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La unidad El Teniente de Codelco
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INDICE
1. CODELCO CHILE DIVISION EL TENIENTE.....................................................................................3
1.1. CODELCO CHILE..................................................................................................................3
1.2. RESEÑA HISTORIA DE EL TENIENTE.....................................................................................3
1.3. UBICACIÓN GEOGRAFICA...................................................................................................4
1.4. PROCESO DE EXPLOTACION DE COBRE..............................................................................4
2. DESCRIPCION DE LA GEOLOGIA..................................................................................................5
2.1. LITOLOGIA PRESENTES EN EL SECTOR................................................................................5
2.2. ALTERACION Y MINERALIZACION.......................................................................................8
2.3. ESTRUCTURAS GEOLOGICAS...............................................................................................9
2.4. HUNDIBILIDAD..................................................................................................................10
2.5. CARACTERISTICAS GEOTECNICAS DEL MACIZO ROCOSO..................................................12
3. RESERVAS, VIDA DE LA MINA, PRODUCCION ANUAL...............................................................13
3.1. RESERVAS.........................................................................................................................13
3.2. VIDA DE LA MINA.............................................................................................................14
3.3. PRODUCCION ANUAL.......................................................................................................15
4. DIMENSIONAMIENTO...............................................................................................................15
4.1. DIMENSIONAMIENTO DE EQUIPOS..................................................................................17
4.2. SUSTENTO GEOMECANICO EN EL DIMENSIONAMIENTO.................................................18
4.2.1.PREDICCIÓN EMPÍRICA DEL STRAINBURST Y SQUEEZING EN GALERÍAS PROFUNDAS.....18
5. DETERMINAR TIEMPOS DE OPERACIÓN..................................................................................29
5.1. DESARROLLO HORIZONTAL..............................................................................................29
5.2. DESARROLLO VERTICAL....................................................................................................30
5.3. SISTEMA BLIND HOLE.......................................................................................................31
5.4. BLINDAJE DE PIQUES........................................................................................................32
5.5. OBRAS CIVILES..................................................................................................................33
5.6. CONSTRUCCIÓN DE PUNTOS DE EXTRACCIÓN.................................................................33
5.7. CONSTRUCCIÓN DE CARPETAS DE RODADO....................................................................34
5.8. CONSTRUCCION DE MUROS DE CONFINAMIENTO...........................................................35
6. PLAN DE PREPARACION, DESARROLLO Y EXPLOTACION..........................................................37
6.1. MINERIA SEMICONTINUA.................................................................................................37
6.2. MINERIA CONTINUA.........................................................................................................37
6.3. EQUIPOS DE REDUCCION SECUNDARIA............................................................................38
6.4. DESARROLLO RAPIDO DE GALERIAS.................................................................................39
7. COSTOS DE PRODUCCION........................................................................................................41
8. BIBLIOGRAFIA...........................................................................................................................44
1. CODELCO CHILE DIVISION EL TENIENTE
1.1. CODELCO CHILE
La historia de La Corporación Nacional del Cobre de Chile. Comienza con la
promulgación de la reforma institucional que nacionalizó el cobre en Chile, el
11 de julio de 1971, la cual determinó la transferencia al Estado de pertenencias
mineras de gran importancia. Esto requirió la creación de una empresa capaz de
exportarlas y administrarlas, se decretó la ley Nº 1.350 del 1 de abril de 1976,
que estableció la creación de CODELCO, una empresa de Estado, minera,
industrial y comercial, con personalidad jurídica y patrimonio propio.
Su principal producto es el cobre refinado en la forma de cátodos o lingotes con
99.99 por ciento de pureza. La corporación, también, produce concentrado de
cobre, cobre Blíster y Anódico y subproductos como Molibdeno, barro anódico
y ácido Sulfúrico.
1.2. RESEÑA HISTORIA DE EL TENIENTE
La División El Teniente, data del año 1905, en que comienzan los preparativos
para explotar industrialmente el mineral. En el año 1911, se alcanza un nivel de
producción importante, 6000 ton/año de cobre blíster, que marca el inicio de un
largo camino de proyectos y acciones tendientes a consolidar al Teniente, como
un productor de reconocida importancia a nivel mundial.
La historia de El Teniente ha transcurrido con distintos tipos de gestión, desde la
administración norteamericana como BRADEN COPPER COMPANY; luego
existe un período de administración mixta, norteamericana y chilena, entre 1966
y 1971, consecuencia del proceso denominado “Chilenización del Cobre”, para
posteriormente pasar a ser administrada completamente por profesionales
chilenos como resultado de la “Nacionalización del Cobre”.
1.3. UBICACIÓN GEOGRAFICADivisión El Teniente, es la Mina Subterránea más grande del mundo y desarrolla
su actividad en torno al yacimiento que se encuentra ubicado a 80 Km. Al sur de
Santiago y a 50 Km. al Noreste de Rancagua. Enclavado en la PreCordillera
Central de Los Andes, a 2.100 metros de altura sobre el nivel del mar, en la
Región de O`Higgins y desarrolla sus actividades en las localidades de
Rancagua, Colón, Sewell, Caletones, Coya y tranque de relaves Carén. Las
dimensiones del yacimiento fluctúan entre los 2.800 metros de largo por 1.900
metros de ancho.
Grafico N° 01. Instalaciones División El Teniente.
1.4. PROCESO DE EXPLOTACION DE COBREEn el proceso de la minería se deben conocer las distintas etapas que se deben
llevar a cabo. Para la obtención del mineral de Cobre cada una de estas etapas
cumple un rol fundamental en el proceso de explotación del Cobre.
A. EXPLOTACION GEOLOGICA: Se identifica la presencia de un
yacimiento y sus características. Se determinan la Ley el Mineral y la forma
más adecuada de explotarlo.
