188884236 2 Geomecanica en Mina Chungar

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    24-Nov-2015

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1 Departamento. Geomecnica Chungar, Septiembre2008 ING. LUIS MALDONADO ZORRILLA Jefe de Geomecnica 2 UBICACIN: Chungar esta ubicado en la Sierra Central del Per; Flanco Este de la Cordillera Occidental. Pertenece al distrito de Huayllay, provincia y departamento de Pasco a 4,600 m.s.n.m. Explotacin minerales de: Zinc, Plomo, Plata y Cobre. ACCESIBILIDAD: Lima Oroya Pasco Chungar 304 Km. 8 Hrs. Lima Canta Chungar 219 Km. 5 Hrs. Lima Huaral Chungar 225 Km. 5 Hrs. 3 SAN CRISTOBALMOROCOCHALA OROYACANTASANTANDERHuayllayCHUNGARHUARONJUNNCERRO DE PASCOMILPOHUARALUCHUCCHACUAISCAYCRUZLago Junn12777611LEYENDAArea UrbanaDistritos MinerosCapital de ProvinciaDistritosCarretera AsfaltadaCarretera AfirmadaLmite DepartamentalLima - Oroya - Pasco - AnimnLima - Huaral - AnimnLima - Canta - Animn304 Km.225 Km.219 Km.219 Km.225 Km.304 Km.LIMAO C E A N O P A C I F I C O697377811612840PLANO DE UBICACIN Y ACCESIBILIDADDEPARTAMENTO DE GEOLOGIA4 5 Geologa: Esta emplazada en Rocas sedimentarias, conocidas como Capas Rojas de la Formacion Casapalca del Cretaceo Superior al Terciario Inferior, constituidas por intercalaciones de margas, areniscas, conglomerados, sedimentos calcareos, las cuales fueron plegadas y falladas por la orgenia andina del Eoceno Plioceno en estructuras que se orientan en forma regional al N 25 W cuya manifestacin principal es el anticlinal de Huarn. El relajamiento de fuerzas tectnicas compresivas pre intrusivas originaron zonas de debilidad y fallas geolgicas en el anticlinal, las que sirvieron de canales de circulacin de fluidos gneos. La reactivacin tectnica post intrusiva y esfuerzos de compresin originaron fracturamiento pre mineralizacin transversales E-W longitudinal al eje del anticlinal y al desplazamiento ascendente de la parte central del distrito. 6 En forma discordante a las Capas Rojas y otras unidades del cretceo se tiene una secuencia de rocas volcnicas sedimentarias pertenecientes al Grupo Calipuy con seudo estratificacin. Regionalmente ocurre los depsitos de rocas volcnicas cidas tipo Ignimbritas tobas y conglomerados de composicin rolitica al W de la mina en Quimacocha, Islay. Completa el marco Geolgico Geomorfolgico una posterior erosin glaciar, que form los recipientes lagunares. Chungar es un yacimiento tipo Filoniano , conocindose alrededor de 20 vetas con longitudes entre 100 a 1,000 metros y potencias de 0.50 m hasta 18.00 m de las cuales solo se trabajan en 07, siendo las ms importantes Maria Rosa, Elva, Ramal 085, Lorena, Principal, Karina y Ofelia. Las vetas tienen un rumbo E-W y buzamientos entre 40 a 80 al Sur tendiendo a converger en profundidad con la veta Principal y complejo Andaluca que buzan 70 al Norte. 7 Tambin se presentan acumulaciones de mineral en formas irregulares en Bolsonadas o Cuerpos en los estratos calcreos favorables - Conglomerados Areniscas Calizas (dolomitizacin) en la interseccin con las vetas del sistema E W, con potencias hasta de 20.0 mts. Los principales minerales son: Esfalerita, Galena, Chalcopirita, en ensamble con Cuarzo, Pirita, Rodocrosita y Rodonita. 