto a dicho sistema conjugado de f racturas se observa un juego de lineamientos de gran longitud y continuidad de rum bo no rte-sur. Estas f racturas están a parentemente limitando por su borde este y oeste a la caldera de Caylloma, que a su vez posee una f orma alargada en sentido norte -

sur. Si se consideran a estas f racturas contem poráneas con dicha caldera, entonces

tendrían una edad entre 2 y 4,5 Ma. Las f allas tendrían un desplazamiento a lo largo del rumbo de tipo dextral, lo que

producir ía una situación tensional en la zona de salto, desde la f ractura este a la oeste; dicho lugar de tensión es donde f inalme nte se genera la caldera de Caylloma.

También ese sitio representaría una zona de de bilidad preexistente, ya que es

el lugar de intersección del corredor estructural NW-SE que contiene la mineralización del Distrito de Caylloma y las f racturas más jóvenes de rumbo

norte -sur. El movimiento dextral de las f racturas de rum bo norte -sur, así como la f orm a alargada en sentido norte -sur de la caldera de Cayllom a, estarían

en

coincidencia con los esf uerzos com presivos de rum bo aproximado ENE-WSW propuestos para la época (Mercier et al, 1992).

En el modelo aquí presentado se postula que las f racturas de rumbo noroeste son

anteriores a la caldera de Caylloma y a las f racturas norte-sur; por ello, se podría pensar en encontrar la

continuidad

del corredor estructural que contiene la

mineralización de Caylloma, al sudeste de la caldera. Posi blemente, este corre dor

estaría representado

43


al sudeste de la caldera por las sedimentitas jurásicas del grupo Yura, que af loran con rum bo noroe ste - sudeste en la Loma Panteón, o estaría aún más hacia el sur, posiblemente al sudeste del Cerro Pucará. Cabe destacar que las f racturas de rumbo noroeste y noreste están controlando la intrusión de cuerpos volcánicos de com posición riolítica y andesítica m ás

recientes, hasta plio- pleistocenos, lo que manif iesta la actividad de dichas f racturas hasta tiem pos recientes, debido a reactivaciones posteriores a su f ormación.

a. Ambiente y control estructural de la mineralización Las vetas del distrito de Caylloma están ocu pando f racturas tensionales y f allas subparalelas con m ovimiento normal-dextral. Las fallas que contie nen

mine ral económ ico poseen un rum bo predominante N20°E a N50°E,

e inclinan al SE con ángulos entre 45° y 70°. El sentido de movimiento a lo largo de estas fallas f ue determinado en base a se paración estra tigráf ica,

geometría de las f racturas asociadas y “splays”, y estrías sobre los planos de

falla.

También se han reconocido f allas-veta de rumbo noroeste aunque éstas no albergan mineral económ ico. Las f allas de rum bo noreste son normaldextra l, han tenido un desplazamiento principalmente de rumbo, con escaso movimiento paralelo a la inclinación, las principa les vetas que ocupan fallas

normales son San Cr istó bal, Paralela-Santa Rosa, Elisa-Apostoles 2-

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Jerusalem, La Peruana-Santo Domingo. Por el contrario, las vetas que se hospedan en f allas de rumbo NW son más pequeñas y poco comunes,

poseen un rumbo entre N30°W y N65 °W e inclinan con altos ángulos tanto al NE como al SW, estas f allas representarían un sistem a con jugado

al anteriormente descrito , las f allas de rumbo NW tendrían un desplazamiento normal- sinestral, con una com ponente de movimiento paralela a la inclinación im portante.

Las f racturas tensionales relacionadas a las f allas descriptas tam bién están f orm ando vetas, ellas poseen un rum bo de N60°E a EW, con inclinaciones

de 70° a 90° principalm ente hacia el S. Las f racturas tensionales

se observan tanto en el techo como en el piso de las fallas principales, pero las desarrolladas hacia el techo de las fallas suelen ser más im porta ntes y

abundantes; estas

f racturas son principalmente de dilatación con un

movimiento sinestral poco im portante, comúnmente forman vetas ricas y

potentes, aunque de corrida corta y discontinua, entre ellas se destacan El Toro,

San Pedro, Bateas, Santa Cata, Trinid ad y Carolina. Las texturas presentes en las vetas, como bandeado costrifo rme, cucarda y

brechas, sugieren que la a pertura de las estructuras y su relleno f ue repetitivo

y episódico, con numerosos eventos de movimiento a lo largo de f allas relacionados a brec ham iento y mineralización. En algunas vetas de rumbo

NE un movimiento tectónico tardío, posterior la mineralización, produjo la reactivación de las f allas con un

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desplazamiento de alto ángulo de tipo norm al-sinestral, evidenciado por estrías

en las paredes de las vetas. Aquí se presenta un m odelo estructural que ex plicaría los distintos ti pos de vetas, sus dif erentes orientaciones y cinemática de movimiento. En este modelo, las vetas de segundo y tercer orden se forman por deslizamiento de

bloques en dominó, ese movimiento está relacionado a fallas con desplazamiento predominantemente de rumbo de un nivel de magnitud

su perior.

b. Fallamiento postmineral Se han identif icado a lo largo de todo el distrito minero numerosas f allas postmineral. Se reconocen más fácil mente so bre las vetas, ya que las cortan y desplazan. En general, son f allas pequeñas, de pocos decí metros a metros de rechazo. Las fallas postmineral se disponen siguiendo diferentes rumbos, las más im portantes son norte-sur, noroeste y este-oeste, con diferente sentido de inclinación pero siem pre con altos ángulos, todas de

carácte r normal. Evidenciando que se han f ormado durante una conf iguración de esf uerzos regionales de tipo tensional con dirección este-sudoeste.

La edad de este fallamiento pos tmineral puede ser estimada en base a observaciones ind irectas, en ese sentido se sugiere que el fallamiento es más joven que

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11 Ma, edad correspondiente a los domos riolíticos que son cortados por las f allas. La conf iguración de los juegos de falla, con una disposición que revela

un e je tensional con dirección noreste coincide con los esf uerzos propuestos

por Mercier et al. (1992) entre los 5 y 10 Ma para el área. Por ello, podemos proponer una edad m iocena

su perior (5-10 Ma) para las f allas postmineral.

Estas fallas no tienen inf luencia sobre la distribución de mineral, pero se tornan im portantes cuando desplazan a las vetas m ineralizadas por distancias que

resultan en la pérdida de las vetas en las labores. Un e jem plo de ello es el

extre mo sudoeste de la veta El Toro, la que es interrum pida por una falla postmineral. La veta El Toro es cortada en el extre mo sudoeste por la f alla Cuchilladas1, de carácte r postmineral (Fig. 34). En interior mina, nivel 10 de El Toro, se reconoce dicha falla como una estructura potente, de alrededor de 10 metros, con la característica que hacia la parte central se ha reconocido una roca f ormada por

abundante vidrio volcánico, sim ilar a un vitróf iro. Esa roca se

ha observado en relación directa con fallas postminerales en otros sectores tam bién, tanto en su perf icie como en interior mina (nivel 9, extre m o

sudoeste veta El Toro), y se la ha interpretado como una roca de f alla, f ormada por f ricción y f usión parcial o total de las rocas volcánicas

asociadas al fallamiento, posiblemente con un contenido inicial de vidrio elevado, lo que favorecería su alteración debido al calor por f ricción

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durante la formación de la falla.

La f alla Cuchilladas desplaza a la veta El Toro y pone en contacto a las rocas volcánicas que com ponen la caja de la mineralización con el domo riolítico

en el bloque sudoeste, donde la veta no ha sido reco nocida. Allí, la f alla

Cuchilladas posee un rum bo de N50°W, inclinando 72° SW, se han medido estrías en e l plano de falla con raques cercanos a 90°.

c. Ambiente tectónico Las vetas e pitermales de sulf uración intermedia del distrito de Caylloma

se fo rmaron hace alrededor de 18,86 ± 0,1 Ma, en un arco volcánico continental de

com posición calcoalcalina. Aunque esa edad es alrededor de 1,4 Ma

más joven que las rocas volcánicas que com ponen la caja de la mineralización, se puede sugerir que, tanto el volcanismo co mo la mineralización, están relacionados al mismo evento m agmático. En

general, la actividad hidrotermal que genera depósitos e pite rm ales comienza

inm ediatamente después del em plazamiento de las rocas volcánicas silíceas a intermedias relacionadas. En los depósitos de

alta sulfuración,

la actividad hidroterm al com ien za un corto tiem po después, entre

0,1 y 0,5 Ma, del

em plazamiento de las rocas

volcánicas; tal es el caso de Goldf ield, Nevada (Ashley y Sil berman, 1976), Julcani, Perú (No ble y Sil berman, 1984), El Indio, Chile (Sillito e, 1991), y Rodalquilar, España (Arribas et

al., 1995). Sin em bargo, otros

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depósitos

e pite rmales, principalmente de

sulfuración intermedia,

incluyendo Caylloma, Orco pam pa, Perú (Gibson et al., 1995), Pachuca-

Real del Monte, Mé jico (McKee et al., 1992), Guanajuato, Mé jico (Gross, 1975), San Dimas, Mé jico (Enriquez y Rivera, 2001),

Comstock, Nevada (Vikre et al., 1988), Cr eede, Colorado (Bethke et al., 1976), y Baia Mare, Rum ania (Lang et al., 1994) muestran un periodo de

inactividad entre 0,5 a más de 3 Ma entre el em plazamiento de las rocas volcánicas más jóvenes y la mineralización. Ese periodo de inactividad

volcánica puede ref lejar la presencia

de rocas intrusivas so meras no

af loradas, que son algo más jóvenes que el volcanismo (McK ee et al., 1992), y serían las responsables de activar el sistema hidrotermal.

El volcanismo de edad miocena inf erior del sur de Perú que generó el depósito de Caylloma es tam bién responsable de la fo rmación de otros depósitos

bien conocidos, como Orco pam pa (Gibson et al., 1995), am bos representan los distritos epitermales del Neógeno más antiguos conocidos en

el sur de Perú. El esta blecimiento de un muy desarrollado volcanismo en el sur de Perú durante el Mioceno tem prano, después de un largo periodo de inactividad ocu rrido durante la mayor parte del Oligoceno (Petersen, 1958; Noble et al.,1974; McKee y Noble, 1982, 1989; Megard et al., 1984), podría relacionarse a un incre mento en la tasa de rotación de la placa

del Pacif ico (Clague and Jarrard, 1973), que resultaría en una

subducción más rápida de ba jo de los Andes Centrales (Pilger, 1983,

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1984; Pardo Casas y Molnar, 1987; Se brier y Soler, 1991) lo que f inalmente llevaría a generar el volcanismo (Noble et al., 1974).

Las f allas paralelas con movimiento normal-dextral que hospedan

la

mineralización del distrito de Caylloma fueron formadas en un periodo de

extensión, que se desarrolla entre el evento com presivo Aym ara de f ines del Oligoceno (ca. 26 Ma, Machare et al., 1986; Se brier et al., 1988; Se brier

y Soler, 1991) y el evento com presivo Quechua del Mioceno (Farrar y Noble, 1976; Megard et al., 1984; McKee y Noble, 1989;

Se brier y Soler, 1991).

d. Emplazamiento estructural Las vetas del distrito de Caylloma se formaron durante un evento de extensión, como lo evidencian

las texturas presentes como bandeado

costri f ormes, brechas, textura en cucarda y bandeado sim étrico, tam bién los grandes espesores de las vetas y el hecho de que las vetas estén hospedadas en fallas normales pone de manif iesto su formación en un am biente

distensivo. Aquí, se pro pone un modelo es tructural en donde las vetas

principales han sido hospedadas en fallas su b paralelas de rumbo NE con

movimiento normal-dextral y tam bién en f racturas tensionales

relacionadas a las f allas. Esas vetas se encuentran en un corredor estructural de rum bo NW limitado por fallas regionales de des plazamiento sinestral.