B. EXTRACCION, CARGUI Y TRANSPORTE: La roca mineraliza
extraída de la mina y de un tamaño adecuado, es cargada y transportada de
forma eficiente y segura a la planta en trenes.
C. CHANCADO: A partir de la etapa de chancado primario y secundario se
obtiene un material mineralizado de un tamaño de 1,5 pulgadas, el que se
ordena en pilas de lixiviación.
D. MOLIENDA: Mediante molino se reducen las partículas del mineral, hasta
obtener un tamaño de 180 micrones. Con esto se forma una pulpa con agua y
reactivos que se llevan a la flotación.
E. FLOTACION: Se genera una espuma cuyas burbujas atrapan el cobre y
otros minerales sulfurados contenidos en la pulpa. Luego de varios ciclos, se
recolecta y se seca esta espuma para obtener el concentrado de cobre, que
continúa su purificación.
F. FUNDICION: Para poder separar el cobre de otros minerales e impurezas,
el concentrado de cobre seco se trata a altas temperaturas en hornos
especiales. Luego de varios procesos se obtiene el cobre refinado (RAF), el
que es moldeado en placas de 275 kilogramos de peso llamadas ánodos.
G. ELECTRO REFINACION: Los ánodos provenientes de la fundición se
llevan a celdas electrolíticas para su refinación. De este proceso se obtiene
catados de alta purezas.
H. CATADOS: Éstos son examinados cuidadosamente, seleccionados y
enzunchados, para su despacho. El cual se realiza por medio de trenes al
puerto de embarque.
2. DESCRIPCION DE LA GEOLOGIA Para comprender las circunstancias que generan los problemas tanto de hundibilidad
como de granulometría y que afectan de manera directa a la producción es necesario
conocer las características geológicas y geotécnicas predominantes en el sector de
interés.
2.1. LITOLOGIA PRESENTES EN EL SECTORLas principales unidades litológicas reconocidas en el sector Hw de la mina
Esmeralda corresponden a: Complejo Máfico El Teniente (CMET)(Ex andesitas de
la mina), Unidades de Pórfidos Félsicos (Pórfido Diorítico y Pórfido Latítico),
Unidades de Brechas (Complejo de Brechas Braden, Brechas Hidrotermales y
Brechas Ígneas). A continuación se realizara una breve descripción de cada una de
ellas.
- Complejo Máfico El Teniente (ex Andesitas de la Mina):
Bajo esta denominación se agrupa al tipo litológico de mayor presencia en mina
Esmeralda y que hospeda la mayor parte de la mineralización de cobre y
molibdeno.
Corresponden a tipos litológicos de difícil individualización macroscópica y que
incluyen gabro, diabasas y pórfidos basálticos que se han descrito regularmente
como “andesita”.
Microscópicamente corresponden a rocas de color oscuro debido a la intensa
alteración biotítica que la afecta. Presentan textura porfídica fina y afanítica.
Estas rocas están atravesadas por un denso enrejado polidireccional de vetillas
de cuarzo, de cuarzo-anhidrita y calcopirita con minerales subordinados en
distintas proporciones.
Hacia el oeste las rocas oscuras del CMET son cortadas por las unidades de
brechas correspondientes al Complejo de Brechas Braden. Hacia el este están
cortadas por la Tonalita (ex -Diorita Sewell).
- Pórfido Diorítico (ex Diorita)
Bajo esta denominación se agrupan una serie de cuerpos intrusivos y diques
menores alineados en una dirección norte-sur que presentan una gran extensión
vertical reconociéndose desde los niveles superiores TEN-4 hasta más abajo del
nivel Teniente-8. Es habitual que en el contacto con el Complejo Máfico El
Teniente (ex andesita) se generen brechas hidrotermales y/o brechas ígneas. Esta
corresponde a la litología problemática en el sector HW por sus condiciones
geotécnicas poco favorables para el caving.
- Pórfidos Latíticos.
Corresponden normalmente a cuerpos tabulares tipo filones de poca potencia (2
a 6m) los que cortan las rocas oscuras del CMET y a los Intrusivos Dioríticos y
la Tonalita.
Presentan textura porfídica con 60% de fenocristales de plagioclasa y biotita, y
ojos de cuarzo en una masa fundamental de cuarzo y feldespato. Constituyen
una unidad con una ley media de Cu inferior a 0,2% de Cu.
- Complejo de Brechas Braden.
Consiste en un complejo de brechas emplazado en la parte central del
yacimiento. Tiene la forma de un cono invertido con un diámetro de 1200[m] en
superficie y una continuidad reconocida en profundidad de 1800 [m].
La Brecha Braden se constituye de fragmentos redondeados a subredondeados,
polimícticos en una matriz de polvo de roca y cemento de sericita con
cantidades menores de turmalina, calcita y pirita.
- Brecha de Turmalina (ex Brecha Marginal de Turmalina)
Brecha de color gris oscuro compuesta por fragmentos angulosos y sub-
angulosos de composición principalmente andesítica. Los clastos presentan
grados variables de alteración cuarzo-sericita-clorita y se encuentran
cementados por turmalina y cuarzo, con cantidades menores de anhidrita,
carbonatos calcopirita y sulfosales de la serie tenantita tetrahedrita.
- Brecha de Clorita (ex Brecha Marginal de Clorita)
Se localiza entre las coordenadas 500N y 50N, en contacto con las rocas oscuras
del CMET. Corresponde a una franja irregular con un ancho que varía entre 5 y
30 [m].
Es una brecha que presenta una matriz de color verde. Está constituida por
fragmentos angulosos de “andesitas de la mina” de color negro, con formas
angulares a sub-angulares de tamaños centimétricos. La matriz está compuesta
principalmente por polvo de roca y clorita, y en menor cantidad sericita y
anhidrita. Además incluye sulfuros de cobre, entre los cuales predominan
calcopirita y bornita, y sulfuros de arsénico y antimonio.
