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