Numerosas f allas y f racturas tensionales relacionadas de distinto orden han sido descritas, donde se o bserva

50


una rotación en bloques. El movimiento a lo largo de las f allas de primer

orden de rum bo NW ha producido una rotación en sentido levógiro y a

consecuencia de ello se han generado fallas paralelas de rum bo NE con movimiento dextra l de segundo orden y, principalmente en el bloque techo de las fallas de segundo orden, f racturas tensionales de tercer orden; am bas

estructuras de segundo y tercer orden albergan mineralización económica. El movimiento de rotación de bloques a lo largo de las fallas de rumbo NE de segundo orden, produ jo a su vez una pequeña com ponente de des plazamiento sinestra l en las f racturas de tercer orden, y el desarrollo de f racturas tensionales de cuarto orden que se abren en ramas a parti r de las f racturas de tercer orden.

El análisis cinemático de las estructuras que alberg an m ineralización en el distrito de Caylloma, m uestra que los ejes de extensión responsables de la formación d e las f allas y f racturas poseían una orie ntación N30 °W y eran

prácticamente horizontales, m ientras que los e jes de acortamiento estaban ubicados en la dirección S54°W, inclinando 55°. Aunque la orientación de los ejes tensionales en el periodo que se expande entre los eventos

com presivos de corta duración del Mioceno no es bien conocida, los datos

aquí presentados están en concordancia con los indicadores cinemáticos del Mioceno inferior del sur de Perú presentados por otros autores como Gibson

et al. (1 995). La posición de los clavos mineralizados está en

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ocasiones controlada por fallas normales transversales que

actuaron

simultáneamente con la mineralización, estas fallas tra nsversales producen

tensión en su bloque techo lo que favorece el desarrollo de ramales y potentes tram os de veta de alta ley que se han denom inado m edios cim oides

o panzas. La cinemática de f ormación de los medios cimoides est á en relación con el des plazam iento preferen tem ente paralelo a la inclinación de

las f allas normales transversales de rumbo NW, que causa incre mentos de

tensión en su bloque techo y produce el desarrollo de ramales, curvaturas y espacios abiertos, lo que aumenta el f lujo de f luidos y promueve

la

precipitación m ineral, generando clavos de alta ley y gran potencia.

e. Modelo del depósito La elevada salinidad de los f luidos y su com posición isotópica sugiere que hubo una contri bución de f luidos magmáticos en el sistema hidrote rmal.

El f lujo de dichos f luidos se habría producido a través de canales de permeabilidad estructural. A pesar que la e bullición pudo haber ocurrido de manera episódica durante la evolución del sistema hidrotermal, ella no está relacionada d irectamente a la precipitación de la mena. La salinidad leve mente más elevada en las inclusio nes f lui das hospedadas en el cuarzo

que acom paña a los sulfuros, junto a la elevada salinidad de las inclusiones f lui das hospedadas en

esf alerita sugiere que la inyección de f luido

magmático de salinidad elevada podría ser la causa de la precipitación del mineral de

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mena. La naturaleza cíclica de la m inerali zación donde se reconocen

cam bios abrup tos en la mineralogía, texturas y com posición, lleva a postular la existencia de inyecciones de f luidos m agm ático s. Dichas inyecciones

pueden ser relacionadas tanto a una historia com pleja de cristalización magmática con exso luciones episódicas de f luidos, como a pulsos repetitivos de def orm ación que producir ían la ex pulsión y migración hacia

arriba de f luidos magmáticos que se introd ucir ían en el sistema hidrotermal. Por último, si se considera un f luido en e bullición a presión hidrostática a 270°C como responsable de la precipitación de la mayor parte de la ganga, la prof undidad de f ormación del nivel con minerali zación económica

sería de alrededor de 640 metros por de ba jo de la paleo tabla de agua.

3.3.4 Geología económica El yacimiento de Caylloma, es de tipo Hidrotermal, de ba ja tem peratura (Ep ite rmal). El mine ral se encuentra rellenando f racturas, formando vetas y af lora miento. La característica de algunos tram os de mineralización es presentar textura tipo bandeada, dando la impresión

de haber sido depositado en un am biente sedimentario, es un yacimiento argentíf ero con mine rales tales como: plata nativa, plata roja, tetra edrita (freibergita), galena (argentíf era).

53


3.3.4.1 Estructuras mineralizadas La mineralización esta hospedada en vetas de rumbo NE principalmente, con Buzamiento al SE. Enca jonado en rocas volcánicas d el Terciario Medio a Su perior del Gru po Tacaza. La mineralización es de tipo E pite rmal de Baja Sulf uración, presenta un control

estructural por las dif erentes f ormas de mineralización (Bandas, Brechas, dise minacione s).

En

la veta Animas se identif ica los clavos

mineralizados, com puestos

exclusivamente por venillas y brechas, com puestas de f ragmentos, nódulos, parches, diseminaciones y sulf uro masivo de (Sf – Gn – Cpy- Ag), en una matri z de Qz – Rn – Cal, de longitud variable. La veta San Cr istó bal presenta una zonación bien dete rminada, en la zona NE un ensam ble Qz-Rn-Rc y al SW está determinado por un ensam ble Qz-Cal-Rc.

La mineralización se encuentra ex puesta en venillas y

diseminaciones de sulfu ros de Gn-Sph-Cpy y sulf osales de Ag. En la Veta Santa Catalina se aprecia un co m porta miento unif orme de Qz-Rn-

Rc-Cal. La mineralización se encuentra en bandas y venillas de Gn-S ph-Cpy.

54


3.3.4.2 Reservas Reservas en la Veta Animas ( Reservas ≥ 46.97 US$/T) Ag Au Pb Zn Valor Tonela das Categoría (g/t) (g/t) (%) (%) US$/t R eserva Probada R eserva Probable Probada +Probable

Cu (%)

Ancho (m)

2,200,663 39,775

78.55 78

76 85

0.47 0.39

1.78 1.72

3.26 3.09

0.12 0.13

2.82 2.95

2,240,438

78.54

75.8

0.47

1.78

3.25

0.12

2.88

Cuadro N° 06: R eservas en la veta Animas

3.4

Recursos 3.4.1 Suministro de agua Suf iciente agua para la planta de proceso y operaciones de minería se encuentra disponible en la Quebrada de Santiago que atraviesa la propiedad.

3.4.2 Suministro de energía El suministro de energía eléctrica para la unidad operativa Caylloma se da debido al

abastecimiento de la central que viene de Interconexión SEAL vía Callalli con 33 000 voltios. 3.4.3 Planta de procesos La planta procesa minerales de plata y zinc con bajos contenidos de plomo y cobre por el método de f lotación obteniéndose un concentrado de zinc, plata y plomo bulk con una humedad

de 7% su capacidad ha sido diseñada para tratar a proximadamente 1500 TMD. El proceso de

li beración de la mena de la ganga en la planta concentradora tiene como f inalidad la de pulverizar el mineral hasta

55


el tamaño más f ino donde la mena no contiene ganga ya que se encuentra lista para la separación la mena de la ganga .Para logr ar este f in se requiere de las siguientes secciones en

donde se rea lizan los procesos de Chancado, Molienda, Flotación, Filtrado obteniéndose el concentrado f inal.

3.5

Minería Minera Bateas, en su proceso de exp lotación extrae a pro xim adam ente 1300 T MD, Las o pe raciones de m inado están a cargo de las E m presas contr atistas Congem in JH

SAC y ETRAMIN S.A, cuyo pers onal está distri buido en dif erentes niveles realizando la ext racción de m ineral que pro viene de la veta Animas que actualm ente cuenta con diversas labores de

pre paración, desarrollo y explotación, teniendo los princi pale s accesos por las bocam inas ubicadas de la siguiente f orma:

Veta Animas “

”

Nivel 6 (4800 m sn m ). Ingreso por el BP 378 E.

Nivel 7 (4755m sn m .), I ngreso por la Galería 355 E. Nivel 8 (4717m sn m ), I ngreso por la Rampa 348 E. Nivel 9 (4645m sn m ), I ngreso por la Galería 100 E. Nivel 10 (45 95 m sn m), Ingreso por la Cortada 380 E. Nivel 12 (44 96m sn m), Ingreso por el C rucero 273 W.

3.5.9 Labores mineras La distri bución de las lab ores para la exp lotación de la veta Án im as es de la siguiente m anera: Lineal del Nivel 6.

56


Lineal del Nivel 7. Lineal del Nivel 8. Lineal del Nivel 9. Lineal del Nivel 10 Lineal del Nivel 12

Figura N° 28: Niveles de producción 3.5.10 Método de explotación Minera Bateas, para la explotación de la veta Anim as, desarrolla el m étodo de corte y relleno

ascendente 3.5.2.2 Corte y relleno ascendente trackless El método de ex plotación utilizado para la extracción d e los minerales en la mina Bateas - U.O San Cr istó bal es el corte y relleno ascendente mecanizado

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Es un método ascendente (en realce). El mineral es arrancado por f ran jas horizontales y/o verti cales e m pezando por la parte inf erior de un tajo y avanzando

verti calmente. Cuando se ha extraído la f ran ja com pleta, se rellena el volumen correspondiente con material estéril (relleno), que sirve de piso de trabajo a los obreros y al mismo tiem po permite so stener las paredes del tajeo, y en algunos

casos especiales el te cho.

La ex plotación de

corte y relleno ascendente puede utilizarse en

yacimientos que presenten las siguientes características: Fuerte buzamiento , su perior a los 50º de inclinación. Características f ísico-mecánicas del mineral y roca de caja relativamente regular a m ala (roca incom petente).

Potencia moderada.

Límite s regulares del yacimiento.

Figura N° 29: Método de corte y relleno ascendente

58


Este método se denomina El

tam bién “over cut and f ill ”.

minado de corte y relleno es de forma de ta jad as horizontales comenzando del fondo del ta jo avanzando hacia arriba.

El mineral roto es cargado y extraído com pletamente del tajo con equipos scoo ptra m , cuando toda la tajada ha sid o disparada, el volumen extra ído es

rellenado con un material estéril para el soporte de las ca jas, proporcionando una plataf orma mientras la próxima rebanada sea m inada, el material de relleno que se usa en la veta Animas es relleno hidráulico, este material procede de los relaves de la planta concentradora, m ezclado con agua y se transporta a la mina a

través de tu berías; cuando el agua del relleno es drenado entonces queda un relleno

com petente con una su perf icie uniforme , en algunos casos el m aterial es mezclado con cemento que proporciona una su perf icie más dura, que me jora las características del so porte .

3.5.2.1.2 Desarrollo del método Minera Bateas, para realizar ó ptim am ente la explotación me diante e st e m éto do , planif ica la s la bores de pre pa ración, desarrollo para después continuar la explotación m ediante cortes

horizontales come nzand o desde un punto infe rior hacia ar ri ba.

59


a. Nivel de producción principal Se desarrolla una galería en veta, m ediante la cual se va a def inir los parám etros de ex plotación com o el largo del ta jo, el ancho según la potencia de la veta y las zonas

económ icas de m ineral según su ley. Una vez def inida la veta, se desarrolla un By pass, desde donde se desarro llan ventanas que com unican a la gal ería

en el m is mo nivel.

b. Rampas de producción Se desarrolla una Rampa que corre paralela a la veta, de donde se des arrolla n ventanas que cortan a la veta en dist into s s u bniveles para se guir ta jeando los sucesivos co rtes.

c. Chim eneas Se const ruyen chim eneas que delimitan el ala del ta jo, se const ruyen para generar el circuito de ventila ción, como chim eneas de s ervicios, de acceso o com o echaderos de m ine ral.