- Brecha Ígnea (Brecha de Contacto)
Se ubican preferentemente en el contacto entre el Complejo Máfico El Teniente
y los distintos pórfidos que la instruyen.
Esta roca está formada por fragmentos sub-redondeados de intrusivo de color
blanco y por fragmentos semi-angulosos de andesita envueltos en una matriz
afanítica a porfírica de color negro. Los fragmentos de más fácil identificación
son los de diorita que alcanzan hasta 1 metro de diámetro.
De las litologías antes identificadas la que indica problemas e incide en la
decisión de aplicar o no forzamiento es el pórfido diorítico del sector oeste, el
cual además cuenta con alteraciónes de tipo hidrotermal tardía (AHT), con
rellenos duros de cuarzo anhidrita y bornita entre sus estructuras.
Este cuerpo no está afectado por un sistema de fallas, a diferencia de la zona de
diorita central, lo cual incide de manera directa en la hundibilidad del cuerpo
diorítico.
2.2. ALTERACION Y MINERALIZACIONEl yacimiento El Teniente se formó en un proceso continuo de alteración y
mineralización, en el que se han podido diferenciar cuatro etapas hipógenas
sobre impuestas: Tardimagmática, Hidrotermal principal, Hidrotermal Tardía e
Hidrotermal Póstuma. A estas etapas se sobre impone una alteración argílica
avanzada de origen supérgeno que oblitera los rasgos primarios de las rocas.
- Etapa Tardimagmática
Corresponde a la primera etapa de alteración-mineralización conocida en el
yacimiento. Se caracteriza por la coexistencia en equilibrio de la alteración
biotítica pervasiva y la presencia de un intenso enrejado de vetillas rellenas
principalmente por cuarzo, anhidrita y sulfuros. Su asociación mineralógica de
mena corresponde a calcopirita, pirita, bornita, molibdenita y magnetita, y su
asociación mineralógica de ganga corresponde a cuarzo, anhidrita, feldespato
potásico, biotita y clorita.
- Etapa Hidrotermal principal
Causada por la reacción de los fluidos tardimagmáticos con aguas meteóricas.
Esta etapa se sobre impone a la anterior. Se desarrolla a partir de vetillas que
generan halos de alteración de ancho variable, los cuales transforman la
mineralogía y textura tardimagmáticas. Su asociación mineralógica de mena
corresponde a calcopirita, pirita y molibdenita, y su asociación mineralógica de
ganga corresponde a cuarzo, sericita, clorita, anhidrita, y turmalina.
- Etapa Hidrotermal Tardía
Está relacionada con el emplazamiento del anillo de brecha de turmalina en
torno a la brecha Braden. Conocida como Brecha Marginal, se desarrolla a
través de halos de vetas y vetillas que se distribuyen en una franja concéntrica al
anillo de brechas. La mineralogía de alteración está compuesta por la asociación
cuarzo, turmalina, sericita, clorita, yeso y/o carbonatos y la metálica consiste en
calcopirita, bornita, pirita, molibdenita y tenentita/tetrahedrita.
2.3. ESTRUCTURAS GEOLOGICASEn el nivel de hundimiento de la mina Esmeralda se observan principalmente
dos dominios estructurales en el sector definido para el proyecto. Los dominios
estructurales presentes son los siguientes:
Dominio Estructural Nº1: Localizado en contacto con el Complejo de Brechas
Braden y al oeste del Dominio Estructural 12 (DE 12). Este dominio se
caracteriza por un patrón estructural de orientación preferencial N20º-30ºW.
Se emplaza en rocas pertenecientes al Complejo Máfico El Teniente en
Ambiente Hidrotermal Tardío (AHT), las que se encuentran intruídas por
cuerpos de Pórfido Diorítico y Brecha Ígnea. Las rocas oscuras presentan una
seudo-brechización a anhidrita que no alcanza a conformar una brecha de
anhidrita.
Las estructuras son vetillas HT y y vetillas HT falladas. Los rellenos
característicos corresponden a anhidrita-carbonatos-bornita-clorita. En general
estas presentan una disposición u orientación que es concéntrica al borde de la
Brecha Braden.
Dominio Estructural Nº2: Localizado al sur del cuerpo de diorita, el cual
presenta un patrón estructural N30º-70ºE, donde destaca la presencia de la falla
P.
2.4. HUNDIBILIDADLa hundibilidad es una medida usualmente cualitativa de la predisposición que
tiene un yacimiento a hundir (producir caving) bajo circunstancias particulares.
En la práctica minera el problema es predecir la geometría del hundimiento
(zona hundida) expresada como “radio hidráulico” (relación entre el
área/perímetro) que se requiere para iniciar el proceso de caving del macizo
rocoso dado un conjunto estimado de propiedades geotécnicas Rubio apuntes
MI58B).
Las propiedades geotécnicas corresponden a:
- Orientación de las estructuras, espaciamiento y persistencia.
- Estructuras mayores (ejemplo: fallas, diques)
- Esfuerzos in-situ y los esfuerzos inducidos por la excavación.
- Resistencia de las discontinuidades y del macizo rocoso.
- Geometría del hundimiento.
- Desconfinamiento, slot, o acondicionamiento del macizo rocoso.
Grafico N° 02.
La Superintendencia de Geología ha emitido el plano GL8-8376 de la zonación
de la hundibilidad relativa del yacimiento El Teniente. Esta zonación,asociada a
las características geológicas, define 5 niveles; Alta, Moderada, Baja-Moderada,
Baja, Muy Baja.
