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MINADO PROFUNDO: problemas y soluciones -
Caso Mina Yauliyacu
Expositor: Jaime Tapia Aguirre Geomecánico Corporativo
En el Perú aún no se tiene Normado cuando
una mina debe ser considerada Mina
Profunda. Países como Australia, Canadá y
Sudáfrica tienen normados en base a su
realidad geológica cuando deban ser
consideradas profundas, con Normativas y
Legislaciones de control diferentes para sus
operaciones.
Consideraciones para el Minado Profundo
La minería subterránea tiene diferentes connotaciones en diferentes países. Las siguientes son
las minas más profundas actualmente en operación, todas ellas con problemas similares.
Nombre Mina Compañía Localización Mineral
Profundidad de
producción
aprox. (m)
Enterprise Xstrata CopperMount Isa,
QueenslandCu 1650
Mount Magnet Hill
50Harmony Gold
Mount Magnet,
Western AustraliaAu 1500
Otter - Juan Gold Fields MineKambalda, Western
AustraliaNi 1350
Black Swan Nickel Gold Fields MineNear Kalgoorlie,
Western AustraliaNi 1200
Broken Hill PerilyaBroken Hill, New
South WalesPb, Zn, Ag 1200
Perseverance BHPLeinster, Western
AustraliaNi 1000
Kanowna Belle Barrick GoldNear Kalgoorlie,
Western AustraliaAu 1000
Nombre Mina Compañía Localización Mineral
Profundidad de
producción
aprox. (m)
La Ronde Agnico Eagle Cadillac, Quebec Au, Ag, Cu, Zn 2200
Creighton CVRD - Inco Sudbury, Ontario Ni, Cu, Co, 2200
Kidd "D" Xstrata Copper Timmins, Ontario Cu, Zn, Ag 2000
Craig Xstrata Nickel Sudbury, Ontario Ni, Cu 1700
Fraser Xstrata Nickel Sudbury, Ontario Ni, Cu, Co, 1600
Lindsey Xstrata Nickel Sudbury, OntarioCu, Ni, Co, Au, Pt,
Pd,Ag1600
MacassaKirkland Lake Gold
Inc.
Kirland Lake,
OntarioAu 1500
Minas profundas de Australia Minas profundas de Canadá
MINADO PROFUNDO
Nombre Mina Compañía Localización Mineral
Profundidad de
producción
aprox. (m)
Savuka Anglogold AshantiCarletonville,
GautengAu 3800
Moab Khotsong Anglogold AshantiKlerksdorp, Nort
WestAu 3700
Elandsrand Harmony GoldCarletonville,
GautengAu 3600
Mponeng Anglogold AshantiCarletonville,
GautengAu 3375
BambananiARM Gold /
Harmony
Welkom, Free
StateAu 3325
Tau Tona Anglogold AshantiCarletonville,
GautengAu 3000
South Deep Gold FieldsRanfontein,
GautengAu 2700
Nombre Mina Compañía Localización Mineral
Profundidad de
producción
aprox. (m)
Yauliyacu Glencore Casapalca Zn, Pb, Ag 1500
El Porvenir MilpoSan Francisco de
AsísZn,Pb,Cu,Ag 1400
Uchucchacua Buenaventura Oyon Ag 1300
San Rafael Minsur Antauta Sn, Cu 1200
Cobriza Doe Run Perú San Pedro de Cori Cu 1100
Poderosa C.M. Poderosa Pataz Au 1000
Retamas Marsa Parcoy Au 900
Minas profundas de Sudáfrica Minas profundas de Perú
MINADO PROFUNDO
ALTOS ESFUERZOS DE ROCA (EL RIESGO EN PROFUNDIDAD)
Masa rocosa dúctil y suave.
La roca sufre una alta convergencia en el tiempo.
Masa rocosa dura y frágil. Se dará la Sismicidad Inducida por la operación y el
riesgo de estallidos de roca.
CASO MINA YAULIYACU
ASPECTOS GEOLOGICOS
Yauliyacu se encuentra en una zona de alto tectonismo, típico de los andes peruanos. Estratigráficamente se tiene 4 formaciones definidas.