60


3.5.11 Ciclo de minado El ciclo de m inado de Minera Bateas para el desarrollo de la bores de pre paración y

explotación es de la siguiente m anera. Orden y lim pie za.

Ve ntilación. Regado. Desatado. Sostenim iento . Lim pieza. Perf oración. Voladura. 3.5.12 Ventilación En m inería su bterránea, uno de los princi pales inconvenientes para el desarrollo norm al del ciclo de m inado es la pre s encia de gases tóxicos, presencia de polvo y am biente s

con aire contam inado, que ocasiona un riesgo para la salud del personal que lab ora en el interior de la m ina.

Minera Bateas tiene la responsabilidad de velar por la integridad de los tra ba jadores m ineros, para lo c ual tiene la o bligación de brindar un am biente de traba jo seguro y saludable, con los m ás alto s

estándares en Ve ntilación y cum pliendo con los Lím ites Má xim os

Permisi bles que dispone el D.S. N°055 -2010 EM m ediante el R eglam ento de Seguridad e Higiene Minera.

El s istem a de ventila ción en Minera Bateas , tiene la f inalidad de:

61


Perm itir la m anute nción del oxígeno ne cesario para la vida de los traba jadores. Su prim ir los gases tóxicos producidos en las voladuras con

explosivos. Elim inar concentración nociva de polvo en suspensión. R educir la tem peratura en lugares muy caluro sos y aum entarla si es muy ba ja. Pro porcionar el aire suf iciente para el traba jo seguro de equipos diesel dentro de la m inas.

3.5.4.2 Sistema de ventilación El sis te m a de ventilación en Minera Bateas, va a

estar def inido por la

com ple ja dist ribución de la bores.

Como punto de parti da, se hace uso de la ventilación natural, pe ro para dar el aba st ecimie nto ne ce sario de aire se hace uso de la ve ntilación auxiliar.

3.5.4.1.3 Ventilación natur al En este tipo de ventilación, se a provecha elf lujo de aire f resco de su perf icie, y el aire cálido del inte rior de la mina que al

tener la bores que com unican a su perf icie se produce el intercam bio de aire por dif ere ncia de presiones.

Est e aire f resco recorre las la bores e xp ulsando el aire viciado hasta

encontrar un punto de salida, trazando un circuito de ventila ción

62


desde un punto de ingreso hasta un punto de salida. Para evitar

que el aire viciado vuelva a circular por otras lab ores y m odif ique

el circuito adecuado Minera Bateas dispone de ventilación auxiliar y un sistem a de Tapones o puertas de ventilación.

Figura N° 30: Ventilación natural por bocamina y chimeneas

3.5.4.1.4 Ventilación auxiliar La ventilación natural en Minera Bateas no es suficient e para cu brir los requerimiento s de aire f resco en todos los niveles y la bores de la m ina, por esto es im pres cindi ble el uso de un

63


siste ma de ventilación auxiliar o f orzada, que dispone de una diversid ad de m étodos com o son el uso de Ve ntiladores que

pueden ser aspirantes o im pe lentes, Ductos o m angas de ventilación, Tapones o puertas de ventilación.

Figura N° 31: Ventilación auxiliar en Minera Bateas

3.5.13 Sostenimiento En Minera Bateas, uno de los procesos más im portantes en el ciclo de m inado es el Sostenimie nto de rocas en las la bores, ya que se debe brindar un am biente de traba jo seguro al traba ja dor y reducir toda cl ase de rie sgos que puedan ocasionar daños a pe rsonas

equipos y procesos. Uno de los índices más altos de accidentes f atale s en minería es

64


causado por e l des pr prendimiento de rocas, es por versos m ét odos po r esto que se han adoptado diver

de sost enim iento, que junto a un detallado estud io geológico y com portam iento del

po de sos te nim iento a usar. m acizo rocoso se dete rm inara el ti p

3.5.5.3 3.5.5.3 Sostenimiento en labores permanentes tie m po de que perm anecerán durante casi tod Cuando son la bores que p to do el tiem

explotación de la mina Las labores de acceso com o son galer ías, ram pas, cruceros, tienen:

chimeneas se

Barra helicoidal Hydrabolt Mallas electro soldadas

Cuadros de madera Shotcrete Cim bras m etálicas

3.5.5.4

Sostenimiento en labores temporales Cuando el tiem po de perm anencia de la labor es corto o var varia en pocos días, com o por e jem je m plo los tajos en e x plotación, sub niveles, ventanas en donde se

tienen: Pernos S plit Set

Hydrabolt Shotcrete Puntales de s eguridad Mallas electro soldadas

65


3.5.14 Limpieza y trans port orte

C um pliendo con el ciclo de minado, la lim pie za de m ineral en todas las la bores se re aliza con equipos de carguí o Scoop Diesel de dif erentes capacidades y dim ensiones, dependiendo de la dim ensi ón de las lab ores.

Act ualm ente la m ayoría de equipos de lim pie za son pr pro piedad de la Em pr presa contratist a

Congem in JH SAC y una parte reducida es propiedad de la C om pañía. En los s iguientes carguío: cua dros se muest ra la codif ic icación de equipos de car

El si ste m a de trans p porte de m ineral se realiza de diver versas f ormas, m ediante equipos LHD que p que princi p palm ente o peran en R am pas; m ediante locom otoras ubicadas en el nivel 7 y 9 de Ánimas y con Volquetes de 25 toneladas que ext raen el m ineral p por el nivel 12 y de las canchas de mineral ubicadas en las bocam inas.

N°

EQUIPO

C ODI GO

NOMBR E

1

J U M BO

2

J U M BO

3

SC OO P SC OO P SC OO P

CJH - J8 CJH - J12 CJH -32 CJH -33 CJH -34

AXERA BOMMER WAGNER C AT C AT

4 5

C APA CIDA D

MODELO 126 DE

2.5 Y d ³

ST 2,5

4.2 Y d ³

1300G

4.2 Y d ³

1300G

carreo Congem in JH SAC Cuadro N° 07: Equipos de perf oración y acar

N°

EQUIPO

1

JUM BO

J15

2

SC OO P SC OO P

S104

3

C ODI GO

NOM BRE

TROIDON WAGNER WAGNER

S105

C APA CIDA D

RAPTOR DH 3.5 Y d ³ 4.2 Y d ³

carreo CIA Minera Bateas Cuadro N° 08: Equipos de acarr

66

MODELO

ST 3,5 ST710


platafor ma y tolva Figura N° 32: Carguío y transporte de mineral por plataforma

3.5.15 Perforación La p La perf oración y voladura es uno de los pr procesos o peracionale s más im portantes en el ciclo de m ina do en e n Minera Bateas ya que son los que tienen más incidencia en el costo

de minado para el avance de la bores de pr pre paración y explotación. Los pr procesos de

perf oración y voladu ra en Minera Bateas están a car cargo de las e m pr pres as contratistas

Congem in JH SAC y ETRAMIN S.A quienes brindan servicio de mano de o bra y pos . equi p

3.5.7.5 Perforación en frentes rente s se da en labores de pre para ción y desa rrollo tales La p La perf oración en f re

com o R am pas, Cortadas, Bypass, Galerías y otras labores que de acuerdo

a l as

67


dim ensiones y a la dis ponibilida d de se rvicios se utilizara un dete rm inado ti po

de m áquina perf oradora.

En labores con sección con side rable com o por e jem plo la Rampa 527, Rampa 406, entre otras la bores de pre paración se utilizan perf oradoras tipo Jum bo de un brazo, con estos equipos se puede obte ne r m ayor r a pide z

en la perf oración y por lo tanto may or ra pide z en el avance de las lab ores , La

perf oración en f rentes de secciones medianas, donde no se dispone de los s e rvicios au xiliares nece sa rios se rea liza con m áquin as ne um áticas ti po

Jack Leg, las cuales tiene n la venta ja de una f ácil m a nio brab ilidad y tr ans porte .

3.5.7.6 Perforación en ta jos La perf oración en labores de exp lotación se realiza de acuerdo a las características de la veta, y a las condiciones del te rreno. El m étodo de

perf oración en tajos es en realce ya que se adecua al método de

explotación siendo ef ect uado el proceso con m áquinas Jack Leg, y Ju m bos, en los ta jos con vetas de potenci a regular y buzam iento elevado se está perf orando con un equipo de perf oración de tala dros largos R a ptor DH perteneciente a la CIA Minera Bateas, l a proyección de este traba jo de perf oración es de realizar taladro s de m ayor longitud.

68

Pr opiedad I ntelectual de la Universi dad Naci onal de San Agustín de Ar equi pa

3.5.7.7 Mallas de perforación

Figura N° 33: Malla de perf oración 4 m x 4 m para ta jos en Breasting 69

Pr opiedad I ntelectual de la Universi dad Naci onal de San Agustín de Ar equi pa


70

Pr opiedad Intelectual de la Uni versi dad Naci onal de San Ag ustín de

Figura N° 35: Malla de perf oración para ta jos en Realce

71


Figura N° 36: Malla de perf oración 3.5 m x 3.0 m para f ren tes

72



73


3.5.7.8 Accesorios de perforación Uno de los aspectos más im portantes en la perf oración , es el mane jo de

acceso rios de o varilla je, que tiene gran incidencia en la ef ectividad del proceso, ya que el consumo de aceros d ef ine el costo d el pro ceso . En la pe rf oración conve ncional de f rentes y tajos, se cuentan con el e stá ndar

de barrenos de 4`, 6` y 8` para perf oradoras neum áticas Jack Leg, se tienen

barrenos Integrale s con culata, y cabeza cónica. A este ti po de barren o se le aco plan brocas de in sertos mú lti ple s o boto nes.

Figura N° 38: Barreno integral con culata y cabeza cónica

Figura N° 39: Brocas utilizadas En la perf oración con equipos ti po Jum bo, se tiene varilla je de longitudes,

con ba rras cónicas y brocas de insertos. Para la perf oració n de taladros de

alivio de mayor diám etro, se usan las brocas esc ariadoras con guiador de Ø = 81 m m.

74


Figura N° 40: Broca piloto

3.5.16 Volad ura La voladu ra en Minera Bateas, se realiza dependiendo del m acizo rocoso; en la act ualidad se ha unif orm izado el uso de Em ulsió y el ANFO, de acuerdo al diseño de las malla s de perf oración, tanto en tajos, en f rentes etc., se está utilizando acceso rios como m ininel, f anel, carmex, cordón d etonante, mecha rá pida entre otro s.