Los cuerpos de diorita en ambiente Hidrotermal Principal (HP), según los
antecedentes expuestos, tienen una respuesta menor a la hundibilidad que las
andesitas en el mismo ambiente. Este comportamiento también puede ocurrir en
los cuerpos de Diorita, pero en ambiente Hidrotermal Tardío. Entonces, se
podría esperar una disminución de su hundibilidad, de moderada (GL8-8376) a
una baja-moderada en la nueva actualización.
La experiencia de forzamiento en el sector Ten-4 Sur puso en evidencia una
importante interrogante respecto de la hundibilidad del sector de rocas
adyacentes a la brecha Braden, en la franja más cercana del ambiente HT.
Los antecedentes, algunos de ellos preliminares, son contradictorios:
- El fracturamiento medido en las galerías del sector Esmeralda preliminarmente
indica una baja intensidad en el sector oeste, muy cercano a la brecha Braden,
similar al bajo fracturamiento encontrado en el sector de posible forzamiento.
- La caracterización del stockwork de las andesitas del sector forzamiento
presenta propiedades favorables a la hundibilidad. El stockwork de las andesitas
HT de Esmeralda se puede considerar similar a la andesita hidrotermal tardío del
Teniente Sub-6. La caracterización de éste indica menos parámetros favorables
a la hundibilidad que los del sector forzamiento.
- Existen diversos antecedentes mineros del sector Oeste, como la actual
explotación del sector por la mina Esmeralda y la anterior explotación de la
Mina Teniente 4 Central, que indican presencia de mineral colgado (post
evaluación geomecánica TTE 4 sur).
- La justificación del proyecto forzamiento no está relacionado directamente con
una mala hundibilidad, sino más bien con mejorar la productividad del sector
(SPL - I – 053 – 2003).
En conclusión, el cuerpo diorítico asociado al sector de forzamiento presenta una
hundibilidad baja moderada, la cual corresponde a la tercera categoría más baja de
las usadas en El Teniente. Además, existe una gran interrogante respecto de las
rocas adyacentes a la pipa de brechas Braden, las cuales históricamente han tenido
problemas respecto de su hundibilidad.
2.5. CARACTERISTICAS GEOTECNICAS DEL MACIZO ROCOSOPara llevar a cabo un análisis de las condiciones del macizo es necesario
conocer los parámetros geotécnicos relevantes. La tabla Nº2.1 muestra un
resumen con las principales propiedades de la roca intacta para los distintos
tipos litológicos presentes en el sector a forzar, los cuales son: CMET, Brecha
de Anhidrita, Brecha Ígnea y Pórfido Diorítico.
ESFUERZOS
El estado tensional in situ en el sector Oeste de mina Esmeralda queda definido
por lo presentado en Tabla (SGL-I-050-2005).
SUBSIDENCIA
Según Antonio Bello (1995 ver 1) “Se conoce por subsidencia el fenómeno de
asentamiento asociado a la construcción de excavaciones subterráneas, aunque
en el mismo suelen verse involucrados diversos efectos. Su importancia radica
en los efectos que puede producir en los edificios, construcciones o servicios en
niveles superiores o la superficie”. Este punto es de gran importancia en el
análisis de métodos de explotación por hundimiento, pues se debe recordar que
El Teniente corresponde a una mina con diferentes niveles de producción a
diferentes cotas, lo cual obliga a estudiar la incidencia de la extracción de un
nivel en relación con los que se ubican más arriba.
Los niveles que se verían más afectados por la subsidencia corresponden a TTE.
Sub-4 y TTE.-5 (detalles en anexo A1 ). Ambos son los más cercanos a la zona
de producción de mina Esmeralda y se encuentran sobre el layout de ésta. Por lo
tanto, a medida que avance el frente de la mina, así también avanzará la
subsidencia en sectores superiores. Los ángulos de subsidencia de cada uno de
los sectores productivos de El Teniente se presentan en la siguiente tabla (SGM-
109/2008):
3. RESERVAS, VIDA DE LA MINA, PRODUCCION ANUAL
3.1. RESERVAS.- Reservas: 2.434 Mt
- Área: 2.478.400 m2
- Ley Cu media: 0,844% (In situ)
- Ley Mo media: 0,020% (In situ)
- Cobre Fino 20.055 Ktmf
3.2. VIDA DE LA MINA
3.3. PRODUCCION ANUAL
4. DIMENSIONAMIENTO
- Rampa de conexión mina actual con NNM, (3km; 5mx5m).
- Plataformas de inicio de Túneles (1.308.000 m3).
- Camino de Acceso desde Maitenes hasta NNM (17 km aprox.).
- Túneles de Acceso para personal y correa de transporte de mineral.
- Sala de Chancado con capacidad de 60.000 tpd.
- Correa desde chancado a planta concentradora (180 ktpd)
- Adits de ventilación inyección y extracción.
- Desarrollos de preproducción.
4.1. DIMENSIONAMIENTO DE EQUIPOSTUNEL DE ACCESO
- 2 Túneles de 8,9 Km de longitud, sección de 9,4m de diámetro, pendiente 2,0%
aprox.
PANEL CAVING, MANEJO DE MATERIALES
4.2. SUSTENTO GEOMECANICO EN EL DIMENSIONAMIENTO
4.2.1. PREDICCIÓN EMPÍRICA DEL STRAINBURST Y SQUEEZING EN GALERÍAS PROFUNDAS
4.2.1.1. INTRODUCCION.- Los Túneles y Galerías Profundas presentan unas características
geotécnicas especiales, que condicionan tanto las técnicas de soporte
como los métodos constructivos a emplear para su excavación.
- Los comportamientos geotécnicos que los hacen singulares se derivan de
los altos niveles tensionales desarrollados en profundidad.
- Cuando las litologías excavadas son rígidas y competentes suelen
desarrollarse mecanismos de rotura frágil, que se traduce en el desarrollo
de lajado de la roca (spalling), y en los casos más severos provocan la
aparición de fenómenos súbitos de estallido de roca (rockburst).