En las capas rojas que son intercalaciones
de lutitas y areniscas calcáreas, por
alteración relacionada a la mineralización se
dio origen a la silisificación de las areniscas.
Tunel graton
Pcf Vt Cc
Cr
CjPórfido Carlos FranciscoPcf
Vt Volcánico Tablachaca
Cc Conglomerado Carmen
Cr Capas rojas
Cj Calizas Jumasha
Niveles de la mina
Cc
Piq
ue c
entr
al
39003600
33003000
Pcf
Vt
gran falla
2700
2100
Vt Cc Cr
1700
1200
800
200
H2
5000
4500
4000
3500
3000
4200
SECCIÓN LONGITUDINAL VERTICAL A LO LARGO DE LA VETA M
ESCALA : 1:30 000FIGURA 3.3
Max
Max
Max
A
(SW)(NE)
A'
Zona de
HORIZONTES
Zona de PROFUNDIZACION
ASPECTO GEOMECANICO
De acuerdo a la clasificación
Geomecánica según el criterio de
Bieniawski, el compósito en su mayoría
presenta un RMR que varía de 40 a 70,
presentando una roca regular a buena.
Se ha establecido que los estallidos
ocurren en rocas que tienen resistencia
compresiva mayores a 100 Mpa,
nuestras areniscas silisificadas superan
esta resistencia.
El MGE es una de las herramientas que se
utiliza para el dimensionamiento de las
excavaciones en combinación con
modelamientos numéricos como el Phases V6.
Mapeo Geomecánico al detalle
ASPECTO GEOMECANICO Método de minado: Taladros largos
REPORTE GEOMECÁNICO
Progresiva: Fecha 26-ago-13
Mina Sección II Profundidad 517 m
Nivel 1200 4360 Estructura
Labor Sn 736S Litologia
Rc / Sv 3.58
SISTEMA RMR
PARÁMETROS RANGO VALOR
Resistencia a la compresión uniaxial 50 MPa 4
RQD 47 % 8
Espaciamiento de discontinuidades < 6 cm 5
CONDICION DE DISCONTINUIDADES
Familia D. Buz/Buz f/m Persistencia 03 - 10 m 2
1 F 18/51 Abertura 0.1-1 mm 4
2 322/48 Rugosidad LR 3
3 185/87 Relleno S < 5 mm 2
4 165/86 Alteración Moderado 3
Agua subterránea Mojado 7
Orientación Moderado -5
RMR89 = 33
Condiciones secas RMR'89 = 46
SISTEMA Q
PARAMEROS VALOR
RQD % RQD 47 % 47
Número de discontinuidades Jn 3f 6
Número de rugosidad Jr IO 2.5
Número de alteración Ja Granular 2
Número de agua subterránea Jw Seco 1
Factor de reducción de esfuerzos SRF Moderado 2.5
Q = 3.917
Q' = 9.79
RMR = 9 Ln Q + 44
RMR = 9 Ln Q' + 44
GSI = RMR'89 - 5 = 41
GSI = IF/R
TABLA GEOMECANICA RMR = 33
Q = 3.92
OBSERVACIONES:
MAXIMA ABERTURA AUTOESTABLE
ESR = 1.6 Permanente P2 P2
MAA = 5.52 m
TIEMPO DE AUTOSOPORTE
TAS = 7 Dias
RESISTENCIA DEL MACIZO ROCOSO
MR = 0.98 MPa
DETERMINACION DEL SOPORTE: PBHSC con lechada espaciado 1.2m
Mas malla eslabonada de 3x3.
Tipo de labor
Relación soporte excavación ESR = 1.6 Permanente P2
Altura H 3.5 m
Ancho A 3.5 m
Dimensión equivalente De = 2.19
Q = 3.92
Soporte recomendado: Sostener con Split set espaciado a 1.2m
mas malla eslabonada 3x3.
FOY-PTO-028
REVISION01
REPORTE GEOMECANICO APROBADO08/11/2012
Volcanicanica
RANGO
FORMULARIO OPERACIONAL
CODIGO
MICROSISMICIDAD INDUCIDA
Los microsismos se definen como las oscilaciones
naturales y regulares del subsuelo, inducidas por
fuentes naturales y/o artificiales.
Compuestos por ondas “P” y “S”. Aparecen en los
registros de todos los sismógrafos.
