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Fundada en 1962

SOC

IEDA

D GEOLOGICA DE CH

ILE

la serena octubre 2015

Caracterización granulométrica y mineralógica del material con potencial de generar barro en los sectores productivos de mina El Teniente María Paz Sepúlveda*1, Roberto González2 & Úrsula Kelm1,3 1Universidad de Concepción, 2División El Teniente Codelco, 3Instituto de Geología Económica Aplicada (GEA), Universidad de Concepción, Concepción. * mariapazsepulvedasilva@gmail.com Resumen. Los eventos de flujo de barro son ocasionadores de graves daños, pudiendo llegar a causar pérdidas fatales como la ocurrida el año 2007 en Regimiento, mina El Teniente. En consecuencia en El Teniente se registra periódicamente tanto la granulometría como la humedad observada en los puntos de extracción, ingresando estos parámetros a una matriz de riesgo. La aplicación de esta matriz tiene como medida de control la extracción controlada o incluso el cierre de puntos que aún contienen reservas. Se han realizados varios trabajos relacionados al problema, sin embargo hasta ahora no existía una caracterización rigurosa del material sólido formador de barro y de granulometría inferior a 5 cm. Debido a lo anterior este material fue sometido a procesos de secado, ensayos de plasticidad, de granulometría laser y difracción de rayos X en roca total y en la fracción arcilla. Los resultados presentan diferencias tanto en el contenido arcilloso como en la plasticidad, entregando indicios de que la plasticidad no es solo función de la granulometría sino también de la mineralogía; por lo cual se sugiere revisar la matriz de criticidad, ya que la retención de agua de material formador de barro depende de la presencia de arcillas expansivas. Palabras Claves: minería subterránea, puntos de

extracción, flujos de barro, arcillas expansivas, fracción arcilla, plasticidad.

1. Introducción

Dentro de la historia de la mina El Teniente se encuentran una serie de eventos de flujos de barro. El último de ellos grave y que cobró la vida de un operador, ocurrió en el año 2007, en el sector de Regimiento, donde el operador falleció por asfixia debido a que su equipo quedó atrapado bajo el lodo. En la actualidad en la mina El Teniente se monitorean los puntos de extracción en los niveles de producción, haciendo un seguimiento tanto a la granulometría como a la humedad presente (elementos formadores de barro). También se ha definido una matriz de peligro, Becerra (2011), que según los parámetros granulométricos y de humedad estima el riesgo de la ocurrencia de un flujo de barro en los puntos de extracción ubicados en los niveles productivos. Sin embargo la aplicación de este método de control implica el cierre de

puntos que aún contienen reservas. Debido a esto El Teniente ha realizado trabajos de caracterización geotécnica y análisis de algunos de los principales sectores productivos que presentan esta problemática (Basaure (2014), Navia (2015) & Lara (2015)). Basado en el hecho de que deben coexistir 4 elementos para que se desarrolle el fenómeno de flujo de barro en la minería subterránea: (1) la presencia de agua, (2) la ocurrencia de una perturbación de la mezcla, (3) un punto de descarga por donde pueda fluir el material y (4) la presencia de material con potencial de formar barro (Butcher, 2000), es que se desea caracterizar el material sólido menor a 5 cm con potencial de generar barro en los principales niveles de producción de la División El Teniente. 2. Metodología & Muestreo Se realizaron ensayos de suelos (resistencia en seco, ensayo de sacudimiento y ensayo de amasado) y límites de Atterberg para estudiar el comportamiento plástico del material. Además se hicieron análisis granulométricos de la fracción fina de las muestras (<1,65 mm) con el método de difracción laser. Para estudiar la composición del material se usó difracción de rayos X en roca total y difracción de rayos X en la fracción arcilla (<0,002 mm). Se recolectó un total de 64 muestras de 9 kilos cada una y repartidas entre los sectores Diablo Regimiento, Reservas Norte (RENO), Sur Andes Pipa SUAPI y Panel 1 Esmeralda. Estas fueron primero secadas a temperatura ambiente y posteriormente se tamizaron, utilizando harneros con aberturas de malla de 1, ¾ y ½ pulgadas además de mallas Tyler Nº 4 y 10 para el pasante. 3. Resultados Sur Andes Pipa tiene una granulometría gruesa respecto a los demás sectores, con un p (80) entre 1,75 cm y 3 cm. Su concentración de material tamaño arcilla está entre 1% y 3%. No obstante la plasticidad promedio de sus muestras es el más alto de los 4 sectores estudiados.

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Los principales minerales presentes en la fracción fina son cuarzo, feldespato potásico, plagioclasa, moscovita, clorita, illita, pirita y yeso, mientras que en la fracción arcilla se encontraron arcillas expansivas en todas las muestras.