- Cuando el terreno es de mala calidad (GSI < 40), unido a la aparición de
determinada mineralogía en las rocas (arcillas, micas, grafito, etc.), se
pueden desarrollar mecanismos de rotura dúctil, con fuertes
deformaciones y empujes, en un comportamiento geotécnico
denominado internacionalmente squeezing
4.2.1.2. ROCKBURST.Según el mecanismo que desencadena la aparición del fenómeno, podemos
clasificarlo en dos tipologías generales (Kaiser, 1999):
a. Sísmicamente inducido: consiste en la proyección de bloques existentes,
por efecto de algún evento sísmico remoto.
b. Tensional (Strainburst): se origina por acumulación de energía
deformacional en zonas con elevado nivel de tensión. El mecanismo es
“autoiniciado”, ya que el fenómeno lo desencadena el reajuste tensional
producido tras la excavación. Produce en la roca el citado efecto de
lajado. Este mecanismo es el más habitual, y el que normalmente cita la
literatura técnica. En esta ponencia hablaremos de este mecanismo.
4.2.1.3. STRAINBURSTPara que un macizo rocoso pueda presentar este comportamiento, deben
concurrir simultáneamente las siguientes circunstancias:
- Que la roca sea capaz de acumular suficiente energía deformacional, lo
cual generalmente implica que el macizo posea determinadas
propiedades mecánicas.
- Que el nivel tensional sea elevado.
- Que el macizo rocoso no se encuentre muy fracturado, ya que la
fracturación disipa las tensiones y reduce la acumulación de energía.
PROFUNDIDAD DEL LAJADO (Kaiser 2000):
Donde
df = Espesor de la roca lajada
r = Radio del túnel
εmax = Tensión circunferencial máxima
σc = Resistencia a Compresión Uniaxial de la roca obtenida en laboratorio
De acuerdo a la magnitud del lajado, puede valorase la severidad del
fenómeno, de acuerdo a la siguiente tabulación:
4.2.1.4. CRITERIO DE LA ENERGÍA DE DEFORMACIÓN ELÁSTICAEste criterio fue establecido por Kwasniewski (1994) y sus colaboradores en
Polonia. Estos autores tabulan el riesgo de estallido de roca en base a energía
potencial de deformación elástica, la ecuación que denominan
abreviadamente PES, y cuyo valor es:
Donde:
PES = Energía Potencial de Deformación Elástica de la roca (kJ/m3)
σc = Resistencia a Compresión Uniaxial de la roca obtenida en laboratorio
(MPa)
Es = Módulo de Young de la roca obtenido en laboratorio (GPa)
4.2.1.5. CRITERIO DE LA TENSIÓN TANGENCIAL
Este criterio, debido a Wang (1998), considera tanto el estado tensional del
macizo rocoso como las propiedades mecánicas de las rocas, y constituye
una evolución del Criterio de Hoek de 1980. Este autor calcula el valor Ts ,
expresado como:
Donde:
σθ = Tensión tangencial en la roca ubicada en la periferia de la excavación
σc = Resistencia a compresión uniaxial de la roca del macizo rocoso
Donde:
γ = Peso Específico de la roca
Z = Cobertera de terreno
4.2.1.6. INFLUENCIA DE LA FRACTURACIÓN SOBRE EL ESTALLIDO DE ROCA
4.2.1.7. SQUEEZING.
CRITERIO DE GOEL
Sin Squeezing:
H < 275 · Q · 0,33 • B – 0,1
Squeezing Ligero:
275 · Q · 0,33 · B – 0,1 < H < 450 · Q · 0,33 · B – 0,1
Squeezing Moderado:
450 · Q · 0,33 · B – 0,1 < H < 630 · Q · 0,33 · B – 0,1
Squeezing Severo:
630 · Q · 0,33 · B – 0,1 < H
Donde:
H = Recubrimiento de la galería
Q = Indice de Barton
B = Anchura de la galería
CRITERIO DE BARLA
Este autor ha propuesto un criterio muy útil y sencillo de aplicar para la
estimación de las condiciones de squeezing, que está basado en el cálculo
del ratio:
Donde:
σcmass = Resistencia a compresión del macizo rocoso
γ = Peso específico de la roca suprayacente
Z = Cobertera de terreno sobre el túnel
CRITERIO DE HOEK & MARINOS
Estos autores estiman el grado de squeezing mediante la obtención del ratio
propuesto por Barla (1995):
Donde:
σcmass = Resistencia a compresión del macizo rocoso
p0 = Tensión in situ
σc = Resistencia a compresión simple de la matriz rocosa
mi = Constante del Criterio de Rotura de Hoek & Brown
GSI = Geological Strength Index del macizo rocoso del túnel
γ = Peso específico de la roca del recubrimiento del túnel
Z = Recubrimiento del túnel
Este criterio propone una expresión para estimar la convergencia ε(%)
generada en el túnel, como porcentaje del diámetro total del mismo:
4.2.1.8. APLICACIÓN A LA MINA TENIENTE
5. DETERMINAR TIEMPOS DE OPERACIÓNPreparación mina subterránea permite la incorporación de área, dejando el mineral
disponible para extraerlo, en este sentido juega un papel fundamental para el inicio
y el crecimiento de la operación de un sector determinado, cumplir con los
proyectos de preparación minera asegura la continuidad operacional de los procesos
de extracción de mineral (Music, 2007).
Por lo general los proyectos de preparación de minas, siguen un esquema de
construcción de infraestructura que define una serie de obras principales. Para la
construcción de esta infraestructura se deben habilitar instalaciones provisorias
como por ejemplo oficinas, bodegas y talleres que permitan la correcta supervisión,
operación y mantención de los trabajos involucrados.