La corteza terrestre está en un continuo estado de
agitación.
Los eventos microsísmico son propios de la
actividad minera, no son separables y se deben
incorporar a los sistemas de producción.
La sismicidad inducida se refiere a la relación que
existe entre la remoción de grandes macizos de
roca, generando tensiones en el macizo rocoso
que se deforma, liberando energía que se
representa a partir de ruido.
Eventos sísmicos en la Mina Yauliyacu (24 de agosto del 2009)
Nivel 1700 Nivel 1900
Nivel 2100 Nivel 3000
Daños ocasionados desde el nivel 1500 hasta el 3300
NIVEL LABOR CRITICIDAD CONSECUENCIA ML SECCION REFORZAMIENTO MATERIALES A USAR PRIORIDAD
COSTO
SOSTENIMIENTO
($)
COSTO POR
NIVELES ($)
TOTAL ML
POR
SOSTENER
Cx 678 2 Desprendimiento 15 3.5 x 3.0 PBH + M 112 m² malla + 71 PBH 1 2302.72
Gl 242 S 2 Desprendimiento 20 3.5 x 3.5 PSSS 94 PSS 2 1187.22
Cx 678 2 Desprendimiento 35 3.5 x 3.0 PBH + M 260 m² malla + 160 PBH 1 5345.60
Cx 678 1 Relajamiento 60 3.5 x 3.0 PSBH 275 PBH 2 4265.25
Cx 678 3 Reventazon 20 3.5 x 3.0 SHOT + PBH 190 m² shot + 92 PBH 3 6176.92
Gl 678 N 3 Reventazon 130 3.5 x 3.5 SHOT + PBH 1365 m² shot + 595 PBH 4 43353.45
BP 691 2 Desprendimiento 40 3.5 x 3.0 PBH + M 300 m² malla + 183 PBH 1 6168.00
BP 691 3 Reventazon 120 4.0 x 3.5 SHOT + PBH 1308 m² shot + 550 PBH 2 41230.50
Gl 648 S 3 Reventazon 120 3.5 x 3.5 SHOT + PBH 1260 m² shot + 550 PBH 3 40030.50
Cx 663 4 Estallido 15 4.0 x 3.5 SHOT + PBH 164 m² shot + 69 PBH 4 5170.19
Gl 646 3 Reventazon 30 3.5 x 3.5 SHOT + PBH 315 m² shot + 138 PBH 3 10015.38
Gl 646 N 2 Desprendimiento 100 3.5 x 3.5 PBH + M 850 m² malla + 459 PBH 2 17476.00
Cx 641 1 Relajamiento 20 3.0 x 3.0 PSBH 75 PBH 1 1163.25
25 Gl 690 2 Desprendimiento 55 3.5 x 3.5 PBH + M 468 m² malla + 252 PBH 1 9622.08 9622.08 55
27 BP Principal 2 Desprendimiento 15 3.5 x 3.0 PBH + M 113 m² malla + 62 PBH 1 2323.28 2323.28 15
Gl 672 c/vn 666 4 Estallido 60 4.0 x 3.5 SHOT + PBH 654 m² shot + 275 PBH 1 20615.25
Gl 671 2 Desprendimiento 20 2.5 x 3.0 PSS 47 PSS 2 593.61
33Gl antigua c/
recta principal2 Desprendimiento 20 3.5 x 3.0 PBHS 75 PBH 1 1163.25 1163.25 20
895 218202.45 895
21208.86
3489.94
59141.22
15
17
19 87429.00
33824.8221
30
35
245
280
165
80
Aplicación del Monitoreo Microsísmico en Yauliyacu
La red de monitoreo microsísmico consta de 5 Paladín (caja de registros de eventos microsísmico), las cuales
recepcionan la información de los sensores, trasmiten la información a la PC de recepción y almacenamiento
de datos para luego enviar los mismos a la PC de procesamiento.
¿Como opera nuestro sistema?
¿Qué ventajas obtenemos?
Procesamiento de datos:
Cada evento registrado se ve representado en un sismograma el cual al ser procesado y/o filtrado nos
permitirá realizar reajustes en los parámetros de las ondas “P” y “S”. También se visualiza los parámetros y
localización de los eventos.