A continuación se detallan las características y pro piedades más im portantes de los

ex plosivos y acceso rios usados: EMULNOR (Famesa) TIPO CAR ACTER ISTICAS 1000 3000 Densidad relativa (g/cm ³) 1.13 1.14

5000

Velocidad de detonación (m /s)

Presión de detonación (kbar)

R esistencia al agua Sensi bilidad al f ulm inante Tipo de roca

5800

5700

5500

95

93

88

Excelente

Excelente

Excelente

N° 8 Suave

N° 8 Interm edia

N° 8 Dura

Cuadro N° 09: Características de explosivos Famesa

75

1.16


SEMEXSA-E (Exsa) CAR ACTER ISTICAS

TIPO E - 65

E - 80 Densidad (g/cm ³) Velocidad de detonación Presión de detonación (kbar) R esistencia al agua. Sensi ble al f ulm inante Tipo de roca

1.18 4800 103 Excelente N° 6

1.12 5000 86 Excelente

N° 6 Dura

Interm edia

Cuadro N° 10: Características de explosivos Exsa EXAMON - ANFO TIPO CAR ACTER ISTICAS EXAMON - V XAMON - P Densidad (g/cm ³) a granel Densidad (g/cm ³) compactada Velocidad de detonación (m /s)

0,85

0.8

1

0,95

2900 -5000

Presión de detonación (kbar)

60

Cuadro N° 11: Agente de voladura ANFO

76

2800 - 4800 50


CAPÍTULO IV METODOLOGÍ A 4.1

Alcance de la investigación: Descript iva-correlacional

4.2

Tipo de diseño: No ex perimental

4.3

Estudio geomecánico del macizo rocoso Las clasif icaciones geomecánicas tienen por objetivo caracterizar un dete rminado macizo rocoso en f unción de una serie de parám etros que se le asigna un cierto valor, por medio de la clasificación se llega

a calcula r un índice característico de la roca, que pe rmite descri bir numéricamente la calidad de la mism a. las clasif icaciones pueden ser usadas en la etapa de proyecto y tam bién durante la obra, en la etapa de proyecto, permiten estimar el soste nimiento necesario en base a las propuestas d el auto r de cada sistema de clasificación, mientras que durante la obra, permiten

77


evaluar la calidad del terreno que se va atravesando conforme avanza la excavación del túnel y a plicar el sos tenimiento adecuado para cada caso . 4.3.1

Clasificación de Bieniawski El sistema de clasif icación Rock Mass Rating o sistema RMR fue desarrollado por Z. T. Bieniawski durante los años 1972 -1973, y ha sido modif icado en 1976 y 1979, en base a más de 300 casos reales de túneles, cavernas, taludes y cimentaciones. Actualmente se usa la edición de 1989, que coincide sustancialmente con la de 1979.

Para determinar el índice RMR de calidad de la roca se hace uso de los seis parámetros del terreno siguientes:

La resistencia a com presión sim ple del material.

El RQD (Rock Quality Designation). El espaciamiento de las discontinuidades. El estado de las discontinuidades. La presencia de agua.

La orientación de las discontinuidades.

El RMR se obtiene como resultado de unas puntuaciones q ue corresponden a valores de cada uno de los seis parámetros enumerados. El valor del RMR oscila entre 0 y 100,

y es m ayor cuando me jor es la calidad de la roca. Bieniawski distingue cinco tipos o clase de roca según el valor de RMR:

78

CLASE I

: RMR>80; Roca muy buena

CLASE II

: 80
CLASE III

: 60< RMR <40 Roca m edia


CLASE IV CLASE V

: 40 < RMR < 20 Roca mala

: RMR < 20 Roca muy m ala

Se describen 10 parámetros seleccionados para def inir sus características: 1.

Orientación: posición de la discontinuidad en el espacio def inida por la dirección del

buzamiento y el buzamiento de la línea máxima pendiente en el plano de la discontinuidad. 2. Espaciam iento :

perpendicular

distancia

entre

dos

discontinuidades adyacentes; normalmente se ref iere al espaciamiento medio

de una familia de discontinuida des. 3.

Continuidad:

extensión

su perf icial de una determinada discontinuidad en un

plano inclinado que la contenga 4.

Rugosidad: conjunto de irreg ularidades de dif erentes órdenes de m agnitud (aspereza),

que com ponen a su perf icie de las paredes de la discontinuid ad. 5. Resistencia de la discontinuidad, resistencia a la com presión de la su perf icie de discontinuidad. Puede ser más baja que la resistencia de la roca

matri z a causa de la meteorización 6.

Apertura: distancia perpendicular entre las paredes de las discontinuidades.

7.

Relleno:

material que

reposa

en

las

paredes

de

las discontinuidades,

normalmente más dé bil que la roca matri z. 8.

Filtraciones: f lujo de agua y humedad visible en las discontinuidades de la totalidad de la roca.

9.

Núm ero de f amilias: que com prende el sis tema de discontinuidades del medio rocoso .

10.

Tamaño del bloque: dimensiones del bloque de roca resultante de la mutua orientación y espaciado de las f amilias de las discontinuidades.

79


Hay que hacer las siguientes consid eraciones:

1. Resistencia de la roca: Tiene una validación máxima de 15 puntos, y puede utilizarse como criterio el resultado del Ensayo de Resistencia a Com presión Sim ple o bien el Ensayo de Carga Puntual (Point Load).

2. Índice de calidad de la roca RQD: Tiene una valoración máxima de 20 puntos. Se denomina RQD de un cierto tra mo de un sondeo a la relación en tanto por

ciento entre la suma de las lon gitudes de los trozos de testigo mayores de 10 cm . y la longitud total del so ndeo.

El geólogo americano D. Dee r que desarrollaba su tra ba jo prof esional en el ám bito de la mecánica de rocas, postula que la cantidad estructural de un macizo rocoso puede ser

estimada a parti r de la información dada por la recu peración de trozos intactos de sondajes ef ectuados con perf oración diamantes, sobre esta base propone el índice cuantitativo RQD. RQD= ∑ longitud de los trozos de testigo > 10cm x 100

Longitud total

Basándose en rangos de valores de RQD, el medio rocoso es caracterizado según su

calidad de acuerdo al siguiente cuadro:

80


RQD (%) 90 – 100

Calidad de roca Muy buena

75 - 90

Buena

50 - 75

Mediana

25 – 50

Mala

0 - 25

Muy mala

Cuadro N° 12: Calidad de la roca de acuerdo con el RQD

La a plicación de este concepto de designación de calidad de roca, dada su simpleza, f ue

am pliamente aceptada y de gran divulgación hasta hoy. Evidentemente la sim plicidad del método involucra una serie de limitaciones puesto que no considera f acto res tan im portantes como la orientación del sondaje en relación a los planos

de de bilidad, presencia de agua, relleno de f racturas, etc. , los cuales sin lugar a duda tiene inf luencia en la correcta clasif icación del terreno, se debe hace r presente que es recomendable determinar el RQD en base a testigos de diámetro igual o mayor a 50 mm .

3. Separación entre discontinuidades: tiene una validación máxima de 20 puntos. El parámetro considerado es la separación en metros entre jun tas de la fam ilia principal de diaclasas de la roca.

4. Estado de las discontinuidades: es el parámetro que más inf luye, con una valoración máxima de 30 puntos. Pueden a plicarse los criterios generales, en la que el estado de las diaclasas se com ponen de otros cinco parámetros: persi stencia,

a pertura, rugosidad, relleno y alteración de juntas.

81


5. Presencia de agua subterránea: La valoración máxima es de 15 puntos, of rec e tres posibles criterios de valoración, estado general, caudal cada 10

metros de túnel, y relación entre presión del agua y la tensión principal mayor de la roca.

6. Orientación en las discontinuidades: Este parámetro tie ne una valoración negativa, y oscila para túneles entre cero y 12 puntos, en f unción del buzamiento de las diaclasas y de su rumbo, en relación con el eje del túnel o rampa (paralelo o

perpendicular), se establece una clasificación de la discontinuidad en cinco tipos desde Muy Favorable hasta Muy Desfavorable, según el tipo, se a plica la puntuación

especif icada en la tabla, de acuerdo a la valoración.

82


Ensayo carg a puntual

R esistencia de la 1 roca sana Com presión Sim ple

2

V a l or a ci ón RQD%

4 - 10

2-4

1-2

Compresión Simple

100 k p/cm 2

40 - 100

20 - 40

10 - 20

MPa y k p/cm 2

> 250 MPa

100 - 250

50 - 100

25 - 50

5 - 25

1-5

<1

>2500 k p/cm 2

1000 - 2500

500 - 1000

250 - 500

50-250

10-50

< 10

15 90 - 100

V a l or a ci ón

20

Separación de 3 discontinuidades

>2 m

V a l or a ci ón

20

Estado de 4 Di aclasas

las

V a l or a ci ón

Agua 5 Freática

> 10 MPa

7

75 - 90

50 - 75

17

13

0,6 - 2 15

0,2 - 0,6 m

25

4 25 - 50 8 0,06 - 0,2

10

Muy ru gosas, Ligeramente Ligeramente Discontinuas, Sin ru gosas, Abertura ru gosas Abertura Se paraciones, < 1 mm, Bord es < 1 mm, Bord es Borde sano y duro . Bl andos duro s.

30

Caudal por 10 m de túnel Relación entre la presión de agua y la m ayor del terreno

12

8

Es pe jo de falla o con relleno < 5 mm o abiertas 15 mm.

Diaclasas continuas

20

10 25 - 125

Nulo

< 10 L/min

10-25 L/min

0

0 - 0,1

0,1 - 0,2

0,2 - 0,5

Húm edo

Goteando

L/min

2

1 < 25

3 <0,06 m

5

Rel leno Blando >5 mm o Abertura >5 mm Diaclasa Continua

0 >125 L/min

> 0,5

σw / σ3

Estado general

V a l or a ci ón

Seco

Ligeramente Húm edo

15

10

7

Cuadro N° 13: Parámetros de clasif icación geomecánica de Bieniawski 1979

83

4

0

Fluyendo

0


Parámetro Lon g i tud de l a d is con t i n ui d a d Pe r si s te nc i a

V a l o r a c i ó n 1 -3m

<1 m

6

4

Nada

Ap e rt ur a

6

Muy R ugosa

R ug os id a d

3 - 10 m

6

2

10 - 20 m 1

0

< 0,1

0,1 - 1,0 mm

5

4 Ligeram ente rugosa 3

Ondulada

R elleno dur o

R elleno dur o

R elleno

R elleno

<5 mm

>5 mm

<5 mm

>5 mm

4 Ligeram ente Alterado 5

2

2

0

Moderadamente Alterado

Muy Alterado

3

1

R ugosa 5

1 - 5 mm

>20 m

1

1

>5 mm

0

Suave 0

Ninguno

Re ll e no

6

Inalterado

A lte r a ción

6

Descom puesto 0

Cuadro N° 14: Guía para valorar el estado de las discontinuidades (Diaclasas) Dirección y Buzamiento Túnel es y Minas Puntaje

Muy Favorable 0

-2

-5

-10

Muy Desf avorable -12

Cimentación

0

-2

-7

-15

-25

Taludes

0

-5

-25

-50

-60

Favorable

R egular

Cuadro N° 15: Corrección por orientación de las discontinuidades

84

Desf avorable


Cl as e C a li d ad

Val o r a ción R M R Tiempo d e m an ten i m i en to

I

II

III

IV

V

Muy Buena 100 - 81 10 años con 5 m . de vano

Buena 80 - 61 6 m eses con 8 m . de van o

Media 60 - 41 1 semana con 5 m . de van o

Mala 40 - 21 10 horas con 2,5 m. de vano

Muy m ala

1 año con 10 m etros de vano

igual

igual

Igual

Tiempo d e m an t en i m i en to y long i t

20 años con 15 m de

< 20 30 min con 1 m de vano

u d B i en i aw sk i

vano

C o he sión

>0,4

0,3 - 0,4

0,2 - 0,3

0,1 - 0,2

< 0,1

M a k /c m 2

>4

3 -4

2 -3

1 -2

<1

> 45º

35 - 45º

25 - 35º

15 - 25º

< 15°

Áng u lo de r o z a m i en to

Cuadro N° 16: Clasif icación geome cánica de Bieniawski y característica s

E x c a v a ción

RMR

Sección completa Avances de 3 m

81 - 100

61 - 80

Sección completa Avances de 1 1,5 m Soporte completo a 20 m

41 - 60

Avance y destroza Avances de 1,5 a3 m Sostenim iento en el f rente y com pleto a 10 m

21 - 40

Avance y destroza Avances de 1 a 1,5 m Sostenim iento en el f rente y com pleto a 10 m

0 - 20

Avance por partes Avances de 0,5 a 1 m Sostenim iento sim ultaneo y gunitado en el f rente nada m ás realizar voladura

Bulon ad o

Guni t ad o

No suele ser necesario a excepción de bloques sueltos Bulonado local en la bóveda de 3 m de lar go y espaciado 2 - 3 m con m allazo ocasional.