5.1. DESARROLLO HORIZONTALTécnicamente, los Desarrollos corresponden a excavaciones en roca y en la mina El
Teniente, la tecnología usada es perforación y tronadura (Arce, 2002). La
perforación para los desarrollos en los niveles principales se realiza con jumbos de 2
brazos, los cuales están equipados con un brazo telescópico para la perforación de
los pernos. Para la fortificación con cables, se utiliza jumbo de un brazo equipado
con una mordaza.
El carguío de la frente se realiza con cargadores de anfo de 50 kg. de capacidad y
para el accionamiento de los cargadores, se utilizan compresores eléctricos. La
acuñadura de las diferentes frentes se realiza en forma manual, desde un elevador
hidráulico el cual cuenta con una jaula protectora, Como una medida de seguridad,
los desarrollos se deben llevar con fortificación completa a la frente.
Para la perforación de los pernos se utilizan los mismos jumbos utilizados en la
perforación de la frente, con su brazo telescópico. Con el mismo jumbo se perfora la
frente para la instalación de pernos tipo split set4 o pernos de seguridad de la frente.
La instalación de pernos se realiza desde un elevador hidráulico, el cual cuenta con
una jaula protectora. La inyección de la lechada se realiza con máquina de
accionamiento eléctrico.
Para la instalación de la malla de fortificación, se utiliza la misma plataforma,
acuñando previamente la zona donde se instalará la malla. Esta malla se coloca
separada de las cajas y techo por medio de separadores. Se fija a la galería por
medio de los pernos y tacos de sujeción del tipo hilti.
Una vez terminada la colocación de la malla, se procede a la proyección de
Shotcrete, que debe ser proyectado o lanzado con equipo robotizado con compresor
a bordo.
Para la extracción de marina se utiliza cargador o pala LHD, tipo Scoop, de 10
toneladas, dependiendo del nivel o de las dimensiones de las galerías se puede
combinar el acarreo de marina con camiones tipo dumper de 10 toneladas de
capacidad.
5.2. DESARROLLO VERTICALSegún las ubicaciones de los desarrollos verticales y los diámetros de perforación,
en la mina El Teniente se utilizan 2 sistemas, uno es la perforación Raise Borer y el
otro corresponde al Sistema Blind Hole.
Sistema Raise Borer
El método Constructivo Raise Borer, consiste principalmente en la utilización de
una máquina electrohidráulica en la cual la rotación se logra a través de un motor
eléctrico y el empuje del equipo se realiza a través de bombas hidráulicas que
accionan cilindros hidráulicos (Autio, 1996).
Básicamente la operación consiste en perforar, descendiendo, un tiro piloto desde
una superficie superior, donde se instala el equipo, hasta un nivel inferior.
Posteriormente se conecta en el nivel inferior el escariador el cual actúa en ascenso,
excavando por corte y cizalle, la chimenea, al diámetro deseado.
Dependiendo de las características del equipo el motor eléctrico puede ser de 150
HP a 500 HP, este rango de potencias irá directamente en relación con el diámetro
final de escariado y la longitud del pique o chimenea.
En este método de excavación de chimeneas se necesitará contar con dos superficies
de trabajo: Al inicio de la excavación, en la parte superior y al final de la
excavación en la parte inferior. Es decir el método será aplicable para excavaciones
en interior de la mina entre dos galerías o desde superficie a una galería ubicada al
interior de la mina.
Para el barrido de los detritus con agua, es necesario contar con un sistema de
piscinas (2) de unos 15 m3 que permitirá la decantación de los detritus evacuados y
la recirculación del agua a las labores de perforación. Se estima una pérdida de agua
de alrededor de 1.000 litros por día de perforación.
Para el caso donde el macizo rocoso no es competente o la roca es de mala calidad,
es necesario cementar (solución de hormigón masa) el tiro piloto y perforar
nuevamente el tramo con problemas estructurales, con el fin de dar estabilidad al
tiro piloto.
Los rendimientos están directamente relacionados con la calidad del macizo por lo
que los antecedentes de rendimientos son referenciales y suponen una situación
ideal sin interferencias.
- Piloto de 13 3/4” : 10 a 12 metros por día
- Escariado a 3,0 metros : 4 a 6 metros por día
Las experiencias tomadas de las empresas que utilizan este línea de equipos, indica
que éste tipo de tiros pilotos tienen una deflexión máxima del 2 %, considerando
que se perfora en roca razonablemente homogénea y no en zonas de rellenos, fallas
o cavidades. En estos últimos casos no se puede asegurar una deflexión inferior a la
indicada anteriormente.
5.3. SISTEMA BLIND HOLEEl método de construcción de chimeneas Blind Hole, consiste en la utilización de
una máquina electrohidráulica para las excavación de chimeneas en forma
ascendente (Autio, 1996).
En esta metodología el equipo se instala en el nivel inferior y la operación consiste
en perforar el tiro guía 60 centímetros adelantado al escariador, que va excavando a
sección completa, posteriormente, en forma solidaria. El material excavado cae por
gravedad al nivel de la máquina y será guiado por un colector para prevenir riesgos.
El empuje se obtiene de los sistemas hidráulicos de bombas de alta presión y la
rotación de un motor eléctrico de 250 HP, para el caso del equipo Robbins 52-R,el
equipo más común para la calidad de la roca en la mina El Teniente, que va con la
transmisión inmediatamente bajo el escariador.
Para alcanzar la altura de excavación se adicionan en el cuerpo de la máquina, a
nivel de piso barras especiales, estabilizadas, que permiten ir avanzando en altura
con el desarrollo de la chimenea. La autonomía del método, en este tipo de equipos,
es de hasta 100 metros de altura. Los equipos disponibles en Chile son para
diámetros de 0,7 y 1,5 mts.