DISTRIBUCION DE POISSON
Mayo- Diciembre
0
5
10
15
20
25
0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60 63
Frecuencias de clase (n) ML ≥ -2.0
Nro
de a
ño
s
La distribución de Poisson y la Campana de
Gauss son herramientas que utilizamos para el
control de calidad de nuestra información. La
misma que fue registrada por nuestro sistema
microsísmico
Los criterios utilizados:
o Coordenadas
o Profundidad
o Magnitud
o Error
Software SMTI (Seismic tensor inversión): Es
otra herramienta que nos permite el análisis de
los eventos en un nivel de detalle superior
obteniendo información como la fuente del
evento microsísmico.
Análisis de la microsismisidad:
¿Qué ventajas obtenemos?
Zonificación Microsísmica:
¿Qué ventajas obtenemos?
Nivel 1700
Zonificación Microsísmica:
Nivel 2700 Nivel 3300
¿Qué ventajas obtenemos?
GRADOINTENSIDAD
DEL EVENTO
PRESCRIPCION
SONORA (auditiva)
CONSECUENCIAS
DEL EVENTO
(en la roca)
DESCRIPCION
1 Suave Crujido RelajamientoRoca rajada y agrietada por acumulacion de
esfuerzos, no se aprecia movimiento alguno.
2 Moderado Sonido leve Desprendimiento
Caida de rocas por gravedad en rocas relajadas,
ayudadas por evento sismico moderado, se aprecia
movimiento sismico local.
3 FuerteSonido fuerte sin
movimientoReventazon
Empuje de roca con desprendimiento en forma de
salto generado por movimiento sismico sentido hasta
a 1 km del hipocentro.
4 Muy fuerteSonido intenso con
movimientoEstallido
La roca es expulsada en forma violenta generado por
movimiento sismico capaz de sentirse en mas de 1
km del hipocentro.
Procedimiento en Caso de Ocurrencia
• Se paralizarán las labores afectadas en
caso que la intensidad del evento sea alta.
• Se bloquearán los accesos de las labores
afectadas.
• Inspeccionar la labor después de 48 horas
mínimo de producido el evento.
• El Equipo de Soporte Técnico (EST)
especializado conformado por las jefaturas
de SAS, Geomecánica, Geología, Mina y
Planeamiento, serán los únicos autorizados
a realizar la inspección.
• En casos muy particulares, el EST
especializado definirá el momento de la
inspección.
• Las labores se reanudarán de acuerdo a las
conclusiones del EST especializado.
Interpretación Sísmica basada en:
Generación del Estándar “Estallido de Roca”
Herramientas de Control
Generación del Estándar “Estallido de Roca” Generación del Estándar “Estallido de Roca”
Sustento de las 48 horas de paralización: De acuerdo al análisis estadístico de la data microsísmica, y con los
casos ocurrido en años anteriores, se concluyó que después de un gran evento microsísmico, ocurre dentro de
las 24 horas otro evento de similar magnitud con consecuencias de estallido.
Un caso resaltante fue; ocurrió un evento y se observó, relajamiento y desprendimiento de roca de varias labores.
La replica del día siguiente generó otro evento evidenciando reventazón y estallido de rocas en varias labores.
Herramientas de Control
Prescripción sonora y consecuencia de un evento sísmico
(reacciones de los trabajadores)
Crujido – Relajamiento de roca Sonido leve – Desprendimiento de roca
Sonido fuerte – Reventazón de roca Sonido intenso – Estallido de roca
Control de relleno de tajos
Debido a la explotación y al método de minado (sublevel stoping) se generan grandes cavidades los cuales
inducen a la generación de eventos sísmicos, siendo necesario su relleno. La masa rocosa debe hacer algún
trabajo sobre el relleno para compactarla, proceso este que consume alguna energía, como resultado, la energía
es reducida.