5 cm en

bóveda

No es necesario

Bulonado sistemático en la 5 - 10 cm en bóveda y hastíales de bóveda o corona, No es necesario 4 m de lar go y espaciado 3cm en hastíales 1 - 1,5 m con m allazo en hast íales Bulonado sistemático en la bóveda y hastíales de 4 - 5 m de lar go y espaciado 1 1,5 m con mallazo. Bulonado sistemático en la bóveda y hastíales de 5 - 6 m de lar go y espaciado 1 - 1,5 m con m allazo Contr abóveda bulonada

10 - 15 cm en

bóveda y 10 cm en hastíales 15 - 20 cm en corona, 15 en hastíales y 5 cm en el f rente.

Cuadro N° 17: Estimación de las necesidades de sostenimiento según Bieniawski

85

Cerchas

Ligeras a m edianas con espaciamiento de 1,5 m

Pesadas con espaciamiento de 0,75 m


4.3.1.1

Mapeo geomecánico del macizo rocoso de los tajos en estudio Dadas las innovaciones en geomecánica, en las minas del mundo se han reducido al mínimo los accidentes por caída de rocas. En nuestro país, la gran mine ría a plica esta tecnología, dando lugar a tener por ello índices más bajos de f recuencia y severidad de

accidentes que cualquiera de los otros estratos

de mediana y pequeña mine ría.

El input geomecánico en la mediana y pequeña minería es escaso y/o no existe, a pesar que diariamente en f orma ind irecta ocurren

problemas asociados a la geomecánica. Al

respecto,

es

necesario im plementar

una culturización del

profesional para enf rentar y resolver situaciones con tingentes en un marco a través de programas de entre namiento o capacitación de todas las áreas, en geomecánica.

Rea lizar un plan de seguridad con la geomecánica incluida, permitirá exigir diseños básicos de sistemas de soporte en las minas, de acuerdo

a la caracterización el macizo rocoso y condiciones del uso de la la bor.

86


4.3.1.2

Definiciones de tipos de roca presentes en los tajos Para def inir el tipo de roca se utilizan una serie de clasificaciones

geomecánicas, com o son: clasif icación RMR, clasificación

Lauff er,

clasif icación Rabcewicz, clasificación de normas alem anas, etc. Todas

las clasificaciones toman parámetros de las condiciones geológicas del macizo rocoso, dureza, f racturamiento, alteraciones, presencia de agua, etc .

Minera Bateas ha determinado usar el sistem a de evaluación geomecánica

R.M.R. (Rock Mass Rating); evaluación que f ue desarrollada por Bieniawski en 1973 en sudáf rica con ayuda de las tablas GSI (ver anexo 01) , la clasif icación R.M.R. relaciona índices de calidad del macizo rocoso y parámetros de diseño y de soste nimiento . Los parámetros geome cánicos que este sistema evalúa son los ya mencionados anteriormente y son los siguientes: 1. Resistencia uniaxial de la matri z rocosa. 2. Grado de f racturación.

3. Espaciado de las discontinuidades. 4. Condiciones de las discontinuidades. 5. Condiciones hidrogeológicas. 6.

Orientación de las discontinuidades respecto a la excavación

(correcciones).

La com binación de estos parámetros se ex presa mediante un índice Rock Mass Rating, que varía de 0 a 100. La clasif icación determina 5 tipos de roca.

87


CLASE

Calidad Valoración

I

II

Muy Buena

Buena 80 - 61

100 - 81

IV

V

R egular

Mala

Muy Mala

60 - 41

40 - 21

0 - 20

III

Cuadro N° 18: Valoración de roca RMR Minera Bateas ha dete rminado 8 clases de roca, desdoblando la Clase II, Clase III y Clase IV en tipos A y B; y para ef ecto s contractuales en los trabajos de ta jos se usó las Clase IV la cual se describe más ade lante presentándose tam bién una tabla com ple ta de los 8 tipos de roca presentes en las la bores.

Tipo Roca

Caracterí sticas

RMR Calidad

Roca blanda que presenta m uchas

Sostenimiento

•

IV-A

• Roca muy al terada.

31-40

Mala “A”

Requiere cuadr os de mader a par a secciones m enores de 1.50 m espaciado a 1.50 m. •

Per no Hydr abolt sis temático de 4' para secciones de 1.50 a 2.10 m espaciado de 1.20 a 1.50 m, Hydra bolt sist. de 5' para secciones de 2.10 a 3.00 m espaciado de 1.20 a 1.50 m, Hydra bolt sistem ático de 7' para secciones m ayores a 3 m espaciado de 1.20 a 1.50 m. •

•

•

Fallas signif icativas.

Goteo de agua.

Roca blanda que presenta m uchas •

f racturas.

IV-B

• Roca muy al terada.

21-30

Mala “

B”

Requiere cuadr os de mader a par a secciones m enores de 1.50 m espaciado a 1.50 •

m. Shot. de 2" C/F + split set. sistem ático de 4' para secciones de 1.50 a 2.10 m espaciado 1.50 x 1.50 m. Shot. de 2" C/F + s plit set sistem ático de 5' para secciones de 2.10 a 3.00 m espaciado 1.50 x 1.50 m, Shot. de 2" C/F + S plit set sistem ático. de 7' para secciones •

Fallas signif icativas con panizo. •

•

Goteo o f lu jo constante

de agua.

> .

Cuadro N° 19: Tipos de roca para Tajos del Nivel 6 – 10 - 12

88

.

.


4.3.1.2.1 Roca IV - A

Se caracteriza por ser una roca blanda, conocida como “r oca mala A” con un RMR que va de 31 - 40, presenta muchas f racturas, roca

muy alterada, f allas signif icativas, y goteo de agua. El soste nimiento propuesto para labores tem porales consta de: cuadros de madera para

secciones m enores de 1.50 m espaciado a 1.50 m , Perno Hydrabolt sistem ático de 4' para secciones de 1.50 a 2.10 m espaciado de 1.20 a

1.50 m , Perno Hydrabolt siste mático de 5' para

secciones de 2.10 a 3.00 m espaciado de 1.20 a 1.50 m, Perno Hydrabolt sistemático de 7' para secciones mayores a 3 m espaciado de 1.20 a 1.50 m.

4.3.1.2.2 Roca IV - B

Se caracteriza por ser una roca blanda, conocida como “r oca blanda B”, con un RMR que oscila entre 21 - 30 presenta muchas f racturas, es una

roca muy alterada por la presencia de fallas signif icativas con la presencia de panizo y goteo constante a f lu jos de agua.

El so stenimiento propuesto para labores tem porales consta de: cuadros de madera para secciones menores de 1.50 m espaciado a 1.50 m, Shotcrete de 2" C/F + split set sistem ático de 4' para secciones de 1.50 a 2.10 m espaciado 1.50 x 1.50 m, Shotcrete de 2" C/F + split set sistem ático de 5' para secciones de 2.10 a 3.00 m espaciado 1.50 x 1.50 m ,

Shotcrete de 2" C/F + split set sistemático de 7' para secciones > a 3.00 m

espaciado 1.50 x 1.50 m.

89


CLASIFICACION DEL MACIZO ROCOSO (BIENIAWSKY 1989) VALORACIÓN (R.M.R )

PAR AMETR O RESIST. COMPRESION UNIAXIAL (Mpa ) RQD % ESPACIAMIENTO (m ) P ER SISTENCI A ABERTURA CONDICIONE R UGOS IDAD S DE RELLENO JUNTAS ALTERACIÓN AGUA SUBTERRANEA

ESCALAS DE VALO RES (15) (20) 90-100 (20) >2 <1 m Long. (6) (6) Cerrada Muy rugos a (6) Limpia (6) Sana (6) Seco (15) >200

(12) (17) 75-90 (15) 0.6-2 (4) 1-3 m Long (5) <0.1 mm (5) Rugosa Duro <5 mm (4) Lig. Alterada (5) Humedo (10) 100-200

50-100 50-75 0.2-0.6

2

3-10 m 0.1-1.0 mm

3 2 3

Lig. Rugosa Duro >5 mm Mod. A lterada M o jado

(7) (13) (10) (2) (4) (3) (2) (3) (7)

V ALORACI ÓN

4 8 8

(4) (8) 25-50 (8) 0.06-0.2 (1) 10-20 m (1) 1-5 mm (1) Lisa Suave <5 mm (1) Muy A lterada (2) (4) Goteo 25-50

<25 (2) <10 (1) <3 (0)

(3) <25 (5) <0.06 (0) >20 m (0) >5 mm (0) Es pe jo de f al a S uave >5 mm (0) Des com puesta (0) (0) Flu jo R M R B A S ICO (suma de valores de1 a 5) AJUSTE A LA OR IE NTA CIÓ NDE LAS DIS CO NTI NUIDADES R M R C ORREGIR (Res ta de a jus te por discon tinuidades)

1

4

CLASE DE MACIZO R OCOSO R MR DESCR I PCIÓN

100-81 I MUY BU E NA

80-61

60-41

40-21

20-0

II BU E NA

IIREGULA R

IV MA LA

V MUY MALA

AJUSTE ALA ORIENTACIÓN DE LAS D ISCONT INUIDADES A vanceen el sentido del buz amientoBuz. 45-90° Muy Fa vorable A vance contra elsentido del buz amientoBuz. 45-90° Regular O rient ación del R um bo y B uz amiento Tu ne le s y Mi na s P unta j e Cim e nta cione s Ta l ude s

A vanceen el sentido del buz amientoBuz. 20-45° Fa vorable A vance contra el sentido del buz amientoBuz. 20-45° Des f aborable Muy Fa vorable Fa vorable 0 -2 0 -2 0 -5

Buz amiento 45-90° Muy Fa vorable

Regular

B uz amiento 20-45° Regular B uz amiento 00-20° Inde pendientedel rum bo Regular Des f aborable -10

-12

-15

-25

-25

-50

-60

Cuadro N° 20: Evaluación del macizo rocoso de los tajos mediante Bieniawski

90

Muy Des f aborable

-5 -7

4 8 8 2 1 3 2 3 4

1 2 3

4A 4B 4C 4D 4E 5 35 0 35


4.4

Técnica: Trabajo de gabinete 4.4.1

Introducción sobre pernos Hydrabolt El perno Hydrabolt es un perno de f ricción al que se le inyecta agua a altas presiones de 25 a 30 Mpa (presión correcta de inf lado), se expande de 29mm a 41 mm y debido a su

válvula de no retorno el agua se mantie ne en el interior y ejerce presión constante en todo momento , en f orma radial y a lo largo de la longitud del taladro.