8 Plano Geolgico: 9 Seccin Geolgica: Unidad MediaUnidad SuperiorVeta InferidaS NSeccin 4600 EMIRANDO AL WCuerpos4600m4550mNv. 640Nv. 610Nv. 570Nv. 465Nv. 390Nv. 355Nv. 310Veta AndaluciaVeta LorenaVeta 85Veta LuciaVeta Rm. CabrillasRpa. MirkoDDH 20 - 21Veta PrincipalVeta MiluskaVeta Rm. ElvaVeta ElvaVeta 15Veta Maria RosaVeta Paola10 Esquema Estructural V. LorenaV. Maria RosaVeta 85V. PrincipalNATICOCHAMIRANDO AL NORTEQuimacocha EsperanzaLAGUNAVETA PRINCIPALVETA M. ROSAVETA LORENAW EETAPA 1Formacin de falla sinestral bajo efecto de la direccin de acortamiento E-W plegamiento y formacin de fracturas.MODELO ESTRUCTURAL FORMACINDE VETAS CIMOIDALES - MINA ANIMNVETA PRINCIPALVETA M. ROSAVETA LORENAW EETAPA 2Formacin de estructuras y relleno de mineralizacin vetas - cuerpos.VetaLeyendaPy. Qz. Rd - MineralArgilitizacin - MineralConglomeradoMargas GrisesFLUIDOCuerpos - diss.11 12 Mineralizacin: En el yacimiento minero de Chungar, la formacin de los diferentes ciclos de mineralizacin se han distribuido en zonas concntricas y asimtricas. Minerales de mayor temperatura, correspondientes al primer ciclo de mineralizacin se ubican en la parte central (pirita, enargita, rodeados de pirita - tetraedrita); alteracin asociada: silca potasica y propilitica. Minerales de mediana temperatura, correspondientes al segundo ciclo de mineralizacin, se ubican en la zona intermedia (minerales de Cu Zn y Pb marmatita pirita galena); alteracin asociada: arglica con epidotizacin. Minerales de baja temperatura, correspondiente al tercer ciclo de mineralizacin, se ubican en la periferia del distrito (esfaleritagalena siderita, baritina, rodocrosita); alteracin: argilitica avanzada a intensa. 13 Composicin Mineralgica 14 Mantos de mineral en roca muy alterada 15 Geomecnica en Chungar INGENIERA GEOLGICA MECNICA DE ROCAS MECNICA DE SUELOS HIDROGEOLOGA GEODINMICA Ciencia de la Tierra que trata sobre el comportamiento mecnico de la roca y su respuesta a los esfuerzos aplicados en su entorno fsico. (Comit de Mecnica de Rocas de la Academia de Ciencias de los Estados Unidos, 1964) 16 Aplicaciones de la Geomecnica Su principal aplicacin en la minera es optimizar el mtodo de explotacin y disminuir los riesgos por cada de rocas; para el cual se requiere de la utilizacin de los principios o metodologas de la geologa y mecnica de rocas, para un adecuado diseo y ejecucin de los proyectos desde: La investigacin preliminar, anlisis, diseo, planeamiento, control y ejecucin en los trabajos de exploracin, desarrollos y mtodos de explotacin minera; adems, de la seleccin de equipos, maquinarias, explosivos y otros. 17 Criterios de Evaluacin Geomecnica Evaluacin considerando las propiedades Fsico Mecnicas de las Rocas. Evaluacin considerando las propiedades Geolgico Ingenieriles. Calificacin mediante la aplicacin de los sistemas de Clasificacin Geomecnica. Determinacin del tipo de Sostenimiento. 18 Propiedades Fsico Mecnicas Sobre la base terica definida por Hooke, y el criterio de ruptura de mohr-coulomb, la geomecnica establece parmetros intrnsicos para calificar las propiedades de resistencia y deformacin de las rocas: Mdulo de Young Mdulo de Poisson Cohesin ndice de Friccin Resistencia a la Compresin Resistencia a la Traccin 19 Propiedades Fsico-Mecnicos MODULO DE YOUNG (E) : Tendencia de deformacin en direccin axial del esfuerzo solicitante. UNIDAD DE MEDIDA : ( Kg/cm o Mpa) MODULO DE POISSON (n) : Razn de deformacin; deformacin radial entre la deformacin axial UNIDAD DE MEDIDA : adimensional E v 20 Propiedades Fsico-Mecnicos COHESIN ( C ) : Resistencia cohesiva o resistencia a la cizalla UNIDAD DE MEDIDA ( Kg/cm ) (Mpa) ANGULO DE FRICCIN INTERNA ( f ) : Angulo de rozamiento interno UNIDAD DE MEDIDA ( ) f C 21 Propiedades Fsico-Mecnicos RESISTENCIA A LA COMPRESIN ( Rc ) Rc = P / A , A = pD/4 UNIDADES DE MEDIDA ( Kg/cm ) ( Ton/m ) ( PSI ) ( lb/pulg) ( bar ) ( Atm ) ( Mpa ) P(+) P(+) A 22 Propiedades Fsico-Mecnicos RESISTENCIA A LA TRACCIN ( Rt ) Rc = P / A , A = pD/4 UNIDADES DE MEDIDA ( Kg/cm ) ( Ton/m ) ( PSI ) ( lb/pulg) ( bar ) ( Atm ) ( Mpa) P(-) P(-) A 23 EVALUACIN GEOLOGICO INGENIERIL Las propiedades geolgicas requeridas para caracterizar el macizo rocoso, debe tener en cuenta la composicin heterognea de la roca producto de su gnesis y procesos naturales que la han afectado; esta caracterizacin geolgica consiste en definir: Los distintos tipos de roca presentes en el rea investigada y su distribucin espacial; primero la evaluacin es a nivel de fragmento rocoso. Posteriormente, la evaluacin del macizo rocoso, in situ donde se contempla la magnitud y orientacin de las discontinuidades, la alteracin, las aguas subterrneas y los efectos geodinmicos, que influyen a la labor subterrnea. 