1. ALTA RESISTENCIA
2. ACOPLAMIENTO ADECUADO A LA ROCA
3. FACILIDAD Y CALIDAD DE LA INSTALACIÓN
SOSTENIMIENTO ADECUADO
El sostenimiento en un ambiente subterráneo profundo requiere, dada la
complejidad de los mecanismos de falla de la roca, tener las siguientes
características:
Sostenimiento en zonas de rocas duras y frágiles afectados por altos esfuerzos de roca
Para determinar el mejor sostenimiento en tales condiciones nos preguntamos:
1.- Donde ocurren los estallidos? En rocas altamente tensionadas y de alta resistencia a la deformación (areniscas silisificadas), con
resistencia compresiva mayor de 100 Mpa.
2.- Por que falla el sostenimiento? Porque no es el adecuado y/o esta mal instalado.
Sostenimiento en zonas de rocas duras y frágiles afectados por altos esfuerzos de roca
3.- Que sostenimiento es el adecuado?
Pernos de gran resistencia + malla gallinero de 2”
Sostenimiento en zonas de rocas duras y frágiles afectados por altos esfuerzos de roca
4.- Contamos con pernos de gran resistencia? El perno “Gusano” actúa inicialmente como un perno
estático y posteriormente cuando se presente el evento
sísmico se comporta como un perno dinámico. Tiene una
resistencia mayor a 32 Tn.
Sostenimiento en zonas de rocas duras y frágiles afectados por altos esfuerzos de roca
Sostenimiento en zonas de rocas duras y frágiles afectados por altos esfuerzos de roca
5.- Que debemos hacer? Sostener en forma preventiva,
eliminando bloques sueltos y
relajados, rellenando en lo
posible las aberturas dejadas por
la explotación que induce
directamente a la generación de
estallidos.
Sostenimiento en zonas de rocas dúctil, suave y de calidad pobre
Esta se da en labores de la sección VI. El sostenimiento adecuado para estas labores es mediante el shotcret
Vía Húmeda. Las ventajas en comparación con la Vía Seca es ampliamente conocida, los problemas mayores
serán el diseño y transporte hacia las labores profundas.
TENDENCIAS EN LA MINERIA SUBTERRANEA:
1. Las minas son cada vez mas profundas.
2. La producción es cada vez mas mecanizada.
3. Las exigencias medio ambientales y de salud al personal minero
son cada vez mas estrictas.
PROBLEMÁTICA DE LA VENTILACIÓN
Además del sostenimiento, la ventilación y refrigeración son también
importantes desafíos en la minería profunda. Sin innovaciones y nuevos
desarrollos, el costo potencial de la ventilación en minas profundas puede
hacer que algunos de ellos sean no viables.
Objetivo: garantizar la continuidad operativa de la mina a largo plazo.
Como: modificando e implementando el diseño del sistema de ventilación hacia la
profundización, con técnicas de ingeniería de ventilación (software).
Tareas: reducir el aire viciado, calcular las pérdidas de flujo, determinar la caída de
presión, diseñar el tipo de ventilador a usar, incrementar más puntos de extracción
de aire viciado, cubrir la demanda de aire en las etapas de desarrollo, preparación y
explotación.
Resultados: brindar un ambiente seguro, saludable y confortable cumpliendo la
normatividad legal.
Sistema de Control Automatizado
LA VENTILACIÓN EN YAULIYACU
1. La sostenibilidad de la industria minera dependerá de las innovaciones y nuevas
estrategias que se apliquen para la minería profunda..
2. Los eventos microsísmico son propios de la actividad minera, no son separables y se
deben incorporar a los sistemas de producción.
3. El monitoreo microsísmico permite la localización de eventos sísmicos y el cálculo de su
magnitud con otros parámetros hacen posible delimitar las zonas de acumulación de
daño. Los datos recogidos se usan para el cálculo de riesgo y para optimizar el
funcionamiento de la infraestructura investigada.
4. El sostenimiento en un ambiente subterráneo profundo requerirá tener las siguientes
características: alta Resistencia, acoplamiento adecuado a la roca y facilidad con calidad
de la instalación.
5 La complejidad del minado profundo requiere de nuevas Normativas y Legislaciones que
deben ser implementadas por nuestras autoridades mineras (MEM) dado los parámetros
operacionales que conllevan a un mayor riesgos hacia las personas, procesos y equipos.
En tal sentido, hacemos un llamado a nuestras entidades competentes para asentar
las bases de estas nuevas Normativas.
CONCLUSIONES
GRACIAS