5.4. BLINDAJE DE PIQUESEsta actividad, corresponde a una obra complementaria a la perforación o
construcción de piques, para esta actividad se utiliza la misma infraestructura
utilizada para el desquinche del pique. Se realiza limpieza alrededor del pique con el
objetivo de evitar caídas de materiales al pique. Se debe realizar un tapado sobre el
punto de vaciado que debe ser movible con el fin de sacarlo cada vez que ingrese
anillos metálicos, pero una vez colocado éste tapado debe quedar hermético para
evitar caídas de materiales al interior del pique, solo tendrá la escotilla de acceso
por escalera la cual debe sobresalir mínimo 0.80 mts.
En el piso del pique se deben instalar dos guías con cañerías de 2" o 4" paralelas
entre si con separadores de 2" de diámetro para bajar los anillos hasta postura en
interior del pique, con el objeto de no exponer al personal a cargas suspendidas.
Para acceder al pique se utilizan escalas metálicas confeccionadas con cañería de un
diámetro de 1 1/2" de 2 mm. Cada escala se bajará en forma independiente, una vez
que este abajo se procederá a bajar una persona para que la fije con la otra escala. El
operario que realice esta operación en todo momento debe estar amarrado con la
cola de seguridad.
Los anillos se preparan en la zona adyacente al brocal del pique, se perfora plancha
de cilindro para poner grillete de 3/4" y estrobo de diámetro 5/8" para enganchar
cable del huinche y tecle tipo Tirford, además se le sueldan planchas escuadras para
construir plataforma en interior del anillo para avance de blindaje. Se debe tener
presente que el seguro del gancho del tecle tipo Tirford debe encontrarse en buenas
condiciones. Para introducir los anillos al interior del pique se enganchará la piola
del huinche a estrobos además, se amarrará con dos cables o cordeles resistentes
(polipropileno) para mantener cilindro al centro del brocal, se afirmará con el tecle
tipo tirford para evitar que cuando lo levante el huinche no se desplace bruscamente
al centro del brocal.
Por medio de maniobras del huinche, tecle y cuerdas maniobrados por operarios se
baja cilindro hasta dejarlo posicionado en las guías de cañería para deslizarlo hasta
interior del pique y postura deseada.
Una vez que el cilindro se encuentre en interior del pique y en la posición deseada,
deben bajar operarios a darle la ubicación definitiva al anillo. El anillo se apoyará
en las patas mineras que se colocan antes de bajar el anillo y son las que sostienen el
anillo en su cota respectiva. El personal que se encuentra en interior del pique debe
dar la posición definitiva de acuerdo a ejes topográficos por intermedio del huinche,
tecles y gatas. Posicionado el anillo correctamente se procede a bloquearlo.
Luego comienza la faena de hormigonado que se efectúa una vez que se hayan
montado 2 líneas de anillos completos en cada etapa de 2 mts.
Para el hormigonado del pique se utilizan tuberías de tal forma de evitar la
disgregación del hormigón colocando curva y contracurva en tramos de alrededor
de 6 mts.
5.5. OBRAS CIVILESLos Obras Civiles están dadas básicamente por la ejecución de trabajos de
Hormigón, sea este armado o simple, las principales obras de civiles corresponden a
los Puntos de Extracción, Muros de Confinamiento, Carpetas de Rodado y obras
anexas.
5.6. CONSTRUCCIÓN DE PUNTOS DE EXTRACCIÓN La primera etapa de la construcción de un punto de extracción es la fortificación de
la visera, por lo que se procede a la instalación de los cables con los cuales se
fortificará esta zona. Para que se pueda realizar en forma completa esta actividad, se
deberá contar con la zanja conectada5. Esta actividad considera la utilización de un
jumbo de 1 brazo, el cual está equipado con una mordaza hidráulica, la cual sujeta
las barras al momento de cambio de barras. Para la instalación de los cables de la
visera, se debe contar con un equipo manipulador telescópico equipado con una
plataforma, además de una lechadora6 de accionamiento eléctrico. Los cables deben
ser tensionados posteriormente con equipo tensor hidráulico. Una vez concluida la
fortificación con cable se iniciará la instalación de los pernos de anclaje de la
armadura.
Para la instalación de la armadura se utiliza un carro de moldaje tipo Peri o Layher.
Para obtener el rendimiento requerido se debe contar con cuantos carros como
sectores o posturas a ejecutar.
Para la construcción del punto de extracción, esta se inicia con el montaje de la
armadura, luego se procede a la colocación del moldaje para finamente hormigonar
los puntos de extracción evitando que queden cavidades producto de un mal
hormigonado. Para impulsar el hormigón se utiliza bomba de hormigón de
accionamiento eléctrico.
5.7. CONSTRUCCIÓN DE CARPETAS DE RODADOPara la construcción de las Carpetas de Rodado, se realiza el levantamiento
topográfico correspondiente, escarpe y limpieza de piso (a roca viva) soplada y
lavada, y colocación del Hormigón de Relleno (emplantillado) a cota -1,00 de la
gradiente.
Conseguido el relleno se procede a la colocación de la Carpeta respetando las
pendientes de proyecto. El hormigón a emplear es de 700 kgf/cm2 (tipo H-70 Mpa),
colocándose en tramos de 3 metros alternados se realizará la compactación de este
hormigón con vibradores de inmersión, pasando el periodo de fragüe unas 24 horas
se realizará u corte longitudinal (junta de contracción) para evitar la fisuras en las
carpetas.
5.8. CONSTRUCCION DE MUROS DE CONFINAMIENTOLos muros de confinamiento, corresponden a los elementos de la fortificación
definitiva en galerías de niveles de producción. Estos elementos estructurales,
además cumplen una función de ordenamiento de las cajas logrando una geometría
estricta que facilita la operación por parte del conductor de una pala o scoop.