24 Geologa Ingenieril Es muy importante el amplio conocimiento de la geologa para la realizacin de la geomecnica; ya que esta es la base para los estudios previos y la toma de decisiones; por lo tanto, considero que no se puede hacer geomecnica sin el conocimiento geolgico previo. 25 Descripcin del Fragmento de Roca El fragmento de roca es una mezcla de varias especies de minerales, que fue formada por eventos mltiples de la naturaleza. En una roca compacta, masiva, estos minerales estn firmemente unidos; la matriz, fbrica, formas y orientacin, establecen la resistencia o consistencia de la roca; mientras que en una roca dbil pierde toda sus propiedades. 26 Propiedades del Fragmento de Roca Para la Evaluacin Geomecnica se debe evaluar los siguientes ndices: color, raya, crucero, fractura, tenacidad, forma cristalina, brillo, peso especfico, diafaneidad, tamao del grano, textura, factor de textura, estructura, dureza, grado de alteracin, resistencia, durabilidad, porosidad, relacin de poros, permeabilidad primaria y secundaria, entre otos: 27 Descripcin del macizo rocoso Un macizo rocoso puede estar compuesto por una serie de rocas, con una estructura y textura variable y con una composicin mineralgica, petrogrfica o litolgica diferente. Este medio en general, est afectado por deformaciones tectnicas y en funcin de su ocurrencia presenta aspectos ondulados, plegados, cortados por discontinuidades; y en muchos con alteracin. 28 Propiedades de Macizos Rocosos Dentro de los ndices principales del macizo tenemos a las discontinuidades, el grado de fracturamiento, el grado de alteracin y la presencia de aguas subterrneas. Los discontinuidades son las fallas geolgicas, diaclasas, planos de estratificacin, pliegues, discordancias, contacto litolgico, hiatus, oquedades y otros. A estas discontinuidades se le debe evaluar el espaciamiento, la separacin, persistencia, ondulacin, rugosidad, relleno y el nmero de familias. 29 Clasificaciones Geomecnicas 1.- Clasificacin de Terzaghi 2.- Clasificacin de Rabcewicz 3.- Clasificacin de Protodyakonov 4.- Clasificacin de Stini y Lauffer 5.- Clasificacin de Deere 6.- Clasificacin (RSR) de Wickman, Tiedemann y Skinner 7.- Clasificacin de Louis 8.- Clasificacin de la AFTES. 9.- Clasificacin Bieniawski (CSIR). 10.- Clasificacin de Barton (NGI). 11.- Clasificacin de Hoek y Brown. 12.- Clasificacin de Laubscher. 13.- Clasificacin Dudek y Galcznski. 14.- Clasificacin del N.A.T.M. 15.- Clasificacin GSI. 30 Diseo de las Labores Mineras y el Sistema de Explotacin En un inicio se realiz la valuacin de las rocas de la mina de Chungar con todos los sistemas de clasificacin geomecnica mencionados; en base a esto se determin el sistema de explotacin y el diseo de sostenimiento que actualmente rigen en la operacin. Una de las Clasificaciones Geomecnicas que reforz la toma de decisin fue el N.A.T.M. Para el control y seguimiento diario se trabaja con las clasificaciones NGI, CSIR y GSI, que son indicados en los reportes diarios. 31 Chungar con el sistema de explotacin basados en NAMT OBJETIVO PRINCIPAL El empleo de la roca circundante de la labor subterrnea como un miembro activo del sistema de sostenimiento (auto-soporte con la propia roca). PRINCIPIOS BASICOS DEL N.A.T.M. 1. Consideramos que la parte mas importante de la estructura de la labor minera es el macizo rocoso circundante. 