Cuando

interactúan entre si ayudan a cerrar las f racturas y discontinuidades del Macizo

rocoso previniendo que se dete riore más rá pidamente las cajas dando así me jor esta bilidad

al macizo rocoso

Figura N° 41: Hydrabolt Los Hydrabolt son un so stenimiento activo e inmediato, que empiezan a tra ba jar al momento que ha f inalizado el inf lado, tienen a m plio rango de expansión. Rápido y f ácil de instalar. Segura instalación remota. No necesitan de ningún tipo de aditivo, ni ce mento

ni resina, solamente el agua y aire com primido de mina.

El Hydrabolt tiene un ind icador de carga que solo se muestra si el perno ha sido in f lado correctamente. Viene en dif erentes colores que indica la longitud del mismo (pin de plástico

amarillo para el

92


caso del Hydrabolt de 7 pies), lo que f acilita la labor del su pervisor porque se puede verif icar si han sido instalados a la presión y longitud correcta, y si no fuera el caso son reinf lables.


La bomba de alta presión no utiliza lubricantes, su peso es de a proximadamente 12 kilos sin las mangueras, lo que la hace fácil de transportar, Construida con una válvula de alivio para un exacto y seguro control de la presión de inf lado, necesita sólo 3.5 bares de presión de

aire de entrada y 2 bares de presión de agua. El tiem po de inf lado de un perno de 7’ con la bomba de aire a las pr esiones recomendadas, es de a proximadamente 1.5 – 2.0 m inutos.

La bomba tiene que estar regulada de 25 – 30 Mpa, si no está regulada puede ocurrir lo siguiente: Si está a menos de 25 Mpa, el inf lado del perno va a demorar. Si está a más de 30 Mpa, cuando se saca la boquilla el agua empieza a salir (chorro

de agua).

93


4.4.2

Características técnicas. Acero

Tipo

kp/mm2

Medidas

Diámetro

Plegado

mm

29

Dimensión Original

Diámetro y grosor

mm

41*2

Diámetro recomendado

De taladro

mm

36 -38

Diámetro ó ptimo

De taladro

mm

34 – 38

Dimensiones del

De ca beza(cintura/cuello) mm

32.5 - 42.5 32.5

casquilllete Diámetro de casq uillete

Su perior

mm

Presión

De inf lado

Bar

Rendimiento

Acero (carga)

Ton

10

Longitud > y <

Orif icio placa f rontal

mm

34 * 42

Carga m ínima

De rotu ra

Tm

10

Máxima carga

Acero

Ton

16

Máxima def ormación

Axial (elon gación)

%

21

Peso perno

sin plato y tuerca

K g./m

2

Longitudes

Estándares

m

Longitudes

Disponibles

m

250 – 280

0.9-3.15 cada 0.3 0.9-3.15

Toda dureza, uso Aplicación

tem poral Cuadro N° 22: Características técnicas del Hydra bolt

94


4.4.3

Ventajas de su aplicación Instalación fácil y rá pida.

No es afectado por las vibraciones de la voladura.

Válvula de no retorno patentada la cual limita la pérdida de carga e incrementa la resistencia al arranque. La Carga es distribuida homogéneamente a lo largo de todo el taladro.

No necesita resina o cemento.

No es susce ptible a la resistencia de la roca.

Soste nimiento inmediato .

4.4.4

Accesorios 4.4.4.1 Bombas de aire Bomba de Aire De Alta Presión (No. de parte JP – HAP )

Figura N° 43: Bomba de aire de alta presión

95


Manómetro de Presión Jackpot (No. de parte JP – GPR)

4.4.4.2 Pistola de seguridad Pistola de Seguridad de Alta Presión (No. de parte JP – SP)

Figura N° 44: Pistola de seguridad

4.4.4.3 Bomba manual

Figura N° 45: Bomba manual 96


4.5

Técnica: Trabajo de campo 4.5.1

Instalación del equipo 4.5.1.1 Alcance Cuando el Hydrabolt empieza a ex pandirse y el agua sale por la válvula de alivio de la pistola de seguridad ó la Bomba Manual. Y se Retire la boquilla del

Hydrabolt, se debe verif icar que el indicador de carga sea visible para una correcta instalación.


97


Figura N° 47: Color del indicador de carga para la longitud del Hydrabolt

4.5.1.2 Procedimiento 1.

98

Prepare la caja techo antes de perforar los taladros para el soste nimiento.


2. Mida y m arque las posiciones de los taladros en la caja techo de

acuerdo con las normas de la m ina.

3.

Perf ore los taladros adecuados en la caja techo a un ángulo de 90 grados con los estratos o lo más cercano posible.

99


4. Revise que los Hydrabolt no hayan sido dañados en el cuerpo o válvula durante su tra nsporte.

5. Si se requiere coloque la placa en el Hydrabolt

100


6.

Inserte el Hydrabolt en el taladro hasta que la placa este ajustada contra la caja techo.

7. Retire la protección plástica (tapa roja) de la válvula.

Revise que la válvula este limpia y libre de cualquier contaminación.

101


8. Revise la presión de salida diariamente. Coloque el manómetro de presión en la boquilla ubicada al f inal de la manguera y presione el gatillo.

9. Posicione la boquilla en la válvula

102


10.

Presione el gatillo en la pistola de seguridad ó empiece a bom bear el

agua al Hydrabolt con la Bom ba Manual. Cuando el Hydrabolt empiece a

ex pandirse retírese a una distancia segura y continúe presurizando. Continúe bom beando hasta que el agua salga por la válvula de alivio de la pistola de seguridad ó la Bomba Manual. Retire la boquilla del Hydrabolt,

verif ique que el ind icador de carga sea visible y continúe con la instalación.

103


CAPÍTULO V RESULTADOS 5.1

Precios unitarios de sostenimiento A continuación se detalla los precios unitarios en las labores tem porales de la em presa contratista Congemin JH SAC, la cual se encarga de realizar el so ste nim iento.

104


LANZADO DE SHOTCRETE - e=2

- T AJOS

"

Uni dad B atea s Numero de Parti da:

F echa de Vigencia:

4.01.

d ic-14

1

Unidad de Medida

m2

RENDIMIENTO Materiales por cubo CEMENTO FIBRADE ACERO P/ SHOTCR ET E GUNITOC L-33 ADITIVO ACELERANTE CO NC

DESCR IPCION 1.1. MANO DE OBRA Maes tro Shotcretero Ayudante Shotcretero Operador de Scoo p Servicios m ina Ingeniero de Guardia Capataz Bodeguero Mec anico AyudanteMec anico Electricis ta

Horas/gdia

35 10 20

BLS

KG GAL

3

10 VOLUMEN TOTAL LA NZADO Datos R EBOTE COMPACTACIO N VOLUMEN MEZCLA Capacidad de Sc oo p

1.78

m3

25% 28%

3.78

% % m3

2.5

Yd3

Cantidad

Unidad

P.U.(US$)

Parcial

SubT otal($/TnT OTAL(US$)

2.50 2.50 0.25 0.54

Tarea Tarea Tarea Tarea

50.33 39.80 60.87 39.80

125.84 99.51 15.22 21.63

3.60 2.84 0.43 0.62

7.49 1.2. M AT ER IALES

CEMENTO FIBRADE ACERO P/ SHOTCR ET E GUNITOC L-33 ADITIVO ACELERANTE CO NCRETO CALIBRADOR CUERPO DE ANDAMIO METALICO

BLS

37.83 75.66 11.35 35.00 1.00

KG GAL PZA GDIA

5.95 1.50 4.45 0.03 1.14

225.19 113.32 50.50 1.19 1.14

6.43 3.24 1.44 0.03 0.03

11.18 1.3. EPP

SHOTCR ET E AY. SHOTCR ETE

OPER ADOR SER V. M INA SUP. M INA

Tarea Tarea Tarea Tarea Tarea

2.50 2.50 0.25 0.54 0.00

13.65 13.26 1.75 2.18 1.65

34.12 33.14 0.44 1.19 0.00

0.97 0.95 0.01 0.03 0.00

1.97 1.4. HERR AMIENTAS

SOSTENIMIENTO CON S HOTCRETE SU PER V ISIO N

GLB GLB

1.00 1.00

1.57 0.60

1.57 0.60

0.04 0.02

0.06 1.5. M AQUINAR IA Y EQUIPO SCOOPTRAM DE 2.5 Yd3 S HOTCRETERA LAMPARA MINERA W ISD OM

CARGADOR DE LAMPARA REFLECTOR P/ ILUMINACION 220V 400W TEMPO LAMPARA HALOG METALICO TUB. HPI-T 400W

CABLE VULC NMT 3 X 12 AWG 0.6 / 1K V

SUBTOTAL Utilidad TOTAL COSTO DIRECTO CF + GG TOTAL US$/m2

105

H/m H/m Tareas Tareas Gdia Gdia

2.00 4.00 5.79 5.79 1.00 1.00 100.00

mt

65.42 13.76 0.44 0.49 0.65 0.30 0.01

130.84 55.03 2.57 2.82 0.65 0.30 1.14

3.74 1.57 0.07 0.08 0.02 0.01 0.03

5.52 26.23 10% Cos to Direc to

2.62

28.85 66%

17.43

46.28


Cuadro N° 23: Precio unitario de lanzado de shotcrete de 2’’

106


SPLIT SET DE 7' Uni dad B atea s

Numer o de Partida:

F echa de Vigencia:

4.03

d ic -14

Unidad de Medida

RENDIMIENTO

Pza 25

Horas/ dia Pies Perf orados

Longitudde Barra Longitud ef ec tiva

8 7.5

Capacidad de Sc oo

DESCR IPCION 1.1. MANO DE OBRA Perf orista Ayudante Perf oris ta Operador de Sc oo p Servicios m ina Ingeniero de Guardia Ca pataz Bodeguero Mec anico Ayudante Mec anico Elec tricis ta

Cantidad

Unidad

P.U.(US$)

Parcial

SubTotal($/TnT OT AL(US$)

1.25 1.25 0.06 0.00


43.31 39.80 60.87 39.80

54.14 49.75 3.80 0.00

2.17 1.99 0.15 0.00

10

187.50 Yd3

2.5

4.31 1.2. MATER IALES

BARRA CONICA 78766112-11 G.11 °, 108 X22 X4 112.50 PP BARRA CONICA 78766118-11 G.11 °, 108 X22 X6 37.50 PP BARRA CONICA 78766124-11 G. 11°, 108 X22 X8 37.50 PP BROCAS DE S CAR T. 77764440-B45 40MM. 11º 187.50 PP ACEITE SHELL TORCULA 100 GAL 0.31 30.00 GDIA MA NGUER A JEBE Y LO NA 1" 300 PSI 30.00 GDIA MA NGUER A JEBE Y LO NA 1/2" 300 PSI SPLIT SET 7' 25.00 PZA PIEDR A ESMERIL 187.50 PP

0.05 0.07 0.08 0.09 12.40 0.03 0.03 5.82 0.09

5.79 2.77 3.03 16.09 3.88 1.04 0.76 145.49 16.88

0.23 0.11 0.12 0.64 0.16 0.04 0.03 5.82 0.68 7.83

1.3. EPP

PERFORACION OPERADOR SER V. MINA SUP. MINA

2.50 0.06 0.00 0.00


2.58 1.75 2.18 1.65

6.44 0.11 0.00 0.00

0.26 0.00 0.00 0.00 0.26

1.4. HERR AM IENTAS SOSTENIMIENTO CON PERNOS ADAPTADOR P/ PERNOS S PLIT SET SUPERVISION

1.00 GLB 25.00 PER NOS 1.00 GLB

2.22 0.38 0.60

2.22 9.52 0.60

0.09 0.38 0.02 0.49

1.5. MAQUINAR IA Y EQUIPO

0.50 H/m PERFORADORA JACK LEG SECO S250 + MA NTTO187.50 PP 2.56 Tareas LAMPARA MINERA WISDOM 2.56 Tareas CARGADOR DE LAMPARA SCOOPTRAM DE 2.5 Yd3