La primera actividad que se realiza en la zona donde se instalaran los muros de
confinamiento en un levantamiento topográfico con la finalidad de determinar si se
requieren desquinches.
Realizado el levantamiento y ejecutado los desquinches si son necesarios, se
continua con la perforación para cables y para pernos de anclajes de soporte de
armaduras. Para esta actividad se utiliza el mismo jumbo utilizado para la
fortificación de las viseras de los puntos de extracción. Luego se continua con la
instalación de cables y de los pernos de anclaje de soporte de armadura, para
posteriormente con la instalación de la armadura misma y con el moldaje necesario
en toda la extensión del muro.
El hormigón debe ser instalado con una bomba de hormigón. Para el vibrado de
hormigón se utilizan vibradores de inmersión eléctricos.
6. PLAN DE PREPARACION, DESARROLLO Y EXPLOTACION
6.1. MINERIA SEMICONTINUA- Introducción equipos chancador bajo perfil eliminación martillos.
- Aumenta rendimiento y mejora granulometría.
- Permite uso de correas transportadoras en transporte principal.
6.2. MINERIA CONTINUA- Proceso Minero como flujo continuo y permanente.
- Altamente mecanizado y automatizado.
- Aprovechar recursos invertidos, equipamiento e infraestructuras.
6.3. EQUIPOS DE REDUCCION SECUNDARIADescolgador zanjas de producción y reductor de bolones
- Equipo reemplaza modo actual de descolgadura (manual) y “cachorreo”
de bolones.
- Mejora rendimientos y baja índices de riesgos [ optimiza proceso de
reducción secundaria.
6.4. DESARROLLO RAPIDO DE GALERIAS
Se entenderá por Desarrollo Rápido a la optimización de procesos y
subprocesos que forman parte del ciclo de desarrollo, incorporando
tecnología y gestionando el proceso a partir de sus recursos principales,
es decir, recursos humanos, maquinas-equipos y materiales.
Este capítulo, tiene como objetivo desarrollar una prueba industrial que
involucra la optimización de las operaciones unitarias más incidentes
mejorando además el diseño de avance existente8.
Esta prueba se realizará según lo indicado en la metodología, en el Nivel
de Hundimiento de la Mina Pilar Norte entre las calles 8 HW y C-11,
entre el socavón slot y el acceso 3.
Para la determinación de ésta pruebas se realizara en etapas coincidiendo
con los turnos de trabajo establecidos en el sistema 10x5 con 3 grupos de
trabajadores según los requerimientos de la cuadrilla de trabajo tipo.
Cada una de estas etapas tendrá una duración de 10 días corridos de
trabajo y en la primera etapa se procederá a ejecutar los trabajos con la
metodología actual y vigente sobre las mismas calles definidas en el
diseño, de tal manera de generar una buena comparación entre los ciclos
de trabajo.
Para la determinación del mejor diagrama, se utilizara la calle 8 Hw en
forma continua de tal manera de asegurar las mismas condiciones. La
prueba eliminará disparos con sobreexcavaciones superiores al 15% por
errores en la inclinación o paralelismo.
Por lo general, no se realizarán grandes cambios en el diagrama de
disparo, debido a la restricción de la sección, pero se pretende disminuir
los tiros aumentando el diámetro de perforación de 43 mm. a 51mm. La
idea final es generar un diseño incorporando 1 tiro hueco adicional de tal
manera de obtener 3 tiros de 102 mm. Según los cálculos teóricos, el
factor de carga de 2,1 kg/m3 en la sección de 4,2 x 4,1 m arrojara mayor
volumen a remover.
A continuación se presenta el diagrama de disparo actual en las frentes
del nivel de hundimiento en la Mina Pilar Norte, mina en donde se
materializan las pruebas industriales. Este diagrama no considera la
optimización en sus largos de perforación ni largos efectivos, los cuales
serán propuestos en un nuevo diseño o diagrama de disparo.
Long. Perforación = 3,8 Mts
Area Promedio = 15,33 m2
Vol. Excavado = 58,25 m3
Cant. Perforación = 54 diam. 45mm
+ 2diam. 110mm.
Explosivo a utilizar = Tronex 160 Un.
ANFO 4 sacos x 22 Kg.
Softron 90 Un.
Tronex 1 1/8 x 8" = 23.76 Kg
Softron 11/16"x20" = 13.65 Kg
Anfo = 88 Kg.
Total 125.41 Kg
Factor de Carga = 2.15 Kg/m3
7. COSTOS DE PRODUCCION.El proceso de preparación minera implica la gestión de todas las actividades de
desarrollo y construcción de infraestructuras mineras, mecánicas, eléctricas e
instrumentación, utilizada para incorporar un área tal que permita dar continuidad al
proceso de explotación. Su financiamiento es a través de un presupuesto operacional
que se difiere en una cuota de amortización anual y que representa el 27% del gasto
anual del presupuesto de operaciones.
Al valorizar la actividad a realizar en el próximo quinquenio, los resultados arrojan
que la inversión más importante en obras de preparación minera estará en los
Desarrollos Horizontales, la construcción de Puntos de Extracción y los muros de
confinamiento, ver figura II-17. Estas obras representan el 71% de la inversión que
se realizará en los próximos 5 años, con más de MUSD$480.
8. BIBLIOGRAFIA- Diseño Óptimo De Experimentos Para Estimar El Campo De Esfuerzos
En El Macizo Rocoso En Torno Al Frente De Avance De Una Cavidad
Minera. Saavedra Luis (2008)
- Optimización De Los Procesos De Desarrollo Y Construcción En
Minería De Block Caving Caso Estudio Mina El Teniente Codelco
Chile. Camhi Jorge (2007).
- Proyecto Nuevo Nivel Mina División El Teniente. CODELCO (2010)
- EL TENIENTE Minería del Futuro. CODELCO
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