2. Tratar de mantener la resistencia original de la roca tanto como sea posible; por que, esta es el elemento de resistencia inicial. 3. Se previene la desintegracin o alteracin de la roca, tanto como sea posible, por que esto, nos conduce a una considerable perdida de resistencia del macizo. 32 4. Se evita en lo posible la presin por esfuerzos uniaxiales o biaxiales, mediante el confinamiento del arco circundante a la excavacin. 5. Se controla la relajacin o deformaciones prematuras del macizo; para prevenir el realce o inestabilidad de la roca. 6. El revestimiento con shotcrete es dentro del tiempo establecido, cuya resistencia presenta una dosificacin de acuerdo al diseo elaborado en la mina en base a muchos ensayos. 7. El shotcrete aplicado es el que evita la relajacin inicial del macizo, es decir evita la deformacin de la excavacin. 8. El sistema de sostenimiento considerado permite ajustes en cuanto a espesores de shotcrete y distribucin de pernos de anclaje. En algunos casos cuando la roca necesita se considera la adicin de malla electro-soldada. 9. Se considera el efecto de las etapas de construccin de la labor y el efecto del tiempo en el comportamiento de la excavacin, conocido como tiempo de auto-soporte. El planeamiento de construccin es una buena herramienta para controlar el comportamiento de la roca. 33 10. Para prevenir la concentracin de esfuerzos que empujan la roca, deben evitarse las ngulos y ejecutarse las secciones de contornos redondeados. 11. La excavacin y la primera etapa del soporte, conocida como soporte temporal, es considerada como parte importante del control de excavacin de la labor, porque ella evita la relajacin inicial y tiene una influencia significativa sobre la accin del soporte final. En realidad el soporte temporal es el principal elemento de control de las deformaciones y permite alcanzar equilibrios definitivos. 12. La estabilidad total se logra mediante el soporte definitivo que es con anclajes. El soporte definitivo sirve para confinar el macizo rocoso formando el arco de auto-soporte. Estas tcnicas de soporte son las ltimas del mercado mundial que aseguran la estabilidad definitiva. 13. En caso de presencia de flujos de agua subterrnea, se considera drenajes mediante la perforacin de taladros y pernos huecos. 34 Diseo y Recomendacin de Sostenimiento El diseo y recomendaciones de sostenimiento es de acuerdo al requerimiento de la labor. Se tiene patrones de sostenimiento con alternativas para cada labor que se emite en el planeamiento diario y mensual. De acuerdo a la evaluacin geomecnica in situ se determina el tipo de soporte a emplear. Se realiza el control de las instalaciones del sostenimiento y mediciones. 35 Concreto Lanzado (Shotcrete) Se da el nombre de concreto lanzado o Shotcrete, al mortero transportado, a travs de una manguera y proyectado neumticamente a gran velocidad contra una superficie de la roca. Se le conoce tambin como concreto neumtico o proyectado. Bsicamente el principio del Concreto lanzado o Shotcrete consiste en lanzar o disparar neumticamente por un tubo una mezcla de concreto a la que se aade un aditivo acelerante de fragua que produce un endurecimiento muy veloz, mientras esta mezcla va impactada sobre la superficie de terreno a recubrir. 36 Planta de Concreto para Preparado de Mezcla para Shotcrete 37 Diseo de Mezcla Va Seca Shotcrete para 210 Kg/cm2 a los 7 das: (Humedad de 5%) INSUMO CANTIDAD Cemento Andino 400.00 Kg. Arena gradacin 2 1675.00 Kg Fibra metlica 20.00 Kg. Aditivo acelerante V-Lox 3.00 Gl. Agua 164.20 Lt. Costo por m3 US $ 150. 