65.42 0.10 0.44 0.49

32.71 19.51 1.13 1.25

1.31 0.78 0.05 0.05 2.18

SUBTOTAL Utilidad TOTAL COSTO DIRECT O CF + GG TOTAL US$/Pza

15.08

10% Costo Direc to 66%

Cuadro N° 24: Precio unitario de instalación de S plit Set de 7’ 107

1.51 16.58

10.02 26.60


PERNO HIDRABOLT DE 7

'

Unidad B atea s Numer o dePartida:

Unidad deMedida R ENDIMIENT O Longitudde Barra Longitud ef ectiva

Pza 22

DESCRIPCION 1.1. MANO DE OBRA Perf orista AyudantePerf orista O perador de Scoo p Servicios m ina Ingeniero deGuardia Ca pataz Bodeguero Mecanico AyudanteMec anico Elec trici s ta

Cantidad Unidad

PP PP

8 7.5


1.25 1.25 0.06 0.00

F echa de Vigencia:

4.08

d ic-14

Horas/gdia Pies Perf orados

10 165.00

Capacidad de Scoo p

2.5

P.U.(US$)

Parcial

SubTotal($/T T OTAL(US$)

43.31

54.14

2.46

39.80

49.75

2.26

60.87

3.80

0.17

39.80

0.00

0.00

Yd3

4.90 1.2. MATERIALES BARRA CONICA 78766112 -11 G.11 °, 108 X22 X 4 BARRA CONICA 78766118 -11 G.11 °, 108 X22 X 6 BARRA CONICA 78766124 -11 G. 11°, 108 X22 X 8 BROCAS DESCAR T. 77764440-B45 40MM. 11º ACEITE SHELL TOR CULA 100

99.00 33.00 33.00 165.00 0.28

MA NGUERA JEBE Y LO NA 1" 300 PSI MA NGUERA JEBE Y LO NA 1/2" 300 PSI Perno Hidra bolt 2.1m (7 pies) Long. X 29 mm.

30.00

PP PP PP PP GAL GDIA GDIA PZA

30.00 22.00

0.05 0.07 0.08 0.09 12.40

5.10 2.44 2.66 14.16 3.41

0.23 0.11 0.12 0.64 0.16

0.03

1.04

0.05

0.03

0.76

0.03

13.18

290.05

13.18

15.20 1.3. EPP PER FORACIO N OPERADOR SER V. M INA SUP. M INA

2.50 0.06 0.00 0.00


SOSTENIMIENTO CON PER NOS

1.00

2.22

2.22

0.10

ADAPTADOR P/ PERNO HY DR ABOLT

22.00

GLB PER NOS GLB

0.58

12.86

0.58

H/m PP Tareas Tareas

65.42 0.10 0.44

32.71 17.17 1.13

1.49 0.78 0.05

0.49

1.25

0.06

2.58 1.75 2.18 1.65

6.44 0.11 0.00 0.00

0.29 0.00 0.00 0.00

0.30

1.4. HERRAMIENTAS

0.71

1.5. MAQUINARIA Y EQUIPO SCOOPTRAM DE 2.5 Y d3 PERFORADORA JACK LEG SECO S250 + MANTTO LAMPARA MINERA WISDOM

0.50 165.00 2.56

CARGADOR DE LAMPAR A

2.56

SUBTOTAL Utilidad TOTAL COSTO DIRECTO CF + GG

2.50 23.61 10% Cos to Directo 66%

TOTAL US$/Pza

Cuadro N° 25: Precio unitario de instalación de Hydrab olt de 7’

108

2.36

25.97 15.69

41.66


5.2

Pets para la instalación de los pernos Hydrabolt “ACTO SEGURO ES SIEMPRE TRABAJO SEGUR O ”

SOSTENIMIENTO CON HYDR ABOLT ÁREA:

PLANEAMIENTO / GEOMECÁNICA

CÓDIGO:

CM-PETS-MIN-008

VERSIÓN: 01

Página 108 de 139

1. Personal de control 1.1 Maestro Perf orista

1.2 Ayudante Perfo rista

2. Equipo de protección personal 2.1 Casco tipo so m brero con portalám paras y barbique jo. 2.2 Protector de Oídos 2.3 Respirador contra polvo y f iltros de aire

2.4 Guantes de je be 2.5 Botas de je be con punta de acero 2.6 Correa Porta lám paras 2.7 Mam eluco con cintas ref lectivas 2.8 Lentes de seguridad

2.9 Saco y pantalón de Jebe 2.10 Lám para m inera

3. Equipo/herramientas / materiales 3.1 Máquina perforadora Jack Leg y acceso rios

3.2 Aceitera y accesorios 3.3 Barr enos integrales 2’, 4 ’, 6’ y 8’ ó barras con brocas de 36mm a

menos. 3.4 Flexóm etro 109

MINERA BATE AS


3.5 Fósf oro 3.6 Cordel

3.7 Pintura u ocre

3.8 Saca ba rrenos 3.9 Barr etillas 4’, 6´, 8’,

10´y 12´

3.10 Cucharilla 3.11 Bomba Hydrabolt (bomba de agua) y accesorios 3.12 Hydrab olt de 5’ y/o 7’ con sus respectiv as platinas (cuadradas)

4. Procedimiento 4.1 Inspección de la zona a sostener:

Verif icar la ventilación, regar, repasar el desatado

de rocas sueltas, orden y lim pieza, evaluación del macizo rocoso GSI. 4.2 Marcar la ubicación del sostenimiento y trasladar los

Hydrabolt, bomba de agua y accesorios al lugar de traba jo: Marcar la malla de acuerdo a la recomendación de Geomecánica, si f uera posible trasladar los

Hydrabolt, bomba y acceso rios con ayuda del scoop hacia el lugar a sos tener. 4.3 Instalación de la Bomba Hydrabolt: Instalar la bom ba, prim ero la

conexión de agua y luego la de aire. 4.4

Perforación de taladros e instalación de Hydrabolts: Instalar la máquina perforadora y rea lizar la perforación con los diámetros de barrenos y/o brocas indicados. Concluida la perf oración coloc ar manualmente el Hydrabolt en el taladro y proceder al inf lado conectando la manguera que sale de la bom ba, en la boquilla del Hydrabolt, presionar la pistola de inyección, hasta que el chorro de la pistola de inyección se haga constante y al retirar la m anguera, se observe que el PIN de color esté totalmente al ras de la boquilla, de no ser así

volver a conectar la boquilla hasta que esté to talmente lleno.

110


4.5 Fin del sostenimiento del área: Se desconecta la m áquina perf oradora, cerrando

las válvulas de agua y aire, del mismo modo se lava y desconecta la bomba de agua,

primero el aire y luego el agua, cerrando las válvulas respectivas guardándolas en lugar seguro. De jar la zona lim pia y orde nada.

5. Restricciones 5.1 Bomba Hydrabolt en mal estado.

5.2 No haber presión adecuada de aire com primido. 5.3 No contar con suministro de agua. 5.4 No contar con ventilación adecuada. 5.5 No contar con herramientas adecuadas y en buenas condiciones. 5.6 No contar con accesorios com pletos, tales como engrasadoras, mangueras, etc. 5.7 No contar con una zona previamente sostenida, desde donde e m pezar el so ste nimiento

de la zona inesta ble. 5.8 No contar con barrenos o barras con brocas con los d iámetros indicados. 5.9 No contar con iluminación adecuada

6. Registros 6.1 Inf orm e de Actividades Diarias

6.2 IPERC de la la bor. 6.3 Correo electrónico

6.4 Cuaderno de O bra 6.5 Estándares de sostenimiento 6.6 Cartilla Geom e cánica GSI

6.7 Orden de Tra ba jo

7. Anexos No a plica.

111


8. Identificación de los cambios PREPARADO POR

REVISADO POR :

SEGURIDAD FECHA DE ELABOR ACI N: 05/01/2014

5.3

REVISADO POR :

APROBADO POR :

GERENTE DE OPERACIONES

FECHA DE APROBACI N: 25/01/2014

Parámetros de aplicación La presente tiene por finalidad, de info rmar sobre las Pruebas de Pull Test, que se rea lizaron en la Mina Bateas, del 15 al 17 de Mayo, dichas prue bas fueron realizadas con dos tipos de pernos HYDR ABOLT” y “S plit Set” para

“

o bservar de me jor manera las ventajas que of recen cada uno de ellos, en las mismas condiciones de

terreno.

5.4

Características de los tajos

Se realizaron estas prue bas en los hastíales de cada la bor que se detallara a continuación, teniendo las siguientes características del m acizo rocoso :

112


Item

Prueba N° 1

Prueba N° 2

R odonita-

Tipo de roca Calidad de roca (RMR)

R odonita

31 - 40

R odonita-Calcita

31 - 40

31 - 40

Fuerte f iltración de aguas hidroterm ales con altas temperatu ras y presencia de esf uerzos en la sección de la la bor.

Fuer te f iltración de agua

O bservaciones en el terreno

Prueba N° 3

Cuadro N° 26: Características de los ta jos

5.5

Pruebas realizadas en los tajos CONTROL DE PULL TEST Em res a Mina Nivel Labor

12

TJ 530 x VT N 467

Minera Bateas UO San Cris to bal-Veta Anim as Fech a Turno

15-Mayo

Dia

EVALUACION DEL MACIZO ROCOSO RMR Q

GSI Tipo de roc a

31-40

-

A: Pestaña del collarin f alló B:R otura de la cabeza del erno

Perno S lit Set 1 S lit Set 2

Lon . 7 ies 7 ies

LF/MP R odonita (f iltrac ión agua)

C: Se arrancó el perno D: No se arrancó el erno

PR UEBADE ARRANQUE Ton. Des lazam iento m m 6.0 7.5

No se to m ó m ed id as de d e s p l azam i e nto No se to m ó m ed id as de d e s p l azam i e nto

No ta P2 : Pe s tañ a de l co ll ari n f all ó

Cuadro N° 27: Control de pull te st del TJ 530 x VTN 467- Nv 12

113


CONTROL DE PULL TEST Em pres a Mina Nivel Labor

Minera Bateas UO San Cris to bal-Veta Anim as Fecha Turno

12

TJ 530 x VT N 467

15-Ma o

Dia


GSI Tipo de roca

31-40

-

A: Pestaña del collarin f alló B:R otura de la cabeza del perno

Perno

Ton.

Long. 7 ies 7 pies

11.00 PH 1 12.00 PHy 2 Nota P2: Pe s ta ña de l coll ari n f a ll ó

LF/MP R odonita (f iltración agua)

C: Se arrancó el perno D: No se arrancó el perno PR UEBA DE ARRANQUE Des plazam iento (m m ) 2.00

5.00

8.00

10.00

13.00

16.00

18.00

-

2.40

2.80

3.00

3.10

3.30

3.50

3.70

3.90


CONTROL DE PULL T EST Minera Bateas UO San Cristo bal-Veta Anim as Fecha Turno

Em resa

Mina Nivel Labor

10 S/ N 381E

16-Ma o Dia


A: Pestaña del collarin f alló B:R otura de la cabeza de l perno

Perno S lit Set 1 S lit Set 2 S lit Set 3

Lon . 7 ies 7 ies 7 ies

F/P R odonita

GSI Ti o de roca

31-40 -

Ton. 6.00 8.00 5.00

C: Se arrancó el erno D: No se arrancó el perno PRUEBA DE ARRANQUE Des lazam iento (m m ) 5.00

12.00

23.00

3.00

5.00

8.00

3.00

6.00

-

13.00

-

-

-

-

-

-

-

-

-

Nota: los pernos Spli t Se t si ll e ga n a de s p l azars e e n tre 3 y 5 cm Observación: Presencia de agua hidro term al ye s f u erzos en l a s ca jas

Cuadro N° 29: Control de pull test del S/N 381E – Nv 10 114


CONTROL DE PULL TE ST Em pres a

Mina Nivel Labor

Minera Bateas UO San Cristo bal-Veta Animas Fecha Turno

10 S/N 381E

16-Mayo

Dia


31-40 -


Perno PHy 1 PHy 2 PHy 3

Long. 7 pies 7 pies 7 pies

F/P R odonita

GSI Tipo de roca

C: Se arrancó el perno D: No se arrancó el perno

PR UEBA DE ARRANQUE Des plazamiento (m m)

Ton.