Figura 2: diagramas de caja del p(80) granulométrico para cada mina. Las muestras de Panel Esmeralda tienen una granulometría entre 1 y 1,6 cm. Su concentración de fracción arcilla está entre 4 y 6,2%. El promedio de plasticidad de sus muestras es el más bajo respecto a los otros sectores estudiados. Su composición consta de, además de los minerales anteriores, la presencia de magnetita, sin embargo en la fracción arcilla solo se detectó la presencia de arcillas expansivas en el 40% de las muestras y en proporciones bajas.

Figura 3: diagramas de caja de las minas para la fracción arcilla presente en las muestras. Diablo Regimiento y Reservas Norte presentan mayor dispersión en la granulometría (p(80)) de sus muestras y aúnque el tamaño de sus muestras son más similares entre sí que con SUAPI y PANEL 1. Diablo Regimiento contiene tanto el valor mínimo como el máximo de las 64 muestras para el p(80) granulométrico: 0,75 cm y 3,2 cm respectivamente. La concentración de fracción arcilla más alta también la presenta una muestra de Diablo Regimiento (8,6%) y los valores más bajos están presentes tanto en

RENO como en Diablo Regimiento, alrededor del 1%. Por otro lado la presencia de arcillas expansivas se observa en ambos sectores, pero no en todas sus muestras. En Reservas Norte se observó proporciones elevadas de molibdenita cristalina en la fracción < 0,002 mm observada en la mayoría de sus muestras. Esto no se observó en las 3 minas restantes. La relación entre la plasticidad y el contenido del material tamaño arcilla es directa para las muestras de SUAPI, sector que contiene proporciones similares de arcillas expansivas (esmectita) en sus muestras. No obstante en los sectores de RENO y Diablo Regimiento existen muestras que escapan a esta relación ya que su plasticidad es elevada para la escasa cantidad de material tamaño arcilla; y por otro lado algunas muestras poseen una plasticidad baja siendo que sus contenidos de fracción <0,002 mm (tamaño arcilla) es alta en relación al resto de las muestras. 4. Conclusiones La plasticidad del material en Reservas Norte y Diablo Regimiento no es función únicamente de la granulometría, sino también de la mineralogía presente en la fracción arcilla (arcillas expansivas). Por otro lado el sector de SUAPI a pesar de contener un escaso porcentaje de material tamaño arcilla (entre un 1% a 3,1% del total de la muestra), su plasticidad promedio es la más alta entre los sectores muestreados. Esto se condice con el hecho de que en la fracción arcillosa de todas sus muestras tiene las mayores proporciones de arcillas expansivas de las 64 muestras. 5. Recomendaciones Tomando en cuenta los resultados granulométricos y en especial los resultados de arcillas expansivas (esmectitas) en la fracción tamaño arcilla, se sugiere revisar la matriz de criticidad modificando los límites críticos de humedad para los distintos sectores. Esto se respalda con el hecho de que la capacidad de retención de agua del material formador de barro depende en gran medida de la presencia o ausencia de arcillas expansivas. Agradecimientos Quiero agradecer al Instituto de Geología Económica Aplicada de la Universidad de Concepción (GEA) por brindarme el apoyo teórico y las instalaciones de sus laboratorios para desarrollar este trabajo. Agradezco el apoyo entregado por cada uno de los profesionales del equipo de geología de mina el Teniente y a su superintendente Felipe Celhay. También deseo destacar la colaboración de los geólogos de control producción de mina el Teniente Olivia Mejías, Eduardo Diez y Manuel

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Salazar, quienes me facilitaron el proceso de muestreo y me aportaron datos productivos fundamentales para la ejecución del proyecto. Finalmente agradezco la oportunidad que me dio CODELCO, división El Teniente, para desarrollar este tema de investigación. Referencias Basaure, K. 2014. Caracterización Geotécnica de Mineral Saturado

de Mina Diablo Regimiento, Codelco, División el Teniente. Memoria de Título (Inédito), Universidad de Chile, Departamento de Ingeniería de Minas: 132 pp.

Becerra, C. 2011. Controlling drawpoints prone to pumping, El Teniente Mine. s.l., s.n.

Butcher, R., Joughin, W. & Stacey, T. R., 2000. A Booklet on

methods of combating mudrushes in diamond and base metal mines. Simrac.

Navia, I. 2015. Análisis del ingreso de agua-barro al sector Diablo Regimiento, División el Teniente, Codelco. Memoria de Título (Inédito), Universidad de Chile, Departamento de Ingeniería de Minas: 132 pp.

Lara, N. 2015. Análisis Histórico De Las Variables Operacionales

Asociadas Al Ingreso De Agua/Barro En El Sector Reservas Norte, División El Teniente, Codelco. Memoria de Título (Inédito), Universidad de Chile, Departamento de Ingeniería de Minas: 91 pp.

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Figura 1: Mapa con la distribución de las muestras y sus respectivos resultados de semicuantificación de la fracción arcilla.

Pipa Pipa

Sur Andes Pipa Reservas

Norte

Panel 1 Esmeralda

Diablo Regimiento