38 Abastecimiento Mezcla para Shotcrete Va Seca 39 EPP adecuado para el Lanzado Va Seca 40 Diseo Va Hmeda Shotcrete de 210 Kg/cm2 a los 7 das: INSUMO CANTIDAD Cemento Andino 360.00 Kg. Arena gradacin 2 1670.00 Kg. Fibra Metlica 20.00 Kg. Estabilizador 6.10 Kg. Acelerante V-Lox 3.50 Gl. Agua 159.59 Lt. Costo m3 US $ 240 41 Abastecimiento Mezcla para Shotcrete Va Hmeda 42 Lanzado de Shotcrete va hmeda 43 Anclaje mecnico radial y por friccin axial Consiste en pernos de anclaje de acero tubular que han sido comprimidos para reducir su dimetro y una bomba de agua a alta presin. Los pernos se introducen en un barreno, expandindose mediante agua a alta presin. Durante el proceso de expansin el perno Hydrabolt comprime el material que rodea al barreno, adaptando su forma a las irregularidades de las paredes del hueco en toda su longitud del perno. 44 MECANISMO DE ANCLAJE DE LOS PERNOS a) Barreno y perno sin expansin. b) Confinamiento de la roca al expandir el perno c) Reaccin de esfuerzos de la roca hacia el perno 45 TRABAJABILIDAD DE LOS ANCLAJES DE EXPANSIN a) Confinamiento de discontinuidades en rocas. b) Confinamiento de partculas en suelos. 46 Pernos de compresin y friccin axial (Hydrabolt) 47 Anclaje de friccin o tubo partido Los estabilizadores Split set fueron originalmente desarrollados por Scott (1976, 1983) y son fabricados y distribuidos por Ingersoll - Rand. El sistema ilustrado en la Figura siguiente, consiste de un tubo de acero de alta resistencia ranurado y una platina. Este es instalado empujndolo dentro de un taladro de dimensiones ligeramente menores y la fuerza radial de recuperacin de la deformacin generada por la compresin de tubo de forma de una C, proporciona un anclaje friccional a lo largo de la longitud entera del taladro. 48 Pernos de Friccin (Split Set) 49 Malla Electro-soldada La malla soldada es la que se utilizaba para reforzar el concreto lanzado y consiste en una cuadrcula de alambres de acero que estn soldados en sus puntos de interseccin. Una malla soldada tpica para usarse en excavaciones, tiene alambres de 4.2 mm colocados en cuadros de 100mm (se llama malla de 100x100x4.2) y se entrega en secciones que pueden ser manejadas por uno o dos hombres. Generalmente la malla soldada se fija a la roca mediante una segunda placa de retn y tuerca o arandelas colocadas sobre los anclajes ya instaladas. El anclaje intermedio lo aseguran anclas cortas cementadas por anclas con casquillo expansor. Se necesita una cantidad suficiente de anclas intermedias para que la malla sea colocada pegada a la superficie de la roca. 50 Malla Electro-soldada 51 JACKPOT 52 Jackpot 53 JACK PAT 54 Jackpat 55 56 Controles Geomecnicos 1. Reconocimiento de la zona 2. Mapeos Geomecnicos 3. Calificacin Geomecnica 4. Evaluacin y verificacin in situ 5. Sugerencias o Recomendaciones Escritas 6. Diseo y recomendacin de sostenimiento 7. Reporte de Labores de Riesgo 8. Geomecnica en el Planeamiento 9. Mediciones e Instrumentacin 10. Anlisis de costos y Resultados 57 Jefe de Geomecnica Geomecnico Zona I Geomecnico Zona II Ingeniero de Planta De Concreto Asistente Geomecnico de Control de Sost. Asistente de Control Ing. Civil control Calidad Concreto Asistente de Planta 58 Conclusiones Con las aplicaciones geomecnicas se cambio el mtodo de explotacin. Se baj lo ndices de accidentes principalmente por cada de rocas. Se mejor la produccin de 1300 TMD a 3500 TMD en los ltimos cuatro aos. Se creo un ambiente adecuado de trabajo, que dio confianza a los trabajadores. Chungar pas a ser de oveja negra de la minera a modelo de minera. Actualmente es una de las minas ms visitadas por sus estndares de sostenimiento. 59 Gracias