12.00 11.00 -

1.50

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

8.00

-

1.00

4.00

5.00

7.00

10.00

11.00

-

-

No se re a li zó la p rue ba p or no tener la s con dici on es

No ta : Se ro m p i ó el ca beza l del perno, pero no se l og ró ja l ar

Observación: Presencia de agua hi droterma l y e sf u erzos en la s ca ja s


CONTROL DE PULL TE ST Em presa

Mina Nivel Labor

6 TJ 200 x VT N 399

Minera Bateas UO San C ris to bal-Veta Animas Fecha Turno

17-Mayo

Dia



Perno PHy 1 PHy 2 PHy 3

Long. 7 pies 7 pies 7 pies

MF/P R odonita-calcita

GSI Tipo de roca

31-40 -

Ton.

C: Se arrancó el perno D: No se arrancó el perno

PRUEBA DE ARRANQUE Des plazamiento (m m)

12.50 No se tom a ro n m e d i da s de d e f orm a ción 12.50 No se tom a ro n m e d i da s de d e f orm a ción 13.00 No se tom a ro n m e d i da s de d e f orm a ción Nota: En lo s tres pernos se ro m pió e l ca bezal, pero no se ja lo e l m i s m o


115


CONTROL DE PULL TEST Em pres a Mina Nivel

Minera Bateas UO San Cris to bal-Veta Anim as Fecha Turno

6

TJ 200 x VT N 399

Labor

17-Mayo

Dia


GSI Tipo de roca

31-40

-


Perno Split Set 1 Split Set 2

Long. 7 pies 7 pies

Ton. 6.00 -

MF/P R odonita-calcita C: Se arrancó el perno D: No se arrancó el perno

PR UEBA DE ARRANQUE Des plazam iento (m m ) Se de s p lazó (arrancó 3 cm) No se realizó por f a lta de condicione s

Nota: Los pernos Split Se t si ll e ga n a d e s plaza rs e


5.6

Análisis de resultados

Gráf ico N° 01: Des plazamiento de los Hydrabolt en el TJ 530 x VTN 467 – Nv 12 116


Gráf ico N° 02: Des plazamiento de los S plit Set e Hydrabolt en el S/N 381E - Nv 10

5.7

Análisis de costos de sostenimiento

Malla 1.5 m x 1.5 m Split Set P.U Split Set 7´ P.U Lanzado shotc rete 2´´ 2.25 m

2

46.28 $/m

2

5 pza x pza

1 m2

x

26.6 $ /pz a

=

2.22

Cos t o de s os t enimi ent o por m2

105.39 $/m

2

Cuadro N° 33: Costo de instalación de S plit Set de 7’ por m2 117


Malla 1.5 m x 1.5 m Hydra bolt

P.U Hydra bolt 7´

41.66 $ /pz a

2

2.25 m 2 1m

5 pza x pza x =

2.22 92.58 $/m

Cost o de s os t enimient o por m2

2

Cuadro N° 34: Costo de instalación de Hydrab olt de 7’ por m 2

5.8

Pruebas realizadas en otras minas 5.8.1

Compañía Minera Milpo A ef ectos de com pro bar la capacidad de soporte de los pernos HYDRABOLT de NewConce pt Mining de origen Sud Af ricano, se ef ectuaron pruebas de arranque (Pull Test) en el S/N 620 Ta jeo C2.

N°

Tipo Roca

1

Mala

2

3

Longitud (pies)

ø Perno (mm)

ø Taladro (mm)

Resultado (Tn)

Resultado (Tn/pie)

Hydra bolt

7

29

36

10.11

1.44

Mala

Hydra bolt

7

29

36

9.21

1.32

Mala

Hydra bolt

Promedio

Tipo Perno

7

29

36

10.83

1.52

10.05

1.43

Cuadro N° 35: Prueba de arranque en Mina Mil po 118

Observación Rotura y f uga de a ua Rotura por m ala posición de la gata

Rotura y f uga de a ua


Como puede a preciarse en el cuadro, la capacidad de soporte de estos nuevos elementos están muy por encima de los split sets, el promedio es de 10.05 TN. por los 7 pies y 1.43 TN

por pié instalado. 1. Este novedoso ti po de elemento de sostenimiento que nos han presentado los representantes de New Conce pt Mining, es sim ilar a los Swellex con la diferencia de que los Hydrabolts luego de inyectado el agua éste queda co m primido en el

elemento manteniendo una presión constante en las paredes del taladro a diferencia de los Swellex que queda vacío al f inal de la inyección; por lo que los Hydrabolts mantie nen una ca pacid ad de soporte constante y es de f ácil instalación. 2. De acuerdo a los resultados de las pruebas se pudo a preciar que en ningún mom ento

se jaló como es común con los split sets; la rotura del borde del sellado se suscitó prácticam ente por ubicación no perpendicula r de la gata respecto al taladro, perf orado ocasionando un quiebre de la punta exter ior del elemento al momento de efect uar la

tracción. 3. Si consideramos que la capacidad máxima de los split sets de 7 pies es de una tonelada

por pié instalado, la capacidad de soporte de los elementos Hydrab olt con los resultados demostrados nos indican que está con un 43 % más que los split set, por lo que se

considera tener muy en cue nta estos resultados a efectos de que previo análisis de costos se vea la posibilidad de introducir a nuestra unidad cantidades mínimas para

pro ba r en nuestras la bores.

119


Figura N° 48: Instalación de la bomba Hydrabolt en Mina Milpo

Figura N° 49: Instalación d el Hydrabolt en Mina Milpo

120


5.8.2

Compañía Minera Atacocha La presente tiene por f inalidad inf ormarle los resultados de las pruebas rea lizadas a los pernos HYDRABOLT, siendo los resultados los siguientes:

N°

Tipo Roca

1

Mala

2

Mala

Mala Promedio 3

Tipo Perno

Hydra bolt

Hydra bolt

Hydra bolt

Longitud (pies)

ø Perno (mm)

ø Taladro (mm)

Resultado (Tn)

Resultado (Tn/pie)

7

29

37.5

10.00

1.43

7

7

29

29

37.5

37.5

11.00

1.60

8.00

1.14

9.70

1.40

Observación El per no se rom pió por m ala instalación de gata hidráulica Límite de m anóm etro de equi po pull test

El per no se rom pió por m ala instalación de gata hidráulica

Cuadro N° 36: Prueba de arranque en Mina Atacocha Del cuadro anterior se puede concluir y recomendar lo siguiente:

1. Este nuevo tipo de pernos tienen una f uerte ventaja respecto a los pernos split set, ya que soporta un 40% más, pudiéndose bajar el consumo de s plit set si se diera el caso redeterm inar su uso .

2. También existen pernos para perf oración de 32 mm ., siendo su costo menor y de

similares resistencias.

121


CONCLUSIONES PRIMERA: A f in de evaluar la efectividad de f uncionamiento que of recen los pernos Hydrabolt, se so metió a prueba de arranque dando como resultado 12 ton. en promedio.

SEGUNDA: El sistema expansivo que posee el Perno Hydrabolt proporciona un so stenimiento ACTIVO, permanente y efectivo. Asimismo, su capacidad de carga brinda un f acto r de seguridad mayorque otros sistemas de refuerzo del tipo f riccional (split set). 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 lon gitud d el taladro.

TERCERA: La ventaja principal de Pernos Hydrabolt, se centra en su menor tiem po de instalación (inf lado en 1 m inuto a 2 minutos), A la vez una reducción en los costos de so stenimiento de 12.81$/m 2 en rocas tipo IV-A.

CUARTA:

El perno Hydrabolt actúa o bturando el taladro, sella y conf ina el macizo rocoso of reciendo un campo de acción inmediato y seguro para los operadores por lo que ya no requiere el uso del shotcrete en el tipo de roca estudiado, permitiendo ade más agilizar el ciclo de operación de minado.

122


R ECOMEND ACIONES PRIMERA:

El diám etro de perf oración está supeditado al diám etro en ex pansión del Hydrabolt, este se expande hasta un rango de 41mm . Ento nces se recomienda rea lizar la perf oración del taladro

en el rango de 36 a 38 mm . El Hydrabolt es un perno cuyo diámetro original es de 29 mm y se expande hasta 41

mm . Se debe controlar que la perf oración no exceda los 38 mm de diámetro para que así el

Hydrabolt al inf larse trabaje ó ptimamente.

SEGUNDA: Según la necesidad o f uncionalidad d el sos te nimiento con el perno Hydrabolt en los tajos debido a las características tensionales de las falsas cajas para el so stenim iento de estas estructuras, el perno Hydrabolt sería conveniente com plementarlo con el uso de ca bezales de madera para

brindar mayor área de soporte, colocados siem pre perpendicular a estas estructuras. TERCERA: Congem in Jh SAC en coordinación con el área de geomecá nica de Minera Bateas deberán continuar capacitando al personal obrero en conceptos básicos de geomecánica y la im porta ncia de realizar un correcto sos tenim iento.

CUARTA:

Se recomienda rea lizar un estudio geom ecánico para cada ti po de roca y elegir un correcto y óptimo sostenimiento al m enor costo posible.

123


REFERENCIAS BIBLIOGR AFICAS 1. Brady, E. y Brown, E.T. (19 85): "Rock Mechanics for Underground Mining".

Ed. George Allen & Unwin. Londres, RU. 2. Farmer, I.W. (19 83):" Engineerering Behaviour of Rocks".2ª edn. Cha pm . & Hall, Londrés, RU. 3. Gonzáles de Vallejo L. ( 2002) “In geniería geológ ica” Prentice Hall.

Madrid España. 4. Goodman E.R, Genhua Shi. (1985) “Block theory and its aplication to

rock engineering” Prentice Hall Inc. New Jersey. 5. Hoek E, Brown E.T. (1985) “Excavaciones su bte rr áneas en r ocas”

Mc. Graw Hill. Mé xico 6. Hoek, E. y Bray, J. (19 74): Rock Slo pe Engineering". IMM. Ed. "

Chapman & Hall, Londres, RU. 7. Hoek, E. y Brown, E.T. (19 80): Underground Excavations in R ock" . "

IMM. Ed. Chapman & Hall. Londres, RU. 8. Hudson, J.A. y Harrison, J.P. (1997): "Engineering Rock Mechanics. An Introduction to the Principles" Ed. Perga m on Press. Londres, RU. 9. Priest S.D. (1985) “Hemispherical projection methods in rock mechanics” First published. London.

10. Ramírez Oyanguren, P. et al. (1984): Mecánica de Rocas a plicada a la "

Minería Metálica Su bterránea". I.T.G.E., Madrid, España.

124


ANEXOS

125

sostenemiento-con-pernos.docx

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